Toksyczność metali

Metale mają wszechobecną dystrybucję i są odpowiedzialne za akumulację w łańcuchu pokarmowym. Metale te mogą gromadzić się w narządach i być wydalane z potem, moczem, kałem, łuszczeniem się skóry i wreszcie przez włosy, metal toksyczny, podczas gdy ocena, która daje najszybsze wyniki, to analiza płynów biologicznych, takich jak mocz lub badania krwi.

Sposób, w jaki metale wchodzą w kontakt z naszym ciałem, zasadniczo obejmuje drogi oddechowe i skórne.
Metale można podzielić na:

NIEZBĘDNE takie jak miedź, żelazo, magnez i cynk (Cu, Fe, Mg, Zn).
NIE PODSTAWOWE, takie jak kadm, arsen, ołów czy rtęć (Cd, As, Pb, Hg).

Te pierwsze są definiowane jako niezbędne metale, ponieważ znajdują się wewnątrz komórek i są niezbędne do przeżycia samych komórek, na przykład żelazo znajduje się w hemoglobinie (grupa - EME) i cytochromie P450.

W przypadku wszystkich niezbędnych metali musimy mówić o toksyczności spowodowanej niedoborem i nadmiarem. Te ostatnie określane są jako metale nieistotne, ponieważ nie powinny znajdować się w naszym organizmie, a właściwie nie współdziałają w działaniu komórek, gdyż ich działanie jest szkodliwe dla samych komórek. W związku z tym ustalono maksymalne poziomy tolerowane przez nasz organizm, w ramach których metal nie powoduje żadnych szkodliwych skutków. Po przekroczeniu tego ustalonego limitu przypadkowo pobrany metal może zamiast tego powodować efekty toksyczne.
Metale – oprócz tego, że są sklasyfikowane jako niezbędne i nieistotne – można podzielić na organiczne i nieorganiczne. Wzór chemiczny jest bardzo ważny, ponieważ decyduje o biodostępności metalu dla naszego organizmu. Forma organiczna jest bardzo lipofilna, dlatego łatwo wchłania się przez skórę i przez pszczoły. Z drugiej strony nieorganiczna forma metali jest bardzo rozpuszczalna w wodzie i bardzo wolno wchłania. Metale nieorganiczne mogą być równie niebezpieczne, ponieważ przechodzą przez nerki, aby zostać wydalone, przez co mogą powodować nefrotoksyczność.
Ogólnie rzecz biorąc, mechanizmy, dzięki którym metale wywołują skutki toksyczne, to:

Oddziaływanie z miejscami aktywnymi enzymów, takimi jak grupy -OH, -SH, -COOH, -NH2. Wszystkie te grupy oddziałują z metalem powodując utratę lub zmniejszenie funkcji enzymatycznej.
Wypierają niezbędny metal obecny w niezbędnym enzymie lub białku. Na przykład ołów może zastąpić żelazo w ferrytynie jelitowej, a ołów może zastąpić wapń we wszystkich tych enzymach lub białkach, które są aktywowane przez wapń.

Miejsca działania mogą się różnić w zależności od powinowactwa między metalem a częścią naszego organizmu, np. rtęć i kadm preferują tkankę nerek (nefrotoksyczność), rtęć i ołów – tkankę ośrodkowego układu nerwowego (neurotoksyczność), kadm i ołów – tkankę układu rozrodczego , podczas gdy w końcu aluminium, arsen, chrom i nikiel preferują tkankę oddechową.

Komórka ssaka może bronić się przed ewentualnym nadmiarem metali nieistotnych dzięki obecności grupy białek o nazwie METALLOTIONEIN. Są to białka, które chelatują lub sekwestrują nieistotny metal, zmniejszając w ten sposób możliwość pozostania wolnym i wywierania toksycznego działania. Metalami schelatowanymi są głównie miedź, kadm, cynk, rtęć i ołów.

Jednym z toksycznych skutków, jakie mogą wywoływać metale, są reakcje typu alergicznego, znane również jako reakcje nadwrażliwości. Metale, które mogą powodować te reakcje to rtęć, złoto, platyna, beryl, chrom i nikiel.Istnieją cztery reakcje, które mogą powodować.

DEGRANULACJA MASTOCYTÓW z uwolnieniem IgE;
PĘKNIĘCIE CZERWONYCH KROPLEK z uwolnieniem IgG i IgM (niedokrwistość hemolityczna);
TWORZENIE KOMPLEKSU ANTYGEN-PRZECIWCIAŁO z uwalnianiem IgG i IgM (kłębuszkowe zapalenie nerek);
KONTAKTOWE ZAPALENIE SKÓRY z proliferacją limfocytów T i uwalnianiem cytokin, które z kolei aktywują TNFα. Kontaktowe zapalenie skóry wywoływane jest w większości przypadków przez chrom i nikiel.