aktualności

Przewlekłe zatrucie ołowiem stanowi istotny czynnik ryzyka chorób układu krążenia u dorosłych oraz upośledzenia funkcji poznawczych u dzieci i może być szkodliwe nawet przy stężeniach ołowiu, które wcześniej uważano za bezpieczne. W 2019 roku narażenie na ołów było przyczyną 5,5 miliona zgonów z powodu chorób układu krążenia na całym świecie i całkowitej utraty 765 milionów punktów IQ u dzieci każdego roku.
Do kontaktu z ołowiem dochodzi niemal wszędzie, m.in. w farbach ołowiowych, benzynie ołowiowej, niektórych rurach wodociągowych, ceramice, kosmetykach, perfumach, a także w hutnictwie, produkcji baterii i innych gałęziach przemysłu. Dlatego w celu wyeliminowania zatrucia ołowiem ważne jest opracowanie strategii na poziomie populacji.

Zatrucie ołowiem to starożytna choroba. Dioskurides, grecki lekarz i farmakolog w starożytnym Rzymie, napisał
Materia Medica, najważniejsza praca z zakresu farmakologii od dziesięcioleci, opisała objawy jawnego zatrucia ołowiem prawie 2000 lat temu. Osoby z jawnym zatruciem ołowiem doświadczają zmęczenia, bólu głowy, drażliwości, silnych skurczów brzucha i zaparć. Gdy stężenie ołowiu we krwi przekroczy 800 μg/l, ostre zatrucie ołowiem może spowodować drgawki, encefalopatię i śmierć.
Przewlekłe zatrucie ołowiem zostało rozpoznane ponad sto lat temu jako przyczyna miażdżycy i dny moczanowej „toksycznej ołowiem”. Podczas sekcji zwłok u 69 ze 107 pacjentów z dną moczanową wywołaną ołowiem stwierdzono „stwardnienie ściany tętnicy ze zmianami miażdżycowymi”. W 1912 roku William Osler (William Osler)
„Alkohol, ołów i dna moczanowa odgrywają istotną rolę w patogenezie miażdżycy, chociaż dokładne mechanizmy ich działania nie są dobrze poznane” – napisał Osler. Linia ołowiu (drobny niebieski osad siarczku ołowiu wzdłuż krawędzi dziąseł) jest charakterystyczna dla przewlekłego zatrucia ołowiem u dorosłych.
W 1924 roku w New Jersey, Filadelfii i Nowym Jorku wprowadzono zakaz sprzedaży benzyny ołowiowej po tym, jak u 80% pracowników produkujących tetraetyloołów w Standard Oil w New Jersey stwierdzono zatrucie ołowiem, z czego niektórzy zmarli. 20 maja 1925 roku Hugh Cumming, naczelny chirurg Stanów Zjednoczonych, zwołał naukowców i przedstawicieli przemysłu, aby ustalić, czy dodawanie tetraetyloołowiu do benzyny jest bezpieczne. Yandell Henderson, fizjolog i ekspert w dziedzinie broni chemicznej, ostrzegał, że „dodanie tetraetyloołowiu stopniowo narazi dużą populację na zatrucie ołowiem i stwardnienie tętnic”. Robert Kehoe, dyrektor medyczny Ethyl Corporation, uważa, że ​​agencje rządowe nie powinny zakazywać stosowania tetraetyloołowiu w samochodach, dopóki nie zostanie udowodnione jego toksyczność. „Kwestia nie brzmi, czy ołów jest niebezpieczny, ale czy określone stężenie ołowiu jest niebezpieczne” – powiedział Kehoe.
Chociaż wydobycie ołowiu trwa od 6000 lat, jego przetwórstwo gwałtownie wzrosło w XX wieku. Ołów to kowalny, trwały metal, używany do zapobiegania zbyt szybkiemu spalaniu się paliwa, redukcji „stuku” w silnikach samochodowych, transportu wody pitnej, lutowania puszek na żywność, nadawania lakierom długiego połysku i zabijania owadów. Niestety, większość ołowiu wykorzystywanego w tych celach trafia do ludzkich organizmów. W szczytowym okresie epidemii zatrucia ołowiem w Stanach Zjednoczonych, każdego lata setki dzieci trafiało do szpitali z powodu encefalopatii ołowiowej, a jedna czwarta z nich umierała.
Ludzie są obecnie narażeni na ołów w stężeniach znacznie przekraczających naturalne poziomy. W latach 60. XX wieku geochemik Clair Patterson, który na podstawie izotopów ołowiu oszacował wiek Ziemi na 4,5 miliarda lat,
Patterson odkrył, że górnictwo, hutnictwo i emisje z pojazdów powodują osadzanie się ołowiu w atmosferze 1000 razy wyższe niż naturalne poziomy w próbkach rdzeni lodowcowych. Patterson stwierdził również, że stężenie ołowiu w kościach mieszkańców krajów uprzemysłowionych było 1000 razy wyższe niż u osób żyjących w czasach przedindustrialnych.
Narażenie na ołów zmniejszyło się o ponad 95% od lat 70. XX wieku, jednak obecne pokolenie nadal ma na sobie od 10 do 100 razy więcej ołowiu niż ludzie żyjący w czasach przedindustrialnych.
Z kilkoma wyjątkami, takimi jak ołów w paliwie lotniczym i amunicji oraz akumulatorach kwasowo-ołowiowych do pojazdów mechanicznych, ołów nie jest już używany w Stanach Zjednoczonych i Europie. Wielu lekarzy uważa, że ​​problem zatrucia ołowiem należy już do przeszłości. Jednak farby ołowiowe w starszych domach, benzyna ołowiowa osadzająca się w glebie, ołów wypłukiwany z rur wodociągowych oraz emisje z zakładów przemysłowych i spalarni przyczyniają się do narażenia na ołów. W wielu krajach ołów jest emitowany podczas wytopu, produkcji baterii i elektrośmieci, a często występuje w farbach, ceramice, kosmetykach i perfumach. Badania potwierdzają, że przewlekłe, niskie stężenie ołowiu jest czynnikiem ryzyka chorób układu krążenia u dorosłych i upośledzenia funkcji poznawczych u dzieci, nawet w stężeniach wcześniej uważanych za bezpieczne lub nieszkodliwe. Niniejszy artykuł podsumowuje skutki przewlekłego, niskiego stężenia ołowiu.

Ekspozycja, absorpcja i obciążenie wewnętrzne
Doustne spożycie i wdychanie to główne drogi narażenia na ołów. Niemowlęta o szybkim wzroście i rozwoju mogą łatwo wchłaniać ołów, a niedobór żelaza lub wapnia może sprzyjać jego wchłanianiu. Ołów, naśladując wapń, żelazo i cynk, wnika do komórki poprzez kanały wapniowe i transportery metali, takie jak transporter metali dwuwartościowych 1 [DMT1]. Osoby z polimorfizmami genetycznymi, które sprzyjają wchłanianiu żelaza lub wapnia, na przykład tymi powodującymi hemochromatozę, mają zwiększoną absorpcję ołowiu.
Po wchłonięciu, 95% ołowiu resztkowego w organizmie osoby dorosłej kumuluje się w kościach; 70% ołowiu resztkowego w organizmie dziecka kumuluje się w kościach. Około 1% całkowitego stężenia ołowiu w organizmie człowieka krąży we krwi. 99% ołowiu we krwi znajduje się w czerwonych krwinkach. Stężenie ołowiu we krwi pełnej (ołów świeżo wchłonięty i ołów remobilizowany z kości) jest najczęściej stosowanym biomarkerem poziomu narażenia. Czynniki wpływające na metabolizm kości, takie jak menopauza i nadczynność tarczycy, mogą uwalniać ołów zgromadzony w kościach, powodując gwałtowny wzrost jego stężenia we krwi.
W 1975 roku, gdy ołów był jeszcze dodawany do benzyny, Pat Barry przeprowadził sekcję zwłok 129 Brytyjczyków i określił ich całkowitą zawartość ołowiu. Średnia całkowita zawartość ołowiu w organizmie mężczyzny wynosi 165 mg, co odpowiada wadze spinacza do papieru. Zawartość ołowiu w organizmie mężczyzn z zatruciem ołowiem wyniosła 566 mg, zaledwie trzy razy więcej niż średnia zawartość ołowiu w całej próbie mężczyzn. Dla porównania, średnia całkowita zawartość ołowiu w organizmie kobiety wynosi 104 mg. Zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet najwyższe stężenie ołowiu w tkankach miękkich występowało w aorcie, podczas gdy u mężczyzn wyższe stężenie występowało w blaszkach miażdżycowych.
Niektóre populacje są bardziej narażone na zatrucie ołowiem niż populacja ogólna. Niemowlęta i małe dzieci są bardziej narażone na połknięcie ołowiu ze względu na ich niejedzenie i są bardziej skłonne do wchłaniania ołowiu niż starsze dzieci i dorośli. Małe dzieci mieszkające w źle utrzymanych domach zbudowanych przed 1960 rokiem są narażone na zatrucie ołowiem w wyniku połknięcia odprysków farby i zanieczyszczonego ołowiem kurzu domowego. Osoby pijące wodę z kranu z rur zanieczyszczonych ołowiem lub mieszkające w pobliżu lotnisk lub innych miejsc zanieczyszczonych ołowiem są również bardziej narażone na rozwój niskiego poziomu zatrucia ołowiem. W Stanach Zjednoczonych stężenia ołowiu w powietrzu są znacznie wyższe w społecznościach podzielonych niż w społecznościach zintegrowanych. Pracownicy hut, zakładów recyklingu baterii i przemysłu budowlanego, a także osoby używające broni palnej lub mające w ciele odłamki pocisków, są również bardziej narażone na zatrucie ołowiem.
Ołów jest pierwszą toksyczną substancją chemiczną zmierzoną w Narodowym Badaniu Zdrowia i Odżywiania (NHANES). Na początku wycofywania benzyny ołowiowej poziom ołowiu we krwi spadł ze 150 μg/l w 1976 roku do 90 μg/l w 1980 roku.
μg/l, liczba symboliczna. Poziomy ołowiu we krwi uznawane za potencjalnie szkodliwe były obniżane kilkakrotnie. W 2012 roku Centra Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) ogłosiły, że nie ustalono bezpiecznego poziomu ołowiu we krwi dzieci. CDC obniżyło normę dla nadmiernego poziomu ołowiu we krwi u dzieci – często stosowaną do wskazania, że ​​należy podjąć działania w celu zmniejszenia narażenia na ołów – ze 100 μg/l do 50 μg/l w 2012 roku i do 35 μg/l w 2021 roku. Obniżenie normy dla nadmiernego poziomu ołowiu we krwi wpłynęło na naszą decyzję, aby w niniejszym artykule używać μg/l jako jednostki miary poziomu ołowiu we krwi, zamiast powszechnie stosowanej μg/dl, która odzwierciedla liczne dowody toksyczności ołowiu w niższych stężeniach.

Śmierć, choroba i niepełnosprawność
„Ołów jest potencjalnie toksyczny wszędzie, a ołów jest wszędzie” – napisali Paul Mushak i Annemarie F. Crocetti, członkowie Krajowej Rady ds. Jakości Powietrza powołanej przez prezydenta Jimmy'ego Cartera, w raporcie dla Kongresu w 1988 roku. Możliwość pomiaru poziomu ołowiu we krwi, zębach i kościach ujawnia szereg problemów zdrowotnych związanych z przewlekłym, niskim stężeniem ołowiu, na poziomie powszechnie występującym w organizmie człowieka. Niskie stężenie ołowiu jest czynnikiem ryzyka porodu przedwczesnego, a także upośledzenia funkcji poznawczych i zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), podwyższonego ciśnienia krwi i obniżonej zmienności rytmu serca u dzieci. U dorosłych niskie stężenie ołowiu jest czynnikiem ryzyka przewlekłej niewydolności nerek, nadciśnienia tętniczego i chorób układu krążenia.

Wzrost i rozwój neurologiczny
Przy stężeniach ołowiu powszechnie występujących u kobiet w ciąży, narażenie na ołów stanowi czynnik ryzyka porodu przedwczesnego. W prospektywnym kanadyjskim badaniu kohortowym u noworodków, wzrost poziomu ołowiu we krwi matki o 10 μg/l wiązał się z 70% wzrostem ryzyka samoistnego porodu przedwczesnego. U kobiet w ciąży z poziomem witaminy D w surowicy poniżej 50 mmol/l i wzrostem poziomu ołowiu we krwi o 10 μg/l ryzyko samoistnego porodu przedwczesnego wzrastało trzykrotnie.
W wcześniejszym przełomowym badaniu dzieci z klinicznymi objawami zatrucia ołowiem, Needleman i wsp. stwierdzili, że dzieci z wyższym poziomem ołowiu częściej rozwijały deficyty neuropsychologiczne niż dzieci z niższym poziomem ołowiu. Były one również częściej oceniane przez nauczycieli jako słabe w takich obszarach jak rozproszenie uwagi, umiejętności organizacyjne, impulsywność i inne cechy behawioralne. Dziesięć lat później dzieci z grupy z wyższym poziomem ołowiu w zębinie były 5,8 razy bardziej narażone na dysleksję i 7,4 razy bardziej narażone na przerwanie nauki niż dzieci z grupy z niższym poziomem ołowiu.
Stosunek pogorszenia funkcji poznawczych do wzrostu poziomu ołowiu był większy u dzieci z niskim poziomem ołowiu. W zbiorczej analizie siedmiu prospektywnych kohort, wzrost poziomu ołowiu we krwi z 10 μg/l do 300 μg/l wiązał się z 9-punktowym spadkiem IQ u dzieci, ale największy spadek (o 6 punktów) wystąpił, gdy poziom ołowiu we krwi wzrósł początkowo o 100 μg/l. Krzywe dawka-odpowiedź były podobne dla pogorszenia funkcji poznawczych związanego z mierzonym poziomem ołowiu w kościach i osoczu.

Ekspozycja na ołów jest czynnikiem ryzyka zaburzeń behawioralnych, takich jak ADHD. W ogólnokrajowym badaniu przeprowadzonym w USA wśród dzieci w wieku od 8 do 15 lat, dzieci z poziomem ołowiu we krwi powyżej 13 μg/l były dwukrotnie bardziej narażone na ADHD niż dzieci z poziomem ołowiu we krwi w najniższym kwintylu. U tych dzieci około 1 na 5 przypadków ADHD można przypisać ekspozycji na ołów.

Narażenie na ołów w dzieciństwie jest czynnikiem ryzyka zachowań antyspołecznych, w tym zachowań związanych z zaburzeniami zachowania, przestępczością i przestępczością. W metaanalizie 16 badań, podwyższony poziom ołowiu we krwi był konsekwentnie związany z zaburzeniami zachowania u dzieci. W dwóch prospektywnych badaniach kohortowych, wyższy poziom ołowiu we krwi lub w zębinie w dzieciństwie był związany z wyższym wskaźnikiem przestępczości i aresztowań w młodym wieku dorosłym.
Wyższa ekspozycja na ołów w dzieciństwie wiązała się ze zmniejszeniem objętości mózgu (prawdopodobnie z powodu zmniejszonej wielkości neuronów i rozgałęzień dendrytów), a zmniejszona objętość mózgu utrzymywała się do wieku dorosłego. W badaniu z udziałem osób starszych, wyższe stężenie ołowiu we krwi lub kościach wiązało się prospektywnie z przyspieszonym pogorszeniem funkcji poznawczych, szczególnie u osób będących nosicielami allelu APOE4. Wczesna ekspozycja na ołów może być czynnikiem ryzyka rozwoju późnej postaci choroby Alzheimera, ale dowody na to są niejasne.

Nefropatia
Narażenie na ołów jest czynnikiem ryzyka rozwoju przewlekłej choroby nerek. Nefrotoksyczne działanie ołowiu objawia się w postaci wewnątrzjądrowych ciałek wtrętowych kanalików nerkowych, włóknienia śródmiąższowego kanalików oraz przewlekłej niewydolności nerek. Wśród osób biorących udział w badaniu NHANES w latach 1999–2006, dorośli z poziomem ołowiu we krwi powyżej 24 μg/l mieli o 56% większe prawdopodobieństwo obniżonego wskaźnika filtracji kłębuszkowej (<60 ml/[min·1,73 m²]) niż osoby z poziomem ołowiu we krwi poniżej 11 μg/l. W prospektywnym badaniu kohortowym osoby z poziomem ołowiu we krwi powyżej 33 μg/l miały o 49% wyższe ryzyko rozwoju przewlekłej choroby nerek niż osoby z niższym poziomem ołowiu we krwi.

Choroba układu sercowo-naczyniowego
Zmiany komórkowe wywołane przez ołów są charakterystyczne dla nadciśnienia tętniczego i miażdżycy. W badaniach laboratoryjnych przewlekle niskie poziomy narażenia na ołów zwiększają stres oksydacyjny, obniżają poziom bioaktywnego tlenku azotu i wywołują wazokonstrykcję poprzez aktywację kinazy białkowej C, co prowadzi do utrzymującego się nadciśnienia tętniczego. Ekspozycja na ołów inaktywuje tlenek azotu, zwiększa wytwarzanie nadtlenku wodoru, hamuje naprawę śródbłonka, upośledza angiogenezę, sprzyja zakrzepicy i prowadzi do miażdżycy (ryc. 2).
Badanie in vitro wykazało, że komórki śródbłonka hodowane w środowisku o stężeniu ołowiu od 0,14 do 8,2 μg/l przez 72 godziny powodowały uszkodzenia błony komórkowej (drobne pęknięcia lub perforacje obserwowane w skaningowym mikroskopie elektronowym). Badanie to dostarcza ultrastrukturalnych dowodów na to, że nowo wchłonięty ołów lub jego ponowne przedostanie się do krwi z kości może powodować dysfunkcję śródbłonka, co jest najwcześniejszą wykrywalną zmianą w naturalnym przebiegu zmian miażdżycowych. W analizie przekrojowej reprezentatywnej próby dorosłych ze średnim stężeniem ołowiu we krwi wynoszącym 27 μg/l i bez historii chorób układu krążenia, poziom ołowiu we krwi wzrósł o 10%.
Przy dawce μg iloraz szans wystąpienia poważnego zwapnienia tętnicy wieńcowej (tj. wynik Agatstona >400, przy zakresie wyników od 0 [0 oznacza brak zwapnienia] i wyższe wyniki oznaczające większy zakres zwapnienia) wynosił 1,24 (95% przedział ufności od 1,01 do 1,53).
Narażenie na ołów jest głównym czynnikiem ryzyka zgonu z powodu chorób układu krążenia. W latach 1988–1994 14 000 dorosłych Amerykanów wzięło udział w badaniu NHANES i było obserwowanych przez 19 lat, z czego 4422 zmarło. Jedna na pięć osób umiera z powodu choroby wieńcowej. Po uwzględnieniu innych czynników ryzyka, wzrost poziomu ołowiu we krwi z 10. do 90. percentyla wiązał się z podwojeniem ryzyka zgonu z powodu choroby wieńcowej. Ryzyko zgonu z powodu chorób układu krążenia i choroby wieńcowej gwałtownie wzrasta, gdy poziom ołowiu spada poniżej 50 μg/l, bez wyraźnego progu (rysunki 3B i 3C). Naukowcy uważają, że ćwierć miliona przedwczesnych zgonów z przyczyn sercowo-naczyniowych każdego roku jest spowodowanych przewlekłym zatruciem niskim poziomem ołowiu. Spośród nich 185 000 zmarło z powodu choroby wieńcowej.
Narażenie na ołów może być jedną z przyczyn, dla których liczba zgonów z powodu choroby wieńcowej najpierw wzrosła, a następnie spadła w ubiegłym stuleciu. W Stanach Zjednoczonych wskaźniki śmiertelności z powodu choroby wieńcowej gwałtownie wzrosły w pierwszej połowie XX wieku, osiągając szczyt w 1968 roku, a następnie stale spadając. Obecnie są one o 70% niższe niż w 1968 roku. Narażenie na ołów zawarty w benzynie ołowiowej wiązało się ze spadkiem śmiertelności z powodu choroby wieńcowej (rysunek 4). Wśród uczestników badania NHANES, które było prowadzone przez okres do ośmiu lat, w latach 1988-1994 i 1999-2004, 25% całkowitego spadku zapadalności na chorobę wieńcową było spowodowane obniżeniem poziomu ołowiu we krwi.

We wczesnych latach wycofywania benzyny ołowiowej, częstość występowania wysokiego ciśnienia krwi w Stanach Zjednoczonych gwałtownie spadła. W latach 1976-1980 32% dorosłych Amerykanów miało wysokie ciśnienie krwi. W latach 1988-1992 odsetek ten wynosił zaledwie 20%. Typowe czynniki (palenie tytoniu, leki na nadciśnienie, otyłość, a nawet większy rozmiar mankietu używanego do pomiaru ciśnienia krwi u osób otyłych) nie wyjaśniają spadku ciśnienia krwi. Jednak mediana poziomu ołowiu we krwi w Stanach Zjednoczonych spadła ze 130 μg/l w 1976 r. do 30 μg/l w 1994 r., co sugeruje, że spadek narażenia na ołów jest jedną z przyczyn spadku ciśnienia krwi. W badaniu Strong Heart Family Study, które obejmowało kohortę Indian amerykańskich, poziom ołowiu we krwi spadł o ≥9 μg/l, a skurczowe ciśnienie krwi spadło średnio o 7,1 mm Hg (wartość skorygowana).
Wiele pytań dotyczących wpływu narażenia na ołów na choroby układu krążenia pozostaje bez odpowiedzi. Czas trwania narażenia wymagany do wystąpienia nadciśnienia tętniczego lub choroby układu krążenia nie jest w pełni poznany, ale długotrwała, skumulowana ekspozycja na ołów mierzona w kościach wydaje się mieć silniejszą moc predykcyjną niż krótkotrwała ekspozycja mierzona we krwi. Jednak zmniejszenie narażenia na ołów wydaje się obniżać ciśnienie krwi i ryzyko zgonu z powodu chorób układu krążenia w ciągu 1 do 2 lat. Rok po zakazie stosowania paliwa ołowiowego w wyścigach NASCAR, społeczności w pobliżu toru odnotowały znacznie niższy wskaźnik zgonów z powodu choroby wieńcowej w porównaniu ze społecznościami bardziej peryferyjnymi. Wreszcie, istnieje potrzeba zbadania długoterminowych skutków dla układu krążenia u osób narażonych na poziomy ołowiu poniżej 10 μg/l.
Zmniejszone narażenie na inne toksyczne substancje chemiczne również przyczyniło się do spadku zachorowań na chorobę wieńcową. Wycofywanie benzyny ołowiowej w latach 1980–2000 zmniejszyło emisję pyłów zawieszonych w 51 obszarach metropolitalnych, co przełożyło się na 15-procentowy wzrost średniej długości życia. Coraz mniej osób pali. W 1970 roku paliło około 37% dorosłych Amerykanów; do 1990 roku paliło już tylko 25% Amerykanów. Palacze mają znacznie wyższy poziom ołowiu we krwi niż osoby niepalące. Trudno jest określić historyczny i obecny wpływ zanieczyszczenia powietrza, dymu tytoniowego i ołowiu na chorobę wieńcową.
Choroba wieńcowa jest główną przyczyną zgonów na świecie. Ponad tuzin badań wykazało, że narażenie na ołów jest głównym i często pomijanym czynnikiem ryzyka zgonu z powodu choroby wieńcowej. W metaanalizie Chowdhury i wsp. stwierdzili, że podwyższony poziom ołowiu we krwi jest istotnym czynnikiem ryzyka choroby wieńcowej. W ośmiu badaniach prospektywnych (z udziałem łącznie 91 779 uczestników) osoby ze stężeniem ołowiu we krwi w najwyższym kwintylu miały o 85% wyższe ryzyko niezakończonego zgonem zawału mięśnia sercowego, operacji pomostowania aortalno-wieńcowego lub zgonu z powodu choroby wieńcowej niż osoby w najniższym kwintylu. W 2013 roku Agencja Ochrony Środowiska (EPA)
Agencja Ochrony Środowiska stwierdziła, że ​​narażenie na ołów jest czynnikiem ryzyka choroby wieńcowej; dziesięć lat później Amerykańskie Towarzystwo Kardiologiczne poparło ten wniosek.