Transcript Document
พิษของโลหะหนัก (ปรอท,ตะกัว่ ,แคดเมียม,สารหนู,พลวง,แมงกานิส,นิเกิล,เซเลเนียม) วัตถุประสงค์ การเรียน 1. คุณสมบัติและกลไกการเกิดพิษต่ อร่ างกายของโลหะหนัก 2. หลักการและวัตถุประสงค์ ของการตรวจวัดโลหะหนัก 3. บอกชนิดและวิธีการเก็บสิ่ งส่ งตรวจสาหรับตรวจทางห้ องปฏิบัติการ Ingestion Inhalation Intravenous Intraperitoneal Subcutaneous Gastrointestinal Tract Intramuscular Lung Dermal Liver Blood and Lymph Bile Feces Kidney Lung Bladder Alveoli Urine Expired Air Extracelluar fluid Secretory structures Fat Organs Soft Bone tissue Secretions ผังแสดงวีถีทาง การดูดซึม,การกระจาย และการขับสารพิษในร่ างกาย Chemical absorption Pharmacologic Effect Blood Pathologic Effect Biotransformation Nontoxic metabolite Activation Detoxication Toxic metabolite ผังแสดงผลของพิษจากสารเคมี Replication DNA Injury altered DNA repair repair กลุ่มสารโลหะทีเ่ ป็ นพิษ (ตามความเป็ นพิษ) 1. เกิดโรคเกีย่ วข้ องกับระบบการหายใจ เช่น เหล็ก ทังสเตน ไนโอเบียม 2. เกิดโรคเกีย่ วกับอวัยวะภายใน เช่น โครเมียม โมลิบดินมั วานทเดียม นิเกิล โคบอลต์ ทองแดง เงิน แคดเมียม 3. มีพษิ ร้ ายแรงจนรักษาให้ หายได้ ยาก รวมตัวกับ -SH เช่น ปรอท ตะกัว่ แมงกานิส สารหนู พลวง ปรอท ( Mercury, Hg ) Hg+ (เมอร์ ควิ รัส) และ Hg++ (เมอร์ ควิ ริก) สารอนินทรีย์ สารอินทรีย์ ไดเฟนนิลเมอร์ ควิ รี ไดเมทธิลเมอร์ ควิ รี -Hg homocysteine B12 , low pH Hg++ -Hg+ Hgo โลหะปรอท O2 H 2O CH3-O-(CH2)2-Hg+ เมทอกซีเอทธิลเมอร์ ควิ รัสอิออน (CH3)2-Hg (Bacteria) homocysteine B12 , low pH CH3-Hg+ anion, X CH3-HgX เมทธิลเมอร์ ควิ รีเฮไลด์ -SH : โปรตีน, เอนไซม์ ซิสเตอีน โคเอ็นไซม์ และในกลูตาไธโอน Hg++ + 2 RSH R-S-Hg-S-R irreversible reaction R-S-Hg-CH3 + Hg CH3HgCl + RSH Non-specific enzyme inhibition Cell membrane Liver, Kidney, Intestine, Muscle, Cardiac muscle, Brain สะสมมากที่ Kidney โรคสั่ นกระตุกของคนทาหมวก หรือ Hatter's shakes โรคมินามาต้ า Chelation CH2-SH | CH-SH | CH2-OH 2,3 Dithiopropanol Dimercaprol BAL(British Anti-Lewisite) CH3 CH3 C - SH | CH-NH2 | COOH D-Penicilamine Cuprimine ตะกัว่ ( Lead, Pb ) จับกับ -SH ผลต่อเยือ ่ หุม ้ เซลล์ รวมก ับฟอสโฟลิปิคชนิด phosphatidyl choline รวมก ับเอนไซม์ชนิด Na+/K+ ATPase ผลต่อการทางานของไต เกิดการทาลายเซลล์ของท่อเล็กๆ ของไต (renal tubule) ผลต่อสมองและระบบประสาท ผลต่อสารพ ันธุกรรม ี และฮโี มโกลบิน ผลร้ายต่อการสร้างฮม ไมโตคอนเดรี ย Succinyl CoA + Glycine Pb++ ยับยัง้ ALA synthetase เพิม่ ขึ้นในเลือด ขับออกทางปัสสาวะ -Aminolevulinic acid (ALA) ไซโตพลาสม์ Pb++ ยับยัง้ อย่างแรง ALAD Porphobilinogen (PBG) Uroporphyrinogen III Pb++ ไมโตคอนเดรี ย ผลร้ ายต่ อการสร้ างฮีมและฮีโมโกลบิน Kerb’s cycle ยับยัง้ Pb++ ยับยัง้ อย่างแรง Coproporphyrinogen III Protoporphyrin IX Free erythrocyte porphyrin (FEP) เพิ่มขึ้นในเลือด Transferrin Fe++ Heme synthetase Heme Pb++ ยับยัง้ ? Globin Hemoglobin ยับยัง้ ? Ribosome Pb++ แคดเมียม ( Cadmium, Cd ) • เข้าทางปอดในล ักษณะของฝุ่นละอองหรือไอโลหะ ึ เข้าได้ประมาณ 8% • ดูดซม • ไปที่ ไต ต ับ กระดูก เนือ ้ เยือ ่ ต่างๆ • กลไกความเป็นพิษของแคดเมียมทีแ ่ ท้จริงย ังไม่ทราบแน่นอน ื่ ว่ารวมต ัวก ับ -SH ได้ เชอ • ทาให้กระดูกและไตพิการ ทาให้ความด ันโลหิตสูง • โรคอิไต-อิไต (Itai-itai disease) • วงแหวนแคดเมียม รอยวงสเี หลืองบริเวณฟั นทีต ่ ด ิ กับเหงือก • Cd-BAL complex สลายต ัวแยกออกจากก ันได้ทไี่ ต สารหนูหรืออาร์เซนิค ( Arsenic, As ) : As3+ , As5+ ี (arsine); AsH3 อาร์ซน ึ เข้าร่างกายทาง ทางเดินอาหาร ปอด ผิวหน ัง • ดูดซม ้ ผม ขน เล็ บ และสมอง • สะสมที่ ต ับ ไต ผน ังทางเดินอาหาร เสน ี าวบนเล็ บมือและเล็ บเท้า • มีรอยพาดสข • As3+ สามารถจ ับก ับ -SH • AsO43- จะเข้าไปแย่งหมู่ PO43- ในการทาปฏิกริ ย ิ า ทาให้เกิด Hemolysis เป็ นสารยับยัง้ ขบวนการ (oxidative) phosphorylation • AsH3 รวมต ัวก ับเฮโมโกลบินแล้วถูกออกซไิ ดซ ์ กลายเป็นสารพิษต่อเม็ดเลือดแดง เบอริลเลีย ่ ม ( Beryllium, Be ) •ใช ้ Be ผสมในสารเรืองแสง(phosphor) ภายในหลอดไฟนีออน • ฝุ่ นละออง BeO เข ้าทางปอดโดยตรง ่ ั เหงือ • มีไข้ หนาวสน ่ ออกมาก หายใจไม่สะดวกเต็มที่ ไอเจ็บ หน้าอก ิ (Berylliosis) มีจด ุ ในปอดทึบต่อร ังสเี อ็ กซ ์ => เบอริลลิโอซส •มีรายงานว่า Be++ ชอบทาปฏิกริ ย ิ าก ับสารจาพวก phenolic tyrosine และ catecholamines •ไม่มย ี าใดๆ ทีจ ่ ะขจ ัดพิษของเบอริลเลียมออกจากร่างกายได้ • ปัจจุบ ัน ได้พยายามใช ้ auritricarboxylaic หรือ ATA (Aluminon) แก้พษ ิ Be เป็ นสารก่อการกลายพันธ์และสารก่อมะเร็ง Barium, Ba เกลือ Barium ทุกชนิดยกเว้น BaSO4 ละลายนา้ แตกต ัวเป็นอิออนได สาร BaSO4 เป็ นสารประกอบแบเรียมทีไ่ ม่ละลายน้ าชนิดเดียวทีใ่ ช ้ ในการตรวจทางเดินอาหารด ้วยการฉายรังส ี เอ็กซ ์ ์ า่ น เพราะมันไม่มพ ี ษ ิ ต่อร่างกายและไม่ยอมให ้รังสเี อ็กซผ ึ กระจายเข ้าไปในกระแสเลือดจะรวมตัวกับโปรทีนและ แบเรียมอิออนทีซ ่ ม เอ็นไซม์ได ้ดี ทาให ้ มีการเกร็งตัวของกล ้ามเนือ ้ ทัว่ ร่างกาย ทัง้ กล ้ามเนือ ้ ลายและกล ้ามเนือ ้ เรียบ บีบกล ้ามเนือ ้ หัวใจทาให ้หัวใจทางานผิดปกติ หายใจไม่ออก ความดันโลหิตสูง อาจมีอาการคลืน ่ ไส ้ ปวดท ้องรุนแรง อาเจียน ท ้องร่วง ั่ เป็ นตะคริว ซก ั หนาวสน อัมพาต และถึงชวี ต ิ ในเวลาอันรวดเร็ว ี ชวี ต ้ ทว่ ั ร่างกายเกร็ง => ทาให้เสย อิออนของ Ba ทาให้กล้ามเนือ ิ ได้ Chromium, Cr •กรดโครมิคหรือสารโครเมต ทาลายเนือ ้ เยือ ่ เฉพาะแห่ง โดยการทาลายสภาพธรรมชาติของโปรทีน •ทาให ้กลายเป็ นแผลพุพองตามผิวหนัง ซงึ่ เรียกว่า "Chromic holes” •ทาให ้โพรงจมูก(nasal septum)เบ่งบวม •ทาให ้มีการระคายเคืองของตาและทางเดินลมหายใจ •ถ ้าได ้รับสารโครเมตเข ้าไปตลอดเวลาทางปาก จะทาให ้ปวดท ้อง ้ นแผลอักเสบ มีการอ่อนเพลียและปวดตามข ้อ กระเพาะลาไสเป็ มีตบ ั อักเสบซงึ่ อาจร่วมกับดีซานได ้ •ถือว่าสารโครเมตเป็ นทัง้ สารก่อการกลายพันธ์และสารก่อมะเร็ง เพราะมันรบกวนการสงั เคราะห์ ดีเอ็นเอ ในเซลล์ Manganese, Mn ื่ ว่าแมงกานีสอิออนทีเ่ ข ้าไปในร่างกายจะถูกพาสะสมอยูก • เชอ ่ บ ั -SH ของ โปรทีนในเซลล์ของระบบประสาทและสมอง เพราะแมงกานีสทาให ้มี การฝ่ อของสมอง (brain atrophy) • เกิดเป็ นโรคสมองและประสาทพิการ คล ้ายๆ โรคมินามาต ้า ชาวบ ้าน เรียกกันว่า โรค เอ๋อ ( เอ๋อ = บ ้าใบ ้) ั เจนได ้อย่างปกติ มีอาการคล ้ายคนบ ้า เพราะผู ้ป่ วยไม่สามารถพูดชด ั กระตุกและอัมพาต ไม่รู ้สก ึ ตัวเป็ นบางโอกาส มีการชก • จากการตรวจทางโลหิตวิทยาของผู ้ป่ วยทีไ่ ด ้รับพิษแมงกานีส จะมี จานวนเม็ดเลือดแดงมากกว่าปกติ (polycythemia) เล็กน ้อย จานวนเม็ดเลือดขาวชนิด neutrophil ลดลง • ในด ้านภูมค ิ ุ ้มกันวิทยา ฝุ่ นแมงกานีสทีเ่ ข ้าไปอยูใ่ นเนือ ้ เยือ ่ ปอดจะทาให ้ มีความต ้านทานต่อโรคลดลง ทาให ้ผู ้ป่ วยเป็ นโรคนิวโมเนียและ ้ ภาวะการอักเสบแทรกซอนบ่ อยๆ เนือ ่ งจากมีรายงานว่าแมงกานีสรบกวนการสงั เคราะห์ดเี อ็นเอในเซลล์ จึงถือว่ามันเป็ นทัง้ mutagen และ carcinogen • ในการรักษาพิษของแมงกานีสนัน ้ เราจาเป็ นต ้องรักษาตามอาการทีม ่ อ ี ยู่ และใช ้ BAL เพือ ่ ขับเอาแมงกานีสออกจากเซลล์ Nikel, Ni สารนิเกิลคาร์บอนิล ( Ni(CO)4 ) เป็ นของเหลวไม่มส ี ี เกิดขึน ้ ในขบวนการ ทาโลหะนิเกิลให ้บริสท ุ ธิ์ สารนีร้ ะเหยได ้ง่าย เป็ นพิษมากเท่ากับพิษของไซยาไนด์ มีพษ ิ ร ้ายแรงกว่า CO 5-10 เท่า มีรายงานว่าอาจพบมันในควันบุหรีไ่ ด ้ Ni(CO)4 ทีห ่ ายใจเข ้าไปในปอด จะแตกตัวให ้ก๊าซ CO ั ว์ โลหะนิเกิลอาจทาให ้เกิดมะเร็งของทางเดินหายใจทัง้ ในคนและสต เพราะมันไปทาลายการสงั เคราะห์ดเี อ็นเอ ทาให ้เซลล์ตายและ มีแผลอักเสบ นิเกิลเข ้าไปรวมกับหมู่ -SH ของโปรตีนในเซลล์ การให ้ BALแก่ผู ้ป่ วยจึงชว่ ยลดระดับ Ni++ ในเลือดและเนือ ้ เยือ ่ ได ้ และพา Ni++ ออกทางปั สสาวะ Selenium, Se Se สว่ นมากจะไปเกาะกับหมู่ -SH ของโปรทีนในเนือ ้ เยือ ่ ของตับ ตับอ่อน ั ว์ ทางเดินอาหาร กล ้ามเนือ ไต ม ้าม กีบเท ้าสต ้ และเซลล์เม็ดเลือด ตัวโลหะ Se ไม่มพ ี ษ ิ แต่อย่างใด เพราะมันไม่ละลายน้ า Se อาจเข ้าแทนทีอ ่ ะตอมกามะถัน ซงึ่ อยูใ่ นโมเลกุลของ cystine ได ้สารใหม่ทเี่ รียกว่า selenium cystine ซงึ่ เป็ นกรดอะมิโนทีค ่ อ ่ นข ้าง เป็ นพิษร ้ายแรงต่อเซลล์ สูตรโครงสร ้างของ selenium cystine เป็ นดังนี้ HOOC CH CH2 Se Se CH2 CH COOH NH2 selenium cystine NH2 HOOC CH CH2 S S CH2 CH COOH NH2 NH2 cystine Antimony, Sb ั ไฮดริลของ Sb++ นีส ้ ามารถทาปฏิกริ ย ิ าทางเคมีได ้เป็ นอย่างดีกบ ั หมูซ ่ ล โปรทีน เอ็นไซม์ กลูตาโธโอนและสว่ นประกอบภายในเซลล์ ั ไฮดริลไม่สามารถรีดวิ ซต ์ ามปกติ ทาให ้หมูซ ่ ล เอ็นไซม์จงึ หมดกัมมันตภาพ วิธรี ักษาพิษทีเ่ กิดจากสารพลวง ้ ใชสารไดเมอร์ แคปปรอล(dimercaprol หรือ BAL) โลหะพลวงถูกกับกรดจะเกิดปฏิกริ ย ิ าทางเคมีได ้สารพิษ สติลบีน (stilbine, SbH3) ซงึ่ ระเหยได ้ง่าย เป็ นก๊าซไม่มส ี ี ทาให ้เม็ดเลือดแดงแตกและระบบประสาทสว่ นกลางแปรปรวนไปได ้ หล ักการตรวจว ัด paraquat Extraction Sample Mixture of CHCl3 (1) Ethanol (4) (NH4)2SO4 H2O 3 ml (NH4)2SO4 1.5 g Macromoleclue Precipitation and Separation Measurement reaction CHCl3 (1) + Ethanol (4) 3 ml 2.0 - 2.5 ml Paraquart (Oxidized form) 0.2% in 1N NaOH (Unstable) Sodium dithionite OHO2 0.5 ml Paraquart Reduced form 600 nm หรือ 396 nm ตรวจวัด ตัวอย่าง 1 Unknown sample 1 Control sample (9.0-11.0 ppm) ไม่ตอ ้ งนำไปปั่ น ขนตอนกิ ั้ จกรรมทีป ่ ฏิบ ัติ Blank * Standards Sample เติมตัวอย่างตรวจวัด (มล.) - - 3.0 เติมน้ ากลั่น (มล.) - - - เติม Working standard paraquat solutions (มล.) - 3.0 - เติม Precipitating solvent (มล.) - 3.0 3.0 1.2 1.2 เขย่าให ้เข ้ากันด ้วย vortex mixer นานประมาณ 1 นาที เติมผง ammonium sulfate (กรัม) - เขย่าให ้เข ้ากันด ้วย vortex mixer นานประมาณ 1 นาที และนาไปปั่ นแยกที่ 2,500 rpm นาน 1-2 นาที เติมน้ ากลั่น (มล.) ั ้ ล่าง) ของแต่ละหลอดใส่ cuvette ดูดเอา supernatant (ชน (มล.) เติม alkaline sodium dithionite solution ! 2.5 - - - 2.5 2.5 0.5 0.5 0.5 ผสมให ้เข ้ากันโดยการควา่ หงายหลอด cuvette 2-3 ครัง้ เบาๆ แล ้วอ่านค่าการดูดกลืนแสงที่ 396 นาโน เมตร หรือ 600 นาโนเมตร ทันที โดยใชน้ ้ ากลั่นปรับค่า 0 ์ ้วยออกซเิ จนใน ! ต ้องวัดค่า A ทันทีหลังเขย่าผสมกันแล ้ว เพราะ reduced form จะถูกออกซไิ ดซด อากาศ ้ า้ ปร ับ 0 ก่อน แล ้วจึงเติม alkaline sodium dithionite เขย่า และวัด A ทันที ดังนัน ้ ให้ใชน ใช ้ Sipper Unit สาหรับเครือ ่ ง Shimadzu spectrophotometer ได ้