Document

Report
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 ้

similar documents