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DOI: 10.1055/s-2001-10456
Kinetik von Arsen im Blut des Menschen nach einer Fischmahlzeit[]*
Publication History
Publication Date:
31 December 2001 (online)
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Zusammenfassung
Es ist hinreichend bekannt, dass im Fisch größere Mengen Arsen (As) vorhanden sind (Mittelwerte bezogen auf Feuchtgewicht [mg × kg-1], Ballin [1]: 41; Falconer et al. [2]: 14; Staveland et al. [3]: 5,2), vornehmlich in Form von organischen Verbindungen wie Arsenobetain. Viele Untersuchungen belegen, dass Arsenobetain nach Fischgenuss schnell wieder über den Urin ausgeschieden wird und daher nicht toxisch für den Menschen ist. Es ist bisher jedoch noch nicht die Kinetik des Arsenobetains im Blut ermittelt worden. In der vorliegenden Arbeit sollte deshalb die Kinetik des durch Fischgenuss aufgenommenen Arsens im menschlichen Blut ermittelt werden. Zu diesem Zweck wurde ein Probandenversuch durchgeführt, bei dem 14 Frauen zwischen 24 und 32 Jahren 179 bis 292 g gedünstetes Schollenfilet aßen, das 44 mg (Minimum) bis 276 mg (Maximum) As × kg-1 Trockengewicht enthielt. Dabei nahmen sie 2,5 (Minimum) bis 20 (Maximum) mg As pro Person auf, das entsprach 0,04 bis 0,35 mg As × kg-1 Körpergewicht. Die Bestimmung des Gesamtarsens in den einzelnen Matrizes erfolgte mit Hilfe der Atomabsorptionsspektrometrie mit der Graphitrohrofentechnik, mit der auch das As im stabilen Arsenobetain sicher gemessen werden konnte. Es zeigte sich, dass der Arsengehalt im Blut vor der Fischmahlzeit bei allen Probandinnen unterhalb der Nachweisgrenze lag. Nach Fischgenuss kam es zu einem schnellen und deutlichen Anstieg der Blutarsenkonzentration. Zwei Stunden nach der Mahlzeit wurde mit 55 ± 5,8 μg As × L-1 (Median) der höchste Wert gemessen, danach fiel die Konzentration wieder ab. Auf der Basis der Arsenelimination in Abhängigkeit von der Zeit wurden mit Hilfe einer Regressionsanalyse die Halbwertszeiten für As im Blut abgeschätzt. Es zeigte sich, dass zunächst (2 bis 10 Stunden nach dem Fischgenuss) eine schnelle Arsenausscheidung erfolgte mit einer Halbwertszeit von 7,1 h. Zwischen 10 und 48 Stunden nach der Fischmahlzeit ließ sich eine langsamere Ausscheidung mit einer Halbwertszeit von 63 h erkennen. Dieses Ergebnis fand sich auch in den Urinarsenkonzentrationen wieder. Es muss daher davon ausgegangen werden, dass das Arsenobetain länger im Körper verweilt als bisher angenommen. Solange nicht gründlich untersucht ist, was in dieser Zeit mit dem Arsenobetain im Körper geschieht, sollte man mit Aussagen über die Ungefährlichkeit dieser Verbindung vorsichtig sein.
Kinetics of Arsenic in Human Blood after Ingestion of Fish
It is well known that fish contains high amounts of arsenic (As) compounds (mean values per wet weight [mg × kg-1] Ballin [1]: 41; Falconer et al. [2]: 14; Staveland et al. [3]: 5.2), which are mainly represented by organic As compounds, especially by arsenobetaine. It is generally assumed that arsenobetaine is rapidly eliminated via the urine and therefore seems to be non-toxic for humans. However, the kinetics of arsenobetaine in human blood are unknown to date. Therefore, the following experiments were performed: 14 women of 24 to 32 years of age voluntarily ingested 179 to 292 g of cooked plaice fillet containing 44 (minimum) to 276 (maximum) mg As × kg-1 dry weight. Hence, the volunteers ingested 2.5 (minimum) to 20 (maximum) mg As per person, equivalent to 0.04 to 0.35 mg As × kg-1 body weight. The element As was measured by atomic absorption spectrometry using the graphite furnace technique in order to detect the total amount of As including that of the stable arsenobetaine. In the blood, the highest As values of 55 ± 5.8 μg × L-1 (median) were found 2 hours after fish ingestion. Subsequently the As concentrations declined reaching 16 ± 0.69 μg × L-1 (median) 48 hours after fish ingestion. In respect of the As values in blood recorded between 2 and 10 hours after fish ingestion, rapid elimination could be observed leading to a half-life of 7.1 hours (first value) recorded by linear regression analysis. With regard to the As values in blood between 10 and 48 hours after fish ingestion, a lower elimination rate was estimated with a longer half-life of 63 hours (second value). The reason for this delayed elimination of As is not known. The results indicate that As mainly absorbed as arsenonetaine due to ingestion of fish is not eliminated as fast as had been expected on the basis of published data. As long as it is not known what happens to arsenobetaine remaining for longer periods in the blood with a half-life of 63 hours, caution is advised regarding the general opinion that arsenobetaine is rapidly eliminated and non-toxic for human consumption.
Key words
Arsenic Compounds - Arsenobetaine - Fish Consumption - Elimination Kinetics - Human Blood
1 Diese Arbeit ist gewidmet Herrn Prof. Dr. rer. nat. O. Wassermann zu seinem 65. Geburtstag.
Literatur
- 1 Ballin U. Speziierung von Arsenobetain in marinen Fischen, Krusten-, Schalen- und Weichtieren durch Reaktions-Headspace-Gaschromatographie. Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Hannover 1992
- 2 Falconer C R, Shepherd R J, Pirie J M, Toppine G. Arsenic levels in fish and shellfish from the Northsea. J Exp Mar Biol Ecol. 1983; 71 193
- 3 Staveland G, Marthinsen L, Norheim G, Julshamn K. Levels of environmental pollutants in flounder (Platichthys flesus L.) and cod (Gadus norhua L.) caught in the waterway of Glomma, Norway. II. Mercury and arsenic. Arch Environ Contam Toxicol. 1993; 24 187-193
- 4 Luten J B, Riekwel-Booy G, Rauchbaar A. Occurence of arsenic in plaice (Pleuronectes platessa), nature of organo-arsenic compound present and its excretion by man. Environ Health Perspect. 1982; 45 165-170
- 5 Le X C, Cullen W R, Reimer K J. Human urinary arsenic excretion after one-time ingestion of seaweed, crab and shrimp. Clin Chem. 1994; 40 617-624 (4)
- 6 Matter L. Lebensmittel- u. Umweltanalytik anorganischer Spurenbestandteile. Weinheim; VCH 1994
- 7 Welz B, Melcher M. Decomposition of marine biological tissue for determination of arsenic, selenium and mercury using hydrid-generation and cold-vapor atomic absorption spectrometry. Anal Chem. 1985; 57 427-431
- 8 Welz B. Atomabsorptionsspektrometrie. Weinheim; VCH 1983
- 9 Welz B, Schlemmer G. Determination of arsenic, selenium and cadmium in marine biological tissue samples using a stabilised temperature platform furnace and comparing deuterium arc with Zeeman-effect background correction atomic absorption spectrometry. J anal atom spectr. 1986; 1 119-124
- 10 Guo T, Baasner J. Determination of mercury in urine by flow-injection cold vapour atomic absorption spectrometry. Anal Chim A. 1993; 278 189-196 (1)
- 11 Münz H. Zur Erfassung der Arsen- und Chrombelastung von marinen Lebewesen aus der Nordsee mit Hilfe der Atomabsorptionsspektrometrie. Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der CAU zu Kiel 1989
- 12 Seiwert M, Becker K, Friedrich C, Helm D, Hoffmann K, Krause C, Nöllke P, Schulz C, Seifert B. Arsen-Zusammenhangsanalyse. Umwelt-Survey - 1990/92 WaBoLu Berlin; Umweltbundesamt 1999 Band VIII
- 13 Neff J M. Ecotoxicology of arsenic in the marine environment - A review. Environ Toxicol Chem. 1997; 16 917-927 (5)
- 14 Shibata Y, Morita M, Fuwa K. Selenium and arsenic in biology: Their chemical forms and biological functions. Adv Biophys. 1992; 28 31-80
- 15 Goessler W, Schlagenhaufen C, Kuehnelt D, Greschonig H, Irgolic K J. Can humans metabolize arsenic compounds to arsenobetain?. Appl Organomet Chem. 1997; 11 327-335
- 16 Leonard A. Arsenic. Merian E Metals and their compounds in the environement Weinheim; VCH 1991: 751-767
- 17 Becher H, Wahrendorf J. Metall/Arsen. Wichmann HE, Schlipköter HW Handbuch Umweltmedizin Landsberg; Ecomed 1992
- 18 Vahter M E. Arsenic. Clarkson TW, Friberg L, Nordberg GF, Sager PR Biological monitoring of toxic metals New York; Plenum Press 1988
- 19 Brown R M, Newton D, Pickford C J, Sherlock J C. Human metabolism of arsenobetaine ingested with fish. Hum Exp Toxicol. 1990; 9 41-46 (1)
- 20 Yamauchi H, Kaise T, Yamamura Y. Metabolism and excretion of orally administered arsenobetaine in the hamster. Bull Environ Contam Toxicol. 1986; 36 350-355
- 21 Krause C h. Untersuchung zur Arsenexposition verschiedener Personengruppen. Schr-Reihe Verein WaBoLu Berlin. 1984; 59 201-214
- 22 Johnson L R, Farmer J G. Use of human metabolic studies and urinary arsenic speciation in assessing arsenic exposure. Bull Environ Contam Toxicol. 1991; 46 53-61
- 23 Vahter M E, Marafante E, Dencker L. Metabolism of arsenobetaine in mice, rats and rabbits. Sci Total Environ. 1983; 30 197-211
- 24 Vahter M E. Species differences in the metabolism of arsenic compounds. Appl Organomet Chem. 1994; 8 175-182
- 25 Waldmann S. Untersuchungen zur Nitrat-, Nitrit- und Thiocyanatkonzentration im menschlichen Speichel nach Nitrataufnahme durch Gemüse und mit Nitrat angereicherter Limonade. Inauguraldissertation an der Medizinischen Fakultät der CAU zu Kiel 1998
- 26 Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie. Forth W, Henschler D, Rummel W, Starke K Mannheim; Wissenschaftsverlag 1992 6. Auflage
1 Diese Arbeit ist gewidmet Herrn Prof. Dr. rer. nat. O. Wassermann zu seinem 65. Geburtstag.
PD Dr. med. C. Alsen-Hinrichs
Institut für Toxikologie
Universitätsklinikum Kiel
Brunswiker Straße 10
24105 Kiel