Читать книгу Toksykologia. TOM 2. Toksykologia szczegółowa i stosowana - Kamil Jurowski - Страница 14

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 (AsH₃) – silna trucizna, w stanie gazowym działająca hemolitycznie. Ważnym związkiem organicznym jest arsenobetaina, (CH₃)₃As⁺CH₂COO^–. 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, CH₃AsO₃^2–) i kwas dimetylarsenowy [DMA, (CH₃)₂AsO₂^–]. 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 As2O3, 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 As2O3, 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 działaniatoksycznego	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.