Tiny Organic Mercury Spill Did This to Scientist’s Brain

Was passiert, wenn ein Wissenschaftler einen kleinen Fehler macht? Diese Geschichte einer solchen Wissenschaftlerin, die zwei Tropfen Quecksilber auf ihre Hand verschüttet, ist Toxikologen bekannt, aber vielleicht haben Sie die warnende Geschichte über die Sicherheit am Arbeitsplatz noch nie gehört.

Sehen Sie sich das Video oben an oder lesen Sie das Transkript unten, um es herauszufinden.

Eine Wissenschaftlerin verschüttete zwei Tropfen organisches Quecksilber auf ihre Hand. Das ist es, was ihrem Gehirn passiert ist. KW ist eine 48-jährige Frau, die sich in der Notaufnahme mit einer fortschreitenden Verschlechterung des Gleichgewichts, des Gangs und der Sprache vorstellt. Sie erzählt der aufnehmenden Krankenschwester, dass sie in den letzten 2 Monaten 15 Pfund abgenommen hat und mehrere kurze Episoden von Übelkeit und Bauchbeschwerden erlebt hat.

Sie sehen, KW war ein Chemieprofessor, der die Exposition gegenüber toxischen Metallen erforschte. Sie hatte eine einflussreiche Karriere an einer angesehenen Institution und es gab nur wenige – vielleicht keine – auf der Welt, die das Thema besser kannten als sie.

Etwa 5 Monate zuvor übergab sie flüssiges Dimethylquecksilber aus einem Behälter, als plötzlich zwei Tropfen von der Spitze der Pipette auf den Rücken oder die Rückseite ihrer behandschuhten Hand zu ihr verschüttet wurden. Dies war ein Vorfall, an den sie sich aktiv erinnern musste, da er so geringfügig und nebensächlich war. Sie dachte nicht lange darüber nach. Sie erzählt der Krankenschwester, dass sie nach der Verschüttung ordnungsgemäß nach Protokoll aufgeräumt hatte. Ihre Hände trugen so lange Handschuhe, dass es innen verschwitzt war. Sie war sich ziemlich sicher, dass sie keinen physischen Kontakt ohne Barriere mit Chemikalien hatte.

In den nächsten Wochen bemerkte KW etwas Falsches, als sie gegen Wände trat. Vielleicht hat sie nicht aufgepasst, dachte sie. Eines Tages wäre sie fast in einen Autounfall geraten. Sie bat ihren Mann, sie zur Universität zu fahren. Vielleicht hatte sie nicht gut geschlafen, dachte sie.

Hauttief schien KW gesund zu sein, aber bei der körperlichen Untersuchung zeigte sie Dysmetrie der oberen Extremitäten: „dys-“ bedeutet falsch und „-metria“ bedeutet Länge. Ihre Bewegungen in den Gliedmaßen oberhalb ihrer Taille waren unkoordiniert, wobei die beabsichtigte Positionierung das Ziel oft in unterschiedlichen Längen verfehlte. In ähnlicher Weise hatte sie einen ataktischen Gang: „a-“ bedeutet ohne, „-taxic“ bedeutet Ordnung, und der Gang war ihr Gang, er war unbeholfen, unausgewogen und ungeordnet. Beide wurden mit dystaxischer Handschrift und verwaschener Sprache kombiniert, All dies kann auf eine mögliche Neurodegeneration hinweisen, da sie in der Vergangenheit Quecksilber ausgesetzt war.

Sie machte sich zu Recht Sorgen um ihren Zustand.

Als die Tage weitergingen, berichtet KW, dass sie ein Kribbeln in ihren Fingern hat, das stärker wird. Sie sieht kurze Lichtblitze in beiden Augen. Sie führt das Konzept des weißen Hintergrundgeräusches ein, das ihr normales Gehör in beiden Ohren wegspült. Ihr Gang wird ataxischer. Ihre Sprache wird verschwommener; ihr Sichtfeld wird enger.

Ein Bluttest zeigt, dass ihr Quecksilberspiegel im Blut über 4.000 mcg / l liegt – 4.000 mal höher als die obere Grenze des Normalwerts. Wir können hier schließen, dass der neurologische Rückgang von KW auf Quecksilbertoxizität zurückzuführen ist.

Aber irgendwas stimmt nicht. Typischerweise werden Anzeichen und Symptome dieser Vergiftung nach Beendigung der Exposition behoben. Sie ist seit Monaten nicht mehr im Labor, aber diese Anzeichen und Symptome sind immer noch vorhanden, und ihr neurologischer Rückgang beschleunigt sich. Kws Quecksilbertoxizität ist akut, was bedeutet, dass es keine ständige Quelle der Exposition gegenüber ihr gab und dass eine Episode, in der versehentlich einige auf ihrer linken Hand verschüttet wurden, ausreichte, um sie dorthin zu führen, wo sie jetzt ist.

Das können wir beweisen. Wir schätzen ihr Gesamtblutvolumen auf etwa viereinhalb Liter, angesichts ihres Gewichts von 70 kg gemessen bei Aufnahme. Dies bedeutet, dass 18 mg Quecksilber in ihrem Blut sind. Aber für Dimethylquecksilber schätzen Studien, dass nur 5% der absorbierten Menge im Blut ist, ein wenig beunruhigend, da 18 mg bereits das 4.000-fache der oberen Grenze des Normalwerts ist. Wo sind die anderen 95%?

Hier gibt es ein bisschen grundlegende Chemie zu kennen. Elementares Quecksilber ist ein Metall, aber Dimethylquecksilber – die Verbindung, der ICH ausgesetzt war – ist ein organisches Quecksilber, das gut in das Körpergewebe absorbiert. Die Dimethyleinheit bedeutet, dass es sehr lipophil ist: „philic“ bedeutet eine Affinität zu und „Lipo-“ bedeutet Fett; es vermischt sich bevorzugt mit dem Fettgewebe im Körper.

Da Blut hauptsächlich aus Wasser besteht, würde Dimethylquecksilber viel mehr in den Geweben und Organen gefunden, die viel Fett enthalten, als im Blut. Wenn 18 mg 5% ist, dann gibt es wirklich insgesamt 360 mg Quecksilber in ihrem Körper bei 5 Monaten Postexposition angesammelt. Angesichts der Tatsache, dass die tödliche Menge im Körper etwa 400 mg beträgt und sich ihr neurologischer Zustand schnell verschlechtert, ist KW in Schwierigkeiten.

Gibt es eine Möglichkeit, das Quecksilber irgendwie aus ihrem Körper zu entfernen? Nun, vielleicht. Dies bringt uns zurück zur Lipophilie. Ihr Körper entfernt Chemikalien und Medikamente durch den Stoffwechsel. Die zentrale Idee dahinter ist, die betreffende Chemikalie wasserlöslicher zu machen, dh sie kann sich in Wasser auflösen, im Urin konzentrieren und über die Nieren ausgeschieden werden. Dieser Abbau findet normalerweise in der Leber statt, wo Chemikalien von Ihrem Blut abgegeben werden, wenn sie durch Ihren Körper fließen.

Das Problem mit Dimethylquecksilber ist, dass es in der Leber zu Methylquecksilber abgebaut wird, das immer noch lipophil ist. Schlimmer noch, es ist bekannt, dass es an Gewebe bindet und Schäden durch freie Radikale und oxidativen Stress verursacht und Komplexe bildet, die den Zelltod beschleunigen.

Die beste Lösung besteht darin, das Quecksilber in einem Molekül einzufangen, das außen wasserlöslich ist – dh Chelatbildung, die Verwendung eines Liganden, der an Organo-Quecksilbermoleküle bindet. Die Form des Moleküls ist wichtig, um das organische Metall in das Innere zu passen.

KW wird sukzessive gegeben; Die Form des Moleküls fängt das organische Quecksilber im Inneren ein. Das Äußere vermischt sich gut mit Wasser, so dass es von den Nieren entfernt werden kann. Sie erhält drei Dosen über 24 Stunden. Es wurde festgestellt, dass es funktioniert, weil der Quecksilberspiegel in ihrem Urin am nächsten Tag um das 160-fache anstieg; dies wird für mehrere Tage wiederholt.

Aber es ist nicht genug. Es ist eine Woche später und Neuropsychiatric Consult findet jetzt schwere kognitive Defizite bei KW. Ihr Mann versucht, mit ihr zu sprechen, aber sie starrt manchmal verständnislos in eine Leere. Wenn wir jetzt das Quecksilber aus ihrem Blut entfernen, warum geht es ihr dann schlechter? Weniger Quecksilber ist gut, oder? In diesem Fall könnte es nicht sein.

Die Jagd nach einem niedrigeren Quecksilberspiegel im Blut ist nur die Jagd nach einem niedrigeren Laborwert. Klar, wenn man sie nur ansieht, wird sie nicht besser. Ihr sich verschlechternder Zustand hat wenig mit einer niedrigeren Zahl aus dem Labor zu tun. Quecksilber aus ihrem Blut zu entfernen bedeutet nicht, es aus ihren Organen zu entfernen.

Wir haben zwei Dinge festgestellt: Erstens, dass das organische Quecksilber, mit dem WIR in Kontakt gekommen sind, und sein Metabolit lipophil sind. Das zweite ist, dass der Großteil des Quecksilbers definitiv nicht in ihrem Blut ist, sondern im Fettgewebe.

In welchem Gewebe befindet sich das Quecksilber genau? Es könnte nicht das Herz sein, da es hauptsächlich Muskeln sind. Es konnten nicht ihre Nieren sein, da diese nicht aus Fett bestehen. Aber was ist mit dem Gehirn? Das Gehirn besteht zu 60% aus Fett, und dort sammelt sich das Methylquecksilber an, verursacht oxidativen Stress, bildet Proteinkomplexe und induziert den Zelltod, der sich als neurologischer Rückgang manifestiert.

Aber es ist nicht auf ein einziges Organ beschränkt – es geht durch ihr gesamtes Nervensystem. Die Axone der Nerven, die die Gehirnreize versorgen, sind von einer Myelinscheide bedeckt, die bei der Signalübertragung hilft. Myelin ist auch 60% Fett. Dieses Quecksilber sammelt sich an, bildet Komplexe und schädigt Zellen, stört ihre Bewegungen, Reflexe, Sprache und Sinne.

Nach 3 Wochen nach der ersten Präsentation in der Notaufnahme reagiert KW nicht mehr auf verbale, visuelle und Berührungsreize. Spontane und unprovozierte Augenöffnungen werden bei jemandem beobachtet, der nicht neurologisch beeinträchtigt ist. Ein Licht auf ihr Auge zu werfen, würde dazu führen, dass sich die Pupille verengt, um die Lichtmenge zu begrenzen, die in das Auge eindringt – d. H. Den Pupillenreflex – und wird durch kognitive Faktoren moduliert. Wenn es langsam ist, deutet dies auf eine beeinträchtigte Kognition hin. In KW ist es langsam.

Aus den Tiefen ihres Komas gähnt sie manchmal spontan mit kurzen Episoden von Erregung, Schreien, Weinen und unaufgeforderten plötzlichen, ruckartigen Bewegungen der Gliedmaßen. Da ist jemand drinnen, aber diese Person ist in einem Gefängnis ihres eigenen komatösen Körpers gefangen.

Zum Zeitpunkt der Diagnose glaubten ihre Kollegen, dass ihre Arbeit mit Quecksilbersalzen in der Vergangenheit der Schuldige war, dass sie vielleicht versehentlich Quecksilberdämpfe eingeatmet hatte, die die Toxizität verursachten. Weitere Analysen zeigten jedoch etwas anderes.

Quecksilber ist im Haar nachweisbar. In zwei Millimeterschritten einfacher Stränge halbierte sich die Menge an freiem Quecksilber in ihrem Körper alle 75 Tage, wobei eine maximale Ausscheidung etwa 150 Tage vor der Präsentation in der Notaufnahme aufgezeichnet wurde; 150 Tage fallen mit dem Zeitraum von 5 Monaten zusammen, den sie der aufnehmenden Krankenschwester gab. Teilt man 150 Tage mit einem Zeitraum von 75, so sind seit der ersten Exposition zum Zeitpunkt der Messung, als sie 4.000 mcg / l im Blut hatte, zwei Halbwertszeiten vergangen. Anstelle von insgesamt 360 mg wurde KW anfänglich der vierfachen Menge oder 1.480 mg ausgesetzt. Das ist fast das Vierfache der tödlichen Menge im Blut und bedeutet, dass ihr Quecksilberspiegel im Blut einmal das 16.000-fache der Obergrenze des Normalwerts betrug.

Da die mittlere Quecksilberkonzentration von frischem atlantischem Lachs gemessen wird .022 ppm oder .022 µg Quecksilber pro Gramm Fisch, um dann auf 1.440 mg Quecksilber zu kommen, müssen Sie 65.000 kg oder 144.000 Pfund Lachs in einer Sitzung essen, um die Exposition von KW zu erreichen. Die Anzahl der Tage stimmt nicht nur physiologisch mit Kws Erinnerung an die Exposition überein, sondern auch die Menge.

Die Dichte von Dimethylquecksilber beträgt bei Raumtemperatur etwa 3 g / ml, und die 1,44 g Quecksilberbelastung betragen etwa einen halben Milliliter Flüssigkeit. Da es dreimal dichter als Wasser ist und in einer 95% igen Lösung vorliegt, enthalten etwa zwei bis drei Tropfen die Dosierung, mit der der Professor in Kontakt kam und uns dieses Ergebnis lieferte.

Es wurde festgestellt, dass Dimethylquecksilber tatsächlich durch die Art der Handschuhe diffundiert, die SIE an diesem Tag trugen, und zwar innerhalb von Sekunden. Die geringe Exposition, die einigen Tropfen entspricht, die in ihre Haut aufgenommen wurden, eingebettete sich in ihren Körper und verursachte einen verzögerten Beginn der Gehirnerkrankung. Es ist manchmal schwierig für Menschen, das Ausmaß der Verletzung zu erkennen, die mit einer scheinbar trivialen Exposition einhergehen kann. Selbst in Kws Fall werden die Handschuhe verschwitzt, so dass sie möglicherweise nicht einmal Flüssigkeit gespürt hat, die auf die Außenseite des Handschuhs an ihrer Hand gelangt ist.

Das Konzept eines verzögerten Krankheitsausbruchs mehrere Wochen bis Monate nach der ersten Exposition ist nicht ungewöhnlich. Du hast es selbst erlebt. Infektionskrankheiten haben bekanntermaßen eine Inkubationszeit, die von einigen Stunden bis zu fast einem Jahr reichen kann, bevor klinische Symptome auftreten. Es passiert jedes Jahr, wenn eine neue Grippe herumschwebt, kann aber extrem sein, während der Beulenpest in Europa, wo die Übertragung durch Berührung erfolgen und sich innerhalb von Stunden manifestieren kann.

Heute waren Bauern in China und im Iran unwissentlich Superwarfarinen ausgesetzt, die als Rattengift verwendet wurden. Warfarin, das heute bei Schlaganfallpatienten angewendet wird, verringert dieses Risiko, indem es das Blut verdünnt und die Bildung von Blutgerinnseln verhindert.

Bei einem gesunden Menschen bildet das Stoßen des Arms eine Prellung, eine Form von Blutungen. Diese Blutung stoppt aufgrund der Gerinnung. Blutgerinnsel können abbrechen und Blutgefäße blockieren, wie diejenigen im Gehirn, die einen Schlaganfall verursachen. Das Stoppen der Gerinnung bedeutet, dass die Blutung bei Patienten, die zu viel Warfarin einnehmen, nicht aufhört. Diejenigen Bauern, die mit Superwarfarinen vergiftet wurden, wurden mit massiven Bauchblutungen gefunden, begleitet von Hämaturie, dem Urinieren von Blut, bevor sie im Krankenhaus aufgrund von Blutentnahme ausliefen, wobei Blut den Körper in tödlichen Mengen verließ.

Da Fett in Ihrem Körper nicht so frei fließt wie Wasser, kann die Verweilzeit von lipophilen Arzneimitteln im Fettgewebe länger sein als bei hydrophilen Arzneimitteln, so dass sich Dinge wie Superwarfarin und Dimethylquecksilber im Fett ansammeln, langsam in der Leber metabolisieren und dann Mengen in das Blut abgeben können, bis es eine tödliche Dosis erreicht.

Nur drei weitere Fälle von Dimethylquecksilbervergiftung wurden in der Geschichte dokumentiert. Im Jahr 1865 starben zwei Laboranten, die es zum ersten Mal synthetisierten, einige Wochen danach. In den 1960er Jahren war ein anderer Laborarbeiter davon betroffen, und auch er erlitt einen verzögerten neurologischen Rückgang in der gleichen Weise wie KW.

Im Allgemeinen ist es eine gute Regel, Dinge nicht anzufassen, wenn Sie nicht wissen, was sie sind. Achten Sie darauf, was mit Ihrer Haut in Kontakt kommt. Wenn Sie kein Chemiker sind, werden Sie wahrscheinlich nicht so in direkten Kontakt mit Dimethylquecksilber kommen, wie Sie es getan haben. Vergessen Sie nicht, dass Sie 65.000 kg frischen atlantischen Lachs in einer Sitzung essen müssten, um dorthin zu gelangen, wo sie war.

Bei KW wurden bei der Autopsie extrem hohe Quecksilberwerte im Frontallappen ihres Gehirns gefunden. Mikroskope zeigten einen ausgedehnten neuronalen Verlust und Gliose, eine unangemessene Proliferation von nervenunterstützenden Zellen im gesamten Kleinhirn, die die motorische Funktion steuert und ihre Dystaxie, Dysmetrie und Ataxie erklärt Gang. Ein neuronaler Verlust wurde bilateral in ihren visuellen und auditiven Kortexen festgestellt, was ihr sich verengendes Sichtfeld sowie das weiße Rauschen erklärte, als es begann, ihr Gehör abzuwaschen, bevor sie ins Koma fiel.

Wie erwartet war die Menge an Quecksilber in ihrem Gehirn sechsmal so hoch wie die im Blut, da die Lipophilie von Methylquecksilber den Zugang zum Nervensystem ermöglichte. Es gab wenig, was an diesem Tag getan werden konnte, als 4.000 mcg / l Quecksilber in ihrem Blut gefunden wurden.

Weil sie eine weltbekannte Expertin auf ihrem Gebiet war, wusste sie zumindest, was aus ihr werden sollte. Sobald Symptome in der Quecksilbertoxizität auftreten, gibt es sehr wenig, was die Chelat-Therapie tun kann, da das Toxin begonnen hat, in neurologisches Gewebe zu absorbieren. Der verzögerte Beginn diente ihr als Mittel, fortgeschrittene Anweisungen zu geben, um andere über ihre Geschichte zu informieren und sie vor den beruflichen Gefahren zu warnen, denen sie jeden Tag ausgesetzt sind.

Heute wird von denjenigen, die mit Dimethylquecksilber umgehen, erwartet, dass sie zwei Paar Handschuhe tragen – einen hochresistenten Laminattyp, der sich unter einem anderen Paar Neopren- oder Nitrilhandschuhe mit langen Manschetten befindet. Ihre Kollegen in der Wissenschaftsgemeinschaft, sowie ihre Familie und die Regierung der Vereinigten Staaten, Alle arbeiteten zusammen, um ein extremes Sicherheitsbewusstsein in der Wissenschaft zu schaffen, ein Erbe, das heute Jahrzehnte später weiterlebt. KW sowohl in ihrer Wissenschaft als auch in ihrer Geschichte überschreitet die Grenze der Zeit.

Vielen Dank fürs Zuschauen. Pass auf dich auf und sei gesund.