Spôsobujú ťažké kovy v oblasti Slovenského Rudohoria zvýšený výskyt rakoviny?

Genotoxicita a riziko rakoviny pre ľudí v oblasti Slovenského Rudohoria z pôdy a vody s výskytom arzénu a iných ťažkých kovov

Genotoxické faktory poškodzujú chromozómy a vytvárajú zvýšené riziko vzniku rakoviny u ľudí . Obsah arzénu a antimónu a iných ťažkých kovov (železo, ortuť, meď) v pôde a vode v Slovenskom Rudohorí, v oblasti niektorých obcí pri Košiciach, vytvára možnosť ich kolobehu vo vode, ovzduší a potravinovom reťazci.. Teoreticky tu existuje možnosť zdravotného rizika pre obyvateľov vzhľadom na toxické a genotoxické vlastnosti niektorých ťažkých kovov. Či má toto riziko aj skutočné zdravotné následky je potrebné objektívne posúdiť a to hlavne z dlhodobého hľadiska. Ide len o bezvýznamné a neškodné dávky pre tu žijúcich ľudí, alebo už u nich vznikli, alebo môžu vzniknúť nejaké zdravotné následky? Môžu byť obyvatelia bez obáv, alebo sa majú chrániť a akým spôsobom?

Pre takéto posúdenie nie je možné vychádzať len z nameraných hodnôt a chemických analýz. Dôležité je najmä vyšetriť priame „biologické účinky“, zdravotné následky a konkrétne prejavy pôsobenia týchto látok u vyšetrovaných obyvateľov. K tomuto účelu slúžia špeciálne vyšetrenia chromozómov, ktorými sa zaoberá genetická toxikológia.

Ako je to s ohrozením zdravia v sledovanej oblasti

Už v tomto úvode však môžeme všetkých upokojiť, že nejde o akútne ohrozenie zdravia obyvateľov v danej oblasti. Spomínané kovy sa tu vyskytujú v geologickom podloží oddávna, čo sa odráža aj v názve samotného geografického celku: „Rudohorie“. Ťažba rúd tu má dlhú tradíciu a ľudia obývajú tieto oblasti po stáročia. Z hygienického a zdravotného hľadiska sa tu nevyskytovali významné problémy spojené s prítomnosťou rúd v podloží. No všeobecne narastajúci počet onkologických ochorení viedol po r. 2000 k sprísneniu hygienických noriem na Slovensku, podľa kritérií Európskej únie. Tak došlo k prehodnocovaniu aj týchto rizík, ktoré boli systematicky monitorované len na základe chemických rozborov a vyhodnocované doteraz ako neproblematické.

Pre spresnenie vedomostí vznikol v roku 2003 zdravotno - výskumný projekt „Odhad zdravotného rizika u obyvateľov Zlatá Idka z arzénu a antimónu prítomných v životnom prostredí“, vedený MUDr. Dietzovou. Pri vyšetreniach pribudli k chemickým stanoveniam aj ukazovatele včasnej biologickej účinnosti (výskyt poškodených chromozómov), tieto sú rozhodujúce pre objektívne posúdenie genotoxicity rizikových zložiek prostredia. Nakoľko každá prítomnosť „potencionálneho zdravotného rizika“ aj keď momentálne neškodnej úrovne, je dôvodom jeho systematickej kontroly a monitoringu v rámci hygienickej prevencie, lebo za určitých okolností a bez kontroly sa takéto riziko môže stať významným a zdravie poškodzujúcim faktorom.

Niektoré účinky vyšších dávok arzénu a antimónu na ľudské zdravie

Uvedené toxické a genotoxické vlastnosti oboch prvkov sa prejavujú len pri akútnych otravách a pri vysokých dávkach chronicky pôsobiacich na ľudský organizmus. Nízke dávky v pôde aj vode nespôsobujú ani po dlhej dobe prejavujúce sa následky a zdravý organizmus ich dokáže metabolizovať a vylúčiť bez zdravotných následkov.

U arzénu, respektíve jeho zlúčenín sú popisované okrem iných aj jeho „genotoxické, mutagénne, teratogénne a karcinogénne účinky“ (aberácie, karcinóm pečene, obličiek, pľúc a kože). Preto boli do hygienického projektu, zameraného na túto oblasť a problematiku, zahrnuté aj vyšetrenia na zisťovanie mutagenity a celý rad ďalších zdravotných vyšetrení osôb, chemické analýzy vody, vzduchu, pôdy, potravín, krvi, vlasov a nechtov atď.

Následky dlhodobého pôsobenia vyšších dávok antimónu a arzénu na zdravie:

-do organizmu sa antimón, arzén a ich metabolity dostávajú pitnou vodou, doma vypestovanými potravinovými produktmi, vzduchom, pôdou.

Antimón - viaže sa na erytrocyty, má afinitu k bunkám značne vaskularizovaných orgánov kosti, pečeň, slezina, pľúca, koncentrácia v krvi býva nízka, predstavuje len aktuálnu expozíciu (omnoho väčšie množstvo antimón je deponovaného vo vaskularizovaných orgánoch ), má dlhý biologický polčas vylučovania, vylučovanie je dvojfázové (iniciále štádium rýchleho vylučovania a neskoré štádium dlhodobého vylučovania, je vylučovaný ľadvinami aj niekoľko rokov po expozícii, hodnoty v krvi i v moči sú nepravidelné, opakované vyšetrenia sú nutné, deponuje sa tiež vo vlasoch, zuboch a nechtoch.

Arzén - Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny (I.A.R.C. Lyon) ho zaradila ako karcinogén 1. skupiny pre človeka viaže sa na erytrocyty, deponuje sa v značne vaskularizovaných orgánoch, tak ako antimón, ale najviac v pečeni a ľadvinách a výraznejšie sa deponuje aj v ektodermálnom tkanive, (silná afinita As k - SH skupinám na ktoré je bohatý keratín a skleroproteín ektodermy ), vylučovanie prebieha - 10 % stolicou a 90 % močom, má dlhý biologický polčas vylučovania, vylučovanie je dvojfázové ako u antimónu, preniká placentou i do materského mlieka.

moč: 5 – 40 μg/l
vlasy: 0,08 – 25,0 μg/kg
nechty: 0,43 – 1,08 μg/kg

Na komplexnejšie posúdenie ohrozenia zdravotného stavu populácie sú potrebné okrem výsledkov z chemických analýz aj priame biologické testy, ktoré odrážajú reakciu organizmu na riziká z rôznych faktorov. Pre objektivizáciu biologických účinkov sú vhodné analýzy chromozomálnych zmien. Stanovením poškodenia chromozómov (aberácií) u vybratých súborov populácie zo sledovanej oblasti, určíme priame riziko poškodenia základného genetického materiálu a možnosť vzniku mutácií u sledovaných ľudí.

Včasné vyšetrenie aj so zlým výsledkom sa môže do troch mesiacoch pri zmene nevhodných návykov zo životného štýlu, alebo odstránením inej príčiny, napraviť na pôvodný zdravý stav. Až poškodenia, ktoré sa nedajú zvrátiť môžu mať úzku súvislosť s vznikom rakovinového procesu. Dlhodobé viac ako ročné pôsobenie rizikových faktorov /ak neberieme do úvahy nárazové havárie žiarenia a chemických látok/ na človeka, môže viesť k chronickým ťažkostiam, nezvratným zmenám na chromozómoch a k vzniku rakoviny.

Priame mutagénne účinky na ľudské chromozómy sa vyšetrujú už dlhý čas „cytogenetickou analýzou ľudských periférnych lymfocytov“ (CALPL) spolu s „analýzou anamnestických údajov. Vyšetrenie stanoví prvotné škodlivé účinky na chromozómoch, odráža pôsobenia všetkých faktorov a vplyvov v korelácii s metabolizmom organizmu, životosprávou a prostredím čiže skutočný (nie iba predpokladaný) poškodzujúci účinok.

Podľa štandardnej metodiky „cytogenetickej analýzy ľudských periférnych lymfocytov“ sme pre štúdiu populácie exponovanej vplyvu arzénu a antimónu odobrali krv 51 osobám žijúcim v oblasti. U každého pacienta sme mikroskopicky vyšetrili 100 mitotických buniek. Stanovili sme morfologicky viditeľné chromozómové poškodenia typu: izochromatídové a chromatídové zlomy a jednoduché či viacnásobné chromozomálne výmeny. Zvýšená hodnota aberácií je priamo úmerná riziku mutagenity. Výsledky sme porovnali s referenčnou a pracovnou kontrolnou skupinou, ľudí žijúcich v prostredí bez sledovaných škodlivín.

Pre orientačné posúdenie mutagénnej aktivitu vodných zdrojov a vzoriek vzduchu v sledovanej oblasti sme použili AMESov test génových mutácií. Pri tomto teste sa pracuje na biologickom bakteriálnom testovacom systéme Salmonella Typhimurium (kmene TA100, TA98 a i.).

Záver

Čo z uvedeného vyplýva pre obyvateľov vyšetrovanej oblasti?

Zo získaných výsledkov AMESovho testu vyplýva, že norma arzénu a antimónu pre vody je dostatočne nízka a ani jej prekročenie nevyvoláva všeobecný mutagénny efekt na testovacom systéme salmonely.

Aj výsledok CALPL naznačuje že zvýšený obsah arzénu a antimónu v prostredí je organizmom vyšetrených osôb ešte tolerovaný a nevyvoláva biologický účinok, t.j. zvýšený počet chromozómových poškodení pre obyvateľov. Napriek tomu nález viacerých zložitejších štrukturálnych aberácií u jednotlivcov potvrdzuje prítomnosť chemických mutagénov akým je napr. arzén, avšak v koncentrácii nezvyšujúcej úroveň aberácii nad normu.

Prítomnosť arzénu a antimónu v pôde a vode vo vyšetrovanej oblasti predstavuje potenciálny rizikový faktor. Inak povedané ich škodlivosť by sa prejavila len za určitých okolností, ak by došlo k expozícii obyvateľov vyšším koncentráciám týchto látok. Tomu sa dá zabrániť napríklad tým, že na pitie je vhodné využívať vodu z obecného vodovodu, ktorý podlieha pravidelnej hygienickej kontrole a chemickému monitoringu. V súkromných zdrojoch – bez kontroly – kde by prípadne vyšší obsah arzénu nebol zistený, je vhodné dať si v pravidelných intervaloch kontrolovať aj vlastné vodné zdroje – studne. Vodu z oblasti nie je vhodné používať na potravinársku výrobu. Z rastlín pestovaných na takejto pôde sa dostáva viac arzénu len do koreňovej trvanlivej zeleniny ako je napr. chren, ale jeho spotreba je v rámci celoročnej výživovej dávky tak nízka, že nemôže spôsobiť prípadné zdravotné následky. Obyvatelia v oblasti sa preto nemusia obávať zvýšeného rizika ochorenia na rakovinu, ale je potrebné aby o tomto rizikovom faktore vedeli a riadili sa radami hygienikov, ktorí v rámci bežného hygienického dozoru monitorujú toto riziko a vydávajú opatrenia pre jeho elimináciu.

Vysvetlivky

Aberácia – poškodenia chromozómov v bunkách.
Aberantné bunky - bunky s poškodenými chromozómami.
Angiosarkom - Angiosarcoma (AS) je menej časté zhubné ochorenie ide o rýchlo sa šíriace novotvary endotelu ciev.
Agranulocytóza - je akútny stav zahŕňajúci závažné a nebezpečné leukopénie (znížený počet bielych krviniek. Ľudia s touto chorobou majú veľmi vysoké riziko infekcií vzhľadom k ich oslabenému imunitnemu systému.
Anémia - chudokrvnosť.
Bazaliom - bazálny karcinóm, je najčastejším typ rakoviny kože.
Bradykardia - stav, kedy je frekvencia srdca pod hodnotou 50 tepov za minútu v pokoji. Môže sa vyskytovať aj u zdravých ľudí, a to najmä u vytrvalostných športovcov. Na hodnotu pod 50 tepov môže klesnúť fyziologicky počas spánku, v ľahu.
Degeneratívne zmeny - úpadok, strata schopnosti alebo síl, chátranie, ochabovanie; vývojový ústup, odklon od normálneho progresívneho vývoja.
Ektodermálné tkanivo - vonkajšia vrstva z počiatku embrya Všeobecne možno povedať, ektoderm trvorí nervový systém (chrbticu, periférne nervy a mozog , zubnú sklovinu a tiež tvorí výstelku úst, konečníka, nosných dierok, potných žliaz, vlasov a nechtov). Hemangioendoteliom Hemangioendothelioma skupina cievnych nádorov , ktoré môžu byť buď benígne alebo malígne.
Hyperkeratózy - zmnoženie rohovinových buniek kože.
I.A.R.C. Lyon -Medzinárodná organizácia pre výskum rakoviny.
Intraperitoneálne - intraperitoneálna injekcia látky do pobrušnice.
Chromozómy- (gréc. chroma = farba, soma = telo) je (väčšinou stužkovitý) útvar v bunkovom jadre, viditeľný počas mitózy alebo meiózy, ktorý pozostáva z jednej alebo dvoch molekúl DNA a naviazaných bielkovín (nukleoproteínov). Chromozómy sú nositeľmi. genetickej informácie zakódovanej do molekuly DNA.
Chromozómové aberácie - sú mutácie, ktoré postihujú genetický materiál na úrovni chromozómov. Ich podstatou je vznik jedného či viacerých zlomov v štruktúre chromozómu. Odlomené oblasti chromozómu, ktoré neobsahujú centroméru, sa v priebehu najbližšieho. delenia jadra strácajú. Odlomený fragment sa môže pripojiť na iný chromozóm. Somatická mutácia môže viesť k malígnej transformácii bunky.
Encefalopatia - porucha alebo ochorenie mozgu.
Fibrogénny účinok - vytváranie chorobných vláknitých zmien v pľúcach a iných orgánoch.
Genetické mutácie - predstavujú dedičnú zmenu genetického materiálu.
Gentoxicita – Genotoxické faktory - vlastnosť látok alebo iných faktorov ovplyvňovať genetický materiál- chromozómy. Zmeny spôsobené genotoxickými faktormi môžu byť génové mutácie, alebo iné poškodenia genetického materiálu.
Genetická toxikológia- (genotoxikológia) je mladá interdisciplinárna veda, ktorej predmetom výskumu je identifikácia mutagénneho a karcinogénneho účinku chemických, fyzikálnych a biologických agensov (vírusy) a ich dopad na zdravie a genetický materiál človeka.
Ingescia- prehĺtanie, príjem potravy; prenos infekcie konzumáciou potravín alebo vody.
Inhalácia- vdychovanie jemne rozptýlených látok.
Karcinóm- je zhubný nádor.
Karcinogénne účinky- karcinogén je každá látka, rádionuklidy alebo žiarenie, ktoré je agent priamo zapojený do spôsobujúce rakovinu.
Koenzým - je nízko molekulová neaminová štruktúra, ktorá spolu s bielkovinou vytvára zložené enzýmy a zabezpečuje funkčnosť tohto enzýmu. Kofaktory prenášajú atómy alebo skupiny elektrónov a urýchľujú procesy, na ktorých sa zúčastňujú.
Kofaktor - faktory ovplyvňujúce priebeh ochorenia alebo metabolického procesu-napr. vzniku rakoviny.
Keratín stavebného materiál, ktorý tvorí vonkajšiu vrstvu ľudskej kože.
Metabolity sú medziprodukty a produkty metabolizmu /látkovej výmeny/. Termín _metabolit_je zvyčajne obmedzený na malé molekuly**.**
Mutagenita /Mutagénne vplyvy - schopnosť vyvolať genetickú mutáciu.
Netoxické- látky, ktoré nespôsobujú poškodenie organizmu.
Obstipácie - je to opakovane sťažené vyprázdňovanie nápadne tvrdej alebo hustej, formovanej alebo kusovitej stolice v predĺžených intervaloch, zvyčajne dlhších ako 72 hodín.
PAU- polyaromatické uhľovodíky.
Periférna polyneuritída - ochorenie, ktoré postihujú periférny nervový systém a ktoré vykazujú senzibilné, motorické symptómy.
Proliferujúce lymfocyty- množiaca sa malé biele krvinky, ktoré nesú hlavnú zodpovednosť za vykonávanie činností imunitného systému, ich počet približne jeden bilión. Dva hlavné druhy lymfocytov sú: B a T.
Pneumokoniózy zaprášenie pľúc) je ochorenie, ktoré vzniká po vniknutí minerálneho prachu, ktorý vyvoláva chronické zápalové ochorenie pľúc. Dôsledkom je porucha funkcie pľúc.
Skleroproteíny vláknité bielkoviny, tvoria jednu z dvoch hlavných tried proteínov, budujú spojivové tkanivá , šľachy , kosti a svalové vlákna.
Spinaliom malígny-zhubný nádor kože.
Teratogénny vplyv- schopnosť látky vyvolať vrodenú vývojovú chybu u vyvíjajúceho sa plodu.
Toxicita je schopnosť chemickej látky spôsobiť poškodenie organizmu.
Trombocytopenia je prítomnosť relatívne málo krvných doštičiek v krvi**.**
Tumorigénna transformácia – premena rakovinových buniek na nádor.
Promótor karcinogenézy - látka zvyšujúca aktivitu katalyzátora pre vznik rakovinového ochorenia**.**
Revertované kolónie – zvrátenie rastu umelo vytvorených kolónií baktérií, na pôvodnú divokú formu, vplyvom mutagénnu v testovanej vzorke.
Subkritická - pod normatívne dávka genotoxického faktora.
Salivácia (zvýšená)- nadmerné vylučovanie slín.
US EPA- US Environmental Protection Agency je agentúrou USA , ktorá sa zaoberá ochranou ľudského zdravia a životného prostredia, bola navrhnutá prezidentom Richardom Nixonom a začala prevádzku 3. decembra 1970.
Vaskularizované orgány "vzťahujúce sa na cievy ", ktoré sú súčasťou obehovej sústavy Orgán alebo tkanivo, ktoré má mnoho krvných ciev, a tak sú bohato zásobené s krvou.