EKOTOKSIKOLOGIJA

Skripta za studente

Doc. dr. sc. Lucija Foglar

Sadraj 1. Uvod 1

Definicije pojmova, ciljevi i povijest ekotoksikologije 1 Glavne skupine tetnih kemijskih spojeva 3 Otrovi i otrovnost 9 Otrov i veliina doze 10

2. Vrste tetnih uinaka i otrovnost 12 Toksinost kao posljedica meudjelovanja kemijskih spojeva 19

3. Oneienje okolia. Procesi unosa, biotransformacije, detoksifikacije, eliminacije i akumulacije 21 Unos 22 Biotransformacije i detoksifikacija 24 Eliminacija 27 Akumulacije 30

4. Putovi apsorpcije tetnih tvari 31 Opi imbenici apsorpcije tetnih tvari 32 Apsorpcija i distribucija otrova u ovjekovom organizmu 36 Apsorpcija i distribucija tetnih tvari probavnim sustavom 36 Apsorpcija i distribucija tetnih tvari preko dinih putova 38 Apsorpcija i distribucija tetnih tvari preko koe 40

5. Uinci tetnih tvari na populacije, zajednice i ekosustave 41 Uinci na zajednice i ekosustave 48

6. Zagaivanje mora i voda, tla i atmosfere. irenje alohtonih biljnih i ivotinjskih vrsta i posljedice po populacije, zajednice i ekosustave 50 Zagaivanje mora i voda 50 Oneiivanje vode 53 Zagaivanje tla 57

7. Globalne promjene uzrokovane antropogenim djelovanjem, kisele kie, uinak staklenika, kruenje otrova u biosferi 60 Kisele kie 60 Uinak staklenika 61 Kruenje otrova u biosferi 67

8. Procjena rizika od oneiivaa, procjena rizika za ljude i procjena okolinog/ekotoksikolokog rizika 68 Biomonitoring, biomarkeri i njihova uloga u procjeni rizika 71

9. Kemijski akcidenti. Mogunosti spreavanja, djelovanja i zbrinjavanja tetnih posljedica nesrea s kemikalijama 76 Nesree s kemikalijama 76

10. Zakonski propisi i toksikoloki testovi u RH i EU 85 Testovi toksinosti 98 Odreivanje toksinosti otpadnih voda 111

1

UVOD

Ekotoksikologija je multidisciplinarna znanost koja ukljuuje temeljne spoznaje iz brojnih podruja prirodnih, tehnikih i humanistikih znanosti. Tijekom posljednjih 40-ak godina se vrlo brzo razvija i obuhvaa istraivanja uinaka tetnih kemijskih spojeva, ukljuujui njihovo porijeklo, odnosno izvorite, naine i putove djelovanja, te procese transformacije tetnih tvari. Istraivanja tetnih uinaka polaze od razine jedinke (biomolekula, stanica, tkivo, organi) preko razine populacije do razine ekosustava. Istraivanja tetnih tvari koje optereuju i zagauju okoli izrastaju 1960-tih iz tradicionalnih podruja toksikologije u novo podruje znanosti nazvano ekotoksikologija. Prvi zapisi vezani uz toksikologiju potjeu iz prahistorijskog vremena kada su razliiti spojevi ili njihove smjese koriteni kao tonici i otrovi (arsen, iva i njihovi spojevi). Korisni uinci ovih tvari bili su u to vrijeme manje isticani u usporedbi s njihovom otrovnou i primjenom kao otrova za rjeavanje osobnih ili politikih problema. Prvi istraivai toksikologije bili su lijenici i alkemiari. Tako je vicarski lijenik Paracelsus (1493-1541.) uoio da pojedine kemijske tvari propisane pacijentima u malim koncentracijama imaju ljekovito djelovanje, dok vee koncentracije imaju toksine uinke. Na temelju opaanja i istraivanja je formulirao odnos doza-uinak. Znaajan doprinos ovom podruju znanosti je dao i panjolski lijenik Mattieu Orfila (1787-1853.). Na temelju istraivanja je objavio iscrpan lanak o toksinosti prirodnih tvari u kojem je odreen odnos izmeu toksinih simptoma uoenih kod pacijenata i kemijskog sadraja u tkivima. U istom je razdoblju francuski fiziolog Claude Bernard (1813-1878.) istraivao toksine uinke na ivotinjama provodei pokuse u kontroliranim uvjetima. Teorije i saznanja ovih istraivaa su doprinijela utemeljenju toksikologije i kasnije ekotoksikologije kao znanosti. Sredinom 19. stoljea, brzim razvojem kemijske industrije, uestalom uporabom prirodnih kemijskih tvari i proizvodnjom sintetskih spojeva dolazi do istovremene potrebe za istraivanjem uinaka ovih tvari na ivot i okoli, a time i do ubrzanog razvoja ekotoksikologije kao multidisciplinarne znanosti. Tada je uoeno da neke od istraivanih tvari uzrokuju ne samo oteenja, ve i pomor biljnog, odnosno ivotinjskog svijeta. Tako je zagaenje okolia kao ozbiljan problem meu prvima prepoznala Britanska vlada, koja je meu ostalim osnovala i kraljevsko povjerenstvo za procjenu moguih uinaka tetnih kemijskih spojeva u industrijskim vodama. Meutim, tek je 1962. objavljivanje knjige Rachel Carson Silent Spring (nestanak ptica s dijelova rijeka kao posljedica djelovanja insekticida i pesticida) doprinijelo stvarnoj osvijetenosti javnosti o toksinom djelovanju kemijskih spojeva na okoli.

DEFINICIJE POJMOVA, CILJEVI I POVIJEST EKOTOKSIKOLOGIJE

U kasnim 60-tim, Rene Truhaut je upotrijebio izraz "ekotoksikologija" za opis istraivanja toksinog djelovanja kemijskih tvari na okoli. Truhaut je definirao ekotoksikologiju 1977. kao granu toksikologije koja je usredotoena na istraivanje toksinih uinaka nastalih kao posljedica prisutnosti prirodnih ili umjetno stvorenih tetnih tvari (zagaivala) na ljude, ivotinje, biljke, mikroorganizme i sve ostale sastavne dijelove ekosustava, u jednom cjelovitom kontekstu. Osim ove postoji jo cijeli niz slinih definicija ekotoksikologije: Znanost o toksinim tvarima u okoliu i njihovom utjecaju na ive organizme (Jrgensen,1990). Znanost koja predvia uinke potencijalno toksinih tvari na prirodne ekosustave i nenamjenske vrste (Hoffman et al. 1995).

Ekotoksikologija je multidisciplinarna znanost koja proizlazi i ukljuuje brojna podruja drugih znanosti kao to su kemija, toksikologija, farmakologija, epidemiologija, ekologija i druge. Kljune injenice za odravanje konceptualne usklaenosti u ovoj sloenoj cjelini ispreplitanja i hijerarhijskog meudjelovanja je pojasnio Caswell (1996): .procesi koji se odvijaju na odreenoj razini koriste mehanizme koji potjeu iz nie razine, dok se posljedice tih procesa oituju

http://www.corrosion-doctors.org/Pollution/Environmental-toxicology.htm#Silent_Spring#Silent_Spring

2

na vioj razini. Prepoznavanje ovog principa pojanjava da nema stvarno "fundamentalno-temeljnih" objanjenja i omoguava kretanje po nivoima vierazinskog (hijerarhijskog) sustava. Ciljevi ekotoksikologije su obuhvaeni unutar tri osnovna podruja i mogu biti znanstveni, tehnoloki i praktini ciljevi. Znanstveni ciljevi obuhvaaju organizaciju spoznaja temeljenih na principima koji objanjavaju ili tumae prisutnost tetnih tvari u biosferi i njihove uinke. Tehnoloki ciljevi ekotoksikologije su: Razvoj i primjena alata i metoda za bolje i uinkovitije razumijevanje otrovnosti tetnih

kemijskih spojeva i njihova uinka na biosferu. Razvoj analitikih aparatura kojima je mogue odrediti prisutnost i koliinu ak i vrlo niskih

koncentracija tetnih tvari u sloenim okolinim skupovima odnosno uzorcima (AAS, HPLC, GC-MS i druge)

Razradba i razvoj postupaka i protokola koja ukljuuje stvaranje ekoregionalnih mapa, osnivanje proceduralnog predloka za procjenu ekolokog rizika (EPA- eng. Environmental protection agency, 1991) koji predstavlja tehnoloki napredak ali i doprinos praktinim ciljevima ekotoksikologije.

Razvoj vanih tehnologija, kao to su biomonitoring (uporaba organizama za praenje zagaenja ili izvora tetnih tvari i procjenu njihova mogueg uinka na ivi svijet) i primjena biomarkera (stanine, tkivne, ili biokemijske promjene u jedinkama). Biomarkeri su mjerljive promjene u jedinkama koje se kvantitativno koriste tijekom biomonitoringa za ukazivanje na prisutnost vanih zagaivala ili kao sustav za rano upozoravanje na tetne uinke pojedinih kemijskih spojeva.

Razvoj planova pokusa, statistikih metoda i kompjutorskih tehnologija, pri tome profesionalne organizacije kao APHA (eng. American Public Health Association) i vladine organizacije kao npr. EPA osiguravaju korisne opise planova pokusa i statistikih metoda kako bi se poboljalo razumijevanje otrovnosti kemijskih spojeva i njihovi uinci. U tu svrhu su razvijeni i brojni kompjutorski programi koji omoguavaju napredak u znanstvenim spoznajama meu kojima je MINTEQA2-program koji predvia razlaganje i fazno udruivanje anorganskih tetnih tvari kao to su prijelazni metali.

Praktini ciljevi obuhvaaju primjenu dostupnih znanja, alata i procedura sa svrhom rjeavanja ili dokumentiranja specifinih problema. o Tehnike koje se koriste mogu biti ope ili specifine,a uglavnom obuhvaaju metode za

odreivanje istjecanja tetnih tvari iz otpada. o Alati koji se koriste mogu biti kompjutorski programi kao npr. program za procjenu o kvaliteti

vode u uvjetima specifinih postupaka odlaganja (QUAL2E, EPA, 1987). o Vaan dio praktinih ciljeva su odreivanja vrijednosti kriterija i standarda za regulaciju

specifinih odlaganja ili kategorizaciju voda: o Kriteriji su odreene vrijednosti koncentracija kemijskih spojeva koje su utemeljene prema

znanstvenim istraivanjima, a ukoliko nisu prekoraene smatraju se preventivnim za organizme ili specifinu uporabu raznih kategorija voda. Kriteriji se prema znanstvenim spoznajama koriste za preporuku vrijednosti koncentracija tetnih kemijskih spojeva koje se ne bi smjele prekoraiti pri njihovom odlaganju u vode, zrak ili vrste povrine kao to je tlo ili sediment.

o Standardi su zakonska ogranienja koja postavlja svaka drava za posebne kategorije kemijskih spojeva u vodi, zraku ili tlu, a smatraju se dovoljnim za zatitu istih.

Kriteriji i standardi su utemeljeni sa svrhom i ciljem zatite od tetnih djelovanja i odreeni su prema vrijednostima opaenim tijekom postojeih znanstvenih istraivanja, stoga je razvoj istih nuan za poboljanje i napredak praktine primjene ekotoksikologije. Sukladno tome, periodino se revidiraju kako bi se uskladili s novim saznanjima.

3

Osnovni pojmovi KONTAMINANT ili ZAGAIVALO je tvar koja se pojavljuje u okoliu kao posljedica ljudskih aktivnosti i optereuje okoli, a njegova prisutnost ima tetno djelovanje na ive organizme i okoli. Npr. "Kontaminant" (tetna tvar) je bioloka, kemijska, radioloka ili fizika tvar tetna za zdravlje ljudi koja nije namjerno pridodana hrani, a ija je prisutnost u hrani posljedica postupaka tijekom proizvodnje (ukljuujui postupke provedene za vrijeme uzgoja usjeva i ivotinja, te primjene veterinarskih lijekova), prerade, pripreme, obrade, pakiranja, prijevoza ili skladitenja te hrane ili posljedica oneienja okolia.(Pravilnik o najveim doputenim koliinama odreenih kontaminanata u hrani, "Narodne novine", broj 154/08 i 78/11) KSENOBIOTIK - tvar koja se pojavljuje u okoliu, a koja nije nastala u njemu i nije sastavni dio odreenog biolokog sustava. Obino se koristi za sintetizirane kemijske spojeve. OTROV - tvar iji su uinci na neki organizam tetni ili opasni. TETNA TVAR - je tvar tetna za ljudsko zdravlje ili okoli, s dokazanim akutnim i kroninim toksinim uincima, vrlo nadraujua, kancerogena, mutagena, nagrizajua, zapaljiva i eksplozivna tvar, ili tvar koja u odreenoj dozi i/ili koncentraciji ima takva svojstva (Zakon o zatiti okolia, NN 110/07). ZAGAENJE - unos stranih tvari u okoli i prirodu koje direktno utjeu na kemijske procese. ONEIAVANJE OKOLIA - promjena stanja okolia koja je posljedica tetnog djelovanja ili izostanaka potrebnog djelovanja, isputanja, unoenja ili odlaganja tetnih tvari, isputanja energije i utjecaja drugih zahvata i pojava nepovoljnih po okoli.

GLAVNE SKUPINE TETNIH KEMIJSKIH SPOJEVA Openito se tetne tvari dijele:

1. prema izvoru (tetne tvari porijeklom iz poljoprivrede, iz nuklearnih elektrana ili nuklearne industrije, iz kemijske industrije, te tetne tvari porijeklom iz brojnih drugih industrija)

2. prema mediju kojeg optereuju (oneiivai zraka, tla, voda.), 3. prema vrsti tetnih tvari ova podjela se najee koristi.

Organske tvari Kemijski spojevi koji spadaju meu organske spojeve a mogu tetno djelovati na ive organizme i okoli su vrlo brojni, stoga ovdje navodimo samo neke od tetnih organskih spojeva odnosno skupina kojima ti spojevi pripadaju. CFC- klorofluorougljici

Spojevi ove skupine se koriste u hladnjacima, u proizvodnji pjenila i brojnim drugim industrijama. Njihova prisutnost u okoliu doprinosi razaranju ozona u stratosferi. U ovu skupinu spadaju halogenirani ugljikovodici a najpoznatiji je Freon CFCl3 - CFC11 (sintetiziran 1928., a u uporabi od 1930. - tvrtka DuPont). Tako je prvi freon zamijenio amonijak, a potom postao glavno rashladno sredstvo u klima ureajima za automobilsku industriju. Tijekom 1950. - 1960. CFC-i se masovno koriste u raznim industrijama, kao npr. potisni plinovi u aerosol sprejevima, u proizvodnji plastike, u proizvodnji pjenastih spuvi, kao sredstva za ienje u elektronikoj industriji. Do poetka 1970. svjetska industrija je upotrebljavala oko milijun tona CFC-a svake godine. Razvojem prvog detektora, dr. James Lovelock je postao prvi znanstvenik koji je utvrdio prisutnost CFC-a u atmosferi. Ve je 1973. godine objavio rezultate svojih istraivanja tijekom kojih je u svakom od 50 uzoraka uzetih na sjevernom i junom Atlantiku utvrena prisutnost CFC-a. Na vrlo niskim temperaturama koje vladaju u stratosferi, iz razloenih CFC-a osloboaju se atomi klora koji viekratno reagiraju s ozonom i razaraju ga. U reakciji nastaju slobodni radikali klor oksida

4

koji nastavljaju zapoetu lananu reakciju a rezultat te kemijske reakcije je da jedan atom klora moe u lananoj reakciji unititi ak 100.000 molekula ozona.

Organoklorni alkeni - Lako hlapljivi klorirani ugljikovodici

Spojevi ove skupine se koriste kao otapala i odmaivai. Kao primjer moe se spomenuti tetrakloreten koji se koristi kao otapalo za suho ienje ili trikloreten koji je odmaiva netopljiv u vodi. Ovi spojevi zagauju povrinske vode.

Klorirani fenoli i produkti kloriranja

Spojevi ove skupine se koriste kao konzervansi za drvo i fungicidi (triklorfenol i pentaklorfenol). Sredstva za zatitu drveta su mjeavine i emulzije razliitih tvari, tako npr. sredstva topiva u vodi sadre anorganske soli, bakar, arsen, krom, silicij, fluor i druge spojeve, dok su komponente topljive u uljima sastavljene od katranskih i sirovih ulja, organskih insekticida i fungicida kao to su PCP (pentaklorfenol), DDT, lindan; endosulfan, tetraklorfenol, itd. Uslijed izloenosti direktnim kontaktom ili uslijed isparavanja opaeni su brojni simptomi koji se skupno nazivaju "Holzschutzmittel sindrom" ili "Malerkrankheit" (bolest liilaca). Provedena istraivanja ukazuju da su ovi spojevi karcinogeni, neurotoksini, i reproduktivno toksini. Spojevi koji sadre klor a koriste se za dezinfekciju vode mogu doprinijeti stvaranju toksinih ili karcinogenih organskih spojeva s klorom (npr. kloroform-CHCl3).

Pesticidi Ova skupina spojeva buhvaa brojne kemijske tvari za zatitu od insekata, grinja, korova i drugih nametljivaca. Ovi spojevi ovisno o namjeni se dijele na: insekticide (protiv insekata), herbicide (protiv korova i drugih nepoeljnih biljaka), fungicide (protiv gljivica), akaricide (protiv grinja), rodenticide (protiv takora), nematocide (protiv glista) i moluskicide (protiv pueva). Diljem svijeta njhova proizvodnja raste i procjenjuje trenutano na priblino 5106 t pesticida/god. Od toga se oko 12% rabi u privatnom sektoru: u kuanstvima, privatnim vrtovima i travnjacima.

1. Insekticidi

-organoklorni

Slabo razgradljivi spojevi kao 1,1,1-triklor-2,2-. di(4-klorfenil)etan (DDT), aldrin (Slika 1.)

Slika 1. Struktura pojedinih organoklornih insekticida.

DDT je jedan od najpoznatijih pesticida - insekticida, s uporabom od 1939. god., iako je sintetiziran jo 1873. god. U vrijeme II svj. rata, zbog svoje "apsolutne nekodljivosti" primjenjuje se kao sredstvo za higijenu u borbi protiv ui i tifusa, te je u vidu praha nanoen na kou vojnika, izbjeglica i zatvorenika. Najvea toksinost DDT se opaa pri oralnom unosu i oituje se kao preznojavanje, gubitak osjeta na usnama i jeziku, glavobolja i munina. Pri uzimanju veih doza dolazi do smetnji u ravnotei, pomuenja svijesti razliitog stupnja, greva, kao i smetnji sranog ritma. Visoke koncentracije DDT u pokusima na ivotinjama

5

dovode do feminizacije mukih ivotinja, smetnji u razvitku spolnih organa i odlika, kao i smetnji u plodnosti mnogobrojnih ivotinjskih vrsta kao to su to razliite vrste ptica i aligatora u prirodi, odnosno eksperimentalno kod takora. Zbog opaenih tetnih uinaka uporaba DDT je zabranjena krajem 80-tih u mnogim europskim zemljama i u SAD-u. U svibnju 2001. godine konvencijom Ujedinjenih naroda-UN "Stockholm Convention on Persistant Organic Pollutants" se irom svijeta zabranjuje proizvodnja i primjena DDT, osim u sluajevima borbe protiv epidemija uz posebno odobrenje Svjetske zdravstvene organizacije, (eng. World health organisation, WHO). -organofosfatni

U ovu skupinu spadaju spojevi s opom formulom (Slika 2). Razgradljivi su i akumuliraju u mastima. To su spojevi poput parationa i malationa.

Slika 2. Opa formula i struktura pojedinih organofosfatnih insekticida.

-karbamatni Opa formula ovih spojeva je prikazana u slici 3. Karbamatni insekticidi akumuliraju u mastima i inhibiraju acetilholin esterazu-enzim nuan za neuronska djelovanja. Ovoj skupini pripadaju spojevi karbofuran, fenoksikarb, metiokarb i drugi.

Slika 3. Opa formula i struktura pojedinih karbamatnih insekticida.

2. Herbicidi Opa formula fenoksi herbicida (derivati fenoksi octene kiseline) i struktura najee spominjanog herbicida, atrazina ili 2-klor-4-etilamino-6-izopropilamino-s-triazina su prikazane u slici 4.

Slika 4. Opa formula fenoksi herbicida i struktura atrazina.

Dioksini

Obuhvaaju 135 spojeva iz klase polikloriranih dibenzofurana i 75 polikloriranih dibenzo-p-dioksina. Prvi od njih TCDD (2,3,7,8 tetrachlor-dibenzodioxin) je opisan 1957. godine, a nakon kemijske katastrofe 1976. godine u talijanskom gradu Seveso, nazvan je i Seveso-dioksin. Nastaju izgaranjem organskih tvari ili kao nusprodukt u kemijskim procesima u organskoj kemijskoj industriji, ali i prirodnim procesima poput vulkanskih erupcija i umskih poara. Dioksini su neeljen proizvod taljenja, izbjeljivanja, te proizvodnje nekih herbicida i pesticida. Osim toga, velike koliine dioksina nastaju tijekom spaljivanja otpada te se spalionice otpada smatraju najveim zagaivaima dioksinom.

6

Kad dioksin ue u okoli ili tijelo, upozorava na svojim internetskim stranicama Svjetska zdravstvena organizacija, u njima e se zadrati vrlo dugo zbog sposobnosti otapanja u masti i vrlo visoke kemijske stabilnosti. Poluvrijeme ivota u tijelu je u prosjeku 7 godina. Danas je poznato djelovanje dioksina na 9 vrsta ovjekovih gena. Dioksini uzrokuju poremeaje u metabolizmu vitamina K, odnosno njegov nedostatak, to moe uzrokovati krvarenja kod novoroenadi. tetno djelovanje na fetus oituje se u niskoj teini novoroenadi pri roenju, poveanoj uestalosti smrtonosti embrija i drugom. Kratkotrajno izlaganje visokoj razini dioksina moe uzrokovati takozvane klorne akne i tamne mrlje na koi te promijeniti funkciju jetre. Dugotrajna izloenost dioksinu je povezana s poremeajima imunolokog sustava, oteenjima u razvoju ivanog sustava, endokrinog sustava i reproduktivnu funkciju. Kronino izlaganje ivotinja dioksinu moe uzrokovati nekoliko vrsta raka. Meunarodna agencija za istraivanje raka prouila je djelovanje TCDD-a na temelju epidemiolokih podataka i zakljuila da dioksin uzrokuje rak i kod ovjeka.

Poliaromatski ugljikovodici Spojevi koji pripadaju ovoj skupini mogu nastati nepotpunim izgaranjem drva, ugljena ili naftnih derivata. To su spojevi kao npr. antracen, fenantren i drugi.

Poliklorirani bifenili (PCB) PCB su sintetizirani 1929. g. kao termiki i kemijski vrlo stabilni spojevi. Lako su rastvorljivi u mastima i bioloki se teko razgrauju stoga lako bioakumuliraju. PCB su teko zapaljivi i djeluju kao elektrini izolatori, stoga se koriste u izradi izolirajuih, hidraulinih ulja i ulja za hlaenje. Osim toga se koriste kao maziva, u proizvodnji transformatora, velikih i malih kondenzatora, u industriji papira, gume i smola, za impregniranje, zatitu od plamena, u izradi boja i lakova, te pesticida. Izmeu 1929. i 1989. g. je proizvedeno oko 2106 tona a krajem 80-tih je njihova proizvodnja zabranjena u Evropskoj uniji i Sjedinjenim amerikim dravama. Najpoznatija ekoloka katastrofa vezana uz PCB-e je zabiljeena u japanskom gradu Yusho (Yusho sindrom-mijeanje riinog ulja i pogonske tekuine Kanechlor 400 stradalo oko 2000 ljudi).

Poliklorirani dibenzofurani

Prisutni su kao zagaivala u smjesama PCB i klorofenola. Struktura pojedinih PCB je prikazana u slici 5.

Slika 5. Struktura pojedinih spojeva koji pripadaju skupini PCB.

ANORGANSKE TVARI PLINOVI 1. CO2 - uzrokuje globalno zatopljenje.

7

2. NOx i SO2 Ovi plinovi nastaju najee kao posljedica sagorijevanja fosilnih goriva i drugih srodnih spojeva. Koncentracije duik-dioksida u zraku preko 150 g/m3 izazivaju akutna oboljenja dinih organa. SO2 se koristi kao sredstvo za konzerviranje u kemiji ivenih namirnica, kao sredstvo za izbjeljivanje u tekstilnoj industriji i kod procesa proiavanja voda. Doprinose stvaranju kisele kie.

HRANJIVE TVARI (spojevi koji sadre duik i/ili fosfor). Uzrokuju eutrofikaciju.

N-SPOJEVI: najee se spominju razliite soli kao to su NITRATI - toksini za vodeni svijet ili NITRITI - toksini (uzrokuju methemoglobinemiju). Osim toga i AMONIJAK je toksian za vodeni svijet, stoga se njihove koncentracije redovito kontroliraju.

Metali i metaloidi

1. Al Izvori, svojstva i tetno djelovanje:

o Antacidi, antiperspiranti, praak za pecivo, limenke pia/hrane, konzervirana hrana, gradski opskrbljivai vodom, posue i alati, kozmetika, folija, ru za usne, preraeni sir, itd.

o U prevelikim koliinama u okoliu je otrovan, a veinom se apsorbira kroz kou, plua i intestinalni trakt. Toksinost aluminija utjee na kosti (uzrokujui krhkost kostiju ili osteoporozu), bubrege, stomak i mozak, a osim toga smatra se da moe takoer sudjelovati u nastanku Alzheimerove i Parkinsonove bolesti, demencije i u ostalim neurolokim poremeajima. Uz snieni pH okolia poveane koncentracije izazivaju pomor vodenih vrsta.

2. As o Kemijski preraene biljke, dim cigareta, zagaena voda, fungicidi, meso i plodovi mora,

pesticidi, zagaeni zrak, specijalni proizvodi od stakla, sredstva za zatitu drva, suzbijanje korova, itd.

o Vrlo otrovan, arsen moe ui u tijelo kroz usta, plua i kou. Toksinost arsena, prvenstveno utjee na kou, plua i gastrointestinalni sustav, a moe uzrokovati psihike poremeaje, pogorati motoriku koordinaciju, respiratorne bolesti i tetu bubrezima, kao i rak koe, jetre, mjehura i plua.

3. Cd o Zagaeni zrak, baterije, keramike glazure/emajl, dim cigareta, voda iz pipe i zdenca,

hrana (ukoliko je rasla u zagaenoj zemlji), fungicidi, rudnici, pigmenti, boje, plodovi mora.

o Koristi se i u proizvodnji legura, te kao stabilizator plastinih masa-toksian je i kancerogen. Preko lanca prehrane se nakuplja u biljkama, ivotinjama i ovjeku. Poveane koliine kadmija se mogu nai u iznutricama ivotinja, povru i jestivim gljivama. Oko 85% kadmija dospijeva u organizam ovjeka putem namirnica i oko 15% putem vode.

o Dim cigareta je izvor kadmija koji, ini se, prvenstveno utjee na plua, bubrege, kosti i imunoloki sustav. Izaziva rak plua, rak prostate i bolesti srca, a moe uzrokovati ute zube i anemiju.

o Itai-Itai sindrom - prekomjerno kronino optereenje s Cd. Sindrom je prvi put opisan u okviru kroninog endeminog masovnog oboljenja nakon ekoloke katastrofe u oblasti Itai-Itai (Japan, 1955.) pri emu su velike koliine kadmija iz otpadnih voda lokalnog koncerna dospjele u sustav za navodnjavanje riinih polja.

4. Pb

o Zagaeni zrak, streljivo, ispuni plinovi automobila, baterije, kontaminirana zemlja, kozmetika, fertilizatori, hrana, boje za kosu, insekticidi, boje, olovom glazirani lonci,

8

pesticidi, lem, dim duhana, voda (pipe od olova). Mnogi proizvodi koji sadre olovo (npr. benzin i boje za domainstvo) su bili zabranjeni 1970-tih, ali je kontaminacija i danas prisutna putem zagaene vode i udisanjem olovom zagaenog zraka.

o Olovo je neurotoksin. Toksian za ivani sustav, bubrege, kosti, srce i krv stoga predstavlja veliki rizik za bebe, djecu i trudnice. Moe utjecati na razvoj i rast fetusa te uzrokovati poremeaj smanjene panje, nesposobnost uenja, mane ponaanja i ostale probleme razvoja.

5. Hg

o Zagaeni zrak, barometri, baterije i elektronska oprema, kozmetika, paste za zube i plombe punjene amalgamom, slatkovodne ribe (kao to su grge i pastrva), fungicidi, insekticidi, laksativi, boje, pesticidi, riba iz slane vode (npr. tuna i sabljak), ljuskari, voda iz pipe i zdenca, termometri, termostati, cjepiva, industrijski katalizatori i drugo. Otrovna i opasna, iva se nalazi u naem okoliu u mnogo oblika i u mnogim stvarima zastupljenim u kuanstvu. iva je naena i u dananjim djejim cjepivima.

o Njezina toksinost moe utjecati na sredinji ivani sustav, bubrege i jetru. Istraivai pretpostavljaju da ovaj teki metal moe takoer pridonijeti autizmu i multiploj sklerozi.

o Minamata sindrom - ekoloka katastrofa 1956. u japanskoj oblasti Minamata pri emo je dolo do masovnog trovanja puanstva anorganskom ivom. Zatrovanje ribe je nastalo uslijed nepravilnog zbrinjavanja otpadnih voda iz tvornice acetaldehida i zagaenja morske vode anorganskom ivom. Registrirano je preko 1.000 sluajeva oboljenja (uz 30 % smrtnost).

6. Ostali metali i metaloidi

o Cr se koristi u proizvodnji legura, katalizatora, pigmenata, u koarstvu. Prisutan je kao Cr(VI) ili Cr(III). Cr(VI) je kancerogen i toksian.

o Ni se koristi se u proizvodnji legura, baterija- toksian je i kancerogen. o Se se koristi se u proizvodnji elektronske opreme, stakla, pigmenata i legura. o Zn se uestalo koristi u zatiti od korozije.

Organometalni spojevi

o spojevi s Sn se koriste kao dodatak bojama u zatiti dna brodova ili amaca (npr. tributil kositar). Trimetil- i tri etil- kositar imaju neurotoksino djelovanje. Opa formula tvari koje sadre tributil kositar je (n-C4H9)3-Sn-X ; gdje je X anion i to najee klorid ili karbonat.

o spojevi s Pb - organski spojevi s olovom se koriste u proizvodnji aditiva za benzin. Trialkil olovni spojevi uzrokuju neuroloke i druge smetnje.

o spojevi s Hg - organski spojevi s ivom se koriste u mnogim industrijskim procesima, kao biocidi i uzrokuju neuroloke smetnje.

Radioaktivni spojevi

Radioaktivni spojevi nastaju u industrijskim procesima proizvodnje nuklearnog oruja, kao posljedica njihova testiranja, tijekom proizvodnje nuklearne energije i pri raznim drugim srodnim procesima. Raspadom atoma radioaktivnih tvari stvaraju se , , i neutronske estice. -estica sadri 2 protona i 2 neutrona i predstavlja pozitivno nabijenu helijevu jezgru, -estica je elektron a zrake su elektromagnetsko zraenje. Jedinica za mjerenje radioaktivnosti je Bequerel (Bq) i predstavlja broj atoma koji se dezintegriraju u sekundi. Ranije koritena jedinica je Curie (Ci) 1 Ci = 3,7 1010 Bq.

Vaan pojam vezan uz radioaktivnost je "vrijeme poluivota" ili "vrijeme poluraspada" (eng. naziv half-life). To je vrijeme koje je potrebno da se polovica atoma koji ine radioaktivni izotop raspadne. Raspad slijedi eksponencijalni trend. Tako na primjer, izotop fosfora 32P ima

9

vrijeme poluivota 14 dana. To znai da nakon 14 dana od 1 g 32P nastaje 0,5 g 32P i 0,5 g 32S, nakon 28 dana nastaje 0,25 g 32P i 0,75 g 32S, a nakon toga se raspad eksponencijalno nastavlja. Uobiajeno se smatra da nakon isteka vremena koje iznosi 10 "vrijeme poluivota" radioaktivnost izotopa nije znaajna i izotop se smatra "sigurnim". Tako bi prema navedenom primjeru, 32P mogao biti sigurno odloen tek nakon uvanja u sigurnim uvjetima tijekom 140 dana. Problem uvanja i odlaganja je stoga vrlo sloen to se moe pojasniti i primjerom "vremena poluivota" za neke od radioaktivnih izotopa:

PLUTONIJ-241 "vrijeme poluivota" -13 godina PLUTONIJ-239 "vrijeme poluivota" -24000 godina JOD-131 "vrijeme poluivota" -8 dana JOD-129 "vrijeme poluivota" -160 106 godina STRONCIJ-90 "vrijeme poluivota" -28 godina CEZIJ-137 "vrijeme poluivota" -30 godina

OTROVI I OTROVNOST Prvi pojam vezan uz toksikologiju je definicija otrova. ivot i opstanak ovjeanstva je esto vezan uz odreivanje uinkovitih otrova za nekakav virus, biljku, kukca, glodavca itd. Ve je davno opaeno da neke tvari (u istoj dozi) mogu biti otrovne za jedno ivo bie, a nekodljive za drugo. Jedan od primjera je gljiva zelena pupavka koja je za ovjeka izuzetno otrovna, a zec ju bez opasnosti moe pojesti. Zbog toga se kod podataka o otrovnosti neke tvari u literaturi uvijek daje jasna naznaka na koju se to vrstu (najee ivotinju) odnosi. Najjednostavnija definicija otrova je: "Sve je otrov kada se postigne uinkovita doza" (Paracelsus).

Odnosno, openito otrovom smatramo tvar iji su uinci na neki organizam tetni ili opasni, bez obzira da li su ti uinci povratni ili nisu. Kada govorimo o otrovnosti mislimo na tetne uinke neke tvari na jedinku, organizam ili neki njegov dio, odnosno openito na ekosustav.

tetni uinak je svako povratno ili nepovratno oteenje odnosno svako neeljeno djelovanje u organizmu ili nekom njegovom dijelu.

Povratno oteenje je uinak koji e se ispraviti ili potpuno nestati. To je npr. ozljeda na koi (kao ogrebotina, opekotina, iritacija, itd. koja e se povui bez posljedica. Povratno tetno djelovanje je primjerice nerazumljiv govor kod jednokratnog pijanstva.

Nepovratno oteenje je uinak koji se ne moe djelomino ili potpuno ukloniti i ispraviti, bez obzira na poduzete mjere. Nepovratno oteenje je i obian oiljak na koi, meutim openito su vei problem oteenja koja oteavaju ili smanjuju kvalitetu ivota. Najtee nepovratno oteenje je ono koje dovodi do smrti. Kao primjer nepovratnog djelovanja moe se navesti uinak kronine izloenosti nekim tekim metalima (npr. kadmiju) kada se govorne potekoe zadravaju kao stalne - nepovratne, zbog djelovanja tekog metala na mozak.

Razlika izmeu eljenog djelovanja i tetnog uinka ovisi o okolnostima i o organizmu. Kao primjer se moe spomenuti djelovanje atropina, koji se izolira iz nekih biljaka (npr. kunjak) i koristi za razliite svrhe ve dugi niz godina. Atropin nakapan u oko iri zjenice i tako omoguuje pregled one pozadine. To je korisno djelovanje jer omoguuje dijagnostiku. Meutim, proirenje zjenica oteava ivot, jer oku smeta svjetlost, stoga ovjek ne moe normalno raditi ili se orijentirati u prostoru.

Podaci o otrovnosti za pojedine kemijske spojeve se odreuju temeljem podataka dobivenih opaanjem i ispitivanjem djelovanja u ivotinja. tetni uinak se prvenstveno odnosi na jedinku kod koje se pojavljuje, ali se prema rezultatima opaanja i prenoenjem podataka o tetnim uincima s jedne vrste na drugu omoguuje odreivanje tetnog uinka te tvari na ovjeka. Postoji velika vjerojatnost da e se tetan uinak javiti u ovjeka ako se javlja u testne ivotinje, ali se moe dogoditi da u ovjeka takav tetni uinak bude slabiji ili jai ili ak da izostane a pojavi se neki drugi neopaen u ivotinje. Upravo zbog toga se podaci dobiveni istraivanjem na ivotinjama ne mogu direktno prenijeti na ljude.

10

Najpoznatiji primjer je sluaj lijeka Talidomida (sredstvo za suzbijanje bolova - npr. kod glavobolje). U pred registracijskim pokusima na ivotinjama nisu opaeni neki naroiti tetni uinci i talidomid je registriran kao lijek. Tijekom nekoliko godina iroke uporabe, pokazale su se katastrofalne posljedice kod trudnih ena, jer su raale defektnu djecu (npr. bez ruku ili tek s batrljcima).

Zbog toga se za nove kemikalije danas rade opseni pokusi istraivanja njihove otrovnosti na ivotinjama, ali se osim toga u ranoj fazi uporabe kontroliraju uinci kod ljudi kako bi se opazili ak i oni rijetki uinci na ljude. Rijedak uinak je onaj koji se pojavljuje vrlo rijetko (tj. ako se meu 10.000 ili vie ljudi, tetan uinak pojavljuje samo u jedne osobe). Upravo zbog toga je zakonom odreeno da se svaki tetni uinak neke kemikalije mora prijaviti (U Hrvatskoj - Hrvatskom zavodu za toksikologiju).

OTROV I VELIINA DOZE

Otrov za ivi organizam je svaka tvar ili smjesa tvari koja kod jednokratne ili viekratne primjene u odreenoj dozi izaziva povratne ili nepovratne tetne uinke u organizmu ili nekom njegovom dijelu.

Ova formulacija obuhvaa gotovo sve tvari ili smjese tvari na ovom svijetu, jer sve moe djelovati tetno ako se primjeni dovoljno visoka doza. ak i tvari neophodne za ivot mogu u odreenim okolnostima djelovati kao otrovi. Atmosfera sastavljena od istog kisika bila bi smrtonosna, iako nam je kisik toliko neophodan da bi umrli nakon nekoliko minuta ivota u atmosferi bez kisika. Slino moemo rei za mnoge druge tvari koje uzimamo u prehrani. Meu njima moemo spomenuti kuhinjsku sol koja nam nije toliko neophodna kao npr. kisik ili voda, ali bi ivot bez soli bio bljutav. Ta ista kuhinjska sol unijeta odjednom u organizam u velikoj koliini izaziva smrt zbog dehidracije stanica. Unosi li se kuhinjska sol u organizam u poveanim koliinama kroz dugo vrijeme, moe se oekivati neke teke tetne uinke kao npr. oteenje bubrega. Ipak, ni kuhinjska sol ni kisik nisu otrovi, ve tvari neophodne ili barem vane za ivot.

Iz primjera kuhinjske soli je oito da se za ocjenu otrovnosti neke tvari treba poznavati dozu koja izaziva pojavu tetnih uinaka. Doza je povezana s primjenom tj. nainom ulaska u organizam, pri emu je vana ona doza (koliina) koja je prisutna na mjestu tetnog djelovanja. Odnos izmeu doze i uinka nekog otrova na organizam (ili organizme) nije jednostavan i ne moe se promatrati bez drugih imbenika kao to su npr. vrijeme izloenosti, interakcije, i drugo. Pojednostavljeni opisi odnosa doza uinak tijekom pokusa primjene otrova na pokusnim ivotinjama s ciljem utvrivanja otrovnosti, prikazani su slikom 6.

Slika 6A. Primjer krivulje doza/uinak s brzim promjenama uinka u uskom podruju doza.

Slika 6B. Primjer krivulje doza/uinak sa sporim promjenama uinka kroz iroko podruje doza.

11

Na apscisi su prikazane doze otrova, a na ordinati intenzitet uinka (od 0 do 100%). U slici 6A. se uoava da doze manje od neke vrijednosti x uope ne pokazuju tetan uinak. Kod doze x pojavljuje se tetni uinak, a kod doze 1.2x je taj uinak potpun (100%). Tada, za ovaj primjer, samo u navedenom rasponu vrijednosti poveanje doze utjee na uinak, a svaki daljnji rast doze iznad vrijednosti 1.2x ne utjee na poveanje uinka. Drugi primjer (slika 6B.), prikazuje mnogo sporiju promjenu uinka na nekom organizmu uz poveanje doze. Tu se prvi uinak javlja kod neke doze y, a maksimalni uinak se postie tek trostrukim poveanjem doze y. Ovi primjeri jasno ukazuju da je utjecaj poveanja doze na izloeni organizam teko predvidljiv. Tako malo poveanje doze (vidi sliku 6A- strmi dio krivulje) moe izrazito poveati uinak, to moe izgledati potpuno nerazumljivo. Meutim ova istraivanja ukazuju na dvije vrijednosti doza. Prva je koliina (doza) kod koje poinju tetni uinci, a druga je ona vrijednost doze kod koje je postignut maksimalan uinak. Rezultati prikazani ovim slikama su statistika vjerojatnost za ispitivane organizme, stoga rezultati za jedinke mogu znaajno odstupati od krivulja. Tako se tetni uinak kod dijela ivotinja moe pojaviti primjenom doza manjih od statistiki izraunate minimalne doze, ili moe izostati iako je primijenjena doza koja izaziva tetan uinak. Osim toga, slike 6A i 6B prikazuju odnos samo jednog tetnog uinka prema poveanju doze, a svaka tetna tvar moe izazivati i vie od jednog tetnog uinka u nekom organizmu. Openito otrovnost tvari podrazumijeva tetan uinak na odreeni organizam ili neki njegov dio, a ne samo i jedino na ovjeka. Meutim, kod odreivanja otrovnosti neke tvari kod ovjeka je kljuan problem nesigurnost podataka dobivenih na ivotinjskim modelima, a osim toga kvantitativnih podataka o otrovnosti razliitih tvari za ovjeka ima izrazito malo. Prikupljanje ovih podataka se najee provodi u zdravstvenim ustanovama. Tako se npr. nakon unosa nekog otrova u organizam, u bolnici moe izmjeriti koncentracija otrova u krvi ovjeka te pratiti kako se ona mijenja primjenom odgovarajuih terapija, i konano usporediti tijek lijeenja s oteenjima nastalim kod bolesnika. Odnos doze i tetnih uinaka, meutim, zbog nepouzdanosti podataka koje dobivamo od bolesnika nije siguran. Ipak, primjeri otrovanja ljudi kemikalijama, se objavljuju u strunoj literaturi i iz njih se izvlae brojne pouke za eventualna budua otrovanja. Tako je na primjer mogue utvrditi koje doze nekog otrova, primijenjene nekim putem (npr. oralno), mogu biti opasne za zdravlje ovjeka a koje mogu izazvati smrt, ali se teina uinka u odnosu na dozu pojedinih otrova teko moe tono procijeniti. Ipak takvi opisi sluajeva su vano polazite pri usporedbi tetnih uinaka razliitih tvari. Zbog toga su dogovorom prihvaene i kasnije ozakonjene vrste ivotinja prikladnih za istraivanja tetnih uinaka i otrovnosti tvari. Istraivanja otrovnosti obavljaju se na pokusnim ivotinjama, a rezultati istraivanja su podaci iz kojih se zakljuuje koliko je tvar opasna za pokusne ivotinje. To su okvirne vrijednosti koje upozoravaju na mogue tetno djelovanje, meutim, dobiveni rezultati nisu pouzdani za odreivanje otrovnosti kod neke druge vrste, ukljuujui i ovjeka. Ipak, statistiki se moe oekivati da e testna tvar imati slina djelovanja u ovjeka, to je najee i tono, ali se moe dogoditi da ovjek bude vie ili manje osjetljiv na testnu tvar od pokusne ivotinje. Sigurniji podaci se pribavljaju epidemiolokim istraivanjima ljudi izloenih pojedinim tvarima, najee na radnom mjestu. Tipian primjer je vinil-klorid monomer za kojeg se dugo nije znalo da izaziva tumor jetre kod duge izloenosti na radnom mjestu, te da veliina doze i vrijeme izloenosti imaju veze s uestalou pojave tumora. Zbog toga su tijekom godina motrenja i nadzora stalno sniavane vrijednosti maksimalno doputene koncentracije vinil-klorid monomera u zraku na radnom mjestu, prema spoznajama o opasnostima koje su posljedica njegova tetna djelovanja. Ovaj primjer objanjava vanost stalnog praenja zdravlja osoba izloenih djelovanju kemikalija koje je u veini zemalja svijeta regulirano zakonom.

Djelovanje tetnih tvari je uglavnom vrlo sloen proces koji meu ostalim ovisi o primjeni i uestalosti izloenosti.

12

Primjena openito moe biti jednokratna ili viekratna. Definiranje primjene je vrlo sloeno i ovisi o brojnim imbenicima. Tako stalna izloenost nekom otrovu koji se nalazi u okoliu (u tlu, vodi ili zraku) gdje jedinka boravi, govori o jednokratnoj izloenosti kroz cijeli ivot, meutim jednokratna izloenost je i sluaj kada netko popije otrov u jednom gutljaju. Stoga je dogovorom utvreno da postoji akutna, subakutna, subkronina i kronina izloenost:

o Akutna izloenost je jednokratni unos otrova u organizam, odnosno akutnom se smatra svaka izloenost kroz jedan dan ili krae vrijeme.

o Subakutna izloenost je viekratan unos unutar 1 mjeseca (do 30 dana). o Subkronina izloenost je viekratan unos u vremenskom periodu od 1-3

mjeseca (do 90 dana). o Kronina izloenost je due izlaganje otrovu odnosno unos otrova kroz dui

period (obino vie od 3 mjeseca).

U praksi su najvanije akutna i kronina izloenost. Kod primjene tetne tvari, ovisno o dozi (koliini), govorimo o: akutnom trovanju - uinci se javljaju unosom jedne doze otrova. U praksi, unos

jedne doze u kratkom vremenu predstavlja unos kroz vrijeme krae od 1 dana, iako je u veini otrovanja taj period krai. Pri unosu preko probavnog sustava to je jedna progutana doza, dok se npr. unos preko plua moe odvijati tijekom cijelog radnog dana odnosno tijekom boravka u atmosferi oneienoj plinovitim, aerosolnim, kapljinim ili prakastim otrovom.

i kroninom trovanju - uinke opaamo nakon viekratnog, dugog unosa.

Uestalost izloenosti otrovu je pojam povezan s viekratnim kroninim unosom otrova. Uestalost se odreuje ako tijekom nekog vremena postoje periodi unosa i periodi izostanka izloenosti otrovu. Jednostavan primjer je izloenost na radnom mjestu; radnik je izloen otrovu svakodnevno tijekom 8 h od ponedjeljka do petka, a unosa otrova nema vikendom i sve radne dane u vrijeme dok ne radi. Uestalost govori o uestalosti unosa otrova u organizam u promatranom vremenu.

Izloenost unosu je vrijeme tijekom kojeg se odvija ulazak otrova u organizam, dok je

izloenost organizma otrovu vrijeme tijekom kojeg je prisutna doza dovoljna za postizanje tetnog uinka. Izlaganje unosu otrova ne znai uvijek i otrovanje, ali je otrov unijet u organizam opasan sve dok su koliine na mjestu djelovanja dovoljne za izazivanje tetnih uinaka. Izloenost unosu ovisi prvenstveno o nainu ulaska otrova u organizam i treba istaknuti da unos postoji sve dok je otrov prisutan na mjestu ulaska u organizam. Primjeri su pluni unos-koji prestaje istim trenom kada radnik napusti prostor s oneienim zrakom, ili unos probavnim sustavom (otrov uzet na usta)-koji traje sve vrijeme dok je otrov prisutan u dijelu probavnog sustava s kojeg se odvija apsorpcija u krvotok.

II

VRSTE TETNIH UINAKA i OTROVNOST

tetni uinci tvari, kao svako povratno ili nepovratno oteenje odnosno neeljeno djelovanje u organizmu ili nekom njegovom dijelu, openito ovise o razliitim imbenicima koji na njih utjeu. Prema tetnim uincima je odreena podjela na razliite vrste otrovnosti koje se klasificiraju kao:

13

1. akutna otrovnost 2. subkronina i kronina opa otrovnost 3. mutagenost 4. kancerogenost 5. genotoksinost 6. teratogenost 7. reproduktivna otrovnost 8. ekotoksinost 9. ostali tetni uinci (npr. utjecaj na endokrine funkcije, reproduktivne organe) 1. Akutna otrovnost obuhvaa jednokratni unos visoke doze tetne tvari u organizam i

posljedice koje se pri tome pojavljuju. tetni uinci se oituju oteenjima u stanici, tkivu ili organu, koja mogu onesposobiti ili uzrokovati smrt organizma. Akutna otrovanja su najee povezana s nesreama odnosno unosom veih koliina tetnih tvari. Pri tome nije kljuna samo otrovnost kemijskog spoja ve i koliina otrova koja je ula u organizam s mjesta primjene (npr. u probavni sustav, kou ili dine putove).

Tako je npr. etilenglikol tetna tvar koja pripada III. skupini otrova po klasifikaciji otrova, a progutana u dovoljnoj koliini moe izazvati smrt ili teku invalidnost kod ovjeka zbog oteenja bubrega izazvanog jednim od metabolita etilenglikola (oksalna kiselina).

Prema zakonskim propisima, doza otrova koja izaziva smrt kod 50% pokusnih ivotinja naziva se LD50 (eng. lethal dose). Ta vrijednost se odnosi samo na jednokratnu dozu unesenu tijekom 24 sata, ili na viekratnu dozu s unosom unutar 24 sata, ako se istrauje slabo toksina ili djelomino toksina tvar. Stoga se mora naglasiti da su tetni uinci ipak mogui kod kronine izloenosti pokusne ivotinje ak i primjenom doze koja je manja od one koja izaziva tetno djelovanje pri jednokratnoj primjeni.

LD50 je doza koja ubija 50 % organizama ili 50% ivotinja koje su bile izloene otrovu i najee se izraava u mg/kg tjelesne teine. U literaturi se spominju i druge vane kratice za doze ili koncentracije kao to su: LD75 - doza kod koje ugiba 75% istraivanih ivotinja nakon jednokratnog unosa

neke tvari. EC50 (eng. effect concentration) - koncentracija tvari koja rezultira 50 % tetnim

uinkom na populaciju. LC50 (eng. lethal concentration) - koncentracija tvari koja izaziva smrt kod 50 %

istraivanih jedinki. LOEC (eng. lowest observable effect concentration) - najnia koncentracija koja

izaziva vidljivi tetni uinak; LOED je kratica s istim znaenjem kao LOEC ali se odnosi na vrijednost doze.

NOEC (eng. no observable effect concentration) - vrijednost koncentracije tvari koja ne izaziva vidljivi tetni uinak; kratica NOED se odnosi na vrijednost doze.

SER omjer selektivne toksinosti:

vrsteB

vrsteASERMLDMLD

= (2.1)

gdje je MLD srednja vrijednost letalne doze ili koncentracije. Ovaj omjer govori koliko je ista tvar tetnija ili manje tetna za vrstu A u odnosu na vrstu B.

Treba naglasiti da se uz vrijednost LD50 uvijek navodi na koje se ivotinje odnosi. U

tablici 1.A su prikazane vrijednosti LD50 za neke tvari u mia, dok su u tablici 1.B navedene vrijednosti LD50 za takore i ptice kod jednokratne izloenosti pojedinim pesticidima.

14

Tablica 1. Vrijednosti LD50 za pojedine testne vrste kod jednokratne izloenosti. A) Vrijednosti LD50 za mieve kod jednokratne izloenosti pojedinim tetnim tvarima

TVAR LD50 (mg/kg) Etilni alkohol 10000 NaCl 4000 Nikotin 1 Tetrodotoksin 0,1 Dioksin 0,001 Botulinum toksin 0,00001

B) Vrijednosti LD50 za takore i ptice kod jednokratne izloenosti pojedinim

pesticidima

Vrijednosti LD50 opaene kod pokusnih ivotinja se koriste i za utvrivanje razlike

meu otrovima, sa svrhom razvrstavanja u skupine i odreivanja rizika pri uporabi. Pokusi na ivotinjama s primjenom jednokratnog unosa razliitih doza otrova se koriste

i za utvrivanje djelovanja otrova na pojedine organe ili pojedine funkcije organizma. Kod akutne otrovnosti je vano poznavati i uinak znatno niih doza od LD50 na izloeni organizam. Akutna toksinost tvari u ovjeka se esto procjenjuje iz klinikih sluajeva (eng. "case reports" ) kod kojih je poznata ili je priblino poznata doza otrova, nain primjene i dokazano tetno djelovanje.

Ako se npr. u literaturi nalazi podatak da se prvi znakovi otrovanja spojem X javljaju u odrasle osobe oralnim uzimanjem 1-25 mg/kg a smrtni ishod pri dozama 50-1500 mg/kg, iz tih podataka se moe zakljuiti samo red veliine doza opasnih za ovjeka. No, ti su podaci ipak dragocjeni za lijeenje i predvianje mjera zatite od pojedinog otrova.

15

Kod istraivanja akutnih uinaka, osim djelovanja otrova na pojedine organe ili pojedine funkcije organizma prouavaju se i uinci na kou, oi i druge sluznice. Agresivno djelovanje ili iritacije koje otrov pokazuje u kontaktu s koom i sluznicom oka je vano jer odreuje mjere zatite pri radu s otrovima. Svi podaci o akutnim tetnim uincima kemijskih spojeva navedeni su u Sigurnosnom listu ili drugom odgovarajuem dokumentu, koji se obvezno mora nalaziti uz svaku poiljku otrova.

2. Subkronina i kronina otrovnost je svojstvo tetne tvari koje se javlja tijekom

dueg unosa otrova u organizam uz vie ili manje redovitu uestalost unosa i uz razliite doze. Obino su te doze znatno manje nego pri akutnom unosu, pa ak svaka pojedinana doza moe biti tako mala da sama po sebi ne izaziva nikakve uinke na izloeni organizam pri jednokratnom unosu, ali moe umanjiti sposobnost jedinke da izbjegne predatora, pronae hranu ili se razmnoava. Osim toga subkroninim i kroninim unosom se poveava razina stresa i onemoguava optimalno funkcioniranje jedinke.

Openito govorei, tetni uinci, osim akutnih, su posljedica kroninog unosa otrova u organizam. Podaci o kroninim tetnim uincima na pojedine organe ili funkcije u organizmu dobivaju se prvenstveno istraivanjem na ivotinjama, ali i epidemiolokim istraivanjima na skupinama ljudi koji su na radnom mjestu ili u okoliu dugotrajno izloeni nekom otrovu. Tijekom pokusa utvrivanja kroninih uinaka potrebna je velika pozornost i iskustvo istraivaa, osobito u temeljitom prouavanju promjena nastalih na bilo kojem dijelu ili organu testne ivotinje. Posebna se pozornost posveuje tetnim djelovanjima na sredinji i periferni ivani sustav, srce i krvotvorne organe, plua, probavni sustav, bubreg, jetra, reproduktivne organe, lijezde s unutranjim izluivanjem, kou i sluznice i miino tkivo. Ova detaljna istraivanja se obavljaju veinom s novim kemijskim tvarima, ija se registracija trai prije putanja u promet, meutim jednako su vani uinci i tzv. starih kemikalija koje se ve dugo koriste u privredi (ima ih oko 100 000). Za neke se u literaturi moe pronai rezultate epidemiolokih istraivanja na skupinama dugotrajno izloenih radnika, ali u veini sluajeva podataka nema.

3. Mutagenost - sposobnost tvari da u stanicama izloene jedinke - ivog organizma izazove stalne promjene strukture genetskog materijala (genetsku mutaciju).

U svijetu najzastupljeniji test kojim se odreuje da li je neka tvar (ista tvar, mjeavina tvari, uzorak iz okolia) mutagena je AMES TEST (dr. Bruce Ames). Test se izvodi uz pomo posebno konstruiranih sojeva bakterije vrste Salmonella typhimurium, koje ne mogu rasti ako u hranjivoj podlozi nema histidina, jer u jednom od svojih gena nose mutaciju za biosintezu te aminokiseline. Dodatak mutagena u hranjivu podlogu s ovom bakterijom izazvat e reverziju prvobitne mutacije u genu za biosintezu histidina, te e u tako mutiranih bakterija ponovo doi do sinteze histidina. Ti se revertanti razmnoavaju (i bez dodatka histidina u hranjivoj podlozi) i ubrzo izrastu vidljive kolonije koje se mogu brojati, a broj revertanata predstavlja kriterij za mutagenost. Ukoliko na hranjivoj podlozi nema poraslih kolonija smatra se da tvar nije mutagena dok vei broj poraslih kolonija predstavlja jae izraenu mutagenost. Mnoge kemikalije nisu mutagene same po sebi (tzv. premutageni), ve to postaju nakon metabolizacije u reaktivne produkte posredstvom jetrenih enzima. Stoga se za testiranje premutagena dodaje i ekstrakt jetrenih enzima. Mutagene tvari se dijele u 3 skupine: 1. Skupina: tvari za koje je epidemiolokim istraivanjima nedvojbeno dokazano da uzrokuju nasljedna genetska oteenja kod ljudi. 2. Skupina: tvari za koje postoji dovoljno dokaza da imaju mutageno djelovanje na eksperimentalnim ivotinjama . te postoji opravdana sumnja da mogu uzrokovati nasljedna genetska oteenja i kod ljudi.

16

3. Skupina: tvari za koje eksperimentalna ispitivanja ukazuju na mogue mutageno djelovanje, ali za sada nema dovoljno dokaza da postoji opasnost mutagenog djelovanja kod ljudi.

4. Kancerogenost je svojstvo otrova koji tijekom dugotrajne izloenosti odreenoj dozi

i uestalosti unosa izaziva pojavu karcinoma (raka) u izloene jedinke. Kancerogenost je izrazito opasna pa je vano utvrditi koji je otrovi izazivaju.

Kancerogene kemikalije jesu tvari i pripravci koji nakon udisanja, gutanja ili prolaskom kroz kou mogu izazvati rak ili poveati uestalost njegove pojave.

Kao primjer ponovno moemo spomenuti vinil-klorid monomer (sirovina za proizvodnju polivinil-klorida) koji izaziva tumor jetre. Pojava tumora je opaena osobito kod radnika izloenih viim koncentracijama vinil-klorid monomera kroz dui period tijekom proizvodnje (npr. radnici na odravanju reaktora za polimerizaciju). Zbog toga su se maksimalno doputene koncentracije (MDK) na radnom mjestu smanjivale tijekom nekoliko desetljea i do stotinu puta, ali su mnogi izloeni radnici ipak umrli zbog tumora na jetri. Slinih primjera ima sve vie, pa se zbog toga osobito kod tvari s irokom primjenom posveuje velika panja otkrivanju kancerogenosti na pokusnim ivotinjama. Najuobiajenija vrsta raka se naziva karcinom npr.karcinom plua, debelog crijeva, dojke i jajnika. Sarkom je naziv za vrste raka koji se nalazi u kostima, hrskavicama, masnim naslagama i miiima, dok se limfom pojavljuje u limfnim vorovima tjelesnog imunosustava a leukemija je vrsta raka koja nastaje u krvnim stanicama koje se stvaraju u kotanoj sri i nalaze se u krvotoku.

5. Genotoksinost je svaki tetni uinak kemijskih tvari koji se odraava na genetski materijal. Te tetne tvari nazivaju se genotoksine kemikalije i jesu tvari i pripravci koji nakon udisanja, gutanja ili prolaskom kroz kou mogu uzrokovati nasljedna genetska oteenja ili znaajno poveati njihove pojave. To su vrlo osjetljiviji uinci pri emu tetne tvari svojim djelovanjem izravno utjeu na promjene u vrlo sloenim genetski odreenim sustavima i izazivaju mnoge bolesti od kojih neke mogu biti tumorske. Genotoksinost je izrazito sloena i zbog toga ovdje navodimo samo osnove aspekata ovog podruja toksikologije. Glavni problem genotoksinosti je u tome to se pojavljuje kao posljedica kroninog unosa razliitih tvari s radnog mjesta i/ili iz okolia u organizam. Kod toga postoji odreeni odnos izmeu uestalosti pojave genetskih pogreaka i doze i vremena izloenosti organizma, ali su i odstupanja esta. Posebna se pozornost u novijim istraivanjima posveuje genotoksinim uincima na razini dezoksinukleinske kiseline (DNK), tj. mutagenim uincima koji se povezuju s pojavom tumora. Zbog toga se uestalo obavljaju opsena istraivanja genotoksinih uinaka (osobito mutagenosti) razliitih kemijskih spojeva i smjesa na biolokim jedinkama. Ovim istraivanjima se ujedno omoguuje predvianje moguih tetnih uinaka na ljude. Testiranje je u stvari obaveza prije registracije i stavljanja u promet bilo kojeg kemijskog spoja. Osim toga, obavljaju se stalni lijeniki pregledi radnika izloenih kemikalijama na radnom mjestu, kako bi se na vrijeme specifinim dijagnostikim metodama utvrdile promjene koje najavljuju genotoksine uinke. Ti pregledi su vani ne samo za trenutno izloenu osobu, ve i za sve druge ljude koji dolaze u kontakt s tom tvari. Takoer se prema opaenim uincima, osobito ako se pokau genotoksini uinci omoguava i predlaganje promjena u propisima o radu s tom tvari.

Posljedice genotoksinih uinaka se u praksi ne moraju pojaviti odmah ili tijekom rada, ve mogu nastupiti ak i nakon prestanka izlaganja tetnoj tvari. Ovo opaanje moe biti posljedica razliitih imbenika od kojih moemo spomenuti skladitenje - akumulaciju nekih tvari u organizmu i vrlo polagano izlaenje iz skladinog prostora tijekom dugog vremena. Pojava genotoksinih uinaka u prosjeku ipak ovisi o dozi kojoj je jedinka izloena, pa se rizici mogu smanjiti samo smanjenjem unosa u organizam. U praksi to znai striktno pridravanje svih mjera ogranienja unosa kemikalije.

17

Vrlo otrovni dioksini s dokazanim genotoksinim uincima skladite se duboko u mastima, tako da se nakon prestanka izlaganja polovica uskladitene koliine isprazni iz tjelesnih masti tek tijekom desetak godina. To znai da dioksini praktino ostaju u organizmu vei dio ivota i stalno u nekoj mjeri ugroavaju organizam. Osim dioksina genotoksine tvari su i razliiti poli aromatski ugljikovodici (PAH) kao dibenzo antracen, acetilamino flouren ili vinilkloridi. Ovi spojevi su stabilni i nereaktivni ali enzimatskim metabolizmom (oksidativni metabolizam s monooksigenazom) iz njih nastaju vrlo reaktivni i kratkoivui metaboliti koji se mogu vezati na DNK.

6. Teratogenost obuhvaa sve uinke i djelovanja tetnih tvari na plod tijekom

izloenosti trudne enke. tetne tvari koje uzrokuju uinke ove vrste nazivaju se reproduktivno toksine kemikalije. To su tvari i pripravci koji nakon udisanja, gutanja ili prolaska kroz kou mogu uzrokovati ili poveati vjerojatnost pojave nenasljednih tetnih uinaka na potomstvo i/ili poremetiti muke ili enske reproduktivne funkcije ili nakon gutanja, udisanja ili prolaska kroz kou (doticaja s koom) mogu tetno djelovati na plodnost, plod ili potomstvo. Izloenost ploda tetnoj tvari moe nastupiti i nakon prestanka unosa u majin organizam, osobito ako se tetna tvar akumulira u nekom dijelu organizma i otputa se iz tog skladita tijekom trudnoe. Tipian primjer su lipofilni otrovi koji se mogu uskladititi u masnom tkivu majke (npr. DDT, poliklorirani bifenili ili dioksini) pri emu znatnije otputanje nastupa tijekom trudnoe, pa te tvari prelaze kroz placentu u plod. Placenta je vrlo neselektivna barijera i literaturni podaci pokazuju da veina otrova prolazi kroz nju u veem ili manjem iznosu, pa je tako plod izloen otrovu. Osjetljivost ploda na otrove je razliita u razliitim fazama razvoja ploda. Teratogeni uinci tetnih tvari su razliiti i pojavljuju se odmah ili naknadno, neki ak dugo nakon poroda. Oni ovise o vremenu u kojem je otrov doao do ploda, to znai da e tetni uinak biti najjae izraen na onim organima ploda koji su bili najosjetljiviji u trenutku djelovanja otrova na njega. Mogui tetni uinci, osobito nepovratni, izrazito su brojni pa se pozorno istrauje djelovanje otrova na trudnim enkama odreenih ivotinjskih vrsta. Postoje i podaci o teratogenom djelovanju nekih otrova na ljude, upravo zbog nedovoljne zatite trudnica od izlaganja i djelovanja otrova na radnom mjestu. Osim toga, postoje i podaci o lijekovima koji su izazivali teke teratogene uinke kao to je talidomidska katastrofa.

Standardna istraivanja za odreivanje razvojnih oteenja se najee provode na embrijima aba (Xenopsus laevis) i nazivaju se FETAX istraivanja-(frog embrio teratogenesis assay). Iako ova vrsta nije nativni stanovnik u Europi i Sj. Americi istraivanje je prihvaeno zbog produkcije velikih koliina sperme i jajaaca, dobro utemeljene procedure i velike baze podataka. U testu se jajaca izlau razliitim koncentracijama tetnih tvari tijekom odreenog vremenskog perioda (najee 96 h). Odnos mrtvih jajaaca i ivih embrija sa razvojnim deformacijama za sve pojedine koncentracije omoguuje izraun LC50 i EC50 ili TC50 (stvaranje 50% embrija sa deformacijama- (eng. teratogen concentration-TC). TERATOGENI indeks (TI) se rauna iz omjera LC50/EC50. Vrijednost TI manja od 1,5 ukazuje na blaga razvojna oteenja.

7. Utjecaj na reprodukciju je jo jedan od tetnih uinaka nekih otrova. tetni uinci

se ne moraju pojaviti na plodu nakon poroda, ak niti u prvoj generaciji nakon izloenosti majke, mogu se javiti u drugoj ili treoj generaciji nakon kronine izloenosti pretka otrovu. Istraivanja utjecaja na reprodukciju su izrazito sloena i dugotrajna, a obavljaju se obavezno kod istraivanja novih kemijskih spojeva, posebno onih koji e imati iroku primjenu. To su npr. pesticidi ili sredstva za DDD (dezinfekcija, dezinsekcija, deratizacija) zatitu, meutim kod veine starih kemikalija podataka nema. U takvim istraivanjima najvie se pozornosti posveuje enskim jedinkama. Utjecaj na reprodukciju omoguuje i dobivanje informacija o neeljenim uincima na: muku i ensku plodnost, embrionalni razvoj (= teratogenost), fetalni razvoj ukljuujui uinke na potomke koji se nalaze u fazi laktacije i utjecaj na slijedne generacije enskih jedinki.

18

8. Ekotoksinost je pojam koji odraava tetni uinak kemijskih tvari na iva bia i

okoli. Kemikalije opasne za okoli jesu tvari i pripravci koji zbog svojih svojstava, koliine i unoenja u okoli mogu biti tetni za zdravlje ljudi, biljni i ivotinjski svijet, odnosno bioloku i krajobraznu raznolikost. Istraivanje uinaka na okoli i zatita okolia od unosa kemikalija je porastom svijesti ovjeka sve vanije jer se oneienjem okolia ugroava opstanak mnogih vrsta ukljuujui i ovjeka. Openito govorei svaki poremeaj u malom dijelu okolia ima odraz, najee na druge njegove dijelove, a time i na itav ekosustav. Tipian primjer ovisnosti jedne vrste o drugoj su veze u porastu/padu populacije vrsta koje imaju meusobni odnos kao na primjer odnos lisica i zeeva. Porast populacije zeeva dovodi do porasta populacije lisica, a pad populacije zeeva vodi neminovnom padu populacije lisica, i obratno. U prirodi su veze izmeu vrsta izrazito sloene i ovjeku uglavnom nepoznate ili nerazumljive, a opaaju se tek kada ovjek svojim djelovanjem uniti jednu od njih, te tada uoi kako je stotine drugih vrsta, na neki nain bilo povezano s unitenom vrstom. Osim toga i ovjek ovisi o toj sloenoj ravnotei u prirodi.

Slikovit primjer je nekadanja izrazito iroka primjena insekticida poznatog pod nazivom DDT. Njegova primjena poslije II. Svjetskog rata je bila toliko uestala da su brojni ekosustavi kao posljedica toga postali jako zagaeni. Opseg takvog zagaenja se moe prikazati brojnim primjerima prisutnosti DDT u okoliu a znakovit primjer je njegova prisutnost u masnom tkivu Eskima koji nisu koristili DDT. Kod nekih Eskima su u masnom tkivu odreene vee koncentracije ovog insekticida nego u tkivima graana Njemake. DDT je svojim korisnim djelovanjem iskorijenio neke bolesti u pojedinim regijama Zemlje, (masovno unitenje kukaca prijenosnika). Meutim posljedice na okoli su nesagledive i vjerojatno samo malim dijelom uoene. Tako je, tijekom ezdesetih godina uoeno izumiranje nekih ptica, kao posljedica djelovanja DDT. Naime, ljuske izlegnutih jaja su bile izrazito mekane i ona su se razbijala pod teinom ptica. Smanjenje broja ptica uzrokovalo je porast broja kukaca, osobito onih kojima su se hranile te ptice, a osim toga i onih vrsta koje nisu bile tretirane s insekticidom ili su na DDT bile otporne. tete koje su nastale kao posljedica toga posebno u poljoprivredi i umarstvu su bile nemjerljive. Naalost, to je samo jedan od uinaka DDT, a ukupan broj izumrlih vrsta irom svijeta vjerojatno nikada neemo ni saznati.

Slinih primjera vezanih uz razliite kemijske spojeve koji se uestalo koriste u razne svrhe ima mnogo. Kao posljedica takvih opaanja i porastom potrebe za ouvanjem okolia u kojem ivimo provode se brojna istraivanja ekotoksinosti razliitih tvari. Tako danas kemijske spojeve nije mogue lako registrirati posebno se moraju istraiti mogui tetni uinci, a nalae se i posebna pozornost kod njihove prve upotrebe. Problematika istraivanja ekotoksinosti je vrlo sloena i ekotoksinost kemikalija se istrauje na mnogim vrstama. Istraivanjima su obuhvaeni vodeni organizmi (npr. alge, ribe, koljke, ...), kopnene ivotinje, ptice, ivotinje koje ive u tlu (npr. gliste), biljke, i mnogi drugi organizmi. Poseban problem je ovdje injenica da se neke tvari koriste upravo za selektivno unitavanje odreenih vrsta iz okolia (npr. kukaca, biljki, toplokrvnih ivotinja, bakterija i plijesni), a u praktinim primjenama u okoliu selektivnosti u djelovanju otrova zapravo nema. Zato bi se takvi otrovi trebali koristiti uz posebnu pozornost i stalni nadzor, to se vrlo rijetko provodi. Ovdje treba naglasiti da nepropisno i pretjerano koritenje ovih kemikalija gotovo uvijek neizravno ima tetan uinak i na osobe koje ih primjenjuju, a mogue su i izravne tete unosom tih otrova u ljudski organizam preko hrane. Zbog toga je jako vana pravilna upotreba sredstava zatite ovjeka i okolia prigodom rada s ekotoksinim tvarima.

tetne tvari u okoliu s obzirom na ekotoksinost mogu se openito podijeliti na primarne i sekundarne. Primarne izazivaju neposrednu tetu (otrovi) a sekundarne

19

izazivaju tetne uinke koji su posljedica kemijskih promjena nastalih u okoliu. Zato je vano poznavati otrovnost kemikalija za razliite organizme iz okolia.

9.Ostali tetni uinci su raznovrsni a obuhvaaju meu ostalim i tetne uinke na

reproduktivne organe (smanjivanje plodnosti kod enki, poremeaji u menstrualnom ciklusu, smanjivanje potentnosti kod mukih jedinki, smanjivanje seksualnog nagona, itd.). Neki pesticidi npr. izazivaju promjene na spermatozoidima mukih jedinki u smislu poveanja sterilnosti. Sterilnost osim toga mogu izazvati i drugi imbenici, kao to je toplinska energija, zraenje radara, itd. Posebno je naglaeno da navedeni tetni uinci pojedinih kemijskih spojeva mogu predstavljati izrazito teak problem i za ljude. Kao posljedica toga, u novije vrijeme se iz nekih zemalja (npr. Juna Amerika) posebno inzistira na iscrpnim i sveobuhvatnim istraivanjima ovih uinaka, posebno za kemikalije koje se esto i u velikim koliinama koriste (npr. pesticidi).

U ovu grupu mogu se svrstati i tetni uinci koji uobiajeno nazivamo nuspojavama. Nuspojava je tetan utjecaj lijeka koji je primijenjen u odgovarajuoj dozi i na optimalan nain. Nuspojave zdravstveni djelatnici u veini zemalja svijeta prijavljuju odgovarajuim dravnim tijelima, a prikupljeni podaci se potom alju u Sredinju svjetsku bazu podataka u vedsku. Temeljem tih podataka lijekovi se stalno ponovno procjenjuju, a ako se opaze tee nuspojave povlae se s trita i zabranjuje se uporaba. Lake nuspojave su izrazito brojne, pa gotovo svi lijekovi imaju neki uinak prijavljen u Sredinjoj bazi podataka.

Hrvatski Zakon o otrovima odreuje da se svi tetni uinci kemikalija moraju prijavljivati Hrvatskom zavodu za toksikologiju.

TOKSINOST KAO POSLJEDICA MEUDJELOVANJA KEMIJSKIH SPOJEVA Interakcija je meudjelovanje dviju ili vie tvari koje ima za posljedicu pojaavanje

ili smanjenje nekog postojeeg tetnog odnosno korisnog uinka, a moe se pojaviti i neki novi tetni ili korisni uinak. Istovremena prisutnost dvije ili vie tvari u organizmu moe omoguiti razliite interakcije odnosno meudjelovanja tih tvari, te time uzrokovati tetno ili korisno djelovanje koje je razliito od oekivanog uinka na taj organizam. Tvari koje meusobno utjeu jedna na drugu mogu biti razliite, od uobiajenih sastavnica organizma, do tvari koje se ne smatraju tetnim ili tvari koje se koriste kao lijek. U praksi se najee prikazuju podaci o tetnim uincima i interakcijama razliitih lijekova, jer dokazanih podataka o interakcijama drugih kemijskih tvari u ljudskom organizmu ima izrazito malo. Osobito nedostaju podaci za dugotrajnu izloenost na radnom mjestu ili u okoliu. Openito govorei interakcije su brojne, ali se teko dokazuju.

Dvije tvari mogu meusobno djelovati jedna na drugu na razliite naine, a prema literaturnim spoznajama interakcije mogu biti:

aditivne; sinergistine ili potencirajue antagonistine

Vrsta interakcije za dvije tvari, odnosno sinergistini odnos (eng. synergistic ratio, SR) moe se odrediti prema izrazu:

( )( )2tvartvar1

tvar1+

=SMLD

MLDSR

(2.2)

20

Ako je SR=1, interakcija je aditivna; SR1 interakcija je sinergistina.

Aditivna interakcija je najjednostavnija interakcija koja se pojavljuje kada meusobno reagiraju dvije tvari koje imaju isto djelovanje na organizam, pri emu se ukupni uinak koji nastaje moe prikazati zbrojem pojedinanih uinaka (Slika 7). Tako npr. ako dvije tvari pri odreenim dozama poveavaju neki tetan uinak za 10%, onda e im ukupni uinak biti 20% vei.

Slika 7. Aditivna i potencijska toksinost. (1)-linearni odzivi-uinci tvari A i B. (2) -

linearni uinak tvari A i nelinearan uinak tvari B. Sinergistina interakcija se takoer pojavljuje izmeu dviju tvari s jednakim uinkom,

ali istovremena prisutnost i meudjelovanje u organizmu ima za posljedicu ukupni uinak koji je vei od zbroja pojedinanog djelovanja. Pojam sinergistina interakcija se najee koristi za tvari od kojih jedna ima neki tetni a druga (sinergist) ne pokazuje takva djelovanja ili unijeta doza ne izaziva tetne uinke. Prema prethodnom primjeru, ukupan uinak na izloeni organizam je vei od 30%. Tako na primjer kod insekata, pesticid Karbaril uz prisutnost piperonil butoksida ima 200 vei uinak.

Potencijska interakcija je meusobno djelovanje dviju tvari koje imaju neki tetni

uinak, pri emu istovremena prisutnost u organizmu uzrokuje poveanje uinka prve navedene tvari to je posljedica doprinosa druge tvari. Jednostavno reeno ako neka tvar ima tetni uinak i oekuje se da izazove 20% promjenu stanja a u prisutnosti neke druge tvari opaeni uinak prve tvari iznosi vie od npr. 40 % moemo rei da se radi o potencijskoj interakciji. Potencijske interakcije mogu biti najee posljedica djelovanja tvari A na promjene u metabolizmu tvari B i to:

Inhibicijom detoksifikacije - Tvar A inhibira enzime koji detoksificiraju tvar B. Djelovanjem tvari A usporava se detoksifikacija i time se poveava toksinost.

Poveanjem aktivacije tvari - Tvar A inducira enzime koji aktiviraju tvar B. Djelovanjem tvari A ubrzava se aktivacija tvari B i time se poveava toksinost.

Interakcije se mogu pojaviti na razliitim razinama od unosa otrova u organizam do

meudjelovanja na razini stanice ili na molekularnoj razini. Veina interakcija je i danas nepoznata, ali se rizik od interakcija smanjuje ograniavanjem istovremenog unosa razliitih tvari u organizam. Kao primjer poznate su interakcije mnogih lijekova s

21

alkoholom. Osim toga, alkohol pojaava djelovanje razliitih otrova (npr. insekticida) jer poboljava apsorpciju iz probavnog sustava, pa je to tipina potencijska interakcija. Interakcije s alkoholom pojavljuju se i na molekularnoj razini, a mogu biti od korisnih do vrlo opasnih. Primjer korisne interakcije na razini enzima alkoholne dehidrogenaze je istovremeno uzimanje metanola i etanola gdje dolazi do usporavanja metabolizma metanola. Interakcija je poeljna jer smanjuje tetno djelovanje metabolita metanola na oni ivac. Meutim, alkohol ima brojne tetne interakcije razliitih tipova na molekularnoj razini, posebno u reakcijama s organskim otapalima. Istraivanje znanstvenika s University of Alabama je pokazalo da kombinacija umjerenih koliina alkohola praena udisanjem dima cigareta puaa iz okoline ima izraeniji tetni utjecaj na srce nego pasivno puenje i alkohol zasebno. Testiranja na ivotinjama su pokazala da istovremena izloenost alkoholu i duhanskom dimu moe upeterostruiti izglede za teka oteenja srca i krvnih ila. Rizik za pojavu ovakvih oteenja je bio 2 manji kada su ivotinje bile izloene samo ekvivalentu dimu cigareta koji "stvori" jedan pua u kratkom vremenskom razdoblju.

III ONEIENJE OKOLIA

Procesi unosa, biotransformacije, detoksifikacije, eliminacije i akumulacije Razumijevanje i mogunost predvianja nakupljanja tetnih tvari (akumulacije) u

okoliu je vano zbog toga jer su uinci tih tvari posljedica njihove koncentracije. Osnovni procesi o kojima ovisi nakupljanje tetnih tvari u ivim organizmima (bioakumulacija) su unos, biotransformacija, detoksifikacija i eliminacija (Slika 8).

Slika 8. Osnovni procesi bioakumulacije.

Bioakumulacija je neto akumulacija tetne tvari u i na organizam iz svih izvora ukljuujui vodu, zrak i vrste faze (hrana, tlo, sediment i fino suspendirane estice u zraku ili vodi) u okoliu. Biokoncentracija je pojam koji je slian pojmu bioakumulacija, ali je ogranien na akumulaciju tvari iskljuivo iz vode. Obrada podataka o bioakumulaciji se osniva na matematikim modelima, stoga je razumijevanje ovih procesa nuno za predvianje bioakumulacije i uinaka koji iz toga proizlaze. Koncept bioakumulacije je prikazan jednostavnim matematikim modelom u slici 8. U gornjem dijelu slike prikazana je riba izloena tetnoj tvari putem vode koja prolazi kroz krge i hrane koja ulazi kroz probavni sustav. Unos preko koe je prvenstveno ovisan o koliini i vrsti tetne tvari. Ostali izvori unosa mogu se smatrati nevanim ili se ukljuuju u jedan koeficijent unosa. Takoer se mora naglasiti da tetna tvar moe samo proi kroz krge bez unosa, i da se izbacuje putem urinarnog i crijevnog sustava, to je prikazano jednom eliminacijskom konstantom. Unutar organizma odvijaju se sloeni procesi

22

pretvorbe i prijenosa, koji se matematiki kombiniraju, u ovom sluaju u jednu konstantu, ili se pretpostavljaju nevanim u odnosu na dominantan proces eliminacije. Proces je u sredini slike prikazan pojednostavljenim modelom koji je sloen prema matematikim pretpostavkama o unosu, eliminaciji i unutarnjim pretvorbama i izmjenama. Matematiki izrazi ovog najjednostavnijeg modela predviaju vremenski tijek bioakumulacije koji je prikazan u dnu slike. Na samom poetku izlaganja mala koliina tetne tvari se nalazi u ribi. Unos prevladava i koncentracija tetne tvari raste. Porastom akumulacije dolazi i do poetka procesa eliminacije, potom se postie ravnotea izmeu unosa i eliminacije u takozvanom ravnotenom stanju koncentracija koje se odrava sve dok uvjeti ostaju konstantni.

Unos

Unos je prijenos toksinih tvari u ili na organizam koji se odvija na nekoliko naina i ukljuuje kou, krge, povrine dinog ili crijevnog sustava. Simkiss je 1996. kategorizirao unos u stanicu na tri opa puta unosa tvari. To su lipidni, vodeni i endocitozni put unosa. Lipidni put unosa ukljuuje prolaz lipofilnih toksinih tvari kroz dvoslojnu membranu lipida. Malene polarne molekule bez naboja kao to su CO2, glicerol i H2O, lako prodiru kroz lipidni dvosloj. Vodeni put unosa ukljuuje dva opa tipa proteina za membranski prijenos, koji ili tvore kanalie (kanalni proteini) ili djeluju kao proteini-nosai u membrani prenosei hidrofilne toksine tvari u stanicu. Neki kanalni proteini mogu biti nespecifini dok su ostali specifini za tvar koja prolazi kroz njih.

Mehanizmi unosa ukljuuju apsorpciju, pasivnu difuziju, aktivni prijenos, difuziju izmjene, endocitozu i povlaenje otapala.

Apsorpcija je akumulacija tvari na granici dvaju faza i unos u plinovitu, tekuu ili

vrstu fazu (npr. unos otopine u vrstu fazu). To je npr. apsorpcija ionskom izmjenom, metala otopljenog u vodi na ljusku jednog insekta.

Apsorpcija se esto definira primjenom Freundlich- i Langmuir-ovih izotermnih jednadbi. Freundlich- ova jednadba (3.1) je empirijski odnos, a Langmuir-ova jednadba (3.2) je teoretski izvedeni odnos.

nKCMX /1= (3.1)

bCabC

MX

+=

1 (3.2)

gdje su X apsorbirana koliina, M - masa apsorbenta, K i n - izvedene konstante, C koncentracija otapala u otopini nakon to je apsorpcija zavrena, a je apsorpcijski maksimum (koliina) a b parametar afiniteta koji odraava snagu veze.

Grafiki prikaz odnosa koncentracije C (x-os) i izraza X/M (y-os) rezultirati e

krivuljom koja je istog oblika kao ona prikazana u slici 8. Ovi odnosi odnosno jednanbe (3.1 i 3.2) se mogu linearizirati kako bi se olakala

obrada podataka linearnom regresijom:

nCK

MX logloglog += (3.3) C

aabMXC 11/

+= (3.4)

Apsorpcija i ovi izrazi se vrlo uspjeno koriste za definiranje kretanja toksinih tvari na razliite bioloke povrine kao to su one kod jednostaninih algi, ribljih krga i zooplanktona. Crist i sur.* (1988.) su ustanovili da unos H+ iona u alge ukljuuje brzu apsorpciju nakon koje slijedi spora difuzija u stanicu, a za odreivanje interakcija metala s povrinom stanice alge koristili su Langmuir-ovu jednadbu (3.2). * R.H. Crist, K. Oberhoiser, D. Schwartz, J. Marzoff, D. Ryder, and D.R. Crist. Interactions of metals and protons with algae. Environ. Sci. Technol.22 (7) (1988) 755-760.

23

Difuzija je kretanje tetne tvari niz, odnosno prema elektrokemijskom nizu (koncentracija, aktivnost ili elektrini gradijent). To moe biti jednostavna difuzija nabijenog iona kroz kanalni protein ili prolaz lipofilne molekule kroz lipidni dvosloj (slika 9). Jednostavna difuzija ne zahtijeva potronju energije. Ako je u proces difuzije ukljuen kanalni protein, prolaz kroz kanal ovisi o naboju i veliini iona ukljuujui i veliinu hidracijske sfere oko iona. Proteini-nosai mogu olakavati difuziju. Olakana difuzija openito je posljedica prisutnosti nekih spojeva ili vrsta iona, a odvija se prema elektrokemijskom nizu. Uz prisutnost proteina-nosaa, tee slobodno (ne treba energiju) i toksine tvari se prenose bre nego to je predvieno za proces jednostavne difuzije. Neke vrste olakane difuzije ukljuuju izmjenu iona du membrane (izmjenina difuzija).

Ponekad difuzija moe biti vrlo sloena osobito ukoliko dolazi do promjene tvari nakon prolaska kroz membranu. Npr. Pentaklorfenol prolazi kroz membranu u krv ali nakon toga pretvorbom nastaje pentaklorfenat koji ima smanjenu sposobnost povratka kroz membranu i izluivanja iz organizma. Difuzija se opisuje Fick-ovim zakonom:

dXdCDA

dtdS

= (3.5)

gdje je dS/dt prijenos tvari u jedinici vremena; odnosno promjena kretanja tetne tvari kroz povrinu u nekom vremenu, D difuzijski koeficijent, A povrina odvijanja difuzije i dC/dX promjena koncentracije u smjeru X, odnosno razlika koncentracija na granici dvaju faza (npr. izmeu dvije strane stanine membrane).

Ova se jednadba koristi u mnogim modelima bioakumulacije.

Slika 9. Difuzija kroz lipidni dvosloj. Aktivni prijenos je proces prijenosa tetne tvari koji treba energiju za odvijanje

prijenosa du elektrokemijskog niza. Jedan od primjera ovakvog prijenosa je kationski prijenos membranski-vezanom adenozin tri fosfatazom (ATP-azom). ATP-aza je enzim koji koristi energiju osloboenu hidrolizom ATP i pritom djeluje kao pumpa za istovremeno uklanjanje nekih iona iz stanice (Na+) i unos drugih iona (K+) u stanicu.

Endocitoza (pinocitoza i fagocitoza) procesi unosa malih estica u stanicu su takoer

mogui vani putovi unosa posebno za toksine tvari koje se unose putem hrane. Pinocitoza je proces unosa malih estica u stanicu, pri emu se estice razdvajaju na manje dijelove i uklapaju u upljine unutar citoplazme, a potom se sjedinjuju s lizosomima i hidroliziraju ili razbijaju. Fagocitoza je slian proces ali je specifian za tvar koju prenosi. Fagocitozom se uklapaju itave estice koje se potom enzimski razbijaju i unose dok se pinocitozom unose razloene tvari. Primjer ove vrste unosa opisao je Simkiss 1996. eljezo i neki drugi metali se vezuju na membrane proteina a nastali metal-protein

24

kompleks se kree do odreenog podruja povrine stanice gdje biva asimiliran i uklopljen u upljinu. Unutar stanice se upljina stapa s lizosomom i metal se otputa.

U nekim sluajevima pod odreenim uvjetima toksine tvari mogu ulaziti u organizam procesom povlaenja otapala (kretanje otopljene tvari usporedno s fizikalnim kretanjem matine otopine). Na primjer, pri snienim pH vrijednostima, H+ se moe natjecati sa Ca2+ koji se uobiajeno vee za ligande stanine povrine i odrava vrste stanine veze epitela ribljih krga. Ovo moe doprinijeti poveanju propusnosti krga za metale pri snienim pH vrijednostima.

KINETIKA UNOSA se esto definira opim izrazima. U tome kontekstu, za reakciju

koja ukljuuje samo jedan reaktant red reakcije u opem obliku kinetikog modela odgovara eksponentu n u jednadbi dC/dt = kCn.

Za reakciju nultog reda je dC/dt = k, odnosno porast koncentracije ne ovisi direktno o koncentraciji reaktanta C.

Za reakcije prvog reda dC/dt = kC i promjena koncentracije reaktanta C utjee na brzinu reakcije, pri emu konstanta brzine reakcije k ima jedinicu h-1. Kinetika reakcija prvog reda najee se opaa i primjenjuje tijekom modeliranja procesa bioakumulacije. Osim toga vrlo esto se primjenjuje i kinetika zasienja, primjenom Michaelis-Mentenove jednadbe:

CKCV

dtdC

m += max (3.6)

gdje su Vmax maksimalna brzina reakcije i Km -Michaelisova konstanta.

Biotransformacija i detoksifikacija

Nakon unosa u organizam toksina tvar postaje dostupna procesima biotransformacije - bioloke pretvorbe jedne kemijske tvari u drugu. Biotransformacija je proces u kojem se kemijske tvari prevode iz jednog oblika u neki drugi oblik (transformacija) putem kemijskih reakcija unutar organizma. Biotransformacija je proces kljuan za preivljavanje jer se njime transformiraju apsorbirane hranjive tvari (hrana, kisik,) do spojeva ili oblika koji su nuni za normalno funkcioniranje organizma. Openito, kemijske reakcije koje se odvijaju u organizmima: omoguuju pretvorbu hranjivih tvari do energije, sudjeluju u izgradnji novih i razlaganju starih tkiva, omoguuju odlaganje i izluivanje otpadnih tvari i ksenobiotika. Kemijske reakcije unutar organizama su dobro organizirane i odvijaju se prema potrebi pri emu se veina tih kemijskih reakcija odvija znatnijim dijelom zbog prisutnosti specifinih proteina, poznatih kao enzimi, koji ih kataliziraju odnosno ubrzavaju reakciju. Enzimi su katalizatori za gotovo sve biokemijske reakcije. Veina biotransformacijskih enzima su bjelanevine velike molekularne teine i sastoje se od lanaca aminokiselina meusobno povezanih peptidnim vezama. U organizmima su prisutni brojni razliiti spojevi, ali samo one tvari koje se uklapaju u enzimsku strukturu i prostorni raspored se mogu vezati, zakljuati i transformirati pod utjecajem enzima. Ovisno o strukturi i katalitikoj sposobnosti, enzimi mogu biti apsolutno specifini - kataliziraju samo jednu specifinu reakciju, specifini za grupe - kataliziraju reakcije molekula koje posjeduju specifine grupe kao npr. amino, fosfatne ili metil grupe i mogu pokazivati specifinost za vrstu veze - Enzimi djeluju na specifine veze bez obzira na ostatak strukture molekule. Kao primjer moemo spomenuti alkohol dehidrogenaze koje imaju grupnu specifinost jer mogu biotransformirati nekoliko razliitih alkohola, ukljuujui metanol i etanol, pri emu dolazi do uklanjanja vodika i produkt je obino aldehid ili keton.

25

Biotransformacija moe doprinijeti poboljanju procesa eliminacije, detoksifikacije, preraspodjele ili aktivacije. Takoer moe pospjeiti izluivanje iz organizma kao to je esto sluaj ako se lipofilni ksenobiotici prevedu u hidrofilniju tvar, npr. oksidacijom naftalena nastaje naftalen diol. Neke toksine tvari mogu se prevesti u produkte koji nisu toksini (detoksifikacija). Procesom aktivacije tetni uinci neke toksine tvari mogu se tijekom biotransformacije jo pojaati ili se neka neaktivna tvar moe prevesti do produkta sa tetnijom bioaktivnou (proces bioaktivacije). Primjerice, organofosforni pesticid-paration podlijee oksidativnoj desulfuraciji pri emu nastaje vrlo tetan paraokson.

Biotransformacija organskih tvari

Ovisno o vrsti, organske tetne tvari se brzo uklanjaju ili metaboliziraju uz izluivanje nastalih metabolita. Tijekom metabolizma lipofilne tvari esto ali ne uvijek, pretvorbom u hidrofilne produkte postaju pristupanije za izluivanje. Openito se metabolizam organskih tvari moe podijeliti u dvije faze. Reakcije 1. FAZE su najee procesi oksidacije, redukcije, hidrolize, dezaminacije ili drugi procesi promjena na prstenu. Reakcijama prve faze se poveava hidrofilnost. Iako prevladavaju reakcije oksidacije, hidroliza i redukcijske reakcije su takoer vaan dio prve faze metabolizma. Reakcije oksidacije (supstrat otputa elektrone) su vrlo brojne i ukljuuju osim reakcija s kisikom i mnoge druge reakcije kao to su na primjer reakcije dehidrogenacije, hidroksilacije, dezaminacije i druge. Jedna od estih reakcija prve faze je adicija kisika na ksenobiotike djelovanjem enzima monooksigenaze (slika 10). Reakcije redukcije (supstrat dobiva elektrone) se vrlo esto pojavljuju kod tvari s manjim sadrajem kisika. Redukcija se moe odvijati i preko N-N dvostrukih veza ili na nitro skupinama pa se proces naziva azo ili nitro redukcija. Specifine reakcije se uglavnom i nazivaju prema tipu reakcije, supstratu ili enzimu ukljuenom u reakciju. Produkti prve faze mogu biti izlueni ili mogu sudjelovati u reakcijama druge faze. Reakcije 2. FAZE su najee procesi konjugacije s glukuronskom kiselinom, sumpornom kiselinom, razliitim aminokiselinama ili glutationom.

Slika 10. Reakcije tijekom metabolizma naftalena.

Reakcija konjugacije s glukuronskom kiselinom se odvija uz prisutnost kisikovih, duikovih veza ili veza sa sumporom. U reakciji sudjeluje velik broj razliitih ksenobiotika, ali i endogenih tvari, kao to su bilirubin, steroidni hormoni i hormoni

26

titnjae i obino se time smanjuje toksinost tvari. Nastali konjugati su openito prilino hidrofilne molekule i izluuju se bubrezima ili ui, ovisno o veliini konjugiranog spoja.

Relativna uinkovitost biotransformacije ovisi o nekoliko imbenika, ukljuujui: vrstu, dob, spol, genetsku varijabilnost, prehranu, mogua oteenja ili bolesti organizma, izloenost drugim kemikalijama koje mogu sprijeiti ili potaknuti enzime i koliinu - dozu. Razlike u sposobnosti vrsta da biotransformiraju odreene kemikalije su veinom poznate i obino su osnova za selektivno toksino djelovanje i koriste se na primjer za razvoj kemikalija uinkovitih protiv insekata i drugih tetoina, ali relativno sigurnih za ljude. Kao primjer moemo spomenuti insekticid malation koji se u sisavaca biotransformira hidrolizom na relativno bezopasne metabolite, ali u kukaca oksidira do malaoksona, koji je smrtonosan za insekte. Biotransformacija metala i metaloida

Biotransformacija metala je vrlo sloen proces i jo uvijek se istrauju principi odvijanja. Openito se metali mogu: vezati za odreene ligande i time omoguiti uklanjanje iz organizma bez ikakve pretvorbe, biomineralizirati (djelovanjem mikroorganizama) i vezati na metalotioneine ili druge ligande. tetni uinci metala ve su dugo poznati pa je vano poznavati procese njihove biotransformacije, koja ima za posljedicu eliminaciju ili odijeljivanje unutar jedinke.

Ioni metala se mogu brzo vezati za odreene ligande i time omoguiti uklanjanje iz organizma bez ikakve pretvorbe. Tako su Lion i sur. (1984) pojasnili ulogu ligandne veze s ionima metala u krvi potonog raka s ciljem odreivanja relativnih udjela takvog procesa eliminacije za niz metalnih iona. Procesi biotransformacije su vrlo brojni pa navodimo samo neke od primjera:

Mikroorganizmi genetski prilagoeni na okolinu zagaenu metalima mogu poveati

mogunost adicije metilnih ili etilnih grupa na ione metala. (npr. ion ive prevodi se u metil iva kompleks). Trovalentni i peterovalentni arsen u biljkama i ivotinjama moe procesom metilacije prijei u manje toksine kiseline (monometilarsonsku i dimetilarsinsku). Arsen moe konvertirati do arsenovih eera

Metalotioneini i sline molekule veu ili odjeljuju metale s odreenih pozicija. Metalotioneini su grupa relativno malenih proteina koji sadre 25-30% sumporom bogatog cisteina (amino kiselina) i koje posjeduju sposobnost vezanja 6-7 atoma metala po molekuli. Uobiajeno su inducirani prisutnou metala kao to su Cd, Cu, Hg i Zn. Ag, Pt i Pb takoer potiu metalotioneine. Njihova prisutnost potvrena je u mnogim kraljenjacima i beskraljenjacima i u viim biljkama. Fitohelati su skupina polipeptida koju unutar biljke induciraju metali kao Cd, Cu, Hg, Pb i Zn, a oni mogu doprinijeti regulaciji i detoksifikaciji metala.

Konano metali i drugi kationi podlijeu biomineralizaciji te i na taj nain mogu biti

odijeljeni ili uklonjeni. Metali kao olovo, radionuklidi kao radiostroncij ili radij mogu se uklopiti unutar relativno inertne koljke, kostura ili kosti. Posljedice ovakvog unosa mogu biti kobne anemije i lomovi kostiju. Metali mogu biti odijeljeni i uklapanjem u brojne granule ili krute tvari kao dopuna odjeljivanja u strukturnim tkivima. Takve granule obino se pojavljuju u probavnim lijezdama, guterai i bubrezima beskraljenjaka, osim toga naene su i u drugim specifinim stanicama beskraljenjaka te u veznom tkivu kraljenjaka i beskraljenjaka.

27

Eliminacija Mehanizmi eliminacije Eliminacija je izluivanje ili metaboliziranje toksine tvari koje ima za posljedicu

smanjenje koliine tetne tvari unutar organizma. Ako tijekom rasta organizma dolazi do pada koncentracije toksine tvari, kao posljedice porasta koliine tkiva u kojem se toksina tvar rasporeuje, govorimo o rastuem razrjeenju, koje ne predstavlja dio procesa izluivanja.

Mehanizmi izluivanja ovise o vrsti organizma i vrsti toksine tvari. Biljke se mogu rijeiti toksine tvari istjecanjem, isparavanjem s povrine, opadanjem lia, izluivanjem iz korijena i slinim procesima. ivotinje mogu izluivati toksine tvari prijenosom kroz krge, izdisanjem, izluevinama ui kroz uni mjehur, izluevinama guterae, crijevne sluzi, izbacivanjem granula, mijenjanjem perja ili koe, izluevinama kroz bubrege, polaganjem jaja, ili gubitkom dlake, perja i koe. Jetra, u, krge, utroba i bubrezi su primarni putovi izluivanja u ivotinja. Npr. Slabo lipofilni ksenobiotici, fenol, pentaklorfenol i DDT se lako izluuju putem krga. Velike nepolarne molekule i pripadajui metaboliti mogu se izluiti iz jetre u u i ukloniti fecesom, a razliiti metali (Al, Cd, Co, Hg, i Pb) i metaloidi (arsen i telur) kompleksiraju s proteinima i drugim biokemijskim tvarima u plazmi i uklapaju se unutar ui.

Eliminacija putem ui je zanimljiva zbog toga to se neki otrovi mogu ponovo

reapsorbirati u probavnom sustavu produujui svoje djelovanje. Pojava se zove enteralna reapsorpcija i vana je u terapiji nekim lijekovima (npr. steroidni kontraceptivi). Vezana je uz otrovanja s razliitim tetnim spojevima koji npr. sadre peptide, aromatske karboksilne kiseline, i drugo, te s nekim drugim polarnim otrovima molekulske mase vee od 400. Reapsorpcija iz probavnog sustava se moe sprijeiti davanjem prikladnih sorbensa ili ubrzavanjem prolaska otrova kroz crijevo.

Izluivanje putem bubrega je uz biotransformaciju najvaniji put eliminacije otrova iz

organizma i sniavanja koncentracije otrova na mjestu djelovanja. Na izluivanje bubregom utjeu brojni imbenici, od kojih je najvanija funkcionalnost bubrega. Funkcija bubrega slabi s porastom ivotne dobi, ali i unosom otrova, pa se zbog smanjene funkcionalnosti bubrega i sporijeg izluivanja otrova tetni uinci poveavaju, a bubrezi se tako jo vie oteuju a eliminacija jo vie smanjuje. Na brzinu eliminacije utjeu i mnogi drugi imbenici kao to su npr. diureza, bolesti srca, nain prehrane, fizika aktivnost, itd. Tako se opseg eliminacije otrova moe poveati diurezom koja raste poveanim unosom tekuine u organizam. U ovakvim sluajevima preporuuje se uzimanje vode, sokova, voa s velikim sadrajem tekuine (npr. lubenice), dok se alkoholna pia moraju izbjegavati zbog moguih interakcija s otrovom ili zbog oteenja organizma. Izluivanje putem bubrega je primarni put izluivanja nekih metala (Cd, Co, Cr, Mg, Ni, Zn i kositar) u sisavaca.

Osim navedenih putova eliminacije, izluivanje se mo