Intoxicația cu metale grele

Otrăvirea cu metale grele sau mai corect, toxicitatea metalelor reprezintă efectul nociv al unor metale în anumite forme și doze. Unele metale sunt toxice când formează compuși solubili, însă nu toate au un rol biologic (nu sunt metale esențiale) sau sunt toxice într-o anumită formă (de exemplu plumbul, mercurul și cadmiul). Conceptul de „metale grele” este adesea folosit sinonim cu „metale toxice”, dar există și metale ușoare care în anumite circumstanțe pot deveni toxice, unele fiind esențiale, cum sunt: fierul, seleniul, cuprul, cromul, zincul. (1)

 
Un alt subset de metale include pe cele folosite terapeutic în medicină: aluminiul, bismutul, aurul, galiul, litiul și argintul. Oricare dintre aceste elemente pot avea efecte negative dacă sunt administrate în cantități mari sau dacă mecanismele de eliminare ale corpului sunt limitate.

 
Criteriile folosite pentru a descrie metalele grele includ: densitatea, greutatea atomică, numărul atomic sau poziția în tabelul periodic. Nu există o definiție complet acceptată a metalelor grele. Originea termenului nu este clară, probabil acesta a fost folosit prima dată când cercetătorul Gmelin în 1817 a împărțit elementele chimice în nonmetale, metale ușoare și grele. Abia în 1868 s-a speculat asupra efectelor adverse ale metalelor grele arsenic, plumb, cupru, zinc, fier și mangan în apa de băut. în 1884, Blake a descris legătura dintre toxicitate și greutatea atomică a unui element. (2)

 
Expunerea la metale poate apărea prin alimentație, administrarea de medicamente, din mediul înconjurător sau în cadrul mediului profesional.

Sursele de contaminare

Metalele grele se găsesc în mod natural în sol și devin concentrate ca rezultat al activităților umane. Sursele comune sunt: mineritul și deșeurile industriale, emisiile auto, bateriile aluminiu-acid, fertilizatorii, vopselurile și lemnul tratat chimic. Plumbul este cel mai prevalent metal greu contaminant. Nivelul acestuia în mediul acvatic și societățile industrializate este de 3 ori mai mare decât cel preindustrial. (3)

Plumbul

• se regăsește în vopsele, componente ale automobilelor, vopsea de păr și chiar bomboane;
  
• produsele din PVC conțin plumb;
  
• benzina și majoritatea vopselelor nu mai conțin astăzi plumb în multe țări, dar în ciuda interzicerii din 1978, vopseaua cu plumb din casele vechi continuă să fie o sursă de expunere
  
• apa potabilă poate conține plumb care provine de la țevi;
  
• unele soluri sunt contaminate cu plumb în urma folosirii pesticidelor, a armelor de foc și explozibilelor.

Arsenicul

• până în 2002 compușii cu arsenic erau folosiți în tratarea lemnului;
  
• unele pesticide conțin arsenic;
  
• compușii cu arsenic sunt încă folosiți pentru a realiza sticla specială, semi-conductorii, unele vopseluri, săpunuri și medicamente;
  
• fructele de mare pot conține arsenic (într-o formă mai puțin toxică), la fel și apa potabilă din unele regiuni.

Mercurul

• mercurul se regăsește în aerul poluat de combustibilul diesel, cherosen sau uleiul încins; se depozitează pe sol și în apă, concentrându-se apoi și pe alimentele care provin din aceste medii;
  
• este emis de combustibilii fosili (cărbuni), rafinăriile de ulei, distrugerea dispozitivelor medicale, crematorii;
  
• mercurul  din apă este convertit de către bacterii în metilmercur toxic, care se acumulează în pești;
  
• mercurul se regăsește în multe produse de larg consum: becurile economice, prize electrice, termostate, echipament medical și amalgamuri dentare. (3)

Fiziopatologie

În cea mai mare parte, metalele grele se leagă de oxigen, nitrogen și grupările sulfhidril din proteine, ducând la alterarea activității enzimatice. Această afinitate a metalelor pentru grupările sulfhidril este și protectoare în homeostazia metalelor. Sinteza crescută a proteinelor care leagă metalele grele ca răspuns la nivelul ridicat al acestora în corp este primul mecanism de apărare împotriva otrăvirii. De exemplu, metaloproteinele sunt induse de multe metale. Aceste molecule sunt bogate în liganzi thiol, care permit legarea de mare afinitate a cadmiului, cuprului, argintului și zincului printre alte elemente. Alte proteine implicate în transportul metalelor grele și excreția lor prin formarea liganzilor sunt: feritina, transferina, albumina și hemoglobina. (4)

 
Organele a căror funcție este mai afectată sunt: creierul, nervii periferici, măduva hematogenă, tractul gastroduodenal, sistemul cardiovascular și renal. Într-o măsură mai mică, toxicitatea plumbului afectează sistemul musculo-scheletic și reproductiv. Organele afectate și severitatea manifestărilor depind de: cantitatea de metale prezentă în corp, tipul de metal, vârsta pacientului, cronicitatea și extinderea expunerii. (4)

Semne și simptome

Toxicitatea plumbului

La majoritatea indivizilor există un echilibrul al plumbului, excretându-se o cantitate egală cu plumbul introdus în corp, iar nivelul tisular al metalului rămâne sub concentrațiile care determină modificări patologice. Totuși, o creștere a aportului va duce la acumularea metalului sau o balanță pozitivă a plumbului. Deoarece plumbul este un metal chimic foarte similar calciului, corpul îl asimilează ca fiind calciu. Prima cale de transport este astfel plasma și membranele țesuturilor moi. Este apoi distribuit la nivelul dinților la copiii în creștere și în oase la toate vârstele. Peștele oceanic și ciocolata rafinată sunt o sursă de plumb și mercur.

 
Toxicitatea acută la plumb
După ingestia unei mari cantități de plumb, acesta va interacționa direct cu celulele tisulare determinând desicarea țesuturilor, distrugerea mucoasei digestive și convulsii care pot eventual duce la deces. Cel mai sensibil sistem este cel hematopoietic, anemia microcitară hipocromă fiind frecventă. Biosinteza hem-ului în general este alterată în prezența plumbului. Toate celulele cu diviziune activă sunt susceptibile, de aceea intoxicația acută are un potențial major pentru distrugerea mucoaselor digestivă și renală. Există și un risc crescut al complicațiilor neurologice. (7)

 
Intoxicația cronică cu plumb
Pozitivarea treptată a balanței plumbului în organism nu determină simptome cu debut brusc, cum se întâmplă în toxicitatea acută. Simptomele inițiale includ: ataxia, neîndemânarea, vertigo, iritabilitatea și insomnia. Copiii afectați sunt considerați „lenți”, iar baza biologică reală a acestei dificultăți nu este recunoscută. Pe măsură ce nivelul metalului crește se observă hiperexcitabilitatea. În unele cazuri pot apărea confuzia, delirul și convulsiile, în timp ce în altele există o letargie progresivă care conduce la o stare comatoasă.
Unul dintre primele semne diagnostice este aspectul de „linii de plumb” la nivelul marginilor gingivale, apărute prin secreția plumbului în salivă. Și alte metale pot produce acest fenomen, dar având colorații diferite ale depozitelor. (5)

Toxicitatea mercurului

Mercurul se poate combina cu o grupare metil, transformându-se în metilmercur, care se regăsește într-o varietate de poluanți ai mediului. Elementul chimic mercur este mai puțin labil, dar produce un set similar de manifestări toxice.

 
Toxicitatea acută la mercur
Mercurul organic sau anorganic poate precipita proteinele într-o reacție locală. În tractul digestiv, otrăvirea acută produce distrugerea și eliminarea mucoasei prin scaun, cu diaree si pierderea unor mari cantități de fluide și electroliți. Mercurul rupe barierele capilarelor ducând la edeme generalizate. O varietate de manifestări neurologice sunt de asemenea comune, incluzând: letargia, excitarea, hiperreflexia și tremorul. (6)

 
Intoxicația cronică cu mercur
Adesea acumularea cronică a mercurului în corp duce la hiperexcitabilitate. Efectele cerebrale sunt incomplet reversibile. În intoxicația cronică apare o colorație specială la marginea gingivală similară liniilor de plumb. Mercurul este în special otrăvitor pentru țesuturile cu diviziune rapidă. Un efect des întâlnit este deteriorarea osului alveolar din mandibulă, cu edentație secundară. Degenerarea mucoasei conduce și la o toxicitate severă hepatică și renală.

Toxicitatea la mangan

Acest metal greu este frecvent asociat cu depozitele de fier. Blochează canalele de calciu, iar intoxicația cronică determină depletia de dopamină a creierului, conducând la simptome similare bolii Parkinson. (5)

Toxicitatea la aluminiu

Toxicitatea aluminiului a fost recunoscută în multe cazuri de expunere severă sau prelungită, în care funcția renală este limitată sau când metabolismul osos este accelerat. Toxicitatea poate cuprinde: encefalopatia (tulburări ale echilibrului, convulsii mioclonice, coma, EEG anormal), osteomalacia sau boala osului aplazic (asociată cu fracturi osoase spontane, hipercalcemie, calcinoză tumorală), miopatie proximală, risc crescut de infecții, hipertrofie ventriculara stângă, anemie microcitară și deces subit.

Aluminiul este absorbit într-o cantitate de sub 2% prin mucoasă gastrică, dar aciditatea gastrică și citratul administrat oral cresc absorbția. Toxicitatea aluminiului afectează formarea și eliberarea hormonului paratiroidian. Aluminiul se poate acumula în organism după abuzul de antiacide pe bază de aluminiu. (8)

Diagnostic

Plumbul este măsurat în micrograme pe decilitru în sânge. Un nivel de 5 mcg/dl sau mai mult indică intoxicația cronică cu plumb, iar pacientul trebuie monitorizat și testat periodic. Un nivel peste 45 mcg/dl indică intoxicația acută cu plumb. (7)

 
Diagnosticul intoxicației cu mercur se poate pune după verificarea cantităților de metal din urină, sânge, par, unghii, lichid cerebro-spinal. Valorile regăsite în sânge sunt mai utile în expunerile acute, iar cele cronice sunt reflectate de măsurarea metalului în păr. O valoare peste 1. 2 mcg/g susține intoxicația cronică.

Metilmercurul se concentrează în eritrocite, iar valorile mercurului în sânge rămân crescute în toxicitatea acută. Paresteziile sunt primele care apar la o valoare a mercurului în sânge peste 20 mcg/dl. Mercurul urinar este de obicei sub 10-20 mcg/dl. Simptomele sunt asociate cu valori peste 300 mcg/l. Pentru expunerea cronică nivelul peste 50 mcg/l este asociat cu creșterea frecvenței tremorului. Mercurul din unghiile de la picioare a fost folosit ca metodă de a măsura expunerea de lungă durată la mercur, cu valori medii de 0. 45 mcg/g corelate cu consumul de pește oceanic și fructe de mare. (6)

 
Testarea plasmei pentru arsenic este utilă, dar rar disponibilă. Concentrația de arsenic nu trebuie să depășească 50 mcg/l. Testarea urinei din 24 de ore poate fi utilă în monitorizarea terapiei. Corpul uman începe să metabolizeze arsenicul anorganic în diferite forme organice după o scurtă perioadă de timp. Metaboliții cuprind acidul metilarsenic și dimetilarsenic. Intoxicația cu arsenic este posibilă în cazul otrăvirii voite cu paracetamol; se va măsura și cantitatea de acetaminofen din urină. (9)

 
În general testarea serică a toxicității aluminiului nu este sigură, depozitele fiind în oase și țesuturi, fără a fi reflectată în valorile serice. Se poate efectua un test după infuzia de deferoxamină, care eliberează aluminiul din țesuturi prin chelare. Combinația dintre un nivel de bază al hormonului paratiroidian sub 200 mEq/ml și o modificare a valorilor serice ale aluminiului de 200 ng/ml după deferoxamina este specifică pentru toxicitatea la aluminiu. (8)

 
Alte teste care evaluează homeostazia organismului indiferent de metalul incriminat:

• grupa de sânge și Rh-ul în cazul necesității unei transfuzii;
• balanța electroliților și starea de hidratare în cazul vărsăturilor și a diareei;
• o hemoleucogramă completă care să indice o eventuală anemie microcitară sau pancitopenie;
• calcemia serică și o radiografie pentru riscul de fracturi;
• profilul enzimatic hepatic și funcția de clearance renală (creatinina, ureea, acidul uric).

Tratament

Decontaminarea este prima măsură ce se impune în cazul unei intoxicații acute și presupune:

• îndepărtarea pacientului de sursa de expunere pentru a limita doza;
• irigarea tractului digestiv cu soluție electrolitică cu polietilen-glicol dacă există date radiografice ale unor metale reținute (monede, vopsea, gloanțe).

 
Resuscitarea este critică în salvarea pacientului acut. Se va asigura elibertarea căilor aeriene și protecția lor, pacientul va fi ventilat mecanic dacă este necesar, se corectează aritmiile și se administrează fluide și electroliți, monitorizându-se și tratându-se sechelele disfuncției organice.

 
Terapia de chelare este rar indicată în urgențe, excepție fiind encefalopatia cauzată de plumb.

Chelatorii prezintă grupări sulfhidril metalelor pentru a se lega de ele, fiind astfel eliminate din corp:

• dimercaprol se folosește în intoxicația cu plumb, arsenic, mercur; se administrează injectabil amestecat cu o bază de ulei de alune;
• EDTA este a doua linie pentru intoxicația cu plumb; chelează doar plumbul extracelular, contraindicat în insuficiența renală;
• penicilamina chelează arsenicul, cuprul, aurul, plumbul;
• dimercaptosuccinic acid chelează plumbul, arsenicul și mercurul;
• dimercapto-propan sulfonatul chelează arsenicul și mercurul în intoxicațiile acute severe;
• deferoxamina chelează fierul.

Chiar și când sunt folosite adecvat, efectele adverse ale chelatorilor metalelor cuprind: deshidratarea, hipocalcemia, afectarea renală, afectarea hepatică cu creșterea enzimelor, reacții alergice. (5)