vad händer när en forskare gör ett mindre misstag? Denna berättelse om en sådan forskare som spiller två droppar kvicksilver på hennes hand är välkänd av toxikologer, men kanske har du aldrig hört försiktighetshistorien om arbetsplatssäkerhet.
titta på videon ovan eller läs transkriptet nedan för att ta reda på det.
en forskare spillde två droppar organiskt kvicksilver på handen. Det här är vad som hände med hennes hjärna. KW är en 48-årig kvinna som presenterar sig på akutmottagningen med en progressiv försämring av balans, gång och tal. Hon berättar att erkänna sjuksköterska att hon har förlorat 15 pounds under de senaste 2 månader och upplevt flera korta episoder av illamående och magbesvär.
du ser, KW var en kemiprofessor som undersökte exponering för giftig metall. Hon hade en inflytelserik karriär på en prestigefylld institution och det var Få-kanske ingen-i världen som kände ämnet bättre än henne.
cirka 5 månader tidigare överförde hon flytande dimetylkvicksilver från en behållare när plötsligt två droppar från pipettspetsen spilldes på dorsum eller baksidan av hennes handskade hand till henne. Detta var en händelse som hon var tvungen att aktivt återkalla eftersom det var så litet och tillfälligt. Hon tänkte inte på det. Hon berättar sjuksköterskan att hon hade städat upp efter spillet ordentligt per protokoll. Hennes händer hade handskar så länge att det var svettigt inuti. Hon var ganska säker på att hon inte hade någon fysisk kontakt utan barriär med några kemikalier.
under de närmaste veckorna märkte KW något fel när hon skulle gå in i väggar. Kanske var hon inte uppmärksam, tänkte hon. En dag hamnade hon nästan i en bilolycka. Hon började be sin man att köra henne till universitetet. Kanske hade hon inte sovit bra, tänkte hon.
hud djup, KW verkade vara frisk, men vid fysisk undersökning uppvisade hon dysmetri i övre extremiteten: ”dys-” betyder fel och ”- metria” betyder längd. Hennes rörelser i lemmarna ovanför midjan var okoordinerade med avsedd positionering som ofta saknade målet i olika längder. På samma sätt hade hon ataxisk gång: ”A-” betyder utan, ”-taxic” betyder ordning, och gång är hennes promenad, det var besvärligt, obalanserat och oordnat. Båda dessa kombinerades med dystaxisk handskrift och slurat tal, som alla kan peka på någon potentiell neurodegeneration med tanke på hennes tidigare exponering för kvicksilver.
hon hade rätt att vara orolig för sitt tillstånd.
när dagarna fortsatte rapporterar KW att hon har en stickning i fingrarna som blir starkare. Hon ser korta ljusblixtar i båda ögonen. Hon introducerar begreppet vitt bakgrundsbrus som börjar tvätta bort sin normala hörsel i båda öronen. Hennes gång blir mer ataxisk. Hennes tal blir mer sluddrigt; hennes synfält, smalare.
ett blodprov visar att hennes blodkvicksilvernivåer är över 4000 mcg/l-4000 gånger större än den övre gränsen för normal. Vi kan Här dra slutsatsen att KW: s neurologiska nedgång beror på kvicksilvertoxicitet.
men något är fel. Vanligtvis löses tecken och symtom på denna förgiftning efter att exponeringen har upphört. Hon har inte varit i labbet i flera månader nu, men dessa tecken och symtom är fortfarande närvarande, och hennes neurologiska nedgång accelererar. KW: s kvicksilvertoxicitet är akut i naturen, vilket innebär att det inte fanns en konstant exponeringskälla för henne och att den enda episoden av oavsiktligt spill på några på hennes vänstra hand var tillräckligt för att leda henne till var hon är nu.
vi kan bevisa detta. Vi uppskattar att hennes totala blodvolym är ungefär fyra och en halv liter, med tanke på hennes vikt på 70 kg mätt vid antagning. Det betyder att det finns 18 mg kvicksilver i hennes blod. Men för dimetylkvicksilver uppskattar studier att endast 5% av den absorberade mängden finns i blodet, lite oroande med tanke på att 18 mg redan är 4000 gånger den övre gränsen för normal. Var är de övriga 95 procenten?
det finns lite grundläggande kemi att vara känd här. Elementärt kvicksilver är en metall, men dimetylkvicksilver-föreningen KW utsattes för-är ett organiskt kvicksilver, något som absorberar väl in i kroppsvävnaden. Dimetyldelen betyder att den är mycket lipofil: ”philic” betyder en affinitet för, och ”lipo-” betyder fett; det blandar företrädesvis med fettvävnaden i kroppen.
eftersom blod mestadels är vatten, skulle dimetylkvicksilver hittas mycket mer i vävnader och organ som innehåller mycket fett istället för blodet. Om 18 mg är 5%, så finns det verkligen totalt 360 mg kvicksilver ackumulerat i hennes kropp vid 5 månader efter exponering. Med tanke på att den dödliga mängden i kroppen är cirka 400 mg och hennes neurologiska tillstånd försämras snabbt, är KW i trubbel.
finns det ett sätt att vi på något sätt kan ta bort kvicksilveret från hennes kropp? Tja, kanske. Detta leder oss tillbaka till lipofilicitet. Din kropp tar bort kemikalier och droger genom metabolism. Den centrala tanken bakom det är att göra kemikalien i fråga mer vattenlöslig, vilket betyder att den kan lösas upp i vatten, koncentrera sig i urinen och utsöndras genom njurarna. Denna uppdelning sker vanligtvis i levern, där kemikalier levereras av ditt blod när de flyter genom kroppen.
problemet med dimetylkvicksilver är att det i levern bryts ner till metylkvicksilver, vilket fortfarande är lipofilt. Ännu värre är att det är känt att binda till vävnad och orsaka skador på fria radikaler och oxidativ stress och bilda komplex som påskyndar celldöd.
den bästa lösningen här är att fånga kvicksilveret inuti en molekyl som är vattenlöslig på utsidan-dvs kelation, användningen av en ligand som binder till organiska kvicksilvermolekyler. Formen på molekylen är viktig för att passa den organiska metallen inuti.
KW ges succimer; molekylens form fångar det organiska kvicksilveret inuti. Utsidan blandar väl med vatten, så att det kan avlägsnas av njurarna. Hon får tre doser över 24 timmar. Det har visat sig fungera eftersom kvicksilvernivåerna i hennes urin ökade med 160 gånger nästa dag; detta upprepas i flera dagar.
men det räcker inte. Det är en vecka senare och neuropsychiatric consult finner nu allvarliga kognitiva underskott i KW. Hennes man försöker prata med henne, men hon stirrar ibland tomt i ett tomrum. Om vi tar bort kvicksilver från hennes blod nu, varför blir hon värre? Mindre kvicksilver är bra, eller hur? I det här fallet kanske det inte är.
att jaga en lägre blodkvicksilvernivå jagar bara ett lägre laboratorievärde. Helt klart, bara genom att titta på henne blir hon inte bättre. Hennes försämrade tillstånd har lite att göra med ett lägre antal från labbet. Att ta bort kvicksilver från hennes blod tar inte bort det från hennes organ.
vi har etablerat två saker: för det första är att den organiska kvicksilver KW kom i kontakt med och dess metabolit är lipofila. Den andra är att huvuddelen av kvicksilveret definitivt inte finns i hennes blod, utan snarare i fettvävnad.
vilken vävnad är kvicksilver i exakt? Det kan inte vara hjärtat eftersom det mest är muskler. Det kan inte vara hennes njurar eftersom de inte är gjorda av fett. Men hur är det med hjärnan? Hjärnan är 60% FET, och det är där som metylkvicksilver ackumuleras, orsakar oxidativ stress, bildar proteinkomplex och inducerar celldöd, vilket manifesterar sig som hennes neurologiska nedgång.
men det är inte begränsat till bara ett organ-Det går igenom hela hennes nervsystem. Axonerna i nerverna som matar hjärnstimulerna täcks av en myelinmantel, vilket hjälper till att leda signaler. Myelin är också 60% fett. Detta kvicksilver ackumuleras, bildar komplex och skadar celler, stör hennes rörelser, reflexer, tal och sinnen.
vid 3 veckors tid efter att ha presenterat till akutmottagningen, svarar KW inte på verbala, visuella och beröringsstimuli. Spontana och oprovocerade ögonöppningar observeras hos någon som inte är neurologiskt nedsatt. Att skina ett ljus på ögat skulle få eleven att förtränga för att begränsa mängden ljus som kommer in i ögat-dvs pupillreflex-och moduleras av kognitiva faktorer. När det är långsamt föreslår det nedsatt kognition. I KW är det långsamt.
från djupet av hennes koma hittas hon ibland spontant med korta episoder av agitation, skrik, gråt och obefintliga plötsliga, ryckiga lemmarörelser. Det finns någon inuti, men den personen är instängd i ett fängelse av sin egen komatösa kropp.
vid tidpunkten för diagnosen trodde hennes kollegor att hennes arbete med kvicksilversalter tidigare var den skyldige, att hon kanske av misstag andades in kvicksilverångor och orsakade toxiciteten. Men ytterligare analys visade annars.
kvicksilver kan detekteras i håret. I två millimeter steg av enkla strängar halverades mängden fri kvicksilver som hittades i hennes kropp var 75: e dag, med en maximal utsöndring registrerad ungefär 150 dagar innan den presenterades för akutmottagningen; 150 dagar sammanfaller med den 5-månadersperiod som hon gav den antagande sjuksköterskan. Att dela 150 dagar med en period av 75 innebär att två halveringstider har gått sedan den första exponeringen vid mätningstidpunkten när hon hade 4000 mcg/L i blod. I stället för 360 mg totalt exponerades KW initialt för fyra gånger så mycket eller 1,480 mg. Det är nästan fyra gånger den dödliga mängden i blod och betyder att hennes blodkvicksilvernivåer vid ett tillfälle var som 16 000 gånger den övre gränsen för normal.
med tanke på att den genomsnittliga kvicksilverkoncentrationen av färsk atlantlax mäts vara .022 ppm eller .022 occurg kvicksilver per gram fisk, sedan för att komma till 1,440 mg kvicksilver innebär att du måste äta 65,000 kg eller 144,000 pounds av lax i ett sammanträde för att nå KW exponering. Inte bara är antalet dagar fysiologiskt förenliga med KW: s minne av exponering, men mängden var också.
densiteten för dimetylkvicksilver är cirka 3 g/mL vid rumstemperatur och 1,44 g kvicksilverexponering kommer ut att vara ungefär en halv milliliter vätska. Eftersom det är tre gånger tätare än vatten och kommer i en 95% lösning, innehåller cirka två till tre droppar den dos som professorn kom i kontakt med och gav oss detta resultat.
det hittades efter det faktum att dimetylkvicksilver faktiskt diffunderar genom den typ av handskar KW bar den dagen, och det gör det inom några sekunder. Den lilla exponeringen, motsvarande några droppar absorberade i hennes hud, inbäddade i hennes kropp och orsakade försenad början av cerebral sjukdom. Det är svårt för människor ibland att inse omfattningen av skada som kan presentera med vad som verkar som trivial exponering. Även i KW: s fall blir Handskar svettiga, så hon kanske inte ens kände någon vätska som spillde på utsidan av handsken på handen.
begreppet försenad sjukdom flera veckor till månader efter initial exponering är inte ovanligt. Du har upplevt det själv. Infektionssjukdomar har famously en inkubationsperiod som kan sträcka sig från några timmar till nästan ett år innan de uppvisar kliniska symptom. Det händer varje år när det finns en ny influensa som flyter runt, men kan vara extrem, under bubonic pest i Europa där överföring kan ske genom beröring och manifestera sig inom några timmar.
idag, i Kina och Iran, utsattes bönder omedvetet för superwarfariner som användes som råttgift. Warfarin, som används idag hos patienter med risk för stroke, minskar risken genom att tunna blodet och förhindrar att det bildar blodproppar.
i en frisk person, stöta armen bildar ett blåmärke, en form av blödning. Den blödningen slutar på grund av koagulering. Blodproppar kan bryta av och blockera blodkärl, som de i hjärnan som orsakar stroke. Att stoppa koagulering innebär att blödning inte slutar hos patienter som tar för mycket warfarin. De bönder som förgiftades med superwarfariner hittades med massiv bukblödning, åtföljd av hematuri, urinering av blod, innan de gick ut på sjukhuset på grund av exsanguination, med blod som lämnade kroppen i dödliga mängder.
eftersom fett inte flyter lika fritt i kroppen som vatten, kan uppehållstiden för lipofila läkemedel i fettvävnad vara en längre tidsskala än hydrofila läkemedel, vilket möjliggör saker som superwarfarin och dimetylkvicksilver att ackumuleras i fettet, metabolisera långsamt i levern och sedan släppa mängder i blodet tills det når en dödlig dos.
endast tre andra fall av dimetylkvicksilverförgiftning dokumenterades i historien. År 1865 gick två laboratorieassistenter som syntetiserade det för första gången bort flera veckor efter att ha gjort det. På 1960-talet utsattes en annan labbarbetare för det och han drabbades också av en försenad neurologisk nedgång på samma sätt som KW.
i allmänhet är det en bra regel att inte röra saker om du inte vet vad de är. Var medveten om vad som kommer i kontakt med din hud. Om du inte är kemist kommer du förmodligen inte att komma i direkt kontakt med dimetylkvicksilver som KW gjorde. Glöm inte, du skulle behöva äta 65 000 kg färsk Atlantisk lax i ett sammanträde för att få dig dit hon var.
för KW hittades extremt höga nivåer av kvicksilver vid obduktion i hjärnans främre lob. Mikroskop avslöjade omfattande neuronal förlust och glios, en olämplig proliferation av nervbärande celler i hela hennes cerebellum, som styr motorisk funktion, förklarar hennes dystaxi, dysmetri och ataxisk gång. Neuronal förlust hittades bilateralt över hennes visuella och auditiva cortices, förklarar hennes förminskande synfält, liksom det vita bruset när det började tvätta bort hennes hörsel innan hon gled in i koma.
som förväntat var mängden kvicksilver som hittades i hennes hjärna sex gånger så stor som närvaron i blod, eftersom lipofiliciteten hos metylkvicksilver gjorde det möjligt att komma in i nervsystemet. Det var lite som kunde göras den dagen då 4000 mcg/L kvicksilver hittades i hennes blod.
eftersom KW var en världsberömd expert på sitt område visste hon vid diagnosen vad som skulle bli av henne. När symtom uppträder i kvicksilvertoxicitet så allvarligt är det väldigt lite som kelatbehandling kan göra eftersom toxinet har börjat absorberas i neurologisk vävnad. Den försenade starten fungerade som ett sätt för henne att ge avancerade direktiv för att meddela andra om sin historia och varna dem för de yrkesrisker de möter varje dag.
idag förväntas de som hanterar dimetylkvicksilver ha på sig två par handskar-en mycket resistent laminatyp som finns under ett annat par långhuggade neopren-eller nitrilhandskar. Hennes kollegor i vetenskapssamhället, liksom hennes familj och USA: s regering, arbetade alla tillsammans för att skapa en extrem medvetenhet om säkerhet inom vetenskapen, ett arv som lever vidare idag årtionden senare. KW i både hennes vetenskap och hennes berättelse överskrider tidens gräns.
Tack för att du tittade. Ta hand om dig själv och må bra.
Senast Uppdaterad 11 Juli 2019
