ARTYKU¸ REDAKCYJNY ARTYKU¸ REDAKCYJNY
EDITORIAL
Nades∏ano: 07.01.2010
Zatwierdzono do druku: 30.06.2010
Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)
7
Streszczenie
Nikiel (Ni) jest wszechobec- ny w naszej biosferze w wyniku emisji z naturalnych i antropo- genicznych êróde∏. Jego dzia∏a- nie toksyczne i rakotwórcze do- tyczy wy∏àcznie pracowników nara˝onych na wysokie st´˝e- nia. Natomiast alergia na nikiel wyst´puje zarówno w populacji ogólnej jak i u nara˝onych za- wodowo. Kontaktowe zapalenie skóry to najcz´stsza postaç
uczulajàcego dzia∏ania Ni. Najistotniejszym czynnikiem ryzyka wystàpienia alergii jest noszenie kolczyków oraz innej bi˝uterii, g∏ównie przez kobiety. Ocenia si´, ˝e w po- pulacji ogólnej u 17% doros∏ych i 8% dzieci wyst´pujà objawy uczuleniowe. Rosnàca cz´stoÊç wyst´powania alergii na Ni stanowi du˝e zagro˝enie dla zdrowia pu- blicznego.
S∏owa kluczowe: nikiel, nara˝enie Êrodowiskowe, dzia∏anie uczulajàce
Abstract
Nickel (Ni) is ubiquitus in our biosphere because of its emission from natural and an- thropogenic sources. Its toxic and carcinogenic properties are well recognised only in workers exposed to high Ni concentra- tions. Nickel allergy is the most common form of cutaneus hy- persensitivity in general popula- tion and also in occupationally exposed groups. As sensitizing agent Ni has a high prevalence of allergic contact dermatitis. The most important known risk factor associated with nickel allergy is ear piercing and use of other jewelry in females. In general population 17 % adults and 8 % children have Ni allergy symptoms.
Permanently growing Ni allergy is regarded as serious risk for public health.
Key words: Nickel, environmental exposure, allergy
NIKIEL – ALERGEN ÂRODOWISKOWY
NICKEL – ENVIRONMENTAL ALLERGEN Henryka Langauer-Lewowicka
1, Krystyna Pawlas
1,21Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego. Dyrektor Instytutu – dr n. med. Piotr Brewczyƒski
2Katedra i Zak∏ad Higieny Akademii Medycznej im. Piastów Âlàskich we Wroc∏awiu
Prof. Henryka Langauer-Lewowicka
Dr hab. Krystyna Pawlas, prof. nadzw. AM
we Wroc∏awiu
Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)
8
Pierwsze wzmianki o uczulajàcym dzia∏aniu ni- klu (Ni) pojawi∏y si´ we wczesnych latach 30. XX wieku [1]. W 2008 r. Gillete B. nazwa∏ nikiel „aler- genem roku”, jednoczeÊnie podkreÊlajàc koniecz- noÊç zwrócenia wi´kszej uwagi na ten metal [2].
Faktem jest bowiem stale rosnàca cz´stoÊç wyst´po- wania stanów alergicznych w populacji generalnej.
Szacuje si´, ˝e 50–60 milionów Europejczyków uczulonych jest na Ni [1].
W wyniku emisji zarówno ze êróde∏ naturalnych, jak i antropogenicznych, pierwiastek ten jest wszechobecny. Wyst´puje w powietrzu, akwenach morskich i s∏odkowodnych, w wodzie pitnej, w gle- bie, w ˝ywnoÊci. PowszechnoÊç kontaktu z przed- miotami zawierajàcymi Ni sprawia, ˝e ca∏a popula- cja generalna ma stycznoÊç z niklem, który, oprócz dzia∏ania alergizujàcego, jest równie˝ wysoce tok- syczny i rakotwórczy [3, 4, 5, 6].
Nikiel jest metalem, w kolejnoÊci piàtym (ze wzgl´du na mas´), po ˝elazie, tlenie, magnezie i krzemie, najbardziej rozpowszechnionym pier- wiastkiem skorupy ziemskiej. Zosta∏ zidentyfikowa- ny w 1751 r. Jego zawartoÊç globalnie ocenia si´ na 0,3%, z tym, ˝e st´˝enie w jàdrze Ziemi dochodzi do 8,5%. G∏´biny wód oceanicznych zawierajà do 1,5%
Ni, meteoryty od 5 do 10% [7, 8].
Nikiel, wysoce aktywny chemicznie, jest odporny na korozj´ i alkalia. Zaliczany jest do pierwiastków Êladowych w odniesieniu do ˝ywych organizmów z tym, ˝e objawy jego niedoboru nie zosta∏y dotych- czas stwierdzone.
Erupcje wulkanów, wietrzenie ska∏, szczególnie magmowych, pylenie ziemi, po˝ary lasów – to natu- ralne emitory Êrodowiskowe niklu. Rocznà emisj´
z tych êróde∏ szacuje si´ na 150.000 ton, antropoge- nicznà na 180.000 t. [7].
èród∏em antropogenicznej emisji Êrodowiskowej Ni jest kopalnictwo rud (pentladyt, lateryt), jego ra- finacja oraz przetwórstwo. Najwi´ksze depozyty kopalniane znajdujà si´ w Australii, Kanadzie, In- donezji, Rosji oraz na Kubie i w Nowej Kaledonii.
Rosja i Kanada sà najwi´kszymi producentami ni- klu, otrzymywanego g∏ównie z rud siarczkowych.
Czysty nikiel ma bardzo szerokie zastosowanie w ró˝nych ga∏´ziach gospodarki: w hutnictwie (produkcja stali, stopów), w przemyÊle zbrojenio- wym, chemicznym, jubilerskim, elektrotechnicz- nym. Stosowany jest przy produkcji ceramiki, szk∏a, atramentów, pokostu, cementu, bilonu, ar- matury domowej, baterii, pigmentów, stopów w´- glowych, Êrodków dezynfekcyjnych. Ma równie˝
zastosowanie w praktyce medycznej, m.in. w prote- tyce dentystycznej i chirurgicznej (endoprotezy), przy wytwarzaniu stentów wieƒcowych, otrzymy- waniu kontrastów diagnostycznych, p∏ynów diali- zacyjnych [9,10].
W powietrzu Ni wyst´puje g∏ównie w postaci ae- rozolu. Tworzy si´ on nad powierzchnià oceanów, w wyniku pylenia gleby, obecnoÊci popio∏ów wulka- nicznych, w czasie wzrostu roÊlinnoÊci [11].
St´˝enie Ni w powietrzu jest niewielkie, rz´du 6–20 ng/m3, w pobli˝u antropogenicznego emitora mo˝e wzrastaç do 150 ng/m3. W du˝ych aglomera- cjach miejskich st´˝enie Ni w powietrzu jest znacz- nie wy˝sze (120–170 ng/m3) w porównaniu z obsza- rami podmiejskimi (6–17 ng/m3). Do wzrostu st´˝e- nia Ni w powietrzu przyczynia si´ palenie papie- rosów. Jeden wypalony papieros emituje 0,04–
0,58 µg Ni [12].
Szacuje si´, ˝e w ciàgu doby przez drogi odde- chowe organizm cz∏owieka otrzymuje 0,1–0,8 µg Ni (w 20 m3 wdychanego powietrza) pod warunkiem,
˝e st´˝enie Ni w powietrzu wdychanym nie przekra- cza wartoÊci 5–40 µg/ m3(dotyczy to osób nie palà- cych papierosów).
Ziemia obszarów rolniczych zawiera 3–1000 mg Ni/kg. W rejonie oddzia∏ywania emitora przemys∏o- wego st´˝enie Ni w glebie mo˝e byç znacznie wy˝sze (24.000–53.000 mg/kg [1].
Do zanieczyszczenia przyziemnych warstw po- wietrza niklem przyczynia si´ równie˝ wtórna emi- sja opad∏ych wczeÊniej py∏ów [13]. Badania przepro- wadzone w kilku miastach woj. Êlàskiego wykaza∏y,
˝e w sàsiedztwie ulic st´˝enie Ni w powietrzu by∏o 29 razy wi´ksze ani˝eli na terenach nie zanieczysz- czonych emitorami przemys∏owymi [14]. Nawet za- lesione obszary rekreacyjne nie sà wolne od niklu.
Badania py∏u zdeponowanego na igliwiu drzew szpilkowych potwierdzi∏y znaczne zanieczyszczenie niklem lasów Beskidu Zachodniego. St´˝enia Ni w tym regionie przekracza∏y nierzadko 3000 µg/g py∏u [14].
Nikiel znajduje si´ we wszystkich akwenach na- turalnych oraz w wodzie pitnej. G∏´bokie wody oce- anów zawierajà 0,1–0,5 ppb niklu, powierzchniowe 15–20 ppb (parts per billion) – wartoÊç ta okreÊla ile czàsteczek zwiàzku chemicznego przypada na jeden miliard czàsteczek rozpuszczalnika). Woda pitna europejskich krajów zawiera 2–13 µg Ni/l. W Polsce obowiàzujàcy normatyw wynosi 20 µg/dm3.
W pobli˝u emitora antropogenicznego bàdê w strefie kopalnictwa rudy st´˝enie Ni mo˝e wyno- siç do 200 µg/l. Przy st´˝eniu Ni w wodzie pitnej rz´du 5–10 µg/l i codziennym spo˝yciu 2 litrów wo- dy dawka dobowa Ni wch∏oni´ta przez organizm szacowana jest na 10–20 µg [11]. St´˝enie Ni w akwenach, szczególnie s∏odkowodnych, mo˝e ulegaç obni˝aniu si´ w wyniku procesów sedymen- tacji [15].
Z gleby i wody nikiel przenika do roÊlin, z czym wià˝e si´ jego obecnoÊç w ˝ywnoÊci. Sporo produk- tów spo˝ywczych zawiera Ni. Jego st´˝enie ocenia
Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)
9
si´ na 0,5 mg/kg. Szczególnie du˝o Ni zawierajà orzechy, ciemne czekolady, ziarna soi, kakao, szpi- nak, chmiel, ma∏˝e. Przyjmuje si´, ˝e dobowa dieta zawiera 100–300 µg Ni [16].
Tkanki organizmu cz∏owieka oraz jego p∏yny ustrojowe zawierajà Êladowe iloÊci niklu. Jego st´˝e- nie mo˝e byç wi´ksze w sàsiedztwie antropogenicz- nego emitora, a w szczególnoÊci u nara˝onych za- wodowo na ten metal pracowników, u których du˝e st´˝enia Ni w Êrodowisku pracy mogà wywo∏ywaç ostre zatrucia typu goràczki metalicznej z uszkodze- niem wielonarzàdowym, a nawet zejÊciem Êmiertel- nym [10].
P∏uca, wàtroba, nerki i jelita zawierajà najwi´cej Ni, a jego st´˝enie wzrasta z wiekiem. Wydalany jest z moczem, potem i Êlinà. W surowicy krwi popula- cji generalnej st´˝enie Ni nie powinno przekraczaç 1 µg/l [10, 15]. Badania przeprowadzone w Polsce w latach 90. ub. stulecia wykaza∏y st´˝enia w suro- wicy rz´du 18,5 (54 µg/l) u doros∏ych, natomiast u dzieci przedszkolnych by∏y znacznie ni˝sze (10,654 µg/l). Obie populacje zamieszkiwa∏y tereny uprzemys∏owione. St´˝enia Ni w moczu u doros∏ych w tych grupach wynosi∏y 25,7 (55,1 µg/l) u doro- s∏ych, 9,4 (54,7 µg/l) u dzieci [17].
W Kanadzie, USA i w krajach skandynawskich przyj´to wartoÊç 6 µg/l jako górnà granic´ st´˝enia Ni w moczu dla populacji generalnej. W oparciu o model toksykokinetyczny ustalono, ˝e dobowe wydalanie Ni z moczem wynosi 2–6 µg/l. Przeci´tnie st´˝enie Ni w moczu jest 10-krotnie wi´ksze ani˝eli we krwi [16].
Nikiel wch∏ania si´ przez drogi oddechowe, prze- wód pokarmowy i skór´. Droga inhalacyjna odgry- wa rol´ w warunkach nara˝enia zawodowego na du-
˝e st´˝enia (§10 mg/m3), co mo˝e prowadziç do po- wstania zmian nowotworowych (g∏ównie p∏uca, no- sogardziel) oraz narzàdowych (uszkodzenia nerek) [10, 18, 19, 20]. Prowadzone dotàd badania epide- miologiczne nie dostarczy∏y danych sugerujàcych wyst´powanie wy˝ej wymienionych zmian chorobo- wych w wyniku nara˝enia Êrodowiskowego [18].
Uwa˝a si´, ˝e wch∏anianie przez przewód pokarmo- wy nie stanowi znaczàcego zagro˝enia zdrowotnego u osób zdrowych, gdy˝ przeci´tny dzienny pobór ni- klu tà drogà jest bardzo ma∏y, natomiast mo˝e sta- nowiç istotny problem zdrowotny u pacjentów silnie uczulonych na nikiel. Wówczas êród∏em niklu mo˝e byç zanieczyszczona woda lub pokarmy [11].
Wch∏anianie przez skór´ jest wprawdzie niewielkie, ale niepo˝àdane skutki sà najgroêniejsze ze wzgl´du na dzia∏anie uczulajàce, wynikajàce z nadwra˝liwo- Êci kontaktowej na ten Êrodowiskowy alergen. Obja- wy uczuleniowe najcz´Êciej wyst´pujà pod postacià kontaktowego zapalenia skóry, rzadziej zapalenia spojówek, Êluzówek nosa bàdê astmy [21, 22, 23, 24].
Wg danych z 1993 r. [23] uczulenie na Ni w popu- lacji generalnej wyst´powa∏o u 8–11% kobiet oraz u 1–2% m´˝czyzn. Póêniejsze badania (2002 r.) ujawni∏y wi´kszy odsetek uczulonych – doroÊli 17,1%, dzieci – 8% [21,22]. Uczulenie wyst´puje znacznie cz´Êciej u kobiet ani˝eli u m´˝czyzn.
W Strassburgu uczulenie na Ni stwierdzono u 20,4% kobiet oraz u 5,8 % m´˝czyzn [25].
Noszenie bi˝uterii przez kobiety, zw∏aszcza kol- czyków, uwa˝a si´ za g∏ównà przyczyn´ znacznie wi´kszej cz´stoÊci uczuleƒ w tej grupie. W 1994 r.
w pn. Norwegii testowano 424 dzieci szkolne.
Uczulonych na Ni by∏o 21,9% dziewczàt i 8,7%
ch∏opców [25]. Grupa fiƒska liczy∏a 700 osób w wieku 14–18 lat, w tym 476 zaopatrzonych orto- doncyjnie. U 19% z tej grupy stwierdzono uczulenie na Ni, w tym u 30% dziewczàt i 3% ch∏opców.
ObecnoÊç ortodoncyjnych zaopatrzeƒ nie mia∏a wp∏ywu na cz´stoÊç wyst´powania odczynu aler- gicznego, natomiast noszenie kolczyków bardzo wyraêny (u nosicieli w 30%, u nie noszàcych tej bi-
˝uterii – w 2%) [26,27].
Norwegowie oceniali zale˝noÊç mi´dzy alergià na nikiel a jego st´˝eniem w moczu, uwa˝anym za mia- rodajny wskaênik nara˝enia Êrodowiskowego. Ba- dania wykonano w 2 grupach – pierwszej mieszka- jàcej w odleg∏oÊci 10–40 km od huty niklu, drugiej b´dàcej poza zasi´giem oddzia∏ywania tego emito- ra. Grupa pierwsza liczy∏a 1561 osób, druga 830.
Okaza∏o si´, ˝e st´˝enie Ni w moczu by∏o nieco ni˝- sze w 1. grupie (Êr. 0,9 µg/l w porównaniu z grupà odniesienia (Êr. 1,4 µg/l). Autorzy przypuszczajà, ˝e na uzyskane wyniki mia∏o wp∏yw wi´ksze zurbani- zowanie regionu, z którego rekrutowa∏a si´ grupa kontrolna [28]. Alergia na nikiel wyst´powa∏a w obu grupach – w badanej u 25,7% kobiet i 5,1% m´˝- czyzn, w kontrolnej u 31,1% kobiet i 5% m´˝czyzn.
Stwierdzono, ˝e atopowe zapalenie skóry nie kore- luje dodatnio z uczuleniem na nikiel. Przeprowa- dzone badania nie potwierdzi∏y wyraênego zwiàzku mi´dzy istnieniem atopii a uczuleniem na nikiel czy te˝ kontaktowym zapaleniem skóry [28].
PowszechnoÊç kontaktu z niklem ca∏ej populacji europejskiej, u której obserwuje si´ rosnàcà cz´stoÊç uczulenia na ten metal, stanowi niewàtpliwie powa˝- ne zagro˝enie dla zdrowia publicznego. Zaistnia∏a sytuacja zosta∏a dostrze˝ona przez Parlament Euro- pejski i Rad´ Europy. 30 czerwca 1994 r. wydana zo- sta∏a Dyrektywa 94/27/WE (zwana „Dyrektywà ni- klowà”) [29]. Powy˝sza Dyrektywa ogranicza zawar- toÊç niklu w wielu przedmiotach u˝ytkowych (m.in.
w bi˝uterii). Monety nie podlegajà regulacjom Dy- rektywy, mimo to niektóre paƒstwa stosujà bezni- klowy stop (tzw. nordyckie z∏oto) do ich produkcji.
Polsk´ jako cz∏onka UE równie˝ obowiàzuje wdro-
˝enie prawa europejskiego. Wprawdzie w 2004 r.
Medycyna Ârodowiskowa / Environmental Medicine 2010; 13 (2)
10
ustalenia unijne zosta∏y uwzgl´dnione w ustawo- dawstwie polskim [30], ale dotàd nie ustalono, kto odpowiada za wdro˝enie i egzekwowanie tej dyrek- tywy unijnej [23].
Wykaz piÊmiennictwa
1. Duda – Chodak A., B∏aszczyk U.: The impact of nickel on human health. J. Elemental. 2008; 13(4): 685–696.
2. Gillette B.: Nickel named “Allergen of the Year”. Dermat. Ti- mes 2008; 4:15-16.
3. Norseth T., Piscator M.: Nickel. In: Handbook on the toxico- logy of metals Friberg L., Norberg GF Vouk VB ed Amster- dam: Elsevier/North – Holland Biomedical Press 1979.
4. Borrows D.: Is systemic nickel important? J Am Acad Der- matol 1992; 26: 632-635.
5. Sivulka D.J.: Assessment of respiratory carcinogenicity asso- ciated with exposure to metallic nickel: A review. Regul. Toxi- col Pharmacol 2005; 43: 117-133.
6. Denkhaus E., Salnikow K.: Nickel essentiality, toxicity and carcinogenicity. Critic Rev Oncol/Hematol 2007; 42: 35-56.
7. Kasprzak K.S., Sunderman Ir., Salnikow K.: Nickel carcino- genesis. Mut Research 2003; 533: 67-97.
8. Cempel M., Nikel G.: Nickel: A Review of its Sources and Environmental Toxicology. Pol J Environ Stud. 2006; 15: 375- 382.
9. Âpiewak R. Allergische Kontakt-dermatitis in Kindesalter.
Eine Übersicht und Meta-Analyse. Allergologie 2002; 25:
374-381.
10. Andrzejak R. Nikiel w: Choroby zawodowe red. K. Marek PZWL Warszawa 2001: 204-206.
11. Toxicological Profile for Nickel (Update). Agency for Toxic Substances and Disease Registry Public Health Service, Atlanta, Georgia 30333 1996.
12. Grandjean P.: Human exposure to nickel, in FW Sunderman Jr (Ed) Nickel in the Human Environment, vol 53, JARC Sciencific Publications, Lyon, 1984, 469-485.
13. Kwapuliƒski J., Miros∏awski J., Cyganek M.: Udzia∏ wtórne- go pylenia w zanieczyszczeniu niklem przyziemnej warstwy powietrza. Chrom, nikiel i glin w Êrodowisku – problemy eko- logiczne i metodyczne. Ossolineum 1993. PL ISSN 0860-8296 ISBN 83-04-04202-9, 99-102.
14. Kwapuliƒski J., Miros∏awski J., Cyganek M., Szywa∏a A.: Wy- st´powanie niklu w wybranych kompleksach leÊnych Beskidu Zachodniego. Chrom, nikiel i glin w Êrodowisku – problemy ekologiczne i metodyczne. Ossolineum 1993. PL ISSN 0860- 8296 ISBN 83-04-04202-9, 142-145.
15. Kwapuliƒski J., Wiechu∏a D., Bazgier – Antoniak M.: Zawar- toÊç Ni w wodzie zbiornika Gocza∏kowice 1992 GWTS, 6,141-143.
16. Nieboer E., Fletcher G.G.: Nickel absorption, toxicology and carcinogenesis. In: G. Berthon (ed) Handbook of Metal – Li- gand Interactions in Biological Tissues. Bioinorganic Medici- ne Marcel Dekker, New York 1995.
17. Baranowska-Dutkiewicz B., Ró˝aƒska R., Dutkiewicz T.: Oc- cupational and environmental exposure to nickel in Poland.
Pol J Occup Med Env Health 1992; 5(4): 335-343.
18. Obtu∏owicz K., Antoszczyk G., Stobiecki M. i wsp.: Narzà- dowa manifestacja alergii na nikiel. Przegl Lek 2001; 58 (supl 5): 24-27.
19. Costa M., Davidson T.L., Chen M. i wsp.: Respiratory cancer risks associated with low-level nickel exposure: an integrated assessment based on animal, epidemiological and mechani- stic data. Regul Toxicol Pharmacol 2003; 37: 173-190.
20. Costa M., Davidson T.L., Chen M. i wsp.: Nickel carcinoge- nesis: Epigenetics and hypoxia signaling. Mut Research 2005;
592: 79-88.
21. Jensen C.S., Menne T., Lisby S. i wsp.: Experimental systemic contact dermatitis from nickel: a dose response study. Con- tact Dermatitis 2003; 49: 124-132.
22. Uter W., Hegewald J., Akerer W. i wsp.: The European stan- dard series in 9 European countries, 2002/2003 – first results of the European Surveillance System of Contact Allergies.
Contact Dermatitis 2005; 53: 136-145.
23. Âpiewak R., Pi´towska L.: Nikiel - alergen wyjàtkowy. Od struktury atomu do regulacji prawnych. Alergol Immunol 2006; 3 (3-4): 58-62.
24. Nielsen N.H.., Menne T.: Nickel sensitization and ear pier- cing in an unselected Danish population. Contact Dermatitis 1993; 29:16-21.
25. Schäfer T., Bühler E., Ruhdorfer S. i wsp.: Epidemiology of contact allergy in adults. Allergy 2001; 56: 1192-1196.
26. Smith-Sivertsen T., Dotterud L.K., Lund E.: Nickel allergy and its relationship with local nickel pollution, ear piercing, and atopic dermatitis: A population – based study from Nor- way. J. Americ Academy Dermatol. 1999: 726-735.
27. Kerosuo H., Kullaa A., Kerosuo E. i wsp.: Nickel allergy in adolescents in relation to orthodontic treatment and piercing of ears. NIOM Scandinavian Institute of Dental Materials, Haslum, Norway 8/1/59443 1996.
28. Smith-Sivertsen T., Lund E., Thomassen Y. i wsp.: Human nickel exposure in an area polluted by nickel refining: the Sor – Varanger Study. Arch Environ Health 1997; 52: 464-467.
29. European Parliament and Council Directive 94/27/EC of 30 June 1994 amending for the 12th time Directive 76/769/EEC on the approximation of the laws, regulations and admini- strative provisions of the Member States relating to restric- tions and administrative provisions of the Member States re- lating to restrictions on the marketing and use of certain dan- gerous substances and preparations. Official Journal L 188, 22 07 1994, 1-2.
30. Rozporzàdzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 5 lipca 2004 r. w sprawie ograniczeƒ, zakazów lub warunków pro- dukcji, obrotu lub stosowania substancji niebezpiecznych i preparatów niebezpiecznych oraz zawierajàcych je produk- tów. Dziennik Ustaw z 17 lipca 2006, nr 127, poz. 887, 11723- 11772.
Adres do korespondencji:
Prof. dr hab. n. med. Henryka Langauer-Lewowicka 41-200 Sosnowiec skr. poczt. 115
tel. 32 292 49 65 (dom) 32 266 08 85-9/200 (praca)
