metaller og organiske miljøgifter - uio.no · zforstyrrelse av hem-syntese og -nedbrytning zanemia...
TRANSCRIPT
stoffgruppermetaller
Cd, Pb, Hg, Zn, Cu, ..
halogenertedioksiner/dibensofuraner, PCB, andre klorertebromorganiske (PBB, PBDE, ..)fluorerte...
polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH)VOC (volatile organic compounds)metall-organiskeorganofosfaterftalater, alkylfenolerfarmaka
stoffgruppermetaller
Cd, Pb, Hg, Zn, Cu, ..
halogenertedioksiner/dibensofuraner, PCB, andre klorertebromorganiske (PBB, PBDE, ..)fluorerte...
polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH)VOC (volatile organic compounds)metall-organiskeorganofosfaterftalater, alkylfenolerfarmaka
heavy metal?det periodiske system- (18 ikke-metaller, metalloider, alkalimetaller, lanthanider, actinider)- edle metaller (Pt, Au, Ag, Os, Ir, ..)
= overgangsmetaller (Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Fe, Mn, ..) + ”tungmetaller” (Hg, Pb, Tl, Bi) + spesielle metaller (Al, Ga, In, Sn)
essensielle og ikke-essensielleuorganiske og organiske former (Hg, Se, As, Sn, Pb)
ikke-essensielle: Cd, Hg, Pb, As (?), Niessensielle: Cu, Zn, Se, Cr ++brukt i terapi: Al, Bi, Ga, Au, Pt, +
naturlig forekomst og giftighet
Lithner (1989), Sci. total Environ. 87/88: 365
akkumulering og fordeling
metall-bindende proteinermetallotionein
Cu, Zn (Cd, Hg, ..)regulerer tilgjengelighet, ”avgiftning”
ferritinlagringsprotein for Fe
transferrintransportprotein for Fe (plasma)
caeruloplasminbinder Cu, enzymatisk rolle (Fe)akutt-fase reaktant?
(albumin)
metaller - generelttilstandsform og mulige tilstandsformeravgjørende for (øko)toksikologisk betydningviktig å skille essensielle og ikke-essensielle metallerofte interaksjon mellom ulike metaller, viktig for opptak, akkumulering, toksisitetikke alltid lik prioritering av betydningen av ulike metaller mhp human helse og økotoksikologi
arsen (As) - genereltflere tilstandsformer, både uorganisk og organiskeksponering via mat og drikkevann80-90% av uorganisk As tas opp fra mage-tarmogså opptak via hudorganisk As lite tilgjengeligutskilles hovedsakelig via urin, men også via hud og svettehalveringstid hos m avhengig av tilstandsform, men 10-30 dhøye nivåer av organisk As i enkelte marine organismer
As - giftighetakutt dødeligkronisk eksponering
anemianevrotoksisitetleverskade/gulsottoksidativ stress (?)
reprotoks hos forsøksdyr, men ikke kjent hos mkreftfremkallende
hud (blære)vanskelig å framkalle i dyremodeller
kadmium (Cd) - genereltto oksidasjonstrinn (0, ++)eksponering via mat (og sigarett-røyk)5-8% opptak i mage-tarmopptil 50% av Cd i røyk kan tas opp (lunger)transporteres bundet til albumin og rbcutskillelse hovedsakelig via urin
interaksjoner med Ca-metabolisme
Cd - giftighetlungeskade
bronkitt, fibrose
nyreskadeskade på beinvev
itai-itaiinteraksjon med andre faktorer (vit D mangel)
vaskulære effekterhøyt blodtrykk
kreftfremkallendelunge, prostata(?)
Cd - nyreskade
Cd - miljøpunkt-kilder: Norzink, Odda smelteverk, vulkaner, metall-industri, gruvedrift, fra fossilt brensel, elektrolytisk overflatebehandling (30% av bruk)produkter: gjødsel, bildekk, avfallsforbrenning, stabilisator i plast, pigment, loddetinn, keramikk, offeranoder
svært lite gjenvinningi hovedsak som klorid-komplekser i sjøvann (1-2% ionisk form), fritt ion i ferskvann
kadmium og metallotionein i rypenaturlig høye nivåer (berggrunn-jord-vier-rype)ikke åpenbare skadelige effekter
Cd (µg/g dw)
100 1000
MT
(µg/
mg
prot
ein)
0,1
1
10
Kongsvoll 0993 Kongsvoll 0294 Kongsvoll 0594 Essand 0294
i nyre
kvikksølv (Hg) - genereltorganisk og uorganiske former, tre oksidasjonstrinn (0, +, ++)eksponering via mat (mest organisk) og via dampopptak i mage-tarm avhengig av tilstandsform
metylHg - 90-95%ionisk Hg - 15%metallisk Hg - nærmest 0
akkumulering avhengig av tilstandsformmetylHg - hjerneuorganisk Hg - nyre
utskillelse via urin og avføring
Hg - giftighetutgangspunkt hovedsakelig i data fra ulykker i Japan og Irakuorganisk
akutt effekt - skade på mage-tarm, deretter skade på nyrerkronisk - skade på nyrer
metyl-kvikksølvakutt effekt - nevrotoksisitetkronisk effekt - nevrotoksisitet, redusert læring hos avkom av mødre som er eksponert
Hg - miljøpunkt-kilder: Borregaard, Norzink, avfallsforbrenning, krematorier, tannleger (avløp)produkter: Batterier, amalgam, elektrisk utstyr, pigment
lavt nivå i jordskorpaomtrent like mye tilført fra m aktivitet som naturlig
mest organisk Hg i organismer (>90% i fisk)interaksjoner med selen (Se)
bly (Pb) - generelt(organisk og) uorganisk; to oksidasjonstrinn (0, ++)eksponering via mat (og drikkevann)opptak i mage-tarm 5-15%omkring 90% av bly i blod er bundet i rbcto hovedlagre: beinvev og mykvevhalveringstid (beinvev) opptil 20 år
Pb - giftighetnevrotoksisk
mental utvikling hos barn (interaksjoner med Ca?)redusert hørseladferd, gjenkjennelse (voksne)
forhøyd blodtrykkhematologiske effekter
forstyrrelse av hem-syntese og -nedbrytninganemia
nyreskaderdannelse av granuler, fibroseskader på proksimale tubuli (redusert reabsorpsjon)
kreftfremkallendelungekreft, hjernesvulst
Pb - påvirkning av hem-metabolisme
Pb - miljøpunkt-kilder: Norzink, Odda smelteverk, Borregaard, glassverk, fossilt brensel, avfallsforbrenning produkter: batterier, (bensin), pigment, plast, blyhagl
bindes til partiklerALA-D som biomarkør hos fisk
ALA-D i blod fra torskA
LA-D
(µg
pbg/
min
/mg
prot
ein)
0
1
2
3
4
5
6
7
Færder Lista Bømlo
indre Oslofjord
Hardangerfjordenindre Sørfjord
19971998
kobber (Cu) - generelttre oksidasjonstrinn (0, +, ++)opptak regulerttransport i plasma bundet til albumin, deretter transcuprein og caeruloplasminlagres hovedsakelig i beinmarg og lever, bundet til metallotioneinkobber-mangel sjelden hos mmange enzymer knyttet til anabolismehovedsakelig utskilt via galle (og avføring)
Cu - miljøpunkt-kilder: avrenning gruvedrift, Borregaard, Falconbridge, not-impregnering, bunnstoff, metall-industri (overflatebehandling), avfallsforbrenningprodukter: elektrisk utstyr (omkring 50% av bruk), legeringer, rør (VVS), kunstgjødsel
svært giftig for noen marine organismer
høye nivåer i enkelte marine organismerinngår i respirasjonspigment (hemocyanin)
gruveavrenning og fiskCu-gruver, avrenning til vann og elver (Cu, Zn, Cd)fiskepopulasjoner i vann med høye metall-nivåer
log metall (Cd + Cu + Zn)-0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6
log
met
allo
tione
in
-2
-1
0
1
2
DjupsjøenStore Hittervann
justert R2 : 0.86, n = 59.
parameter DF F-ratio sannsynlighet (p)lengde 1 0.147 0.70kjønn 2 11.0 0.0001log metall 1 29.8 < 0.0001kjønn x log metall 2 4.87 0.012sjø 1 25.0 < 0.0001
sink (Zn)to oksidasjonstrinn (0, ++)opptak regulert, 20-50% tas opp i mage-tarminngår i over 200 enzymer og proteiner, mange involvert i katabolisme, men også knyttet til gen-reguleringbindes til metallotioneininteraksjoner med kobber og kalsiumutskilles hovedsakelig via galle (og avføring)
gruveavrenning og elvesamfunnGrua gruvefelt (Zn, Cd)alger, bunnfauna, MT i muslinger
Cd Cu Znstasjon 1 0.02 - 0.04 0.4 - 1.6 0.5 - 4.8stasjon 2 0.05 - 0.11 0.5 - 0.7 9.4 - 23stasjon 3 0.52 - 1.30 0.8 - 1.5 300 - 670stasjon 4 0.43 - 0.72 0.8 - 1.2 250 - 390
02468
101214161820
Kiselalge
Antall taxa pr. 100
St. 1St. 2St. 3St. 4 1 2 3 4 referanse
Zn (µ
g/g
tørt
vev)
1
10
log Zn i gjelle1 10 100
resp
irasj
on
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1 2 3 4 referanse
met
allo
tione
in (r
elat
ive
enhe
ter)
0
5
10
15
20
25
30
Zn – humane effektermangel vanligere enn toksisitet – toksisitet hos m svært uvanlig og bare tilstede ved høye nivåereksempler fra arbeidsmiljøeksponering (”fumefever”) – støv/damp fra metall-bearbeiding, sveising
selen (Se)essensieltopptak synes ikke å være regulert, kan være over 50%fler-faset utskillelse (via urin); halveringstiderfra et par uker til over 100 dager
to hovedformer i celler: selenometionin, selenocysteinanti-karsinogen
Se - effektermangel vanligere enn toksisitetnoen eksempler fra USA (naturlig eksponering)
skader på hud, bindevevmisfarging av tenner, hudnevrologiske symptomer
antatt embryotoksisk og teratogent på grunnlag av studier enn andre arter enn m
tinnorganiske forbindelser (TBT+)punkt-kilder: skipsverft,havner, småbåthavnerprodukter: bunnstoff, treimpregnering, not-impregnering (forbudt siden 1990), i PVC (TPT)
effekter ved svært lave konsentrasjoner (bløtdyr) - 1 ng/Lpersistent i sedimentoppkonsentreres i begrenset grad i næringskjeden (metaboliseres)
biotilgjengelighet av metallerterrestrisk og akvatisk
lunger - gjeller/overflateføde
ferskvann og marintionerorganisk materiale
sedimentersulfid - oksygenorganisk materialeoverflate-interaksjonerbiologisk aktivitet
hvilke effekter?metallotionein - Cd, Cu, Zn (Hg)δ-aminolevulinsyre dehydratase (ALA-D) - Pbhem oksygenase - As, Cd, ..
responser til frie radikaler - Cu, Fevekstpotensiale (scope for growth) membranstabilitethistopatologiske lesjoner
oppsummeringhva er metaller?betydningen av essensielt og ikke-essensieltopptak og utskillelsede viktigste ikke-essensielle metallenede viktigste essensielle metallenetoksikologi - Cd, Hg og Pbøkotoksikologi - Cd, Hg, Pb, Cu, Zn, OSn