Съединенията на арсена имат многобройно промишлено приложение: пестициди, фармацевтични продукти, стъкло, керамика и металургия. Използван като легиращ елемент, увеличава твърдостта на сплавите. Арсенът се използва много успешно и в електрониката, поради свойствата му на полупроводник и на фотопроводник, подобни на силиция и германия.
В пиротехниката се използва за образуване на белия огън (индийския). Арсениевият трусулфат е пигмента за блажна боя, наречен кралско злато (трисулфид на арсена). Използва се още и в сферата на кожарството и за импрегниране на дървото с оглед подсигуряване на огнеупорността му.
Арсинът (съединение на арсен и водород), е газ образуващ се в метални резервоари, в които се съхраняват киселини, с примеси на арсен. Арсенът лесно се абсорбира от червата и се отделя най-вече с урината.
Острото излагане, чрез поглъщане на арсенови съединения или чрез вдишването на арсин, причиняват тежки стомашно-чревни симптоми (кървене), жълтеница, бъбречна недостатъчност и колапс, с голяма вероятност за летален край.
Хроничната интоксикация с арсен се диагностицира трудно. Може да се наблюдават коремни болки, диария, хиперпигментация, хиперкератоза, периферни невропатии, енцефалопатия.
Хроничното излагане чрез вдишване, при работещите в леярните се свързва със завишен риск от рак на белия дроб. Препоръки за определяне на арсена:
арсен в кръвта: мониторинг на острото или текущо излагане (намалено време на разделяне);
арсен в урината: мониторинг на хроничното излагане.
Кадмий в кръвта и урината
Кадмият е сребристо-бял метал, откриващ се в различни количества в цинковите руди. Използва се основно в процеса на електро-галванизиране и при атомните ядрени реактори.
В органичната си форма, кадмият се среща в храните, водата и въздуха. Нормалното съдържание на кадмий в хранителния режим варира между 2 и 200 г/ден. Въпреки че разтворимите органични форми могат да бъдат токсични, прекомерното излагане на органичен кадмий показва изолирано замърсяване на средата.
Острите токсични ефекти на кадмия зависят от начина на излагане. Вдишването на големи количества кадмий предизвиква висока температура на първо време, главоболие, повдигане, повръщане, назофарингеално дразнене, кашлица, затруднено дишане, последвано от химически пневмонит, като е възможна появата на остър летален белодробен оток. Хроничното излагане на частици кадмий във вдишания въздух може да предизвика белодробен емфизем.
Хроничното вдишване или поглъщане на този метал причинява увреждане на бъбреците, характеризиращи се с тубулна и/или гломерулна дисфункция и/или с протеинурия, нарушена способност за концентрация на урината и намаление на инулиновия клиърънс. Друг ефект от хроничното излагане е нарушаване на костния метаболизъм с остеомалация, остеопороза и повишен риск от спонтанни фрактури.
Карциногенетичният ефект на кадмия е много обсъждана тема. Проучванията върху участието му при причиняване на в рак на белия дроб и рак на простатата дават неубедителни резултати.
Препоръки за определяне на кадмия:
кадмий в кръвта: диагностика на острото или хронично излагане на кадмий;
кадмий в урината: мониторинг на хроничната интоксикация и оценка на натоварването на организма с кадмий.
Хром в плазмата и урината
Хромът е традиционен метал, чието наименование произлиза от гръцката дума “цвят”, тъй като болшинството от съединенията му са ярко оцветени. Най-важната хромна руда е хромита. Хромът и неорганичните му соли имат многобройни промишлени приложения: покритие на метали, образуване на различни сплави, огнеупорни материали, пигменти и консерванти.
Хромът в тривалентно състояние е най-разпространената форма на хром в околната среда. От физиологична гледна точка, хромът има важна роля при глюкозния метаболизъм и освен това влияе върху синтеза на холестерол. Намаляването на хрома в организма се свързва с инсулинова резистентност (хиперинсулинизъм), завишен риск от сърдечна недостатъчност, хиперхолестеролемия, намаляване на фертилитета. Въпреки че тривалентният хром е с ниска орална бионаличност, чревната му абсорбция расте при наличието на „фактора глюкозен толеранс”, който образува комплекс с Cr3+. Тривалентният хром се счита за сравнително нетоксичен in vivo.
Желязото инхибира свързването на хрома с трансферина, така че при пациентите с хемохроматоза се наблюдава слабо задържане на хром в организма. Формулирана е хипотеза, че дефицитът на хром на клетъчно ниво играе роля при развитието на диабет при пациентите с хемохроматоза.
От друга страна, хексавалентният хром е най-важната форма на хрома от токсикологична гледна точка. За разлика от Cr3+, Cr6+ се абсорбира лесно от повечето тъкани, така че случайното или преднамерено поглъщане на Cr6+ причинява остра интоксикация, проявяваща се с повръщане и генерализирани стомашно-чревни лезии, с тежки стомашно-чревни кръвоизливи, които могат да доведат до състояние на хиповолемичен шок. Пациентите, които преодолеят първоначалните токсични ефекти развиват остра тубуларна некроза, хепатоцелуларна некроза и увреждане на хематоформиращите тъкани.
Хроничното излагане чрез вдишване съединенията на неразтворим хром може да причини пневмокониоза с нарушена функция на белите дробове. Излагането на неорганични разтворими соли може да предизвика появата на кожни язви, дерматит, перфорация на носната преграда и респираторни прояви на свръхчувствителност. Канцерогенният ефект на хрома върху дихателните пътища е документират от многобройни изследвания. Препоръки за определяне на хрома:
хром в плазмата: оценка на възможен дефицит породен от неправилно хранене (най-вече при възрастните), сериозни травми и стрес; мониторинг на пациентите, приемащи препарати с хром по време на парентерално хранене; оценка на придобитата нетолерантност към глюкозата при пациентите с парентерално хранене; оценка на инсулиновата резистентност при пациенти без септични усложнения, които са на парентерално хранене;
хром в урината: мониторинг на професионалното излагане на хром.
Медта е основна съставка на ензимните системи, участващи в образуването на хемоглобина, въглехидратния метаболизъм, биосинтеза на катехоламините и образуването на кръстосаните връзки (“cross-linking”) между влакната колаген, еластин и кератин от косъма. Дефицитът на мед предизвиква анемия, неутропения и смущения в растежа, особено при децата.
Приемът на мед се осъществява най-вече чрез хранителния режим; абсорбирането му е лесно, но е ограничено от хомеостатичните механизми след достигане на необходимото ниво. След абсорбиране, медта се свързва с албумина и церулоплазмина, след което се съхранява в черния дроб и в по-малки количества в бъбреците. Основният начин за отделяне на медта е билиарния, чрез урината се отделя по-малко количество.
Болестта Wilson е автозомно рецесивно заболяване, характеризиращо се с нарушаване на нормалната хомеостаза на медта: нарушена жлъчна екскреция на мед, прекомерно задържане на мед в черния дроб, намаляване на концентрацията на церулоплазмин и увеличение на екскрецията на мед с урината. Клинично се проявява чрез лезии на черния дроб, на бъбреците, неврологични увреждания и увреждания на роговицата и хемолитична анемия.
Синдромът Menkes е летално заболяване засягащо много системи, свързано с невродегенеративни симптоми и аномалии на съединителната тъкан, които причиняват дефицит на един или повече ензими зависими от медта.
Хроничното вдишване на мед по време на различните процеси на обработка на медта (металургия, покритие на предмети с мед, запояване) може да предизвика повдигане, повръщане, хепатомегалия, неврологични прояви. Острото излагане води до раздразнение на горните дихателните пътища, повишена температура и болки в мускулите.
Препоръки за определяне на медта:
мед в серума: съмнение за болестта Wilson (тества се заедно с церулоплазмин); мониторинг на ентерално или парентерално хранене; остри интоксикации;
мед в урината: съмнение за болестта Wilson, мониторинг на хронична интоксикация.
Манганът е олигоелемент, който влиза в състава на някои митохондриални ензими (пируват карбоксилаза и супероксид дисмутаза) , както и активира много ензими (декарбоксилази, трансферази, хидролази). Манганът играе важна роля в липидната и въглехидратната обмяна, образуването на носната тъкан и репродуктивните процеси.
От промишлена гледна точка, манганът е сребристо-сив метал, който се среща в рудата под формата на оксиди. Намира приложение в стоманената и химическата промишленост. Наличен е в оцветителите за стъкло и сапун, бои, лакове и линолеум.
Острата интоксикация причинява висока температура, втрисане, миалгия, съхнене на лигавицата от устата и гърлото. Хроничната интоксикация чрез вдишване на манганов прах се свързва с невропсихични симптоми (манганизъм): главоболие, раздразнение, възбуда, смущения в говора, слуха и ходенето, тремор, скованост на лицето, халюцинации, разстройство на личността.
Препоръки за определяне на мангана:
манган в кръвта: мониторинг на лечението с манган при парентералното хранене; съмнения за интоксикация с манган, особено при наличието на неврологични симптоми и при моторни смущения;
манган в урината: потвърждаване на интоксикацията; мониторинг на лечението с манган при парентералното хранене ; мониторинг на хелаторната терапия при манганизъм.
Живак в кръвта и урината
Живакът е сребристо-бял течен метал, който се среща както във вулканични и седиментни скали, така и под формата на руда (живачен сулфид). Не е от съществено значение за биологичните процеси и е токсичен за всички организми. Живакът и съединенията му имат множество промишлени приложения: електромери, термометри, добавки, антимикробни консерванти във бои, козметични и фармацевтични продукти.
Обикновено живакът не се среща в органична форма в промишлена среда. Острата или хронична интоксикация с живак засяга бъбреците, централната нервна система и стомашно-чревния тракт. Симптоматичната триада при интоксикация с живак е следната: ставни дисфункции, смущения в мускулната дейност и стесняване на зрителното поле.
Хроничното излагане на металните и неорганични форми на живака причиняват нервност, тремор и раздразнение на лигавиците. Интоксикацията с неорганичен живак се свързва най-вече с периферни ефекти: гастроентерит и тубуларен нефрит, докато излагането на органични съединения засяга най-вече централната нервна система, като е възможна появата на тежки и необратими увреждания.
Хроничната интоксикация с неорганичен живак е професионална болест, която засяга най-вече миньорите и работниците в леярни. Най-често срещания непромишлен източник на отравяне с живак е консумацията на риба замърсена с метилживак.
Препоръки за определяне на живака:
живак в кръвта: най-добрият тест за диагностика на отравяне с органичен живак (тази форма на живака е локализирана най-вече в еритроцитите);
живак в урината: мониторинг на изгането на живак (особено на неорганичната му форма).
Никел в плазмата и урината
Ролята на никела в човешкия организъм е спорна. Има данни, доказващи че може би участва в абсорбцията на желязото, калция и цинка.
Никелът се открива в руди под три основни форми: сулфид, силикат и арсенид. Има многобройни промишлени приложения: компонент на много сплави, за покритие на метали, за производство на електрически и електронни съоръжения.
Излагането на никел става най-често в промишлена среда, чрез вдишване на никелов прах, или при контакт с кожата. Острото вдишване причинява висока температура и раздразнение на дихателния тракт. Контактът с кожата може да предизвика контактен алергичен дерматит. Сред другите токсични ефекти на никела можем да изброим и депресия на централната нервна система. Многобройните епидемиологични изследвания сочат, че хроничното излагане на никеловия прах и на никеловия субсулфид може да причини рак на белия дроб или на носа.
Оловото е най-широко използвания цветен метал. Оловото и неговите съединения имат много търговски и индустриални приложения, откривайки се в лакове и бои, батерии, пигменти, инсектициди, пластмасови и керамични материали, медицинско оборудване, оръжия, бензин, в сферата на заваряването.
Основните начини на излагане на неорганично олово са вдишването и поглъщането. При възрастните излагането е най-вече професионално, а при децата чрез поглъщане на бои с олово от стари къщи (синдрома „пика”).
Излагане може да има и при незаконна дестилация на алкохол в съдове с олово. Оловото се абсорбира от организма както чрез дихателния, така и чрез стомашно-чревния тракт. Абсорбцията е обратно пропорционална на размера на частиците, поради което вдишването на оловен прах има най-голям ефект. Пренася се и трансплацентарно и участва във вродената интоксикация, със следните възможни последствия: спонтанен аборт, недоносеност или ниско тегло при раждане.
Ранните симптоми на отравянето с олово (сатуризъм) са: апатия или раздразнителност, физическа астения, повдигане, запек, интермитентни коремни болки, миалгии. Сред хематологичните усложнения на сатуризма е и анемията с ретикулоцитоза и базофилна пунктация при изследване на намазка с периферна кръв.
Освен това могат да се наблюдават още: характерна гингивална линия и натрупване на олово по дългите кости при децата. При острите отравяния могат да се наблюдават тежки стомашно-червни смущения и невротоксичност (атаксия, мускулна слабост, конвулсии, ступор, кома). Завишеното отделяне на олово с урината показва прекомерно излагане, независимо от клиничните прояви.
Други характеристики на сатуризма са нарастване на делта-аминолевулинова киселина в урината, нарастване на свободния еритроцитен протопорфирин и намаляване дехидразата на аминолевулиновата киселина.
Препоръки за определяне на оловото:
олово в кръвта: най-добрия тест за диагностициране излагането на олово;
олово в урината: мониторинг на хроничното отравяне с олово.
Цинк в плазмата и урината
Цинкът е основен олигоелемент, който влиза в състава на много ензимни системи. Складира се в костните и мускулни тъкани; придвижването му от тези места за съхранение става трудно, дори и в условия на цинков дефицит. Чревната абсорбция нараства, когато е налице спад в складираните количества.
Цинковият дефицит причинява липса на апетит, смущения в растежа (скелетни аномалии, промяна на синтеза на колаген), алопеция и забавен процес на заздравяване на раните; при тежък дефицит се наблюдава хипогонадизъм и нанизъм, които се подобряват при прием на цинк. От друга страна, трябва да упоменем факта, че хроничния прием на орални препарати, съдържащи цинк, пречи на абсорбцията на медта и може да причини нейния дефицит.
От промишлена гледна точка, цинкът е синьо-бял метал, добиван от руда и използван в сплави, в процеса на галванизация на желязото, за да се предотврати корозията и окисляването му, както и в много съединения, използвани в козметичната и фармацевтичната промишленост. При температури, близки до точката на кипене, цинкът се изпарява и чрез оксидиране образува дим на цинков оксид. Сериозното излагане на цинков оксид причинява раздразнение на дихателния тракт, кашлица, болка в гърдите, главоболие, повдигане, висока температура и миалгия.
Цинковият хлорид е друго съединение, получени при образуване на химичен дим; вдишването на това корозивно съединение предизвиква химична пневмония, бронхиална и алвеоларна обструкция, понякога с летален край.
Препоръки за определяне на цинка:
цинк в серума: мониторинг на излагането на цинк; оценка на възможен дефицит при продължително парентерално хранене, пациенти с тежки изгаряния или тежки хронични заболявания, алкохолици, диабетици, анорексици, вегетарианска диета, синдроми на малабсорбция; потвърждение на ентеропатичен акродерматит; мониторинг на оралния прием на цинк при болестта Wilson, мониторинг на интравенозния прием на цинк.
цинк в урината: мониторинг на излагането на цинк; оценка на ниски серумни нива на цинка, както и на придържане към терапията на пациентите с болестта Wilson.
