Metalle

• Fähigkeit zur Komplexbildung mit funktionellen (Enzym-)Gruppen: R-SH R-OH R1-NH2 R1-NH-R2)-Chelatbildung -> Aktivität verschiedener Enzym werden gehemmt

• Verdrängung essentieller, regulatorisch wirksamer Metallionen wie Ca2+, Mg2+ und Zn2+ aus ihren Komplexen

• zum Teil ausgeprägte Akkumulationstendenz (Speichergifte)

• Transport im Blut und temporäre Speicherung durch Metall-bindende Proteine

• Zinnober (HgS, rot) in Käse und Karamellen

• Menninge (Pb3O4, braun) und Bleichromat (PbCrO4, weiß) in Zuckerwaren, Kuchen und Gebäck

• Kupferarsenit (Cu(AsO2)2, grün) zur Nahcfärbung gebrauchter Teeblätter und für Puddings

• Kupfersulfat (CuSO4) für graugewordenes Gemüse (Gurken)

• Fuchsin (Arsen-haltiger Anilinfarbstoff, pink) für Rotwein

• Cadmiumgelb (CdS)

-> zahlreiche Vergiftungsfälle, zum Teil mit Todesfolge

• hohe Affinität zu toxischen und geringe Affinität zu körpereigenen Metallen

• geringe Toxizität von Chelatbildner und Chelat

• keine Metabolisierung von Chelatbildner und Chelat

• Harn- bzw. Gallengängigkeit der Chelate

• Stabilität der Chelate bei physiologischem pH-Wert und im sauren Harn

• Arsen: Abortrate erhöht, teratogen, vermindertes Geburtsgewicht

• Blei:

  • Neurotoxizität (Blutkonzentration < 100 Mikrogramm pro Liter)

  • Aborte, Impotenz, Zyklusstörung, Spermiogenesestörung (ab Blutkonzentration 400-500 Mikrogramm pro Liter)

• Methylquecksilber: Neurotoxizität, Teratogenität (Missbildungen)

• Cadmium: Metallöstrogen, Neurotoxizität (Verhalten)

• Zink: Frühgeburten/Totgeburten in hohen Dosierungen (?)

• Aluminium: Aluminiumoxid (Faserstaub) -> Kategorie 2 (Kanzerogenität)

• Arsen: metalisches Arsen und anorganische Arsen-Verbindungen -> Kategorie 1

• Beryllium: Beryllium und seine anorganischen Verbindungen -> Kategorie 1

• Blei: Blei und seine anorganischen Verindungen, einatembare Fraktion -> Kategorie 2

• Cadmium: Cadmium und seine anorganischen Verbindungen, einatembare Fraktion -> Kategorie 1

• Chrom: Chrom(VI)-Verbindungen, einatembare Fraktion -> Kategorie 1

• Cobalt: Cobalt und seine Verbindungen, einatembare Fraktion -> Kategorie 2

• Nickel: Nickel und seine Verbindungen, einatembare Fraktion -> Kategorie 1

• Quecksilber: Quecksilber und seine Verbindungen -> Kategorie 3b

• Titan: Kaliumtitanat (Faserstäube) -> Kategorie 2

• Gruppe 1: Sicher krebserzeugend für den Menschen

• Gruppe 2: Kanzerogenität im Tierversuch erwiesen, Wirksamkeit für den Menschen ist zu unterstellen

• Gruppe 3a und 3b: Stoffe, die wegen erwiesener oder möglicher krebserzeugender Wirkung Anlass für Besorgnis geben, aber aufgrund unzureichender Informationen nicht endgültig beurteilt werden können -> die Einstufung ist vorläufig

• Gruppe 4 und 5: Stoffe, die bei Tier oder Mensch Krebs erzeugen oder als krebserzeugend für Menschen anzusehen sind und für die ein MAK-Wert abgeleitet werden kann

• in Lebensmitteln teilweise noch enthalten, da er wohl im Gastrointestinaltrakt nicht resorbiert wird

• Die Verwendung von Titandioxid in Lebensmitteln ist seit Februar 2022 verboten, es besteht jedoch eine Übergangsfrist

Pb (0), Pb (II), Pb (IV), organische Verbindungen

• früher für Wasserleitungen

• Essgeschirr

• als Baustoff (Bleiplatten für Dächer, Bleigläser), vor allem im Mittelalter

• Bleiplatten zur Abschirmung radioaktiver Strahlung (Kerntechnik, Nuklearmedizin)

• in Autobatterien

• als Stabilisator bei der PVC-Herstellung

• Elektrokabel

• Farbpigmente (Menninge Pb3O4 (Bleioxid), Bleiweiß), Glasuren

• früher in Arneimitteln (adstringierende Wirkung, z.B. Gastroenteritis)

• Bleigewichte

• Bleimunition

• Bleimunition vergiftet Seeadler

• Bleimunition -> Innereien vom Wild wird vom Jäger liegen gelassen -> Adler isst die Innereien

• 70% Lunge (Aerosole)

• 8% Gastrointestinaltrakt

• Bei Kindern liegt die intestinale Resoprtionsrate bei ca. 50%: Bindung im Knochen geringer als bei Erwachsenen

• Resorptionsfördernd: Hungern, Eisen- und Calciummangel

• Haare, Schweiß, Nägel (ca. 10%)

• fäkal (15%)

• renal (75%)

• Gehirn: 0,1 mg/kg

• Nieren: 0,8 mg/kg

• Leber: 1 mg/kg

• Blut: 0,3 Mikrogramm/ml -> muss im Vollblut analysiert werden

• Harn: 0,03 Mikrogramm/ml

• Knochen: 20 mg/kg (Speicherort)

• Blut: 20 Tage

• Knochen: 10-20 Jahre

• 1970 -> Luft durch Bleiemissionen (ca. 3 Mikrogramm pro Tag)

• Heute:

  • Nahrung (ca. 15 Mikrogramm pro Tag)

  • Trinkwasser (ca. 2 Mikrogramm pro Tag)

  • Hausstaub (ca. 0,1 Mikrogramm pro Tag; Kinder ca. 6 Mikrogramm pro Tag -> Mouthing, höhere Resorption)

  • Boden (<0,2 Mikrogramm pro Tag)

• Tetraethylblei

• 1971: Benzinbleigesetz (Begrenzung der Bleizusätze für Kraftstoffe)

• 1988: Verbot von verbleitem Normalbenzin in Deutschland

• 2000: komplettes Verbot von verbleitem Benzin in Europa

• starke Reduktion der Bleiemissionen und der Blutbleikonzentrationen von 1990 bis 2009 (kleiner Betrag von Anrieb aus Bremsen oder Reifen)

• weltweit nur noch in 11 Ländern verbleites Benzin

• Getränke: Wasser, Teegetränke, gesüßte Getränke, Bier, Wein, Schaumwein, Kaffeegetränke, Kaffee- und Teepilver, Likörweine, aromatisierte Weine und Spirituosen

• Milchprodukte

• Gemüse

• Obst, Nüsse, Kakao

• Getreide

• Fleisch

• Fisch

• Ölsaaten und -früchte, pflanzliche Öle

• Ei

-> stammen aus Industrieemissionen

• Bleiaufnahme beim Verzehr von Fleisch von der Nähe des Schusskanals am höchsten

• Nierenschäden: 0,63 Mikrogramm pro kg und Tag

• Blutdruck: 1,5 Mikrogramm pro kg und Tag

• bleibhaltige Trinkwasserrohre (im Altbau)

• Keramikgeschirr mit bleihaltigen Glasuren (cave: saure Lebensmitteln)

• Kinderspielzeug (China-Importe)

• Ayurveda-Präparate

• Blei-behandeltes Marihuana 40-60 mg Bleisulfid pro Gramm (mit einem Joint können bis zu 20 mg Blei inhaliert werden)

• Kanzerogenität (Magen, Lunge)

• endokrine Effekte? (Hemmung der sexuellen Reifung von Mädchen und Jungen)

• Anämie

• Hemmung der Hämsynthese durch Blei

• Blei hemmt die Entyme:

  • Delta-Aminolävulinsäure-Dehydratase (delta-ALA-D)

  • Koprogenase

  • Ferrochelatase

• Erhöhte Konzentration von delta-Aminolevulinsäure (delta-ALA), Koproporphyrin III, Protoporphyrin

• Niedrige Konzentration von Häm

• seit 2009 ausgesetzt

• Kategorie 3b -> 2 = keine Blutwerte gelten als gesundheitlich unbedenklich

• Begründung: Kanzerogenität, Wirkung auf das zentrale Nervensystem und enokrine Wirkung

• Beeinträchtigung des Gesamt- und Verbal-IQ und des figürlichen Unterscheidungsvermögens

• Kognitive Entwicklung verzögert

• Reduzierte Werte im IQ-Test (Pb<100 Mikrogramm pro Liter Blut)

• Schlechtere Ergebnisse in psychometrischen Tests

• Zusammenhang zwischen frühkindlicher Bleibelastung und Häufigkeit späteren Schulversagens

• Keine Schwellendosis!

• Verhüttung von Zink- und Bleierzen

• Glavanisierte Oberflächen

• Abfallverbrennung

• Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, -Batterien

• Farbpigmente (Hartplastik und Keramikglasuren)

• PVC-Produktion (Katalysator)

• Klärschlamm und Phosphatdünger -> auf die Felder

• Zigarettenrauch (20 Zigaretten = ca. 40 Mikrogramm Cadmium)

• 50% Lunge

• 5% Gastrointestinaltrakt

• Anreicherung in der Nierenrinde (20 mg/kg)

• Leber

• Blut (1 Mikrogramm pro Liter)

• Blut: 50-100 Tage

• Niere, Leber, Muskel: 10-20 Jahre

• 95% fäkal

• <5% renal

• inhalative Aufnahme:

  • Kopfschmerz

  • Fieber

  • Husten

  • Lungenödem

  • Pneumonitis

• orale Aufnahme:

  • Erbrechen

  • Diarrhoe

• Cd-Schnupfen

• Riechepithelien (Hyposmie, Anosmie)

• Cd-Saum (gelbe Rinde aus CdS)

• obstruktive Atemwegserkrankungen

• Nierenschäden: Proteinurie, Bluthochdruck

• Osteomalazien, Osteoporosen, Eisenmangel -> Itai-Itai-Krankheit

• Kanzerogenität (Kategorie 1, inhalativ): Niere, Brust, Endometrium, Lunge

• Cd-Neuropathie: Calciurie, Phosphaturie, Aminoacidurie, ß-2-Mikroglobulin ↑

• “Aua-Aua”

• Japan (19.50-1965): Belastung der Bevölkerung durch Cadmium-verseuchte Abwässer einer Zinkmine

• Massive Störung des Calcium- und Phosphat-Stoffwechsels

• Schmerzen im Gelenk- und Wirbelsäulenbereich, ausgeprägten Osteomalazie und pathologischen Frakturen, Niereninsuffizienz, Krebs

• Nahrung ist der Hauptaufnahmepfad

• Getreide: Weizen Korn, Kleie und Keime; Roggen; Reis; Hafer; Hirse, Buchweizen, Grünkern, Gerste und Mais

• Gemüse

• Getränke

• Obst, Nüsse, Kakao

• Milchprodukte

• Ölsaaten und -früchte, pflanzliche Öle

• Fleisch

• Fisch

• Ei

• 2,5 Mikrogramm pro kg Körpergewicht und Woche (auch in Deutschland, sogar fast 3 Mikrogramm pro kg KG und Woche)

• Risikogruppen sind Vegetarier, Kinder und Frauen mit Eisenmangel sowie Raucher und Personen, die in stark umweltbelasteten Regionen leben

• 50 Mikrogramm Cadmium pro 100 g Edelschokolade

• Verzehr (4-jähriges Kind, 15 kg KG): 146 g/Woche

• Cadmium-Aufnahme: 4,85 Mikrogramm pro kg KG und Woche

• TWI (EFSA, 2009): 2,5 Mikrogramm(kg KG

  • Der TWI sollte nur zu max. 60% durch Lebensmittel ausgelastet werden

• Grenzwerte für Cadmium in Schokolade: >50% Kakao-Trockenmasse: 0,8 mg Cadmium pro kg

• Füllung für Thermometer, Barometer, Hygrometer

• Quecksilberdampflampen (UV-Licht)

• Energiesparlampen (2-5mg Hg/Lampe; meist elementares Hg, neuerdings zum Teil Amalgame)

• Zinnober (Hg-Sulfid) als rotes Farbpigment

• früher: Antiseptikum, Syphilis-Therapeutikum

• noch heute: Bleisalben (Internet, Hautaufhellung), Ayurveda-Präparate

• Thiomersal (organische Hg-Verbindungen)

  • als Konservierungsstoff in kosmetischen und pharmazeutischen Präparaten

  • z.B. H1N1-Impfstoff: 5 Mikrogramm Hg/Dosis (sehr gering)

• bis zum Verbot 1982: Hg-haltige Pesitizide, Saatbeizmittel

• Goldgewinnung

• Industrieemissionen (z.B. Kohlekraftwerk)

• Vulkanismus

• Amalgame (in der Zahntechnik)

• Hauptaufnahmepfad

• Fisch

• Milchprodukte und Eier

• Fleischprodukte

• Getränke

• Gemüse

• Getreide

• Obst

• mittlere tägliche Aufnahme von Hg über die Nahrung: ca. 15 Mikrogramm

• PTWI (Mikrogramm pro kg KG): 1,6 Methyl-Hg bzw. 5 Gesamt-Hg = 43 Mikrogramm Gesamt-Hg pro Tag (ca. 60% sollten durch die Nahrung ausgeschöpft werden)

• Resorption: Lunge (80%)

• Elimination:

  • renal (52%)

  • fäkal (42%)

• Halbwertszeit im ZNS: 20 Jahre

• Resorption: Gastrointestinaltrakt (10%)

• Elimination:

  • renal (60%)

  • fäkal (40%)

• Methylquecksilber z.B. durch Fischmahlzeiten

• Resorption: Gastrointestinaltrakt (90%)

• Elimination:

  • renal (10%)

  • fäkal (90%)

• Neurologische Effekte

• Nierenschäden

• Störungen des Immunsystems

• Störungen der geistigen Entwicklung von Kindern

• Störungen der Feinmotorik: Schreibstörungen und Intentionstremor

• Sprachstörungen (Stammeln)

• Gedächtnisstörungen (insbesondere Neugedächtnis)

• geringeres Durchhaltevermögen, Antriebsstörungen

Behandlung vom Maus-Embryo mit Methylquecksilber

• 18 Tage Embryo: Doppelte Lippen- und Gaumenspalte

• Entwicklungsrückstand, Exenzephalie, Enzephalozele

  • kein Gehirn

• ist eine neurologische Erkrankung, die durch eine chronische Quecksilbervergiftung verursacht wird

• mit Industrieabwässern ins Meer geleitet, wo sie sich in der Nahrungskette anreicherte

• sie ist nach der Stadt Minamata (Japan) benannt, deren Bevölkerung in den 1950er Jahren durch den Verzehr von Fisch und Meeresfrüchten erkrankte, die mit Methylquecksilber kontaminiert waren

• Methylquecksilber kann die Blut-Hirn-Schranke überwinden und in das ZNS übertreten

• Typische Symptome sind Ataxie, Dysarthrie, Muskelschwäche Sensibilitätsstörungen sowie Einschränkungen des Seh- und Hörvermögens

• In schweren Fällen kann es zu Paralysen, Koma und schließlich zum Tod kommen

• Die pränatale Intoxikation führt zur Mikrozephalie und zu schweren ZNS-Schäden (jedes 3. Kind)

• Feer’sche Krankheit

• Stammhirnenzphalopathie des frühen Kindesalters nach Quecksilber-Vergiftung

gesteigerte Erregbarkeit

• Zahnfüllungen

• Legierung aus Quecksilber und einem Legierungspulver, das aus anderen Metallen (Silber, Kupfer, Zink) besteht; Mischungsverhältnis 1:1

• Relativ niedrige Werte von Quecksilber im Blut: man weiß nicht wie viel schon im Körper über die Jahre gespeichert ist

• als Legierungsbestandteil (nicht gesundheitsschädlich)

• Halbleiterindustrie, Metallurgie

• Arsenik (Arsentrioxid): Ausgangsstoff für Pestizide (in BRD verboten)

• Holzschutzmittel (80% des Gesamtverbrauchs)

• Mineralfarben (Schweinfurter Grün)

• Trisenox (bei Leukämie, seit 2002)

• klassisches Mordgift

• Ausgangsstoff für Arneimittel: Salvarsan (erstes spezifisches Chemotherapeutikum; gegen Spirochaeten, Syphilis)

• chemische Kampfstoffe (seit dem 1. Weltkrieg):

  • Dimethylarsinoxid (Kakodyloxid) -> starke Reizwirkung

  • Lewisit I-III -> Reizerscheinungen ab 1ppm (in Gelbkreuz-Granaten)

  • Clark I und II, Adamsit (Blaukreuz) -> Nasen- und Rachenreizstoffe

• Lunge (10%)

• Gastrointestinaltrakt (80%)

• Haut (1%)

• Haare

• Nägel

• Haut

• Nieren

• Leber

• Dünndarm

• Lunge

• Milz

-> kann gut postmortem nachgewiesen werden

• fäkal (4%)

• renal (90%)

• wichtigste natürliche Quellen: Vulkanausbrüche, Gesteinsverwitterung

• wichtigste anthropogene Quellen: Verfeuerung fossiler Brennstoffe, Metallverhüttung

• wichtigste Expositionsquelle: Nahrung (organische und anorganische Arsen-Verbindungen)

  • in Fisch: 3-4 mg/kg (organisches Arsen: Arsenocholin, Arsenobetain, Arsenozucker)

• üblicher Messwert in der BRD bei ungünstigen geologischen Bedingungen: 3,4 mg/l möglich

• Bindung an SH-Gruppen von Proteinen

• Hemmung verschiedener Enzyme

• Kapillarschädigung (Blutdruckabfall, Gewebsödeme)

• Übelkeit, Erbrechen, Reiswasser-ähnliche Durchfälle (Verlust von Elektrolyten, Wasser, Proteinen - Schock - Tod nach 2-3 Tagen)

• Letale Dosis: 100-300 mg Arsen

• Sensibilitätstörungen an den Extremitäten

• Leberschäden

• Hyperkeratose (Verhornung der Haut), Melanosen

• Karzinome (Haut, Lunge, Leber, Niere und Blase)

• Gangräne an Extremitäten

• ZNS

• Herz-Kreislauf-Beschwerden

• Gastrointestinaltrakt-Beschwerden

• Arsenschnupfen

• Lunge

• Leber

• Haut, Akren, Hyperkeratosen

• Fingernägel: Mees-Streifen

• Arsenmelanose

• Karzinome

• Westen der USA

• Mexiko

• Chile

• Argentinien

• Ungarn

• Rumänien

• Nepal

• Mongolei

• China

• Bangladesch

• Taiwan

• Vietnam

• Thailand

• Arsen-belastetes Trinkwasser gefährdet Millionen Menschen in Vietnam, Bangladesh und Taiwan

• Die Patienten leiden unter schwerer systemischer Arteriosklerose mit schwarzer, mumifizierter trockener Fußgangrän in schweren Fällen

• Grenzwert für Arsen im Trinkwasser: 10 Mikrogramm pro Liter

  • Teilweise bei über 200 Mikrogramm pro Liter