Токсичность хрома
| Токсичность хрома | |
|---|---|
 | |
| Хром | |
| Специальность | Токсикология |
Токсичность хрома относится к любому ядовитому токсичному веществу. Эффект в организме или клетке , возникающий в результате воздействия определенных форм хрома , особенно шестивалентного хрома . [1] Шестивалентный хром и его соединения токсичны при вдыхании или проглатывании. Трехвалентный хром — микроэлемент , необходимый для питания человека. Существует гипотетический риск генотоксичности для человека, если большое количество трехвалентного хрома каким-то образом сможет проникнуть в живые клетки, но нормальный метаболизм и функция клеток предотвращают это. [2]
Формы хрома
[ редактировать ]Шестивалентный хром и трехвалентный хром являются ионами хрома — они имеют разное количество электронов и, следовательно, разные свойства. Трехвалентный хром, или хром(III), представляет собой форму хрома, необходимую для здоровья человека. [3] Шестивалентный хром, или хром(VI), является однозначно токсичной формой.
Шестивалентный хром
[ редактировать ]Шестивалентный хром , также называемый хромом (VI), является гемотоксичным , генотоксичным и канцерогенным . [4] Когда шестивалентный хром попадает в кровоток, он повреждает клетки крови , вызывая окисления реакции . Это окислительное повреждение может привести к гемолизу и, в конечном итоге, к почечной и печеночной недостаточности. Пациентов можно лечить с помощью диализа . [5]
Средняя смертельная доза шестивалентного хрома составляет 50–150 мг/кг. [6] Всемирная организация здравоохранения рекомендует максимально допустимую концентрацию 0,05 миллиграмма на литр хрома(VI) в питьевой воде . [7] В Европе использование шестивалентного хрома регулируется Директивой об ограничении использования опасных веществ .
Шестивалентный хром можно найти в некоторых красителях и красках , а также в некоторых для дубления кожи продуктах . Грунтовка, содержащая шестивалентный хром, широко используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Рабочие-металлисты (например, сварщики), а также люди с хирургическими имплантатами кобальта и хрома , изготовленными из сплава , также могут подвергаться воздействию шестивалентного хрома. [8] Концентрации хрома в цельной крови, плазме, сыворотке или моче могут быть измерены для контроля безопасности работников, подвергшихся воздействию, для подтверждения диагноза у потенциальных жертв отравления или для оказания помощи в судебно-медицинском расследовании в случае смертельной передозировки. [9]
В американском штате Калифорния . эпидемия воздействия шестивалентного хрома привела к коллективному иску в 1993 году: Anderson, et al против Pacific Gas and Electric . Тихоокеанская газовая и электрическая компания сбросила более 1,4 миллиарда литров (370 миллионов галлонов) сточных вод, загрязненных шестивалентным хромом, в пустыню Мохаве . Это загрязнило грунтовые воды и вызвало широкое распространение заболеваний среди жителей Хинкли, Калифорния , небольшого поселения неподалеку. По состоянию на май 2017 года обязательные меры по восстановлению окружающей среды продолжаются. [10]
Хромат
[ редактировать ]Хроматы (соли хрома), образующиеся из шестивалентного хрома, используются для производства кожаных изделий, красок, цемента, строительных растворов, антикоррозионных средств и других материалов. [11] Они канцерогенны и аллергенны. Канцерогенность хроматной пыли была документально подтверждена с конца 19 века, когда у рабочих компании, производящей хроматные красители, был обнаружен высокий уровень заболеваемости раком. [12] [13] Хромат проникает в клетки посредством того же транспортного механизма, который переносит ионы сульфата и фосфата в клетки.
Контакт с продуктами, содержащими хроматы, может привести к аллергическому контактному дерматиту и раздражительному дерматиту, приводящему к изъязвлению кожи — состоянию, которое иногда называют хромовыми язвами . У рабочих, которые подвергались воздействию сильных растворов хромата на предприятиях гальваники, дубления и производства хрома, также могут развиться хромовые язвы. [14] [15] [16]
Генотоксичность
[ редактировать ]Шестивалентный хром генотоксичен : он повреждает генетическую информацию в живых клетках, что приводит к мутациям ДНК и, возможно, образованию раковых опухолей . По состоянию на 2021 год механизм генотоксического действия хрома(VI) понимается как образование активных форм кислорода при его восстановлении до Cr(III), а также взаимодействие ДНК с Cr(V)/(IV). промежуточные продукты метаболизма Cr (VI). [17] Однако канцерогенный потенциал промежуточных продуктов Cr и механизмы канцерогенности, индуцированной Cr, еще предстоит определить.
Потенциальная генотоксичность хрома (III) изучалась в недавней литературе и наблюдалась in vitro с образованием гидроксильных радикалов и связыванием с ДНК ; однако генотоксичность Cr(III) in vivo не установлена, и обычно считается, что токсичность соединений Cr(III) как минимум в 100 раз ниже, чем у соединений Cr(VI) . [17] Частично это связано с тем, что Cr(III) не является анионом и поэтому, в отличие от Cr(VI), анионов таких как хромат , не может транспортироваться через клеточные мембраны с помощью анионных каналов .
Трехвалентный хром
[ редактировать ]Трехвалентный хром , или хром(III), является важным микроэлементом в рационе человека. [3] В некоторых пищевых добавках хром(III) встречается в виде пиколината хрома(III) (в котором хром связан с пиколиновой кислотой ) или никотината хрома(III) (в котором хром связан с никотиновой кислотой ). Никотиновая кислота также известна как витамин B ниацин .
Хром(III) плохо усваивается человеком; большая часть пищевого хрома выводится с мочой. [18] Порог острой пероральной токсичности составляет 1900–3300 мг/кг. [6] У крыс нестероидные противовоспалительные препараты, такие как аспирин и индометацин, могут увеличивать всасывание хрома. [19]
Обычно механизмы клеточного транспорта у людей и некоторых других животных ограничивают количество хрома (III), попадающего в клетку. Гипотетически, если бы чрезмерное количество могло проникнуть в клетку, это могло бы привести к повреждению ДНК свободными радикалами . [20]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Токсичность хрома (Cr): каковы физиологические эффекты воздействия хрома? | Экологическая медицина | ATSDR» . www.atsdr.cdc.gov . 09.02.2021 . Проверено 5 июня 2022 г.
- ^ Хартвиг А., Аранд М., Эпе Б., Гут С., Янке Г., Лампен А. и др. (июнь 2020 г.). «Методика практической оценки риска генотоксичных канцерогенов» . Архив токсикологии . 94 (6): 1787–1877. дои : 10.1007/s00204-020-02733-2 . ПМК 7303094 . ПМИД 32542409 .
- ^ Jump up to: а б Богден Дж.Д., Клевай Л.М., ред. (2000). «Микроэлементы и минералы у пожилых людей § Хром» . Клиническое питание незаменимых микроэлементов и минералов: Руководство для медицинских работников . Springer Science+Business Media. п. 189 . ISBN 978-1-61737-090-8 – через Google Книги.
- ^ Барселу Д.Г. (1999). «Хром». Журнал токсикологии. Клиническая токсикология . 37 (2): 173–194. дои : 10.1081/CLT-100102418 . ПМИД 10382554 .
- ^ Даян А.Д., Пейн А.Дж. (сентябрь 2001 г.). «Механизмы токсичности хрома, канцерогенности и аллергенности: обзор литературы с 1985 по 2000 годы» . Человеческая и экспериментальная токсикология . 20 (9): 439–451. дои : 10.1191/096032701682693062 . ПМИД 11776406 . S2CID 31351037 .
- ^ Jump up to: а б Кац С.А., Салем Х (1992). «Токсикология хрома в отношении его химического состава: обзор». Журнал прикладной токсикологии . 13 (3): 217–224. дои : 10.1002/jat.2550130314 . ПМИД 8326093 . S2CID 31117557 .
- ^ «Руководство ВОЗ по качеству питьевой воды» (PDF) . ВОЗ.int . Всемирная организация здравоохранения. Раздел 12.30: Хром.
- ^ Мерритт К., Браун С.А. (май 1995 г.). «Выделение шестивалентного хрома от коррозии нержавеющей стали и кобальт-хромовых сплавов». Журнал исследований биомедицинских материалов . 29 (5): 627–633. дои : 10.1002/jbm.820290510 . ПМИД 7622548 .
- ^ Базелт Р (2008). Удаление токсичных препаратов и химикатов в организме человека (8-е изд.). Фостер-Сити: Биомедицинские публикации. стр. 305–7. ISBN 978-0962652370 .
- ^ Избицкий Дж. А., Грувер К. «Природный и искусственный шестивалентный хром Cr (VI) в подземных водах вблизи нанесенного на карту шлейфа, Хинкли, Калифорния - ход исследования по состоянию на май 2017 года, и суммирующий подход к оценке фонового Cr (VI) ) Концентрации» (PDF) . Отчет в открытом файле . Геологическая служба США. ISSN 2331-1258 . Проверено 15 мая 2018 г.
- ^ Хедберг Ю., Лиден С., Валлиндер И.О. (март 2015 г.). «Исправление к «Корреляции между объемным и поверхностным химическим составом кожи хромового дубления и выделением Cr(III) и Cr(VI)» [J. Hazard. Mater. 280 (2014) 654–661]» . Журнал опасных материалов . 285 : 542. дои : 10.1016/j.jhazmat.2014.12.062 . ISSN 0304-3894 .
- ^ Ньюман Д. (1890). «Случай аденокарциномы левого нижнего носового раковины и перфорации носовой перегородки у рабочего, работающего с хромовыми пигментами». Медицинский журнал Глазго . 33 : 469–470.
- ^ Лангард С. (1990). «Сто лет хрома и рака: обзор эпидемиологических данных и отдельных сообщений о случаях заболевания». Американский журнал промышленной медицины . 17 (2): 189–215. дои : 10.1002/ajim.4700170205 . ПМИД 2405656 .
- ^ «Хром-контактная аллергия» . ДермНет Новая Зеландия.
- ^ Баскеттер Д., Хорев Л., Слодовник Д., Меримес С., Траттнер А., Ингбер А. (февраль 2001 г.). «Исследование порога аллергической реакции на хром». Контактный дерматит . 44 (2): 70–74. дои : 10.1034/j.1600-0536.2001.440202.x . ПМИД 11205406 . S2CID 45426346 .
- ^ Баскеттер Д.А., Бриатико-Вангоса Дж., Кестнер В., Лалли С., Бонтинк В.Дж. (январь 1993 г.). «Никель, кобальт и хром в потребительских товарах: роль в аллергическом контактном дерматите?». Контактный дерматит . 28 (1): 15–25. дои : 10.1111/j.1600-0536.1993.tb03318.x . ПМИД 8428439 . S2CID 35966310 .
- ^ Jump up to: а б Савицка, Э; Юрковска, К; Пивовар, А. (18 марта 2021 г.). «Хром (III) и хром (VI) как важные игроки в индукции генотоксичности – современный взгляд» . Анналы сельскохозяйственных и экологических исследований . 28 (1): 1–10. дои : 10.26444/aaem/118228 . ПМИД 33775062 .
- ^ «Хром § Токсичность» . Информационный центр микроэлементов . Университет штата Орегон . 22 апреля 2014 года . Проверено 15 апреля 2018 г.
- ^ «Хром § Лекарственное взаимодействие» . Информационный центр микроэлементов . Университет штата Орегон . 22 апреля 2014 года . Проверено 15 апреля 2018 г.
- ^ Истмонд Д.А., Макгрегор Дж.Т., Слесински Р.С. (2008). «Трехвалентный хром: оценка генотоксического риска незаменимого микроэлемента и широко используемой пищевой добавки для человека и животных». Критические обзоры по токсикологии . 38 (3): 173–190. дои : 10.1080/10408440701845401 . ПМИД 18324515 . S2CID 21033504 .
