OTROVANJE DOMAĆIH ŽIVOTINJA ŽIVOM

1. OTROVANJE DOMAĆIH ŽIVOTINJA ŽIVOM Doc.dr.sc. Andreja Prevendar Crnić Zavod za farmakologiju i toksikologiju Veterinarski fakultet Sveučilište u Zagrebu

2. ŽIVA • Hg = lat. Hydrargyrum = tekuće srebro • otrovaje poznato više od 2000 g - Plinijev zapis o «bolesti» u rudnicima žive iz 1. st. pr. n. e. • neesencijalni element • jedini metal tekuć na sobnoj T • isparljiva • elementarna ili • vezana velikom broju anorganskih i organski spojeva • u prirodi je vezana uz rude: cinabarit (HgS), metocinabarit (meta HgS), livingstonit (HgSb4S8) - uvijek uz S. mineral cinabarit (kalcit, vapnenac) iz Šentanskega rudnika pri Tržiču. livingstonit

3. VIIIB IIA IIIB IVB VIB VB VIIB VIIA IIIA VIII A IVA II B VA VIA I B • Osnovni podaci • Naziv: živa • Simbol: Hg • Atomski broj: 80 • Atomska masa: 200.59 (2) • Broj skupine: 12 • Naziv skupine: (nema) • Periodni broj: 6

4. OPIS • Standardno stanje: tekuće na 298 K (24,9oC)°C = K − 273.15(najteži poznati tekući element) • Boja: srebrno bijela • Klasifikacija: metal

5. SVOJSTVA ŽIVE: • jedini poznati metal tekuć na sobnoj T • srebrno-bijeli (živo srebro) • slab vodič topline, dobar vodič elektriciteta • lako tvori legure s mnogim metalima - zlatom, srebrom i kositrom (amalgami)

6. sadržaj Hg u prirodi (razlike s obzirom na zemljopisno područje) Hg ppm = pars per milion = mikrogram/gram ili mg/kg ili g/tonu ppb = pars per bilion = mikrogram/kg (tisuću puta manje) * većina žive prirodnog podrijetla je u obliku elementarne i anorganske žive FDA 50 ng Hg/kg t.m.

7. IZVORI OTROVANJA Hg • PRIRODNI IZVORI (litogeno podrijetlo): • relativno lako se oslobađa iz geoloških formacija i dospijeva u biosferu : • isparavanjem iz oceana • vulkani • potresi • gejziri • 30% od ukupno oslobođene Hg • najpoznatiji oblici Hg prirodnog podrijetla koje nalazimo u okolišu su: elementarna živa, živin sulfid (ruda cinabar), živin klorid i metilživa

8. IZVORI OTROVANJA Hg • ANTROPOGENO PODRIJETLO (živa oslobođena ljudskom djelatnošću - 70% od ukupno oslobođene Hg; 80% - u obliku elementarne žive): • elektrane na fosilna goriva, spalionioce smeća i medicinskog otpada: • najvažniji izvor Hg u biosferi su živine pare pri izgaranju ugljena (u manjem postotku plina, nafte); • u atmosferu dospijeva putem dima i sitnih čestica, oborinama i taloženjem vraća se u vodu i na tlo.

9. IZVORI OTROVANJA Hg • rudnici žive i topionice metala; • Idrija - rudnik Hg u Sloveniji, radio je 500 godina, zatvoren prije 30-ak godina; Wimmer (1974) - pri dobivanju žive iz rude cinabarit (sadrži 0,3% Hg) u atmosferu dospije 3%, pri godišnjoj svjetskoj proizvodnji od 9000 tona žive iznosi 270 tona kovinske Hg.

10. IZVORI OTROVANJA Hg ANTROPOGENO PODRIJETLO • industrija: • proizvodnja termometara i dr. mjernih instrumenata, baterija, elekričnih prekidača, farmaceutska industrija, proizvodnja NaOH, gumarska, kožarska, industrija boja, fotografija, plombe za zube • industrijski otpad, otpadne vode

11. IZVORI OTROVANJA Hg ANTROPOGENO PODRIJETLO • Japan - nakon II. svjetskog rata intenzivna industrijalizacija – zaljevi Minamata i Nigata zagađeni Hg, konzumacija organizama koji žive na dnu (rakovi, ribe) uzrokovala je trovanje tisuća ljudi. • 1952 - 1961 -oboljelo111 ljudi (41 letalan ishod) koji su konzumirali ribu zagađenuHg◊žene izložene metil živi rađaju djecu steškim poremećajima ponašanja i osjeta (gluhoća i sljepoća). • Kod nas je Kaštelanski zaljev zagađen Hg (PVC inustrija).

12. IZVORI OTROVANJA Hg • živin (I) klorid Hg2Cl2 (kalomel laksans) • živin fulminat (Hg(ONC)2, detonator u eksplozivima • živin sulfid HgS, vermilion, pigment za boje • impregnacije protiv plijesni ili antivegetativne bojeza zaštitu dna brodova;

13. IZVORI OTROVANJA Hg ANTROPOGENO PODRIJETLO • vađenje zlataiz riječnog mulja, zemlje oko gornjih pritoka Amazone • pesticid (fungicid – fenil živin acetat, metoksietil živin acetat - za zaštitu sjemenskih žitarica, zabranjen krajem 1980-ih);dezinficijens, zaliječenje gonoreje i sifilisa - živine soli, kao diuretik , fenil živin aceteat - u dermatologiji za lokalnu upotrebu

14. IZVORI OTROVANJA Hg • Ljudske aktivnosti mogu dovesti razinu Hg u tlu na više od 200 000 x višu razinu od normalne u prirodi. • danas - uporaba uglavnom napuštena i zabranjena • zadnjih desetljeća – trend je smanjiti uprabu Hg, pr. u nekim državama SAD-a zabranjena je upotreba živinih toplomjera i tlakomjera • Kyoto deklaracija - apel na industriju da reducira globalnu emisiju sumpornog dioksida, dušikovog dioksida, solne kiseline i žive.

15. OTROVNOST Hg • visokotoksična kemijska tvar, • LD50 1-50 mg/kg - znatne razlike u otrovnosti s obzirom na spoj u kojem se živa nalazi

16. Općenito, toksični učinak Hg ovisi o obliku, količini i putu unošenja u organizam i trajanju izloženosti. • Živa je u bilo kojem obliku toksična i za ljude i za životinje. • Svaki oblik i put ulaska u organizam vode do različitih učinaka. • Izloženost živi ne znači nužno da će se dogoditi po zdravlje opasni učinci.

17. OTROVNOST ŽIVE • ELEMENTARNA ili metalna [Hg(O)]; • ANORGANSKA ŽIVA • živine soli (HgCl2): • jednovalentna živa [merkuro-Hg (I)] • dvovalentna živa [merkuri-Hg (II)] • ako reagira s anorganskim ligandima pr. kloridni, nitratni, sulfatni i hidroksidni anion

18. OTROVNOST ŽIVE • ORGANSKA ŽIVA: • ALKILNA – krakolančana (metil i etil živa – najtoksičniji oblici) • ARILNA – dugolančana (fenil živa [C6H5 Hg+] – isto toksična, ali manje od metil žive) • Najstabilniji organski spoj žive je METILŽIVIN ION [CH3 Hg+] • U okolišu (pomoću bakterija i gljivica) i u organizmu sisavaca različiti oblici žive mogu prijeći jedan u drugi, pr. anorganska živa se može metilirati u metilživu, a metilživa se može promijeniti u anorgansku ili metalnu živu.

19. OTROVNOST ŽIVE • Hg najbolje ilustrira raznolikost u otrovnosti ovisno o kemijskoj srukturi spoja: • najtoksičnija je metil živa • arilni živini spojevi • živine soli • najmanje otrovna elementarna živa • Otrovnost ovisi i o dužini trajanja izloženosti živinim spojevima

20. OTROVNOST ŽIVE • Vodeni ekosustavi: Hg sjeda u sediment gdje se metilira – biometilacija (pod djelovanjem metilogenih bakterija) i u an- i u aerobnim uvijetima • → stvara se najopasniji metil živin spoj koji je • liposolubilan • vrlo stabilan • biomagnificira se (nakuplja se u hranidbenom lancu tj. dostiže visoke koncentracije u organizmima koji su na vrhu lanca) • u organskom supstratu (voda, mulj i sl.) može se sintetizirati iz bilo kojeg oblika žive.

21. Kako živa dospijeva u ribu?Živa koja se jednom nađe u jezeru ili rijeci pomoću metilogenih bakterija prelazi u metilživu.Ribe apsorbiraju metilživu iz hrane i iz vode koja prolazi kroz njihove škrge. Živa se čvrsto veže za bjelančevine u svim tkivima ribe, uključujući i mišićje. Ne postoje postupci kuhanja ili čišćenja ribe kojima je moguće umanjiti količinu žive u hrani. • Metilživa se kumulira kako se hranidbeni lanac pomiče naprijed: 1. Metilživu iz vode i sedimenta uzimaju sićušne životinje i biljke - planktoni. 2.Kederi i mlade ribe jedu velike količine planktona. 3.Velike ribe grabežljivice (predatory fish)jedu mnogo manjih riba, zbog čega nakupljaju metilživu u tkivima. Starost i veličina ribe povećavaju mogućnost visokih razina Hg u njihovim organizmima. 4.Ljudi i životinje hvataju i jedu ribe, što uzrokuje nakupljanje metilžive u njihovim tkivima.

22. Metilživu proizvode metanogene bakterije (koje proizvode metan), koje su jedni od najstarijih poznatih živućih stanica. Tijekom prolaska žive kroz mikroorganizam, atom ugljika se veže za atom žive. Ovaj dodani atom je uzrok promjena svojstava žive, koje omogućavaju lako nakupljanje u ribama. Kada se otpusti iz mikroorganizma, metilživa brzo difundira u vodene organizme vežući se za proteine. Odavde stupa u hranidbeni lanac u procesu znanom kao biomagnifikacija. Pojednostavljeno, manje ribe apsorbiraju živu iz vode koja protiče njihovim škrgama i iz hrane - flore i faune koja sadrži metilživu. Nadalje, ove ribe pojedu veće ribe, zbog čega se najviše koncentracije metilžive nađu u ribama na vrhu hranidbenog lanca u vodenom ekosustavu.

23. Metilživa se može bioakumulirati u jestivim slatkovodnim i morskim ribama i morskim sisavcima do koncentracija koje su višestruko veće od onih u vodi koja ih okružuje. • velike i starije ribe • jestivegljive • divlje životinje, ptice i sisavci (medvjede) koji jedu veće količine kontaminirane ribe • zrnje žitarica koje jetretirano Hg fungicidima • Anorganska živa se ne bioakumulira u hranidbenom lancu ni u kojem stupnju.

24. TOKSIKOKINETIKAResorpcija, raspodjela, biotransformacija i izlučivanje (RRBI) • ovisi o kemijskoj strukturi spoja, mjestu ulaska Hg u organizam, fiziološkim, morfološkim i biokemijskim osobinama tkiva

25. Elementarna živa RRBI • maks. resorpcija (oko 80%) putem pluća, vrlo malo kroz probavni sustav • iz cirkulacije brzo se raspodjeljuje u ostala tkiva, najviše u bubrege gdje se akumulira • može zaostati u organizmu tjednima ili mjesecima • zbog visoke liposolubilnosti lako prolazi krvno-moždanu barijeru i placentu • u mozgu se brzo konvertira u dvovalentnu anorgansku Hg (oksidira se pomoću vodikove peroksidaze-katalaze) i tu bude zarobljena kroz duže vrijeme • većina resorbirane metalne žive izlučuje se putem mokraće i stolice, jednim dijelom prelazi u mlijeko, vrlo malo u izdahnuti zrak

26. Anorganska živa RRBI • pr. živin(II)klorid i živin(I)klorid resorbirajuse nakon ingestije kroz probavni sustav 10-40% • raspodjeljuju u različite organe i uglavnom nakupljaju u bubrezima • ne prelaze krvno-moždanu barijeru i placentu • izlučuju se mokraćom i stolicom i samo vrlo male količine prolaze u mlijeko

27. Organska živa RRBI • pr. metilživa vrlo dobro se resorbira iz probavnog sustava (oko 95%) • iz krvotoka se raspodjeljuje u organe. Distribucija metilžive slična je raspodjeli metalne žive pr. relativno velike količine u mozgu i plodu • zbog njezine sposobnosti da prolazi kroz krvno-moždanu barijeru i placentu i konverzije u mozgu i plodu u dvovalentni anorganski kation (ATSDR, 1999). Stupanj konverzije je manji nego onaj u metalne žive. • izlučuje se u anorganskom obliku u fecesu tijekom razdoblja od nekoliko mjeseci. Nešto organske žive izlučuje se također mokraćom i stolicom.

28. TOKSIKOKINETIKA • ponavljana ili stalna izloženost bilo kojem obliku Hg može rezultirati njenim nakupljanjem u organizmu • zadržavanje Hg u mozgu može trajati dugo nakon prestanka kratko- ili dugoročnog izlaganja • razina Hg u krvi je usko vezana sa zadržavanjem u cijelom tijelu tijekom prva 3 dana nakon primjene. Nakon toga koncentracija Hg u krvi snižava se znatno brže od one u tijelu.

29. TOKSIKOKINETIKA • metabolizam svih oblika žive sličan u ljudi i životinja • Hg se metabolizira kroz oksidacijsko-redukcijski ciklus u crijevnoj mikroflori i nakon resorpcije u mnogim tkivima i eritrocitima. • demetilacija se odvija u svim organima, osim u skeletnom mišićju, manja je u mozgu nego u drugim organima

30. RRBI • Eliminacija metilžive je različita s obzirom na vrstu, dozu, spol i pasminu. Rezultati istraživanja t1/2 različitih oblika žive: • Vrijeme polueliminacije iz krvi majmuna koji su primili anorgansku i organsku živu bilo je 26 dana • t1/2 metil žive u mačaka = 70 - 74 dana • t1/2 žive u mačaka - 39 dana • t1/2 živinih spojeva u muškaraca - 60 dana • t1/2 metil žive u ljudi - 44 dana • t1/2 za svinje 25 -, ovce 29 -, ptice 23-27 dana

31. MEHANIZAM TOKSIČNOG DJELOVANJA • anorganski i organski spojevi žive: izrazita sklonost stavaranja kompleksa sa sumporom, tj. mehanizam toksičnog djelovanja vezan je za njihov afinitetza S tj. tiolne - SH-skupine aminokiselina, bjelančevina, enzima • Hg brzo stvara kovalentne veze sa S Hg premješta H2 (2 atoma) i stvara merkaptide: X-Hg-SR i Hg(SR)2 (gdje je R = protein i S = elektronegativni radikal)

32. MEHANIZAM TOKSIČNOG DJELOVANJA • inaktivacija različitih enzima • strukturnih proteina • transportnih proteina • promjene u propustljivosti stanične membrane

33. Osim toga, živa može: inducirati jedan ili više sljedećih učinaka: • povećati oksidativni stres, • disfunkciju mitohondrija, • promjene u metabolizmu hema, • depleciju glutationa, • povećanje propusnosti krvno-moždane barijere, • disrupciju stvaranja mikrotubula, • replikaciju DNK, • aktivnost DNApolimeraze, • homeostazu kalcija, • sinaptičku transmisiju i imuni odziv (ATSDR, 1999).

34. MEHANIZAM TOKSIČNOG DJELOVANJA • Metilživa selektivno inhibira sintezu proteina u mozgu (reverzibilno u neuronima velikog mozga i Purkinjeovih stanica i ireverzibilno u zrnatim stanicama malog mozga) što prethodi pojavi kliničkih znakova. • Metilživa inhibira jedan ili više enzima aminoacil tRNA sintetaze (prva faza u sintezi vezana za tRNA) • Metilživa reagira s SH skupinom na monomeru tubulina.

35. MEHANIZAM TOKSIČNOG DJELOVANJA • U svim oblicima živa se kumulira u bubrezima zbog čega uzrokuje znatna oštećenja tog organa. • Oštećenja bubrega ovisna su o dozi • Nakon ulaska živinog ili metilživinog iona u epitelne stanice proksimalnih tubula, živa se veže s spojevima koji sadrže tiol (pr. glutation i metalotionein). • oštećenja epitelnih stanica posljedica su pretjeranog stvaranja slobodnih radikala i peroksidacije lipida.

36. I ljudi i životinje najčešće se otruju živom putem peroralne ingestije. • Glavna ciljna tkiva nakon per os otrovanja anorganskom i organskom živom su bubrezi i središnji živčani sustav (SŽS).

37. KLINIČKA SLIKA • Ovisi o kemijskom obliku spoja, o mjestu ulaska žive u organizam, o dozi i dužini izloženosti životinje Otrovanje elementarnom živom: • ako se inhalira, dobro se resorbira i oštećuje pluća i mozak • dispneja • kašalj • iscjedak iz nosa • groznica • gubitak teka

38. KLINIČKA SLIKA Akutno otrovanje Hg solima i dugolančanim organskim spojevima: • lokalno korozivno djelovanje: • stomatitis • gastroenteristis, proljev, povraćanje • kolike (akutno) • cirkulatorni šok (gubitak tekućine) • oštećenje bubrega – proteinurija, oligurija • oštećenje jetre

39. KLINIČKA SLIKA Kronično otrovanje metil-živom: • gubitak teka, gubitak težine, slabost • ev. proljev • živčane smetnje: tremor, nekoordinirano kretanje, konvulzije, sljepoća, pareze, paralize • nekrotični dermatitis • koma – smrt

40. KLINIČKA SLIKA V. Beasley, DVM PhD Dipl ABVT • Uobičajen je početak nekoliko dana ili dulje nakon izlaganja, moguća je akutna pojava simptoma. • Akutni sindrom trovanja s živinim spojevima očituje se korozivnim učinkom na sluznicu probavnog sustava koji rezultira gubitkom tekućine i elektrolita. • Neurološki, gastrointestinalni, bubrežni i učinci na kožu: • Goveda: • Stomatitis, slinjenje, klimavi zubi, gastroenteritis. • Curenje nosa, bronhopneumonija, dispneja. • Dermatitis, pustule, ulceracije na koži, depilacija, hiperkeratinizacija. • Slabost, anoreksija, mršavljenje, malaksalost, smanjeni ukupni proteini, smanjeni globulini, proteinurija (u pojedinim slučajevima trovanja). • DepresijaCNS-a, ataksija, spoticanje, prenadraženost, konvulzije (rijetko). • Epistaksa, hematurija, krvava stolica, neregenerativna anemija. • Visoka temperatura, različite lezije na koži, hemoragije koje ukazuju na lošu prognozu.

41. KLINIČKA SLIKA • Svinje:– mnogo češće se otruju s Hg • Anoreksija, gubitak težine, začep, slab rast. • Slabost, mlitavost trbušnih mišića. • Poremećeno gutanje, povraćanje. • Groznica. • Zadebljana, ljuskava koža. • Cijanoza. • Sljepoća. • Nenormalno držanje (stav), teturanje, ukočenost, dezorijentacija. • Depresija, tremor, pareza, veslanje, koma. • Ekscitacija, žvakanje, ali bez uzimanja hrane. • Smrt nastupi unutar 2 - 3 dana nakon pojave glavnih neuroloških simptoma. • Visoke doze: gastrointestinalni poremećaj, tahikardija, depresija CNS-a, cijanoza, hipotermija, dispneja, koma i smrt u roku od 1 dan.

42. KLINIČKA SLIKA • Mačke: • Osjetljive na živu iz okoliša (posebno na metal živu iz plodova mora); pokazatelj zagađenja okoliša/hrane za ljude. • Pareze, ukočenost stražnjih nogu, zadebljanja iznad karpusa ili tarzusa, cerebralna ataksija, tremor, jako izlučivanje sline, oštećenje osjeta, toničko-klonički grčevi. • Sljepoća, stalno glasanje, veslanje nogama, hipertermija. • Slabost, postrano naslanjanje. • Povraćanje, proljev. • Pustule na koži. • Smrt. • Hipoplazija malog mozga (nalik panleukopeniji) i drugi teratogeni učinci u mačića, smrt prije 3. mjeseca života. • Ptice: • Smanjena nesivost, jaja bez ljuske. • Inhalacija žive: • Oštećenja pluća i odgovarajući klinički znakovi mogu prevladavati u slučajevima inhalacije toksičnih količina žive Hgº. ŽIVA: NEUROLOŠKI, UČINCI NA PROBAVNI SUSTAV, BUBREGE I KOŽU

43. PATOLOŠKO-ANATOMSKI I HISTOLOŠKI NALAZ: Hg pare: • edem pluća • hidrotoraks • hidroperikard • krvarenja po srcu Anorganska Hg: • gastroenteritis • nefritis, blijedi otečeni bubrezi • ulceracije, nekroze Organska Hg: • bubrezi i živčani sustav (degeneracija i nekroza histološki), hipoplazija mozga, fibrinoidna degeneracija arteriola mozga

44. PATOLOŠKO-ANATOMSKI I HISTOLOŠKI NALAZ: • Bubrezi: blijedi, mutni naduti bubrezi; oštećenja bubrežnih kanalića, posebno epitela proksimalnih tubula (P3 segment); glomerulonefritis nakon kroničnog izlaganja - taloženje kompleksa antigen-antitijelo. • Jetra: blijeda i umanjena; mikroskopski: hidropične promjene. • Probavni sustav: moguć nekrotični faringitis, žarišni erozivni ili ulcerativni gastritis; nekrotični enteritis i upala slijepog crijeva. • Mozak: nisu zabilježena velika oštećenja mozga. • Na moždanim prekapilarnim arteriolama dokazana je fibrinoidna degeneracija, posebno u svinja i goveda. • Laminarna nekroza mozga i gubitak mijelina. • Atrofija moždanog granularnog sloja i središnjeg korteksa u mačaka; hipoplazija malog mozga i drugi teratogeni učinci, slabo preživljavanje mačića. • Periferni živci: oštećenja mijelina i aksona. • Dišni sustav: akutni korozivni bronhitis i intersticijska upala pluća.

45. DIJAGNOZA • anamneza • klinička slika • pato-anatomski nalaz • siguran dokaz: utvrditi Hg u hrani ili tkivu jetre i bubrega (kora i srž), mozak, u mišićju • histološke lezije (poslati fiksirane uzorke tkiva) • krvne pretrage, plazma i urin za života

46. Diferencijalna dijagnoza: • virusne i bakterijske infekcije probavnog sustava • OFS, karbamati • encefalopatije (bjesnoća) • listerioza kod goveda, svinjska kolera i vrbanac (crveni vjetar) • otrovanje olovom, talijem

47. LIJEČENJE • Neurološka oštećenja mogu biti trajna (adekvatna prognoza prije vlasnikove odluke o liječenju). • Akutno peroralno otrovanje: • emetik, ako nije kontraindicirano • medicinski ugljen (Carbo animalis) • jaja, ev. mlijeko, iza toga laksativ, purgativ • Mg klorid – lokalni antidot • natrij tiosulfat p.o. (sigurno veže Hg; govedo 30 g p.o. u 10% otopini).

48. LIJEČENJE • Terapija kelatnim tvarima nije posebno učinkovita kod otrovanja organskim Hg spojevima (mali dio u plazmi i pogodan za izlučivanje). • D-penicilamin (15 - 50 mg/kg) p.o., ako je crijevo slobodno od većine unešene žive i ako je funkcija bubrega očuvana. • DMSA i DMPS • Dimerkaptosukcinilna kiselina (DMSA) i dimerkaptopropan sulfonat (DMPS) = vodotopljivi analozi dimerkaprola (BAL) koji su manje toksični, bolje topljivi u vodi od BAL-a. • Učinkoviti su kad se daju p.o. DMSA se više koristi.

49. LIJEČENJE • BAL British Antilewisite (dimerkaprol) nije baš učinkovit kod kroničnog trovanja organskim živinim spojevima. BAL - kontraindiciran kod životinja s oštećenom jetrom ili bubrezima. • Anorganska živa: DMSA > BAL > DMPS učinak na povećanje izlučivanja urinom. Se, vitamin E Zn Diuretik spironolakton (antagonist aldosterona)