Fluorohlinitanové komplexy jako nový ekotoxikologický fenomén

(výtah z bakalářské práce, kterou vypracovala: v r. 2001 sl. Zora Matoušů na Přírodovědecké fakultě University Karlovy - Katedra fyziologie živočichů a vývojové biologie)

.....

Fluor a hliník řadíme mezi biogenní prvky, protože se nacházejí v nepatrných množstvích ve všech živých organismech. Fluor je ze všech halogenů chemicky nejreaktivnější a v přírodě se proto vyskytuje pouze v podobě sloučenin. Jsou to některé minerály jako např. fluorit či apatit. S vodíkem tvoří fluor fluorovodík, sloučeninu s vlastnostmi minerální kyseliny, soli této kyseliny jsou fluoridy.

Hliník je významný prvek zemské litosféry, který se nachází v půdě, ve vodě i ve vzduchu. Je obsažen v tělech rostlin i zvířat. Ještě v nedávné době se vyskytoval ve formách těžko dostupných živým organismům a byl proto považován za netoxický. Z evolučního hlediska se zdá, že nízká absorpce hliníku v gastro-intestinálním traktu a různé fyziologické ligandy představují účinné pufrační mechanizmy, které brání zvýšenému příjmu hliníku v přirozených podmínkách.

S výskytem kyselých dešťů a širokým používáním solí hliníku v průmyslu došlo k výraznému zvýšení výskytu reaktivních forem hliníku v  ekosystémech, ve výživě a ve vodních zdrojích. Toxické účinky zvýšené koncentrace hliníku v prostředí byly pozorovány u některých živočišných a rostlinných druhů v jezerech, kde byla koncentrace hliníku mezi 0.1-0.8 mg/l.

Zatímco v minulosti byl obsah fluoru v ekosystémech velmi nízký, současné statistiky uvádějí, že v USA se ročně uvolní 155 000 tun fluoru do ovzduší, 500 000 tun do moře a 145 000 tun se ročně dodává do zdrojů pitné vody  Fluoridy se uvolňují z pesticidů, hnojiv, rozpouštědel a automobilových výfuků. Používání fluoru v prevenci zubního kazu (fluoridace vody, zubní pasty), v lékařství a v zemědělství zahájilo éru suplementace lidského těla fluoridy.

Ve své práci podávám stručný přehled o problematice zvyšujícího se obsahu iontů fluoru a hliníku v životním prostředí a ukazuji na nebezpečí působení fluorohlinitanových komplexů jako na nový ekotoxikologický fenomén.

V roce 1939 americký dentista H. T. Dean, pracovník U.S. Public Health Service, vyšetřil pitnou vodu v 345 oblastech státu Texas na obsah fluoridu a výsledky porovnal s výskytem zubního kazu v populaci ve vyšetřovaných oblastech. Výskyt zubního kazu byl prokazatelně nižší v oblastech s vyšším obsahem fluoridů v pitné vodě. Nedostatek fluoridů je od té doby spojován se vznikem zubního kazu. To vedlo k jeho suplementaci různými cestami. Na základě těchto zjištění byla v mnoha zemích postupně zahájena fluoridace pitné vody, fluoridy se začaly přidávat do zubních past a ústních vod. V zemích s výrazně nízkou koncentrací fluoru v potravě byly a jsou dětem podávány tablety s fluoridem sodným. Některé studie o vlivu fluoridů na kazivost zubů ale přinášejí i méně průkazné a někdy i opačné výsledky. Fluoridy se používají v prevenci zubního kazu již 50 let. Přibývá prací, které význam fluoru zpochybňují a prokazují spíše jeho škodlivé a toxické vlastnosti.

Do poloviny 20. století nebyl fluor vyráběn průmyslově a bylo známo jen několik jeho sloučenin. Množství fluoru ve vodě a potravinách bylo velmi malé. Po skončení II. světové války došlo k prudkému rozvoji chemie fluoru (Banks 1999). Tento náhlý rozvoj byl podporován hlavně vojenským průmyslem. Fluor se začal používat v technologii výroby obohaceného uranu, potřebného pro výrobu atomových zbraní i na výrobu uranového paliva do jaderných elektráren, na výrobu freonů pro chladící náplně do chladniček a pro hnací plyny používané při výrobě sprejů. Fluor se dostává s minerálními hnojivy také do půdy a odtud i do rostlinných a živočišných produktů.

V posledním období se ukazuje, že některé potraviny obsahují takové množství fluoru, které je v porovnání se situací před 50 léty značně překvapivé. Značně vysoký obsah fluoru byl nalezen například v čaji, vysoké množství fluoridů obsahují také například Coca-Cola, nebo grapefruitové džusy (Tabulka č. 1).

Koncentrace hliníku v krvi je 5-10 m M. Různé tkáně lidského těla obsahují 1-6 m g Al /g suché váhy. Nejvyšší obsah hliníku byl nalezen v plicích (asi 60 m g/g suché váhy). Hliník byl nalezen v plodové vodě i v mateřském mléce (Strunecká, Patočka 2000). V mnoha zemích se používají soli hliníku ke konečné úpravě pitné vody, přidávají se k mraženým potravinám pro zlepšení jejich vzhledu, používají se při výrobě sýrů a piva. Ve vodovodní vodě byl zjištěný obsah hliníku až 3,5 mg/l.

Tabulka 1. Obsah fluoridů v některých potravinách a nápojích

Voda ve fluoridovaných oblastech

0,70 – 1,20 mg/l

Coca Cola

0,82 – 0,98 mg/l

Sprite

0,73 mg/l

Grapefruitový džus

6,80 mg/l

Zelený čaj

71,11 – 180 mg/kg

Černý čaj

30 – 441 mg/kg

Špenát

0,2 – 70 mg/kg

Sardinky v konzervě

61 mg/kg

Hovězí maso bez kosti

14 – 42 mg/kg

Želatina

130 – 160 mg/kg

Mateřské mléko

0.02 – 0.17 mg/l

 

Značně vysoký obsah hliníku byl zjištěn v nápojích jako jsou čaj, káva, nebo ovocné šťávy uchovávané v hliníkových plechovkách. Hliník tak může vstupovat do potravinových řetězců různými způsoby, včetně jeho uvolňování z hliníkového nádobí.

Toxicita iontů fluoru a hliníku. Rozpětí bezpečných koncentrací pro fluoridy je poměrně úzké a doporučená denní dávka je u dospělého člověka stanovena na 2 mg/den a neměla by překročit 4 mg/den. V první polovině 20. století byly případy intoxikace fluoridy poměrně vzácné. Týkaly se většinou pozorování osob, které pracovaly v továrnách na hliník.V těchto továrnách je vysoká koncentrace fluorovodíku v ovzduší, protože jednou z výchozích surovin pro výrobu tohoto kovu je kryolit, fluorohlinitan vápenatý. V krvi, moči a ve vlasech těchto osob byl nalezen signifikantně vyšší obsah fluoridů. Tito lidé trpěli ve zvýšené míře psychiatrickými poruchami, ztrátou paměti, schopností soustředění, vybavování i psaní. Neurotoxicita fluoridů i iontů hliníku bývá pozorována u pacientů se selháním funkce ledvin léčených hemodialýzou. Po 3-7 létech se u nich projevují poruchy řeči, zmatenost a demence. Smrt zpravidla nastává v důsledku plicního edému nebo jako náhlá zástava srdce. Také pozorování u laboratorních zvířat ukazují na neurotoxické a synergistické působení hliníku a fluoridů. Hliníkem vyvolaná degenerace mozkových buněk u krys byla výrazně vyšší, když byla zvířata krmena nízkými dávkami fluoridu. Fluorid usnadňoval průnik hliníku přes hematoencefalickou bariéru. Patologické změny v mozcích krys byly podobné patologickým změnám v mozcích pacientů s Alzheimerovou demencí.

V Číně ve dvou oblastech šanghajské provincie, které se liší obsahem fluoridu v přirozených vodních zdrojích byla provedena studie, která porovnávala inteligenci děti na základě stanovení IQ.V každé oblasti bylo vyšetřeno 160 dětí. V oblasti s vyšším obsahem fluoridu (4,12 mg/l) dosahovaly děti signifikantně nižších hodnot IQ, u 86 % dětí se vyskytovala fluoróza dentální, u 9% fluoróza skeletální. Studie rovněž uvádí, že v  embryích získaných při  umělém přerušení těhotenství byl v oblastech se zvýšeným obsahem fluoru nalezen zvýšený obsah fluoridů v mozku, kde byla pozorována nízká diferenciace nervových buněk a embrya byla celkově zpožděna ve vývoji. V pupeční žíle a v placentě byla zjištěna vyšší koncentrace fluoridů, než v periferní krvi. Vyvíjející se plod je na vysoké dávky fluoru velmi citlivý a děti matek s vysokým příjmem fluoru v těhotenství mají v pozdějším věku nižší IQ a jejich intelektuální vývoj je opožděn ( Li et al., 1995 ). V některých oblastech Číny, Indie a Turecka, kde je vysoký obsah fluoridů ve vodě, byl zaznamenán častý výskyt spontánních potratů, široce rozšířená je skeletální fluoróza a častý výskyt fraktur kyčlí. Fluoridy jsou kumulativní toxiny, to znamená, že se hromadí v lidském těle a jejich koncentrace ve tkáních se během života zvyšuje. Jako první symptom intoxikace fluoridy je označována zubní fluoróza. Nadbytek fluoru se paradoxně projeví v poruchách tvorby zubní skloviny, což vede k vyšší kazivosti a předčasné ztrátě zubů. Také kostní fluoróza může mít vážné následky a její oběti často končí na invalidním vozíku. Vysoké dávky fluoru vážně poškozují funkci štítné žlázy a vedou k hypothyreóze. U experimentálních zvířat vyvolávají vysoké dávky fluoridů rakovinu. Nejvýznamnější jsou však jejich neurotoxické účinky, zejména v dětském věku.

.....

Značnou pozornost vyvolaly práce, které uváděly, že v mozcích osob které zemřely na diagnózu Alzheimerovy demence, byly nalezeny vyšší hodnoty hliníku než v mozcích zdravých osob, t.j. 4m g/g. Crapper et al., (1986) nalezli v mozcích pacientů s Alzheimerovou demencí až 107 m g hliníku na gram tkáně mozku a podobně zvýšené hodnoty nalezli i další autoři (Perl, Brody, 1980, Good et al., 1992). Analytické studie jiných autorů však tyto nálezy nepotvrdily zcela jednoznačně (Strunecká, Patočka 1998). V současné době je hliník uváděn pouze ve skupině domnělých rizikových faktorů společně se stresovými životními událostmi, konzumací alkoholu a manuálním zaměstnáním.

.....

V současné době jsou ionty hliníku a ionty fluoru považovány za prvky, jejichž výskyt neohrožuje zdraví živých organismů včetně člověka. Jsou široce používány v potravinářském průmyslu i v medicíně. Výsledky mnoha laboratorních studií však upozorňují na jejich synergistické působení v podobě fluorohlinitanových komplexů, které mohou vyvolávat řadu velmi vážných patofyziologických projevů. Na nebezpečí stoupajících koncentrací iontů fluoru a hliníku v životním prostředí a v potravinových řetězcích ukazují i mnohé ekologické a epidemiologické studie. Poznatky laboratorních studií o působení fluorohlinitanových komplexů na molekulární a buněčné úrovni však přinášejí nový pohled na toxicitu těchto iontů.

Je zřejmé, že je nutné přehodnotit jejich suplementaci a sledovat jejich výskyt v životním prostředí.