TOKSILISTE AINETE TOIME INIMESELE
Toksiliste ainetega saastunud keskkonna riskid inimesele
Kui kõneldakse keemiliste ainete toksilisusest ja nende ohtlikkusest inimesele, siis ärgem unustagem, et meie organism koosneb eranditult keemilistest ainetest ja elutegevuse käigus tekib meis hulk keemilisi, sealhulgas toksilisi aineid, ja osa neist pääseb keskkonda saastama. Võib koguni väita, et meie organism on keemiaga sina peal, sellepärast poleks õige arvata, et keemilised ained on inimesele igal juhul ohtlikud. Pigem määrab keemilise aine toksilisust selle bioloogiline toime inimorganismile ja kokkupuute parameetrid – toime intensiivsus ja kestus. Tinglikult saab aineid, mida inimene oma pika evolutsiooniprotsessi käigus on omaks võtnud ja mis on hädavajalikud normaalseks elutegevuseks, eristada nendest, mis toimivad inimorganismile võõrainetena ehk ksenobiootikumidena. Ligemale 25 keemilist elementi, sealhulgas hapnik, vesinik, süsinik, lämmastik, fosfor, raud, magneesium ja väävel, osalevad eri ühenditena elutegevuse protsessides, samal ajal kui plii, kaadmium, elavhõbe, arseen, alumiinium ja mitmed teised ei ole inimesele vajalikud ja toimivad tervist kahjustavalt. Ksenobiootikumi organismi pääsemise korral käivitub tavaliselt häiresüsteem, mille eesmärgiks on võimalikult kiiresti vabaneda võõrainest ja selle metaboliitidest ning taastada homeostaas. Keskkonnatoksikoloogia seisukohalt on oluline eristada kroonilisi ja ägedaid mürgistusi. Viimased tekivad peamiselt tööstusettevõtetes avariide korral või ka õnnetusjuhtumitena olmes. Neid olukordi iseloomustab teatud keemiliste ainete suurte hulkade pääsemine keskkonda. Toksiliselt toimivate kemikaalide suured kontsentratsioonid põhjustavad üldjuhul eluohtlikke olukordi, sageli ka pöördumatuid tervisehäireid või koguni surma. Näiteks Indias Bhopali linnas asuvas pestitsiide valmistavas tehases lõhkes 1984. aastal mahuti, millest eraldus gaasina 42 tonni metüülisotsüanaati. Tagajärjeks oli 8000 inimese äkksurm ja kümnete tuhandete rasked tervisekahjustused. Ägedate mürgistuste sümptomaatika, diagnostika ja ravi on tänapäeval suhteliselt hästi teada, sest taolisi olukordi on läbi aegade ikka ette tulnud, eriti keemiatööstustes, kaevandustes ja pestitsiidide suurte koguste kasutamise korral põllumajanduses. Nendel juhtudel on meditsiini peamiseks probleemiks olnud õnnetusjuhtumite ootamatus ja sageli ka kannatanute suur arv. Tänapäeva keskkonnatoksikoloogia seisukohalt tuleb aga esmatähtsaks pidada paljude keemiliste ainete väikeste kontsentratsioonide identifitseerimist ning nende toimest põhjustatud tervisehäirete ja krooniliste mürgistuste selgitamist, sest just niisuguse saastetaseme keskkonnas elavad ja töötavad sajad miljonid inimesed.
Peamised meetodid keemiliste ainete toksilisuse selgitamiseks 1. Eksperimentaalsed uuringud Nende läbiviimiseks kasutatakse enamasti hiiri, rotte, meresigu, kuldhamstreid, aga ka mikroorganisme, rakukultuure jne. Eksperimentaalsete uuringutega selgitatakse kemikaali erinevate kontsentratsioonide toimet katseloomadele, sealhulgas määratakse aine maksimaalne annus (kontsentratsioon), mis ei kutsu esile muutusi organismis. Lisaks üldtoksilise ja paikse toime hindamisele uuritakse ainet ka mutageensuse, teratogeensuse, embrüotroopsuse, gonadotroopsuse ja kantserogeensuse seisukohalt. Selgitamist vajab ka uuritava aine metabolism, selle mõju immuunsüsteemile, närvikoele, vereloomele jne. Saadud tulemuste ekstrapoleerimiseks (ülekandmiseks) inimorganismile kasutatakse mitmeid meetodeid. On loomulik, et loomkatsed annavad palju väärtuslikku informatsiooni, kuid nende kasutamine inimese jaoks on pigem orienteeriva ja hoiatava tähendusega. 2. Inimuuringud Need viiakse läbi vabatahtlikega. See võimaldab täpsemalt iseloomustada uuritava aine toimet vahetult inimorganismile. On loomulik, et sel viisil uuritakse vaid madalate kontsentratsioonide toimet ja taolised inimeksperimendid toimuvad põhjaliku ja igakülgse tervisekontrolli tingimustes. Sel viisil saadud informatsioon on suure usaldusväärsusega. 3. Epidemioloogilised uuringud Epidemioloogiat määratletakse kui õpetust haiguste levikust ja põhjuslikkusest populatsioonis. Epidemioloogiliste uurimiste korral püütakse esmajoones kasutada mitmesuguseid registreid. Nende abil võib saada andmeid surma ja haigestumise kohta. Keskkonnatoksikoloogia seisukohalt kasutatakse epidemioloogilisi uuringuid selleks, et selgitada, kas uuritava ainega saastatud keskkonnas elavatel inimestel tekivad tervisehäired, mis muul elanikkonnal puuduvad. Sel viisil kogutud andmed võimaldavad saada informatsiooni uuringurühma liikmetel tekkinud tervisehäirete iseloomu ja esinemissageduse kohta ning võrrelda saadud tulemusi niisuguse kohordiga, kus kokkupuude muude toksiliste ainetega on välistatud. Toksiliste ainete madalate kontsentratsioonide korral on epidemioloogiliste uuringute usaldusväärne läbiviimine komplitseeritud. 4. Aine bioloogilise toime karakteristikute määramine uuritava aine molekulaarse analüüsi alusel Nimetatud uurimissuund on leidnud erilist arendust uute ravimite loomise valdkonnas, kuivõrd mahukad andmebaasid võimaldavad konstrueerida teatud raviomadustega preparaate ja seega sihipäraselt mõjutada inimorganismis toimuvaid protsesse. Seega on tänapäeval teatud määral võimalik prognoosida keemiliste ainete toksilisust, lähtudes selle molekuli struktuurist.
Tegurid, millest oleneb keemilise aine tervistkahjustav toime inimesele Üldjuhul oleneb keemilise aine tervistkahjustav (toksiline) toime kolmest tegurist: 1) aine toksilisusest (elutegevust kahjustavast omadusest), 2) toksilise aine kontsentratsioonist (annusest), 3) toime kestusest. Tegelikult oleneb toksilise aine toime inimesele siiski veel ühest väga olulisest tegurist, nimelt konkreetsest inimesest, täpsemalt inimese individuaalsetest omadustest ja iseärasustest. Seega iga konkreetse keemilise koormuse taluvuse astmest. Inimeste mitmekesisust kinnitavad: 1) antropoloogiliste näitajate varieeruvus, 2) erinevate konstitutsiooni- ja närvisüsteemi tüüpide ja veregruppide olemasolu, 3) erinevused naha, silmade, juuste värvuse ja peopesa jooniste osas, 4) paljude biokeemiliste näitajate erinevused, 5) geneetiline polümorfism jne. Kui raskete mürgituste puhul ei oma individuaalsed iseärasused kuigi suurt rolli, siis toksiliste ainete tagasihoidlikuma toime korral etendavad organismi individuaalsed omadused suurt tähtsust ja sellest oleneb näiteks, kas mürgistuseelne seisund kujuneb intoksikatsiooniks või mitte. Põhiliselt eristatakse toksilise aine toime vastuseks kolme reaktsioonitüüpi: 1) Esimese reaktsioonitüübi puhul ilmnevad tervisehäired kiiresti, tavaliselt juba mõne kuu möödudes. See väljendub enamasti halva enesetunde, rahutuse, unehäirete, peavalude ja teiste närvisüsteemi funktsionaalsete häiretena. Need inimesed praktiliselt ei kohane toimiva mõjuriga ja selle toime jätkumisel tervisehäired süvenevad. 2) Teist reaktsioonitüüpi iseloomustab kohanemine olukorraga adaptatsioonimehhanismide käivitumise tulemusena. Kuid ka siin on oma piir – kui toksilise aine kontsentratsioon ja kokkupuute aeg ammendab organismi kohanemisvõime, hakkavad ilmnema tervisehäired. 3) Kolmanda reaktsioonitüübi korral on organism resistentne tervistkahjustava teguri suhtes: organism kas üldse ei reageeri või see jääb normaalsete füsioloogiliste protsesside raamidesse. Niisugust olukorda esineb sageli töötervishoiupraktikas, kus samades tingimustes töötavate inimeste hulgas on neid, kellel kiiresti ilmnevad intoksikatsiooni tunnused, ja neid, kes töötavad pensionieani, ilma et neil oleksid täheldatavad mürgistuse tunnused.
Toksiliste ainete sattumine organismi Toksilised ained satuvad organismi hingamisteede kaudu (gaasid, aurud, aerosoolid, tolm), seedeelundite kaudu (allaneelamise teel) või läbi naha ja limaskestade. Tänu aastakümneid kestnud tööle keskkonna saastatuse vähendamiseks on nii mõnegi toksilise aine sisaldus õhus märkimisväärselt alanenud. Üheks positiivseks näiteks on keskkonna saastatuse vähenemine pliiga pärast seda, kui loobuti pliivärvidest, plii kasutamisest trükitööstuses ja etüleeritud bensiini tarbimisest. Samas seoses uute keemiliste ainete kasutusele võtmisega, paljude kemikaalide tootmismahtude suurenemisega, tööstuse ja transpordi intensiivse arenguga ning pestitsiidide ulatusliku kasutamise tõttu on keskkonna saastumine jätkuvalt aktuaalne. Ei saa arvestamata jätta ka loodusjõudude osa keskkonna saastajana. Näiteks ainuüksi 1991. aastal asetleidnud Pinatubo (Filipiinid) vulkaanipurske tagajärjel sattus atmosfääri 20 miljonit tonni vääveldioksiidi, 800 000 tonni tsinki, 1000 tonni kaadmiumi, 800 tonni elavhõbedat jne. Kui arvestada sadade maapealsete ja meresügavustes tegutsevate vulkaanide olemasoluga, siis on mõistetav selle ohuallika tõsidus. Tänapäeval on teadvustatud, et geoloogia probleemid on seotud ka inimkonna tervise probleemidega, mistõttu juba 1996. aastal loodi Rahvusvahelise Geoloogia Seltside Liidu juurde geoloogilise meditsiini (medical geology) töörühm.
Toksiliste ainete organismist kõrvaldamise teed Mürgid või nende metaboliidid viiakse organismist välja peamiselt uriini, väljaheite ja higina, kuid teatud määral võivad toksilisi aineid sisaldad ka rinnapiim, pisarad ja eritised sugutraktist. (vt joonis 1).
Joonis 1. Toksilise aine organismi sattumise teed ja nende eliminatsioon organismist
Toksiliste ainete põhjustatavad võimalikud tervisekahjustused
Joonis 2. Mürkide toime inimorganismile võib avalduda väga erineval moel
Mürkide toksikokineetika ja toksikodünaamika sõltub eelkõige nende keemilistest omadustest. Organismi pääsenud toksiliste ainete esmaseks ründeobjektiks on maks, kus tänu CytP450 süsteemile toimub ksenobiootikumide katalüüsitav hüdroksüülimine, mis tekitab uusi funktsionaalseid rühmi. Järgmises faasis läbivad need konjugatsioonireaktsioone, mille tulemusel muutuvad toksilised ühendid bioinaktiivseteks ja nad väljutatakse organismist. Maksa töövõimel on siiski oma piir. Kui selle koormus osutub liiga suureks, hakkab maksarakkude vahele kogunema rasva, seejärel areneb maksapõletik ja lõpuks kujuneb maksatsirroos. Seda seisundit iseloomustab maksarakkude asendumine sidekoega, mille tõttu maksa funktsioon raugeb. Kaugele arenenud maksatsirroos on tüüpiline alkohoolikute surma põhjus. Et maks suudaks sünteesida paljusid elutegevuseks vajalikke aineid ja organismi vabastada toksilistest ainetest, on vaja hoolt kanda maksa pideva töövõimelisuse säilitamise eest. Enamhaavatav toksiliste ainete suhtes on närvisüsteem. Närvisüsteemi kahjustavad kõik raskmetallid, orgaanilised lahustid, nafta-, kivisöe- ja põlevkivisaadused, aromaatsed süsivesikud, väävelsüsinik, süsinikmonooksiid, pestitsiidid ja paljud muud kemikaalid. Neurotoksilisele toimele on iseloomulikud järgmised tunnused: - väsimus, - halb enesetunne, - isutus, - iiveldus, - peavalu, - uimasus, - rahutust, - tasakaaluhäired, - valud, - mäluhäired ja - vääraistingud. Atsetüülkoliinesteraasi pärssivad ained (antikoliinesteraasid) tekitavad halvatusi. Hingamiskeskust blokeerivad mürgid (nt narkootikumide suured annused või tsüaankaalium) võivad põhjustada äkksurma. Neurotoksilise toimega ainete poolt põhjustatud närvisüsteemi häireid käsitletakse ka toksilise stressisündroomina, millel on kolm staadiumi: hüpersteeniline – võib käsitleda närvisüsteemi pingeseisundina; hüposteeniline – ilmnevad närvisüsteemi funktsioonide pärssumise tunnused ja orgaaniline psühhosündroom, kui närvirakkudes tekivad pöördumatud struktuursed muutused. Üheks mürkidest ohustatud elundiks on ka neerud, sest valdav enamik organismi pääsenud mürkainetest või nende metaboliitidest väljutatakse neerude kaudu. Potentsiaalne kahjustus on eriti suur nende mürkide korral, mis organismis ei transformeeru ja läbivad neerude filigraanse filtersüsteemi oma algsete toksiliste omadustega, mis on iseloomulik näiteks elavhõbedale, kaadmiumile, pliile ja teistele raskmetallidele.
