Интоксикация с тежки метали

Интоксикацията с тежки метали (и не само) в наши дни е рядко срещана патология, но е състояние със сериозна тежест в медицинската практика. Ако не се разпознае навреме и не се предприемат адекватни терапевтични действия, тези състояния могат да доведат до висока степен на инвалидизация и смъртност.

Периодичната таблица на химичните елементи съдържа 105 елемента, 80 от тях са метали и при по-малко от 30 от самите метали е описано да имат токсични ефекти при хората.

Има метали, които са незаменими в редица биохимични процеси в нашия организъм – в това число цинк, мед, хром, желязо, манган. Те са необходими за нашия организъм в много малки количества, но стават токсични в големи концентрации. Други метали са с  доказани терапевтични свойства в медицинската практика при определени състояния.

Състояния, свързани с токсичност и отравяне с тежки метали, могат да се наблюдават при:

• В голяма част от случаите става въпрос за професионална експозиция в индустриални условия, във фармацевтичната и селско – стопанската промишленост. По-често се наблюдават токсични ефекти от хронична експозиция на тежки метали, отколкото остри отравяния. Хроничната експоция може да се проявява в най-различна светлина – зависи какъв е пътят на излагане на организма, метаболизма и дали съответния тежък метал се складира по някакъв начин в човешкото тяло. Най-често срещаните метали при остро и хронично отравяне са: олово, живак и арсен.
• Ятрогенно – индицирани, тоест в хода на терапия – може да се открие при бисмут, злато, литиум, галий и алуминий.
• Поглъщане (съзнателно или не) – поглъщане на арсен като самоубийство или убийство.

Металите също така могат да проникнат в тялото през устата (с храна или вода), чрез вдишване или абсорбция през кожата.

Патофизиологията при токсикозите с тежки метали обикновено се изразява в това, че металите се свързват с кислород, азот и сулфхидрилни групи, причинявайки промени в ензимната активност. Нашият организъм, като първосигнална зашитна реакция, увеличава синтезата на метал-свързващи протеини – металопротеини.

Почти всички органи и системи са потърпевши от отравянето с тежки метали, но най-сериозно засегнати са централната и периферната нервна система, гастроинтестиналната и хемопоетичната, бъбречната и кардиоциркулаторната система. В по-слаба степен, отравянето с тежки метали може да ангажира мускулноскелетната и репродуктивната системи. Видът на засегнатия орган и система зависи, както и степента на увреда варират в завимост от метала, който причинява отравянето, възрастта на засегнатия индивид и нивото на причинената токсичност – обикновено в зависимост от дозата, времето на излагане (експозиция), дали се касае за остро или хронично отравяне, и т.н.

ИНФО Разбери повече:

Хепатит: Всички видове, симптоми, лечение, изследвания

Арсен

Арсенът и неговите съединения са имали много широка употреба в различни отрасли от индустрията – при производството на пестициди, във фармацевтичната индустрия, производството на стъкло, керамика и металургия. Той повишава твърдостта на продуктите, в които се влага. Използвал се е широко в производството на електроника и на пиротехника.

При поглъщане арсенът се абсорбира изключително бързо от гастроинтестиналния тракт и се екскретира предимно с урината. Острото отравяне чрез поглъщане или инхалация на арсен, може да доведе до тежки (хеморагични) увреди на гастроинтестиналния тракт, жълтеница, бъбречна недостатъчност и колапс, с много висока смъртност.

Хроничната експозиция и отравяне с арсен, са доста трудни за диагностициране. Абдоминална болка, повръщане, диария, хиперпигментация, хиперкератоза, периферна невропатия, енцефалопатия също може да се наблюдава.

Хроничната експозиция чрез вдишване, която се е наблюдавала при работници, които са управлявали пещи за топене, е била свързана с повишен риск за рак на белия дроб.

Могат да се изследват нивата на арсен в кръв и урина:

• В кръв – проследяване на остро отравяне или скорошна експозиция (кратък полуживот)
• В урина – проследяване на хронично отравяне

Препоръчително е, 72 часа преди изследването, пациентите да не консумират морска храна – тези храни, значително могат да увеличат нивата на арсен в урината.

Кадмий

Кадмият е сребристо – бял метал , намира се в различни количества в цинковата руда. Използва се най-широко при галванизация и в строежа на атомните реактори.

В органичната си форма кадмият се открива във въдуха, храна и водата. Нормалният му приема в нашата диета е между 2 и 200 μg дневно. Въпреки, че разтворимите органични форми могат да причинят токсичност, свръхекспозицията на органичен кадмий, предполага за изолирано замърсяване на околната среда.

Острите ефекти от отравяне с кадмий зависят от пътя на експозицията. Инхалирането на големи количества кадмиеви частици, в първата фаза на развитие на клиничната картина, причинява треска, главоболие, повръщане и гадене, назофарингеално дразнене, кашлица, диспнея. Това се последва от развитието на химичен пневмонит, с възможност за ескалиране до летален остър белодробен оток. Хроничната експозция на кадмиеви частици във въдуха,който се диша, може да доведе до белодробен емфизем.

Хроничното инхалиране или поглъщане на кадмиеви частици може да увеличи риска от бъбречна увреда, характеризира се с тубуларна и гломерулна дисфункция, с протеинурия, нарушена концентрация на урина и влошен бъбречен клирънс.

Също така, възможно е да има последстивя и за костния метаболизъм, със състояния като остеомалация, остеопороза, както и повишен риск от спонтанни фрактури.

Карциногенните ефекти на кадмия са широко дебатирана тема. Проведените проучвания за неговото действие при белодробни и простатни карциноми, не са дали категоричен резултат.

Могат да се изследват нивата на кадмий в кръв и урина:

• В кръв – диагноза на остра или хронична експозиция;
• В урина – мониториране на на хронична интоксикация и определяне натоварването на тялото с кадмий.

Не е необходима специална предварителна подготовка на пациента, времето при което се взима пробата, няма отношение към определяне нивата на експозицията.

Хром

Хромът и неговите неорганични соли са широко употребявани за индустриални цели – в металургията, за производството на сплави, бои, консерванти и др.

Физиологично, в нашия организъм, хромът играе изключително важна роля в глюкозния метаболизъм, както и в холестероловата синтеза. Ниските нива на хром в кръвта водят до инсулинова резистентност (хиперинсулинизъм), повишен риск от застойна сърдечна недостатъчност, хиперхолестеролемия, намаляване на фертилността.

Желязото напълно инхибира свързването на хром с трансферин, поради тази причина, пациентите с хемохроматоза, имат ниски нива на задържане на хром в организма. Има хипотези, че ниските нива на хром могат да имат отношение към развитието на захарен диабет при някои пациенти.

Острата интоксикация с шествалентен хром довежда до общи увреди на гастроинтестиналния тракт, повръщане, с остро кръвотечение от гастроинтестиналния тракт, може да се стигне до хиповолемичен шок. Пациентите, които преживеят първата вълна на острата интоксикация, обикновено развиват остра тубулна некроза, хепатоцелуларна некроза.

Хроничната експозиция чрез инхалиране на хромови частици, може да предизвика пневмокониоза с нарушение на белодробната функция. Експозицията на кожата с разтворими кадмиеви неорганични соли може да предизвика тежки улцерации, дерматит, перфорация на носната преграда, както и дихателни прояви на хиперсензитивност.

Карциногенният ефект на хром върху дихателната система е бил описан множество пъти в различни проучвания.

Нивата на хром могат да се изследват в кръв и урина:

• В кръв – оценка на възможен дефицит при индивиди с малнутриция, особено възрастни, при тежка травма или стрес; мониториране на нивата на хром при пациенти, които получават парентерално хранене; оценка на евентуална нетолерантност към глюкоза отново при парентерално хранене; оценка на наличие на инсулинова резистентност при пациенти, които не са септични и са на парентерално хранене;
• В урина – наблюдение при професионална експозиция на хром.

За да се мониторира професионалата експозиция на хром, е необходимо уринните проби да се събират по време на работния процес или в края на работната седмица.

Мед

Медта е есенциален компонент на някои ензимни системи, които които участват в производството на хемоглобин, във въглехидратния метаболизъм, катехоламиновата биосинтеза, връзката между колагеновите, еластиновите и кератиновите нишки в косата.

Недостигър на мед, довежда до анемия, неутропения, проблеми в растежа, особено при деца.

Ние си набавяме мед предимно от нашата диета, абсорбцията е лесна, ограничава се по хомеостатични механизми след като са достигнати необходимите нива. След абсорбцията, медта се свързва в комплекси с албумин, церулоплазмин, след това се складира в черния дроб и бъбреците. Основният начин за елиминиране на медта е чрез жлъчката, уринарната екскреция е сравнително слаба.

Болестта на Уилсън е автозомно – рецесивно заболяване, характеризиращо се с повреди в хомеостазата на медта, нарушение в жлъчната екскреция, задръжка на ексцесивни количества мед, натрупване на мед в черния дроб, намалена концентрация на церулоплазмин, както и повишена уринарна екскреция на медта. Клинично се проявява с чернодробни, бъбречни, неврологични и корнеални проблеми, както и хемолитична анемия.

Синдромът на Менкес е потенциално летално мултисистемно заболяване, което е асоциирано с невродегенративни симптоми и аномалии на съединителната тъкан. Свързано е с дефицит на един или повече ензима, които са мед – зависими.

Хроничната инхалация на медни частици, които се формират в хода на множество производствени процеси – в металурията, създаване на медно покритие и заваряване, може да доведе до симптоми на тежко гадене и повръщане, съчетано с хепатоспленомегалия, както и неврологична симптоматика – замаяност, световъртеж, главоболие, гърчова симптоматика и др. Острата експозиция води до дразнене на горния респираторен тракт, треска и мускулни болки.

Определяне нивата на медта може да се извърши в плазма и в урина:

• В плазма – при подозиране за евентуално наличие на заболяване на Уилсън – тест с церулоплазмин; проследяване при хранене – ентерално и парентерално; остра интоксикация
• В урина – при подозиране за евенруално наличие на заболяване на Уилсън; проследяване при хронична експозиция

Времето за взизмане на проба не е от значение за проследяване на експозиция в работната среда. Урината може да бъде както спонтанна, така и 24 часова.

Серумната концентрация на мед отразява както медта, която е свързана в комплекс с церулоплазмин, както и „свободната“ мед, която е относително много слабо свързана с албумин или други малки циркулиращи пептиди. Отражението върху церулоплазмин е най-сериозно изразено в острата фаза на интоксикацията. Този протеин се свързва с много голямо количество от медта.

Както серумната мед, така и церулоплазминът нараства при състояния, свързани с възпаление (например – ревматоиден артрит), бременност и лечение с естроген. От друга страна, нивото на серумната мед намалява при състояния, свързани с хипопротеинемия, нефрозен синдром, малнутриция, малабсорбция, без задължително да рефлектира намаляването на депозтитие от мед в черния дроб. Освен това, намаляване на серумната мед се наблюдава и по време на лечение с адренокортикотропен хормон, глюкокортикостероиди и валпроати.

Литий

В днешната добра медицинска практика все по-широко е застъпено и все по-високо се оценява важността от определяне на нивата на различни медикаменти, които се прилагат, в кръвта на пациентите. Това е предимно заради повишената възможност от странични ефекти, както и намалено сътрудничество от страна на пациентите.

Терапевтичното лекарствено мониториране цели да се запази концентрацията на медикамента в желаните терапевтични нива. Стойностите се определят в плазмата, най-същественото е да има задоволителни клинични ефекти с минимални странични ефекти при повечето пациенти. Това е един от методите за постигане на персонализирана терапия, т.е. най-добрите дози и интервали при всеки един индивид, нуждаещ се от съоветното лечение. Свързано е с:

• Фармакокинетика – изучава ефектите от лекарството върху тялото, връзката между доза и ефект;
• Фармакодинамика – как реагира тялото при приема на дадения медикамент – абсробция, разпространение и т.н.;
• Фармакогенетика – изучава генетичния модел при всеки пациент, свързан с лекарствения метаболизъм.

Литият е моновалентен алкален метал, който обичайно не присъства в човешкото тяло. Използва се за лечение на маниакално-депресивни психози, обикновено под формата на литиев карбонат. Литият напълно се абсорбира след орален прием за около шест до осем часа. По-малко от 10% от лития се свързва с плазмените протеини и полуживотът му е между 14 и 30 часа. Елиминирането от тялото става предимно чрез урината (около 95%).

При дългосрочно лечение с литий е необходимо да се проследяват уринарният осмоларитет, електрокардиограма, щитовидни хормони и ТСХ, серумна урея и креатинин, както и серумният натрий.

Нива по-големи от 2 mmol/L се считат за токсични:

• Тремор – между 1.5 – 2.0 mmol/L
• Объркване и замаяност – 2.0 – 2.5 mmol/L
• Гърчове/смърт – повече от 2.5 mmol/L

Като цяло, има добра връзка и зависимост между серумната концентрация на литиевите нива и терапевтичните/токсичните ефекти. Въпреки че, някои пациенти без терапевтичен отговор има адекватни нива на литий, но ниски нива на еритроцитите. Литият проявява терапевтичния си ефект интрацелуларно.

Диетата с ниски нива на сол водят до повишена концентрация на лития, тъй като по този начин се намалява неговата екскреция. Ексцесивната консумация на кофеин и сол намаляват плазмените нива на литий. Различни медикаменти също така могат да повлияят концентрацията на литий, диуретици, метронидазол, нестероидни противовузпалителни медикаменти, флуоксетин, N-ацетилцестеин и др.

Литий

Манган

Манганът е елемент, участващ във веригата от митохондриални ензими (пируват карбоксилаза и супероксид дисмутаза), активира и множество ензими – декарбоксилази, трансферази, хидролази. Затова манганът играе съществена роля в липидната и въглехидратната обмяна, формирането на костна тъкан, както и в репродуктивните процеси.

Манганът е сребрист метал, откриван в оксидни руди. Използва се в стоманодобивната промишленост и в химическата индустрия. Намира се също и в много бои и оцветители за стъкло, сапуни, лакове и линолеум.

Острата интоксикация с манган предизвика треска, мускулно – скелетни болки, сухота в устата и фарингеалната мукоза.

Хроничната интоксикация чрез инхалиране на манганов прах е свързана с невропсихологически симптоми – „манганизъм“, главоболие, раздразнителност и враждебност, патологии на речта, слуха и походката, тремор, лицева ригидност, халюцинации, личностни разстройства и т.н.

Манганът може да се определя в серум и урина:

• В серум – при парентерално хранене, при съмнение за отравяне с манган, при наличието на неврологични и моторни патологии;
• В урина – потвърждаване на интоксикацията, мониториране на парентерално хранене, проследяване на хелатотерапията при манганизъм.

Не е необходима предварителна подговотка преди взимане на материала.

Когато се оценява токсичността с манган, трябва да се има предвид, че мангановите нива в кръв или урина могат да достигнат нормални стойности, въпреки че неврологичните симптоми персистират.

Ниските нива на манган се срещат изключително рядко, въпреки това, те трябва да се интерпретират с повишено внимание. Ниски нива са наблюдавани при епилепсия и повишение нива при хепатит и жълтеница.

Живак

Живакът е сребрист метал, токсичен за всички живи организми. Той и неговите съединения имат много индустриални приложения – уреди за измерване на температура, антимикробни консверванти в бои, козметика и други фармацевтични продукти.

Остро или хронично отравяне с живак засяга бъбреците, централната нервна система, както и гастроинтестиналния тракт.

Симптоматичната триада при отравяне с живак е следната: ставна дисфункция, нарушаване на мускулната активност, както и стесняване на зрителното поле. Хроничната експозиция може да доведе до нервност, тремор и дразнене на мукозните мембрани. Отравянето с неорганичен живак е свързано предимно с периферни ефекти – гастроентерити и тубулни нефрити, докато отравянето с органичните съединения, предимно засяга ЦНС, като е възможно причиняване на тежки и необратими лезии.

Хроничното отравяне с неорганичен живак е заболяване, свързано с работната среда, засяга предимно миньори и работници в пещи за топене. Най-честата причина за отравяне с живак извън индустриалната среда, е свързана с консумация на токсична риба.

Живакът може да се изследва в кръв и урина:

• В кръв – най-добрият диагностичен тест за органично отравяне с живак; тази форма на живак се задържа предимно в червените кръвни клетки;
• В урина – проследяване на експозицията на живак, особено с неорганичната му форма.

Най-доброто време за определяне нивото на професионална експозиция е взимане на кръвна проба в края на работната седмица или уринна проба преди влизане на работното място.

Никел

Ролята на никела в човешкото тяло е дискутабилна. Има данни, че участва в абсорбцията на желязо, калций и цинк.

Никелът се използва широко в промишлеността – производството на сплави, при създаване на метално покритие, производството на електрически и електронни принадлежности.

Експозицията на никел възниква най-често в работната среда – или при инхалирането му, или при кожен контакт. Острата инхалация предизвиква треска и дразнене на респираторния тракт. Кожният контакт може да предизвика алергичен контактен дерматит. Също така, още един от токсичните ефекти на никел е свързан с потискане на централната нервна система.

Множество проучвания посочват, че хроничната експозиция на никел има връзка между възникването на рак на белия дроб и такъв в носната кухина.

Препоръчва се неговите нива да се определят, когато се проследява експозицията на индивида на никел, не е необходима предварителна подготовка – по всяко време може да бъде взета кръвна или уринна проба.

Олово

Оловото и неговите съединения имат много широка употреба в най-различни отрасли на производството и индустрията. Открива се в лакове, бои, батерии, пигменти, инсектициди, различни пластмасови и керамични изделия, медицинска апаратура, муниции, горива, при заваряване.

Основните начини за експозиция на неорганично олово са инхалиране и поглъщане. При възрастни експозицията е обикновено в професионалната среда. При деца може да се наблюдава поглъщане на оловни бои в стари къщи. Също така, интоксикация може да се наблюдава при нелегална дестилация на алкохол, ако съдовете са калайдисвани (и съдържат олово).

Оловото се абсорбира в тялото както респираторния, така и през гастроинтестиналния тракт. Абсорбцията е правопропорционална на размера на частиците, това прави инхалирането на оловен прах най-сериозният проблем. Възможно е трансплацентарно преминаване и конгенитална експозиция със следните последствия – спонтанен аборт, преждевременно раждане или ниско тегло при раждане.

Ранни симптоми на отравяне с олово (сатурнизъм) са апатия или раздразнителност, физическа астения, анорексия, гадене, констипация, периодична абдоминална болка, миалгия. Анемия с ретикулоцитоза и базофилен пунктат при натривка от периферна кръв са едни от хематологичните усложнения на сатурнизма. Могат също така да се наблюдават и специфични промени по венците, както и оловни депозити на дългите кости при деца, които могат да се наблюдават на рентгенография. В случай на остра интоксикация, настъпват тежки патологии на гастроинтестиналния тракт и невротоксичност – атаксия, мускулна слабост, конвулсии, ступор и кома.

Повишената уринна екскреция на олово е признак за голяма и сериозна експозиция, независимо от клиничната картина на пациента.

Други признаци на сатурнизъм включват – повишена уринна делта – аминолевулонова киселина, повишение на свободния протопорфирин, както и дехидратация.

Оловото може да се изследва в кръв и урина:

• Олово в кръвта – най-доброто за диагностика на наличие на оловна експозиция
• Олово в урината – проследяване на хронична олова експозиция

Не е необходима предварителна подоготовка на пациента, по всяко време може да бъде взета проба за проверка за наличие на експозиция на работното място.

Железният дефицит може да увеличи абсорбцията на олово, както и неговата токсичност.

Цинк

Цинкът е есенциален елемент, изключително важен за нормалното функциониране на човешкия организъм – компонент е на редица ензимни системи. Складира се в костната и мускулната тъкан, като трябва да се има предвид, че мобилизацията от тези депозити е изключително трудна, дори когато има наличие на цинков дефицит. Интестиналната абсорбция се повишава, когато има намаляване на депозитите.

Цинковият дефицит причинява патологии на растежа – скелетни аномалии, промени в колагеновата синтеза, както и алопеция, забавено зарастване на рани. В случаите на изключително тежък дефицит, нанизъм и хипогонадизъм, те се повлияват добре от заместително лечение с цинк. От друга страна, трябва да се има предвид, че дългосрочната заместителна терапия с цинкови суплементи, може да доведе до нарушена абсорбция на мед.

Цинкът е синкаво – бял метал, използва се в процесите на галванизация, при производството на сплави, използва се също така и във фармацевтичната и козметичната индустрия.

Острата интоксикация с цинков оксид причинява дразнене на респираторния тракт, кашлица и гръдна болка, главоболие, треска и миалгия.

Инхалацията на цинков хлорид може да причини химичен пневмонит, бронхиална и алвеоларна обструкция, понякога може да бъде и летално.

Цинкът може да се изследва в плазма и в урина:

• Цинк в плазма – мониториране на цинковата експозиция; оценка на евентуален дефицит при пациенти на дългосрочно парентерално хранене; пациенти с тежки изгаряния и други сериозни хронични заболявания; алкохолизъм, при диабетици, болни от анорексия и на стриктна вегетарианска диета, малабсорбционни синдроми; проследяване при орално приложение на цинк при болестта на Уилсън; мониториране на интравенозна терапия с цинк;
• Цинк в урина – мониториране на цинковата експозиция в дългосрочен план;

Препоръчително е изследването да бъде на гладно. Комбинирането на ниски цинкови нива с ниска уринна екскреция на цинк потвърждава диагнозата на цинков дефицит.

Плазмената загуба на цинк се наблюдава при фебрилни състояния, сепсис, хроничен стрес, инфаркт на миокарда, терапия с естроген. Ниски нива могат да се наблюдават и при уремия.

Възможно е да се наблюдават повишени цинкови нива при цели семейства, без да има увеличени депозити или някакви признаци на токсичност.

Цинковият дефицит обикновено се свързва и с ниска уринна екскреция, въпреки че е възможно да се наблюдава и при усилена уринна екскреция при цироза, хемолитична анемия, сърповидно – клетъчна анемия или при хронично бъбречно заболяване.

Токсикологични тестове