Ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của Thuỷ ngân lên hệ miễn dịch là gây viêm cầu thận tự miễn do lắ n g đọng các phức hợp m iễ n dịch ở màng cầu t h ậ n . Theo Hirsh (1982), bệnh cầu thận tự miễn có liên quan đến sự hoạt hoá các tế bào B, sự tăng sản các tế bào T (CD4+, CD8+), sự tăng kháng thể miễn dịch IgE và tự kháng thể kháng cầu thận [49].
2.3.8. Đối với khả năng sinh sản
Theo những nghiên cứu trên động vật thí nghiệm, Thuỷ ngân có thể làm giảm
khả năng thụ thai ở con cái, gây thoái hoá tiểu quản sinh tinh ở con đực và gây ra
những dị tật ở thế hệ con như nứt môi, dị tật trên tim, phù não [49].
Những nghiên cứu trên người cho thấy Thuỷ ngân có thể làm giảm dục tính kéo dài, giảm khả năng gây thụ thai ở nam giới, gây rối loan kinh nguyệt, tăng tỷ lệ
sảy thai và đẻ non ở nữ giới [46]. Thuỷ ngân còn làm tăng tỷ lệ bệnh tật và gây ra những dị tật ở thế hệ con. Nghiên cứu của Sikorski (1978) phát hiện tỷ lệ dị tật ở trẻ sơ sinh là con của các nhân viên nha khoa tăng cao. Trong số 117 trưòfng hợp mang thai thì 28 trường hợp có những tai biến như sẩy thai, đẻ non, dị tật bẩm sinh ở trẻ trong khi ở nhóm chứng chỉ có 5 trường hợp xuất hiện thai ngược và không có trường hợp dị tật nào ở trẻ sơ sinh [46].
2.3.9. Đối vói vật liệu di truyền
Nhiều nghiên cứu trên động vật thực nghiệm đã phát hiện ra một số biến đổi trên vật liệu di truyền, trong khi chưa có bằng chứng thuyết phục nào về những biến đổi này trên ngưòi do nhiễm độc Thuỷ ngân [49].
Những biến đổi trên vật liệu di truyền ở động vật thí nghiệm do nhiễm độc Thuỷ ngân gồm có đứt gãy nhiễm sắc thể, tăng bất thường những biến dị và hoán vị gen ở những cặp nhiễm sắc thể tương đồng [49].
Độc tính của Thuỷ ngân đối với ngưòi và động vật thí nghiệm được tóm tắt trong bảng 2.6.
Bảng 2.6. Độc tính của Thuỷ ngân đối với người và động vật thí nghiệm. TT Cơ quan
chịu tác động Bệnh lý Tài liệu
1 Hệ thần kinh
R ố i lo ạ n c h ứ c n ă n g v ậ n đ ộ n g [17]
Rối loạn cảm giác [6]
Rối loạn tâm thần [6]
Rối loạn thần kinh [16]
2 Hệ tim mạch
Tăng huyết áp [49]
Tăng nhịp tim [49]
Bất thường trên điện tâm đồ [49]
3 Thận Viêm cầu thận và tổn thưoíng ống thận [49]
4 Hệ t iê u h o á
R ối loạn tiêu hoá, viêm -loét niêm mạc đường
t iê u h o á
[49]
Viêm và thoái hóa gan [49] 5 Hệ hô hấp Giảm chức năng hô hấp, viêm đường hô hấp [17],[49]
6 Da Viêm da tiếp xúc [46],[49]
7 Hệ miễn dịch Viêm cầu thận tự miễn [49]
8
Khả năng sinh sản
Giảm khả năng thụ thai [46],[49]
Thoái hoá ống sinh tinh [49]
Tăng tỷ lệ sảy thai, tăng tỷ lệ bệnh tật và dị tật ở thế hệ con
[46],[49]
Giảm dục tính ở nam giới [49]
Rối loạn kinh nguyệt ở nữ giới [46]
9 Vật liệu
di truyền Biến đổi gen trên động vật thí nghiệm
[49]
2.3.10. Cơ chế gây độc của Thuỷ ngân
Cũng như một số ion kim loại nặng khác, có ái lực cao vói nhóm (-SH) của phân tử protein như các enzym. Khi gắn vào các nhóm (-SH) này thì nó ức chế nhiều hệ enzym trong cơ thể, làm biến đổi chức năng tế bào [26]. Đối với tế bào thần kinh, Hg” dễ dàng được vận chuyển qua màng vào tế bào, sau đó Hg° bị oxi hoá thành có khả năng ức chế các enzym trong các tế bào này. Hoín nữa, không chỉ Hg" mà cả cũng có thể được vận chuyển qua màng tế bào thần kinh nhờ các kênh vận chuyển Na^ và Cdĩ*, gây ưu cực hoá không thuận nghịch màng tế bào, ức chế giải phóng các tín hiệu thần kinh [49].
Trên chuột, Thuỷ ngân có nồng độ cao ở những rãnh tiểu não và trên nơron thần kinh vận động ở nhánh trước tuỷ sống. Thuỷ ngân khu trú ở nơron thần kinh, song cũng được phát hiện thấy trong tế bào chất tế bào đệm thần kinh và các tế bào trung gian giữa não và tuỷ sống. Điều này chứng tỏ Thuỷ ngân gây độc các nơron thần kinh và cả các tế bào đệm thần kinh [49].
Nghiên cứu in vitro của Davidson (1966) cho biết tác động lên ADN và ARN bằng cách làm thay đổi cấu trúc bậc 3 của các acid nucleic này [49].
Nghiên cứu in vitro của Ganser và Kirchner (1985) cho thấy Thuỷ ngân có
thể tác động đến cấu trúc màng tế bào bằng cách gây thuỷ phân lipid màng [49]. Thuỷ ngân có thể gây ra 2 loại tổn thương trên thận: thứ nhất là tổn thương cầu thận do kích thích tạo tự kháng thể mô thận rồi tạo phức hợp miễn dịch lắng đọng ỏ cầu thận; thứ hai là tổn thuofng ống thận, đặc biệt là ống lượn gần. ống thận bị tổn thương làm thất thoát các Enzym ở ống thận như y-glutamyltransferse, ß- galactosidase, ß-glucurondase và N-acetyl-ß-glucosaminidase. ống thận bị tổn thuofng còn làm giảm tái hấp thu các nguyên tố vi lượng như Zn^^, [49].
Cơ chế gây độc của muối Thuỷ ngân vô cơ trên hệ miễn dịch còn chưa rõ ràng. Nhiều nghiên cứu cho rằng có khả năng hoạt hoá một số dạng tế bào lympho T ở người như CD4+ và CD8+ [49].
2.3.11. Các yếu tố làm thay đổi độc tính của Thuỷ ngân
Các thuộc tính của cơ thể như tuổi, giới tính, tình trạng dinh dưỡng, độ mẫn cảm... hay các thuộc tính của Thuỷ ngân như dạng hợp chất, độ hoà tan...có thể làm thay đổi tương quan giữa liều hấp thu và độc tính của Thuỷ ngân, ở các loài gặm nhấm, thận của con non ít nhạy cảm với Thuỷ ngân hơn thận của các con trưởng thành, sự tích luỹ Thuỷ ngân ở con non cũng ít hơn. ở chuột, con cái ít nhạy cảm với Thuỷ ngân hơn con đực, điều này có thể do hàm lượng metallothionein ở con cái cao hơn (lượng metallothionein tăng tỷ lệ thuận với nồng độ estradiol) [49].
Kẽm có thể làm giảm độc tính của Thuỷ ngân trên thận chuột do làm tăng lượng glutathion và metallothionein trên thận. Gale (1984) sau khi tiêm phối hợp
7.VĨ* và trên chuột thì thấy tổn thượng trên thận giảm so với khi tiêm đơn độc Hg2n49].
Selen có thể làm giảm độc tính của Thuỷ ngân do ảnh hưởng đến sự phân bố trong cơ thể. Theo Komsta - Szumska (1977), Meengel và Karlog (1980), Parizek (1971), trong huyết tương cũng như các tế bào máu, Thuỷ ngân và Selen cùng tạo phức vói protein ( phức Hg - Protein - Se ). Sự tạo phức này làm cho Thuỷ ngân tồn tại trong máu lâu hơn đồng thòi làm giảm lượng Thuỷ ngân được tích luỹ
trên thận, giảm lượng Thuỷ ngân được vận chuyển qua màng tế bào và màng nhau thai vì phức này có phân tử lượng lớn và cồng kềnh [49].
Ethanol ức chế hoạt tính của catalase - là enzym chính xúc tác quá trình oxi hoá Hg° tạo thành trong máu và các mô. Do đó, uống rượu là một nguyên nhân làm thay đổi trạng thái cân bằng oxi hoá - khử của Thuỷ ngân trong dịch cơ thể, kết quả là càng nhiều Hg° tồn tại trong máu và được vận chuyển lên não, càng làm tăng độc tính của Thuỷ ngân [49].
2.4. Độc tính của Cadỉmỉ.
Cadimi được xếp vào danh sách các chất độc nguy hiểm trong chương trình
Theo dõi các hoá chất độc nguy hiểm của Tổ chức môi trường Quốc tế
(IRPTC,1987) [10]. Không khí có nồng độ Cadimi 25mg/m^ có thể gây chết người trong vòng 24 giờ [16].
Cadimi xâm nhập vào cơ thể qua 2 con đường chính là hô hấp và tiêu hoá. Ngoài ra, Cadimi có thể được hấp thu qua da sau thcd gian tiếp xúc lâu dài. Tỷ lệ tử vong do nhiễm độc Cadimi qua đường hô hấp chiếm 15-20% số trường hợp nhiễm độc cấp, tử vong có thể xảy ra sau nhiễm độc 1-3 ngày [16]. Lượng Cadimi hấp thu trên đường hô hấp trung bình là 5%. Khoảng 60% lượng oxit Cadimi đọng ở đường hô hấp có thể được hấp thu. Lượng Cadim được tích luỹ ỏ phổi tỷ lệ nghịch vói kích thước hạt. Khoảng 50% lượng Cadimi hít vào có kích thước trung bình 0,1 mcm và 20% có kích thước 2mcm [17]. Nhiễm độc Cadimi chủ yếu qua đường tiêu hoá do ăn phải các thực phẩm (gạo, rau, cá, thịt, trứng, sữa, tôm, cua...) nhiễm Cadimi từ nguồn nước tưới, đất trồng và không khí bị ô nhiễm. Khói thuốc lá chứa Cadimi nên hút thuốc lá là một nguyên nhân gây nhiễm độc Cadimi đáng kể [16].
Sau khi được hấp thu, Cadimi được phân bố vào hầu hết các cơ quan trong cơ thể, nhiều nhất ở thận và gan. Cadimi được giữ lại trong cơ thể do kết họfp vói một loại protein phân tử lượng nhỏ trong huyết tương là metallothionein. Cadimi tích luỹ ở thận, gan, xưofng. Thòi gian bán thải của Cadimi rất dài, từ 4 đến 30 năm [17].
Cadimi được đào thải chủ yếu qua nước tiểu. Các con đường đào thải khác là phân, mật, nước bọt, lông, móng [17].
2.4.1. Đối với thận
Thận là cơ quan đầu tiẽn chịu ảnh hưởng trực tiếp của Cadimi. Nhiễm độc Cadimi trong thời gian dài gây tích luỹ Cadimi trên thận. Cadimi gây rối loạn chức năng ống thận, xơ hoá biểu mô ống thận (nhất là ống lượn gần) từ đó gây rối loạn quá trình tái hấp thu các chất, đặc biệt là các protein. Các dấu hiệu tổn thương ống thận gồm có protein niệu tăng, acid amin niệu tăng, glucose niệu dương tính. Protein niệu đặc trưng trong nhiễm độc Cadimmi là P2-microglobulin [50]. ống thận bị tổn thuofng làm giảm tái hấp thu Canxi và phosphat [50].
Trong nhiễm độc Cadimi, chức năng lọc của cầu thận cũng giảm rõ rệt. Sự xuất hiện các protein phân tử lượng cao như albumin hay transĩeưin trong nước tiểu là dấu hiệu nhận biết cầu thận bị tổn thương. Nhiều tác giả đã giải thích cơ chế gây tổn thương cầu thận là do Cadimi đã làm bùng phát các gốc tự do. Các gốc tự do gây ra các phản ứng oxi hoá làm tổn thuofng cầu thận [29].
Cadimi còn ảnh hưởng lên cấu trúc và chức năng của thận làm tổn thương một số thành phần cấu trúc của tế bào ống thận như mạng lưói nội chất, ty thể, lysosom, màng tế bào...và gây rối loạn các chức năng của các thành phần này (hô hấp hiếu khí và kị ký, vận chuyển các chất, biến đổi sinh hoá trên mạng lưới nội chất...)- Đích tác dụng chính của Cadimi trên thận là ống thận, cầu thận cũng bị ảnh hưỏng nhưng chỉ một phần [2 1].
Tổn thương ống thận do Cadimi làm tăng đào thải Canxi theo nước tiểu, là một nguy cơ dẫn đến bệnh sỏi thận. Nguyên nhân là do Cadimi được tích luỹ trong tế bào ống thận làm thay đổi gradient điện tích trong và ngoài màng tế bào, gây rối loạn hoạt động của các bơm ion trên màng tế bào, đặc biệt là bơm Ca^^. Bơm bị rối loạn đã ức chế sự vận chuyển vào trong tế bào từ đó làm tăng đào thải ra nước tiểu. Ngoài ra, còn có vai trò quan trọng là làm ổn định màng tế bào. Sự phá huỷ trạng thái cân bằng của trong và ngoài màng đã phá vỡ sự ổn định của màng. Màng tế bào ống thận bị tổn thương làm tăng thải protein ra ngoài theo nước
tiểu. Như vậy, hiện tượng tăng Canxi niệu xảy ra sớm hơn hiện tượng tăng protein niệu và được coi là chỉ thị sinh học sóm khi ống thận bị tổn thương. Nồng độ Canxi niệu ở những công nhân tiếp xúc lâu năm vói Cadimi có thể lên tới trên 300mg/ngày. Hiện tượng tăng Canxi niệu có thể kéo dài nhiều năm sau khi tiếp xúc với Cadimi [10].
2.4.2. Đối vói hệ hô hấp
Cadimi có thể kích ứng nghiêm trọng đường hô hấp gây khó thở, tức ngực, xanh tím da và ho [16]. Người tiếp xúc vói Cadimi ở nồng độ quá cao có thể bị phù phổi và dẫn đến tử vong [6]. Người tiếp xúc thường xuyên và kéo dài có thể bị viêm phế quản mãn, viêm phổi hoá học, bệnh khí thũng... [50].
Cadimi làm giảm nồng độ a 1-antitrypsin trong huyết tương khi tiếp xúc lâu dài. a 1-antitrypsin là một loại protease chính trong huyết tương, có khả năng ức chế elastase nên có vai trò quan trọng trong bảo vệ phổi khỏi tổn thương do elastase gây ra. Cadimi ức chế hoạt tính của a 1-antitrypsin nên làm giảm khả năng bảo vệ phổi, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh phổi [6].
2.4.3. Đối với xương
Cadimi gây tổn thương ống thận và cầu thận nên làm giảm tái hấp thu và tăng đào thải phosphat và Canxi, làm giảm mật độ khoáng chất trong cơ thể. Đây là nguyên nhân gây ra chứng nhuyễn xương và loãng xương. Giảm nồng độ khoáng chất trong máu kết hợp vói các triệu chứng đau xương, xương dễ gãy và biến dạng là những triệu chứng của bệnh Itai-itai. Bệnh này lần đầu tiên được phát hiện ở những phụ nữ Nhật Bản lớn tuổi ăn phải gạo bị nhiễm độc Cadimi, lượng hấp thu hàng ngày khoảng 60 mcg. Người mắc bệnh Itai-itai bị đau nhiều trong khung xương chậu và các chi dưới, bưóc đi ngắn kèm đau đớn [17],[50].
2.4.4. Đối với hệ thần kinh
Cadimi được tích luỹ ở não có thể gây tổn thưofng cả nơron thần kinh và tế bào thần kinh đệm. Cadimi ảnh hưởng đến các tế bào hình sao trong cấu trúc thần kinh đệm của vỏ não. Khác với các nơron, độc tính của Cadimi trên các tế bào hình
sao không giảm sau khi đã được điều trị bằng các chất chống oxy hoá như Trolox, acid cafeic và vitamin c . Nhưng khi bổ sung Glutatthion (GSH, y-Glu-Cys-Gly) hay cystein thì tỷ lệ chết của các tế bào sao này giảm hẳn. Điều này chứng tỏ độc tính của Cadimi lên hệ thần kinh đệm trước hết liên quan đến tác dụng làm giảm lượng Glutathion nội bào. Việc chỉ định GSH có thể được ứng dụng trên lâm sàng để kháng lại độc tính của Cadimi trên các tế bào đệm hình sao [25].
Cadimi còn làm giảm chức năng của cơ quan khứu giác. Các trucfng hợp nhiễm độc Cadimi có thể mắc chứng rối loạn khứu giác hoặc chứng mất khứu giác. Theo Rose (1992), Cadimi tác động lên các receptor khứu giác ngoại biên chứ không phải tác động lên trung khu khứu giác ở não. Cadimi còn làm teo dần vách mũi nếu thời gian tiếp xúc kéo dài [23].
2.4.5. Khả năng gây ung thư
Tổ chức nghiên cứu ung thư Thế giới (International Agency for Research on
Cancer) đã xếp Cadimi vào nhóm các chất gây ung thư. Những nghiên cứu về bệnh nghề nghiệp do Cadimi cho thấy Cadimi có thể gây ra ung thư phổi và ung thư thận [44].
Những nghiên cứu trên động vật thí nghiệm phát hiện thấy Cadimi có thể gây ung thư biểu mô, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư gan, tụy, thượng thận, tuyến yên, hệ tạo máu... ở liều tiếp xúc tưofng đối cao, Cadimi có thể gây u tinh hoàn đồng thời làm giảm chức năng của tinh hoàn [44].
Cơ chế gây ung thư của Cadimi còn nhiều tranh cãi. Cadimi là một chất gây đột biến gen yếu. Khả năng gây ung thư của Cadimi có thể do kích thích các yếu tố gây ung thư khác. Cadimi có thể còn làm suy giảm hoạt tính của hệ thống chống gốc tự do trong tế bào, làm bùng phát các gốc tự do nội bào dẫn đến quá trình oxy hoá rất mạnh các hợp chất acid amin, protein và cả ADN gây biến đổi gen làm xuất hiện các gen gây ung thư [22]. Cadimi có thể còn cạnh tranh với các kim loại khác ở những trung tâm gắn kim loại trong nhiều phân tử protein có liên quan đến quá trình sao chép, nhân đôi và sửa chữa ADN. Cadimi có thể còn kích thích quá trình
phosphoryl hoá trong tổng hợp protein và hoạt hoá các yếu tố trong quá trình sao chép và giải mã làm cho sinh sản tế bào tăng vọt [45].
2.4.6. Đối với gan
Cơ chế gây độc gan của Cadimi được rất nhiều tác giả nghiên cứu. Nhiễm
độc gan do Cadimi diễn ra theo 2 giai đoạn: ban đầu, gan bị tổn thương do ảnh hưcmg trực tiếp của Cadimi, sau đó gan bị viêm do tổn thương ban đầu gây ra. Cadimi trực tiếp gây tổn thương trên gan do gắn với nhóm (-SH) trên những phân tử protein quan trọng của tế bào gan , đặc biệt là các enzym tham gia quá trình chống