© Copyright by PZWL Wydawnictwo Lekarskie, Warszawa 2020

Wszystkie prawa zastrzeżone.

Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości bądź części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Recenzent: prof. dr hab. Jerzy Kwapuliński

Wydawca: Sylwia Chrabałowska, Marta Rozwadowska

Redaktor prowadzący: Barbara Nowak-Pacholczak

Redaktor merytoryczny: Zespół

Producent: Marta Kubica

Projekt okładki i stron tytułowych: Ewelina Zarosa

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2020 r., (wyd. I)

Warszawa 2020

ISBN 978-83-200-6072-0

PZWL Wydawnictwo Lekarskie

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 695 43 21

www.pzwl.pl

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 42 680 44 88; infolinia: 801 33 33 88

e-mail: wysylkowa@pzwl.pl

Skład wersji elektronicznej na zlecenie PZWL Wydawnictwa Lekarskiego: mobisfera.pl

WYKAZ AUTORÓW tom I–II

Dr hab. n. farm. PIOTR ADAMOWICZ

Pracownia Analiz Toksykologicznych, Zakład Toksykologii Sądowej,

Instytut Ekspertyz Sądowych im. Jana Sehna w Krakowie

Prof. dr hab. n. chem. BOGUSŁAW BUSZEWSKI

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu;

Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Dr n. med. KRZYSZTOF CISZOWSKI

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. farm. EWA FLOREK

Laboratorium Badań Środowiskowych,

Katedra i Zakład Toksykologii,

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr n. med. EWA GOMÓŁKA

Pracownia Informacji Toksykologicznej i Analiz Laboratoryjnych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie;

Pracownia Toksykologiczna, Zakład Diagnostyki,

Szpital Uniwersytecki w Krakowie

Dr n. biol. AGNIESZKA GRZELAK

Katedra Biofizyki Molekularnej, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,

Uniwersytet Łódzki

Dr n. med. PIOTR HYDZIK

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. chem. KAMIL JUROWSKI

Niezależny toksykolog, safety assessor – specjalista ds. oceny bezpieczeństwa produktów kosmetycznych, chemicznych i leków

Dr hab. n. farm. MARIA KAŁA

Wydział Promocji Zdrowia,

Krakowska Wyższa Szkoła Promocji Zdrowia

Dr hab. n. med. LUCYNA KAPKA-SKRZYPCZAK, prof. IMW

Zakład Biologii Molekularnej i Badań Translacyjnych,

Instytut Medycyny Wsi w Lublinie

Mgr JOANNA KASPRZYK

Pracownia Wysokorozdzielczej Spektrometrii Masowej,

Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Mgr ANETA KRAKOWSKA-SIEPRAWSKA

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Dr hab. n. farm. MIROSŁAW KROŚNIAK

Zakład Bromatologii, Wydział Farmaceutyczny,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie;

Pracownia Biopierwiastków, Collegium Medicum,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Mgr ANNA KRÓL

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Prof. dr hab. n. biol. MARCIN KRUSZEWSKI

Centrum Radiobiologii i Dozymetrii Biologicznej,

Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie;

Zakład Biologii Molekularnej i Badań Translacyjnych,

Instytut Medycyny Wsi w Lublinie

Prof. dr hab. n. biol. ANNA MAŁGORZATA LANKOFF

Centrum Radiobiologii i Dozymetrii Biologicznej,

Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie;

Zakład Radiobiologii i Immunologii,

Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach

Prof. dr hab. n. biol. RYSZARD LASKOWSKI

Instytut Nauk o Środowisku, Wydział Biologii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. chem. WOJCIECH LECHOWICZ

Pracownia Analiz Toksykologicznych, Zakład Toksykologii Sądowej,

Instytut Ekspertyz Sądowych im. Jana Sehna w Krakowie

Dr hab. n. farm. KATARZYNA MADEJ

Zespół Analiz Toksykologicznych i Farmaceutycznych,

Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. farm. MARTA NAPIERAŁA

Laboratorium Badań Środowiskowych,

Katedra i Zakład Toksykologii,

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. WOJCIECH PIEKOSZEWSKI

Zespół Analiz Toksykologicznych i Farmaceutycznych,

Pracownia Wysokorozdzielczej Spektrometrii Masowej,

Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii,

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr n. chem. PAWEŁ POMASTOWSKI

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Lek. IWONA POPIOŁEK

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. wet. ANDRZEJ POSYNIAK

Państwowy Instytut Weterynaryjny – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach

Dr n. chem. ADAM PROKOPOWICZ

Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych,

Centralne Laboratorium w Katowicach

Dr n. biol. KATARZYNA RAFIŃSKA

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu;

Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Mgr AGNIESZKA ROGOWSKA

Katedra Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydział Chemii,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Dr n. farm. ANITA RUTKOWSKA

Katedra i Zakład Toksykologii,

Wydział Farmaceutyczny,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. farm. MAŁGORZATA SCHLEGEL-ZAWADZKA

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. med. ANDRZEJ SOBCZAK

Zakład Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, Wydział Nauk Farmaceutycznych, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Dr n. med. DOROTA SZPAK

Klinika Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Katedra Toksykologii i Chorób Środowiskowych,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Prof. dr hab. n. farm. MIROSŁAW SZUTOWSKI

Katedra i Zakład Toksykologii,

Warszawski Uniwersytet Medyczny

Dr hab. n. farm. MARIA WALCZAK, prof. UJ

Katedra i Zakład Toksykologii, Wydział Farmaceutyczny,

Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie;

Jagiellońskie Centrum Rozwoju Leków (JCET),

Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Dr hab. n. farm. BARTOSZ WIELGOMAS

Katedra i Zakład Toksykologii, Wydział Farmaceutyczny,

Gdański Uniwersytet Medyczny

Dr hab. n. chem. DARIUSZ ZUBA, prof. IES

Instytut Ekspertyz Sądowych im. Jana Sehna w Krakowie

SPIS ROZDZIAŁÓW tomu I

CZĘŚĆ I. HISTORIA TOKSYKOLOGII

1. Geneza i źródła trucizn

2. Zarys historii toksykologii

3. Zarys historii toksykologii w Polsce

CZĘŚĆ II. TOKSYKOLOGIA OGÓLNA

4. Toksykologia jako dyscyplina naukowa. Podział toksykologii na subdyscypliny

5. Czynniki wpływające na toksyczność trucizn

6. Podstawowe pojęcia w toksykologii

7. Losy ksenobiotyków w ustroju

8. Mechanizmy działania toksycznego

9. Interakcje ksenobiotyków

10. Farmakokinetyka i toksykokinetyka

11. Toksykometria

CZĘŚĆ III. TOKSYKOLOGIA NARZĄDOWA I UKŁADOWA

12. Hepatotoksyczność – polekowe uszkodzenie wątroby (DILI)

13. Toksykologia trzustki

14. Toksykologia układu oddechowego

15. Toksykologia skóry i jej przydatków

16. Neurotoksyczność

17. Toksykologia narządu wzroku – toksyczne uszkodzenia narządu wzroku

18. Toksykologia narządu słuchu i równowagi

19. Toksykologia narządu węchu i narządu smaku

20. Toksykologia krwi i układu krwiotwórczego

21. Kardiotoksyczność – toksykologia układu krążenia

22. Nefrotoksyczność

23. Toksykologia układu hormonalnego

24. Toksykologia układu mięśniowego

25. Toksykologia układu rozrodczego

26. Toksykologia układu kostno-stawowego

SPIS ROZDZIAŁÓW tomu II

CZĘŚĆ IV. TOKSYKOLOGIA SZCZEGÓŁOWA – WYBRANE ZAGADNIENIA

27. Toksykologia wybranych metali

28. Trucizny obecne w roślinach występujących w Polsce

29. Trucizny pochodzące od zwierząt występujących w Polsce

30. Trucizny grzybowe mające znaczenie w Polsce

31. Toksykologia substancji uzależniających

32. Toksykologia pestycydów

33. Bojowe środki trujące

CZĘŚĆ V. TOKSYKOLOGIA STOSOWANA

34. Toksykologia analityczna i analiza toksykologiczna

35. Toksykologia kliniczna

36. Laboratoryjna toksykologia medyczna

37. Toksykologia sądowa

38. Toksykoproteomika

39. Toksykologia i ocena bezpieczeństwa żywności i żywienia

40. Toksykologia kosmetyków i ocena bezpieczeństwa produktów kosmetycznych

41. Ekotoksykologia

42. Toksykologia środowiska

43. Nanotoksykologia

44. Toksykologia weterynaryjna

45. Toksykologiczna ocena ryzyka zdrowotnego

Spis treści

Część IV. TOKSYKOLOGIA SZCZEGÓŁOWA – WYBRANE ZAGADNIENIA

27. Toksykologia wybranych metali – Kamil Jurowski Piotr Hydzik

27.1. Wstęp Kamil Jurowski

27.2. Podstawowe terminy stosowane w toksykologii metali – Kamil Jurowski

27.3. Biologiczne znaczenie metali w kontekście toksykologicznym – Kamil Jurowski

27.4. Metale ciężkie – Kamil Jurowski, Piotr Hydzik

27.4.1. Ołów

27.4.2. Rtęć

27.4.3. Kadm

27.4.4. Arsen

27.5. Pozostałe metale mające znaczenie toksykologiczne – Kamil Jurowski

27.5.1. Beryl

27.5.2. Osm

27.5.3. Polon

27.5.4. Tal

Piśmiennictwo

28. Trucizny obecne w roślinach występujących w Polsce – Anita Rutkowska

28.1. Wstęp

28.2. Rośliny neurotoksyczne

28.3. Rośliny halucynogenne

28.4. Rośliny kardiotoksyczne

28.5. Rośliny gastroenterotoksyczne

28.6. Fitotoksyny działające na układ oddechowy

28.7. Rośliny dermatotoksyczne

Piśmiennictwo

29. Trucizny pochodzące od zwierząt występujących w Polsce – Krzysztof Ciszowski, Kamil Jurowski

29.1. Wstęp – Kamil Jurowski, Krzysztof Ciszowski

29.2. Jadowite owady – Krzysztof Ciszowski

29.3. Jadowite pająki – Krzysztof Ciszowski

29.4. Jadowite węże – Kamil Jurowski, Krzysztof Ciszowski

29.5. Jadowite płazy – Krzysztof Ciszowski

29.6. Jadowite ssaki – Krzysztof Ciszowski

Piśmiennictwo

30. Trucizny grzybowe mające znaczenie w Polsce – Krzysztof Ciszowski

30.1. Wstęp

30.2. Zatrucia grzybami wielkoowocnikowymi

Piśmiennictwo

31. Toksykologia substancji uzależniających – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek, Marta Napierała

31.1. Podstawowe pojęcia i definicje – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek

31.1.1. Farmakologiczno-biochemiczny mechanizm uzależnienia

31.2. Toksyczność dymu tytoniowego – Ewa Florek, Marta Napierała, Wojciech Piekoszewski

31.2.1. Historia tytoniu

31.2.2. Epidemiologia uzależnienia od tytoniu

31.2.3. Skład chemiczny dymu tytoniowego

31.2.4. Składniki kancerogenne dymu tytoniowego

31.2.5. Metabolizm nikotyny i kotyniny

31.2.6. Palenie tytoniu a ciąża

31.2.7. Konsekwencje zdrowotne palenia tytoniu

31.3. Toksykologiczne aspekty alkoholu etylowego – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek

31.3.1. Informacje wstępne

31.3.2. Wchłanianie alkoholu

31.3.3. Dystrybucja alkoholu

31.3.4. Eliminacja alkoholu

31.3.5. Toksyczne działanie alkoholu

31.3.6. Cechy uzależnienia od alkoholu

31.3.7. Diagnostyka uzależnienia od alkoholu

31.3.8. Leczenie uzależnienia od alkoholu

31.4. Uzależniające środki psychodepresyjne – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek

31.4.1. Informacje wstępne

31.4.2. Opioidy

31.5. Rozpuszczalniki (kleje) – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek

31.5.1. Informacje wstępne

31.5.2. Toluen

31.5.3. Chlorowane węglowodory

31.6. Stymulanty – środki pobudzające OUN – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek

31.6.1. Informacje wstępne

31.6.2. Amfetaminy

31.6.3. Kokaina

31.7. Halucynogeny – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek

31.7.1. Informacje wstępne

31.7.2. Halucynogeny serotoninergiczne

31.7.3. Amfetaminy halucynogenne

31.7.4. Halucynogeny antycholinergiczne

31.7.5. Anestetyki dysocjacyjne halucynogenne

31.8. „Dopalacze” – Wojciech Piekoszewski, Ewa Florek

31.8.1. Informacje wstępne

31.8.2. Rośliny zaliczane do „dopalaczy”

Piśmiennictwo

32. Toksykologia pestycydów – Bartosz Wielgomas

32.1. Wstęp

32.2. Źródła ekspozycji dla człowieka

32.3. Nadzór nad wprowadzaniem do obrotu i obrotem pestycydów w Polsce

32.4. Klasyfikacje pestycydów

32.5. charakterystyka pestycydów

32.5.1. Insektycydy

32.5.2. Herbicydy

32.5.3. Fungicydy

32.5.4. Repelenty

32.6. Rola pestycydów w ochronie zdrowia publicznego

32.7. Integrowana ochrona roślin

32.8. Ryzyko związane z pozostałościami pestycydów w żywności

32.9. Pestycydy stosowane w gospodarstwach domowych

Piśmiennictwo

33. Bojowe środki trujące – Krzysztof Ciszowski

33.1. Wstęp

33.2. Środki paralityczno-drgawkowe

33.3. Środki parzące (nekrozujące)

33.4. Środki ogólnotrujące

33.5. Środki duszące

33.6. Środki drażniące

33.7. Środki psychotoksyczne (psychomimetyczne)

33.8. Toksyny

Piśmiennictwo

Część V. TOKSYKOLOGIA STOSOWANA

34. Toksykologia analityczna i analiza toksykologiczna – Kamil Jurowski, Ewa Gomółka, Mirosław Krośniak, Joanna Kasprzyk, Katarzyna Madej

34.1. Wstęp Kamil Jurowski

34.2. Główne cele analizy toksykologicznej – Kamil Jurowski

34.3. Ogólny tok postępowania w analizie toksykologicznej – Kamil Jurowski

34.4. Próbki biologiczne w toksykologii sądowo-lekarskiej i toksykologii klinicznej – Ewa Gomółka, Kamil Jurowski

34.4.1. Podstawowe pojęcia stosowane w analizie klinicznej/sądowej materiału biologicznego

34.4.2. Klasyfikacja próbek w toksykologii analitycznej

34.4.3. Charakterystyka najważniejszych próbek biologicznych

34.4.4. Pobieranie próbek w toksykologii analitycznej

34.4.5. Przechowywanie próbek w toksykologii analitycznej

34.4.6. Metody przygotowania próbek biologicznych

34.4.7. Kontrola jakości i zasady dobrej praktyki laboratoryjnej (GLP) w badaniach próbek biologicznych

34.5. Najpopularniejsze techniki i metody stosowane w toksykologii analitycznej – Kamil Jurowski, Mirosław Krośniak, Joanna Kasprzyk, Katarzyna Madej, Ewa Gomółka

34.5.1. Techniki spektroskopowe – Kamil Jurowski, Mirosław Krośniak

34.5.2. Spektrometria mas

34.5.3. Techniki chromatograficzne i pokrewne – Katarzyna Madej

34.5.4. Techniki immunoenzymatyczne – Ewa Gomółka

Piśmiennictwo

35. Toksykologia kliniczna – Piotr Hydzik, Krzysztof Ciszowski, Dorota Szpak, Iwona Popiołek

35.1. Wstęp – Piotr Hydzik

35.2. Ośrodek informacji toksykologicznej – rola, funkcjonowanie, znaczenie i zadania – Piotr Hydzik

35.3. Toksydromy – zespoły specyficznych objawów klinicznych – Piotr Hydzik

35.3.1. Zebranie informacji dotyczących narażenia z uwzględnieniem danych toksykologicznych

35.3.2. Ponowna ocena kliniczna

35.3.3. Wdrożenie metod przyspieszających eliminację wchłoniętego ksenobiotyku

35.3.4. Przedłużona obserwacja

35.3.5. Rozpoznawanie toksydromów

35.4. Zatrucia lekami

35.4.1. Zatrucia lekami przeciwbólowymi i przeciwzapalnymi – Piotr Hydzik

35.4.2. Zatrucia lekami wpływającymi na ośrodkowy układ nerwowy – Krzysztof Ciszowski

35.4.3. Zatrucia lekami i innymi ksenobiotykami działającymi na układ krążenia – Dorota Szpak

35.5. Zatrucia substancjami psychoaktywnymi – Piotr Hydzik

35.6. Zatrucia wybranymi alkoholami – Piotr Hydzik

35.6.1. Zatrucia alkoholem etylowym

35.6.2. Ostre zatrucia izopropanolem

35.6.3. Ostre zatrucia metanolem i glikolem etylenowym

35.7. Zatrucia gazami duszącymi chemicznie – Krzysztof Ciszowski

35.7.1. Zatrucie tlenkiem węgla(II)

35.7.2. Zatrucie cyjankami

35.7.3. Zatrucia siarkowodorem

35.8. Zatrucia wybranymi metalami – Piotr Hydzik

35.8.1. Specyficzne efekty zatrucia metalami

35.8.2. Ołów

35.8.3. Rtęć

35.8.4. Kadm

35.9. Zatrucia środkami chemii gospodarczej, budowlanej i ogrodowej – Iwona Popiołek

35.9.1. Zatrucia środkami chemii gospodarczej/domowej

35.9.2. Zatrucia środkami chemii budowlanej

35.9.3. Zatrucia środkami chemii ogrodowej

35.10. Zatrucia truciznami pochodzenia naturalnego – Krzysztof Ciszowski

35.10.1. Zatrucia truciznami pochodzenia roślinnego

35.10.2. Zatrucia truciznami pochodzenia zwierzęcego

35.10.3. Zatrucia truciznami grzybowymi

Piśmiennictwo

36. Laboratoryjna toksykologia medyczna – Ewa Gomółka

36.1. Wstęp

36.2. Najważniejsze aspekty diagnostyki toksykologicznej

36.2.1. Faza przedanalityczna

36.2.2. Faza analityczna

36.2.3. Faza postanalityczna

36.3. Alkohole

36.3.1. Alkohol etylowy

36.3.2. Alkohole niespożywcze

36.4. Leki

36.4.1. Najważniejsze informacje

36.4.2. Terapia monitorowana

36.5. Narkotyki i nowe substancje psychoaktywne (NSP)

36.5.1. Najważniejsze informacje

36.5.2. Tabletka gwałtu

36.6. Toksyczne gazy

36.7. Związki methemoglobinotwórcze

36.8. Grzyby

36.9. Pestycydy

36.10. Metale

Piśmiennictwo

37. Toksykologia sądowa – Maria Kała, Wojciech Lechowicz, Piotr Adamowicz, Dariusz Zuba

37.1. Zarys historii toksykologii sądowej – Maria Kała

37.2. Rola i zadania toksykologii sądowej – Maria Kała

37.3. Rola i odpowiedzialność biegłego sądowego – Maria Kała

37.4. Toksykologia sądowo-lekarska – Maria Kała

37.4.1. Zakres działania

37.4.2. Materiał do badań w toksykologii sądowo-lekarskiej

37.4.3. Badania toksykologiczne dla celów sądowych

37.4.4. Metody analityczne w toksykologii sądowo-lekarskiej

37.4.5. Wymagania wobec metod stosowanych w laboratorium sądowym

37.4.6. Interpretacja wyników badań

37.5. Analityka toksykologiczna w laboratorium sądowym – Wojciech Lechowicz

37.5.1. Zagadnienia ogólne

37.5.2. Przygotowanie materiału

37.5.3. Metody separacyjne

37.5.4. Metody detekcji

37.5.5. Analiza danych i archiwizacja

37.6. Wybrane zagadnienia szczegółowej toksykologii sądowej

37.6.1. Nowe substancje psychoaktywne – Piotr Adamowicz

37.6.2. Substancje ułatwiające dokonanie przestępstwa – Piotr Adamowicz

37.6.3. Środki działające podobnie do alkoholu – Maria Kała

37.6.4. Alkohologia – Dariusz Zuba

Piśmiennictwo

38. Toksykoproteomika – Joanna Kasprzyk, Wojciech Piekoszewski

38.1. Wstęp

38.2. Biomarkery proteomiczne

38.3. Proteomika w toksykologii narządowej

38.4. Perspektywy toksykoproteomiki

38.5. Przyszłość proteomiki w badaniach toksykologicznych

Piśmiennictwo

39. Toksykologia i ocena bezpieczeństwa żywności i żywienia – Małgorzata Schlegel-Zawadzka

39.1. Wstęp

39.2. Autentyczność żywności a możliwość zafałszowania i zagrożenia dla zdrowia

39.3. Jakość zdrowotna świeżych warzyw i owoców. Potencjalne zagrożenie zdrowotne ze strony żywności świeżej, nieprzetworzonej i minimalnie przetworzonej

39.4. Bezpieczeństwo żywieniowe/żywnościowe

39.5. Bezpieczeństwo żywności

39.6. Kulturowe uwarunkowania bezpieczeństwa żywności

39.7. Bezpieczeństwo sanitarno-epidemiologiczne w Polsce

Piśmiennictwo

40. Toksykologia kosmetyków i ocena bezpieczeństwa produktów kosmetycznych – Kamil Jurowski

40.1. Wstęp

40.1.1. Ekspozycja na ksenobiotyki obecne w produktach kosmetycznych

40.1.2. Podstawowe definicje

40.2. Toksykologia kosmetyków

40.2.1. Znaczenie toksykologii kosmetyków i stopień jej rozwoju

40.2.2. Zakres współczesnej toksykologii kosmetyków

40.3. Ocena bezpieczeństwa produktów kosmetycznych

40.3.1. Wstępne informacje na temat oceny bezpieczeństwa produktów kosmetycznych

40.3.2. Aktualne regulacje prawne i inne dokumenty niezbędne do oceny bezpieczeństwa produktów kosmetycznych

40.3.3. Raport z oceny bezpieczeństwa produktów kosmetycznych

Piśmiennictwo

41. Ekotoksykologia – Ryszard Laskowski

41.1. Wstęp

41.2. Ekotoksykologia jako nauka podstawowa

41.3. Ekotoksykologia jako nauka stosowana

41.4. Ekotoksykologia organizmu

41.4.1. Koszty detoksykacji – ogólna teoria stresu

41.4.2. Toksykokinetyka i toksykodynamika (TK-TD)

41.5. Ekotoksykologia zespołów

41.6. Ekotoksykologia w praktyce

Piśmiennictwo

42. Toksykologia środowiska – Bogusław Buszewski, Katarzyna Rafińska, Paweł Pomastowski, Aneta Krakowska-Sieprawska, Agnieszka Rogowska, Anna Król

42.1. Znaczenie toksykologii środowiska we współczesnym świecie

42.2. Wpływ zanieczyszczeń na ekosystemy

42.3. Źródła substancji toksycznych w środowisku naturalnym

42.4. Drogi migracji substancji toksycznych w środowisku

42.5. Proces oceny ryzyka środowiskowego

Piśmiennnictwo

43. Nanotoksykologia – Marcin Kruszewski, Agnieszka Grzelak, Lucyna Kapka-Skrzypczak, Anna Małgorzata Lankoff

43.1. Wstęp

43.2. Wnikanie nanomateriałów do komórek

43.2.1. Kinetyka wnikania nanomateriałów do komórek

43.2.2. Komórkowe mechanizmy warunkujące wnikanie nanomateriałów

43.2.3. Dystrybucja wewnątrzkomórkowa

43.3. Biodystrybucja, farmakokinetyka i usuwanie nanomateriałów z organizmu

43.4. Toksyczność nanomateriałów

43.4.1. Toksyczność nanomateriałów in vitro

43.4.2. Toksyczność nanomateriałów in vivo dla ssaków

43.5. Rola układu immunologicznego w odpowiedzi na działanie nanomateriałów

43.6. Rola stresu oksydacyjnego w toksyczności nanomateriałów

43.7. Podsumowanie

Piśmiennictwo

44. Toksykologia weterynaryjna – Andrzej Posyniak

44.1. Wstęp

44.2. Specyfika zatruć zwierząt

44.3. Czynniki determinujące działanie trucizn u zwierząt

44.4. Toksykokinetyka

44.4.1. Procesy metaboliczne w organizmie zwierzęcym

44.4.2. Rola mikroflory trawieńca w procesach metabolicznych

44.4.3. Wpływ innych substancji obcych na biotransformację

44.5. Bezpieczeństwo stosowania pasz

44.5.1. Ryzyko przechodzenia substancji toksycznych do żywności

44.6. Toksyczne działanie pestycydów

44.7. Toksyczne działanie mykotoksyn i mykotoksykozy

44.8. Toksyczne działanie roślin

44.8.1. Dlaczego zwierzęta zjadają trujące rośliny?

44.8.2. Substancje toksyczne występujące w roślinach

44.9. Toksyczne działanie żywności

44.10. Toksyczne działanie trwałych związków organicznych

44.11. Toksyczne działanie metali

44.12. Toksyczne działanie azotanów(V) i azotanów(III)

44.13. Zatrucia lekami weterynaryjnymi i dodatkami do pasz oraz na skutek zafałszowania pasz

44.13.1. Zabezpieczenie konsumentów przed pozostałościami leków

44.14. Zatrucia lekami, substancjami chemii gospodarczej i innymi substancjami

44.15. Zatrucia jadem zwierzęcym

44.16. Weterynaryjna diagnostyka toksykologiczna

44.17. Postępowanie lecznicze w zatruciach zwierząt

Piśmiennictwo

45. Toksykologiczna ocena ryzyka zdrowotnego – Adam Prokopowicz, Andrzej Sobczak

45.1. Wstęp

45.2. Identyfikacja zagrożenia

45.3. Ocena zależności dawka–odpowiedź

45.4. Ocena narażenia

45.5. Charakterystyka ryzyka

45.6. Nowe kierunki w ocenie ryzyka zdrowotnego

Piśmiennictwo

Przypisy

IV TOKSYKOLOGIA SZCZEGÓŁOWA – WYBRANE ZAGADNIENIA

27 Toksykologia wybranych metali Kamil Jurowski Piotr Hydzik

27.1. Wstęp Kamil Jurowski

Metale[1] o właściwościach toksycznych towarzyszyły ludziom od zarania dziejów i towarzyszą po dziś dzień. Prawdopodobnie pierwszym udokumentowanym metalem ciężkim zapisanym na kartach historii człowieka był ołów, który mógł przyczynić się do upadku Cesarstwa Rzymskiego (teoria Jerome’a Nriagu). Z kolei rtęć i jej związki były wielokrotnie przyczynami zarówno zatruć zawodowych (np. choroba szalonych kapeluszników), jak i przemysłowych (skażenie wody nieorganicznymi związkami rtęci(II) w zatoce Minamata w Japonii w latach pięćdziesiątych XX wieku). Innym metalem ciężkim, który na trwałe zapisał się na kartach historii, jest kadm – przyczyna choroby związanej z łamliwością kości zwanej itai-itai (lub ouch-ouch) (Japonia, 1912). Przydomek „króla trucizn” zyskał z kolei arsen, który w postaci arszeniku, czyli tlenku arsenu(III), As_2O_3, był przez długi czas stosowany jako popularna trucizna. Odkrycie próby Marsha (w 1836 roku) położyło kres trucicielstwu z zastosowaniem arszeniku. Zatrucia zbrodnicze metalami ponownie pojawiły się w latach dziewięćdziesiątych XX wieku w Wielkiej Brytanii, gdzie działał „herbaciany truciciel” – Graham Young, który dosypywał tal do herbaty swoich ofiar. Do współczesnych zatruć związanych z metalami można zaliczyć nagłośniony w mediach przypadek zatrucia radioaktywnym izotopem polonu (210Po) Aleksandra Litwinienki – podpułkownika KGB/FSB.

Czy obecnie zatrucia metalami zdarzają się często? Odpowiedź jest negatywna, gdyż jest coraz mniej powszechnie dostępnych środków chemicznych, które mogłyby zawierać związki metali o wysokiej toksyczności. Możliwe są głównie zatrucia przewlekłe u osób narażonych zawodowo, bezpośrednio związanych z produkcją przemysłową i przeróbką związków metali. W ostatnich dwóch dekadach coraz rzadziej odnotowuje się przypadki zatruć zbrodniczych przy użyciu metali lub ich związków z powodu słabej dostępności oraz łatwości w wykrywaniu trucizn metalicznych w materiałach biologicznych. Ze względu na to, że analiza toksykologiczna metali wymaga odpowiedniej aparatury i jest dość kosztowna, coraz częściej laboratoria diagnostyczne i kryminalistyczne zlecają badania pracowniom działającym przy wydziałach lub instytutach o charakterze naukowym bądź naukowo-rozwojowym.

Obecnie badania dotyczących metali są często zamawiane przez przemysł. Powszechnie uwzględniane są szczegółowe wytyczne Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA – European Food Safety Authority) dotyczące wybranych pierwiastków obecnych w żywności, których limity stężeń są ściśle określone. Ponadto, biorąc pod uwagę właściwości metali, ich wpływ na organizmy żywe oraz bezpieczne dopuszczalne limity stężeń, dokonano klasyfikacji metali jako zanieczyszczeń w lekach w postaci wytycznych „Guidelines for elemental impurities – Q3D” (wytycznych ICH Q3D), opracowanych przez Międzynarodową Konferencję ds. Harmonizacji Wymagań Technicznych dla Rejestracji Produktów Leczniczych Stosowanych u Ludzi (ICH – International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use). Dopuszczalne limity stężeń stanowią wartości dozwolonych dziennych ekspozycji (PDE – permitted daily exposure) na daną substancję. Wytyczne ICH Q3D obowiązują od 1 stycznia 2018 roku.

Nie można również zapominać o zjawisku specjacji chemicznej, dzięki któremu toksykologia metali przeżywa obecnie swój renesans. Jest to możliwe dzięki rozwojowi sprzężonych technik analitycznych, a zwłaszcza HPLC-ICP-MS. Jednak koszty zakupu odpowiedniej aparatury i jej eksploatacji są niezwykle wysokie.

27.2. Podstawowe terminy stosowane w toksykologii metali Kamil Jurowski

W toksykologii metali różne terminy często stosuje się arbitralnie i nieprecyzyjnie. Niejednokrotnie znaczenia kilku terminów są podobne lub nakładają się na siebie i terminy te są stosowane wymiennie. Definicje najważniejszych terminów określających grupy metali w badaniach biologicznych i środowiskowych przedstawiono w tabeli 27.1. Są one zgodnie z aktualnymi zaleceniami IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry, Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej), ale należy pamiętać, że zasadność stosowania i zakres definicji terminów podanych w tabeli 27.1 jest przedmiotem wielu sporów w środowisku toksykologów.

Tabela 27.1.

Terminy dotyczące grup metali powszechnie stosowane w badaniach biologicznych i środowiskowych

Termin

Komentarz

Metal

Metale, tj. pierwiastki metaliczne, mogą być zdefiniowane na podstawie fizycznych właściwości jako pierwiastki o metalicznym połysku, zdolności do utraty elektronów (walencyjnych) i do tworzenia jonów dodatnich oraz do przewodzenia ciepła i elektryczności, ale lepiej uwzględnić ich właściwości chemiczne. Termin ten jest używany bezkrytycznie przez niechemików zarówno w odniesieniu do pierwiastków, jak i związków (np. biologowie mówią o „pobieraniu żelaza przez…”, nie określając formy chemicznej, w jakiej metal ten jest absorbowany).

Półmetal/metaloid

(semimetal/metalloid)

Pierwiastek, który ma fizyczny wygląd i właściwości metalu, ale zachowuje się chemicznie jak niemetal.

Metale lekkie

(light metals)

Bardzo nieprecyzyjne określenie używane swobodnie w odniesieniu zarówno do pierwiastków metalicznych, jak i ich związków. Rzadko termin ten jest definiowany w literaturze, ale jego twórca – Niels Bjerrum* – zastosował go w odniesieniu do metali o gęstości mniejszej niż 4 g · cm–3.

Metale ciężkie

(heavy metals)

Bardzo nieprecyzyjny termin, używany dość elastycznie w odniesieniu zarówno do pierwiastków metalicznych, jak i ich związków. Często opiera się na kategoryzacji według gęstości (ważnej w metalurgii), która nie jest biologicznie istotną właściwością. W odczuciu autora niniejszego podrozdziału za metal ciężki należałoby uznać pierwiastek metaliczny posiadający odpowiedni „ciężar”, tj. „obciążenie biologiczne” w postaci istotnej kumulacji materialnej w ustroju. W takim kontekście za pierwiastki ciężkie należy uznać wyłącznie ołów, rtęć i kadm (oraz może arsen mimo nie w pełni metalicznego charakteru).

Metale niezbędne fizjologicznie

(essential metals)

Jest to metal niezbędny do pełnego cyklu życiowego organizmu, którego brak lub deficyt wywołuje specyficzne objawy niedoboru łagodzone tylko przez ten metal i którego efekt należy odnieść do krzywej dawka–odpowiedź. Termin ten jest często używany błędnie, ponieważ powinno mu towarzyszyć określenie, które organizmy wymagają danego pierwiastka, a także dość swobodnie w odniesieniu zarówno do pierwiastków, jak i ich związków.

Metale korzystne

(beneficial metals)

Termin obecnie raczej nieużywany. Sugeruje, że metal, który nie jest zaliczany do metali niezbędnych fizjologicznie, może poprawić stan zdrowia. Termin ten jest używany dość swobodnie w odniesieniu zarówno do pierwiastków, jak i ich związków.

Metale toksyczne

(toxic metals)

Termin bardzo nieprecyzyjny. Należy zauważyć, że podstawową zasadą w toksykologii jest to, że wszystkie substancje, w tym węgiel i wszystkie inne pierwiastki oraz ich pochodne, są toksyczne, jeśli dawka jest wystarczająco wysoka. W przypadku metali stopień ich toksyczności różni się znacznie w zależności od rodzaju jonu i jego stopnia utlenienia, stanu fizycznego oraz jakości i rodzaju poszczególnych tkanek i organizmu. Czyste metale są rzadko (jeśli w ogóle) silnie toksyczne (z wyjątkiem bardzo drobnych proszków). Toksyczność metali powinna być zdefiniowana przez odniesienie do krzywej dawka–odpowiedź dla rozważanego gatunku. Termin ten jest używany dość swobodnie w odniesieniu zarówno do pierwiastków, jak i ich związków.

Metale przejściowe

(transition metal)

Są to pierwiastki metaliczne znajdujące się w układzie okresowym w bloku energetycznym d, tj. pierwiastki należące do grup: 3–12. Termin ten jest często błędnie stosowany w kontekście biologicznym (zamiennie z terminem „metale śladowe”, gdyż pierwiastki przejściowe znajdują się w ilościach śladowych w glebie).

Metale dostępne

(available metals)

Są to metale, które można znaleźć w formie łatwo przyswajalnej przez żywe organizmy (lub przez określony organizm).

Metale śladowe

(trace elements)

Są to metale, które można znaleźć na poziomach śladowych (ppm lub mniej) w określonym źródle, np. glebie, roślinie, tkance, wodzie gruntowej. Czasem ten termin jest mylnie używany w odniesieniu do pierwiastków występujących w organizmie w małych zawartościach (mikropierwiastki) lub do pierwiastków, na które dany organizm ma niewielkie zapotrzebowanie.

Mikropierwiastek**

(microelement)

Termin ten dotyczy pierwiastków występujących w danym organizmie w niewielkich zawartościach. Do mikropierwiastków w diecie człowieka zalicza się np.: jod, żelazo, fluor, bor, kobalt, miedź, chrom, cynk, mangan, molibden i selen.

* Bjerrum N.: Bjerrum’s inorganic chemistry. Third Danish edition. Heinemann, London 1936.

** Zamiast terminu „mikropierwiastek” powszechnie stosowany jest (głównie w biologii) błędny termin „mikroelement”, będący kalką angielskiego słowa „microelement” (ang. element – pierwiastek).

27.3. Biologiczne znaczenie metali w kontekście toksykologicznym Kamil Jurowski

Pierwiastki metaliczne, tj. jony, znajdują się we wszystkich żywych organizmach i odgrywają wiele ważnych ról: są stabilizatorami struktur biologicznych i elementami mechanizmów kontrolnych (np. w nerwach i mięśniach), a przede wszystkim uczestnikami lub aktywatorami biologicznych układów utlenienia-redukcji. Z tego powodu niektóre metale są zaliczane do metali niezbędnych fizjologicznie, a ich brak lub niedobór mogą powodować upośledzenie funkcji biologicznych. Jeśli dany metal, nawet uznany za niezbędny fizjologicznie, występuje w nadmiarze, może także działać toksycznie. Chociaż niniejszy rozdział dotyczy przede wszystkim zdrowia ludzkiego, to ze względu na skutki nadmiernej ekspozycji na metale i ich związki należy również brać pod uwagę fakt, że metale mogą wywierać szkodliwy wpływ na inne organizmy i całe ekosystemy. Trudno jest uwolnić środowisko od zawartości metali, którymi zostały zanieczyszczone (np. rtęć w osadzie dennym jezior i kadm w glebie). Ponadto może dojść do sytuacji, w której kilka metali i półmetali (np. cyna, pallad, platyna, złoto, tal, arsen, selen i tellur) mogących ulegać metylacji znajdzie się w obiegu środowiskowym (cykl biologiczny).

Niektóre metale niezbędne (jony metali niezbędnych) mogą być toksyczne (np. molibden), jeśli narażenie jest nadmierne. Z kolei inne metale mogą powodować toksyczne objawy nawet wtedy, gdy ich spożycie jest tylko umiarkowanie wyższe niż spożycie „normalne”.

Toksyczność metalu można wyjaśnić na podstawie ingerencji w komórkowe systemy biochemiczne. Metale (kationy) często wchodzą w interakcje w ważnych miejscach, takich jak grupy tiolowe (–SH) układów enzymatycznych. Mogą również konkurować z innymi niezbędnymi metalami jako kofaktory enzymów. Dlatego działanie toksycznego metalu może naśladować niedobór metalu niezbędnego fizjologicznie. Na przykład kadm nie przenika do płodu w znacznym stopniu, ale wywiera wpływ na płód najprawdopodobniej w wyniku wtórnego niedoboru cynku (wysoka zawartość jonów Cd2+ w łożysku blokuje tam wychwyt cynku). Niektóre metale mogące działać toksycznie charakteryzują się długim okresem biologicznego półtrwania i mają tendencję do znacznej kumulacji materialnej w różnych kompartmentach ustroju (np. kadm, którego biologiczny okres półtrwania u człowieka ocenia się na 15–20 lat lub nawet więcej; tak długi okres półtrwania może być związany z faktem, że kadm jest najsilniejszym induktorem syntezy metalotioneiny – białka wiążącego metal o wysokim powinowactwie). Długie biologiczne okresy półtrwania sugerują, że przy stałej ekspozycji kumulacja materialna może się odbywać przez całe życie.

Współczesna wiedza na temat toksyczności metali u ludzi opiera się głównie na obserwacjach dotyczących zatruć przewlekłych przy narażeniu przemysłowym (przypadki na dużą skalę to zazwyczaj ciężkie epizody zatrucia CH_3Hg+, Cd oraz Pb przez skażoną wodę pitną i żywność) oraz dotyczących powszechnego występowania w środowisku niektórych metali, niekorzystnie oddziałujących na duże populacje. Co najmniej 20 metali lub pierwiastków metalopodobnych (półmetali/metaloidów) może działać toksycznie na człowieka.

27.4. Metale ciężkie Kamil Jurowski, Piotr Hydzik

Jak już wspomniano, termin „metal ciężki” jest bardzo nieprecyzyjny i używany dość elastycznie zarówno w odniesieniu do pierwiastków metalicznych, jak i ich związków; często opiera się na kategoryzacji według gęstości (co jest istotne w metalurgii), która nie jest biologicznie istotną właściwością fizyczną. Oprócz gęstości jako kryterium klasyfikacji metali jako ciężkich przyjmowano różnorodne właściwości fizyczne lub chemiczne bądź cechy danego pierwiastka, takie jak masa atomowa i liczba atomowa. W zależności od dyscypliny opracowywano różne sposoby definiowania metali jako ciężkich. W tabeli 27.2 zestawiono definicje metali ciężkich, które funkcjonowały lub nadal funkcjonują w literaturze naukowej.

Termin „metal ciężki” był definiowany przez wiele lat, ale starania o zastąpienie go innym, rozsądnym z chemicznego punktu widzenia, jak dotąd nie powiodły się. Termin ten, niezależnie od przyjętej definicji, zawsze obejmuje bardzo odmienne grupy pierwiastków i jeszcze bardziej odmienne grupy związków chemicznych zawierających te metale. Zatem opieranie się na podobieństwach właściwości biologicznych lub toksykologicznych nie jest wystarczające, aby dana definicja była całkowicie satysfakcjonująca.

W odczuciu autorów niniejszego podrozdziału termin ten jednak tak mocno wpisał się w język stosowany w toksykologii, że nie sposób uniknąć jego użycia. W związku z tym proponuje się, aby za metal ciężki uznać pierwiastek metaliczny posiadający odpowiedni „ciężar”, tj. „obciążenie biologiczne” w postaci istotnej kumulacji materialnej w ustroju – w takim kontekście za pierwiastki ciężkie należy uznać wyłącznie ołów, rtęć i kadm (oraz często arsen mimo nie w pełni metalicznego charakteru).

W kolejnych podrozdziałach przedstawiono zwięzłą charakterystykę toksykologiczną metali ciężkich, tj. ołowiu, kadmu, rtęci i arsenu. Zagadnienia związane z przebiegiem zatruć i sposobami leczenia zostały omówione w rozdziale 35 „Toksykologia kliniczna”.

Tabela 27.2.

Definicje metali ciężkich

Kryterium klasyfikacji metalu jako ciężki

Definicje metalu ciężkiego funkcjonujące w literaturze

Gęstość

- Metale dzielą się na dwie grupy: metale lekkie, o gęstości poniżej 4 g/cm^3, i metale ciężkie, o gęstości powyżej 7 g/cm^3

- Metal o gęstości większej niż 4 g/cm^3

- Metal o dużej gęstości, zwłaszcza metal o gęstości 5,0 g/cm^3 lub większej

- Metal o gęstości większej niż 4 g/cm^3

- Metal o gęstości większej niż 5 g/cm^3

- Metal o gęstości 5,0 g/cm^3 lub większej

- Metal o gęstości większej niż 6 g/cm^3

- Metal o gęstości większej niż 5 (w metalurgii), dowolny metal lub stop o wysokiej gęstości, zwłaszcza taki, który ma gęstość większą niż 5 g/cm^3

- Metal o gęstości większej niż 4,5 g/cm^3

- Metal o gęstości powyżej 3,5–5 g/cm^3

- Pierwiastek o gęstości przekraczającej 6 g/cm^3

Masa atomowa

- Metal o wysokiej masie atomowej

- Metal o masie atomowej większej niż masa sodu

- Metal o masie atomowej większej niż masa sodu (23), który tworzy mydła w reakcji z kwasami tłuszczowymi

- Pierwiastek metaliczny o wysokiej masie atomowej (np. rtęć, chrom, kadm, arsen i ołów)

- Metal, który może niszczyć żywe istoty przy niskich zawartościach jonów i ma tendencję do kumulowania się w łańcuchu pokarmowym

- Pierwiastek metaliczny o masie atomowej większej niż 40 (zaczynając od skandu). Z tej definicji są wyłączone metale ziem alkalicznych, metale alkaliczne, lantanowce i aktynowce

- Metale o dużej masie atomowej, zwłaszcza metale przejściowe

- Metale, które są toksyczne i nie mogą być przetwarzane przez żywe organizmy (np. ołów, rtęć i kadm)

- Metale, które mają stosunkowo wysoką masę atomową (np. rtęć, ołów, cyna i kadm)

- Dowolny metal w dowolnej formie chemicznej o dość wysokiej względnej masie atomowej (definicja nieprecyzyjna)

- Metale silnie toksyczne (np. ołów, kadm i rtęć). Utrzymują się w środowisku i mogą gromadzić się w tkankach roślinnych oraz zwierzęcych. Odpady górnicze i przemysłowe oraz osady ściekowe są potencjalnymi źródłami zanieczyszczenia tymi metalami

- Metal o wysokiej względnej masie atomowej. Termin jest zwykle stosowany w odniesieniu do zwykłych metali przejściowych, takich jak miedź, ołów i cynk

Liczba atomowa

- W mikroskopii elektronowej metal o dużej liczbie atomowej

- W żywieniu roślin metal o średniej lub wysokiej liczbie atomowej (np. Cu, Zn, Ni, Pb), obecny w glebie z powodu działalności górniczej

- Prostokątny obszar pierwiastków w układzie okresowym, otoczony przez tytan, hafn, arsen i bizmut, a także selen i tellur

- Dowolny metal o liczbie atomowej większej niż wapń

- Dowolny pierwiastek o liczbie atomowej większej niż 20

- Metale o liczbie atomowej od 21 (skand) do 92 (uran)

- Dowolny metal o liczbie atomowej > 20

Właściwości chemiczne

- Kilka bardzo gęstych stopów stosowanych do różnicowania promieniowania lub do jego równoważenia

- Pierwiastki, których gęstość zaczyna się od 14,5 g/cm^3

- Ołów, cynk i metale ziem alkalicznych, które reagują z kwasami tłuszczowymi, tworząc mydła („mydła z metali ciężkich” były kiedyś stosowane w specjalnych smarach, suszarkach do farb i fungicydach)

- Dowolny metal, który łatwo reaguje z ditizonem (C_6H_5N), np. cynk, miedź lub ołów, tworząc związki o stosunkowo wysokiej masie cząsteczkowej

Toksyczność

- Pierwiastek metaliczny powszechnie stosowany w przemyśle i ogólnie toksyczny dla zwierząt (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni, Se i Zn)

- Ołów, kadm, rtęć i niektóre inne pierwiastki stosunkowo toksyczne z natury (definicja przestarzała, obecnie częściej stosowany jest termin „pierwiastki toksyczne”)

27.4.1. Ołów

Można zaryzykować twierdzenie, że nieorganiczne związki ołowiu (szczególnie Pb(II)) są z najdokładniej zbadanymi ze wszystkich czynników toksycznych. Narażenie zawodowe może występować w wielu różnych sytuacjach (np. produkcja akumulatorów, procesy hutnicze), chociaż w mniejszym stopniu niż kiedyś. Ołów jest również obecny w środowisku naturalnym (np. w kurzu), chociaż po zakazie wprowadzania ołowiu (w postaci tetraetylku ołowiu) do benzyny jako środka przeciwstukowego ekspozycja na ten metal drastycznie się zmniejszyła. Należy jednak uwzględnić proces samooczyszczania się danego elementu środowiska. Narażenie i ryzyko są zwykle oceniane przez monitorowanie biologiczne, głównie zawartości jonów ołowiu we krwi. Badanie stężenia jonów ołowiu(II) we krwi ma jednak pewne ograniczenia, ponieważ przy wysokiej ekspozycji następuje nasycenie ołowiem. Ołów kumuluje się zarówno w zębach, jak i szkielecie, gdzie jego obecność można określić za pomocą metod in vivo, które odzwierciedlają długoterminowy wychwyt. Należy zaznaczyć, że kumulacja ołowiu w kościach zachodzi przez całe życie, a trwałe wbudowanie tego metalu do tkanki kostnej polega na zastępowaniu jonów wapnia w krysztale hydroksyapatytu [Ca_10(PO_4)6(OH)2]. Efekty toksyczne związane z ekspozycją na związki ołowiu można zaobserwować w:

Tabela 27.3.

Charakterystyka toksykologiczna ołowiu

Losy w ustroju

Wchłanianie

Inhalacja. Tą drogą wchłania się 30–40% ołowiu. Wchłanianie zależy nie tylko od zawartości jonów ołowiu we wdychanym powietrzu, lecz także od wielkości wentylacji minutowej. Wysiłek fizyczny nasila wchłanianie ołowiu drogą oddechową przez zwiększenie pojemności minutowej. Dzieci mają większą przemianę metaboliczną i większą pojemność minutową w stosunku do powierzchni ciała oraz są bardziej aktywne fizycznie, dlatego są grupą najbardziej wrażliwą na narażenie na ołów. Stwierdzono u dzieci 2,7-krotnie większe odkładanie cząstek ołowiu w układzie oddechowym w porównaniu z dorosłymi.

Ołów może być wdychany jako aerozol, a sposób osadzania się wdychanego ołowiu w drogach oddechowych zależy od wielkości jego cząstek; jeśli ich średnica wynosi > 5 μm, to ołów jest głównie osadzany w górnych drogach oddechowych i oczyszczany przez mechanizm śluzowo-rzęskowy, a następnie połykany; część tego ołowiu jest następnie absorbowana z przewodu pokarmowego.

10–60% cząstek wdychanych przez usta o wielkości 0,01–5 μm osadza się w przewodzikach pęcherzykowych; dla cząstek wdychanych przez nos odsetek osadzających się cząstek jest niższy. Większość ołowiu osadzonego w części pęcherzykowej płuc jest wchłaniana. Szybkość absorpcji zależy od rozpuszczalności związków chemicznych ołowiu.

Doustne. Drogą pokarmową wchłania się 10–15% ołowiu przyjętego z pożywieniem. Dzieci cechuje większe wchłanianie ołowiu w przewodzie pokarmowym niż dorosłych (40–50% ołowiu dostarczanego z pożywieniem podlega u nich wchłanianiu). Głodowanie oraz dieta uboga w żelazo, wapń i cynk przyśpieszają wchłanianie ołowiu w przewodzie pokarmowym. Ołów metaliczny wchłania się słabiej niż ołów w związkach nieorganicznych, a jego wchłanianie zależy od wielkości cząsteczki i ich całkowitej powierzchni oraz jest zróżnicowane w poszczególnych częściach przewodu pokarmowego. Kwasota w świetle żołądka zwiększa rozpuszczalność związków ołowiu, natomiast najwięcej ołowiu wchłania się w jelicie cienkim. Występuje międzyosobnicza zmienność wchłaniania tego metalu z przewodu pokarmowego. Istnieją dowody na wyższe wchłanianie żołądkowo-jelitowe u dzieci. Ponadto na pobieranie frakcyjne ołowiu wpływa stan odżywienia, dlatego u ludzi jednocześnie przyjmujących ołów oraz wapń lub fosforany(V), może dojść do zmniejszenia ilości ołowiu absorbowanego z przewodu pokarmowego. Źródłem takich składników może być mleko, dlatego od ponad wieku zalecano profilaktyczne picie mleka przez osoby pracujące z toksycznymi związkami ołowiu. Jednak okazało się, że mleko wręcz zwiększa absorpcję tego pierwiastka. Sole ołowiu oraz ołów obecny w mleku są absorbowane w inny sposób. Laktoza ma ograniczony wpływ na wchłanianie, podczas gdy laktoferyna może spowodować jego wzrost. Ponadto niskie spożycie żelaza oraz niewystarczające zawartości jonów żelaza były związane ze wzrostem zawartości ołowiu we krwi. Witamina D powoduje wzrost absorpcji ołowiu.

Dermalne. Wchłanianie związków nieorganicznych tą drogą jest niewielkie, zwłaszcza przez nieuszkodzoną skórę. Natomiast może ulec zwiększeniu po podaniu ołowiu do tkanek miękkich. Wchłanianie w tych przypadkach zależy od wielkości depozytów, ich całkowitej powierzchni i lokalizacji. W jednym z badań frakcja rozpuszczalnej nieorganicznej soli ołowiu(II) wynosiła zaledwie 0,06% w ciągu miesiąca. Prawdopodobnie wchłanianie mydeł ołowiu(II) [np. stearynianu ołowiu(II)] jest względnie większe.

Łożysko. Ołów nieorganiczny przechodzi przez łożysko do płodu.

Dystrybucja

Po wchłonięciu do krwi ołów jest w 99% transportowany wewnątrz erytrocytów, skąd przechodzi do mniej stabilnego kompartmentu, jakim są tkanki miękkie (OUN, wątroba, szpik), oraz do stabilnego kompartmentu, jakim są kości. W tym ostatnim wyróżnia się kompartment bardziej labilny w kościach beleczkowatych i bardziej stabilny w kościach płaskich. U dorosłych 95%, a u dzieci 75% depozytów ołowiu znajduje się w kościach. Efekty zdrowotne zatrucia ołowiem zależą nie tylko od czynników zewnętrznych i zawartości jonów we krwi, lecz w głównej mierze także od wielkości depozytów ołowiu w tkankach miękkich i specyficznych dla danej tkanki właściwości kinetycznych.

Jeśli chodzi o tkankę nerwową, ołów deponuje się głównie w istocie szarej i jądrach. Najwyższe zawartości ołowiu stwierdza się w hipokampie, móżdżku, korze mózgu i rdzeniu przedłużonym. We krwi większość ołowiu jest obecna w erytrocytach, w osoczu znajduje się mniej niż 1% ołowiu. Przy wysokich zawartościach jonów ołowiu we krwi frakcja ołowiu zwiększa się również w osoczu. Powodem wiązania ołowiu w erytrocytach jest prawdopodobnie obecność białka – dehydratazy kwasu δ-aminolewulinowego (ALAD, odpowiednik syntazy porfobilinogenu, PBGS, EC 4.2.1.24). Jest to homooktameryczny enzym o masie 270 tys. u, zawierający cztery miejsca aktywne, reaktywne reszty cysteinowe i dwa różne miejsca wiązania cynku. W starszej literaturze czasem można znaleźć stwierdzenia, że ołów w erytrocytach wiąże się głównie z hemoglobiną, ale wykazano wielokrotnie, że tak nie jest. ALAD wiąże około 80% ołowiu w erytrocytach, jednak ilość ALAD w komórce jest ograniczona, a zatem również zdolność wiązania ołowiu. Potem następuje przesunięcie wiązania ołowiu do, jak się wydaje, najlepszego miejsca wiązania, które jest białkiem 45 kDa (prawdopodobnie pirymidyna-5-nukleotydaza). Dlatego odsetek ołowiu związanego z ALAD zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości ołowiu we krwi. Wiązanie białka i ołowiu, przynajmniej w erytrocytach, jest wyjątkowo specyficzne. Ołów wiąże się z wysokim powinowactwem do niektórych miejsc białkowych. Polimorfizm genetyczny ALAD może wpływać na dystrybucję ołowiu między erytrocytami i osoczem. W osoczu krwi większość ołowiu przypuszczalnie występuje we frakcji o niskiej masie cząsteczkowej w postaci jonów. Być może część ołowiu jest związana z resztą cysteinową. Istnieje związek między zawartością ołowiu w osoczu i kościach, dlatego obie wartości są istotnymi biomarkerami.

Metabolizm

Istnieją przypuszczenia, że mikroorganizmy mogą metylować ołów nieorganiczny. Nie wiadomo, czy metylacja może zachodzić w przewodzie pokarmowym. Nie ma oznak metylacji ani żadnych innych procesów w tkankach.

Wydalanie

Ołów jest wydalany z organizmu głównie z moczem i kałem; inne, mniej istotne drogi wydalania, mają pewne znaczenie praktyczne. W przypadku niskiego narażenia wydalanie z kałem stanowi w przybliżeniu połowę wydalania z moczem, w przypadku wyższych narażeń prawdopodobnie mniej. 65% ołowiu wchłoniętego jest wydalane drogą nerkową, 35% z żółcią. Niewielka ilość ołowiu jest wydalana z potem, włosami i paznokciami, a śladowa ilość z mlekiem kobiecym. U dzieci wydalanie ołowiu jest mniejsze niż u dorosłych: t1/2 we krwi = 25 dni, w tkankach miękkich = 40 dni, w kościach (kompartyment labilny) = 90 dni, w kościach (kompartment stabilny) = 10–20 lat.

Mechanizm działania toksycznego

Ołów ma duże powinowactwo do biologicznych cząsteczek zawierających grupy tiolowe (–SH), co powoduje zmianę we właściwościach wielu białek enzymatycznych, budulcowych i receptorowych. Ołów powoduje inhibicję licznych enzymów, co odzwierciedla się w zaburzeniach układu krwiotwórczego. Prawdopodobnie metal ten skraca czas przeżycia erytrocytów ze względu na utratę potasu wewnątrzkomórkowego oraz inhibicję Na+/K+ ATPazy w tych komórkach. Ołów działa również silnie neurotoksycznie (demielinizacja lub zmiany zwyrodnieniowe aksonu, co przejawia się porażeniem mięśni prostowników – objaw opadającej ręki). Z powodu podobieństwa ołowiu do kationów wapnia i cynku możliwa jest interferencja z wieloma procesami metabolicznymi mediowanymi przez te kationy, których aktywność może być przez ołów spowalniana lub przyśpieszana. Ołów przy stężeniu we krwi > 70 μg/dL zwiększa aktywność enzymów uczestniczących w fazie II metabolizmu, a obniża aktywność enzymów fazy I (cytochromów). Ołów indukuje uszkodzenie mitochondriów, co może prowadzić do martwicy/apoptozy komórek. Wpływa na przekaźnictwo w zakresie OUN. Wykazuje efekty mutagenne i mitogenne. Nadmierna kumulacja ołowiu w takich tkankach jak wątroba (kumuluje około 33% wchłoniętego ołowiu) indukuje stres oksydacyjny, którego patomechanizm jest związany z uszkodzeniem błon komórkowych, uszkodzeniem samego genomu oraz zaburzeniami układu antyoksydacyjnego (patrz niżej). Ołów aktywuje także enzymy uczestniczące w syntezie cholesterolu (takie jak reduktaza 3-hydroksy-3-metyloglutarylokoenzymu A, syntetaza dwufosforanowego fernazylu, syntetaza skwalenu, cytochrom CYP51), a jednocześnie powoduje supresje aktywności enzymów katabolizujących cholesterol (7α-hydroksylazy).

Toksyczność kliniczna ołowiu: uwzględniając zawartość jonów ołowiu we krwi i nasilenie objawów klinicznych, wyróżnia się toksyczność niską, średnią i wysoką.

Indukowanie stresu oksydacyjnego przez ołów

Uszkodzenie błon komórkowych

- Wydłużenie łańcuchów kwasów tłuszczowych

- Zaburzenia funkcji enzymów błonowych, transportu przezbłonowego i sygnałów transdukcyjnych

Uszkodzenie genomu

- Kumulacja kwasu δ-aminolewulinowego (działa jak czynnik alkilujący i tworzy addukty z DNA)

- Interferencja z wiążącymi cynk białkami wchodzącymi w skład kompleksu transkrypcyjnego

Zaburzenia funkcji układu antyoksydacyjnego

- Zahamowanie aktywności: dysmutazy nadtlenkowej, katalazy, peroksydazy glutationu, reduktazy glutationu

- Niedobór glutationu

Toksyczność kliniczna ołowiu

Niska toksyczność

Średnia toksyczność

Wysoka toksyczność

- Stężenie Pb we krwi: 35–50 μg/dL u dzieci, 40–60 μg/dL u dorosłych

- Bóle mięśni

- Parestezje

- Zmęczenie

- Podrażnienie

- Senność

- Zaburzenia dyspeptyczne

- Bóle stawów

- Ogólne zmęczenie

- Trudności w koncentracji

- Męczliwość mięśni

- Drżenia

- Ból głowy

- Ból brzucha

- Wymioty

- Utrata masy ciała

- Zaparcia

- Stężenie Pb we krwi: 70 μg/dL u dzieci, 100 μg/dL u dorosłych

- Niedowłady lub porażenia

- Encefalopatia z napadami padaczkowymi, utratą świadomości, śpiączką i w końcu zgonem

- Rąbek ołowiczy (niebieskoczarny) na dziąsłach

- Kolka ołowicza (ostre skurcze brzucha)

Działanie ołowiu na płód. Działanie to obejmuje zahamowanie rozwoju wewnątrzmacicznego płodu, niższą urodzeniową masę ciała i skrócenie czasu ciąży. Skutki narażenia prenatalnego obserwuje się już przy umiarkowanie podwyższonych stężeniach ołowiu we krwi matki (< 30 µg/dL), dlatego kobiety ciężarne należy koniecznie chronić przed kontaktem z tym metalem.

Narażenie dzieci. Dzieci, zwłaszcza < 6. roku życia, stanowią grupę podwyższonego ryzyka zatrucia ołowiem. Silniejsze wchłanianie ołowiu u dzieci jest spowodowane niepełnym wykształceniem naturalnych systemów odpornościowych, a zwłaszcza bariery na linii krew–mózg, chroniącej niedojrzały i szybko rozwijający się układ nerwowy (OUN). Dodatkowo u dzieci potwierdzono > 5 razy większe wchłanianie ołowiu z przewodu pokarmowego w porównaniu z osobami dorosłymi. Ocenia się, że bariera krew–mózg jest nawet 120 razy słabsza w porównaniu z osobami dorosłymi. Do tego dochodzą uwarunkowania biologiczno-fizjologiczne, specyfika zachowań (brak higieny, częste branie rąk do ust, większa aktywność fizyczna), niski wzrost (oddychają powietrzem bardziej zanieczyszczonym) i wyższa dynamika procesów życiowych (tempo metabolizmu, wdychanie większej ilości powietrza, zjadanie większej ilości pokarmów w przeliczeniu na jednostkę masy ciała), będące czynnikami zwiększającymi wchłanianie ołowiu drogą inhalacyjną i pokarmową.

Ośrodkowy układ nerwowy. Uszkodzenie OUN u dzieci przebiega odmiennie niż u osób dorosłych. Podczas ostrego narażenia objawy w postaci encefalopatii, drgawek i ataksji pojawiają się już przy znacznie niższych stężeniach ołowiu (< 100 μg/dL) w organizmie. Podczas przewlekłego narażenia na ołów dochodzi u dzieci do zaburzeń rozwojowych mózgu w postaci niskiego IQ (na każdy wzrost stężenia o 10 µg/dL przypada obniżenie IQ o 4–7 punktów). Uważa się, że jest to następstwo zaburzeń funkcji neurotransmiterów (acetylocholiny, dopaminy, pochodnych aminokwasowych).

U dorosłych encefalopatia ołowicza pojawia się przy stężeniach ołowiu we krwi wynoszących > 80–100 µg/dL, dochodzi wtedy do zmian w mikronaczyniach mózgowych prowadzących do obrzęku mózgu, stanu padaczkowego, zaburzeń poznawczych, koncentracji uwagi, pamięci i zachowania, drażliwość, impotencji oraz depresji.

Obwodowy układ nerwowy. Uszkodzenie tej części układu nerwowego jest związane z uszkodzeniem komórek Schwanna, odcinkową demielinizacją i degeneracją aksonów. Przeważa uszkodzenie nerwów ruchowych, mniejsze uszkodzenia dotyczą nerwów czuciowych. Dlatego w badaniu fizykalnym często stwierdza się polineuropatię ruchową w zakresie mięśni prostowników przedramienia, objawiającą się opadaniem nadgarstka.

Kolka ołowicza. Jest to zespół ostrych objawów brzusznych przypominających ostrą niedrożność. Objawy bólowe pojawiają się po krótkim narażeniu na wysokie dawki ołowiu, jako ostra manifestacja zatrucia przewlekłego, szczególnie przy narażeniu zawodowym. Cecha charakterystyczna kolki ołowiczej: polega na tym, że podczas badania palpacyjnego jamy brzusznej dolegliwości bólowe ulegają znacznemu zmniejszeniu.

Nerki. Ostre narażenie. Ostra ołowicza nefropatia polega na uszkodzeniu cewek proksymalnych. W wyniku uszkodzenia cewek nerkowych dochodzi do zaburzeń czynnego transportu (aminoacyduria, glikozuria, fosfaturia), zaburzeń fosforylacji oksydatywnej i powstawania ciałek wtrętowych z ołowiu w jądrach komórek nabłonkowych. Zaburzenia mają charakter potencjalnie odwracalny.

Przewlekłe narażenie. Ten rodzaj narażenia ma charakter postępujący i nieodwracalny, prowadzi do rozwoju przewlekłego zapalenia śródmiąższowego z pobudzeniem włóknienia (nefropatia ołowicza). W większości przypadków nefropatia ołowicza rozwija się przy wzroście stężenia ołowiu we krwi > 60 µg/dL u dorosłych i > 10–15 μg/dL u dzieci. Nie dysponujemy biomarkerami wczesnego uszkodzenia nerek, a objawy kliniczne pojawiają się późno. Nefropatię ołowiczą należy podejrzewać u pacjenta przewlekle narażonego na ołów z nadciśnieniem tętniczym i dną moczanową. U pracowników narażonych na ołów 10-krotny wzrost stężenia ołowiu koreluje z obniżeniem klirensu kreatyniny o kolejne 10 mL/minutę (nawet przy uwzględnieniu wieku, wysokiego BMI, leczenia diuretycznego, wpływu nadciśnienia tętniczego). Stwierdza się także dodatnią korelację pomiędzy zawartością ołowiu w kościach a stężeniem kwasu moczowego.

Uwaga: pod wpływem CaNa_2EDTA następuje mobilizacja ołowiu. U pacjentów bez objawów może to doprowadzić do wzrostu stężenia ołowiu we krwi, wzrostu ciśnienia tętniczego i postępującej niewydolności nerek.

Układ hematologiczny. Ołów hamuje enzymy syntezy hemu, doprowadzając do anemii. W największym stopniu hamuje dehydrogenazę kwasu δ-aminolewulinowego (ALAD) oraz ferrochelatazę (katalizuje inkorporację żelaza do protoporfiryny IX). W wyniku hamowania enzymów dochodzi do wzrostu stężenia kwasu δ-aminolewulinowego (ALA) we krwi i surowicy oraz protoporfiryny IX w erytrocytach, czego klinicznym efektem jest anemia hipochromiczna, normo- lub mikrocytarna. Duży wzrost stężenia ołowiu we krwi może prowadzić do rozwoju anemii hemolitycznej (uszkodzenie błony erytrocytarnej; zahamowanie Na+/K+-ATPazy i pirymidyno-5-nukleotydazy). W rozmazie krwi obwodowej stwierdza się nakrapiania zasadochłonne erytrocytów (efekt zahamowania pirymidyno-5-nukleotydazy, która usuwa uszkodzony RNA), a także podwyższoną liczbę retykulocytów. Jeżeli równocześnie dojdzie do uszkodzenia nerek, powstaje niedobór erytropoetyny, który może nasilać anemię.

Ototoksyczność. U dzieci ototoksyczność występuje już przy stężeniach ołowiu we krwi < 5 μg /dL, u dorosłych dopiero wtedy, gdy stężenie wynosi > 40 μg/dL.

Układ sercowo-naczyniowy. Przewlekłe narażenie na ołów prowadzi do rozwoju nadciśnienia tętniczego. Patomechanizm nadciśnienia jest związany ze wzrostem stężenia ołowiu we krwi > 30 µg/dL. Zahamowanie przez ołów aktywności Na+/K+-ATPazy i stymulacja pompy Na+-Ca2+ powoduje Ca2+-zależne zaburzenie czynności skurczowej mięśniówki naczyń oraz zmniejszenie wrażliwości naczyń na czynniki neuroendokrynne. Dodatkowymi czynnikami zaburzającymi czynność naczynioskurczową naczyń jest wzrost stresu oksydacyjnego (ROS), przyspieszona inaktywacja tlenku azotu (NO) i początkowy wzrost aktywności reninowej osocza (ale w ciężkich przewlekłych zatruciach następuje jej obniżenie). Ołów wywołuje także kardiotoksyczny efekt w postaci obniżonej kurczliwości mięśnia sercowego i działania arytmogennego (nadmierna wrażliwość na norepinefrynę, zaburzenie metabolizmu wewnątrzkomórkowego Ca indukowane przez ołów).

Układ rozrodczy. Istotny wpływ na układ rozrodczy obserwuje się, gdy stężenia ołowiu wynoszą > 40 µg/dL. U mężczyzn występuje oligospermia i zaburzenie ruchliwości plemników, a u kobiet problemy z zajściem w ciążę i częstsze poronienia.

Układ endokrynny. Narażenie na ołów powoduje zmniejszenie sekrecji hormonu wzrostu i insulinowego czynnika wzrostu oraz niedoczynność tarczycy i nadnerczy.

Układ kostny. W ołowicy obserwuje się obniżenie stężenia aktywnej witaminy D_3, zahamowanie osteokalcyny, spowolnienie tworzenia kości, zaburzenia funkcji osteoklastów i osteoblastów oraz wzrost gęstości kostnej (linie ołowicze) w przynasadach kości długich. W konsekwencji dochodzi u dzieci do zaburzeń wzrostu kości.

Kancerogeneza. Toksyczności ołowiu przypisuje się niektóre działania rakotwórcze, jednak zgodnie z międzynarodową klasyfikacją IARC ołów i jego związki nieorganiczne zaliczono do niższej grupy ryzyka – 2B.

- ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym;

- krwi (w tym hamowanie syntezy hemu, co wpływa również na inne komórki);

- nerkach;

- układzie sercowo-naczyniowym;

- układzie hormonalnym;

- układzie immunologicznym;

- układzie pokarmowym;

- układzie rozrodczym (jakość nasienia).

Ołów powoduje wzrost ciśnienia krwi – niezbyt nasilone objawy hipertensji mogą wystąpić u dorosłych ze średnią zawartością ołowiu we krwi 0,4 μmol/L. Ponadto ołów przechodzi przez łożysko i może istotnie wpływać na układ nerwowy płodu. Przyjmuje się, że prenatalne narażenie na niskie dawki ołowiu może być czynnikiem ryzyka wielu powikłań zarówno u matki, jak i dziecka. Istnieją dowody na to, że w okresie ciąży oraz laktacji ze szkieletu matki ołów jest mobilizowany i przenoszony na płód i niemowlę. Wielokrotnie zgłaszano niekorzystny wpływ na rozwój umysłowy niemowląt i dzieci, gdy u kobiety w ciąży lub u dziecka średnia zawartość ołowiu we krwi wynosiła 0,5 μmol/L, a nawet mniej.

Co ciekawe, ołów wykazuje właściwości rakotwórcze w eksperymentach na zwierzętach, ale niewiele badań dostarczyło twardych dowodów na jego rakotwórcze działanie u ludzi.

Do najważniejszych związków organicznych tego metalu można zaliczyć tetraetyloołów [(C_2H_5)4Pb] oraz tetrametyloołów [(CH_3)4Pb], których ogromne ilości zawierała dawniej benzyna ołowiowa. Związki te, łatwo wchłaniane inhalacyjnie i dermalnie, mogą powodować ostrą encefalopatię.

Zwięzłą charakterystykę toksykologiczną ołowiu przedstawiono w tabeli 27.3.

27.4.2. Rtęć

Rtęć może występować jako rtęć pierwiastkowa (jedyny metal ciekły w temperaturze pokojowej) oraz jako związki nieorganiczne i organiczne o różnych właściwościach toksycznych.

Przyjmuje się, że w biosferze krąży naturalnie 30–50 tys. ton rtęci, uwolnionych do atmosfery przez odgazowanie ze skorupy ziemskiej i oceanów. Ponadto szacuje się, że rocznie około 20 tys. ton rtęci jest uwalnianych do środowiska na skutek działalności człowieka (spalanie paliw kopalnych i innych źródeł przemysłowych).

Przy przewlekłym narażeniu na opary rtęci metalicznej może dojść do kumulacji rtęci w mózgu, co powoduje wystąpienie objawów neurologicznych, obejmujących w zaawansowanym stanie zespół wegetatywny (mikromerkurializm). W przypadku wysokiej ekspozycji obserwuje się drżenie rtęciowe, któremu towarzyszą zmiany zachowania i osobowości, zwiększona pobudliwość, utrata pamięci oraz bezsenność. Narażenie zawodowe na rtęć przy jej stężeniu w powietrzu > 0,1 mg/m^3 może powodować mikromerkurializm. Narażenie na opary rtęci hamuje rozwój mózgu płodu u naczelnych.

Nieorganiczne związki rtęci indukują i wiążą metalotioneinę. Ostre i długotrwałe działanie soli rtęciowych, związków fenylortęciowych oraz alkoksy- i alkilortęciowych prawdopodobnie powoduje zaburzenia żołądkowo-jelitowe i uszkodzenie nerek w postaci dysfunkcji kanalikowej z martwicą kanalików w ciężkich przypadkach. Dawka śmiertelna dla człowieka to około 1 g soli rtęci(II). Czasem związki rtęciowe wywołują idiosynkratyczne objawy skórne, które mogą przeradzać się w ciężkie złuszczające zapalenie skóry, lub kłębuszkowe zapalenie nerek.

Do najpopularniejszych organicznych związków rtęci zalicza się metylortęć, która w naturze może powstawać z nieorganicznych związków rtęci w konsekwencji aktywności drobnoustrojów, o czym dotkliwie przekonaliśmy się, obserwując skutki katastrofy ekologicznej nad zatoką Minamata (Japonia) (patrz Część I. „Historia toksykologii”). U ssaków zachodzi oksydatywna demetylacja in vivo, dając nieorganiczne związki rtęci.

U ryb największa ilość rtęci jest deponowana właśnie w postaci metylortęci. U człowieka zagrożenia związane z długotrwałym spożyciem żywności zawierającej metylortęć i narażenie zawodowe na metylortęć wynikają z efektywnej absorpcji (90%) metylortęci oraz długiego czasu retencji (okres półtrwania 70 dni) przy kumulacji metylortęci w mózgu.

Zwięzłą charakterystykę toksykologiczną rtęci przedstawiono w tabeli 27.4.

Tabela 27.4.

Charakterystyka toksykologiczna rtęci

Losy w ustroju

Wchłanianie

Rtęć metaliczna nie wchłania się z przewodu pokarmowego. Jeśli chodzi o rtęć organiczną, w przewodzie pokarmowym związki krótkołańcuchowe wchłaniają się w 90%, a związki długołańcuchowe w 50%. Natomiast wszystkie związki rtęci nieorganicznej łatwo wchłaniają się w przewodzie pokarmowym.

Dystrybucja

Rtęć dostaje się do prawie wszystkich narządów: nerek, wątroby, śledziony, OUN. Ze względu na lipofilność rtęć metaliczna i rtęć organiczna są lepiej dystrybuowane do OUN. W OUN możliwa jest konwersja metylortęci do związków nieorganicznych. Rtęć elementarna nie wiąże się kowalencyjnie z innymi związkami i w OUN ulega konwersji do kationu rtęci(I) (Hg_22+), który ulega przekształceniu w OUN i nasila retencję rtęci. Następnie, dzięki obecności mózgowej katalazy, kation Hg_22+ ulega konwersji do Hg2+. W mózgu osób, które przeżyły ostre zatrucie metylortęcią, stwierdza się zwiększenie retencji związków nieorganicznej rtęci. Dziesięciokrotnie więcej metylortęci niż kationów rtęciowych kumuluje się w erytrocytach, podczas gdy rtęć nieorganiczna w postaci kationów występuje w jednakowych proporcjach w erytrocytach i w surowicy krwi (w połączeniu z albuminami). Innymi narządami, w których dochodzi do większej kumulacji metylortęci, są nerki, wątroba i włosy. W nerkach rtęć metaliczna i nieorganiczna odkładają się w kanalikach nerkowych, ulegając konwersji do kationów rtęci. Kationy rtęci stymulują syntezę metalotioneiny, która łącząc się z kationami rtęci, zabezpiecza przed dalszą kumulacją rtęci w nerkach. Związki rtęci nieorganicznej są słabo lipofilne i nie kumulują się w OUN, ale w przebiegu długotrwałego narażenia i eliminacji mogą ulegać konwersji do kationów rtęci, przechodzących przez barierę krew–mózg, z kumulacją w OUN. U kobiet w ciąży łożysko zabezpiecza płód przed przenikaniem z krwią kationów rtęci i jej związków nieorganicznych. Związki organiczne rtęci mogą niestety przenikać przez barierę łożyskową i powodować zatrucie płodu.

Wydalanie

Rtęć w postaci kationów i w postaci nieorganicznej jest filtrowana przez kłębuszki nerkowe i wydalana przez kanaliki nerkowe. Zachodzi także wydalanie rtęci z przewodem pokarmowym (t1/2 = 30–60 dni). Rtęć organiczna jest wydalana głównie do światła przewodu pokarmowego. Tylko 10% metylortęci jest wydalane w postaci kationów rtęci z moczem i kałem (t1/2 = 70 dni).

Mechanizm działania toksycznego

Rtęć (jony Hg2+) łączy się przede wszystkim z grupami tiolowymi, a także z grupami karboksylowymi, amidowymi i fosforanowymi. Dochodzi do zaburzenia funkcji wielu enzymów uczestniczących w metabolizmie i transporcie oraz wchodzących w skład struktury białek. Rtęć wykazuje bezpośredni efekt utleniający, powodując uszkodzenie błony śluzowej przewodu pokarmowego i kanalików nerkowych. Metylortęć działa cytotoksycznie, wywołując stres oksydacyjny, uszkodzenie błon mitochondriów i zaburzenie wychwytu cysteiny przez astrocyty. Uszkodzenie prowadzi do martwicy i zaniku neuronów kory mózgu i móżdżku, proliferacji komórek glejowych z wystąpieniem ataksji, zmniejszenia pola widzenia i czuciowej

polineuropatii. Ponadto w mechanizmie immunologicznym rtęć wyzwala błoniaste zapalenie kłębuszków nerkowych, śródmiąższowe zapalenie nerek i akrodynię („pink disease”). Związki nieorganiczne rtęci wywołują eksfoliację komórek nabłonka proksymalnych kanalików nerkowych (martwica kanalików nerkowych). Kumulacja materialna nieorganicznej rtęci w narządach z jednej strony prowadzi do tworzenia połączeń z metalotioneinami (połączenia nietoksyczne, wydalane z organizmu), a z drugiej – do tworzenia rodników uszkadzających białka i DNA (stres oksydacyjny, peroksydacja lipidów, dysfunkcja mitochondriów). Związki organiczne rtęci mają wysokie powinowactwo do grup –SH, jednak nie tworzą połączeń z metalotioneinami. Narażenie na rtęć może spowodować uszkodzenie mózgu i móżdżku.

27.4.3. Kadm

Kadm, chemicznie podobny do cynku, występuje naturalnie wraz z cynkiem i ołowiem w pokładach minerałów. Podwyższone stężenia w powietrzu, wodzie i glebie są stwierdzane w okolicach przemysłowych źródeł emisji (dotyczy to zwłaszcza górnictwa nieżelaznego i przemysłu metalurgicznego). Kadm w postaci metalicznej był kiedyś stosowany jako środek antykorozyjny (w powłokach galwanicznych na stali wykorzystywano nieorganiczne związki tego pierwiastka jako pigmenty), a także w tworzywach sztucznych. Kadm i jego związki są również stosowane w bateriach elektrycznych (w o wiele mniejszym stopniu niż kiedyś), elektronicznych komponentach i reaktorach jądrowych. Ze względu na to, że do tych celów można wykorzystywać inne, mniej toksyczne metale, stosowanie związków Cd jest aktualnie ograniczane.

Kumulacja kadmu, który charakteryzuje się szczególnie długim okresem półtrwania (10–30 lat), może nastąpić w mięśniach, nerkach i wątrobie.

Przyjmuje się, że kadm (jony Cd2+) stymuluje produkcję metalotioneiny tak samo jak cynk (Zn2+), miedź (Cu2+) i rtęć (Hg2+). Jony Cd2+ związane z metalotioneiną w osoczu są filtrowane przez kłębuszki nerkowe i ponownie wchłaniane w kanalikach, gdzie po lizosomalnej degradacji białka następuje uwolnienie jonów. Niezwiązane jony Cd2+ stymulują produkcję nowej metalotioneiny, która wiąże Cd2+ w komórkach kanalików nerkowych.

W większości krajów europejskich średnie spożycie Cd wynosi 10–20 μg/dobę, a średnie wydalanie z moczem 0,5–1,0 μg/dobę. Większość Cd we krwi znajduje się w komórkach. U osób niepalących średnie stężenie kadmu wynosi 0,5–1,0 μg/L, a u palaczy, z powodu absorpcji Cd z wyrobów tytoniowych, stężenie to być nawet dwukrotnie większe.

Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem klasyfikuje kadm jako czynnik rakotwórczy dla ludzi (grupa 1).

Zwięzłą charakterystykę toksykologiczną kadmu przedstawiono w tabeli 27.5.

Tabela 27.5.

Charakterystyka toksykologiczna kadmu

Losy w ustroju

Wchłanianie

Inhalacja. Wchłania się 10–50% wdychanego kadmu. Absorpcja mniejszych cząstek i oparów jest większa niż w przypadku większych cząstek pyłu.

Doustne. Wchłania się 5–10% spożywanego kadmu. Zbyt małe spożycie takich pierwiastków, jak wapń, cynk i żelazo, zwiększa stopień absorpcji; np. u osób z niedoborem żelaza stopień absorpcji może wynosić nawet 20%.

Dermalne. Wchłanianie związków kadmu przez skórę jest nieistotne.

Dystrybucja

Wchłonięta dawka kadmu we krwi tworzy połączenia z α-makroglobuliną i albuminami oraz podlega redystrubucji z krwi, głównie do wątroby i nerek. W narządach kadm jest wychwytywany przez endocytozę kompleksów kadm–białko oraz układ transportujący cynk i wapń, tworzy kompleksy z glutationem (GSH) i cysteiną (kompleksy kadm–GSH, kadm–cysteina). W narządach krytycznych kadm tworzy kompleksy z metalotioneiną chroniące komórki przed toksycznością. W momencie przeładowania kadmem komórek wątrobowych pierwiastek ten uwalnia się do krwi i w kanalikach nerkowych proksymalnych uzyskuje wysokie stężenia, co prowadzi do uszkodzenia komórek nabłonkowych kanalików. Szczególnie narażone na kadm są mitochondria, w których dochodzi do zaburzenia funkcji łańcucha oddechowego, z powstaniem stresu oksydacyjnego i dalszym uszkodzeniem komórki. Objętość dystrybucji (Vd) dla kadmu jest nieznana, ale uważa się, że jest duża. Czas biologicznego półtrwania (t1/2) dla kadmu ze względu na jego odkładanie się w narządach krytycznych jest bardzo długi i wynosi co najmniej 10 lat.

Metabolizm

Nie stwierdzono, aby sole lub tlenki kadmu podlegały innym przemianom metabolicznym przez utlenianie, redukcję i metylację.

Mechanizm działania toksycznego

Nerki. Uszkodzenie nerek rozwija się powoli. Pierwszym jego objawem jest białkomocz, który koreluje z uszkodzeniem kanalików nerkowych. W efekcie dochodzi do utraty niskocząsteczkowych białek (β_2-mikroglobuliny, białka wiążącego retinol) oraz hiperkalciurii.

Płuca. Rozwija się ostre zapalenie kadmowe płuc i pojawia niewydolność oddechowa z hipoksją. Z czasem dochodzi do degeneracji nabłonka drobnych oskrzelików.

Kości. Uszkodzenie nerek ze wzmożonym wydalaniem wapnia przez mocz doprowadza do wtórnych zaburzeń równowagi wapniowo-fosforanowej, w wyniku której rozwija się osteomalacja.

Przewód pokarmowy. Sole i tlenki kadmu wykazują żrące działanie na śluzówkę przewodu pokarmowego, doprowadzając do krwawień, owrzodzeń i perforacji.

Uszkodzenie płuc. Najczęściej występują choroby restrykcyjne płuc z zaburzeniami wentylacji.

Uszkodzenie układu mieśniowo-szkieletowego. Najczęściej występują: osteomalacja, osteoporoza, złamania kości i choroba itai-itai.

Hepatotoksyczność. Największe ilości kadmu odkładają się w miąższu wątroby, jednak kadm jest związany z metalotioneiną i nie dochodzi do efektu hepatotoksycznego.

Neurotoksyczność. Najczęściej występują: uszkodzenie węchu, uszkodzenie jąder podkorowych (zespół Parkinsona) i uszkodzenie kory mózgu (upośledzenie wyższych czynności mózgowych).

27.4.4. Arsen

Arsen jest klasyfikowany jako półmetal/metaloid, ale zwyczajowo uznaje się go za jeden z metali ciężkich. Pierwiastek ten w środowisku występuje zarówno w postaci związków nieorganicznych, jak i organicznych [As(III) lub As(V)]. Najbardziej znanymi i istotnymi z toksykologicznego punktu widzenia związkami nieorganicznymi arsenu są: arszenik, czyli tlenek arsenu(III), oraz arsenowodór (AsH_3) – silna trucizna, w stanie gazowym działająca hemolitycznie. Ważnym związkiem organicznym jest arsenobetaina, (CH_3)3As+CH_2COO–. Niektóre gatunki ryb i skorupiaków zawierają bardzo duże ilości arsenobetainy. W większości innych artykułów spożywczych stężenie arsenu jest niskie (ale postacie arsenu nie są dokładnie poznane).

Arsen, zarówno w postaci związków organicznych w owocach morza, jak i arsen nieorganiczny w wodzie, napojach i lekach, łatwo wchłania się przez przewód pokarmowy (70–90%). Niektóre raporty wskazują również na dość wysoki stopień inhalacyjnego wchłaniania arsenu. Najwyższe stężenia arsenu u ludzi zwykle znajduje się we włosach, paznokciach i skórze. Główną drogą wydalania są nerki. Przyjmuje się, że po spożyciu arsenianu(III) lub arsenianu(V) około 35% dawki jest wydalane w ciągu 2 dni.

Wyniki doświadczeń na zwierzętach wskazują na to, że podawane inhalacyjnie związki nieorganiczne arsenu, nierozpuszczalne w wodzie, są deponowane i zatrzymywane w tkance płucnej przez stosunkowo długi czas. Procesy związane z biotransformacją nieorganicznych związków arsenu zachodzą zarówno u zwierząt, jak i ludzi. Po spożyciu lub wdychaniu takich związków można wykryć w moczu metylowane związki, takie jak kwas metylarsenowy (MMA, CH_3AsO_32–) i kwas dimetylarsenowy [DMA, (CH_3)2AsO_2–]. U ludzi przemiany te są możliwe dzięki obecności transferazy metylowej arsenu.

Bardzo ważnym zagadnieniem dotyczącym arsenu jest skażenie leków, żywności oraz wody pitnej napojów, które spowodowało wiele masowych zatruć tym pierwiastkiem. Zmiany skórne wywołane nieorganicznymi związkami arsenu (dermatozy) mogą obejmować: wysypkę, pigmentację lub hiperkeratozę leukodermalną. Niekiedy ostatecznie prowadzą one do rozwoju raka skóry i choroby Bowena.

Zatrucie arsenem pracowników przemysłowych objawia się perforacją przegrody nosowej, zmianami skórnymi i zapaleniem nerwów obwodowych. Badania epidemiologiczne potwierdziły ryzyko wystąpienia nowotworu płuc u pracowników narażonych na ten pierwiastek i jego związki.

Zwięzłą charakterystykę toksykologiczną arsenu przedstawiono w tabeli 27.6.

Tabela 27.6.

Charakterystyka toksykologiczna arsenu

Losy w ustroju

Wchłanianie

Inhalacja. Arsen w powietrzu występuje zwykle w postaci As_2O_3, który osadza się w górnych częściach dróg oddechowych. Na skutek osadzania się w nosogardzieli i działania klirensu śluzowo-rzęskowego w drogach oddechowych większość wdychanego arsenu może zostać połknięta, a następnie wchłonięta z przewodu pokarmowego.

Doustne. Zarówno dane dotyczące ludzi, jak i zwierząt wskazują, że więcej niż 90% przyjętej dawki nieorganicznych związków As(III) i As(V) jest wchłanianych z przewodu pokarmowego. U zwierząt i u ludzi łatwo wchłaniane są również organiczne związki arsenu (< 80%) obecne w owocach morza. W przypadku As_2O_3, który jest słabo rozpuszczalny w wodzie, wchłanianie z przewodu pokarmowego zależy od takich czynników, jak wielkość cząstek i pH soku żołądkowego.

Dermalne. Skóra jest możliwą drogą wchłaniania arsenu, ale nie przeprowadzono badań ilościowych na temat absorpcji nieorganicznych związków tego pierwiastka u ludzi. Absorpcja przez skórę zmierzona u małp rezus po 24 godz. wyniosła 6,4%.

Dystrybucja

Po ekspozycji na arsenian(III) lub arsenian(V) większość arsenu jest usuwana z krwi. Główną formą arsenu związanego z hemoglobiną szczura jest kwas dimetylarsenowy (DMA). U człowieka oraz u większości zwierząt ekspozycja na arsenian(III) lub arsenian(V) prowadzi początkowo do kumulacji materialnej w wątrobie, nerkach i płucach. Analiza tkanek narządów pobranych od osób zmarłych po spożyciu 3 g arszeniku wykazała o wiele wyższe stężenie arsenu w wątrobie (147 μg/g) niż w nerkach (27 μg/g) oraz mięśniach, sercu, śledzionie, trzustce, płuca i móżdżku (11–12 μg/g). Dane z autopsji wykazały również wysokie stężenie arsenu we włosach, paznokciach, zębach, kościach i skórze. Arsen przenika przez łożysko u chomików po dożylnym wstrzyknięciu dużych dawek arsenianu(V) sodu.

Metabolizm

Biotransformacja związków nieorganicznych arsenu jest skomplikowana ze względu na indukowanie różnych metabolitów i różnice międzygatunkowe. Obejmuje dwa podstawowe procesy: (1) reakcje redukcji-utleniania As(III)-As(V) i (2) reakcje metylacji, które przekształcają arsenian(III) w MMA i DMA. Te procesy przebiegają podobnie w przypadku narażenia drogą inhalacyjną, doustną i pozajelitową. As(III) jest utleniany in vivo, co wskazuje na obecność As(V) w moczu zarówno zwierząt, jak i ludzi narażonych na arsenian(III). Co ciekawe, zaobserwowano również odwrotną reakcję, tj. redukcję arsenianu(V) do arsenianu(III) u myszy i królików. Zarówno arsenian(V), jak i arsenian(III) po redukcji podlegają metylacji in vivo. Głównym metabolitem nieorganicznych związków arsenu w moczu u zwierząt narażonych jest kwas dimetylarsenowy (DMA). Głównym miejscem metylacji jest prawdopodobnie wątroba, gdzie proces metylacji zachodzi dzięki metylotransferazom, które wykorzystują S-adenozylometioninę jako kosubstrat.

Arsenobetaina prawdopodobnie nie ulega biotransformacji in vivo i jest wydalana głównie z moczem. Kwas kakodylowy (był stosowany w postaci soli sodowej w Wietnamie jako tzw. agent blue; niszczy rośliny trawiaste i szerokolistne) oraz kwas arsanilowy nie ulegają biotransformacji in vivo do nieorganicznych związków.

Wydalanie

Główną drogą wydalania po ekspozycji na nieorganiczne związki arsenu są nerki, a tylko niewielka ilość jest wydalana z kałem. Szybkość wydalania z moczem zależy od postaci chemicznej arsenu oraz gatunku organizmu. Podstawowymi formami arsenu znajdującymi się w moczu ludzi narażonych na jego wdychanie są DMA i MMA. U ludzi narażonych na pojedynczą niską dawkę arsenianów(III) około 35% związków arsenu było wydalane z moczem w ciągu 48 godz. Przy niskim poziomie narażenia całkowite stężenie arsenu w moczu wzrasta liniowo wraz ze wzrostem spożycia arsenu. Inne drogi wydalania (o mniejszym znaczeniu) nieorganicznych związków arsenu to: skóra, włosy, paznokcie i pot.

Wydalanie organicznych związków arsenu wygląda odwrotnie niż w przypadku związków nieorganicznych, tj. organiczne związki As(III) są eliminowane w znacznie wolniejszym tempie niż organiczne związki As(V).

Mechanizm działania

toksycznego

Zahamowanie oddychania komórkowego jako podstawowa przyczyna śmierci komórki na skutek toksycznego działania arsenu była wielokrotnie przedmiotem badań. Kolejne badania naukowe dotyczące mechanizmów toksycznego działania arsenu mają na celu zrozumienie relacji między metylacją in vivo nieorganicznych związków arsenu a mechanizmami toksyczności tego pierwiastka. Ma to istotne znaczenie praktyczne, ponieważ pierwotnie uważano te przemiany za ścieżki detoksykacji, a inne badania sugerowały, że RFT są generowane przez MMA i DMA. Toksyczność mitochondrialna może również odgrywać ważną rolę zarówno w toksyczności komórkowej, jak i rakotwórczości tego pierwiastka.

27.5. Pozostałe metale mające znaczenie toksykologiczne Kamil Jurowski

Jak już wspomniano, istnieje wiele definicji metali, które są niespójne i dyskusyjne. W związku z tym w niniejszym podrozdziale zostaną przedstawione najważniejsze informacje na temat wybranych metali i ich związków, mających istotne znaczenie toksykologiczne, w kolejności alfabetycznej.

27.5.1. Beryl

Beryl to metal dość specyficzny – jest najlżejszym pierwiastkiem spośród wszystkich stałych i trwałych pierwiastków metalicznych. Stanowi strategiczny i krytyczny materiał w wielu branżach. Ze względu na swoją małą liczbę atomową (Z = 4) w postaci czystej jest przenikliwy dla promieniowania X i β–, co umożliwia jego zastosowanie m.in. w postaci folii w okienkach lamp X i w licznikach Geigera-Mullera oraz jako źródło neutronów w reaktorach jądrowych. W wyniku rosnącego zastosowania berylu w przemyśle narażenie zawodowe na ten metal może stać się w niedalekiej przyszłości ważnym zagadnieniem toksykologicznym.

Ekspozycja na beryl drogą wziewną jest znacznie bardziej niebezpieczna niż drogą pokarmową. Beryl i jego związki są słabo absorbowane w przewodzie pokarmowym. Przyjmuje się, że inhalacyjne narażenie na związki berylu powoduje długotrwałą kumulację znacznych ilości berylu w płucach, szczególnie w płucnych węzłach chłonnych, oraz w szkielecie, który jest ostatecznym miejscem depozytu berylu. Stężenia berylu w moczu są poniżej granic wykrywalności i wynoszą 0,03–0,06 μg/L.

Narażenie na związki berylu może powodować zapalenie skóry, ostre zapalenie płuc i berylozę (chorobę berylową) (CBD – chronic beryllium disorder). Narażenie na rozpuszczalne sole berylu może wywoływać reakcje skórne, w tym obrzęk oraz rumieniowe i grudkowo-skórne zapalenie skóry. Te zmiany zwykle ustępują po zaprzestaniu ekspozycji. Stwierdzano również ziarniniakowe zmiany martwicze i owrzodzenia w efekcie penetracji przez skórę nierozpuszczalnych w wodzie soli berylu.

Ostra toksyczność berylu, obserwowana, gdy stężenia metalu wynoszą > 27 μg/m^3, objawia się w postaci: podrażnienia skóry, oczu, nosa i gardła, a następnie stanów zapalnych górnych i dolnych dróg oddechowych, obrzęku płucnego (> 100 μg/m^3) oraz chemicznego zapalenia płuc.

Beryloza jest przewlekłą chorobą zależną od limfocytów T. Beryl, będąc haptenem, współdziała z komórkami prezentującymi antygen w płucach. Berylowy test proliferacji limfocytów krwi (BLPT – beryllium lymphocyte proliferation test) jest stosowany jako narzędzie nadzoru medycznego w ocenie osób zagrożonych CBD. Aby uniknąć uczulenia na beryl oraz rozwoju CBD, obecne limity narażenia zawodowego powinny wynosić < 0,2 μg/m^3.

U osób zawodowo narażonych na beryl zaobserwowano również nowotwory płuc. IARC (1993) sklasyfikował beryl jako czynnik rakotwórczy grupy 1 (wystarczające dowody na rakotwórczość u ludzi).

Przyjmuje się, że wchłanianie berylu przez nienaruszoną skórę jest nieistotne. Niewielkie wchłanianie dermalne soli berylu jest związane przede wszystkim z ich niską rozpuszczalnością przy fizjologicznym poziomie pH. Wykazano jedynie możliwość wiązania się berylu z fosfatazą alkaliczną i kwasami nukleinowymi naskórka świnek morskich w badaniach in vitro.

Największe znaczenie we wchłanianiu berylu ma droga inhalacyjna. Wydajność wchłaniania w drogach oddechowych tego pierwiastka zależy od retencji ziaren aerozolu w pęcherzykach płuc oraz rozpuszczalności poszczególnych związków. Przyjmuje się, że związki rozpuszczalne w wodzie charakteryzują się silniejszym działaniem toksycznym w porównaniu ze związkami słabo rozpuszczalnymi lub nierozpuszczalnymi.

Z badań z udziałem zwierząt wynika, że beryl i jego związki są słabo absorbowane z przewodu pokarmowego (wchłanianie < 1%).

Dystrybucja berylu odbywa się przez krew, gdzie 60–70% berylu wiąże się z dwoma białkami surowicy – prealbuminami i γ-globulinami.

Beryl kumuluje się materialnie głównie w wątrobie, prawdopodobnie z powodu wykorzystania przez komórki Kupffera. Wydaje się, że to wykorzystanie jest wynikiem przejścia rozpuszczalnego siarczanu(VI) berylu w agregaty fosforanu(V) berylu, które następnie na drodze fagocytozy trafiają do wątroby.

Wydalanie wchłoniętego berylu następuje głównie z moczem i tylko w niewielkim stopniu z kałem. Wydalanie z żółcią odgrywa niewielką rolę.

27.5.2. Osm

Osm metaliczny ma srebrzystoszary kolor, jest kruchy i twardy. Stanowi pierwiastek metaliczny charakteryzujący się prawdopodobnie największą gęstością spośród wszystkich znanych pierwiastków. W zwartej postaci (tj. w kawałku) jest odporny na działanie powietrza i kwasów, natomiast silnie rozdrobniony – roztwarza się w stężonym kwasie azotowym(V) oraz powoli utlenia na powietrzu, w obu przypadkach tworząc bardzo lotny tlenek osmu(VIII), OsO_4. Tlenek osmu(VIII) jest rozpuszczalnym w wodzie, jasnożółtym, krystalicznym ciałem stałym (przypominającym wyglądem żółtą galaretkę) o mocnym, przenikliwym zapachu. Substancja ta jest silnie toksyczna, działa drażniąco na odsłonięte powierzchnie śluzowe, skórę, drogi oddechowe i pośrednio na nerki. Powoduje ostre zapalenie spojówek, zapalenie rogówki, owrzodzenie rogówki oraz zapalenie: tchawicy, oskrzeli, płuc, nerek lub skóry, w zależności od ciężkości zatrucia. Zauważalne objawy zatrucia tą substancją pojawiają się ze znacznym opóźnieniem, kiedy jest już zazwyczaj za późno na udzielenie jakiejkolwiek pomocy. Do objawów zalicza się: kaszel, bóle i zawroty głowy oraz krótki, ciężki oddech. OsO_4 ze względu na swoją reaktywność jest wykorzystywany jako znacznik biologiczny, np. podczas wykrywania mutacji w DNA. Sprawia to, że istnieje realne zagrożenie ekspozycją na tę substancję w wyspecjalizowanych placówkach naukowo-badawczych.

27.5.3. Polon

Polon został odkryty przez małżeństwo Curie w 1898 roku w postaci izotopu 210Po, którego okres półtrwania wynosi 138 dni i który jest silnym źródłem emisji cząstek α. Emitowane cząstki mogą z dużą łatwością zniszczyć strukturę tkanek, jeśli polon został wprowadzony do ustroju na drodze inhalacyjnej, doustnej lub dermalnej. Pierwiastek ten nie przenika przez skórę, zatem jeśli znajduje się na zewnątrz ciała, nie stanowi wielkiego zagrożenia. 210Po jest silnie toksyczny, gdyż jego LD_50 wynosi około 1 µg/kg mc.

Spektakularny przypadek zatrucia polonem

Wysokie stężenie 210Po stwierdzono w organizmie Aleksandra Litwinienki, który został zatruty tym pierwiastkiem w listopadzie 2006 roku w Londynie, kiedy prawdopodobnie wypił herbatę zawierającą nieorganiczną sól tego pierwiastka [prawdopodobnie azotan(V)].

27.5.4. Tal

Tal to pierwiastek metaliczny, który przechowuje się pod gliceryną, ponieważ na powietrzu pokrywa się natychmiast szarym nalotem. W związkach nieorganicznych może funkcjonować jako Tl(I) lub Tl(III). Do najtrwalszych zalicza się związki Tl(I), a z kolei związki Tl(III) łatwo ulegają redukcji do Tl(I). Bardzo ważną z punktu widzenia toksykologicznego właściwością chemiczną jest to, że związki talu(I) przypominają odpowiednie związki litowców, tj. wodorotlenek jest bardzo dobrze rozpuszczalny i tworzy mocną zasadę itp.

Cechy związków talu(I) są również zbliżone do cech nieorganicznych związków srebra (barwa i rozpuszczalność fluorków, chlorków, bromków itd.). Do dobrze znanych i rozpuszczalnych w wodzie związków Tl(I) zalicza się węglan talu(I), Tl_2CO_3 oraz siarczan(VI) talu(I), Tl_2SO_4.

Silnie toksyczne są wszystkie rozpuszczalne sole talu, a także sam tal w formie pyłu, gdyż utlenia się w kontakcie z powietrzem. Do zatruć talem lub jego związkami może dojść przez wchłanianie doustne lub inhalacyjne. Dawniej sole talu były składnikiem popularnych trucizn przeciw gryzoniom.

Cechy zatrucia Tl+ zależą od dawki, drogi podania i różnic gatunkowych. Zatrucia związkami tego kationu mają charakter przypadkowy (zazwyczaj przez spożycie rodentycydów zawierających) lub celowy (bezpośrednie spożycie w celach zabójczych lub samobójczych).

Najbardziej charakterystycznym objawem zatrucia talem jest łysienie poprzedzone czernieniem mieszków włosowych. Dodatkowo obserwuje się: zaburzenia trawienia, bóle neuralgiczne, zmiany psychiczne oraz zaburzenia funkcji układu sercowo-naczyniowego.

Wiedza toksykologów klinicznych i toksykologów sądowych na temat zatruć talem (i jego związkami) jest słaba. Brak objawów (przynajmniej na początku) często uniemożliwia poprawne rozpoznanie wczesnego zatrucia talem, a tym samym zastosowanie odpowiednich środków terapeutycznych.

Spektakularny przypadek zatrucia talem w Polsce

Bardzo ciekawy przypadek zatrucia talem odnotowano w Polsce w 2007 roku, kiedy to 23-letnia kobieta zatruła się przypadkowo talem, wykonując irygację pochwy. Stężenie tego metalu we krwi kobiety wynosiło 22 µg/L, a w moczu 78 µg/L.

Piśmiennictwo

1. Aaseth J., Crisponi G., Andersen O.: Chelation therapy in the treatment of metal intoxication. Elsevier, London 2016.

2. Brunot F.R.: The toxicity of osmium tetroxide (osmic acid). Journal of Industrial Hygiene. 1933; 15: 136–143.

3. Duffus J.H.: Heavy metals a meaningless term? (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2002; 74(5): 793–807.

4. Flora S.J.S.: Metal poisoning: threat and management. Al Ameen Journal of Medical Sciences. 2009; 2(2): 4–26.

5. Graedel T.E., Harper E.M., Nassar N.T. i wsp.: Criticality of metals and metalloids. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 112(14), 4277–4272.

6. Hodson M.E.: Heavy metals – geochemical bogey men? Environmental Pollution. 2004; 129(3): 341–343.

7. Jaishankar M., Tseten T., Anbalagan N. i wsp.: Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdisciplinary Toxicology. 2014; 7(2): 60–72.

8. Jan A.T., Azam M., Siddiqui K. i wsp.: Heavy metals and human health: mechanistic insight into toxicity and counter defense system of antioxidants. International Journal of Molecular Sciences. 2015; 16: 29592–29630.

9. Lech T., Sadlik J.: Thallium intoxication in humans, Toxicology Letters. 2007; 172: S85. doi:10.1016/j.toxlet.2007.05.239.

10. Mudipalli A.: Lead hepatotoxicity & potential health effects. Indian Journal of Medical Research. 2007; 126: 518–527.

11. Muszyńska B., Rojowski J., Dobosz K., Opoka W.: Biological and physico-chemical properties of thallium. Medicina Internacia Revuo. 2015; 27(105): 180–185.

12. Nelson L.S., Lewin N.A., Howland M.A. i wsp.: Goldfrank’s toxicologic emergencies. Ninth Edition. McGraw-Hill Companies, New York 2011.

13. Nordberg G.F., Fowler B.A., Nordberg M. (red.): Handbook on the toxicology of metals. Academic Press, 2014.

14. Rafati-Rahimzadeh M., Rafati-Rahimzadeh M., Kazemi S. i wsp.: Current approaches of the management of mercury poisoning: need of the hour. DARU Journal of Pharmaceutical Sciences. 2014; 22(1): 46.

15. Rana M.N., Tangpong J., Rahman M.M.: Toxicodynamics of lead, cadmium, mercury and arsenic-induced kidney toxicity and treatment strategy: a mini review. Toxicology Reports. 2018; 5: 704–713.

16. Rusyniak D.E., Arroyo A., Acciani J. i wsp.: Heavy metal poisoning: management of intoxication and antidotes. EXS. 2010; 100: 365–396.

17. Sharma H., Rawal N., Mathew B.B.: The characteristics, toxicity and effects of cadmium. International Journal of Nanotechnology and Nanoscience. 2015; 3: 1–9.

28 Trucizny obecne w roślinach występujących w Polsce Anita Rutkowska

28.1. Wstęp

Substancje czynne niektórych roślin mogą stanowić zagrożenie zdrowotne zarówno dla ludzi, jak i zwierząt. Częstość występowania zatruć roślinami jest stosunkowo niska i wynosi około 1%. Są to zazwyczaj zatrucia o charakterze sezonowym, spowodowane przypadkowym spożyciem nasion, liści, kwiatów lub atrakcyjnie wyglądających owoców, głównie przez dzieci. U dorosłych mogą być skutkiem odurzania się, pomylenia rośliny jadalnej z trującą, niewłaściwego przygotowania preparatów ziołowych lub, sporadycznie, wynikiem próby samobójczej. Zagrożenie może stanowić również miód, mleko czy mięso zwierząt żywiących się roślinami. Zatrucia zawodowe zdarzają się w przemyśle zielarskim, ogrodniczym i rolniczym. W Polsce występuje prawie 300 gatunków roślin trujących, z których około 50 może stwarzać poważne zagrożenie. Wiele z nich można rozpoznać po nieprzyjemnym zapachu lub piekącym smaku.

Rośliny zawierają dwie grupy substancji czynnych: metabolity pierwotne i wtórne. Metabolity pierwotne (związki podstawowe), będące produktami metabolizmu podstawowego, pełnią funkcje fizjologiczne i są niezbędne do życia każdej rośliny. Należą do nich: węglowodany, białka, związki lipidowe, aminokwasy, enzymy i chlorofile. Pozostałe substancje wytwarzane przez rośliny są zaliczane do metabolitów wtórnych, które nie są niezbędne do życia komórki lub organizmu. Stanowią one często element mechanizmu obronnego, np. przed roślinożercami, pasożytami lub urazami mechanicznymi, bądź hamują wzrost innych roślin. Niektóre metabolity wtórne mogą wykazywać właściwości lecznicze lub toksyczne. Niejednokrotnie o profilu tego działania decyduje jedynie dawka. Znaczna część roślin dostarcza substancji leczniczych, które w dużych ilościach mogą powodować zatrucie, a nawet śmierć.

Wszystkie związki roślinne, które wywierają negatywny wpływ na wzrost, rozwój lub przeżycie innego organizmu, można uznać za fitotoksyny. Substancje toksyczne występują zazwyczaj w całej roślinie, ale ich ilość w poszczególnych jej częściach jest zróżnicowana. Na zawartość związków czynnych, oprócz czynników genetycznych, wpływają warunki klimatyczne (światło, ciepło, wilgotność), sezon wegetacyjny, rodzaj gleby, nawożenie, odmiana oraz wiek roślin. Fitotoksyny wykazują duże zróżnicowanie pod względem struktury, właściwości chemicznych, mechanizmu i skutków działania. Do wtórnych metabolitów wykazujących silne działanie toksyczne na organizm człowieka należą: alkaloidy, glikozydy i toksoalbuminy; rzadziej są to: saponiny, kumaryny, związki diterpenowe, poliacetylenowe, olejki eteryczne lub kwasy organiczne (tabela 28.1).

Największą grupę związków syntetyzowanych przez rośliny stanowią alkaloidy, azotowe substancje o charakterze zasadowym. Dotychczas z około 5 tys. gatunków roślin wyizolowano ponad 8 tys. alkaloidów. Chociaż związki te należą do najbardziej toksycznych substancji roślinnych, to ponad 100 z nich znalazło zastosowanie w medycynie. Z toksykologicznego punktu widzenia największe znaczenie mają pochodne tropanowe, izochinolinowe, chinolizydynowe, indolowe, pirydynowe, piperydynowe, steroidowe, terpenowe oraz pirolizydynowe. Do bardziej znanych alkaloidów należą strychnina i kokaina, jednak ani południowoazjatycka kulczyba wronie oko (Strychnos nux vomica), ani południowoamerykański krasnodrzew pospolity (Erythroxylon coca) nie występują w stanie naturalnym na terenie Polski.

Liczną i bardzo heterogenną grupę substancji roślinnych stanowią glikozydy, mające istotne znaczenie farmakologiczne. Składają się z dwóch części: cukrowej, zwanej glikonem, i niecukrowej, zwanej aglikonem, który stanowi część aktywną glikozydu. W zależności od rodzaju aglikonu glikozydy można podzielić na wiele grup (m.in. kardenolidowe, antranoidowe, saponinowe, kumarynowe, flawonoidowe, antocyjanowe, sterolowe i cyjanogenne). Glikozydy powstają w liściach roślin, a następnie, ze względu na łatwą rozpuszczalność w wodzie, mogą być transportowane i gromadzone w innych organach roślin, takich jak korzenie, kłącza, nasiona i owoce.

Do najbardziej toksycznych związków pochodzenia roślinnego należą substancje białkowe (tzw. toksoalbuminy), np. rycyna, obecna w nasionach rącznika pospolitego (Ricinus communis), oraz abryna, pochodząca z nasion modligroszka różańcowego (Abrus precatorius) rosnącego w krajach tropikalnych.

Roślinne substancje toksyczne mogą wywoływać porażenie różnych układów: nerwowego, oddechowego, krążenia i ruchowo-mięśniowego. Niektóre powodują uszkodzenia układu pokarmowego i krwiotwórczego, a inne wykazują działanie alergogenne.

Tabela 28.1.

Rośliny wykazujące działanie toksyczne

Grupa toksyn

Substancja toksyczna

Nazwa rośliny

Działanie toksyczne

Alkaloidy

Tropanowe

Hioscyjamina

Atropina

Skopolamina

Pokrzyk wilcza jagoda (Atropa belladonna)

Halucynogenne

Bieluń dziędzierzawa (Datura stramonium)

Bieluń indiański

(Datura innoxia)

Lulek czarny (Hyoscyamus niger)

Kokaina

Krasnodrzew pospolity

(Erytroxylon coca)

Narkotyczne

Izochinolinowe

Morfina

Narkotyna

Kodeina

Papaweryna

Mak lekarski

(Papaver somniferum)

Chinolizydynowe

Sparteina

Cytozyna

Lupanina

Żarnowiec miotlasty (Cytisus scoparius)

Neurotoksyczne

Cytozyna

Metylocytyzyna

Złotokap pospolity (Cytisus laburnum)

Indolowe

Strychnina

Brucyna

Kulczyba wronie oko (Strychnos nux vomica)

Pirydynowe

Nikotyna

Anabazyna

Tytoń szlachetny (Nicotiana tabacum)

Piperydynowe

Koniina

γ-Koniceina

Szczwół plamisty (Conium maculatum)

Steroidowe

Solaceina

Solaneina

Solanina

Psianka czarna

(Solanum nigrum)

Psianka słodkogórz (Solanum dulcaamara)

Weratryna

Weratrydyna

Proweratryna

Ciemiężyca biała (Veratrum album)

Kardiotoksyczne

Terpenowe

Akonityna

Akonina

Benzyloakonina

Napelina

Tojad mocny

(Aconitum napellus)

Kardiotoksyczne

Taksyna

Cis pospolity

(Taxus baccata)

Pirolizydynowe

Senecjonina

Senecyna

Senkirkina

Retrorsyna

Acetylerucifolina

Starzec zwyczajny (Senecio vulgaris)

Hepatotoksyczne

Echimidyna

Wulgaryna

Echiwulgaryna

Żmijowiec zwyczajny (Echium vulgare)

Cynoglossyna

Echidynina

Symfytina

Konsolicyna

Żywokost lekarski (Symphytum officinale)

Pseudoalkaloidy

Kolchicyna

Kolchamina

Kolchikozyd Demelkolcyna

Zimowit jesienny (Colchicum autumnale)

Gastroenterotoksyczne,

przeciwmitotyczne

Glikozydy

Kardenolidowe

Digitoksyna

Gitoksyna

Naparstnica purpurowa (Digitalis purpurea)

Kardiotoksyczne

Digoksyna

Acetyloditoksyna

Acetylodigitoksyna

Naparstnica wełnista (Digitalis lanata)

Konwalatoksyna

Cymaryna

Konwalozyd

Konwalia majowa (Convallaria majalis)

Adonitoksyna

Cymaryna

Miłek wiosenny

(Adonis vernalis)

Oleandryna

Oleander pospolity (Nerium oleander)

Scylarenina

Cebula morska

(Scilla maritima)

Cyjanogenne

Sambunigryna

Sambucyna

Dziki bez czarny (Sambucus nigra)

Zaburzenia oddychania komórkowego

Amigdalina

Migdałowiec zwyczajny

(Prunus dulcis)

Amygdalina

Prunazyna

Morela zwyczajna (Prunus armeniaca)

Brzoskwinia zwyczajna

(Prunus persica)

Dihydroksykumarynowe

Dafnina

Wawrzynek wilcze łyko

(Daphne mezereum)

Neurotoksyczne

Antrachinonowe

Frangulina

Glukofrangulina

Kruszyna pospolita (Frangula alnus)

Gastroenterotoksyczne

Inne

Toksoalbuminy

Rycyna

Rącznik pospolity

(Ricinus communis)

Gastroenterotoksyczne

Abryna

Modligroszek różańcowy

(Abrus precatorius)

Saponiny

Mydlnica lekarska

(Saponaria officinalis)

Gastroenterotoksyczne, hemolityczne

Poliacetyleny

Cykutoksyna

Cykutol

Szalej jadowity

(Cicuta virosa)

Neurotoksyczne

Diterpeny

Salwinoryna A

Szałwia wieszcza

(Salvia divinorum)

Halucynogenne

Andromedotoksyna

Rododendron pospolity

(Rhododendron ponticum)

Kardiotoksyczne

Kumaryny

Furanokumaryny

Barszcz Sosnowskiego

(Heracleum Sosnowskyi)

Fotoalergiczne

Katechiny

Urushiol

Sumak jadowity

(Rhus toxycodendron)

Fitodermatozy alergiczne

Kwasy karboksylowe

Kwas mrówkowy

Pokrzywa zwyczajna

(Urtica dioica)

Fitodermatozy toksyczne

Kwas szczawiowy

Difenbachia

(Dieffenbachia)

Filodendron pnący (Philodendron scandens)

28.2. Rośliny neurotoksyczne

Neurotoksyny roślinne mogą wywierać istotny wpływ na przekazywanie sygnałów przez kanały jonowe komórek nerwowych, blokując aktywność ośrodkowego układu nerwowego (OUN) oraz przewodnictwo nerwowo-mięśniowe. Wiele alkaloidów wykazuje podobieństwo strukturalnie do endogennych neuroprzekaźników. Mogą one działać agonistycznie, nadmiernie stymulując neuroreceptor, lub antagonistyczne – blokując go. Niektóre alkaloidy hamują enzymy rozkładające neuroprzekaźniki, takie jak cholinoesteraza (ChE) i monoaminooksydaza (MAO). Do roślin o silnym działaniu neurotoksycznym występujących w Polsce zalicza się m.in.: szalej jadowity, szczwół plamisty, tytoń szlachetny, wawrzynek wilcze łyko i psiankę czarną.

Szalej jadowity (Cicuta virosa L.) (rycina 28.1), wieloletnia roślina należąca do rodziny selerowatych, jest szeroko rozpowszechniona na półkuli północnej. Występuje w całej Polsce w miejscach podmokłych, na brzegach stawów, przy rowach, na torfowiskach, w szuwarach. Osiąga wysokość do 120 cm. Ma nagą, rozgałęzioną u góry łodygę, pustą w środku. Jej liście są podobne do liści pietruszki, kwiaty białe, drobne, tworzące baldachy, a owoce jajowate, żółtozielone. Zapachem przypomina pietruszkę.

Rycina 28.1. Szalej jadowity.

Źródło: Wikimedia Commons.

Bardzo silnie trująca jest cała roślina, a szczególnie dolna część łodygi i kłącze. Zawiera wielonienasycony alkohol – cykutoksynę i cukutol. Cykutoksyna działa w OUN jako silny antagonista receptora GABA-ergicznego, indukuje nawracające drgawki i wywiera efekt cholinergiczny. Pobudza ośrodki przywspółczulne mózgu i rdzenia przedłużonego, co skutkuje silnymi drgawkami klonicznymi, później również tonicznymi. Następnie dochodzi do porażenia ośrodka oddechowego, naczynioruchowego oraz jądra nerwu błędnego. Wpływ na korę mózgową przypomina upojenie alkoholem.

Objawy zatrucia występują szybko, do 20 minut po spożyciu; są to:

- pieczenie w jamie ustnej,

- ślinotok,

- nudności,

- wymioty,

- rozszerzenie źrenic,

- senność,

- zawroty głowy

- zaburzenia równowagi.

Następnie występują drgawki kloniczne i toniczne ze szczękościskiem, obniżenie temperatury ciała, trudności w oddychaniu, sinica i utrata świadomości. Drgawki mogą pojawiać się co kilkanaście minut. Śmierć następuje na skutek porażenia ośrodka oddechowego.

W przypadku zatruć szalejem konieczne jest wielokrotne płukanie żołądka, podanie węgla aktywowanego i leków przeciwdrgawkowych oraz podtrzymujących krążenie i oddychanie.

Szczwół plamisty (Conium maculatum L.) (rycina 28.2), nazywany także pietrasznikiem plamistym, jest rośliną dwuletnią z rodziny selerowatych. Występuje w całej Polsce, rośnie w ogrodach, przy drogach, rowach, na brzegach lasów. Osiąga wysokość około 1,5 m, ma sinozieloną łodygę, liście 3-krotnie pierzaste, morfologicznie podobne do liści pietruszki. Białe drobne kwiaty są zebrane w baldachy, a owoce kuliste, jasnobrązowe. Zapach i smak wszystkich części rośliny jest intensywny i nieprzyjemny.

Rycina 28.2. Szczwół plamisty.

Źródło: Wikimedia Commons.

W roślinie występują alkaloidy, pochodne pirydynowe, głównie: koniina (90%), γ-koniceina (9%), konhydryna, metylokoniina oraz niewielkie ilości flawonoidów (diosmina) i olejku eterycznego. Zawartość alkaloidów w niedojrzałych owocach wynosi do 2%, w dojrzałych owocach około 1%, liściach i kwiatach 0,2%, a w korzeniach 0,05%. Prawdopodobieństwo zatrucia jest związane z podobieństwem jednorocznej różyczki liści do pietruszki i pasternaku, wyraźnie inny jest jedynie zapach. Szczwół bywa także mylony z korzeniem chrzanu. Sucha roślina jest mniej toksyczna; toksyczność zwiększa się po deszczach oraz w okresach chłodów.

Koniina jest agonistą receptorów nikotynowych, ma działanie dwufazowe, podobne do nikotyny. Początkowo pobudza OUN, a następnie działa depresyjnie na ośrodki znajdujące się w rdzeniu przedłużonym: ośrodek oddechowy, ruchowy, naczynioruchowy i sercowy. Obwodowo działa kuraropodobnie, porażając mięśnie szkieletowe kończyn dolnych i mięśnie układu oddechowego. Oprócz działania neurotoksycznego powoduje silne zaburzenia układu pokarmowego, szczególnie w początkowej fazie zatrucia. Czasem obserwuje się uszkodzenie mięśni (rabdomiolizę) oraz niewydolność nerek.

Po zjedzeniu szczwołu pojawiają się takie objawy, jak: silne pieczenie w ustach, trudności w przełykaniu, bóle brzucha i osłabienie kończyn dolnych, a już po kilku minutach występują kolejne: bóle głowy, zaburzenia widzenia, rozszerzenie źrenic, światłowstręt, obfity ślinotok, biegunka i utrata wrażliwości na bodźce. Dodatkowo mogą pojawić się skurcze, mrowienie, drętwienie, drżenie mięśni i obniżenie temperatury ciała. W końcowym etapie, po spożyciu rośliny w dawce śmiertelnej, następuje porażenie czuciowe i ruchowe. Zaczyna się od mięśni nóg, następnie dotyczy mięśni tułowia, a kończy na mięśniach twarzy. Śmierć następuje kilka godzin po zatruciu. Jest skutkiem porażenia mięśni oddechowych, przy zachowaniu świadomości i sprawnej pracy serca. Śmiertelna dla człowieka dawka koniiny wynosi 0,5–1,0 g.

Terapia obejmuje postępowanie ograniczające wchłanianie trucizny z przewodu pokarmowego (płukanie żołądka z podaniem zawiesiny węgla aktywowanego) i tlenoterapię. Należy monitorować czynność serca i funkcje układu oddechowego. W przypadku niewydolności nerek stosuje się hemodializę.

Tytoń szlachetny (Nicotiana tabacum L.) (rycina 28.3) jest jednoroczną rośliną z rodziny psiankowatych, nieznaną w stanie dzikim, w Polsce uprawianą na cele przemysłowe. Roślina osiąga wysokość do 2 m. Łodyga jest pojedyncza lub rozgałęziona, pokryta włoskami, wydziela lepką substancję. Tytoń ma duże eliptyczne liście, w górnej części łodygi mniejsze i lancetowate. Kwiaty, różowe, czasem białe trąbkowate o wąskiej rurce, tworzą na szczycie rośliny wiechowate, rozpierzchłe kwiatostany. Owoc stanowi pękająca na szczycie torebka, zawierająca liczne drobne nasiona o nerkowatym kształcie. Silnie trująca jest cała roślina, posiada intensywny charakterystyczny zapach. We wszystkich organach z wyjątkiem nasion występują liczne alkaloidy, z których najważniejsza jest syntetyzowana przez korzenie nikotyna. Największe jej ilości znajdują się w wierzchołkach liści (0,6–9%). Oprócz nikotyny w tytoniu występuje nornikotyna i anabazyna.

Nikotyna wchłania się z przewodu pokarmowego, przez drogi oddechowe, błony śluzowe i skórę. Ostre zatrucia są wynikiem spożycia liści, naparu lub papierosów, palenia niedopałków przez dzieci lub picia mleka zwierząt wypasających się na tytoniu. Przyczyną może także być stosowanie wywaru z liści jako środka owadobójczego. Zatrucia zawodowe zdarzają się u ludzi pracujących przy zbiorze i suszeniu tytoniu (wchłanianie wziewne i przez skórę). Dawka śmiertelna nikotyny jest niska – wynosi zaledwie 40–60 mg (0,8 mg/kg mc.).

Rycina 28.3. Tytoń szlachetny.

Źródło: William Rossin/123RF.

Nikotyna jest agonistą receptorów nikotynowych. Działa ośrodkowo (pobudzenie, następnie porażenie ośrodków w śródmózgowiu, rdzeniu przedłużonym i rdzeniu kręgowym) i obwodowo (pobudzenie i następnie zablokowanie przewodzenia nerwowego we wszystkich zwojach układu autonomicznego). Wykazuje również silne działanie drażniące, powodując ciężkie dermatozy.

Początkowe objawy, będące efektem działania stymulującego, obejmują: nudności i wymioty, nadmierne ślinienie, ból brzucha, biegunkę, bladość, potliwość, hipertensję, tachykardię, ataksję, ból głowy, zawroty głowy, zaburzenia słuchowe i wzrokowe oraz drgawki. Wynikiem działania depresyjnego są takie objawy, jak: hipotensja, bradykardia, osłabienie mięśni i/lub paraliż, śpiączka, niewydolność oddechowa oraz zatrzymanie akcji serca.

W przypadku zatrucia doustnego należy podać węgiel aktywowany w celu ograniczenia wchłaniania trucizny z przewodu pokarmowego oraz płyny dożylnie. Leczenie objawowe koncentruje się przede wszystkim na opanowaniu zaburzeń rytmu serca i niewydolności oddechowej. Niektóre efekty toksyczne mogą być odwrócone przez podanie atropiny.

Wawrzynek wilcze łyko (Daphne mezereum L.) jest krzewem należącym do rodziny wawrzynkowatych. Rośnie w stanie naturalnym w lasach Europy, a w Polsce występuje na całym terytorium, ale stosunkowo rzadko. Jest niezbyt wysokim, słabo rozgałęzionym krzewem o odstających, dość sztywnych, lśniących pędach. Ma wąskie, cienkie, szarawozielone liście skupione w górnej części pędów. Kwiaty, silnie pachnące, koloru różowego, czasem białego, pojawiają się jeszcze przed rozwojem liści. Jaskrawoczerwone lub żółte owalne owoce są wielkości grochu.

Cała roślina (zwłaszcza kora i owoce) jest trująca dla człowieka oraz innych ssaków. Dla owadów i ptaków krzew nie jest szkodliwy. Wawrzynek wilcze łyko zawiera dafninę (glikozyd dihydroksykumaryny) i mezerinę (estr diterpenowy). Zjedzenie przez dorosłego człowieka 10–12 dojrzałych owoców może okazać się śmiertelne. Trucizna działa bezpośrednio na serce.

Pierwszymi objawami zatrucia są: toksyczne zapalenie błony śluzowej jamy ustnej, gardła i przełyku, pieczenie i drętwienie ust, obrzęk warg, krtani i twarzy, ślinotok, chrypka, trudności w połykaniu, nadżerki. Potem pojawiają się silne bóle brzucha, krwiste wymioty i biegunki. W zatruciach ciężkich dochodzi do uszkodzenia OUN objawiającego się: stanami pobudzenia, bólami i zawrotami głowy, hipertermią, tachykardią, drgawkami oraz utratą przytomności. Śmierć następuje wskutek zatrzymania krążenia (zapaść). Działanie nefrotoksyczne objawia się białkomoczem i krwiomoczem. W zatruciu kontaktowym wawrzynek powoduje zaczerwienienie i obrzęki, pojawienie się pęcherzy i trudno gojących się owrzodzeń na skórze, zapalenie spojówek oraz łzawienie.

Postępowanie terapeutyczne obejmuje: płukanie żołądka, podanie środków osłaniających błonę śluzową żołądka, wyrównanie zaburzeń gospodarki wodno-elektrolitowej, prowadzenie oddechu kontrolowanego i zwalczanie drgawek.

Psianka czarna (Solanum nigrum L.) (rycina 28.4) jest rośliną pospolitą z rodziny psiankowatych. Występuje w całej Europie, w Polsce jako uciążliwy chwast polny i ogrodowy. Osiąga do 1 m wysokości, łodygi ma omszone, silnie ulistnione. Białawe kwiaty są podobne do kwiatów ziemniaka. Owoc stanowi czarna, mięsista, apetycznie wyglądająca jagoda. Roztarta roślina odznacza się intensywnym, nieprzyjemnym zapachem. Ziele i owoce zawierają glikoalkaloidy, o budowie steroidowej (solasonina, solamargina, solanina) oraz saponiny (dioscyna). Najwięcej substancji aktywnych jest w niedojrzałych owocach (0,5–6%). Dawka śmiertelna solaniny wynosi 0,4–0,5 g.

Rycina 28.4. Psianka czarna.

Źródło: Wikimedia Commons.

Solasonina i glikozydy steroidowe są inhibitorami esterazy cholinowej. Działają drażniąco na błonę śluzową przewodu pokarmowego, pośrednio stymulują ruchy perystaltyczne jelit. Pierwszymi objawami zatrucia są: toksyczne zapalenie błony śluzowej jamy ustnej, gardła i przełyku, wymioty, nudności i kurczowe bóle brzucha oraz biegunka. Następnie pojawiają się: zawroty głowy, gorączka, szerokie i sztywne źrenice, duszność, częstoskurcz zatokowy, pobudzenie psychoruchowe, halucynacje, drgawki kloniczno-toniczne, porażenie ośrodka oddechowego. Działanie nefrotoksyczne objawia się białkomoczem i krwiomoczem. Podobny przebieg ma zatrucie psianką słodkógórz.

Leczenie obejmuje: sprowokowanie wymiotów, wyrównanie zaburzeń elektrolitowych, podanie atropiny, środków osłaniających, rozkurczowych i przeciwbólowych.

28.3. Rośliny halucynogenne

Rośliny z rodziny psiankowatych (Solanaceae), takie jak: bieluń dziędzierzawa (Datura stramonium), bieluń surmikwiat (Datura metel), bieluń indiański (Datura innoxia), pokrzyk wilcza jagoda (Atropa belladonna), pokrzyk mandragora (Mandragora officinarum), lulek biały (Hyoscyamus album) i lulek czarny (Hyoscyamus niger), są źródłem alkaloidów tropanowych, używanych na całym świecie jako substancje halucynogenne. Nasiona, liście i korzenie tych roślin mogą być spożywane, żute, palone, wcierane w skórę i błony śluzowe, czasem w mieszaninie z innymi składnikami psychoaktywnymi.

Pokrzyk wilcza jagoda (Atropa belladonna L.) (rycina 28.5) na terenie Polski rzadko występuje w stanie naturalnym, najczęściej w lasach na południu kraju. Jest byliną o grubym kłączu, łodydze o czasem fioletowym odcieniu, osiąga do 2 m wysokości. Ma duże całobrzegie, eliptyczne lub jajowato zaostrzone liście, od spodu słabo omszone. Kwiaty są osadzone pojedynczo w rozgałęzieniach łodygi, kielich jest zrośnięty u nasady, pięciodziałkowy, korona dzwonkowata, brunatnofioletowa. Owocem jest fioletowoczarna, błyszcząca jagoda wielkości wiśni, wyglądem przypominająca borówkę amerykańską. Do głównych alkaloidów występujących w pokrzyku wilczej jagodzie zalicza się hioscyjaminę, atropinę i skopolaminę. Związki te są zawarte we wszystkich organach rośliny: korzeniach (0,4–1,3%), łodygach (0,2–0,65%), liściach (0,14–1,20%), owocach (0,70%) i kwiatach (0,2–0,6%). Za działanie liści, korzeni, kwiatów i niedojrzałych owoców odpowiada głównie hioscyjamina, natomiast efekty trujące dojrzałych jagód wynikają z działania atropiny. Intoksykacje owocami pokrzyku są często odnotowywane w statystykach zatruć roślinami u dzieci. Sporadycznie obserwuje się przypadki zatrucia korzeniem pokrzyku (samobójcze lub omyłkowe) lub za pośrednictwem mięsa zwierząt odpornych na atropinę.

Hioscyjamina (L-atropina) i atropina szybko wchłaniają się z przewodu pokarmowego oraz przez błony śluzowe. Po przyjęciu doustnym alkaloidy te stosunkowo szybko ulegają metabolizmowi. U ludzi do 30% przyjętej dawki atropiny wydala się z moczem w postaci niezmienionej w ciągu około 12 godzin. Częściowo alkaloidy kumulują się jednak w tkankach, zwłaszcza w wątrobie i nerkach. Skopolamina przechodzi przez barierę krew–mózg łatwiej niż atropina, co odzwierciedla jej wyższą hydrofobowość.

Alkaloidy tropanowe blokują receptory muskarynowe obwodowe i ośrodkowe wszystkich podtypów, zwiększając stężenie acetylocholiny w przestrzeni synaptycznej. Wpływają antagonistycznie na receptory nikotynowe w zwojach autonomicznych oraz w płytce mięśniowo-nerwowej tylko w wysokich dawkach. Atropina działa pobudzająco na OUN w dawkach wyższych niż terapeutyczna, a skopolamina wpływa depresyjnie na funkcje OUN już w niskich dawkach.

Obwodowe porażające działanie atropiny występuje już po przyjęciu niewielkich jej dawek. Objawia się częstoskurczem, wzrostem ciśnienia krwi, hipertermią i światłowstrętem wskutek maksymalnego rozszerzenia źrenic. Skóra jest sucha, gorąca i zaczerwieniona. Dochodzi do zahamowania wydzielania gruczołów wydzielniczych przewodu pokarmowego oraz gruczołów potowych i ślinowych. Atropina działa rozluźniająco na mięśnie przewodu pokarmowego, dróg żółciowych i moczowodów. Jej efekty ośrodkowe obejmują: pobudzenie psychomotoryczne, wesołość, gonitwę myśli i wielomówność (gadatliwość). Występują stany splątania z zaburzeniami mowy i postrzegania (szczególnie halucynacje wzrokowe i słuchowe). Charakterystyczne dla zatruć alkaloidami tropanowymi jest głębokie przekonanie o realności występujących halucynacji i przywidzeń, odmiennie niż w przypadku klasycznych halucynogenów. Percepcja czasu i przestrzeni jest zaburzona.

Rycina 28.5. Pokrzyk wilcza jagoda.

Źródło: Wikimedia Commons.

Zatrucie ostre objawia się tzw. psychozą objawową, z napadami szału i drgawkami klonicznymi. Pobudzenie ośrodkowe przechodzi ostatecznie w porażenie, uspokojenie, rozluźnienie, narastającą senność i wreszcie w śpiączkę. Śmierć następuje w wyniku porażenia ośrodka oddechowego lub niewydolności krążenia. Minimalna dawka śmiertelna atropiny dla dorosłego człowieka wynosi 100 mg, dla dzieci – 10 mg. W przypadku skopolaminy istnieją duże indywidualne wahania wrażliwości, dawka śmiertelna wynosi 100–200 mg.

Leczenie obejmuje: płukanie żołądka, postępowanie objawowe zgodne z zasadami intensywnej terapii (leczenie pobudzenia, tachykardii, śpiączki, drgawek, hipertermii) oraz podanie odtrutki swoistej (fizostygminy).

Preparaty pokrzyku stosowane są jako środki znoszące skurcze mięśni gładkich przewodu pokarmowego i oskrzeli, rozszerzające źrenice (także w celu ułatwienia badania oka) oraz hamujące czynność gruczołów wydzielania wewnętrznego. Skopolamina skutecznie zapobiega nudnościom, wymiotom i nadmiernemu wydzielaniu śliny w chorobie lokomocyjnej.

Bieluń dziędzierzawa (Datura stramonium L.) (rycina 28.6) jest rośliną jednoroczną, występującą jako chwast na terenie środkowej i wschodniej Europy lub uprawianą jako roślina ozdobna ze względu na walory wizualne. Osiąga 1,5 m wysokości, ma silnie rozgałęzione łodygi, duże, wycinane zatokowo liście. Białe lub fioletowe, lejkowate kwiaty z długą rurką wyrastają w kątach rozwidleń łodygi. Cała roślina wydziela nieprzyjemny zapach. Owocem jest kolczasta lub gładka torebka zawierająca liczne ciemnobrązowe nasiona o nerkowatym kształcie, długości 2–3,8 mm. Powierzchnia nasion jest chropowata.

We wszystkich częściach rośliny występuje L-hioscyjamina i skopolamina (na ogół w stosunku 2 : 1), a także niewielkie ilości skopiny, apoatropiny oraz N-tlenków hioscyjaminy i skopolaminy. W korzeniach występują meteloidyna i kuskohigryna. W czasie suszenia następuje częściowa racemizacja hioscyjaminy do atropiny. Zawartość alkaloidów w liściach wynosi 0,2–0,6%, a w nasionach 0,3–0,5%. 1 g nasion bielunia zawiera 2–4 mg alkaloidów (w przeliczeniu na suchą masę). Wszystkie organy bielunia dziędzierzawy są trujące; liście są podobnie toksyczne jak nasiona. W zatruciach główną rolę odgrywa L-hioscyjamina, istotne jest również uspokajające działanie skopolaminy. Zatrucia bieluniem dziędzierzawą są dość częste, przede wszystkim u dzieci, które żują i połykają nasiona tej wszędzie dostępnej rośliny.

Datura stramonium wywołuje dwie formy zatrucia: po spożyciu nasion występuje głównie forma hiperkinetyczna, a po spożyciu liści – głównie śpiączkowa. Pobudzenie jest krótkie i słabo wyrażone. Stany halucynacji mają charakter furii lub szału, w odróżnieniu od zatruć innymi roślinami zawierającymi alkaloidy tropanowe. Występuje rozszerzenie źrenic, błony śluzowe jamy ustnej i przełyku są silnie wysuszone, jak po atropinie. Brak jest zaczerwienienia twarzy i podwyższenia temperatury ciała. Przyspieszenie tętna, jeśli występuje, jest mniejsze niż po atropinie. Występuje oddech Cheynne’a-Stokesa i charakterystyczny objaw: odruch Babińskiego. Połykanie nieprzeżutych lub słabo przeżutych nasion może opóźnić wystąpienie objawów ciężkiego zatrucia (śpiączki). Nasiona bielunia mogą drażnić żołądek i wywoływać wymioty. Bardzo szybko następuje uspokojenie psychomotoryczne, następnie głęboka narkoza, podobnie jak w zatruciu morfiną, jednak źrenice pozostają maksymalnie rozszerzone. Dochodzi do nieodwracalnego porażenia ośrodka oddechowego i zgonu.

Rycina 28.6. Bieluń dziędzierzawa.

Źródło: Wikimedia Commons.

Bieluń indiański (Datura innoxia Mill.) (rycina 28.7) pochodzi z Ameryki Południowej i Środkowej, na terenie Polski występuje tylko w uprawach. Liście tej rośliny, w odróżnieniu od bielunia dziędzierzawy, są szarozielone i owłosione, a owoce zwieszone w dół. Nasiona są jasnobrązowe, długości do 4,5 mm, spłaszczone. Ziele zawiera 0,1–0,3% skopolaminy oraz niewielkie, zmienne ilości hioscyjaminy. Inne związki alkaloidowe nie mają większego znaczenia. W nasionach stwierdzono około 4% alkaloidów (z czego 60% skopolaminy).

Rycina 28.7. Bieluń indiański.

Źródło: Wikimedia Commons.

W przypadku bielunia indiańskiego zatrucia na skutek spożycia zielonych części rośliny są rzadkie. W Polsce odnotowano przypadki zatruć miodem zbieranym przez pszczoły z kwitnących plantacji. Opisano również zatrucia mlekiem i mięsem zwierząt, które miały kontakt z tymi roślinami. Zaobserwowano przypadek omyłkowego spożycia korzenia bielunia dziędzierzawy zamiast korzenia chrzanu.

W zatruciach bieluniem indiańskim główną rolę odgrywa skopolamina, która działa ośrodkowo i obwodowo. Działanie obwodowe, parasympatykolityczne, jest jakościowo zbliżone do zatrucia atropiną i hioscyjaminą, lecz silniejsze, szybsze i bardziej krótkotrwałe (np. na źrenice). Skopolamina nie wywiera efektu atropinowego na serce i nerw błędny; w zatruciach skopolaminą na ogół nie obserwuje się częstoskurczu, natomiast dość często występuje rzadkoskurcz. Działanie skopolaminy na OUN jest silnie narkotyczne. Obserwuje się uspokojenie psychomotoryczne, głęboką narkozę i w końcu śmierć przez porażenie ośrodka oddechowego. Skopolamina jest związkiem o większej toksyczności niż atropina, działa silnie depresyjnie na ośrodek oddechowy. Już po przyjęciu kilku dziesiętnych części miligrama skopolaminy można zaobserwować otępienie psychiczne i senność.

Różnice w działaniu alkaloidów Solanaceae są także uwarunkowane izomerią optyczną. Ośrodkowo podobnie działają wszystkie formy, tzn. izomery L i D oraz racemiczna hioscyjamina (atropina). Obwodowo L-hioscyjamina wywiera działanie około 40 razy silniejsze od D-hioscyjaminy.

Lulek czarny (Hyoscyamus niger L.) (rycina 28.8) jest roczną lub dwuletnią rośliną o niemiłej, lekko odurzającej woni, owłosioną i lepką. Stanowi gatunek dość pospolity, występujący na wszystkich kontynentach. Rośnie dziko, głównie na nieużytkach, zachwaszcza również pastwiska i łąki, czasem jest uprawiany. Łodyga osiąga około 80 cm wysokości. Szerokie jajowate liście mają karbowane brzegi. Na szczycie łodygi pojawiają się kwiaty koloru brudnożółtego lub kremowego. Po zapyleniu kwiat przekształca się w torebkę, w której znajdują się czarne nasiona. Trująca jest cała roślina w stanie świeżym i wysuszonym, najbardziej jednak korzeń i nasiona. Zawiera alkaloidy tropanowe: skopolaminę, L-hioscyjaminę, atropinę i kuskohigrynę. Najczęstszą przyczyną zatrucia jest przypadkowe spożycie nasion, które przypominają nasiona maku.

Charakterystycznymi objawami zatrucia lulkiem są: halucynacje wzrokowe i słuchowe, zaburzenia świadomości, nadmierna wesołość, pobudzenie psychomotoryczne i napady szału. Typowe jest rozszerzenie źrenic, silne zaczerwienienie skóry oraz wysuszenie błon śluzowych jamy ustnej i gardła, powodujące suchość w ustach i silne pragnienie. W stanach halucynacji wywoływanych przez liście lulka dominuje duże pobudzenie ruchowe, co jest charakterystyczne i odróżnia te zatrucia od zatruć pokrzykiem lub bieluniem. W przypadku zatruć nasionami dominują objawy uspokojenia psychomotorycznego z głęboką śpiączką. Przy większych dawkach następuje paraliż układu oddechowego powodujący śmierć. Dawką śmiertelną dla dziecka jest już 15 nasion tej rośliny.

Leczenie zatruć bieluniem i lulkiem jest analogiczne jak w przypadku pokrzyku wilczej jagody.

Szałwia wieszcza (Salvia divinorum) (rycina 28.9), nazywana szałwią czarownika, jest byliną z rodziny jasnotowatych. Występuje endemicznie w Sierra Mazateca w Meksyku na wysokości 1500 m n.p.m., rozmnaża się wegetatywnie, rzadko wytwarzając nasiona. Osiąga wysokość 1,5 m, ma eliptyczne liście i fioletowobiałe kwiaty. W medycynie tradycyjnej szałwia wieszcza była lekiem przeciwbiegunkowym i uśmierzającym ból oraz działającym również przeciwmigrenowo i przeciwreumatycznie. Zainteresowanie halucynogennymi właściwościami tej byliny wzrosło na początku lat dziewięćdziesiątych XX wieku, kiedy to rozpoczął się internetowy handel jej liśćmi, a także ukorzenionymi młodymi roślinami.

Rycina 28.8. Lulek czarny.

Źródło: B. Broda: Zarys botaniki farmaceutycznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2013.

Głównym składnikiem aktywnym szałwii wieszczej, występującym głównie w liściach, jest salwinoryna A (diwinoryna), stanowiąca około 96% związków psychoaktywnych. Poza tym roślina zawiera kilka innych diterpenów (salwinoryny B, C, D, E i F), które nie wykazują jednak wyraźnej aktywności biologicznej. Salwinoryna A jest jednym z najsilniej działających, naturalnych środków halucynogennych, aktywnych już w dawce 200–500 μg. Pod względem siły działania ustępuje jedynie LSD. Jest jedynym naturalnym niealkaloidowym halucynogenem i jedynym znanym psychoaktywnym diterpenem.

Rycina 28.9. Szałwia wieszcza.

Autor ryciny: Agnieszka Sierakowska.

W celu wywołania halucynacji żuje się świeże liście, pali wysuszone liście lub pije ekstrakty z utartej rośliny. Halucynogenne działanie salwinoryny A jest intensywne i trwa około godziny. Najbardziej efektywną drogą jej przyjęcia jest wdychanie dymu powstałego na skutek spalania materiału roślinnego – objawy działania pojawiają się wtedy bardzo szybko. W przypadku żucia świeżych liści efekty są wyraźnie słabsze, występują po około 30 minutach i utrzymują się do 3 godzin. Salwinoryna A jest silnym agonistą receptorów opioidowych κ, a wobec receptorów µ oraz δ zachowuje się jak antagonista. Nie wykazuje także powinowactwa do klasycznych receptorów substancji halucynogennych 5-HT2A.

Pierwszymi efektami działania salwinoryny A są najczęściej utrata kontroli nad emocjami i relaksacja mięśni. Później występują: intensywne halucynacje wzrokowe, rzadziej słuchowe, derealizacja, depersonalizacja, uczucie podróżowania w czasie i przestrzeni. Obserwowane efekty fizjologiczne obejmują zawroty głowy, niewyraźną mowę i zwolnienie akcji serca. Silne działanie toksyczne uzyskuje się już po przyjęciu około 1 mg salwinoryny A. Może wtedy dojść do utraty przytomności, głębokiego snu i całkowitej analgezji.

28.4. Rośliny kardiotoksyczne

Ostra niewydolność krążeniowa jest częstym objawem ciężkich zatruć. Toksyczne działanie na układ krążenia wykazują gatunki roślin, w których skład wchodzą glikozydy kardenolidowe, takie jak: naparstnica wełnista, naparstnica purpurowa, miłek wiosenny i konwalia majowa. Glikozydy kardenolidowe odgrywają bardzo ważną rolę w terapii chorób serca: powodują wzmocnienie skurczu mięśnia sercowego i zwalniają jego tętno oraz zwiększają objętość wyrzutową mięśnia sercowego. Jednak w przypadku zatruć są odpowiedzialne za poważne zaburzenia rytmu serca, wstrząs kardiogenny i zapaść.

Kardenolidy są specyficznymi inhibitorami pompy sodowo-potasowej w błonie komórkowej mięśnia sercowego. Powodując wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia jonów sodowych i wapniowych, zwiększają siłę skurczów i pojemność wyrzutową serca. Zablokowanie pompy sodowo-potasowej prowadzi do wzrostu potencjału błonowego, zwolnienia przewodnictwa przedsionkowo-komorowego i bloku serca. Powszechne w przypadku zatrucia tymi środkami jest pobudzenie nerwu błędnego, w którym pośredniczy acetylocholina, oraz wywołanie bradykardii i bloku serca. Poważne zaburzenia rytmu serca mogą też być efektem działania niektórych alkaloidów diterpenowych (akonityna, taksyna) oraz glikoalkaloidów (weratryna).

Naparstnica purpurowa (Digitalis purpurea L.) (rycina 28.10) jest dwuletnią rośliną należącą do rodziny trędownikowatych. Rzadko występuje w stanie naturalnym, na ogół jest uprawiana jako roślina lecznicza i ozdobna. W pierwszym roku tworzy rozetę jajowato-lancetowatych, dużych, owłosionych liści. W drugim roku wyrastają proste, sztywne pędy kwiatostanowe o wysokości 50–120 cm, zakończone gronem dzwonkowatych, dużych, zwisających kwiatów. Barwa kwiatów może być fioletowa, różowa lub biała.

Cała roślina jest trująca, ale największe stężenie substancji czynnych jest w liściach. Zawiera kilkadziesiąt glikozydów nasercowych. Głównymi związkami są glikozydy pierwotne – purpureaglikozydy A i B, przechodzące w digitoksynę i gitoksynę. W roślinie występują również saponiny steroidowe (digitonina), flawonoidy, związki antrachinonowe, śluzy i wiele innych substancji.

Glikozydy naparstnicy są wykorzystywane głównie w leczeniu przewlekłej zastoinowej niewydolności mięśnia sercowego, ale nie stanowią leków pierwszego wyboru i raczej nie podaje się ich w monoterapii. Wskazane są również w leczeniu niemiarowości nadkomorowych. Co ważne, mają bardzo mały współczynnik bezpieczeństwa – różnica między dawką leczniczą a dawką toksyczną jest minimalna.

Rycina 28.10. Naparstnica purpurowa.

Źródło: B. Broda: Zarys botaniki farmaceutycznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2013.

Zatrucia naparstnicą, obecnie zdarzające się rzadko, mogą być spowodowane przedawkowaniem leków zawierających glikozydy nasercowe. Pierwszymi charakterystycznymi objawami intoksykacji są zaburzenia żołądkowo-jelitowe (nudności, wymioty, bóle brzucha, biegunka), związane są z pobudzeniem układu parasympatycznego. Ponadto występują zaburzenia ze strony układu nerwowego (bóle i zawroty głowy, oszołomienie, depresja, zmęczenie i senność), zaburzenia widzenia oraz reakcje alergiczne. Działanie toksyczne obejmuje jednak głównie mięsień sercowy, w którym glikozydy ulegają kumulacji. Dochodzi do zaburzeń rytmu serca, takich jak: bradykardia zatokowa, przedwczesne skurcze komorowe, blok przedsionkowo-komorowy, migotanie komór i w końcu zatrzymanie czynności serca. Jest to wynik blokowania pompy sodowo-potasowej w błonie komórkowej mięśnia sercowego. Dawka śmiertelna digoksyny wynosi 10 mg.

Leczenie przyczynowe obejmuje płukanie żołądka, podanie węgla aktywnego i hemoperfuzję. W cięższych przypadkach można zastosować odtrutkę specyficzną – Digitalis-Antidot. Szczególnie ważne jest monitorowanie pracy serca i leczenie zaburzeń jego rytmu.

Naparstnica wełnista (Digitalis lanata Ehrh.) (rycina 28.11), należąca do rodziny trędownikowatych, pochodzi z Europy południowo-wschodniej i na tym obszarze rośnie dziko. Jest rośliną dwuletnią. W pierwszym roku wegetacji wykształca tylko lancetowate liście rozetowe. Pęd kwiatowy wyrastający w drugim roku osiąga wysokość około 1 m i jest silnie wełniście owłosiony. Kwiaty są w kolorze brunatnożółtym z fioletowymi żyłkami.

Rycina 28.11. Naparstnica wełnista.

Źródło: Wikimedia Commons.

Zawiera nietrwałe glikozydy pierwotne (lanatozydy A, B, C i D), które ulegają rozkładowi do związków wtórnych, takich jak digoksyna, acetyloditoksyna i acetylodigitoksyna. Glikozydy kardenolidowe są obecne w liściach, kwiatach oraz w dużych ilościach w nasionach. Lanatozydy wykazują silniejsze działanie na serce niż purpureaglikozydy, są jednak bezpieczniejsze, gdyż nie ulegają kumulacji w mięśniu sercowym. Oprócz związków kardenolidowych w naparstnicy występują saponiny, flawonoidy, antrazwiązki i cholina. Objawy i leczenie zatruć naparstnicą wełnistą są analogiczne jak w przypadku naparstnicy purpurowej.

Konwalia majowa (Convallaria majalis L.) (rycina 28.12) jest byliną z rodziny liliowatych. Występuje powszechnie w całej Europie, Ameryce Północnej i zachodniej Azji. Rośnie w cienistych lasach i zaroślach całej Polski. Z rozgałęzionego kłącza podziemnego wyrastają dwa podłużne liście i łodyga, na której są osadzone dzwonkowate, białe, wonne kwiaty, zebrane w jednostronne grona. Owoce stanowią pomarańczowoczerwone mięsiste jagody. Wszystkie części rośliny świeżej i wysuszonej są trujące, najbardziej kwiaty i liście. Właściwości toksyczne wykazuje również woda, w której stały konwalie.

Rycina 28.12. Konwalia majowa.

Źródło: B. Broda: Zarys botaniki farmaceutycznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2013.

Ziele zawiera około 40 różnych glikozydów kardenolidowych, najwięcej jest ich w kwiatach (0,5%). Dominują pochodne strofantydyny: konwalatoksyna (do 40% wszystkich glikozydów), konwalozyd, konwalatoksol i lokundiozyd. Poza tym w kłączach i korzeniach znajdują się saponiny steroidowe, a w zielu i kwiatach – flawonoidy i fenolokwasy. Charakterystyczny zapach kwiatom nadaje lotny olejek farnezol. Konwalatoksyna działa na mięsień sercowy, a konwalamaryna wywiera drażniące działanie na przewód pokarmowy. Zatrucie często jest wynikiem zjedzenia kuszących owoców przez dzieci. Liście konwalii można także pomylić z liśćmi czosnku niedźwiedziego.

Zatrucie u ludzi i zwierząt objawia się zaburzeniami czynności przewodu pokarmowego (nudności, wymioty i biegunka), bólami i zawrotami głowy, ogólnym osłabieniem oraz zaburzeniem postrzegania barw. W obrazie klinicznym dominują objawy sercowo-krążeniowe w postaci zaburzeń rytmu serca i przewodzenia, spadku ciśnienia tętniczego oraz nieprawidłowego stężenia potasu. Czasem stwierdza się halucynacje i stany majaczenia. Śmierć może być wynikiem migotania komór. Notowano także podrażnienia skóry i oczu po kontakcie z rośliną.

Leczenie zatrucia obejmuje: prowokowanie wymiotów, płukanie żołądka, wyrównanie zaburzeń gospodarki wodno-elektrolitowej i kwasowo-zasadowej oraz podanie leków antyarytmicznych i swoistej odtrutki – Digitalis-Antidot. Należy monitorować pracę serca.

Miłek wiosenny (Adonis vernalis L.) (rycina 28.13), należący do rodziny jaskrowatych, występuje w stanie dzikim w środkowej i południowo-wschodniej części Europy oraz w Azji. W Polsce jest rzadko spotykany, czasem w uprawach zielarskich oraz w ogródkach jako atrakcyjna roślina ozdobna, osiągająca 10–30 cm wysokości. Wytwarza liście wielokrotnie podzielone na równowąskie odcinki. Kwiaty o intensywnie żółtych płatkach mają średnicę 3–5 cm. Owoce stanowią szarozielone orzeszki skupione na szczycie pędu. Cała roślina jest silnie trująca. Zatrucia zdarzały się w wyniku pomylenia liści miłka z koprem ogrodowym lub po spożyciu atrakcyjnych kwiatów tej rośliny przez dzieci.

W zielu miłka występują glikozydy kardenolidowe, takie jak adonitoksyna i cymaryna, a także liczne flawonoidy, kwasy organiczne oraz żywice. Glikozydy miłka w żołądku ulegają częściowemu rozkładowi, nie kumulują się i są szybko wydalane. Zatrucia mają raczej łagodny przebieg.

Rycina 28.13. Miłek wiosenny.

Źródło: B. Broda: Zarys botaniki farmaceutycznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2013.

Objawami intoksykacji mogą być: nudności, wymioty, biegunka, oszołomienie, paraliż, skurcze, spadek temperatury ciała i zaburzenia widzenia. W przypadku większych dawek może dojść do zatrzymania akcji serca.

Ciemiężyca biała (Veratrum album L.) (rycina 28.14) jest zaliczana do rodziny melantkowatych. Rośnie w Europie oraz w Azji, w Polsce jedynie w Bieszczadach i na Lubelszczyźnie. Ciemiężyca jest rośliną wieloletnią, ma bulwiaste kłącze. W pierwszych latach rosną tylko szerokoeliptyczne liście o wyraźnie widocznym podłużnym unerwieniu, tworzące rozetę. Łodyga pojawia się u starszych okazów. Kwiaty ciemiężycy są żółte zebrane w wiechowaty kwiatostan złożony z groniastych odgałęzień. Owoc stanowi owłosiona torebka z licznymi płaskimi, oskrzydlonymi nasionami. Cała roślina jest silnie trująca: spożycie 1–2 g korzeni może okazać się śmiertelne.

Czynnik toksyczny stanowi zespół alkaloidów i glikoalkaloidów (weratryna, weratrydyna, proweratryna, germeryna, germitryna) o działaniu kardiotoksycznym (bezpośrednim na mięsień sercowy i pośrednim przez nerw błędny) oraz drażniącym na przewód pokarmowy. Dawka śmiertelna weratryny wynosi około 20 mg.

Objawy zatrucia pojawiają się po około 30 minutach i mogą się utrzymywać nawet do 10 dni. Początkowo występują bóle w jamie ustnej i gardle, zawroty głowy, zaburzenia widzenia, następnie pojawiają się nudności, ślinotok, trudności w przełykaniu, gwałtowne wymioty, biegunka, osłabienie, pieczenie, mrowienie skóry i skurcze mięśni, które czasem przechodzą w drgawki. Mogą wystąpić zaburzenia rytmu serca (bradykardia, migotanie komór), obniżenie ciśnienia, lęk, spadek temperatury i duszność, a następnie porażenie mięśni klatki piersiowej uniemożliwiające oddychanie.

Rycina 28.14. Ciemiężyca biała.

Źródło: Wikimedia Commons.

Leczenie obejmuje dekontaminację przewodu pokarmowego (prowokowanie wymiotów, płukanie żołądka, podanie węgla aktywowanego) oraz postępowanie zachowawcze: wyrównanie hipotonii i zaburzeń elektrolitowych, leczenie bradykardii.

Tojad mocny (Aconitum napellus L.) (rycina 28.15), należący do rodziny jaskrowatych, występuje w strefie klimatu umiarkowanego Europy i Azji. W Polsce rośnie dziko w Sudetach i Karpatach, uprawiany jest również jako roślina ozdobna. Ma bulwiasty, czerwonobrunatny korzeń. Łodyga, nierozgałęziająca się, gruba, sztywna, naga i pusta w środku, osiąga wysokość do 1,5 m. Liście ma duże, dłoniaste, głęboko ząbkowane. Ozdobą tojadu są niebieskie lub fioletowe podłużne kwiatostany, znajdujące się na górnej części łodygi. Nagie mieszki, pękające jednostronnie, zawierają liczne drobne nasiona. Trująca jest cała roślina, a najbardziej bulwiasty korzeń i nasiona. Zatrucia przypadkowe tojadem są wynikiem spożycia bulw, podobnych do selera. Mają one jednak ostry, piekący smak, dlatego ciężkie zatrucia należą do rzadkości.

Rycina 28.15. Tojad mocny.

Źródło: mshlae/Pixabay.

Do diterpenowych alkaloidów tojadu należą: akonityna, benzyloakonina, akonina, napelina, akonozyna, mezakonityna i neolina. Tojad zawiera również kwasy: akonitowy, jabłkowy, bursztynowy oraz itakonowy. W bulwach występują skrobia, mannitol, meliobioza, żywice, fruktoza i maltoza.

Akonityna działa zarówno po podaniu miejscowym, jak i ogólnym. Szybko wchłania się z przewodu pokarmowego, przez błony śluzowe i skórę. Wykazuje działanie kardiotoksyczne, neurotoksyczne i drażniące na przewód pokarmowy. Mechanizm działania polega na modyfikacji czynności pompy sodowo-potasowej (trwała depolaryzacja prowadząca do drgawek i zaburzeń rytmu serca). W pierwszym okresie zatrucia dochodzi do pobudzenia parasympatycznego, które powoduje wystąpienie objawów ze strony przewodu pokarmowego (nudności, wymioty, biegunka), bladości skóry, dreszczy i uogólnionych parastezji. Obserwuje się także zaburzenia przełykania, mówienia i widzenia. Wpływ na układ sercowo-naczyniowy objawia się początkowo zwolnieniem, a następnie przyspieszeniem czynności serca oraz poważnymi zaburzeniami przewodzenia i rytmu, z migotaniem komór włącznie. Akonityna ma obwodowe działanie kuraropodobne, poraża mięśnie szkieletowe i czuciowe zakończenia nerwów: początkowo je drażni, wywołując pieczenie i palenie, potem poraża, wywołując znieczulenie. Śmierć następuje w wyniku porażenia ośrodka oddechowego lub nagłego zatrzymania akcji serca. Akonityna należy do najsilniejszych trucizn roślinnych, za śmiertelną dawkę uważa się już 3–6 mg substancji przyjętej doustnie.

Postępowanie w zatruciu akonityną obejmuje dekontaminację przewodu pokarmowego, wyrównanie zaburzeń wodno-elektrolitowych oraz leczenie zaburzeń rytmu serca i oddychania.

Rododendron pospolity (Rhododendron ponticum L.) (rycina 28.16), nazywany także różanecznikiem pontyjskim, należący do rodziny wrzosowatych, jest jednym z około 1000 gatunków roślin z rodzaju rododendron. Powszechnie występuje w górach wschodniego brzegu Morza Czarnego w Turcji. W Polsce i innych krajach europejskich jest uprawianym zimozielonym krzewem ozdobnym, dorastającym do około 1,5 m wysokości. Pędy ma nagie, zielone lub brązowoczerwonawe, liście skórzaste eliptyczne, podłużne, ciemnozielone, nieomszone. Kwiatostan jest złożony z 10–15 gęsto skupionych dzwonkowatych kwiatów, koloru jasnofioletowego lub różowego.

Rododendrony zawierają związki diterpenowe nazywane grajanotoksynami (inaczej andromedotoksyny, acetylandromedole lub rodotoksyny), z których najbardziej toksyczne są grajanotoksyny I i III. Wszystkie organy różanecznika są trujące dla ludzi i zwierząt. Jednak nieprzyjemny, piekący smak rośliny zniechęca do jej spożywania. Zatrucie grajanotoksyną może być związane nie tylko z konsumpcją liści czy kwiatów, lecz także miodu zawierającego nektar rododendronów. Różanecznik pontyjski od wieków jest uznawany za źródło tzw. miodu obłędu, produkowanego głównie w regionie Morza Czarnego.

Grajanotoksyna wiąże się z kanałami sodowymi w błonach komórkowych i zapobiega ich inaktywacji. Utrzymujący się ciągły stan depolaryzacji umożliwia wejście jonów wapnia do komórek, co skutkuje pobudzeniem komórek nerwowych i mięśniowych. Działanie to jest podobne do efektów wywoływanych przez akonitynę i weratrynę.

W przypadku zatrucia rododendronem początkowo występuje pobudzenie oraz zaburzenia żołądkowo-jelitowe (przemijające pieczenie w jamie ustnej i gardle, ślinotok, bóle brzucha, wymioty, biegunka). Dominuje jednak negatywny wpływ na układ sercowo-naczyniowy w postaci bradykardii, ciężkiej hipotensji oraz poważnej arytmii. Występują również: zawroty głowy, stan odurzenia, zamglone widzenie, osłabienie mięśni, drgawki, silna duszność i śpiączka. Grajanotoksyna w organizmie jest szybko metabolizowana, dlatego objawy zazwyczaj nie utrzymują się dłużej niż 24 godziny.

Przypisy

Część IV

[1] Słowo „metal” wpisało się bardzo głęboko w język toksykologii jako synonim zarówno form metalicznych, jak i jonowych, a także związków. Dlatego również w niniejszym rozdziale jest ono używane w odniesieniu do różnych form metalu, bez wnikania w zjawisko specjacji.