הרעלת ארסן

הרעלת ארסן (באנגלית: Arsenic poisoning) היא מצב רפואי המתרחש עקב רמות גבוהות של ארסן בגוף. הרעלת ארסן הנמשכת לאורך זמן קצר תלווה בסימפטומים העשויים לכלול הקאות, כאבי בטן, אנצפלופתיה ושלשול מימי המכיל דם. חשיפה לטווח הארוך יכולה לגרום לעיבוי העור, עור כהה יותר, כאבי בטן, שלשול, מחלות לב, קהות וסרטן.

הסיבה השכיחה ביותר לחשיפה לטווח הארוך היא מי שתייה נגועים. דרכי חשיפה נוספות כוללות אתרי פסולת רעילה ותרופות מסורתיות.ארסן פועל על ידי שינוי תפקודם של כ-200 אנזימים. האבחנה היא על ידי בדיקת השתן, הדם או השיער.

בגלל שתיית מים, יותר מ-200 מיליון אנשים ברחבי העולם נחשפים לרמות ארסן גבוהות יותר מהרמה הבטוחה. האזורים המושפעים ביותר הם בנגלדש ומערב בנגל. רעילות הארסן תוארה כבר בשנת 1500 לפני הספירה בפפירוס אברס.

סימנים וסימפטומים
תסמיני הרעלת ארסן מתחילים בכאבי ראש, בלבול, שלשול קשה ונמנום. עם התפתחות ההרעלה, עלולים להופיע עוויתות ושינויים בפיגמנטציה של הציפורן. כאשר ההרעלה מתעצמת, הסימפטומים עלולים לכלול שלשול, הקאות, הקאות דם, דם בשתן, התכווצויות שרירים, נשירת שיער, כאבי בטן ועוד עוויתות. אברי הגוף המושפעים בדרך כלל מהרעלת ארסן הם הריאות, העור, הכליות והכבד. התוצאה הסופית של הרעלת ארסן היא תרדמת ומוות.

ארסן קשור למחלות לב (מחלות לב וכלי דם הקשורות ליתר לחץ דם), סרטן, שבץ, מחלות כרוניות בדרכי הנשימה התחתונות, וסוכרת. השפעות עור יכולות לכלול סרטן עור לטווח הארוך, אך לעיתים קרובות לפני הופעתו של סרטן העור ישנם נגעי עור שונים. השפעות אחרות עשויות לכלול התכהות בעור ועיבויו.

חשיפה כרונית לארסן קשורה למחסור בוויטמין A הקשור למחלות לב ועיוורון לילה. מינון ארסן הנחשב קטלני אצל מבוגרים מוערך בכ־70 עד 200 מ"ג או 1 מ"ג / ק"ג ליום.

סרטן
ארסן מעלה את הסיכון לחלות בסרטן. חשיפה לארסן נמצאה קשורה בין היתר לסרטן עור, ריאות, כבד וכליות.

ניתן להסביר את השפעותיו המוטגניות של ארסן על ידי הפרעה בתיקון כריתה של בסיסים ונוקלאוטידים המתרחשת בנוכחותו, באמצעות אינטראקציה עם גורמי שיעתוק. חומצה דימתילארסנית גורמת לשבירת גדיל DNA בודד כתוצאה מעיכוב פעילות אנזימי תיקון.

חשיפה מוגברת לארסן נמצאה קשורה לתדירות מוגברת של סטיות כרומוזומליות ושינויים במיקרו-גרעינים ובכרומטידים. הסבר לסטיות כרומוזומליות הוא הרגישות של הטובולין החלבוני והציר המיטוטי לארסן. תצפיות היסטולוגיות מאשרות את ההשפעות על שלמות התא, צורתו ותנועתו.

אף על פי שהוצעו מנגנונים רבים עקבות מחקרי עבר, לא ניתן לתת מודל מוגדר למנגנונים של הרעלת ארסן כרונית. אירועי רעילות ומסרטנים אשר מופיעים במחקרים אלו עשויים להיות רלוונטיים לרקמות ספציפיות. הקונצנזוס הנוכחי לגבי פעילות ארסן כמסרטן היא שהוא פועל בעיקר כמקדם גידולים. השפעת ארסן על התפתחות סרטן הודגמה במספר מחקרים. עם זאת, קיימים ממצאים של מספר מחקרים שאומרים שאוכלוסיות שנחשפו באופן כרוני לארסן אינן מפתחות סרטן עם החשיפה, אך אלו נחשבים תמוהים.

גורמים
ארסן אורגני מזיק פחות מארסן אנאורגני. פירות ים הם מקור שכיח לארסן האורגני הפחות רעיל בצורת ארסנובטאין. בגלל הרעילות הגבוהה שלו, ארסן משומש לעיתים רחוקות בעולם המערבי, אם כי באסיה הוא עדיין חומר הדברה פופולרי. החשיפה לארסן מוגברת בעיקר בעת עיסוק בהתכת אבץ, עופרת ונחושת.

שתיית מים
ארסן נמצא באופן טבעי במי תהום וחושף את האוכלוסייה לאיומים בריאותיים חמורים כאשר קיים בכמויות גבוהות. הרעלת ארסן כרונית עלולה לנבוע משתיית מים נגועים לאורך תקופה ארוכה. אקוויפרים רבים מכילים ריכוז גבוה של מלחי ארסן. הנחיות ארגון הבריאות העולמי (WHO) לאיכות מי שתייה, קבעו בשנת 1993 ערך מנחה זמני של 0.01 מ"ג / ליטר (10 חלקיקים למיליארד) לרמות מקסימליות של ארסן במי השתייה. המלצה זו נקבעה על בסיס מגבלת הגילוי של ציוד הבדיקה של מרבית המעבדות בעת פרסום ההנחיות. לעומת זאת, ממצאים אחרונים מראים שצריכת מים ברמות נמוכות כמו 0.00017 מ"ג / ליטר (0.17 חלקיקים למיליארד) לאורך תקופות זמן ארוכות עלולה להוביל להתפתחות מחלות הקשורות בארסן.

אחד המקרים החמורים ביותר של הרעלת ארסן דרך מי באר אירע בבנגלדש, אשר ארגון הבריאות העולמי כינה "הרעלת ההמונים הגדולה ביותר באוכלוסייה בהיסטוריה" . הזיהום במישורי הזרימה בגנגה-ברהמפוטרה בהודו ובפאדמה-מגהנה בבנגלדש הוא דוגמה להשפעות שליליות על בריאות האדם.

טכניקות כרייה כמו שבר הידראולי עשויות להוסיף ארסן למי תהום ואקוויפרים.

מזון
ארסנובטאין הוא הצורה העיקרית של ארסן אצל בעלי חיים ימיים, ולכל הדעות, היא נחשבת לתרכובת שאינה רעילה בתנאים של צריכה אנושית. ארסנוכולין, שנמצא בעיקר בשרימפס, דומה כימית לארסנובטאין, ונחשב "לא רעיל בעיקרו". אף על פי שארסנובטאין נחקר מעט, מידע זמין מצביע על כך שהוא אינו מוטגני, רעיל למערכת החיסונית או רעיל להתפתחות עוברית.

לאחרונה התגלו סוכרי ארסן וארסנוליפידים. חשיפה לתרכובות אלו והשלכות בהיבט הרעלי נחקרות כעת. סוכרי ארסן התגלו בעיקר באצות ים אך הם נמצאים במידה פחותה גם ברכיכות ימיות נוספות. מחקרים שעסקו בנושא רעילות בסוכרי ארסן, לעומת זאת, הוגבלו במידה רבה למחקרים אין-ויטרו, המראים כי סוכרי ארסן רעילים באופן משמעותי פחות מארסן אנאורגני.

קרקע
חשיפה לארסן מן הקרקע יכולה להתרחש במספר דרכים. בהשוואה לצריכת ארסן המופיעה באופן טבעי ממים ותזונה, ארסן מן האדמה מהווה רק חלק קטן מהצריכה של האדם.

אוויר
הנציבות האירופית מדווחת כי רמות ארסן באוויר נעות בין 0–1 ng / m3 באזורים מרוחקים, 0.2–1.5 ng / m3 באזורים כפריים, 0.5–3 ng / m3 באזורים עירוניים, ועד לכ־50 ng / m3 בסביבת אתרי תעשייה. בהתבסס על נתונים אלה, הנציבות האירופית העריכה כי ביחס למזון, עישון סיגריות, מים ואדמה, האוויר תורם פחות מ־1% מכלל החשיפה לארסן.

הדברה
השימוש בחומרי הדברה בארסן ועופרת מבוטל למעלה מ 50 שנה. עם זאת, בשל התמדה סביבתית של הדברה זו, מעריכים כי מיליוני דונמים של אדמה עדיין מזוהמים בשאריות ארסן ועופרת. עובדה זו מציגה חשש פוטנציאלי לבריאות הציבור באזורים מסוימים בארצות הברית (למשל, ניו ג'רזי, וושינגטון וויסקונסין), שם הוסבו שטחים גדולים של אדמות המשמשות היסטורית כמטעים לפיתוחים למגורים.

התכת נחושת
מחקרי חשיפה בענף התכת הנחושת הם נרחבים ביותר וקבעו קשר מוחלט בין ארסן, תוצר לוואי של התכת נחושת, וסרטן ריאות באמצעות שאיפה. השפעות עוריות ונוירולוגיות הוגברו גם כן בחלק ממחקרים אלו. אף על פי שעם השנים הביקורת התעסוקתית החמירה יותר והעובדים נחשפו לריכוזי ארסן מופחתים, חשיפות הארסן שנמדדו ממחקרים אלה נעו בין בערך 0.05 ל־0.3 מ"ג / מ"ק והיו גבוהים משמעותית מהחשיפה הסביבתית לארסן באוויר (שנעה בין 0 עד 0.000003 מ"ג / מ"ק).

אבחנה
ניתן למדוד ארסן בדם או בשתן על מנת לפקח על חשיפה מוגזמת מהסביבה, לוודא אבחנה של הרעלה בקרב נפגעים מאושפזים או על מנת לסייע בחקירות משפטיות במקרה של מינון גבוה באופן חריג. כמה טכניקות אנליטיות מסוגלות להבחין בין צורות אורגניות לצורות אנאורגניות של היסוד.

ניתן לבצע בדיקות לאבחון הרעלה באמצעות מדידת ארסן בדם, שתן, שיער וציפורניים. בדיקת השתן היא הבדיקה המהימנה ביותר לחשיפה לארסן במהלך הימים הסמוכים לה. יש לבצע בדיקת שתן תוך 24–48 שעות לצורך ניתוח מדויק של חשיפה חריפה. בדיקות בשיער ובציפורניים מסוגלות למדוד חשיפה לרמות גבוהות של ארסן במהלך 6–12 החודשים הקודמים להן. בדיקות אלה יכולות לקבוע אם התרחשה חשיפה לרמות ארסן מעל הממוצע, אך הן לא יכולות לחזות אם רמות הארסן בגוף ישפיעו על הבריאות. חשיפה כרונית לארסן יכולה להישאר במערכות הגוף לפרק זמן ארוך יותר מאשר חשיפה קצרה או נקודתית יותר וניתן לאתר אותה בפרק זמן ארוך יותר לאחר התרחשות החשיפה.

שיער הוא ביו-אינדיקטור פוטנציאלי לחשיפה לארסן בגלל יכולתו לאגור שאריות של יסודות מן מהדם. לפיכך, לצורך הערכה זמנית של חשיפה, יש לבצע בדיקה של הרכב השיער בעזרת שערה בודדת, מה שלא היה מתאפשר בטכניקות ישנות הדורשות הומוגניזציה ופירוק של כמה קווצות שיער. סוג זה של ניטור ביולוגי הושג באמצעות טכניקות מיקרו-אנליטיות חדשות יותר כמו ספקטרוסקופיה על בסיס קרינת סינכרוטרון (SXRF) ובדיקת רנטגן מיקרו חלקיקית (PIXE). הקרניים הממוקדות והאינטנסיביות בוחנות כתמים קטנים על דגימות ביולוגיות המאפשרות ניתוח לרמת מיקרו יחד עם המפרט הכימי.

טיפול

כלציה
דימרקפרול וחומצה דימרקפטו-סוקסינית הם חומרים בעלי יכול כלציה המרחיקים את הארסן מחלבוני דם ומשמשים לטיפול בהרעלת ארסן חריפה. תופעת הלוואי החשובה ביותר היא יתר לחץ דם. דימרקפרול רעיל באופן משמעותי יותר מחומצה דימרקפטו-סוקסינית.

תזונה
אשלגן מפחית את הסיכון לחוות בעיות קצב לב מסכנות חיים כתוצאה מארסן תלת חמצני.

היסטוריה
החל משנת 3000 לפני הספירה לערך ארסן הוסף לנחושת בסגסוגת ברונזה, אך ההשפעות הבריאותיות השליליות של עבודה עם ארסן הובילו לכך שהוא ננטש כאשר התגלתה אלטרנטיבה פחות מסוכנת- בדיל.

בנוסף לשישמושו כרעל, במשך מאות שנים שימש ארסן לרפואה. הוא שימש במשך למעלה מ -2,400 שנה כחלק מהרפואה הסינית המסורתית. בעולם המערבי, תרכובות ארסן, שימשו באופן נרחב לטיפול בעגבת לפני הכרת הפניצילין. בסופו של דבר הוא הוחלף בתרופות סולפונאמידיות ואז באנטיביוטיקה אחרת. ארסן היה גם מרכיב במי טוניק רבים.

בנוסף, במהלך העידן האליזבתני, חלק מהנשים השתמשו בתערובת של חומץ, גיר וארסן על מנת להלבין את עורן. שימוש זה בארסן נועד למנוע הזדקנות וקמטים בעור, אך כמות מסוימת של ארסן נקלטה בוודאות בזרם הדם.

באותה התקופה, ועד תחילת המאה העשרים, היו פיגמנטים אשר התבססו על תרכובות ארסן. חשיפת יתר לפיגמנטים אלה הייתה גורם תדיר להרעלה של אמנים ובעלי מלאכה באותה התקופה. לרוב נעשה שימוש בארסן כדי ליצור צבע ירוק בטפטים וספרים. סוברים כי נפוליאון בונפרטה מת כתוצאה מהרעלת ארסן, כי בביתו היו חדרים מקושטים בטפטים ירוקים.

ארסן הפך לשיטה מועדפת לרצח בימי הביניים והרנסאנס, במיוחד בקרב מעמדות השלטון באיטליה. מכיוון שהתסמינים דומים לאלה של כולרה, שהייתה נפוצה באותה תקופה, הרעלת ארסן לא התגלתה לעיתים קרובות. במאה ה-19 היא קיבלה את הכינוי "אבקת ירושה", אולי מכיוון שהיו ידועים יורשים חסרי סבלנות אשר השתמשו בארסן על מנת להביא למותם של מי שעתידים להוריש להם ממון. בנוסף, זו הייתה טכניקת רצח שכיחה במאה ה-19 במצבי אלימות במשפחה, כמו המקרה של רבקה קופין, שניסתה להרעיל את בעלה על ידי ערבוב ארסן בקפה שלו.

בסין הקיסרית שימשו ארסן תלת חמצני ותרכובות גופרית לרצח, כמו גם לצורך עונש מוות לבני משפחת המלוכה או לאצולה. מחקרים קבעו כי קיסר גואנגקסו (נפטר בשנת 1908) נרצח על ידי שימוש בארסן. באופן דומה, בקוריאה העתיקה ובמיוחד בשושלת ג'וסון, תרכובות ארסן-גופרית שימשו כמרכיב עיקרי בסייאק (사약; 賜 藥), שהיה קוקטייל רעיל ששימש לעונש מוות של דמויות פוליטיות בעלות פרופיל גבוה ובני חברי משפחת המלוכה. בגלל הבולטות החברתית והפוליטית של הנידונים, רבים מהאירועים הללו תועדו היטב.

חקיקה
לאורך השנים, מחקרים רבים דיווחו על השפעות תלויות מינון של ארסן במי שתייה על סרטן העור. על מנת למנוע מקרים חדשים של מוות ממחלות סרטניות ולא סרטניות, ארגון בטיחות שתיית המים האמריקאי (SDWA) הנחה את הארגון האמריקאי להגנת הסביבה לרמות ארסן חדשות וקבע את רמת המזהמים המרבית. רמה זו נקבעת קרוב ככל האפשר ליעדי הבריאות, בהתחשב בעלויות, היתרונות והיכולות של מערכות מים ציבוריות לאתר ולהסיר מזהמים באמצעות טכנולוגיות טיפול מתאימות.

בכל מדינה, בעת פיתוח תקני מי שתייה לאומיים על בסיס ערכי ההנחיות, יש לקחת בחשבון מגוון תנאים גאוגרפיים, סוציו-אקונומיים, תזונתיים ואחרים המשפיעים על חשיפה פוטנציאלית. גורמים אלה מובילים לתקנים לאומיים הנבדלים במידה ניכרת זה מזה. זה המקרה במדינות כמו הודו ובנגלדש, שם הגבול המותר של ארסן בהיעדר מקור מים חלופי הוא 0.05 מ"ג לליטר הגבוה מזה של ארצות הברית שהוא 0.01 מ"ג לליטר.

קשיים ביישום
טכנולוגיות לסילוק ארסן הן תהליכי טיפול מסורתיים המותאמים לשיפור סילוק הארסן ממי השתייה. אף על פי שחלק מתהליכי הסילוק, כמו תהליכים משקעיים, תהליכי ספיגה, תהליכי חילופי יונים ותהליכי הפרדה באמצעות ממברנה עשויים להיות ברי ביצוע מבחינה טכנית, עלותם עלולה למנוע את ביצועם.

עבור מדינות לא מפותחות, האתגר הוא למצוא את האמצעים למימון טכנולוגיות מסוג זה. הסוכנות האמריקאית להגנת הסביבה למשל, העריכה את העלות השנתית הכוללת של טיפול, פיקוח, דיווח, ניהול רשומות ומינהל למניעת חריגה מרמת המזהמים המותרת בכ-181 מיליון דולר. עיקר העלות נובעת מהתקנה ותפעול של טכנולוגיות הטיפול הדרושות להפחתת ארסן במערכות מים ציבוריות.

הריון
חשיפה לארסן דרך מי תהום היא נושא חשוב לאורך כל תקופת ההיריון. נשים בהריון הן אוכלוסייה בסיכון גבוה מכיוון שלא רק האמהות נמצאות בסיכון לתוצאות שליליות, אלא שחשיפה ברחם מהווה גם סיכונים בריאותיים לתינוק.

ישנו קשר תלוי-מינון בין חשיפה מצד האם לארסן ותמותת תינוקות, כלומר, תינוקות שנולדו לנשים שנחשפו לריכוזים גבוהים יותר, או שנחשפו למשך פרקי זמן ארוכים יותר, הם בעלי שיעור תמותה גבוה יותר.

מחקרים הראו כי חשיפה לארסן דרך מי תהום במהלך ההיריון מהווה סכנה לאם ועלולה להביא לכאבי בטן, הקאות, שלשולים, שינויים בפיגמנטציה של העור וסרטן; אך גם למשקל לידה נמוך, תמותת תינוקות ומגוון תוצאות אחרות אצל הילודים. חלק מההשפעות הללו, כמו שיעור הילודה וגודל הילוד הנמוכים, עשויים לנבוע מההשפעות של ארסן על עלייה במשקל האם במהלך ההיריון.

ראו גם
 ארסן
 ארסניק טריאוקסיד

לקריאה נוספת
   ליסט, אנדריאה. “ארסן במים מרעיל בני אדם ברחבי העולם.” הנדסת מים 2017 (2017): 35–35
   דרור, ק. “הרעלת זרניך (ארסן).” איתנים (1980): 308–308

קישורים חיצוניים
 עמיר קורץ ויוני שדמי, מי שם ארסן בעוף שלי? - תחקיר, כלכליסט, מוסף שבועות, מאי 2009
 קטי דייגל, מוות במים: ארסן מרעיל בני אדם ברחבי העולם, במדור סיינטיפיק אמריקן של מכון דוידסון, 7 באפריל 2016

הערות שוליים

זיהום
הרעלה