Токсичность свинца. Токсичность кадмия

Обновлено: 25.04.2024

Введение. Воздействие свинца и кадмия является важным фактором риска для здоровья работающих в медеплавильном производстве. Многочисленные эпидемиологические исследования выявили связь между воздействием свинца и кадмия и последующим развитием гипертонии и сердечно-сосудистых заболеваний.

Материал и методы. В эксперименте исследовано свыше 50 физиологических, цитологических, морфологических (с морфометрией отдельных органов) и биохимических показателей состояния организма контрольных и подопытных животных в конце экспозиционного периода (6 нед), на протяжении которого проводилось наблюдение за общим состоянием крыс. Проведено математическое моделирование комбинированного действия свинца и кадмия по некоторым показателям состояния организма животных с помощью методики поверхности отклика.

Результаты. Получено дополнительное подтверждение ранее обоснованных постулатов о типологической неоднозначности комбинированной токсичности, которая зависит от того, какой именно эффект рассматривается, от его уровня и от соотношения действующих доз, и, таким образом, для одной и той же токсической комбинации может варьировать от синергизма до противонаправленности. В том же эксперименте нами впервые показана неоднозначность комбинированного действия также и по показателям кардиоваскулярной токсичности (регистрация электрокардиограммы и измерение артериального давления). По большинству показателей электрокардиограммы тип комбинированного действия свинца и кадмия может быть расценен как аддитивный, но по амплитуде зубца Р – как противонаправленное действие. В частности, установлено противонаправленное влияние свинца и кадмия на артериальное давление у крыс.

Заключение. По результатам субхронического эксперимента при комбинированном воздействии свинца и кадмия на сердечно-сосудистую систему в ионной форме на крысах показана неоднозначность типов комбинированной токсичности.

Ключевые слова

Информация о статье:

Депонировано (дата): 14.10.2020

Об авторах

ФБУН «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Кандидат биол. наук, зав. лаб. промышленной токсикологии ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург.

Центральная научно-исследовательская лаборатория Уральского государственного медицинского университета
Россия

Список литературы

3. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., Мамонов М.А., Синицына О.О. Методы оценки комбинированного действия веществ. Гигиена и санитария. 2012; 2: 86-9

9. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Shur V.Ya. et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: Bioactivity of Engineered Nanoparticles. Yan B., Zhou H., Gardea-Torresdey J., eds. Springer; 2017: 259-319.

10. Киреева Е.П., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Дегтярева Т.Д., Кузьмин С.В., Хрущева Н.А. и соавт. Связь начального повреждения почек с содержанием свинца и кадмия в моче у детей и его биологическая профилактика. Уральский медицинский журнал. 2007; 11 (39): 19-24.

11. Трахтенберг И.М., Лубянова И.П., Апыхтина Е.Л. Роль свинца и железа как техногенных химических загрязнителей в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. Therapia. 2010; 07-08 (49): 36-9.

12. Chen C., Zhang S., Liu Z., Tian Y. et al. Cadmium toxicity induces ER stress and apoptosis via impairing energy homoeostasis in cardiomyocytes. Biosci Rep. 2015; 35 (3): e00214.

13. Navas-Acien A., Guallar E., Silbergeld E.K., Rothenberg S.J. Lead exposure and cardiovascular disease - a systematic review. Environ Health Perspect. 2007; 115: 472-82.

14. Fiorim J., Ribeiro R.F., Silveira E.A., Padilha A.S. et al. Low-level lead exposure increases systolic arterial pressure and endothelium-derived vasodilator factors in rat aortas. PLoS One. 2011; 6 (2): e17117.

15. Silveira E.A., Siman F.D., de Oliveira F.T. et al. Low-dose chronic lead exposure increases systolic arterial pressure and vascular reactivity of rat aortas. Free Radic Biol Med. 2014; 67: 366-76.

16. Fioresi M., Simões M.R., Furieri L.B., Broseghini-Filho G.B. et al. Chronic lead exposure increases blood pressure and myocardial contractility in rats. PLoS One. 2014; 9 (5): 96900.

19. Yang W.Y., Zhang Z.Y., Thijs L., Cauwenberghs N., Wei F.F., Jacobs L. et al. Left ventricular structure and function in relation to environmental exposure to lead and cadmium. J Am Heart Assoc. 2017; 6 (2): e004692.

20. Методические рекомендации по использованию поведенческих реакций животных в токсикологических исследованиях для целей гигиенического нормирования. Минздрав СССР. Кишинев; 1980. 47 с.

21. Елизарова О.Н. Пособие по токсикологии для лаборантов. Текст. Сост.: Елизарова О.Н., Жидкова Л.В., Кочеткова Т.А. М.: Медицина; 1974. 77 с.

22. Меньшиков В.В., Делекторская Л.Н., Золотниицкая Р.П. Лабораторные методы исследования в клинике: справочник. М.: Медицина; 1987. 368 с.

25. Suzuki Y., Chao S.H., Zysk J.H., Cheung W.Y. et al. Stimulation of calmodulin by cadmium ion. Arch Toxicol. 1985; 57: 205-11.

26. Puri V.N. Cadmium induced hypertension. Clin Exp Hypertens. 1999; 21 (1-2): 79-84.

Отравление свинцом

Свинец является природным токсичным металлом, который встречается в земной коре. Его широкое применение привело к масштабному загрязнению окружающей среды, негативному воздействию на людей и существенным проблемам общественного здравоохранения во многих частях мира.

Важными источниками загрязнения окружающей среды являются, в частности, добыча, выплавка свинца, его использование в промышленном производстве, переработка вторсырья, а в некоторых странах – продолжающееся использование свинецсодержащих красок и этилированного авиационного бензина. Более трех четвертей глобального потребления свинца приходится на производство свинцово-кислых батарей для моторного транспорта. Однако свинец применяется также и во многих других продуктах, например в пигментах, красках, припое, витражах, посуде из свинцового хрусталя, боеприпасах, керамической глазури, ювелирных изделиях, игрушках, а также в некоторых косметических средствах и в народной медицине. Свинец может содержаться в питьевой воде, поступающей по свинцовым трубам или трубам, соединенным свинцовым припоем. В настоящее время большая часть свинца для нужд мирового хозяйства получается в результате переработки вторсырья.

Дети младшего возраста особенно уязвимы к токсичному воздействию свинца, и их здоровье может подвергаться глубоким и постоянным негативным изменениям, в первую очередь влияющим на развитие мозга и нервной системы. Свинец также вызывает долгосрочные последствия у взрослых, включая повышенный риск высокого кровяного давления и повреждения почек. Воздействие высоких концентраций свинца на беременных женщин может вызывать выкидыши, мертворождения, преждевременные роды и низкий вес при рождении.

Источники и пути воздействия

Люди могут подвергаться воздействию свинца в процессе трудовой деятельности или из источников окружающей среды. Воздействие главным образом обусловлено:

вдыханием частиц свинца, образующихся при сжигании материалов с содержанием свинца, например в ходе выплавки руды, переработки вторсырья, снятия свинецсодержащей краски и использования этилированного авиационного бензина; и
попадания в желудочно-кишечный тракт загрязненной свинцом пыли, воды (из труб со свинцом) и пищи (из контейнеров, изготовленных с использованием свинцовой глазури или свинцового припоя).

Дополнительным источником воздействия является использование некоторых средств народной медицины и традиционных косметических средств. Так, высокие уровни свинца обнаруживаются в некоторых типах краски для век, а также в некоторых народных лекарственных средствах, используемых в таких странах, как Индия, Мексика и Вьетнам. В связи с этим потребителям следует покупать и использовать только продукцию, находящуюся в регулируемом обороте.

Особенно уязвимы к отравлению свинцом дети младшего возраста, поскольку по сравнению со взрослыми их организм абсорбирует в 4–5 раз больше свинца, попадающего в желудочно-кишечный тракт из того или иного источника. Из-за присущей детям любознательности и свойственного такому возрасту желанию тянуть руки в рот, дети кладут в рот и проглатывают свинецсодержащие или покрытые свинцом предметы, например загрязненную почву или пыль и отслаивающуюся свинцовую краску. Этот путь воздействия усиливается у детей с признаками психологического расстройства под названием пикацизм (постоянная и навязчивая тяга есть несъедобные вещи), которые могут отковыривать и съедать свинцовую краску со стен, дверных косяков и мебели. Воздействие загрязненной свинцом почвы и пыли в процессе переработки аккумуляторов и добычи полезных ископаемых явилось причиной массового отравления свинцом и многих случаев смерти среди детей младшего возраста в Нигерии, Сенегале и других странах.

При попадании свинца в организм он распределяется между такими органами, как мозг, почки, печень и кости. Свинец откладывается в зубах и костях, где он со временем накапливается. Отложенный в костной ткани свинец может возвращаться в кровь во время беременности, в результате чего его воздействию подвергается плод. Недоедающие дети больше подвержены влиянию свинца, поскольку их организм абсорбирует больше свинца в случае нехватки других питательных веществ, например кальция или железа. Наибольшему риску подвергаются дети самого раннего возраста (включая плод в период внутриутробного развития) и дети, живущие в неимущих семьях.

Последствия для здоровья детей

Воздействие свинца может иметь серьезные последствия для здоровья детей. При высоких уровнях воздействия свинец нарушает функционирование головного мозга и центральной нервной системы, вызывая кому, судороги и даже смерть. Дети, выжившие после тяжелого отравления свинцом, могут страдать от задержки психического развития и поведенческих расстройств. При более низких уровнях воздействия, которые не вызывают каких-либо явных симптомов, свинец вызывает целый ряд поражений различных систем организма. В частности, свинец может влиять на развитие мозга детей и приводить к снижению коэффициента умственного развития (IQ), поведенческим изменениям, например сокращению продолжительности концентрации внимания и усилению антиобщественного поведения, а также к ухудшению усвоения знаний. Воздействие свинца вызывает также анемию, гипертензию, почечную недостаточность, иммунный токсикоз и токсическое поражение репродуктивных органов. Неврологические и поведенческие последствия воздействия свинца считаются необратимыми.

«Безопасной» концентрации свинца в крови не существует; даже такое низкое содержание свинца в крови, как 5 мкг/дл, может вызывать у детей снижение интеллекта, поведенческие расстройства и трудности в обучении. По мере повышения концентрации свинца в крови возрастают спектр и тяжесть симптомов и последствий.

К счастью, прекращение производства и использования этилированного бензина в большинстве стран, равно как и другие ограничительные меры в отношении применения этого металла, привели к значительному снижению показателей концентрации свинца в крови на уровне популяции. По состоянию на июль 2021 г. этилированное топливо для легкового и грузового транспорта не продается ни в одной стране (1). Тем не менее, необходимы дополнительные усилия для отказа от применения свинцовых красок: на сегодняшний день законодательные ограничения по использованию свинцовых красок введены лишь в 41% стран (2).

Бремя болезней, вызванных воздействием свинца

По оценкам Института измерения показателей и оценки здоровья (ИИПОЗ), в 2019 г. во всем мире с долгосрочным пагубным воздействием свинца на организм было связано 900 000 случаев смерти и 21,7 миллиона утраченных лет жизни, скорректированных на инвалидность (DALY). Наибольшее бремя приходилось на долю стран с низким и средним уровнем дохода. Кроме того, по оценкам ИИПОЗ, в 2019 г. воздействием свинца было обусловлено 62,5% глобального бремени идиопатических форм задержки умственного развития, 8,2% глобального бремени патологий сердца, вызванных гипертонией, 7,2% глобального бремени ишемической болезни сердца и 5,65% глобального бремени инсульта (3).

Деятельность ВОЗ

ВОЗ назвала свинец одним из 10 химических веществ, вызывающих основную обеспокоенность с точки зрения здоровья населения и требующих от государств-членов действий по защите трудящихся, детей и женщин детородного возраста. На своем веб-сайте ВОЗ опубликовала широкий ряд информационных материалов о свинце, включая информацию для директивных органов, технические руководства и материалы для проведения кампаний.

В настоящее время ВОЗ разработала руководящие принципы оказания помощи при воздействии свинца и готовит руководящие принципы профилактики воздействия свинца, которые обеспечат сотрудников директивных органов, органы здравоохранения и медицинских работников научно обоснованными рекомендациями о мерах, которые они могут принять для защиты здоровья детей и взрослых от воздействия свинца.

Поскольку свинцовые краски по-прежнему являются источником воздействия во многих странах, ВОЗ вместе с Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде создала Глобальный альянс по отказу от применения свинца в красках. Кроме того, ВОЗ является партнером проекта, который финансируется Глобальным экологическим фондом и призван помочь как минимум 40 странам ввести в действие законодательные меры по ограничению использования содержащих свинец красок (4). Постепенный отказ от свинцовых красок к 2020 г. является одним из приоритетных действий правительств, включенных в Дорожную карту ВОЗ для повышения роли сектора здравоохранения в Стратегическом подходе к международному регулированию химических веществ нам пути достижения цели 2020 г. и на последующий период.

Кадмий-токсичный следовой элемент

Информацию из данного раздела нельзя использовать для самодиагностики и самолечения. В случае боли или иного обострения заболевания диагностические исследования должен назначать только лечащий врач. Для постановки диагноза и правильного назначения лечения следует обращаться к Вашему лечащему врачу.

Кадмий (м.в. 112,4) не является необходимым для человека элементом. Поступление в организм повышенных концентраций кадмия вызывает токсические эффекты. Этот металл, как и ртуть, легко образует пары. Случаи интоксикации кадмием, в основном, бывают связаны с промышленными загрязнениями. Он может поступать в воздух при переработке руды (является побочным продуктом при плавке свинца и цинка), при сжигании мусора – пластмасс, кадмиево-никелевых батареек и пр., кадмий используется в промышленном производстве сплавов, пигментов, электротехнической промышленности.

Этот металл накапливается в злаках и лиственных овощах при загрязнении почвы содержащими кадмий промышленными отходами, относительно высоко содержание кадмия в печени взрослых млекопитающих, устрицах. Кадмий может поступать в пищу также при ее длительном хранении в упаковках, содержащих данный элемент.

Одним из существенных источников поступления кадмия в организм является сигаретный дым, поэтому у курящих людей содержание кадмия в крови заметно выше, чем у некурящих.

Желудочно-кишечная абсорбция кадмия относительно низка – около 3-8%, абсорбция через кожу незначительна. После вдыхания кадмиевой пыли или аэрозоля кадмия он быстро и достаточно полно абсорбируется легкими. В мягких тканях кадмий содержится в виде соединения с металлотионеином, которое образуется в печени, токсичность такого соединения существенно ниже, чем свободного кадмия.

Кадмий плохо экскретируется почками. На протяжении жизни наблюдается его аккумуляция в тканях, преимущественно – в почках и печени, в организме новорожденных он отсутствует. В крови более 95% кадмия находится в эритроцитах. Токсические эффекты кадмия определяются конкуренцией с другими металлами за соединение с ферментами и нарушением их активности, связыванием его с различными белками с их последующей денатурацией и изменением свойств.

Хроническое воздействие паров кадмия приводит к разрушению назального эпителия и накоплению кадмия в легких с развитием эмфиземы. На уровне почек токсическое действие кадмия проявляется в виде кадмиевой нефропатии, характеризующейся поражением почечных канальцев, ранним признаком которого служит повышение выделения бета-2-микроглобулина с мочой.

Хроническое воздействие кадмия может привести к остеомаляции, нарушению минерализации костей, сопровождающемуся переломами и деформацией костей. Избыточное поступление кадмия в организм может приводить к анемии, поражению печени, кардиопатии, развитию гипертонии.

Острое отравление высокими дозами кадмия приводит к тяжелым поражениям органов дыхания, возможен отек легких. Для лабораторного мониторирования профессионального воздействия кадмия рекомендуется исследование кадмия цельной крови , экскреции кадмия с мочой и бета-2-микроглобулина мочи .

ВАЖНО!

Токсичность свинца. Токсичность кадмия

Определение концентрации кадмия, ртути и свинца в крови, моче, волосах или ногтях, которое используется для диагностики острого и хронического отравления токсическими металлами.

Синонимы русские

Кадмий, ртуть, свинец.

Синонимы английские

Cadmium, mercury, lead.

Метод исследования

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.

Единицы измерения

Мкг/л (микрограмм на литр), мкг/г (микрограмм на грамм).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь, волосы, ногти, разовую порцию мочи.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Исключить из рациона алкоголь за 24 часа до исследования.
Не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
Исключить прием мочегонных препаратов за 48 часов до сбора мочи (по согласованию с врачом).
Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Кадмий, ртуть и свинец – это основные токсические металлы, способные оказывать повреждающее действие на многие органы. Их концентрацию в крови, моче и волосах или ногтях определяют при подозрении на острую или хроническую интоксикацию.

Отравления токсическими металлами чаще регистрируются на производстве, однако также описаны и бытовые случаи.

Кадмий является побочным продуктом плавления цинка и свинца, используется в гальванизации, изготовлении никель-кадмиевых аккумуляторов, а также в качестве пигмента красок и пластика. Обычный человек подвержен риску интоксикации кадмием при употреблении загрязненной воды и продуктов питания (мясо, морепродукты, овощи и злаки). Курение является одним из источников ингаляционного отравления. Соединения ртути могут попадать в организм человека при добыче золота, на производстве хлор-щелочных продуктов и изготовлении измерительных и электроприборов. Также есть риск интоксикации при употреблении судака, окуня, щуки и других хищных рыб, обитающих в загрязненных ртутью водоемах. Кроме того, воздействию ртути могут быть подвержены медицинские работники при неосторожном обращении с амальгамой. Риск отравления свинцом наиболее высок у рабочих горнодобывающей промышленности. Также описаны случаи отравления соединениями свинца детей, проживающих в домах старого жилого фонда. Следует отметить, что достаточно часто отравление носит многокомпонентный характер, что обуславливает необходимость проведения комплексного анализа на токсические металлы.

Диагностика отравления токсическими металлами представляет определенные трудности, так как клиническая картина часто протекает по типу полиорганной недостаточности и не имеет каких-либо специфических признаков. Так, нефропатия, нейропатия и поражение желудочно-кишечного тракта являются общими симптомами интоксикации кадмием, свинцом и ртутью. По этой причине основным методом диагностики острого или хронического отравления токсическими металлами является комплексный лабораторный анализ.

В качестве биоматериала может использоваться кровь, моча и волосы или ногти. Для диагностики острого отравления ртутью или свинцом оптимально исследовать кровь и мочу, в то время как для диагностики острого отравления кадмием предпочтительной средой является кровь. Это связано с тем, что кадмий оказывает максимально выраженное токсическое воздействие на почечную ткань, что приводит к неинформативности анализа мочи. Результаты исследования волос и ногтей менее надежны, чем исследование крови и мочи, так как они способны накапливать металлы из внешней среды и концентрация металлов в них не всегда отражает их содержание в организме.

При оценке результата исследования следует учитывать некоторые дополнительные факторы. Так, одна и та же концентрация кадмия, ртути и свинца может оказывать токсические эффекты разной степени выраженности. У пожилых и новорождённых признаки отравления более выражены, чем у взрослых. Курение оказывает раздражающее воздействие на дыхательные пути и поэтому облегчает ингаляционный путь поступления токсических металлов в организм. Чрезмерное употребление алкоголя связано с нарушением всасывания некоторых микроэлементов, что в свою очередь также способствует реабсорбции токсических металлов. Следует также отметить, что ртуть обладает иммуногенным действием и способна вызывать реакции гиперчувствительности, выраженность которых зависит от иммунного статуса организма. Таким образом, для правильной интерпретации результата исследования необходимы дополнительные анамнестические, клинические и лабораторные данные пациента.

Токсичность свинца. Токсичность кадмия

В течение веков свинец использовали при изготовлении труб, глазури и красок. В некоторых странах органические соединения свинца до сих пор добавляют в топливо для предотвращения его детонации в двигателе (антидетонатор). Старые краски могут содержать свинец до 40% от сухого веса. Таким образом, атмосферное и профессиональное воздействие свинца было распространено и до сих пор присутствует в некоторых странах. Хроническое отравление свинцом, особенно в городах, привело к государственному ограничению использования свинца, прежде всего в красках и топливе.

Острые отравления свинцом менее распространены, чем хронические. К симптомам острого отравления относят тошноту, рвоту, металлический привкус во рту и сильные боли в животе. Также могут быть тяжелые симптомы со стороны ЦНС, гемолитический шок и патология почек.

Хронические отравления (плюмбизм) вызывают нарушения в ЖКТ, почках, нервно-мышечной передаче и ЦНС и других систем организма. Симптомы нарушения ЦНС и нервно-мышечной передачи обычно характерны для тяжелых отравлений, ЖКТ — менее тяжелых. Поражения ЦНС обычно встречаются у детей и включают нарушение двигательного контроля, утомляемость и раздражительность. Прогрессирующее ухудшение ментальных функций может быть у детей при воздействии низких доз свинца из атмосферы. Сложно определить и диагностировать низкоуровневую интоксикацию свинцом.

Свинец всасывается в желудочно-кишечном и респираторном трактах (у детей кишечная абсорбция намного выше), распределяется в организме и накапливается в костях, зубах и волосах. В зависимости от концентрации свинца в крови назначают хелаторы. Препараты выбора по убыванию:

• динатрикальциевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) (в/м или в/в);
• димеркапрол (в/м);
• D-пеницилламин (перорально);
• сукцимер.

Токсичность кадмия

Отравления кадмием так же распространены, как и отравления ртутью или свинцом. Это частично связано с широким промышленным использованием кадмия в пластиках, красках и батареях. Кадмий накапливается в пище, в частности животной печени и почках, злаках и особенно в моллюсках. Действию паров кадмия в воздухе подвергаются также рабочие промышленных предприятий.

Острые отравления обычно связаны с воздействием паров кадмия и проявляются раздражением в легких и последующим пневмонитом, болью в груди, эмфиземой и, возможно, отеком легких. Попадание кадмия в организм с пищей приводит к рвоте, диарее и спазмам в животе.

Последствия хронического отравления зависят от способа попадания кадмия в организм: при воздушном воздействии мишенью являются легкие, при попадании с пищей — легкие и почки. С хроническим отравлением кадмием связаны остеомаляция и канцерогенез. Кадмий (Cd2+) плохо всасывается в ЖКТ, а в легких — в 4 раза выше, медленно распределяется в организме и концентрируется в почках, что ведет к их поражению. Первыми поражаются проксимальные канальцы, затем — клубочки. Механизм повреждения ткани легких до конца не ясен. Болезнь итай-итай в Японии обусловлена хронической интоксикацией солями кадмия. Специфического лечения при отравлении кадмием практически нет, терапия хелаторами неэффективна.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Читайте также: