Arsen

Autori: Aleksandra Repić, Đurđica Marić, Zorica Bulat
Autori su nastavnici i saradnici Katedre za toksikologiju „Akadmik Danilo Soldatović“ Farmaceutskog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Šta je arsen?

Svetska zdravstvena organizacija svrstava arsen u faktore koji značajno ugrožavaju zdravlje stanovništva, a kontaminaciju vode arsenom među značajne probleme današnjice1. Smatra se da je u svetu danas više od 300 miliona ljudi izloženo povećanim koncentracijama arsena preko vode za piće2–4. Arsen je element koji je široko rasprostranjen u prirodi i može se naći u formi neorganskog ili organskog arsena. Neorganska forma je izuzetno toksična dok organska jedinjenja uglavnom pokazuju manju toksičnost i ranije su se koristila i za lečenje nekih bolesti, poput sifilisa1. Većina jedinjenja neorganskog i organskog arsena je bez mirisa i specifičnog ukusa. Zbog toga ga ne možemo primetiti ukoliko se nalazi u hrani, piću ili vazduhu1.

Kako možemo biti izloženi arsenu?

Arsenu smo najčešće izloženi korišćenjem neispravne vode za piće i pripremu hrane. Biljke koje se koriste u išrani a u toku gajenja su zalivane vodom kontaminiranom arsenom, takođe mogu biti dodatni izvor izloženosti2. U našoj zemlji, u delovima Vojvodine, postoji problem sa neispravnom vodom za piće u kojoj se arsen nalazi u koncentracijama višim od dozvoljenih. Vodni basen Panonske nizije obiluje sedimentima sa visokim sadržajem arsena a podzemne vode iz ovog područja spiraju i rastvaraju arsen sa sedimenata5. Kontaminacija vode arsenom prisutna je i u drugim delovima sveta, a stanovnici tih oblasti suočavaju se sa istim problemom3. Normalno, arsen u malim količinama unosimo u organizam preko hrane. Hrana za koju se zna da može imati veće količine arsena su pirinač i proizvodi na bazi pirinča, riba i morski plodovi. Pirinač je biljka koja arsen upija iz zemljišta i najviše od svih žitarica ga akumulira u svom zrnu6,7. Stoga, pirinač koji je gajen na zemljištu koje sadrži velike količine arsena će imati i veći sadržaj arsena u svom zrnu. U školjkama, škampima i ribi mogu se naći povećane koncentracije arsena. Međutim, u ovoj vrsti hrane arsen se nalazi u organskoj formi koja je manje štetna. Stanovanje u sredini koja je kontaminirana arsenom ili bavljenje poslom gde postoji mogućnost veće izloženosti arsenu (npr. termoelektrane, toplane na čvrsto gorivo, metalna industrija) predstavljaju takođe značajne izvore ovog elementa. Važno je istaći da je i pušenje cigareta značajan izvor arsena pošto je duvan biljka koja u svojim listovima u značajnoj meri akumulira ovaj element iz zemljišta.

Štetni i toksični efekti arsena

Organizam majke, zahvaljujući odbrambenim mehanizmima, uspešno uklanja arsen unet u niskim, normalnim koncentracijama i izbacuje ga iz organizma putem urina. Kod trudnica arsen prolazi kroz placentu tako da iz krvi majke lako prelazi u krv bebe. Zbog toga se u krvi fetusa mogu naći slične koncentracije arsena kao i u krvi majke. Ukoliko mama unese veću količinu arsena, ona ga ne može adekvatno i dovoljno brzo ukloniti iz organizma, tako da će se veće koncentracije arsena pojaviti i u krvi fetusa. Međutim, prilikom dojenja arsen se vrlo malo izlučuje mlekom. Zbog toga je novorođenče koje je na majčinoj ishrani zaštićeno od značajne izloženosti arsenu8. U slučaju dugotrajnog izlaganja povećanim koncentracijama arsena može doći do pojave štetnih efekata8. U područjima gde postoji hronična izloženost visokim koncentracijama arsena putem vode za piće (kao što su delovi Indije, Bangladeša, Kine, Tajvana, Vijetnama, Turske, Čilea, Argentine i Meksika), kod žena je zapažen povećan rizik od spontanih pobačaja, prevremenih porođaja, mrtvorođene dece i umiranja novorođenčadi8. Razvoj bebe u stomaku i bebe nakon rođenja su periodi u životu kada je organizam najosetljiviji na štetne efekte toksičnih supstanci iz okruženja. Dokazano je da dugotrajna izloženost trudnica visokim koncentracijama arsena može da uzrokuje zastoj u razvoju fetusa, rađanje dece sa manjom težinom, nastanak neuroloških poremećaja, poremećaja u ponašanju, pamćenju, održavanju pažnje i smanjenje intelektualnih sposobnosti kod dece8. Smatra se da zbog izloženosti arsenu u pomenutom periodu života beba kao i prvim godinama života, može doći do nastanka nekih hroničnih oboljenja kasnije u životu, kao što su bolesti pluća, srca, bubrega, ili kancer2,8. Najčešće, izloženost arsenu možemo primetiti po pojavi kožnih lezija i promena u pigmentaciji kože. Arsen je poznat i kao kancerogena supstanca, koja može dovesti do pojave kancera kože, pluća, mokraćne bešike, bubrega8. U poslednje vreme kod izloženih osoba prepoznaju se i respiratorna oboljenja, hipertenzija, dijabetes, neurološki poremećaji kao i poremećaji u radu bubrega i jetre3,8.

Mogućnosti i mere prevencije

Kako se arsen nalazi svuda oko nas i ne možemo ga izbeći, male koncentracije arsena u vodi za piće i hrani su dozvoljene i zakonski su regulisane. Ukoliko se ove dozvoljene vrednosti prekorače takva pijaća voda i hrana, a pogotovo hrana za odojčad i malu decu se proglašava neispravnom, odnosno nebezbednom. Važno je znati da prokuvavanjem ili filtriranjem zagađene vode arsen ne možemo ukloniti . Jedna od biljaka za koju je karakteristično da može sadržati veće količine arsena je pirinač. Američka Agencija za hranu i lekove – FDA je ovaj problem rešila preporukom da se pirinač kuva u većoj zapremini vode (6-10 puta veća zapremina vode u odnosu na zapreminu pirinča) i višak vode odlije. Na ovaj način se sadržaj arsena može smanjiti za 40-60%7.

Interesantne istorijske činjenice o arsenu

Reč „arsen” je nastala od starogrčke reči „arsenikon” što znači „moćan”. Arsenova jedinjenja su se tokom godina koristila kao pesticidi, lekovi, bojni otrovi, ulazila su u sastav kozmetičkih proizvoda, kao aditivi u hrani za živinu, što ukazuje na široku primenu ovih jedinjenja. Zbog svog blagog ukusa, arsenovo jedinjenje arsenik se proslavilo i kao idealan otrov9. Tome su verovatno najviše doprinele jedne od najuglednijih porodica renesansnog doba u Italiji, Mediči i Bordžije, poznate po podršci koju su pružale razvoju nauke i umetnosti, ali i kao nemilosrdni vladari i zloglasni trovači koji su koristili arsenova jedinjenja. Smatra se da je Katarina Mediči otrovala više svojih neprijatelja, dok je papa Aleksandar VI (Rodrigo Bordžija) bio odgovoran za trovanje pet kardinala zbog njihovog bogatstva. Njegova deca, vanbračni sin Cezar i ćerka Lukrecija takođe su bili poznati kao trovači. Tako je arsen stekao reputaciju „otrova kraljeva i kralja otrova”9. Arsenovo jedinjenje arsenik je bilo uzrok smrti Napoleona Bonaparte. Smatra se da je u ovom slučaju arsenovo jedinjenje iskorišćeno kao oružje u političke svrhe9.

Pored toga što su arsenova jedinjenja korišćena kao otrovi, ona su korišćena i kao lekovi. Paul Erlih je 1907. godine verovao da je 606. jedinjenje koje je sintetisao zapravo lek za lečenje sifilisa. U pitanju je arsenovo jedinjenje salvarzan, koje je nazivao „srebrni metak”. Ovo jedinjenje se pokazalo izuzetno efikasno u lečenju sifilisa. Salvarzan i njegov manje toksičan derivat neosalvarzan su se u ovu svrhu dugo koristili u Evropi, dok ih oko 1940. godine iz upotrebe nisu potisnuli penicilini. Međutim, i kasnije su nastavila da se upotrebljavaju u nekim zemljama Dalekog istoka gde penicilini nisu bili dostupni ili im je cena bila previsoka10.

U skorijoj prošlosti, 1955. godine, u Japanu je zabeleženo masovno trovanje novorođenčadi mlečnom formulom. U toku proizvodnje mleka u prahu Morinaga došlo je do slučajne kontaminacije arsenom, što je prouzrokovalo nekoliko stotina puta veću koncentraciju arsena u formuli. Simptomi kao što su pigmentacija kože, dijareja, groznica, povraćanje su se pojavili kod odojčadi koja su hranjena Morinaga mlečnom formulom a bilo je i više od stotinu smrtnih slučajeva. Kod jednog broja dece, u kasnijem periodu, došlo je do pojave zastoja u fizičkom i mentalnom razvoju, i epilepsije11.

Literatura

1. Toxicological Profile for Arsenic. In: ATSDR’s Toxicological Profiles. ; 2002. doi:10.1201/9781420061888_ch33
2. WHO. Arsenic.; 2018.
3. Ravenscroft P, Brammer H, Richards K. Arsenic Pollution: A Global Synthesis.; 2009. doi:10.1002/9781444308785
4. Quansah R, Armah FA, Essumang DK, et al. Association of arsenic with adverse pregnancy outcomes/infant mortality: A systematic review and meta-analysis. Environ Health Perspect. 2015. doi:10.1289/ehp.1307894
5. Agbaba J, Dalmacija B. Arsen i Amonijak u Vodi Za Piće: Implementacija Prekogranične Platforme Za Bezbednu Vodu – ARSENICPLATFORM.; 2012.
6. Kristoforović-Ilić M. Arsen. Med Pregl. 2004. doi:10.2298/MPNS0408319K
7. FDA. Arsenic in Food and Dietary Supplements. https://www.fda.gov/food/metals-and-your-food/arsenic-food-and-dietary-supplements. Published 2020.
8. Vahter M. Health effects of early life exposure to arsenic. In: Basic and Clinical Pharmacology and Toxicology. ; 2008. doi:10.1111/j.1742-7843.2007.00168.x
9. Retief F., Cilliers L. Poisoning during the Renaissance: The Medicis and the Borgias. South African Soc Midieval Renaiss Stud. 2000.
10. Thorburn AL. Paul Ehrlich: pioneer of chemotherapy and cure by arsenic (1854-1915). Br J Vener Dis. 1983. doi:10.1136/sti.59.6.404
11. Dakeishi M, Murata K, Grandjean P. Long-term consequences of arsenic poisoning during infancy due to contaminated milk powder. Environ Heal A Glob Access Sci Source. 2006. doi:10.1186/1476-069X-5-31