Molekularne i
komórkowe
mechanizmy
toksyczności metali cd.

Paweł Brzuzan

W8: Związki metaloorganiczne

FDA, EPA
Documents
CDC (2001)

W8: Związki metaloorganiczne

Tylko niektóre metale mają zdolność
łączenia się z węglem organicznym:

Hg, Pb, Sn, Se, Ge, As, Sb

Niektóre połączenia obniżają
toksyczność

Arsenobetaina, arsenocholina<As

Większość powoduje wzrost
toksyczności

Me-CH

3

Me-C

6

H

5

Metylortęć

W8: Związki metaloorganiczne

• Produkt uboczny wielu procesów

technologicznych

• Neurotoksyna
• Nefrotoksyna
• Teratogen

Metylortęć

W8: Związki metaloorganiczne

• Włos-tkanka wydalnicza która nieodwracalnie

akumuluje substancje toksyczne, proporcjonalnie
do ich poziomu w organizmie

• Badanie w. umożliwia wykrycie niskiego,

chronicznego poziomu substancji,

• Jest rekomendowane jako test pilotowy przez

U.S. Environmental Protection Agency
International Atomic Energy Commission
World Health Organization

• Test wszechstronny, nie inwazyjny i efektywny

Metylortęć

W8: Związki metaloorganiczne

Organizm

Przybliżony czas półtrwania

(h)

Mysz

8

Człowiek

70

Foka

500

Krab

400

Szczupak

700

Węgorz
1000

Moriarty 1991

Związki Pb-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

•TML: czterometylek ołowiu
•TEL: czteroetylek ołowiu

Związek „przeciwstukowy” w
paliwie do dawnych silników
spalinowych

•Neurotoksyna
•Nefrotoksyna
•Teratogen

Związki Pb-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

B. słabo rozpuszczalny w wodzie

TML (15mg/l)

4C 3C (2 dni)

TEL (0,1mg/l)

4C 3C (7 dni)

Tak też spada toksyczność. U
płastugi

TML

4C (0,05mg/l)

3C (24,6mg/l)

Związki Sn-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

Sn-czterowartościowy kation

n-(C

4

H

9

)

3

-Sn-X

Zastosowanie organicznych związków cyny jest

szersze niż pozostałych metali:

Procesy przemysłowe (stabilizator produktów PCV,

katalizator)

Pestycydy (głównie trójwartościowe)
• Trójbutylocyna, TBT (składnik farb

przeciwporostowych)

• Trójmetylocyna, TMT-neurotoksyna

Związki Sn-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

metyl etyl propyl
butyl

T

o

k

s

y

c

z

n

o

ś

ć

Ryby

Ssaki

Owady

Waldack 1994

Toksyczność zależy od wielkości grupy alkilowej
(arylowej)

Związki Sn-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

TBT: Farby przeciwporostowe

• Organizmy miękkie (glony i drobne rośliny

naczyniowe)

• Organizmy twarde (pąkle i okrzemki)

Związki Sn-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

Ekonomiczny koszt „obrastania”

• Podwyższone zużycie paliwa, $3 mld/rok
• Wydłużony czas pobytu w suchym doku,

$2.7 mld/rok

Koszty ekologiczne

• Zużycie nieodnawialnej energii
• Zwiększona produkcja CO

2

oraz innych

zanieczyszczeń atmosferycznych.

Związki Sn-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

Sn

O

Sn

Tlenek trójbutylocyny
(Tributyltin Oxide TBTO)

Związki Sn-organiczne

W8: Związki metaloorganiczne

• Okres półtrwania TBTO w
wodzie słonej > 6 m-cy
• BCF = 10

4

• Toksyczność chroniczna

 Przerost muszli ostryg
 Transformacja płci u trąbika
sfałdowanego
 Imposex u ślimaków (samcze
organy płciowe u samic)
 Wzmaganie systemu immunologicznego u

delfinów?

W8: Związki metaloorganiczne

TBT jako modulator ekspresji genów
steroidogenezy

Cirino et al. 2000

Ciona

intestinalis

W8: Związki metaloorganiczne

Cirino et al. 2000

TBT jako modulator ekspresji genów
steroidogenezy

W8: Związki metaloorganiczne

Cirino et al. 2000

TBT jako modulator ekspresji genów
steroidogenezy

W8: Związki metaloorganiczne

Cangialosi et al. 2010

TBT jako modulator ekspresji genów
steroidogenezy

W8: Związki metaloorganiczne

Cangialosi et al. 2010

TBT jako modulator ekspresji genów
steroidogenezy

W8: Związki metaloorganiczne

Energetyczny Potencjał Wzrostu
(SFG; Scope for Growth)

Energia przyjęta

Metabolizm podstawowy

Koszty energetyczne detoksykacji

Koszty metaboliczne syntezy

Produkcja=potencjał wzrostu

Wydaliny

Walker i in 2002

W8: Związki metaloorganiczne

Energetyczny Potencjał Wzrostu
(SFG; Scope for Growth)

Wpływ TBT na SFG małża Mytilus edulis

10

20

0

-10

SFG J·h

-1

Stężenie TBT w małżu Mytilus edulis (

g · g

-1

)

0,1

1

10

Widdows i Donkin 1992

Pytania kontrolne

2. P/F. Metylortęć jest związkiem chemicznym o krótkim
czasie półtrwania. Wyjaśnij.

3. Omów zależność toksyczności alkilowych połączeń
ołowiu od ich liczby.

5. Omów koszty ekologiczne stosowania farb
przeciwporostowych zawierających TBT.
6. Wymień efekty chronicznej ekspozycji na TBT/TBTO u
organizmów morskich.

4. P/F. Trójbutylocyna (TBT) jest związkiem o największej
toksyczności. Wyjaśnij.

1. Wymień metale, które mają zdolność łączenia się z
węglem organicznym.

W8: Związki metaloorganiczne

7. Co to jest Energetyczny Potencjał Wzrostu?