Eine Arsenvergiftung wird durch den Kontakt mit dem Element Arsen verursacht. Arsen kann in metallischem Zustand in drei Formen (gelb, schwarz und grau) und in ionischen Formen vorliegen. Arsen gilt als Schwermetall, und die Toxizität von Arsen weist einige Ähnlichkeiten mit Vergiftungen durch andere Schwermetalle auf. Arsen wird zur Herstellung von Unkrautvernichtungsmitteln und Insektiziden verwendet.
Zu den Anzeichen und Symptomen einer Arsenvergiftung gehören
Arsen ist ein grau erscheinendes chemisches Element (Ordnungszahl 33, Symbol wie im Periodensystem), das auch als Halbmetall bezeichnet wird. Arsen kann in metallischem Zustand in drei Formen (gelb, schwarz und grau; wobei grau überwiegt) und in ionischen Formen vorliegen. Arsen gilt als Schwermetall, und die Toxizität von Arsen teilt einige Merkmale mit Vergiftungen durch andere Schwermetalle. In der Vergangenheit wurde Arsen als medizinisches Mittel, Pigment, Pestizid und Mittel mit Schadensabsicht (Verwendung mit krimineller Absicht) verwendet. Bis 2003 wurde Arsen (in Form von chromatiertem Kupferarsenat) in den USA zur Behandlung von Bauholz gegen Insektenbefall verwendet. Im Jahr 2003 wurde die Verwendung dieser Verbindung von der US-Umweltschutzbehörde verboten.
Arsen wird mit Kupfer oder Blei gemischt, um Legierungen zu verstärken, die diese Materialien enthalten. Arsen und einige seiner Verbindungen reagieren mit Proteinen, hauptsächlich den Thiolanteilen, und entkoppeln den Prozess der oxidativen Phosphorylierung, wodurch die meisten Zellfunktionen inaktiviert werden. Folglich sind Arsen und einige der Substanzen, mit denen es sich verbindet, tödliche Gifte für die meisten biologischen Systeme, mit Ausnahme einiger weniger Bakterienarten. Arsen wird zur Herstellung von Insektiziden und Unkrautvernichtungsmitteln verwendet. Arsen gilt auch als krebserregend, was bedeutet, dass es das Potenzial hat, Krebs zu verursachen.
Arsen kann als Verunreinigung in Nahrungs- und Wasserquellen gefunden werden. Schalentiere und andere Meeresfrüchte sowie Obst, Gemüse und Reis; sind die am häufigsten kontaminierten Lebensmittel. Arsenvergiftungen treten typischerweise als Folge industrieller Exposition, durch kontaminierten Wein oder illegal destillierten Spirituosen oder in Fällen von böswilliger Absicht auf.
Anorganisches Arsen ist ein metallisches oder halbmetallisches Element, das eine Reihe giftiger Verbindungen bildet. In der Industrie findet man es in gasförmiger Form, dem so genannten Arsingas, das beim Einatmen sehr giftig ist. Anorganisches Arsen kommt in der Natur in geringen Mengen vor, meist in Verbindung mit Sauerstoff, Chlor und Schwefel. Diese werden als anorganische Arsenverbindungen bezeichnet. Anorganische Arsenverbindungen sind für die meisten biologischen Systeme (Tiere, Pflanzen, Menschen) viel giftiger als organisches Arsen (siehe unten). Anorganisches Arsen kommt in der Natur im Boden, in Kupfer- und Bleierzlagerstätten und im Wasser vor, meist jedoch in geringen Konzentrationen. Es kann jedoch konzentrierter werden, wenn es in industriellen Prozessen zur Herstellung von Holzschutzmitteln, Metallverbindungen oder organischen arsenhaltigen Verbindungen wie Insektiziden, Unkrautvernichtungsmitteln und anderen Verbindungen verwendet wird. Wenn solche Verbindungen verbrannt werden, kann anorganisches Arsen in die Luft freigesetzt werden und sich später auf dem Boden oder im Wasser absetzen und entweder in anorganischer Form verbleiben oder sich mit organischem Material verbinden.
Organisches Arsen ist jede Verbindung, die aus einer chemischen Kombination des Elements Arsen mit einer beliebigen organischen Verbindung (Verbindungen, die eine große Menge an Kohlenstoff enthalten) hergestellt wird. Diese werden oft als organische Arsenverbindungen bezeichnet. Am häufigsten ist organisches Arsen eine Komponente, die bei der Herstellung von Insektiziden und Unkrautvernichtungsmitteln und anderen Verbindungen verwendet wird. Organisches Arsen ist normalerweise nicht giftig für Menschen, kann aber in hohen Konzentrationen für Menschen giftig sein. Im Allgemeinen ist organisches Arsen in der Regel weitaus weniger giftig als anorganisches Arsen.
Menschen können Arsen ausgesetzt werden, indem sie es einatmen, kontaminierte Lebensmittel, Wasser oder Getränke konsumieren oder durch Hautkontakt. Wir sind normalerweise Spuren von Arsen in der Luft, im Wasser und in Lebensmitteln ausgesetzt. Menschen können höheren Konzentrationen ausgesetzt sein, wenn sie in der Nähe von Industriegebieten leben, die derzeit oder früher Arsenverbindungen enthielten. Auch Gebiete mit bekanntermaßen hohen Arsenkonzentrationen im Trinkwasser sind mit einer höheren Exposition verbunden.
Akute oder unmittelbare Symptome einer toxischen Exposition gegenüber Arsen können Folgendes umfassen:
Langfristige Exposition gegenüber Arsen in niedriger als toxischer Konzentration kann zu Hautveränderungen führen (Dunkelheit oder Verfärbung, Rötung, Schwellung und Hyperkeratose (Hautunebenheiten, die Hühneraugen oder Warzen ähneln). Weißliche Linien (Mees-Linien) können in den Fingernägeln auftreten. Beides sensorisch und motorische Nervendefekte können sich entwickeln. Außerdem können Leber- und Nierenfunktion beeinträchtigt sein.
Eine langfristige Exposition gegenüber Arsen wurde auch mit der Entwicklung bestimmter Krebsarten in Verbindung gebracht, und Arsen wurde von der Environmental Protection Agency (EPA) als krebserregend eingestuft. Studien an Menschen in Teilen Südostasiens und Südamerikas, in denen ein hoher Arsengehalt im Trinkwasser festgestellt wurde, haben ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung von Blasen-, Nieren-, Lungen- und Hautkrebs ergeben. Organische Arsenverbindungen sind nicht so toxisch wie anorganische Verbindungen und es wird nicht angenommen, dass sie mit Krebs in Verbindung stehen.
Die Vorgeschichte des Patienten ist sehr wichtig, da Expositionen meistens durch Arbeitsunfälle verursacht werden, so dass andere Personen (Mitarbeiter, Rettungskräfte) möglicherweise exponiert werden und nicht erkennen, dass sie ebenfalls einem gewissen Risiko ausgesetzt sind. Menschen, die toxischen Arsenkonzentrationen ausgesetzt sind, können Atem und Urin haben, die nach Knoblauch riechen, als Hinweis auf ihre Diagnose. Die meisten Ärzte, die eine Vergiftung mit Arsen (oder anderen Metallen oder Halbmetallen) vermuten, werden Laboruntersuchungen anfordern, z. B. Blutzellenzählungen und Serumelektrolyte wie Kalzium und Magnesium; wenn Anzeichen einer Hämolyse (Zerstörung von Blutzellen) vorliegen, wird ein Typ und ein Screening auf eine mögliche Bluttransfusion durchgeführt.
Es gibt Schnelltests im Urin, um erhöhte Arsenwerte zu diagnostizieren, aber sie unterscheiden normalerweise nicht zwischen organischem und anorganischem Arsen. Das Blut und der Urin des Patienten werden zur Analyse auf Arsen geschickt; ein Ergebnis von> 50 Mikrogramm/L gilt als erhöht, aber akute toxische Belastungen können zu 5- bis 100-fachen oder höheren Werten führen als die, die als „erhöht“ gelten. In allen Fällen, in denen das Gesamtharnarsen erhöht ist, ist ein Speziationstest (Bestimmung der Gehalte an anorganischem gegenüber organischem Arsen) erforderlich, da anorganisches Arsen so giftig ist. Elektrokardiogramme (EKG, EKG) und Nervenleitungstests werden häufig bei jeder Art von vermuteter Arsenexposition durchgeführt. Tests auf andere Toxine oder toxische Überdosierungen (z. B. Einnahme von Tylenol) können ebenfalls durchgeführt werden.
Akute Exposition gegenüber toxischem anorganischem Arsen und Arsengas kann schnell zum Tod führen, und es gibt nur wenige Möglichkeiten, das Leben des Patienten zu retten. Hämodialyse kann Arsen aus dem Blutkreislauf entfernen, aber nur, bevor es sich an das Gewebe bindet, sodass diese Behandlung nur ein kurzes Zeitfenster zum Wirken hat. In ähnlicher Weise bindet Arsenwasserstoff an rote Blutkörperchen und verursacht deren schnelle Zerstörung, so dass Bluttransfusionen und Austauschtransfusionen dem Patienten helfen können. Wenn das Arsen aufgenommen wurde, kann außerdem eine Magen- oder Darmspülung versucht werden, aber es gibt keine guten Daten, die darauf hindeuten, dass diese erfolgreich sind. Es wird empfohlen, so schnell wie möglich einen Nephrologen und einen Toxikologen zu konsultieren; andere Berater müssen möglicherweise gerufen werden (Hämatologe, Psychiater oder andere).
Die Chelat-Therapie (die Verwendung von Medikamenten, die Substanzen selektiv binden und effektiv inaktivieren) wird normalerweise schnell über eine intravenöse Leitung begonnen. Die Droge und das gebundene Arsen werden dann über den Urin ausgeschieden. Das Chelat-Medikament der Wahl ist Dimercaprol (in Öl auch als BAL bezeichnet); Succimer (DMSA) wurde ebenfalls erfolgreich verwendet, und Dimerval (DMPS) wirkt möglicherweise auch als Chelatbildner, ist jedoch in den USA nicht ohne Weiteres erhältlich.
Wenn der Patient eine akute toxische Exposition überlebt, entwickeln die meisten einen gewissen Grad an Nervenschäden an den peripheren Nerven (sensorische und motorische Störungen); viele Überlebende können Herz-, Leber-, Nieren- und Hautprobleme haben; die Prognose ist mäßig bis schlecht. Chronische Vergiftungen und die Exposition gegenüber organischem Arsen haben bessere Ergebnisse mit weniger und weniger schwerwiegenden Problemen.
Menschen können durch die Arbeit in einer Metallgießerei, im Bergbau, in der Glasherstellung, in der Halbleiterindustrie, bei kriminellen Mordversuchen durch Vergiftungen, Selbstmordversuchen und als biologischer Kampfstoff exponiert sein.
Jüngste Beispiele für Bedenken hinsichtlich Arsen sind aufgrund seines Vorhandenseins in Apfelsaft aufgetaucht. In den meisten Studien haben verschiedene Quellen von Apfelsaft, die von Regierungs- und Verbraucherlabors getestet wurden, festgestellt, dass die meisten (über 95 % getestet) eine sehr geringe Menge Arsen enthalten (weniger als 10 Teile pro Milliarde) und sicher zu trinken sind (im Gegensatz zu a Fernsehsendung, die wegen des Konsums von Apfelsaft Alarm geschlagen hat). Die FDA relativierte ihre Ergebnisse jedoch, indem sie im Juli 2013 angab, dass neue Standards gelten würden und jeder Saft, der 10 oder mehr Teile pro Milliarde (das gleiche Niveau für sicheres Grundwasser) enthielt, nicht in den USA verkauft werden dürfte. Dies ist niedriger als das zuvor genehmigte Niveau von weniger als 23 Teilen pro Milliarde, das 2008 genehmigt wurde. Nichtsdestotrotz schlagen andere Gruppen vor, dass nur Saft mit weniger als 3 Teilen pro Milliarde von der FDA zugelassen werden sollte.
Zwei weitere Arsenquellen, die besonders für Kinder von Bedeutung sind, sind Arsen im Grundwasser und später in Reis, der in solchem Grundwasser angebaut wird. Reis ist ein gängiges Lebensmittel für Kinder, aber bis heute gibt es keine Vorschriften über die Arsenwerte, die als unbedenklich für den Verzehr gelten. Die FDA und die EPA sammeln derzeit Daten, um eine Empfehlung zu sicheren Konzentrationen abzugeben, aber viele Gruppen drängen die FDA, bald zu handeln. Die Gruppen behaupten, dass einige private Labors festgestellt haben, dass eine einzelne Portion eines handelsüblichen Reises für Erwachsene etwa das 1,5-fache der zulässigen Arsenmenge in einem Liter Wasser (unter 10 Teilen pro Milliarde) ergeben kann, so dass Maßnahmen gegen zulässige Arsenwerte ergriffen werden sollten schnell. Im Jahr 2013 empfiehlt die CDC nur etwa 2 Tassen gekochten Reis pro Person (Erwachsener) pro Woche.
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