Co trzeba wiedzieć o metalach ciężkich
Stężenie arsenu, kadmu, ołowiu, rtęci, cynku, miedzi, selenu w organizmie może mieć wypływ na ryzyko rozwoju nowotworu. - W przyszłości te metale będą mogły być wykorzystywane jako markery ryzyka rozwoju raka – mówi prof. Jan Lubiński, genetyk i onkolog.
Prof. Lubiński kieruje Międzynarodowym Centrum Nowotworów Dziedzicznych Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie. Prowadzi badania, w których szuka zależności między poziomem stężenia metali, w tym ciężkich, a ryzykiem rozwoju nowotworów.
Zespół prof. Lubińskiego wśród kilkudziesięciu tysięcy osób wybrał reprezentatywną dla Polski grupę, w której pobrał krew i oznaczył stężenia arsenu, kadmu, ołowiu, rtęci, cynku, miedzi, żelaza i selenu. Wszystkie osoby, gdy były badane, były zdrowe. W grupie było ok. 17 tys. mężczyzn. Wśród kobiet ok. 2 tysiące miało mutację genu BRCA 1, która znacznie zwiększa ryzyko zachorowania na nowotwór piersi i jajnika.
Po średnio kilku latach, gdy któraś z tych osób zachorowała, lekarze sprawdzali, jakie na początku projektu badawczego miała stężenie we krwi poszczególnych pierwiastków. Na podstawie zebranych danych naukowcy obliczali ryzyko zachorowania na nowotwór.
Jak metale ciężkie działają na nasz organizm?
Badania naukowe, przeprowadzone w innych ośrodkach, potwierdzają związek pomiędzy ekspozycją na metale ciężkie (arsen, nikiel, kadm i chrom), a powstaniem stresu oksydacyjnego (to stan, gdy zaburzona jest równowaga pomiędzy działaniem wolnych rodników tlenowych, powstających w trakcie każdego oddechu, a działaniem mechanizmów, które je usuwają). Ekspozycja na metale ciężkie powoduje także nasilenie produkcji wolnych rodników oraz osłabienie mechanizmów obronnych, przez co może rozwijać się proces nowotworowy.
- Dlatego warto zbadać u siebie poziom metali ciężkich – mówi prof. Lubiński. – Należy wiedzieć, jaki mamy poziom poszczególnych mikroelementów, aby je modyfikować w przypadku niedoboru lub nadmiaru np.: poprzez zmianę diety lub ograniczenia źródeł ekspozycji w przypadku zatrucia.
Do organizmów ludzi i zwierząt metale ciężkie dostają się najczęściej drogą pokarmową lub wziewną (np.: przez wdychanie lotnych związków lub jako par czystego metalu). Skutki zdrowotne regularnego spożywania produktów, zawierających nawet niewielkie ilości tych pierwiastków, mogą ujawnić się po wielu latach, ponieważ niektóre metale ulegają akumulacji w organizmie.
Z organizmu składniki mineralne wydalane są z kałem (większość składników), z moczem (sód, chlor, potas, wapń, fosfor, magnez, fluor, jod i selen) bądź z żółcią (żelazo, cynk, miedź, mangan). Odpowiednia i różnorodna dieta pozwala dostarczyć do zdrowego organizmu wszystkie niezbędne mikroelementy.
Metale ciężkie mogą również być wchłanianie przez skórę. Proces ten zachodzi przez przydatki skóry, głównie gruczoły łojowe i mieszki włosów, w mniejszym stopniu przez gruczoły potowe.
Metale ciężkie w organizmie człowieka wywołują przede wszystkim zmiany m.in. w syntezie białka. Skala zaburzeń jest uzależniona od ilości wprowadzonego do organizmu pierwiastka, czasu ekspozycji organizmu, stopnia toksyczności substancji, jej formy chemicznej, rozpuszczalności w płynach ustrojowych i lipidach, a także odporności danego osobnika.
Toksyczne działanie metali na ludzi i zwierzęta jest bardzo szerokie. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Te metale łatwo ulegają akumulacji w określonych organach, a karcenogenne oddziaływanie występuje, gdy poziom metalu w danym organizmie osiągnie lub przekroczy dawkę progową. Często organami najbardziej narażonymi na skutki ekspozycji na metale są te narządy, które są związane z detoksykacją lub eliminacją metalu. Dlatego też metale ciężkie głównie uszkadzają wątrobę i nerki. Ponadto często stwierdza się akumulację metali w kościach, mózgu i mięśniach. Metale mogą wywołać natychmiastowe ostre zatrucia lub stany przewlekłe. Schorzenia przewlekłe występują przez długi czas w formie utajonej. Po pewnym czasie mogą wywołać bardzo niebezpieczne zmiany, których konsekwencją są mutacje genetyczne, lub uszkodzenia centralnego systemu nerwowego. Zmiany mutagenne mogą później prowadzić do schorzeń nowotworowych.
Metale ciężkie nie podlegają degradacji biologicznej. Ich detoksykacja przez organizmy polega na „ukrywaniu” aktywnych jonów metali w obrębie białek np.: toksyczny ołów i radioaktywny gromadzą się w tkance kostnej, natomiast nerki i wątroba gromadzą głównie kadm i rtęć.
Kadm a ryzyko nowotworu piersi
W grupie badanych kobiet, które nie miały mutacji BRCA 1, ryzyko rozwoju raka piersi było wysoce zależne od poziomu kadmu.
– Stwierdziliśmy 20-krotnie większe ryzyko raka piersi u kobiet, które mają za małe stężenie kadmu – podkreśla prof. Lubiński. – To jest wynik wstępny. Musimy go jeszcze zweryfikować, bo dla nas jest to duże zaskoczenie. Do tej pory sądziliśmy, że wysokie stężenie kadmu nam szkodzi, a z naszych badań wynika, że jest duża zależność, między małym stężeniem kadmu a ryzykiem rozwoju nowotworu piersi u kobiet, które nie mają mutacji BRCA 1.
Badania wykazały, że 30 proc. mężczyzn ma za wysokie stężenie kadmu, co powoduje, że u nich ryzyko rozwoju nowotworu jest 14, 5 razy większe.
W czasie smogu nie ćwicz na zewnątrz
Lepiej ograniczyć wysiłek fizyczny na świeżym powietrzu w czasie alertów związanych z wysokim zanieczyszczeniem atmosfery. W przeciwnym razie można narazić się na kłopoty zdrowotne – wynika z ustaleń zaprezentowanych na początku grudnia 2016 roku na odbywającym się w Lipsku kongresie EuroEcho-Imaging.
Kadm występuje naturalnie w środowisku jako jeden ze składników skorupy ziemskiej, a jego stężenie wzrasta wskutek erupcji wulkanów, procesu wietrzenia skał i minerałów. Źródłem kadmu jest także przemysł (spalanie węgla, produkcja nawozów fosforowych, górnictwo, hutnictwo), rozwój cywilizacyjny (komunikacja, ogrzewanie), a także produkcja lub przetwórstwo cynku.
Narażeni na kadm (Cd) są również nałogowi palacze. Jeden papieros jest źródłem 0,1-0,2 mcg kadmu, zaś wieloletnie palenie może doprowadzić do kumulacji kadmu w organizmie w ilości nawet 15 mg. Wyniki badań wskazują, że wypalanie dziennie 20 papierosów odpowiada pobieraniu 40 mcg Cd z żywnością, co oznacza, że pobieranie kadmu ulega w tym przypadku podwojeniu. Na podstawie zastosowanych modeli matematycznych, przy uwzględnieniu szybkości wchłaniania, czas wydalania kadmu z organizmu obliczono, że spożywając 10 mcg kadmu dziennie, można w ciągu 50 lat osiągnąć stężenie krytyczne w korze nerek, wynoszące wg ekspertów WHO 200 mg/kg.
Równie istotny jest fakt zawartości tego pierwiastka w żywności, co szczególnie dotyczy zbóż, warzyw i owoców, ale również ryb.
Kadm zaburza metabolizm białek, zakłóca przemianę witaminy B1, upośledza prawidłową mineralizację kości, a tym samym zwiększa ich łamliwość. Docelowymi organami kumulującymi kadm są wątroba i nerki, a także trzustka, jelita, gruczoły oraz płuca. W moczu ten pierwiastek pojawia się dopiero po uszkodzeniu nerek. Ilość kadmu w organizmach zwiększa się z wiekiem, ponieważ jego okres połowicznego zaniku w organizmie wynosi ok. 20-30 lat.
Kadm został umieszczony na liście związków rakotwórczych, wywołujących raka prostaty i jąder oraz nowotwory układu krwionośnego.
Rtęć a ryzyko nowotworu
Poziom nadmierny, czyli zatrucie rtęcią, stwierdzono u 5 proc. kobiet w Polsce.
- Przez to ryzyko u nich rozwoju nowotworu jest czterokrotnie większe niż u osób z prawidłowym stężeniem tego pierwiastka – mówi prof. Lubiński.
Bardzo niepokojące są doniesienia dotyczące mężczyzn. Z badań prof. Lubińskiego wynika, że 65 proc. panów jest zatrutych rtęcią, a to powoduje, że na rozwój raka narażeni są trzykrotnie bardziej, niż osoby z prawidłowym stężeniem tego pierwiastka.
- Trudno jednoznacznie stwierdzić, dlaczego aż 65 proc. mężczyzn w Polsce jest zatrutych rtęcią. Może to wynikać z ekspozycji zawodowej oraz środowiskowej – mówi prof. Lubiński.
Trujące opary rtęci wchłaniane są przez drogi oddechowe. Jony rtęci wiążą się z białkami i blokują enzymy ważne dla funkcjonowania organizmu. Rtęć jest trucizną enzymatyczną i przy stężeniach przekraczających dopuszczalne normy wywołuje uszkodzenia komórek. Nieorganiczne i organiczne związki rtęci intensywnie akumulowane są w nerkach, wątrobie, a związki metylortęci w układzie nerwowym. Metylortęć łatwo przenika do mózgu i poraża zakończenia nerwów czuciowych.
Inny charakter toksycznego działania obserwuje się w przypadku narażenia na opary rtęci. Zatrucie wówczas następuje poprzez płuca, skąd rtęć łatwo przedostaje się do krwi, a część z niej do mózgu. Opary rtęci mogą spowodować silne zatrucie, a nawet śmierć.
Pierwszym zarejestrowanym przypadkiem zatrucia rtęcią był przypadek zatrucia dużej grupy osób systematycznie jedzących ryby złowione w wodach zanieczyszczonej związkami rtęci Zatoki Minamata w Japonii.
Arsen a ryzyko rozwoju nowotworów
40 proc. kobiet poniżej 40 roku życia jest zatrutych arsenem i u nich ryzyko rozwoju raka wzrasta trzykrotnie. 15 proc. kobiet ma arsenu za mało.
- Arsen jest traktowany powszechnie jako trucizna, dlatego te wyniki musimy jeszcze zweryfikować – mówi prof. Lubiński.
U kobiet powyżej 60 roku życia, 30 proc. ma za wysoki poziom arsenu, co powoduje, że u nich ryzyko rozwoju nowotworu wzrasta trzykrotnie. Ok. 37 proc. starszych pań miało za mało arsenu i u nich ryzyko nowotworu wzrasta 2,5-krotnie.
70 proc. mężczyzn jest zatrutych arsenem, czyli ma przekroczony optymalny poziom tego pierwiastka, a to wiąże się z 5-krotnym ryzykiem nowotworu.
Obecność arsenu w powietrzu związana jest z przemysłem hutniczym i węglowym. Do grup zawodowych zwiększonego ryzyka narażenia na arsen należą: hutnicy, pracownicy przemysłu elektronicznego i elektrowni oraz górnicy. Ze względu na dużą zawartość arsenu w pestycydach, stosowanych do ochrony roślin przed insektami, bezpośrednio narażeni na arsen są także rolnicy.
Związki arsenu dostają się do organizmu drogą wziewną, pokarmową w wyniki konsumpcji zanieczyszczonej arsenem żywności oraz wody. Człowiek jest narażony na związki arsenu wykrywane w powietrzu atmosferycznym, dostające się do organizmu drogą wziewną.
Agnieszka Pochrzęst-Motyczyńska (zdrowie.pap.pl)
Źródła:
Agnieszka Ociepa-Kubicka, Ewa Ociepa, „Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi”, W: „Inżynieria i Ochrona Środowiska”, 2012, t. 15, nr 2, s. 169-180.
Anna Rorbach-Dolata, Agnieszka Piwowar, Zofia Marchewka, „Ekspozycja na metale ciężkie a ryzyko raka pęcherza moczowego w Polsce i na świecie – fakty znane, ale wciąż niedoceniane”, „Hygeia Public Health” 2016, 51(4): s. 343-349
