Do halogenowych węglowodorów aromatycznych (HAH; ang. halogenated aromatic hydrocarbon) zaliczamy polichlorowane dibenzo-p-dioksyny (PCDD), polichlorowane dibenzofurany (PCDF) oraz polichlorowane bifenyle (PCB). Związki te zbudowane są z atomów węgla, wodoru oraz chloru. PCDD oraz PCDF często klasyfikowane są jako dioksyny . Te bezbarwne i bezwonne substancje charakteryzują się dużą stabilnością i odpornością na rozkład biologiczny, fotochemiczny, chemiczny, a także łatwą rozpuszczalnością w substancjach organicznych. Dzięki tym cechom dioksyny wykazują tendencję do akumulowania się w tkankach roślinnych i zwierzęcych tkankach tłuszczowych.
Najbardziej toksyczną substancja wśród dioksan jest 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioksyna (TCDD). Dioksyny charakteryzują się długim okresem retencji zarówno w organizmach żywych jak i w środowisku. W glebie okres półtrwania tych związków może sięgać nawet 100 lat, w organizmach gryzoni od 12 do 24 dni, a w organizmie człowieka od 7 do 10 lat.
Wzór chemiczny 2,3,7,8-tetrachlorodobenzo-p-dioksyny (TCDD)
PCDD i PCDF są ubocznymi produktami przemysłowej działalności człowieka. Powstają one podczas produkcji niektórych chemikaliów (np. herbicydów, fungicydów, pestycydów, farb), papieru oraz towarzyszą procesom związanym z metalurgią żelaza i stali. Znaczącym źródłem dioksyn jest również niekontrolowane spalanie odpadów komunalnych, spalanie paliw (stałych, ciekłych i gazowych), paleniska domowe oraz transport samochodowy. Naturalnym źródłem dioksyn są pożary lasów oraz wybuchy wulkanów. Dioksyny powstają tam gdzie materiał organiczny zawierający chlor spalany jest w warunkach niedoboru tlenu. Dioksyny obecne są w powietrzu, glebie i wodzie, skąd przedostają się do organizmów roślinnych i zwierzęcych. Ustalono, że 97% dioksyn dostaje się do organizmu człowieka drogą pokarmową (z mięsem, produktami mleczarskimi oraz jajami kurzymi), pozostała cześć wchłaniana jest drogą oddechową.
Po raz pierwszy skutki działania dioksyn opisano w 1968 roku, kiedy w zachodniej Japonii, 2000 osób zachorowało na tzw. chorobę Yusho. Typowe objawy tej choroby to schorzenia skóry (wysypka, rogowacenie mieszkowe, zmiana pigmentacji skóry), powiększenie tarczycy, zapalenie oskrzeli, uszkodzenie wątroby, upośledzenie odporności humoralnej i komórkowej, obwodowa neuropatia czuciowa oraz zaburzenia miesiączkowania u kobiet. Choroba Yusho związana była ze spożyciem oleju ryżowego zanieczyszczonego wysoką zawartością PCB i PCDF. Analiza śmiertelnych przypadków tej choroby ujawniła wysoką liczbę zgonów spowodowanych nowotworem złośliwym wątroby i płuc szczególnie licznych u mężczyzn.
Innym przypadkiem ekspozycji człowieka na dioksyny jest katastrofa w Seveso we Włoszech (1976), gdzie do wybuchu doszło w fabryce produkującej trichlorofenol (TCP; pestycyd). W wyniku tej katastrofy do atmosfery dostało się kilka kilogramów TCDD. Po latach w tej okolicy u obu płci odnotowano liczne, śmiertelne przypadki spowodowane nowotworami układu limfatycznego i szpiku kostnego. Ponadto, obserwowano nowotwory wątroby częściej występujące u kobiet oraz nowotwory płuc liczniejsze u mężczyzn. Nie odnotowano natomiast przypadków śmiertelnych spowodowanych rakiem piersi. Ekspozycja człowieka na dioksyny wiąże się również z problemami dermatologicznymi (np. trądzik chlorowy; ang. chloracne), nieprawidłowościami w funkcjonowaniu układu pokarmowego, układu krążenia oraz wzrostem poziomu enzymów wątrobowych. W surowicy krwi osób narażonych na wysokie stężenia dioksyn wykazano pozytywnie skorelowany ze stężeniem TCDD, poziom tyroksyny (T3).
Odnotowano również szkodliwy wpływ dioksyn na ciążę i późniejszy postnatalny rozwój dzieci narażonych na działanie dioksyn podczas życia płodowego. U matek eksponowanych na dioksyny obserwowano m. in. spontaniczne poronienia oraz niskie masy urodzeniowe i defekty rozwojowe ich dzieci. Ponadto, Pluim i in. powiązali nieprawidłowości w funkcjonowaniu gruczołu tarczycowego u dzieci, z ekspozycją ich matek na dioksyny w okresie ciąży. Dioksyny, obecne w mleku karmiących matek, powodowały również zahamowanie rozwoju ośrodkowego układu nerwowego, zmiany w behawiorze oraz stomatologiczne defekty rozwojowe u dzieci.
Wykazano również wpływ dioksyn na funkcjonowanie układu rozrodczego. W populacji osób eksponowanych na dioksyny odnotowano zwiększoną liczbę urodzeń dziewczynek. Najczęściej spotykane są jednak zmiany w wydzielaniu hormonów płciowych oraz zmiany w budowie tkanek układu rozrodczego np. endometrioza. W surowicy krwi ludzi narażonych na wysokie stężenia dioksyn obserwowano obniżone stężenie testosteronu i podwyższone stężenie gonadotropin.
Specjalnie zaprojektowane badania na zwierzętach dostarczyły wielu informacji na temat działania tych związków na organizmy żywe. W przypadku zatrucia dioksynami obserwuje się spadek masy ciała zwierzęcia spowodowany ubytkiem zarówno masy mięśniowej, jak i tkanki tłuszczowej. W ostrych przypadkach zatrucia dioksynami obserwuje się tzw. syndrom wyniszczenia (ang. wasting syndrom), który charakteryzuje się brakiem pobierania pokarmu prowadzącym do śmierci zwierzęcia. We wczesnych etapach rozwoju syndromu wyniszczenia stwierdza się wysoki poziom cholesterolu oraz triglicerydów w surowicy krwi. Wątroba ulega znacznemu powiększeniu, a zmiany w zachowaniu się zwierząt narażonych na dioksyny wskazują, że centralny układ nerwowy odgrywa istotną rolę w odpowiedzi organizmu na zatrucie tymi związkami.
Wysokie dawki dioksyn powodują atrofię struktur układu limfatycznego takich jak grasicy i śledziony, a w konsekwencji dysfunkcje układu immunologicznego. TCDD w stężeniu 10 ng/kg była immunotoksyczna u myszy. U zwierząt tych obserwowano zwiększoną śmiertelność powodowaną chorobami infekcyjnymi. Ekspozycja ciężarnych myszy na dioksyny powodowała nieprawidłowy rozwój układu immunologicznego u ich potomstwa. TCDD może również wpływać negatywnie na prawidłową selekcję oraz różnicowanie się limfocytów T poprzez rozregulowanie stymulatorów tych procesów.
Badania na zwierzętach potwierdziły także kancerogenne działanie dioksyn. Najbardziej powszechne u gryzoni nowotwory to nowotwory płuc, tarczycy, układu limfatycznego, jajnika, czy wątroby. W przypadku innych ssaków lądowych, kancerogenne działanie dioksyn dotyczy również takich narządów jak skóra i krtań.
Niekorzystne działanie dioksyn uwidacznia się także w przypadku ich wpływu na układ rozrodczy zwierząt. Dioksyny mogą oddziaływać na funkcjonowanie układu rozrodczego na różnych poziomach regulacyjnych. Męskie potomstwo szczurzyc eksponowanych w okresie ciąży na dioksyny charakteryzowało się zredukowaną masą organów płciowych, zahamowaną spermatogenezą, demaskulinizacją oraz feminizacją zachowania. Pojedyncza dawka dioksyny podana myszom w 15 dniu ciąży powodowała zahamowanie rozwoju jąder, obniżoną produkcję plemników, obniżony poziom testosteronu, a także niekorzystnie wpływała na zachowania behawioralne męskiego potomstwa. U żeńskiego potomstwa matek eksponowanych na dioksyny w okresie ciąży, obserwowano wady rozwojowe zewnętrznych organów płciowych oraz znacznie zredukowaną płodność w pokoleniach od drugiego do czwartego. Liczne dane literaturowe wykazują wpływ dioksyn na produkcję i wydzielanie hormonów steroidowych przez pęcherzyki jajnikowe u wielu gatunków zwierząt, w tym świni.
Dioksyny mogą wpływać na funkcjonowanie jajnika bezpośrednio lub pośrednio – przez podwzgórze i przysadkę, zmieniając wydzielanie gonadotropin. W badaniach in vitro, TCDD (100 nM) stymulowała sekrecję LH przez komórki przysadki pobrane w fazie pęcherzykowej cyklu rujowego świni i nie wpływała na sekrecję LH w fazie lutealnej. Myllymäki i in. w badaniach in vivo na szczurach zaobserwowali stymulujący wpływ TCDD na osoczowe stężenie FSH i LH u żeńskiego potomstwa szczurzyc eksponowanych na dioksynę w czasie ciąży oraz laktacji. Ponadto, ekspozycja na TCDD powodowała przyspieszony przedowulacyjny wyrzut gonadotropin (FSH i LH) u samicy szczura. To stymulujące działanie TCDD na wydzielanie gonadotropin przysadkowych może pośrednio modulować funkcjonowanie jajnika.
Obserwowano również bezpośredni wpływ dioksyn na steroidogenezę komórek jajnika. Dane na temat wpływu TCDD na produkcję P4 i E2 są mniej jednoznaczne niż te dotyczące sekrecji gonadotropin. Wyniki badań przeprowadzanych in vitro znacząco różnią się między sobą i wydają się być zależne od wielu czynników.
Dioksyny charakteryzują się złożonym mechanizmem działania. Wywołują efekty w większości tkanek organizmów ludzi oraz zwierząt. Wydaje się, że skutek ich działania zależny jest od stężenia dioksyn, czasu ekspozycji, wrażliwości tkanki, a także różnic osobniczych w reakcji na podwyższone stężenia tych toksycznych substancji.
Natalia Chmielewska
KOMENTARZE