Az elemek és szervetlen vegyületek toxikológiája: Teljes útmutató diákoknak

A kémia és biológia világában az elemek és szervetlen vegyületeik toxicitásának tanulmányozása kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük azok élő szervezetekre és a környezetre gyakorolt hatásait. Ez az átfogó útmutató az elemek és szervetlen vegyületek toxikológiájához azoknak a diákoknak készült, akik részletes elemzést, összefoglalót és jellemzést keresnek a kulcsfontosságú toxikológiai szempontokról, és vizsgákra vagy érettségire készülnek. Itt áttekintést kaphat arról, hogyan viselkednek a különböző elemek és szervetlen vegyületeik a szervezetben, milyen mérgezéseket okoznak, és mik a méregtelenítésük alapelvei.

TL;DR: A legfontosabb információk gyors összefoglalása

• Az elemek toxicitását az oldhatóság, az oxidációs állapot és a biokompatibilitás befolyásolja. A szerves fémvegyületek általában toxikusabbak.
• A fémkationok reakcióba lépnek a fehérjékkel, plazmafehérjékhez kötődnek és bioakkumulálódnak a szervekben.
• A nanorészecskék méretük és reaktivitásuk miatt eltérő toxikológiai tulajdonságokkal rendelkeznek.
• A kelátterápia egy módszer a toxikus fémionok szervezetből való eltávolítására kelátképző szerek segítségével.
• Alkáli fémek (Li, Na, K): A lítium a legtoxikusabb, a nátrium és a kálium biogén, de nagy dózisban káros lehet.
• Alkáli földfémek (Be, Mg, Ca, Ba): A berillium erősen toxikus és karcinogén. A bárium felhalmozódik a csontokban és idegrendszeri rendellenességeket okoz. A magnézium és a kalcium biogén, alacsony toxicitással rendelkeznek normál dózisok esetén.
• Nehézfémek (Pb, Cd, Hg, As): Ezek az elemek a legveszélyesebbek közé tartoznak, súlyos, gyakran visszafordíthatatlan következményekkel járó krónikus mérgezéseket okoznak (pl. szaturnizmus, Itai-itai, Minamata).
• Gázok (CO, HCN, H₂S, O₃): A szén-monoxid egy csendes gyilkos. A hidrogén-cianid blokkolja a szöveti légzést. A hidrogén-szulfid a legtoxikusabb kénvegyület. Az ózon erősen toxikus és neurotoxikus.
• Halogének (F, Cl, Br, I): Az elemi halogének és savjaik erősen irritálóak és maróak. A fluoridok fluorózist okozhatnak és befolyásolják a kalcium-anyagcserét.

Az elemek és szervetlen vegyületek toxikológiájának általános alapelvei

Az elemek és szervetlen vegyületek toxicitása egy komplex jelenség, amely számos tényezőtől függ. A toxikológia hallgatói számára kulcsfontosságú ezen alapvető mechanizmusok és tényezők megértése.

A szervetlen vegyületek toxicitását befolyásoló tényezők

A szervetlen anyagok toxicitását számos változó befolyásolja. A legfontosabbak közé tartoznak:

• Vízoldhatóság: A szervetlen anyagok általában nem lipofilek, ami befolyásolja eloszlásukat a szervezetben.
• Oxidációs állapot és reaktivitás: Például az ólom Pb⁰ oxidációs állapotban más toxicitással rendelkezik, mint a Pb²⁺.
• Biokompatibilitás: Egyes anyagok esszenciálisak, mások csak „úgy tesznek”, mintha esszenciálisak lennének (pl. Tl⁺ a K⁺-hoz képest).

A fémkationok viselkedése a szervezetben

A fémkationok specifikus kölcsönhatásokkal rendelkeznek a szervezetben. Jellemzően:

• Reakcióba lépnek a fehérjékkel, különösen az –SH és –NH₂ csoportokkal.
• Plazmafehérjékhez kötődnek.
• Specifikusan bioakkumulálódnak a májban, vesékben és csontokban.
• A fémvegyületekkel való akut orális mérgezés általában emésztési zavarokhoz vezet.

Karcinogén vegyületek

Az elemek és vegyületeik közül, amelyek bizonyítottan karcinogén hatásúak, többek között az arzén (As), a berillium (Be), a kadmium (Cd), a króm (Cr), a nikkel (Ni) és a radon (Rn) említhető.

Szerves fémvegyületek

A szerves fémvegyületek általában súlyosabb toxikus hatásokat mutatnak, mint ugyanazon elem szervetlen vegyületei. Ez gyakran magasabb lipofilitásuknak és a biológiai membránokon való jobb áthatolási képességüknek köszönhető.

Nanorészecskék

A nanorészecskék (méret < 100 nm) teljesen eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, mint hagyományos megfelelőik. Aggregálódhatnak, áthatolhatnak a biológiai membránokon (akár a sejtmagba is), és reaktivitásuk a toxicitás eltérő megnyilvánulásaihoz vezet, amit a nanotoxikológia tudományága vizsgál.

Kelátterápia mint antidótum

A fémkationok bizonyos esetekben eltávolíthatók a szervezetből kelátképző szerek segítségével. Ezek a szerek a fémekkel jobban kiválasztható, alacsonyabb toxicitású komplexeket képeznek. A kelátterápia nem alkalmazható szerves fémvegyületek esetén.

A fémek és a használt kelátképző szerek áttekintése:

• Al (Alumínium): deferoxamin
• As (Arzén): BAL, DMSA, DMPS
• Cu (Réz): D-penicillamin
• Pb (Ólom): DMSA, EDTA
• Hg (Higany): DMSA, DMPS
• Ni (Nikkel): DDTC
• Tl (Tallium): berlini kék

Kiválasztott elemek és vegyületeik toxikológiája: Részletes elemzés

Most részletesen megvizsgáljuk az egyes elemek és szervetlen vegyületeik toxikológiai profilját, a periódusos rendszer csoportjai szerint felosztva.

I. főcsoport elemei: Alkáli fémek

Hidrogén (H)

Az elemi hidrogén (H₂) nem toxikus, de robbanásveszélyes keverékeket képez a levegővel. A H₃O⁺ ionok maró hatásúak, melynek mértékét az anion befolyásolja (HCl < HNO₃ < H₂SO₄). Az OH⁻ ionok a szövetek elszappanosodását okozzák, mélyebbre hatolnak, és a sebek rosszul gyógyulnak. A „vízmérgezés” (túlzott H₂O bevitel) elektrolitvesztéshez (hiponatrémia, hipoozmolalitás) és agyödémához vezet pszichés zavarokkal.

• H₂O: LD₅₀ (i.v., egér) = 25 g kg⁻¹

Lítium (Li)

A lítiumvegyületek az alkáli fémek közül a legtoxikusabbak közé tartoznak. Könnyen felszívódnak a GIT-ben, felhalmozódnak a vesékben, pajzsmirigyben és csontokban, majd vizelettel ürülnek (t₁/₂ = 12–27 óra), de 80%-uk reabszorbeálódik. A toxikodinamika a K⁺ ionok helyettesítésében rejlik, ami neurotoxicitáshoz vezet.

• Akut mérgezés: remegés, izomrángások, apátia.

• Krónikus mérgezés: központi idegrendszeri zavarok (memóriazavarok, álmatlanság, depresszió), szívritmuszavarok, magas vérnyomás, hányás, nefrotoxicitás, teratogenitás gyanúja.

• Orvosi felhasználás: Li₂CO₃ hangulatstabilizátorként a pszichiátriában.

• LiCl: LD₅₀ (or., patkány) = 526 mg kg⁻¹

• Li₂SO₄: LD₅₀ (or., patkány) = 1190 mg kg⁻¹

Nátrium (Na) és Kálium (K)

A nátrium biogén elem, amely nélkülözhetetlen az idegimpulzusok átviteléhez, valamint a cukrok és fehérjék anyagcseréjéhez. A Na⁺ ionok gyakorlatilag nem toxikusak; az NaCl halálos dózisa emberre körülbelül 200 g. Az optimális napi NaCl adag 3–7 g.

A kálium szintén biogén elem, amely szabályozza a szívműködést és az idegimpulzusok átvitelét. A K⁺ ionok kevéssé toxikusak, de emelkedett szintjük izomösszehúzódást (szívritmuszavartól szívmegállásig) és fokozott idegi aktivitást okozhat. A KCl lenyelése utáni akut mérgezés görcsökkel és szabálytalan szívműködéssel jár. A KCl halálos dózisa emberre körülbelül 15 g.

• NaCl: LD₅₀ (or., patkány) = 3000 mg kg⁻¹
• KCl: LD₅₀ (or., patkány) = 2600 mg kg⁻¹
• NaNO₃: LD₅₀ (or., patkány) = 1267 mg kg⁻¹
• KNO₃: LD₅₀ (or., patkány) = 1600 mg kg⁻¹
• Na₂SO₄: LD₅₀ (or., patkány) = 5989 mg kg⁻¹
• K₂SO₄: LD₅₀ (or., patkány) = 6600 mg kg⁻¹

II. főcsoport elemei: Alkáli földfémek

Berillium (Be)

A berilliumvegyületek erősen toxikusak. A vegyületek és a fémpor belélegzése berilliózishoz és immuntoxicitáshoz vezethet. A berillium dermatotoxikus hatásokkal is rendelkezik, dermatitiszt, elváltozásokat, gyulladásokat és sipolyokat okozva. A berillium toxicitása bizonyított mutagenitás és karcinogenitás, 5–25 éves látenciaidővel. A GIT-ben a felszívódás csekély (oldhatatlan Be₃(PO₄)₂ képződik), a felezési idő t₁/₂ = 3 óra, a kiválasztás vizelettel történik.

• BeCl₂: LD₅₀ (or., patkány) = 86 mg kg⁻¹
• BeSO₄: LD₅₀ (or., patkány) = 80 mg kg⁻¹

Magnézium (Mg) és Kalcium (Ca)

A magnézium és a kalcium biogén elemek, amelyek szerepet játszanak az enzimatikus katalízisben és a fotoszintézisben (klorofill). A magnézium toxikológiai szempontból nem túl jelentős.

• Toxikokinetika: A Ca²⁺ orális felszívódását a szervezet szükségletei szabályozzák. Az Mg²⁺ gyengén szívódik fel a GIT-ből (kompetíció a Ca²⁺-tal), részben enterohepatikus körforgásnak van kitéve, a vérben plazmafehérjékhez kötődik (35%), és vizelettel ürül (naponta 12 mg).

• Krónikus hatások: hányinger, alacsony vérnyomás, szívritmuszavarok.

• Dermatotoxicitás: A fém magnézium okozta sérülések rosszul gyógyulnak.

• Orvosilag: A vegyületeket antacidumként vagy enyhe hashajtóként használják.

• MgCl₂: LD₅₀ (or., patkány) = 2800 mg kg⁻¹

• CaCl₂: LD₅₀ (or., patkány) = 250 mg kg⁻¹

• MgSO₄: LD₅₀ (or., patkány) = 3000 mg kg⁻¹

• Ca(OH)₂: LD₅₀ (or., patkány) = 7340 mg kg⁻¹

Bárium (Ba)

A bárium belélegzése baritózishoz vezethet. Orálisan a dózis körülbelül 8%-a szívódik fel a GIT-ben, felhalmozódik a csontokban (90%), és széklettel ürül (t₁/₂ = 3–4 nap).

• Akut mérgezés (kb. 200 mg Ba²⁺): emésztési zavarok (nyáladzás, hasmenés), idegrendszeri rendellenességek (hallás-, látásvesztés, beszéd- és egyensúlyzavarok), végső stádiumban keringési elégtelenség (Ca²⁺ szint csökkenése).

• Krónikus mérgezés: gyulladásos agyi megbetegedések, degeneratív elváltozások a májon, lépben, nyálkahártya-gyulladások, reprodukciós zavarok férfiaknál és nőknél.

• Orvosilag: A bárium-szulfátot kontrasztanyagként használják röntgenvizsgálatoknál.

• BaCl₂: LD₅₀ (or., patkány) = 76–188 mg kg⁻¹

• BaCO₃: LD₅₀ (or., patkány) = 630–750 mg kg⁻¹

III. főcsoport elemei: Bór és mások

Bór (B)

A bórvegyületek jól felszívódnak a GIT-ben és vizelettel ürülnek (t₁/₂ ~ 5–10 óra).

• Akut mérgezés: emésztési zavarok (hányás, hasmenés), neurotoxicitás (fejfájás, agresszivitás, görcsök).

• Krónikus mérgezés: fogyás, étvágytalanság, általános leromlás (cachexia borica), kiütések (psoriasis borica), agyödéma (¹⁰B izotóp a Boron Neutron Capture Therapy-hoz), teratogén hatások.

• Bórsav és borátok: Korábban az orvostudományban fertőtlenítésre és fogyókúrás szerként használták. A H₃BO₃ halálos dózisa felnőtteknek 15–20 g, gyermekeknek mindössze 2 g.

• Boránok: Nagyon toxikus gázok, foszgénként hatnak.

• H₃BO₃: LD₅₀ (or., patkány) = 2660 mg kg⁻¹

• B₁H₆: LC₅₀ (inh. 4 h, patkány) = 40 ppm

• B₆H₉: LC₅₀ (inh. 4 h, patkány) = 6 ppm

Alumínium (Al)

Az alumíniumionok foszfátokhoz kötődnek, ami csontritkuláshoz (osteomalacia) vezet, zavarják a D-vitamin működését és növelik a fluoridok, kalcium és vas felszívódását. Krónikusan az alumínium felhalmozódik az idegszövetben, ami neurotoxicitást és beszédzavarokat okozhat. Az Alzheimer-kórral való összefüggést nem bizonyították, az alumínium agyi tartalma inkább a vér-agy gát károsodásának következménye. Az alumínium-hidroxidot orvosilag antacidumként használják.

• AlCl₃·6H₂O: LD₅₀ (or., patkány) = 3311 mg kg⁻¹
• Al(NO₃)₃: LD₅₀ (or., patkány) = 3671 mg kg⁻¹
• Al₂(SO₄)₃·6H₂O: LD₅₀ (or., patkány) > 9000 mg kg⁻¹

Tallium (Tl)

A talliumionok erősen toxikusak, embriotoxikusak és gyanús teratogének. A toxikodinamika az enzimek –SH csoportjaihoz való kötődésben és a K⁺ ionok helyettesítésében rejlik.

• Akut mérgezés: GIT irritáció (hányás, hasmenés), mellkasi fájdalom és tachycardia, neurotoxicitás (delírium, görcsök, mély eszméletlenség) egészen halálig. Jellemző tünet az alopecia (haj- és szőrzetvesztés), amely a mérgezés utáni 10. napon jelentkezik, és reverzibilis. A tallium(I) ionok lerakódnak a körmökben (Mees-csíkok).
• Krónikus mérgezés (ritka): máj elzsírosodása és nekrózisa, vesekárosodás, neurotoxicitás (hisztérikus-mániás állapotok).

IV. főcsoport elemei: Szén, Szilícium és társaik

Szén (C) és vegyületei

• Elemi szén (grafit, korom, gyémánt): Belélegzése pneumokoniózist okozhat.
• Szén-monoxid (CO): Nagyon veszélyes, érzékszervekkel nem észlelhető és a világ leggyakoribb mérgezése. 200-szor erősebben kötődik a hemoglobinhoz, mint az oxigén (karboxihemoglobin képződik). A kezelés oxigénnel, emelt nyomáson történik.
  • Akut mérgezés: fulladáshoz vezet, már néhány másodperc alatt halálos.
  • Krónikus mérgezés: fejfájás, szédülés, mellkasi nyomás, hallucinációk, központi idegrendszeri károsodás.
  • LC₅₀ (inh. 4h, patkány) = 1807 ppm
• Karbonilok (pl. Ni(CO)₃): Erősen toxikus folyadékok, bőrön keresztül is felszívódnak. Tüdőödémát és májkárosodást okoznak.
  • Ni(CO)₃: LC₁₀ (inh. 4h, patkány) = 35 ppm
• Szén-dioxid (CO₂): Normál koncentrációban nem toxikus. Magasabb koncentrációban elmélyíti és gyorsítja a légzést, a központi idegrendszer bénulásához és légzési elégtelenséghez vezet (10 térfogat% felett). > 20 térfogat% koncentráció esetén percek alatt fulladásos halál következik be. Nehezebb a levegőnél, zárt terekben felhalmozódik. A szilárd CO₂ („szárazjég”) fagyási sérüléseket okozhat.

Hidrogén-cianid (HCN) és cianidok (NaCN, KCN)

Ezek nagyon toxikus vegyületek, jellegzetes keserűmandula illattal. Minden úton felszívódnak (még az ép bőrön keresztül is), gyorsan eloszlanak (60%-uk plazmafehérjékhez kötődik), és tiocianátokká biotranszformálódnak, amelyek vizelettel ürülnek (t₁/₂ ~ 1,5 óra).

• Toxikodinamika: A szöveti légzés blokkolása a citokróm-c-oxidázban lévő vas ionokhoz való kötődés révén → belső fulladás. A cukoranyagcsere és a citrátkör gátlása.
• Akut mérgezés: Rendkívül veszélyes, a halál nagyon gyorsan, gyakran azonnal bekövetkezik. Enyhe mérgezés fejfájással, szédüléssel, hányingerrel jár.
• Antidótumok: NaNO₂, amil-nitrit, kobaltamin (B₁₂), gyomormosás 2 ‰ KMnO₄-gyel, 3% H₂O₂-vel.
• HCN: LC₅₀ (inh., patkány) = 160 ppm; halálos dózis felnőttre körülbelül 1 mg kg⁻¹ (keserűmandula héja – amigdalin glikozid, halálos dózis körülbelül 50 mandula).
• KCN: LD₅₀ (or., patkány) = 5 mg kg⁻¹; halálos dózis felnőttre körülbelül 200 mg.
• KSCN: LD₅₀ (or., patkány) = 854 mg kg⁻¹

További szénvegyületek (Foszgén, Szén-diszulfid)

• Foszgén (karbonil-klorid) COCl₂: Jelentős ipari gáz és történelmi harci vegyi anyag. Az akut mérgezés tüdőödémát (6–24 órás látenciaidővel) és halált okoz. Enyhébb mérgezések köhögéshez, hasi fájdalomhoz, szomjúsághoz, cianózishoz vezetnek. Halogénezett szénhidrogénekből (CHCl₃, CCl₄) képződik fény és oxigén hatására.
  • LC₅₀ (inh. 30 min, ember) = 3200 mg m⁻³
• Szén-diszulfid (CS₂): Szag alapján könnyen felismerhető (tiszta állapotban kellemes illatú). Inhaláció útján narkotikus hatású.
  • Akut mérgezés: fejfájás, nyugtalanság, gyors eszméletvesztés és halál.
  • Krónikus mérgezések: elsősorban neurotoxicitás (fáradtság, memóriagyengülés, parkinsonizmus, melankólia, skizofrénia), emésztési zavarok, vérszegénység.
  • LC₅₀ (inh., patkány) = 25 000 mg m⁻³

Szilícium (Si)

A szilícium kevésbé reaktív és rosszul oldódó vegyületeket képez. A szilícium-dioxid és a szilikátok belélegzése szilikózist okoz (akár 10 éves látenciaidővel). Az azbeszt (rostos szilikátok) belélegzése azbesztózishoz vezet (súlyosabb, mint a szilikózis) és karcinogén. A szerves szilíciumvegyületek (hidroszilánok) toxicitása csökken a Si–Cl > Si–C > Si–O sorrendben és a moláris tömeg növekedésével. Neurotoxikusak (transzdermálisan is), egyes vegyületek stimuláló (pl. tetrametil-diszilán) vagy depresszív (pl. tetraetoxi-szilán) hatásúak.

Germánium (Ge) és Ón (Sn)

Germánium (Ge): Az ionok jól felszívódnak a GIT-ben, felhalmozódnak a lépben, hajban, körmökben és vizelettel ürülnek (felezési idő 1–4 nap). Nefrotoxikusak és hepatotoxikusak. Nem karcinogén, ellenben a spirogermánium. A germánium-hidridek (GeH₄, Ge₂H₆) vérhemolízist okoznak.

• Germánium-hidridek: LD₅₀ (inh. 1 óra, egér) = 480 mg m⁻³

Ón (Sn): A fémón és szervetlen vegyületei kevéssé toxikusak. Orálisan a dózisnak csak 10%-a szívódik fel, a kiválasztás vizelettel és széklettel történik, esetleg a csontokban halmozódik fel. Zavarja a Cu, Fe, Zn anyagcseréjét. A mérgezések nagyon ritkák, krónikus eseteket nem írtak le.

Szerves ónvegyületek: Jelentősen toxikusabbak, mint a szervetlen vegyületek, magasabb lipofilitásuk miatt. Toxicitásuk növekszik az alkilcsoportok számával, elágazásával és hosszával a molekulában. Dermatotoxikus, maró hatásúak.

• Akut egyszeri magasabb dózis: Tünetek nélküli halálhoz vezethet.
• Akut alacsonyabb dózis (akár 1 hét látenciaidő): Fejfájás, hányás, hepatotoxicitás.
• Krónikus expozíció: Enzimek (oxidázok, foszforilázok) és a légzőközpont gátlása. Például a dietil-ón-jodid, amelyet streptococcus fertőzések kezelésére használtak, számos halálos mérgezést okozott (1954 Franciaország, Stalinon gyógyszer).

Ólom (Pb)

Az ólommérgezések már az ókor óta ismertek (mázak, pigmentek, edények). Minden oldható vegyülete erősen toxikus. Az ólom blokkolja az enzimeket, különösen a hem szintézisét, ami vérszegénységhez vezet.

• Akut mérgezés: kólikás fájdalom, neurotoxicitás (mozgási nehézségek, karfájdalmak).
• Krónikus mérgezés (szaturnizmus): neurotoxicitás, mozgási nehézségek, az arc jellegzetes fehér színe (vérszegénység), szürkés szél az ínyen. Az ólom gyanúsított karcinogén hatású a tüdőre és a vesékre. Az ólomionok átjutnak a placentán (embriotoxicitás, teratogenitás) és reprodukciós toxicitással rendelkeznek.
• Ólom-nitrát Pb(NO₃)₂: 3 LD₅₀ (or., tengerimalac) = 500 mg kg⁻¹
• Ólom-acetát Pb(CH₃COO)₂·3H₂O (ólomcukor, Saccharum saturni): Korábban bor édesítésére használták. Mérgezés 2–3 g lenyelésekor következik be, halálos dózis 20–25 g.
  • 3 LD₅₀ (or., patkány) = 4665 mg kg⁻¹
• Szerves ólomvegyületek (pl. tetraetil-ólom (C₂H₅)₄Pb): Erősen toxikus vegyületek (lipofil), amelyekre a kelátterápia nem alkalmazható. Az akut mérgezések (órákban mérhető látenciaidővel) hányingerrel, gyengeséggel, remegéssel, neurotoxikus tünetekkel (hallucinációk, agresszivitás) járnak, és általában halállal végződnek. A krónikus expozíció felhalmozódáshoz és általában tartós következményekhez vezet (pl. angina pectoris).
  • Tetraetil-ólom (C₂H₅)₄Pb: LD₅₀ (or., patkány) = 12,3 mg kg⁻¹

V. főcsoport elemei: Nitrogén, Foszfor és mások

Nitrogén (N) és vegyületei

• Elemi nitrogén (N₂): Normál nyomáson ártalmatlan, magasabb nyomáson fulladásveszély áll fenn.
• Dinitrogén-oxid (N₂O) „kéjgáz”: A legkevésbé toxikus, narkotikus hatású, nem biotranszformálódik, emlékezeti téveszméket okoz. (Humphry Davy, 1799)
• Nitrogén-monoxid (NO): Instabil, nitrogén-dioxiddá oxidálódik. Erősen irritálja a légutakat, cianózist okoz (methemoglobinémia).
• Nitrogén-dioxid (NO₂): Erősen irritálja a légutakat, foszgénhez hasonló hatások (makacs köhögés, tüdőödéma, cianózis). A keverékek (ún. nitrózus gázok NOₓ) karcinogenitás és ökotoxicitás gyanúját vetik fel.
• Salétromsav (HNO₃): Erős maró anyag és energikus oxidálószer.
• Nitrátok (NO₃⁻): Kevéssé toxikusak (inkább diurézist okoznak), nitritokká biotranszformálódhatnak. Nagy dózisok lenyelése után GIT-hurut, veseműködési zavarok.
• Nitritek (NO₂⁻): Nagyságrendekkel toxikusabbak, mint a nitrátok (akut mérgezés 0,5 g, halál 4 g). Methemoglobinémiát és vérnyomásesést okoznak. Gyanús karcinogének (nitrózovegyületekké való biotranszformáció).
• Salétromossav és salétromsav észterei (pl. amil-nitrit, nitroglicerin): Kardiotoxikusak és neurotoxikusak, methemoglobinémiát okoznak. Értágításra használják angina pectoris akut rohamának kezelésében.
• Ammónia (NH₃): Irritáló, sőt maró hatású, szag alapján jól felismerhető (már 5 ppm-nél). A 3500 mg/m³ feletti koncentráció azonnali halált okoz.
• Hidrazin (NH₂NH₂): Erős bázis, irritáló és maró hatású (bőrön keresztül is behatol). Nagyon toxikus, gátolja az enzimek működését. Hepatotoxikus, kardiotoxikus, embriotoxikus.
  • LD₅₀ (or., egér) = 59 mg kg⁻¹
• Hidroxilamin (NH₂OH): A szervezetben nitritté és ammóniává alakul (prekarcinogén). Vérhemolízist, methemoglobinémiát okoz. A krónikus mérgezések neurotoxicitáshoz (demyelinizáció) és lépmegnagyobbodáshoz vezetnek.

Foszfor (P) és vegyületei

• Fehér foszfor: Erősen toxikus (halálos dózis 70 mg, 50 gyufafej). Öngyulladó (víz alatt tárolandó). Könnyen és gyorsan felszívódik minden úton, és savként reagál.
  • Akut mérgezés lenyelés után: torokégés, hasi fájdalom.
  • Gőzök belélegzése (hosszú látenciaidő): hányinger, hányás, véres hasmenés.
  • Helyi hatások: szövetpusztulás, súlyos égési sérülések (rossz gyógyulás).
  • Krónikus expozíció: csontok ellenállásának csökkenése (alsó állcsont nekrózisa), nefrotoxikus, hepatotoxikus és neurotoxikus.
  • LD₅₀ (or., patkány) = 3 mg kg⁻¹
• Vörös foszfor: Gyakorlatilag nem toxikus, de gyakran szennyezett fehér módosulattal. Irritálja a bőrt és dermatitiszt okozhat.
• Foszfán (foszfor-hidrogén) PH₃: Erősen toxikus gáz, jellegzetes halszaggal. Szennyezett acetilénben is előfordulhat, vagy foszforsav szennyezett fémekre gyakorolt hatására keletkezik. Irritáló, nefrotoxikus, tüdőödémát okoz.
  • LC₅₀ (inh. 4h, patkány) = 40 ppm
• Foszfor-trioxid (P₂O₃) és foszfor-pentoxid (P₄O₁₀): A foszfor-pentoxid irritáló hatású.
  • LC₅₀ (inh. 1 óra, egér) = 270 mg m⁻³
• Foszforsav (H₃PO₄): Kevéssé toxikus, főként irritáló hatású. Gyengébb maró anyag, mint a kénsav.
• Foszforsav szerves származékai (szerves foszfátok): Erősen toxikus anyagok, neurotoxikusak (acetilkolin-észteráz gátlása). Antidótumok az atropin és a pralidoxim. Jelentős kumulatív hatásuk van. A krónikus expozíció fogyáshoz, hajhulláshoz és foghulláshoz vezet. Ide tartoznak a harci idegbénító mérgek, mint a Szarin, Szomán, Tabun, Novicsokok.
  • Szarin: LC₅₀ (inh. 30 perc, egér) = 5 mg m⁻³; LD₅₀ (derm., egér) = 1,8 mg kg⁻¹
  • Szomán: LC₅₀ (inh. 30 perc, egér) = 1 mg m⁻³; LD₅₀ (derm., egér) = 7,8 mg kg⁻¹
  • Tabun: LC₅₀ (inh. 30 perc, egér) = 15 mg m⁻³; LD₅₀ (derm., egér) = 1 mg kg⁻¹

Arzén (As)

Az arzénvegyületek a legrégebben ismert xenobiotikumok közé tartoznak, amelyeket a kohászatban, peszticidekben és félvezetőkben használnak. Az arzén blokkolja a mitokondriális enzimeket (reakció az –SH csoportokkal) és növeli a szabadgyökök termelődését (mutagén, karcinogén hatás, oxidatív stressz). A gyermekek jelentősen gyorsabban biotranszformálják az arzént.

• Akut mérgezések lenyelés után: heves hányás, makacs hasmenés, izomgörcsök, cianózis.
• Krónikus mérgezések: szürkésen elszíneződött bőrfelületek, fokozott bőrpigmentáció (arzénmelanózis), hiperkeratózis, fehér csíkok a körmökön, perifériás erek szűkülete (black foot disease), magas vérnyomás, szívizom-ischémia, bénulások, kólikás fájdalmak, súlyvesztés.
• Fém arzén: Könnyen és gyorsan metabolizálódik szerves vegyületekké.
  • LD₅₀ (or., patkány) = 763 mg kg⁻¹
• Arzén-trioxid (As₂O₃) „arzén, patkányméreg”: Ismert méreg, amelyet mérgezésekhez használtak (Marsh-Liebig-próba). Halálos dózis körülbelül 70–180 mg. Jelentős tolerancia alakulhat ki hosszú távú használat esetén (ún. „arzénfágok”). Kedvelt méreg az irodalomban (pl. G. Flaubert: Bovaryné).
  • LD₅₀ (or., patkány) = 14,6 mg kg⁻¹
• Arzán (arzin, arzén-hidrogén) AsH₃: Fokhagymaszagú, előfordulhat műszaki acetilénben. Erősen toxikus, gyors vérhemolízist, tüdőödémát, szívelégtelenséget okoz. Az akut mérgezés csak látenciaidő (4–6 óra) után jelentkezik, és gyakran halállal végződik.
  • LC₅₀ (inh. 15 perc, nyúl) = 500 mg m⁻³
• Szerves arzénvegyületek: Toxicitásuk összehasonlítható a szervetlen vegyületekével. Neurotoxikus (polineuritis, encephalitis) és hepatotoxikus hatások. Az orvostudományban (szalvarszán) és hólyaghúzó harci mérgező anyagként (diklór-etil-arzén, Lewisit, klór-difenil-arzén) használták.

Antimon (Sb)

Toxicitása az arzén és az ólom toxicitásához hasonló, de a mérgezések általában enyhébbek a vegyületek kisebb felszívódása miatt. Az akut mérgezés fejfájással, hányással, vese- és májkárosodással jár.

• Sztián (antimon-hidrogén) SbH₃: Kellemetlen szagú gáz. A központi idegrendszerre hat, fekélyeket okoz a bőrön. LD₅₀ (inh. 15 perc, nyúl) = 500 mg m⁻³.
• Antimonil-kálium-tartarát K(SbO)(C₄H₄O₆)₃·0,5H₂O („hánytató borkő”): Korábban drasztikus hánytatóként használták. Halálos dózis 0,10–0,13 g.
  • LD₅₀ (or., patkány) = 115 mg kg⁻¹

Bizmut (Bi)

A bizmutmérgezések az ólom- és higanyvegyületek okozta mérgezésekhez hasonlítanak. Az oldható sók vizeletelakadást okozhatnak. A krónikus mérgezés fokozott nyáladzással és szürkésfekete lerakódásokkal jár az ínyen (bizmut szegély). Orvosilag a bizmutvegyületeket fertőtlenítőszerekként vagy antacidumként (bizmut-szubszalicilát) használják.

VI. főcsoport elemei: Oxigén, Kén és társai

Oxigén (O)

• Elemi oxigén (O₂): Tiszta állapotban vagy magasabb nyomáson idegrendszeri panaszokat (fejfájás, nyálkahártya-irritáció) okoz.
• Ózon (O₃): Erősen toxikus, neurotoxikus, károsítja a légutakat és karcinogenitás gyanúja merül fel.
  • LC₅₀ (inh. 4 óra, patkány) = 4800 ppm
• Hidrogén-peroxid (H₂O₂): Erős oxidálószer. Magasabb koncentrációban károsítja a szöveteket (különösen a szemet). 3%-os oldatát fertőtlenítőszerként használják.

Kén (S) és vegyületei

• Elemi kén: Nem toxikus, biogén elem.
• Hidrogén-szulfid (kénhidrogén) H₂S: A legtoxikusabb kénvegyület. Gyenge koncentrációban záptojás szagú, koncentráltan szaglással nem észlelhető (a szaglóreceptorok tompulása). Gátolja az enzimeket, szulfhemoglobinná alakítja a hemoglobint, neurotoxikus. Alacsonyabb koncentrációk görcsöket, eszméletvesztést okoznak, erősen irritálja a nyálkahártyákat, máj-, vese-, látás- és központi idegrendszeri károsodás léphet fel. > 1000 mg m⁻³ koncentráció esetén halál következik be.
  • LC₅₀ (inh., patkány) = 444 ppm
• Kén-dioxid (SO₂): Könnyen felismerhető (csípős szag, „édes” íz a szájban). Az akut mérgezés irritálja a felső légutakat (akár tüdőödéma), kötőhártya-gyulladást okoz. A krónikus expozíció vérképzési zavarokhoz, tüdőtáguláshoz, szívizomkárosodáshoz, menstruációs ciklus zavaraihoz vezet.
• Kénsav (H₂SO₄): Erős sav, dehidratáló hatással.
• Szulfátok: Gyakorlatilag nem toxikusak (a toxicitás a kationtól függ). A nátrium-szulfát (Glauber-só) hashajtó hatású (LD₅₀(or., egér) = 6000 mg kg⁻¹). A nátrium-tioszulfát (Na₂S₂O₃) nem toxikus, antidótum cianidmérgezés esetén, bróm- és jódmarások kezelésére használják.
• Dimetil-szulfát ((CH₃)₂SO₄): Irritálja és marja a nyálkahártyákat (akár tüdőödéma), a bőrön rosszul gyógyuló fekélyeket okoz. Mutagén és karcinogén hatású.

Szelén (Se)

Az elemi szelén kevéssé toxikus, de vegyületei erősen toxikusak, hasonlóan az arzénhez. A szelénhiány is negatív (immunrendszeri zavarok).

• Szelán (szelén-hidrogén) H₂Se: Erősen toxikus gáz, jellegzetesen tormaszagú. Erősen irritálja a bőrt, a légutakat és a szemet. Hepatotoxikus, nefrotoxikus és allergiás hatású.
  • LC₅₀ (inh. 8 óra, tengerimalac) = 300 ppb
• Szelén-dioxid (SeO₂): Hatásai az arzén-trioxidéhoz hasonlóak.

VII. főcsoport elemei: Halogének és nemesgázok

Fluor (F)

• Elemi fluor (F₂): Nagyon reaktív gáz, rendkívül irritáló hatással. A bőrön lángként hat. Belélegzése tüdőödémát (még látenciaidő után is) és halált okoz.
  • LC₅₀ (inh. patkány, egér, hörcsög) = 150–185 ppm
• Hidrogén-fluorid (HF): Erősen maró hatású a bőrre, nyálkahártyákra és szemekre. Könnyen áthatol a bőrön, súlyos égési sérüléseket és csontdegenerációt, valamint a Ca²⁺ és Mg²⁺ szintek csökkenését okozza. Belélegzése hányáshoz, légzési nehézségekhez és halálhoz vezet.
• Fluoridok (F⁻): Számos enzim működését befolyásolják, kalciumionokat kötnek (hipokalcémia → kardiotoxicitás). Krónikusan fluorózist okoznak: csontok megvastagodása, zománcfoltok, fogyás, vérszegénység, neurotoxicitás, hepatotoxicitás.

Klór (Cl)

• Elemi klór (Cl₂): Erősen irritáló, sárgászöld gáz, erős oxidálószer. Belélegzése tüdőödémát okoz (az első harci gázok egyike), érinti a bőrt és a szemet. Krónikusan hörghuruthoz és tüdőtáguláshoz vezet.
  • LC₅₀ (inh. 1 óra, patkány) = 293 ppm
• Hidrogén-klorid (HCl): Erősen irritáló. Akutan légúti hurutot, tüdőödémát, akár halált is okoz. Krónikusan károsítja a fogzománcot.
• Kloridok (Cl⁻): A klorid anion gyakorlatilag nem toxikus (fontos táplálék-összetevő). A toxicitás a kationtól függ. A por hosszú távú belélegzése orrsövény-perforációt okozhat.
• Klór-dioxid (ClO₂): Papír és cellulóz fehérítésére használják. A klór-oxidok közül a legveszélyesebb, toxikus és robbanásveszélyes. Már rövid expozíció (30 mg m⁻³ felett) is halálos lehet.
• Hipokloritok (ClO⁻): Korrozív és irritáló hatásúak (klórt szabadítanak fel).
• Klorátok (ClO₃⁻): Szerves anyagokkal érintkezve robbanásveszélyes keverékeket képeznek. Irritálják a nyálkahártyákat, erős vér mérgek közé tartoznak (cianózis). A kálium-klorát halálos dózisa 5–10 g.
• Perklorátok (ClO₄⁻): Erős oxidálószerek, kevésbé toxikusak, mint a klorátok. Nagy dózisok lenyelése után nefrotoxikusak.

Bróm (Br)

• Elemi bróm: Gőzei szinte a klóréhoz hasonló hatásúak. Alacsonyabb koncentrációk köhögésre ingerelnek, orrvérzés léphet fel. A folyékony bróm erősen károsítja a szöveteket, mély nekrózisok keletkeznek.
  • LC₅₀ (inh. 9 perc, egér) = 750 ppm
• Bromidok (Br⁻): Központi idegrendszerre gátló hatásúak (álmosság, szédülés).
• Bromátok (BrO₃⁻): Toxikusabbak, mint a klorátok. Vérhemolízist, hepatotoxikus, nefrotoxikus, neurotoxikus hatásokat okoznak.

Jód (I)

A jód esszenciális elem a pajzsmirigy számára (tiroxin hormon). Hiánya pajzsmirigy-megnagyobbodáshoz és fejlődési rendellenességekhez vezet (ezért jódozzák a konyhasót).

• Elemi jód: Intenzív irritáló hatású (nagyobb, mint a klóré). Belélegzése tüdőödémát okoz. Erősen marja a bőrt, felszívódva vérzést okoz a nyálkahártyákon és a vesékben. Krónikusan náthához, kötőhártya-irritációhoz, emésztési zavarokhoz, sárgás fogelszíneződéshez, bőrgyulladásokhoz vezet. Halálos dózis 2–4 g.
  • LD₅₀ (or., nyúl, patkány, egér) = 10, 14, 22 g kg⁻¹
• Jodidok (I⁻): Körülbelül négyszer toxikusabbak, mint a kloridok (a NaI halálos dózisa 10–40 g). A krónikus túlzott bevitel pajzsmirigy-túlműködést és alvászavarokat okoz.
• Jodátok (IO₃⁻): A halogén-oxisók közül a legtoxikusabbak.

Nemesgázok (Hélium, Neon, Argon, Kripton, Xenon)

A hélium toxikológiailag teljesen inert. A neon, argon, kripton és xenon magas koncentrációban fullasztó hatásúak. Magasabb térfogatszázalékban oxigénnel vagy levegővel alkotott keverékekben narkotikus hatásokat váltanak ki (kripton és xenon esetében már normál nyomáson is).

I. mellékcsoport elemei: Réz, Ezüst, Arany

Réz (Cu)

A réz esszenciális elem (fém-enzimek: citokróm-C-oxidáz, hemokuprin). Hiánya gyermekeknél fizikai és mentális retardációban nyilvánul meg. A napi táplálékbevitel körülbelül 2,5 mg. A toxikodinamika a biomolekulák –SH csoportjaival való reakcióban, a glutation redukciójában és az aminosav-transzferázok gátlásában rejlik, amit bakteriosztatikus hatás elérésére használnak.

• Akut mérgezés: gyomorpanaszok (hányás, fájdalmas kólikák, véres hasmenés). Az antidótum a TRIEN.
• Krónikus mérgezés: vérhemolízis, májkárosodás (sárgaság) és vesekárosodás.
• Rézpor, réz(II)-oxid (CuO): Öntőlázat és orrvérzést okozhatnak.
• Réz(II)-szulfát-pentahidrát (kékkő) CuSO₄·5H₂O: Erős hánytató (kb. 1 gramm dózis). Irritálja a bőrt (viszketéstől gyulladásig). Az emberre toxikus dózis 8–10 gramm.
  • LD₅₀ (or., patkány) = 300 mg kg⁻¹

Ezüst (Ag)

Az elemi ezüst nem toxikus, a kolloid formák bakteriosztatikus hatásúak. A krónikus expozíció az ezüst visszafordíthatatlan lerakódásához vezet a szervekben (különösen a nyálkahártyákon és a bőrön) – ún. argíria, anélkül, hogy jelentős negatív hatással lenne az életre. Az ezüst-nitrát (lapis infernalis) marja a bőrt (szemölcsök kiégetésére használják), és toxikus dózisa 10 g (az anion hatása).

Arany (Au)

Az elemi arany nem toxikus és inert (pl. fogpótlásokban használják). Az arany(III) sók (AuCl₃, Au(OH)₃) irritáló és maró hatásúak. A szerves aranyvegyületeket (aurotioglukóz, tiomalátsav arany(III) sója) progresszív poliartritisz kezelésére használják, azonban toxikus hatásaik lehetnek, mint például májcirrózis, vérképzési zavarok, „aranyláz” és allergizáció.

II. mellékcsoport elemei: Cink, Kadmium, Higany

Cink (Zn)

A cink esszenciális elem (enzimek, pl. dehidrogenázok). A cinkhiány rossz sebgyógyulást, alacsony növekedést és késleltetett pubertást okoz. A GIT-ben a szervezet cinktartalmától függően szívódik fel, széklettel ürül (biológiai felezési idő 280 nap).

• Cink-szulfát-heptahidrát (fehér vitriol) ZnSO₄·7H₂O: Lenyelve hánytató hatású, a bőrön és nyálkahártyákon maró hatású. Halálos dózisa 3–5 gramm.
• N,N-dimetil-ditiokarbamát cink: Növényvédő szerekben található. Alkohol iránti intoleranciát okoz (antabus hatás), hepatotoxikus, nefrotoxikus és karcinogenitás gyanúja merül fel.

Kadmium (Cd)

A kadmium kumulatív elem; a Cd²⁺ ionok főként metallotioninhez kötődnek. A toxikokinetika vesekárosodás esetén megváltozik a renális eliminációról a széklettel történő eliminációra. A toxikodinamika magában foglalja az enzimek –SH csoportjaihoz való kötődést és a cukoranyagcsere zavarát, a Ca²⁺ ionok reszorpciójának gátlását (osteotoxicitás). Mérgezési példa a Japánban szennyezett rizs által okozott Itai-itai betegség.

• Akut mérgezés (akár 24 órás látenciaidő): nyáladzás, hányás, hasmenés, szédülés, eszméletvesztés, akár halál.

• Krónikus mérgezés (nagyon veszélyes, halálos kimenetelű): arany-sárga fogszegély, fogyás, sárga bőrszín, köhögés, légszomj, általános kimerültség, hát- és lábfájdalmak (csontok), karcinogenitás. A napi táplálékbevitel 10–60 µg.

• CdCl₂: LD₅₀ (or., patkány) = 88 mg kg⁻¹

• Cd(NO₃)₂: LD₅₀ (or., patkány) = 300 mg kg⁻¹

Higany (Hg)

A higany és vegyületei főként neurotoxikus hatásúak, visszafordíthatatlan következményekkel, jellemzőek az izomkoordinációs zavarok (különösen írás közben nyilvánulnak meg). A toxikodinamika számos enzim inaktiválásában rejlik az –SH csoportokhoz való kötődés révén.

• Elemi higany: Gázfázisban erősen toxikus. Halálos dózis 2,5 g. Párolgás: 800 mg/m²/h. "Dental amalgam controversy" – a higany fogtömésekben való alkalmazásáról szóló vita. A krematóriumok higanykibocsátás forrásai (kb. 10 kg/év).
• Szervetlen higanyvegyületek:
  • Higany(I)-klorid Hg₂Cl₂ (kalomel): Rosszul oldódik, halálos dózis 2 g.
  • LD₅₀ (or., patkány) = 210 mg kg⁻¹
  • Higany(II)-klorid HgCl₂ (szublimát): Fertőtlenítésre használták, halálos dózis 0,1 g.
  • LD₅₀ (or., patkány) = 1 mg kg⁻¹
• Szerves higanyvegyületek: Toxikológiailag a legsúlyosabb és legveszélyesebb szerves fémvegyületek. Az alkil-származékok toxikusabbak, mint az aril-származékok. Neurotoxicitást okoznak a központi és perifériás idegrendszerben, bénulásokat, látászavarokat (látótér beszűkülése – irreverzibilisen) és hallászavarokat.
  • Metil-higany (CH₃Hg) és dimetil-higany ((CH₃)₂Hg): A tengeri élőlények szervetlen higanyvegyületeinek biotranszformációjával keletkeznek. Számos járványos mérgezést okoztak (pl. Japán 1956–1969, „Minamata”).
  • LD₅₀ (or., egér) = 53 mg kg⁻¹
• Fenil-higany-klorid (C₆H₅HgCl) és hasonló vegyületek: Gabonacsávázóként használták (járványos mérgezések Irakban 1971-ben). Hematotoxikus, kardiotoxikus, vérszegénységet okoz, allergén.
• Fenil-higany-borát ((C₆H₅HgO)₂BOH): Erős bakteriosztatikum, érzékeny személyeknél bőrirritációt okozhat.

III. mellékcsoport elemei: Lantanoidák és aktinoidák

Általános tulajdonságok

A III. mellékcsoport elemei (lantanoidák és aktinoidák) nagy kémiai hasonlóságot mutatnak (lantanoida kontrakció), ami hasonló toxikus tulajdonságokhoz vezet. A mérgezés nagymértékben függ a bejutás útjától, a GIT-ben csekély a felszívódás (< 0,05%), ezért az orális dózisok sokkal magasabbak, mint az intravénásak. Felhalmozódnak a lágy szövetekben (máj → toxikus sárgaság) és a csontokban, nagyon hosszú biológiai felezési idővel (> 10 év). Görcsökkel és izomkoordinációs zavarokkal járnak. A toxikodinamika a biokémiai reakciókba való beavatkozásban rejlik, különösen a Ca²⁺-hoz kapcsolódóakba (vérrögképződés, izomfunkciók).

Ittrium (Y), Cérium (Ce), Gadolínium (Gd), Urán (U)

• Ittrium (Y): A ⁹⁹Y radioaktív izotópot kelátok formájában használják daganatok sugárterápiájában.
  • Y(NO₃)₂: LD₅₀ (or., patkány) = 5000 mg kg⁻¹
  • Y(NO₃)₃: LD₅₀ (i.v., nyúl) = 515 mg kg⁻¹
• Cérium (Ce): Egyes neurotoxikus hatásai ellenére (térbeli érzékelés zavara) a cérium-oxalátot hányáscsillapítóként és antiszeptikumként (égési sérülések) használják.
  • CeCl₃: LD₅₀ (or., patkány) = 2111 mg kg⁻¹
  • CeCl₃: LD₅₀ (i.v., patkány) = 5 mg kg⁻¹
• Gadolínium (Gd): Szerves kelátokban kontrasztanyagként használják az orvostudományban. Gátol bizonyos folyamatokat a hepatocitákban, és növeli a máj ellenállását egyes xenobiotikumok hatásával szemben (ún. hormetikus hatás).
• Urán (U): Az elem és vegyületei is magas toxicitással és radioaktivitással rendelkeznek.
  • UO₃(NO₃)₂·6H₂O: LD₅₀ (intraperit., patkány) = 135 mg kg⁻¹

IV. mellékcsoport elemei: Titán, Vanádium

Titán (Ti)

A fémtitán gyanúsított karcinogén és teratogén. A titán-dioxid (titánfehér, TiO₂) inert, de irritálja a bőrt, és belélegzése pneumokoniózist okozhat. A titán-tetraklorid (TiCl₄) maró hatású (hidrolízis HCl felszabadulásával).

Vanádium (V)

A vanádiumvegyületek irritálják a kötőhártyákat és a légutakat. A mérgezés vérkép-változásokhoz, étvágytalansághoz vezet, neurotoxikus (végtagbénulás) és nefrotoxikus hatások jelentkeznek. A vegyületek mutagének és teratogének. Krónikusan általános sápadtság, zöldesfekete nyelv, görcsös köhögés és pszichés tünetek (kézremegés) figyelhetők meg.

• V₂O₅: LD₅₀ (or., patkány) = 10 mg kg⁻¹
• V₂O₅: LD₅₀ (inh., patkány) = 70 mg m⁻³

VI. mellékcsoport elemei: Króm, Molibdén

Króm (Cr)

A króm esszenciális nyomelem, amely beavatkozik a cukor- és zsíranyagcserébe. Toxikológiailag jelentősen eltér az oxidációs állapota szerint: a Cr³⁺ vegyületek gyakorlatilag nem toxikusak (csak helyi hatások), míg a Cr⁶⁺ vegyületek jelentősen toxikusak (oxidatív hatások). A biotranszformáció a Cr⁶⁺ Cr³⁺-ra történő redukciójával történik aszkorbinsav és glutation segítségével. Az elemi króm nem toxikus, de allergén lehet. A Cr⁶⁺ vegyületek lenyelés után maró hatásúak a GIT-re, majd sokkhoz, akár halálhoz is vezethetnek, nefrotoxikusak, hepatotoxikusak, mutagének, karcinogének és teratogének.

• K₂CrO₄: LD₅₀ (or., egér) = 180 mg kg⁻¹
• CrCl₃: LD₅₀ (or., patkány) = 1870 mg kg⁻¹

Molibdén (Mo)

A molibdén esszenciális elem. Felszívódik a tüdőben és a GIT-ben, felhalmozódik a májban, vesékben, csontokban, és főként vizelettel ürül (akár 50%), hetekben mérhető biológiai felezési idővel. A toxikodinamika a Cu²⁺ ionok részvételével zajló reakciók gátlásában rejlik (komplexbe köti őket). Az akut mérgezés hányingerrel, kómával és szívmegállás okozta halállal jár. Krónikusan pneumokoniózist és felhalmozódást okoz a lágy szövetekben.

• MoO₃: LD₅₀ (or., patkány) = 125 mg kg⁻¹

VII. mellékcsoport elemei: Mangán, Vas, Kobalt, Nikkel, Ozmium, Platina

Mangán (Mn)

A mangán esszenciális elem, amely befolyásolja a vérképzést. A toxicitás az oxidációs állapottól függ, és csökken a Mn²⁺ > Mn²⁺ > Mn⁴⁺ sorrendben. A hatások többnyire helyiek, belélegzés esetén tüdőgyulladás. Az akut mérgezések jelentéktelenek.

• Krónikus mérgezés (mangánizmus): Súlyos neurológiai és neuropszichiátriai zavarok: fáradtság, étvágytalanság, szexuális zavarok, ingerlékenység, remegés (írás), nehéz járás, merev arckifejezés, beszédzavarok.

• Kálium-permanganát (KMnO₄): Erős oxidálószer, helyi szövetkárosodást okoz. Lenyelve nefrotoxikus, halálos dózisa körülbelül 5–10 gramm.

• MnSO₄: LD₅₀ (or. patkány) = 2150 mg kg⁻¹

• KMnO₄: LD₅₀ (or., patkány) = 1100 mg kg⁻¹

Vas (Fe)

A vas biológiailag nagyon fontos elem (vérképzés, hemoglobin). Az ember napi szükséges dózisa körülbelül 20 mg (a szervezetben összesen körülbelül 4 g). A vas és vegyületeinek toxicitása gyenge, csak irritáló és maró helyi hatások jelentkeznek. A vas(III)-oxid (Fe₂O₃) és a vas(II,III)-oxid (Fe₃O₄) porának belélegzése öntőlázat okozhat. Krónikusan sziderózist okoz és tüdőrák kialakulásának veszélyét hordozza.

• Fe(NO₃)₃·9H₂O: LD₅₀ (or. patkány) = 3250 mg kg⁻¹

Kobalt (Co)

A kobalt esszenciális elem, amely a B₁₂-vitaminban található (befolyásolja a vérképzést). Az akut mérgezés (lenyelés után) emésztési zavarokkal (hasmenés, hasi fájdalom), az arc kipirulásával és vérnyomáseséssel jár. Krónikusan vese-, májkárosodáshoz, asztmához, allergiákhoz és pajzsmirigy-megnagyobbodáshoz vezet. A kobaltvegyületek porának belélegzése hörghurutot okoz. Egyes vegyületek gyanús karcinogének.

• CoCl₂: LD₅₀ (or. patkány) = 80 mg kg⁻¹
• Co(NO₃)₂: LD₅₀ (or. patkány) = 434 mg kg⁻¹

Nikkel (Ni)

A nikkel reakcióba lép a fehérjékkel, zavarja a Cu²⁺ és Zn²⁺ működését, mutagén és karcinogén, valamint allergén.

• Akut mérgezés:
  • Helyileg: kiütések (ún. „nikkelrüh”).
  • Orálisan: GIT, erek, vesék, szív és központi idegrendszer károsodása.
  • Inhalációval: pneumokoniózis, asztma.
• Krónikus mérgezés: dermatosisok, allergiák, tüdőrák, orrsövény-perforáció.
• Szerves fémvegyületek (pl. [Ni(CO)₄]): Neurotoxikusak.
• Dohányzás: Egy cigaretta elszívásával 1–3 μg nikkel jut a szervezetbe.
• Nikkel(II)-klorid (NiCl₂): Állatkísérletekben hiperglikémiát és központi idegrendszeri tüneteket észleltek.
  • LD₅₀ (orálisan, patkány) = 105 mg kg⁻¹

Ozmium (Os) és Platina (Pt)

Ozmium: Az oldható vegyületek maró és irritáló hatásúak. Az ozmium-tetroxid (OsO₄) gázfázisban már csekély koncentrációban is irritálja a szemet, a légutakat, tüdőödémához (esetleg halálhoz) és szaruhártya-károsodáshoz vezethet. A bőrön hólyagokat és nehezen gyógyuló fekélyeket okoz.

Platina: A vegyületeket daganatos megbetegedések kezelésére használják (pl. cisz-platina [Pt(NH₃)₂Cl₂]). A komplex vegyületek bőrgyulladásokat, légzési nehézségeket (köhögés, asztma, akár cianózis) okoznak. Allergia, illetve bőr túlérzékenység alakulhat ki a platinavegyületekre (különösen a H₄PtCl₄·6H₂O-ra), amely kiütésekben (platinózis) nyilvánul meg.

Összefoglalás

Az elemek és szervetlen vegyületek toxikológiája egy kiterjedt és komplex tudományág. Ezen anyagok biológiai rendszerekkel való kölcsönhatásainak ismerete elengedhetetlen az egészségvédelemhez, a mérgezések megelőzéséhez és a hatékony kezelési eljárások kidolgozásához. Reméljük, hogy ez a részletes áttekintés segített jobban megérteni a kulcsfontosságú szempontokat, és felkészülni a tanulmányaira és vizsgáira.

Gyakran Ismételt Kérdések (GYIK)

Miben különbözik a szerves fémvegyületek és a szervetlen vegyületek toxicitása?

A szerves fémvegyületek általában jelentősen toxikusabbak, mint szervetlen megfelelőik. Ennek oka gyakran magasabb lipofilitásuk, amely lehetővé teszi számukra, hogy jobban áthatoljanak a biológiai membránokon és elérjék a célzott szerveket, ahol erősebb hatásokat, például neurotoxicitást fejthetnek ki.

Mely elemek kapcsolódnak leggyakrabban súlyos emberi mérgezésekhez?

Azok az elemek, amelyek leggyakrabban kapcsolódnak súlyos emberi mérgezésekhez, a nehézfémek, mint az ólom (Pb), a kadmium (Cd), a higany (Hg) és az arzén (As), továbbá az erősen toxikus gázok, mint a szén-monoxid (CO) vagy a hidrogén-cianid (HCN). Ezek az anyagok akut életveszélyes állapotokat vagy krónikus mérgezéseket okozhatnak, maradandó következményekkel.

Mi a kelátterápia és mikor alkalmazzák?

A kelátterápia egy gyógyászati módszer, amelyet a toxikus fémionok szervezetből való eltávolítására használnak. Kelátképző szereket alkalmaz, amelyek a fémionokhoz kötődve stabil, nem toxikus és könnyen kiválasztható komplexeket képeznek. Ez a terápia hatékony például ólom-, higany- vagy arzénmérgezés esetén, de nem alkalmas szerves fémvegyületekre.

Melyek a nehézfémekkel való krónikus mérgezés fő tünetei?

A nehézfémekkel való krónikus mérgezések tünetei széles skálán mozognak, gyakran nem specifikusak, ami megnehezíti a diagnózist. A tipikus megnyilvánulások közé tartoznak a neurológiai zavarok (remegés, memóriazavarok, viselkedésváltozások), vese- és májkárosodás, vérszegénység, gyomor-bélrendszeri panaszok, bőrelváltozások, izom- és ízületi fájdalmak. Sok krónikus mérgezés karcinogén vagy teratogén hatással is járhat.

Mely biogén elemek lehetnek toxikusak magasabb dózisokban?

Még azok a biogén elemek is, amelyek kis mennyiségben nélkülözhetetlenek az élethez, toxikusak lehetnek magas dózisokban. Például a kálium, amelynek emelkedett szintje szívritmuszavarokhoz, akár szívmegálláshoz is vezethet, vagy a jód, amelynek túlzott bevitele pajzsmirigy-diszfunkciót okozhat. Hasonlóképpen, a vas vagy a réz is magas koncentrációban helyi irritáló hatásokat és általános toxikus tüneteket okozhat.