Schwermetalle, wie Arsen, Cadmium, Chrom, Blei und Quecksilber, sind natürlich vorkommende Elemente, die durch ihr hohes Atomgewicht und ihre hohe Dichte charakterisiert werden. Aufgrund ihrer breiten Anwendung in verschiedenen Sektoren – darunter Industrie, Landwirtschaft, Medizin und Haushaltsprodukte – sind diese Metalle in der Umwelt weit verbreitet. Schwermetalle sind bekannt als systemische Giftstoffe, die eine Reihe von gesundheitlichen Störungen beim Menschen verursachen können. Ihre Toxizität wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter Dosis, Aufnahmeweg, chemische Verbindung sowie individuelle Unterschiede wie Alter, Geschlecht, Genetik und Ernährungszustand der exponierten Person.
Gesundheitliche Auswirkungen von Schwermetallen:
Expositionswege:
Die Hauptwege, über die Menschen Schwermetallen ausgesetzt sind, umfassen die Aufnahme durch den Magen-Darm-Trakt, das Einatmen sowie den Hautkontakt. Die Schwere der Auswirkungen von Schwermetallen wird von Faktoren wie Wertigkeit, Partikelgröße, Löslichkeit, Biotransformation und der chemischen Form beeinflusst.
Langfristige Auswirkungen und Interferenzen mit essentiellen Metallen:
Studien zeigen, dass eine langfristige Exposition gegenüber toxischen Metallen erhebliche Gesundheitsprobleme in menschlichen Populationen verursachen kann. Akute und chronische Effekte einzelner Metalle sind gut dokumentiert, allerdings gibt es weniger Wissen über die Auswirkungen von Metallmischungen. Zudem interagieren toxische Elemente mit für den menschlichen Körper essentiellen Metallen wie Eisen, Kalzium, Kupfer und Zink, was zu weiteren gesundheitlichen Komplikationen führen kann.
Kombinierte Exposition und synergistische Effekte:
Die gleichzeitige Exposition gegenüber mehreren Schwermetallen kann toxische Effekte hervorrufen, die additiv, antagonistisch oder synergistisch sein können. Ein Beispiel ist die gleichzeitige Exposition von Cadmium und anorganischem Arsen, die zu einer stärkeren Nierenschädigung führt als bei einer alleinigen Exposition der jeweiligen Elemente. Niedrige Dosen mehrerer Schwermetalle können sich in ihrer Wirkung verstärken und somit zu einem bedeutenden Problem für die öffentliche Gesundheit werden.
Zelluläre Effekte:
Auf zellulärer Ebene beeinflussen toxische Metalle verschiedene Zellorganellen und Komponenten, darunter Zellmembranen, Mitochondrien, Lysosomen, das endoplasmatische Retikulum, Zellkerne und Enzyme, die am Stoffwechsel, der Entgiftung und der Reparatur von Zellschäden beteiligt sind. Es wurde nachgewiesen, dass Metallionen mit Zellbestandteilen wie der DNA und Kernproteinen interagieren, was zu DNA-Schäden und Konformationsänderungen führen kann, die wiederum Apoptose oder Karzinogenese auslösen.
