ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG VỀ THUỐC LÁ
12.4. ĐỘC HẠI CỦA KHÓI THUỐC LÁ
12.4.3. Độc tính một số chất trong thuốc lá
Nicotin chủ yếu tập trung ở lá, thuốc lá chứa (2–10%), thuốc lào chứa 16%. Lá thuốc càng già càng chứa nhiều nicotin. Nicotin là một chất lỏng, sánh như dầu, không màu, có mùi hắc, có vị cay nóng, tan trong nước, tan mạnh trong dung môi hữu cơ, trong không khí, ngoài
ánh sáng, nicotin chuyển thành màu nâu và có mùi kích ứng đặc biệt.
Nicotin nóng chảy ở –80oC, sôi ở 246oC, phản ứng kiềm mạnh tạo muối bền, kết tủa của các muối kim loại nặng như Pb, Hg. Nicotin không là thủ phạm gây ung thư phổi chính như mọi người vẫn nghĩ, nó là một chất gây nghiện như heroin, cocain. Nicotin kích thích làm tăng năng lực nhận thức, khả năng tập trung tư tưởng, trí tuệ nhạy bén, giảm stress, như vậy tạo ra cảm giác thư giãn trong hoàn cảnh cam go quyeỏt lieọt. Nicotin kớch thớch heọ me’solimbe tieỏt dopamin (trung tâm não bộ về khoái lạc), làm tăng tiết dopamin và làm cho người hút khoan khoái, và nghiện. Tuy nhiên nó không làm cho lú lẫn, rối loạn tâm lí, cảm giác lên chín tầng mây như cocain, heroin.
Lượng nicotin thay đổi tùy theo từng loại thuốc (0,05–8%), trung bình là 2,3% (1–3mg). Nicotin có thể gây nhiễm độc hoặc gây tử vong (do hấp thụ bằng đường tiêu hóa). Một điếu thuốc có từ 1–3mg Nicotin, một giọt nicotin có thể giết chết một con thỏ hay một con chó, 7 giọt làm chết một con ngựa, một giọt tiêm vào tĩnh mạch gây chết người. Người lớn chết khi cơ thể hấp thụ 15–20 g nicotin, trẻ con chỉ cần vài (g) cũng đủ chết vì nó tăng bệnh tim mạch, ung thư...
Nicotine làm cản trở đáp ứng thở của trẻ bình thường, làm giảm các cảm thụ thể (nAChR đảm nhiệm việc báo động cho cơ thể tình trạng thiếu oxy khi ngủ) ở trẻ, nhất là dưới 6 tháng tuổi, dẫn đến nguy cơ đột tử ở trẻ.
Đối với người mới hút thuốc, hệ phó thần kinh giao cảm bị kích thích, toát mồ hôi, lạnh, buồn nôn, hạ huyết áp, tim đập chậm, ngất lịm. Đối với người nghiện hay người thu hoạch, phơi sấy thuốc lá, thuốc lào thường hay bị cháy bỏng thực quản, dạ dày, chóng mặt, vã mồ hôi, run tay, đau bụng, rối loạn thị giác, tim đập nhanh, kích thích hệ giao cảm, tăng huyết áp, suy nhược cơ thể, rối loạn cục bộ.
Nicotin gây độc cấp tính do nhai thuốc lá dễ bị nhiễm cấp tính do hấp thụ nước chất từ thuốc (người già ăn trầu hay nhai thuốc lá, nuốt lấy cái nươcù, bỏ bã thuốc và trầu, do vậy bị say mà nhân gian gọi là say thuốc lào). Khi bị nhiễm độc nicotin, bệnh nhân có cảm giác cháy bỏng ở thực quản, dạ dày, buồn nôn, chóng mặt, ứa nước bọt, mồ hôi lạnh, run tay, nhức đầu dữ dội... Nicotin gây độc mãn tính do tiếp xúc
nghề nghiệp, do tự tử bằng nicotin nhưng không chết hay do nghiện thuốc lá, nó gây nên những rối loạn cục bộ như kích ứng mũi, họng, đầy bụng dẫn đến viêm miệng, viêm kết mạc (chảy nước mắt, nhức mắt), gây nên những tổn thương ở da, dị ứng. Móng tay của những người làm việc trong nhà máy thuốc lá có màu vàng nâu, dễ gãy.
Nicotin trong cơ thể tích lũy lâu ngày gây nên co thắt phế quản, tăng nồng độ acid béo trong máu gây xơ mỡ động mạch, tăng tiểu cầu, làm máu chóng đông, giảm lượng estrogen trong máu làm mãn kinh sớm, gây nên tai biến như cơn đau, tim nhịp ngoại tâm thu, viêm động mạch, vữa động mạch, nhồi máu cơ tim.
Khói xì gà, thuốc lào chứa nhiều nicotin, kích thích hơn thuốc lá, không nên nuốt khói. Nicotin nuốt vào dạ dày bị dịch vị acid ngăn cản sự hấp thụ, xuống ruột vào hệ thống gan; tại đây, 70% nó bị phá hủy ngay từ lần đầu đi qua. Cơ thể người có thể đào thải nicotin ra nước tiểu dưới dạng cotinin với thời gian bán hủy kéo dài (20 giờ). Có thể định lượng cotinin trong nước tiểu và trong nước bọt.
Bên cạnh nicotin còn có nornicitin, anabasin là đồng phân nicotin, ngoài ra còn có nicotenlin, nicotilin, myosmin.
12.4.3.2. Methylene chloride
Methylene chloride hấp thụ qua phổi và có thể hấp thụ qua da. Khi vào cơ thể, nó chuyển thành CO2, qua giai đoạn trung gian là cacbon monixide kết hợp với hemoglobin tạo thành cacboxyhemoglobin. Sau khi bị ngộ độc methylene chloride, khoảng 150 ppm thì nó sẽ tạo ra sản phẩm tương đương cacboxyhemoglobin và 35ppm cacbon monixide trong cùng một thời gian. Trong cả hai trường hợp, cacboxyhemoglobin tăng lên khoảng 5%. Lượng cacboxyhemoglobin trong cơ thể người nghiện hút thuốc lá sẽ cao hơn những người không hút thuốc. Đối với người nghiện thuốc lá, khi tiếp xúc lâu dài với methylene chloride sẽ dễ mắc các bệnh về tim mạch.
12.4.3.3. Cacbon oxit (CO)
CO sinh ra do đốt cháy không hoàn toàn điếu thuốc. CO chiếm từ 2–4% khói thuốc, tức là một điếu thuốc cháy sinh ra khoảng 20 ml CO. CO ở nồng độ cao rất nguy hiểm, có thể gây tử vong.
Cơ chế gây độc: CO gây hại đối với con người và động vật khi nó hóa hợp thuận nghịch với Hemoglobin (Hb) trong máu:
HbO2 + CO HbCO + O2
Hemoglobin có ái lực hóa học đối với CO mạnh hơn đối với O2. Nó cố định Hb dễ hơn O2 gấp 250 lần. Hỗn hợp hemoglobin với CO làm giảm lượng oxy lưu chuyển trong máu, làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu, gây ra ngạt.
Ngoài ra, CO còn tác dụng với Fe trong xytochrom–oxydaze – men hô hấp có chức năng hoạt hóa oxy – làm bất hoạt men, làm sự thiếu oxy càng trầm trọng. Bình thường nồng độ COHb trong máu được giữ ở mức 0,4% do khí CO sản sinh trong cơ thể không phụ thuộc vào các nguồn bên ngoài. Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ COHb trong máu được thể hiện qua bảng 12.1.
Bảng 12.1: Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ COHb trong máu
TT Triệu chứng %COHb
trong máu 1
2 3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Không có dấu hiệu gì
Một vài biểu hiện không bình thường trong thái độ ứng xử
Aûnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương, giảm khả năng phân biệt về khoảng thời gian, kém nhạy cảm giác quan, kém phân biệt độ sáng và một vài chức năng tâm lý khác.
Chức năng tim, phổi bị ảnh hưởng Đau đầu nhẹ, giãn mạch máu ngoại vi Đau đầu, mấp máy thái dương
Đau đầu nhiều, mệt mỏi, hoa mắt chóng mặt, buồn nôn, nôn mửa và suy sụp
Suy sụp, ngất, mạch đập và nhịp thở chậm dần
Ngất, giảm mạch đập và nhịp thở, hôn mê và co giật từng cơn Hôn mê, co giật từng cơn, tim mạch suy giảm và nguy cơ tử vong Mạch yếu, thở chậm và yếu dần rồi tắt thở sau vài giờ
Chết trong vòng 1 tiếng đồng hồ Chết trong vòng vài phút
< 1,0 1,0 – 2,0 2,0 – 5,0
5,0 – 10,0 10 – 20 20 – 30 30 – 40
40 – 50 50 – 60 60 – 70 70 – 80 80 – 90
> 90
Đối với người hút một ngày khoảng một bao thuốc lá thì mức HbCO trong cơ thể đạt tới 5% hay chiếm 1 (ml) trong 100ml máu. Đối với người nghiện thuốc lá, HbCO trong máu từ (2–10%) làm giảm khả năng lao động, giảm thị lực về đêm, khó thở khi phải gắng sức cơ bắp, gây bệnh tim mạch, gây xơ cứng mạch, dẫn đến nguy cơ tử vong.
• Trong khói thuốc chứa 3–4% CO
Đối với người nghiện thuốc, trong máu, CO có từ 3,5–25 ml/l.
• Hút 10 điếu thuốc, nồng độ CO trong máu là 6ml/l
• Hút 20 điếu thuốc, nồng độ CO trong máu là 8ml/l
• Hút 30 điếu thuốc, nồng độ CO trong máu là 12ml/l
• Hút 40 điếu thuốc, nồng độ CO trong máu là 20ml/l
Nồng độ CO trong máu trên 12 ml/l gây nhiễm độc mãn tính thực sự. Trước khi lấy máu để định lượng CO, cho người hút thuốc nghỉ hút trong 24h. Lượng CO tăng ở người bị tim mạch, ung thư, co thắt động mạch, hen biến chức, viêm phế quản, đái tháo đường, xơ gan.
12.4.3.4. Cacbondioxit (CO2)
CO2 là chất khí không màu, không mùi, không cháy, vị chát, dễ hóa lỏng do nén, nhiệt độ sôi –78oC. Bình thường, CO2 trong không khí chiếm tỉ lệ thích hợp có tác dụng kích thích trung tâm hô hấp làm thúc đẩy quá trình hô hấp của sinh vật. Tuy vậy, nếu nồng độ CO2 trong không khí lên tới 50–60 ml/m3 (10–110 mg/l) thì sẽ làm ngửng hoõ haỏp sau 30–60 phuựt.
12.4.3.5. Amoniac (NH3)
Amoniac là một chất khí có mùi khó chịu, gây viêm đường hô hấp, gây loét giác mạc, thanh quản và khí quản. Amoniac thường gây nhiễm độc cấp tính.
12.4.3.6. Xianua và hydrogenxianua
Cơ chế gây độc: Xianua gây ức chế enzim oxy hóa, đóng vai trò là mắt xích trung gian cho quá trình dùng O2 để sản xuất ATP.
Xianua kết hợp với ferixitocrom–oxydaza–metalloprotein chứa Fe (gọi
là Fe(III) – oxit), chất này bị khử thành Fe(II) – oxit xitocrom oxydaza bội glucozơ, Fe(II) – oxit nhường điện tử cho oxy, sản phẩm quan trọng là năng lượng.
Bước 1: Fe(III) – oxit + glucoza → Fe(II) – oxit
Bước 2: Fe(II) – oxit + 2 H+ + 1/2 O2 → Fe(II) – oxit + H2O Xianua có thể can thiệp vào bước 1 bằng cách tạo liên kết với Fe(III) – oxit dẫn đến thụ động hóa phản ứng ở bước 2 → Quá trình sản xuất năng lượng bị ngăn cản, CN– tạo phức với các hợp chất hetamin khỏc, cản trở quỏ trỡnh võùn chuyển cỏc chất trong cơ thể và hô hấp tế bào bị ức chế. Hidrogenxianua là chất làm tăng hương vị điếu thuốc. Gây độc cấp tính: khó chịu ở mũi, nhức đầu, hoa mắt; gây độc mãn tính: chóng mặt, sụt cân, viêm bao tử, ruột.
Triệu chứng ngộ độc: trạng thái sững sờ, tê liệt dây thần kinh, âm thanh, co giật và hôn mê. Khi nồng độ CN– không thể gây chết, nó tách ra khỏi các men và chuyển thành SCN– không độc và bị đẩy ra bởi thận.
12.4.3.7. Formaldehit
IARC đã xác định đây là một carcinogen động vật làm tăng tỉ lệ ung thư xoang mũi. Cục bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) cho rằng, đây là một chất có khả năng gây ung thư. Trên người, nó có thể gây ung thư não, máu, đại tràng, hay ung thư đường hô hấp đặc biệt là mũi họng, phổi.
Cơ chế gây độc: Formaldehit tích lũy lâu dài trong cơ thể gây bệnh ung thư theo cơ chế sau: formaldehit là một chất độc gen, gây biến dị gen, mất gen, trao đổi thể nhiễm sắc và biến dạng tế bào.
Formaldehit có thể gây ra chất kết hợp DNA mới như là hidroxymetyl DNA và liên kết chéo với các đại phân tử sinh học khác. Dưới tác dụng của nó, các protein cấu trúc lúc bình thường không liên kết với DNA nhưng bây giờ liên kết chéo đồng hóa trị với DNA tạo thành liên kết chéo protein – DNA. Vì các liên kết này không thuận nghịch nên chúng làm trở ngại sự nhân lên DNA mà có thể dẫn đến mất nguyên liệu di truyền dẫn đến ức chế hoạt động của gen áp chế ung thư P53.
Trong khói thuốc lá chứa 0,23 – 0,27 ppm formaldehyde. Với liều lượng trên 0,1 ppm trong cơ thể, nó gây độc mãn tính: ung thư phổi, gan, xương, bàng quang, thận, Hodgkin...Với liều lượng trên 0,22 ppm, gây ho kéo dài, có đờm, viêm phổi mãn tính, suyễn....Mắt cảm nhận được nồng độ formaldehyde ở mức trên 0,01 ppm, và khó chịu, cay mắt nếu nồng độ formaldehyde từ 0,05 – 0,5 ppm.
12.4.3.8. Arsenic
Arsenic được IARC xếp vào loại nhóm 1 – chất gây ung thư cho người. Nó là tác nhân gây ung thư phổi, da, biểu mô da, phế quản, các xoang... do arsenic và các hợp chất của nó tác dụng lên nhóm – SH phá vỡ quá trình phosphorin hóa.
Cơ chế gây độc: Arsenic thể hiện tính độc bằng cách tấn công lên các nhóm –SH của các enzim, cản trở hoạt động của enzim. Nó có ba tác động hóa sinh là làm đông tụ protein, tạo phức với coenzym, phá hủy quá trình phospho hóa. Cũng chính những quá trình trên dẫn đến rối loạn tế bào gây ung thư, đặc biệt là ung thư phổi và da.
12.4.3.9. Chì (Pb)
Pb thâm nhiễm qua nhau thai từ tuần thứ 20, Trẻ em hấp thụ chì lớn gấp 4 – 5 lần người lớn. Chì kìm hãm quá trình chuyển hóa canxi thông qua sự kìm hãm chuyển hóa vitamin D dẫn đến gây độc trên cả hệ thống thần kinh trung ương lẫn ngoại biên. Chì tác dụng lên hệ thống enzym, nhất là enzym vận chuyển hidro, dẫn đến rối loạn bộ phận tạo huyết, viêm thận cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến não...., ảnh hưởng đến sự tổng hợp máu, phá vỡ hồng cầu. Ngoài ra, Pb ức chế một số enzym quan trọng của quá trình tổng hợp máu, kìm hãm việc sử dụng oxy và glucoza để sản xuất năng lượng dẫn đến thiếu máu do thiếu hemoglobin. Chì trong máu từ 0,5 – 0,8 mg/l gây rối loạn chức năng thận, phá hủy não.
12.4.3.10, Cadmium
Hàm lượng cadmium trong cơ thể người nghiện gấp hai lần người bình thường. Nó tích lũy trong cơ thể gây độc mãn tính: sỏi thận, khí thũng, viêm cuống phổi, ngoài ra cadmium cũng là nguy cơ
gây ung thư vú ở phụ nữ. Người ta thí nghiệm trên chuột cái và thấy rằng cadmium khi vào cơ thể chuột cái thì nó hoạt động như estrogen, làm cho cơ thể dư estrogen dẫn đến sinh ung thư.
12.4.3.11. Phenol, Toluen, ortho – toluidine và Cresol
Những chất này phát sinh trong quá trình cháy của điếu thuốc, gây độc cấp tính: nhức đầu, khó thở; gây độc mãn tính: suy nhược cơ thể, viêm thận, bàng quang, suy nhược hệ thần kinh trung ương, gây các bệnh về mũi. Cresol gây u não ở chuột. Ở người, chất này gây độc cấp tính: nhức đầu, ói mửa; gây độc mãn tính: u não, đau thận.
12.4.3.12. Polonium – 210 (Radon)
Chất này cũng phát sinh từ quá trình cháy của điếu thuốc, nó là tác nhân gây ung thư phổi (được thí nghiệm ở chuột).
12.4.3.13. Ethylene
Trong cơ thể người và động vật, ethylene được chuyển hóa thành ethylene oxyde. Chất này làm rối loạn cấu trúc của các đại phân tử protein sinh ra những chất ung thư cơ bản. Sự tồn tại của hai hệ thống enzym sẽ giải độc ethylene oxyde. Chính nhờ vậy mà ethylene oxyde được chuyển ra ngoài cơ thể một cách có hiệu quả.
12.4.3.14. Một số chất trong thuốc lá gây ung thư a. Các nitrosamin đặc hiệu thuốc lá
Hiện nay người ta đã tách ra được 7 chất nitrosamin đặc hiệu thuốc lá từ các chất nicotin: NNK, NNA, NNN,NAB, NAT, NNAL, NNAC.
Trong số các nitrosamin đó có:
NNK = 4–(methylnitrosamino)–1 –(3 pyridyl)– 1– butanol NNAL = 4 –(methylnitrosamino)–1 –(3 pyridyl)– 1– butanol NNN = N’ – nitrosonornicotine
Là những chất gây ung thư mạnh nhất ở động vật thí nghiệm và chúng đóng vai trò có ý nghĩa trong ung thư phổi, thực quản, tuỵ, miệng khi hút thuốc lá.
Thật ra sự hình thành nitrosamin xảy ra ở những động vật thí nghiệm khi xử lý nitric và các amin bậc 2. Người có nitric qua thức ăn bởi sự khử nitrat và từ oxyd nitric được sản xuất nội bào. Các nghiên cứu đã chứng minh có sự hình thành nitrosamin ở người. Hàm lượng chúng tăng lên khi ăn nhiều nitrat và prolin và bị giảm bớt bởi những chất ức chế sự nitro hóa như axid ascorbic. Sự hình thành nitrosoproplin thì được liên kết với sự tăng nguy cơ ung thư kết hợp khi hút thuốc lá.
b. Các hydrocacbon đa vòng thơm (PAHs)
PAHs được tạo ra do thuốc lá đốt cháy không hoàn toàn. Một trong các PAHs đó là benzo (x) pyren (B[α]P). Khi trong không khí có nhân đậm đặc như oxit sắt (Fe2O3), oxit nhôm (Al2O3) thì làm tăng tính bền của PAH đó. Người ta thấy rằng Fe2O3 được liên kết với B[α]P thì làm tăng ung thư phổi hơn là chỉ mình B[α]P hay là B[α]P – Al2O3. Sở dĩ như vậy là vì khi B[α]P liên kết với Fe2O3 thì dễ xâm nhập vào tế bào để chịu tác động của enzyme cytochrom P450 biến thành những chất chuyển hóa chứa nhóm ưa nước OH – ái lực điện tử và do đó dễ kết hợp với DNA nhân để gây ra biến dị và ung thư tế bào so với các chất B[α]P – Al2O3 hay B[α]P.
c. Các amin dị vòng (heterocyclic amines)
Các amin dị vòng tìm thấy trong nhựa thuốc lá là:
- 2 amino – 1 methyl – 6 phenylimidazo [4,5 – f] pyridin (PhIP) - 2 amino – 3 phenylimidazol [4,5 – f] quinolin (IQ)
Các chất này đều là những chất gây biến màu mạnh và sinh ra ung thư ở nhiều cơ quan khác nhau như gan, phổi…
d. Các amin thơm (aromatic amines)
Gần 30 amin thơm bao gồm: 2 – naphthylamin và 4 – aminobiphenyl đã được phát hiện trong lượng nanogram trong dòng nhựa của thuốc lá. Amin thơm cũng được tìm thấy trong dầu than đá, dầu đá phiến và các phân bón hóa học. Người ta tìm thấy chúng có khả năng gây ung thư, đặt biệt là ung thư phổi, tụy, bàng quang, gây độc cấp tính:
nhức đầu, uể oải, lờ đờ; gây độc mãn tính: ung thư bàng quang, da xanh tím do thieáu oxy.
Hình 12.3: Các chất chính có trong thuốc lá
12.4.3.15. Các chất kích thích (aldehyt, acid, phenol…) Gây viêm phế quản mãn, rối loạn thông khí, tác động theo hai cách khác nhau:
• Giảm vận chuyển của lớp tế bào lông niêm mạc phế quản gây ứ đọng các dị vật, các chất kích thích phế quản, dẫn đến phổi bị nhiễm bụi và các chất gây ung thư, tăng tiết phế quản do tế bào hình đài phế quản bị quá sản, tạo nhiều đờm rãi ứ đọng là môi trường thuận lợi cho nhiễm khuẩn phế quản, phổi.
• Tác động lên các đại thực bào của phổi sâu làm tăng số lượng, kích thước và một số lớn các hạt vùi gây suy giảm chức năng hô hấp.