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吞金自杀、服鹤顶红、水俣病……其实死于一种毒药

文章热度: ★★☆ |来源:顾建文教授医学科普 |
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《红楼梦》中尤二姐吞金自尽、《甄嬛传》里孟静娴被鹤顶红毒杀、帕特森一个人对抗整个美国铅工业、日本的水俣病……这些古今中外的事儿看似无关,其实元凶都是一种毒药:重金属

金属大都挺重,连常温下唯一液态的汞(Hg)都特别重。既然如此,为啥还要多此一举分出来“重金属”,难道还有轻金属?

重金属原义是指比重大于5的金属,天然金属大多满足这个条件。然而在元素分类的时候,对特定性质的金属进行了细分,比如把铁锰铬钒钛命名为黑色金属,把金银和铂族命名为贵金属,凡此种种,最后剩下10个成为工业上俗称的重金属:铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋。这么看起来,“重金属”本身也是个不太明确的泛类称呼。

吞金自杀、服鹤顶红、水俣病……其实死于一种毒药

常见的几个重金属:铬,砷,镉,汞(图片来源:wiki)

其实,重金属元素里面,有很多人体必须的微量元素,比如铁参与氧的运输、交换及组织呼吸;铜与铁相互作用形成胶原蛋白,增强血管弹性;镍促进铁的吸收,刺激造血;锌是70多种酶代谢的必需物质……也有很多药物中含有重金属,比如相对冷门的铋(Bi,Bismuth),做成枸橼酸铋钾可以治疗胃溃疡、胃炎等。

但凡事有度,过犹不及。水喝多了都会水中毒,更何况重金属。再说本来这也都是微量元素,如果摄入过多,那人可就扛不住了。大部分重金属中毒都有累积性,即使低剂量摄入,也会导致慢性重金属中毒。今天咱就聊聊几个著名的重金属“毒药”。

“吞金自杀” 其实吞的未必是金?

吞金自杀、服鹤顶红、水俣病……其实死于一种毒药

金的晶体(图片来源:wiki)

“吞金自杀”,是很多民间和历史记载中,一类重金属中毒致死的方式。《红楼梦》中的尤二姐就是由于无法忍受婚姻的失败,吞下金块自尽;还有甲午战争清军将领戴宗骞,也是兵败后吞金自杀。可我们都知道黄金是非常稳定的金属单质,轻易不发生反应,也不会被胃酸溶解。少量黄金理应不会致人死亡,要不然怎么还有不少金箔酒在卖呢?

吞金自杀、服鹤顶红、水俣病……其实死于一种毒药

金箔酒让人沉醉的不止是琼浆玉液,而是精神上的尊贵感 (图片来源:http://finance.sina.com.cn)

吞金自杀、服鹤顶红、水俣病……其实死于一种毒药

金箔冰淇淋,黄金的味道是啥样的?(图片来源:https://www.japankuru.com)

难道吞金自杀都系讹传?这也未必。

首先,咱得先搞清楚吞的是什么。“金”在古代不一定指黄金,很多时候也指铜,因为在当时低端的冶炼技术下,这俩长得实在太像。如果吞的是铜,再加上里面有其他离子化合物,那就很容易导致急性重金属中毒死亡了。

即便吞的是黄金,也未必就一定没事。《本草纲目》中记载:“毒金即生金,出交广山石内,赤而有大毒,杀人,炼十余次,毒乃已。”要知道,古代冶炼技术不发达,黄金的纯度并不那么高,里面也很可能有其他致人死亡的金属。

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四库全书本《本草纲目》(图片来源:wiki)

退一万步说,一块纯度极高的黄金,一样能成功让人上西天——只要足够大——不过死因多半是“坠死”。黄金质地坚硬,吞下后会造成肠胃堵塞,万一再划破消化道,引起出血,那基本是妥妥没救了。

吞金自杀的可能原因,就解释到这里。其实,还有一个最重要的问题,笔者至今没找到答案:既然有大把黄金,还干嘛去死啊?!

吞金自杀、服鹤顶红、水俣病……其实死于一种毒药

(图片来源:pixabay)

原来鹤顶红竟然是它!

严格意义上来说,砷并不是金属。然而多数时候我们提到重金属中毒,还是会把砷中毒也包括在内(比如维基就是如此:https://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_metal)日本著名的水俣病事件中,最早也有人怀疑过是否为砷中毒。

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砷(图片来源:wiki)

砷进入人类文明史非常早。在青铜器时代,砷已用来跟铜一起制作合金白铜。而雄黄(AsS)和雌黄(As2S3)则早早引起东西方炼金术士的注意。雄黄是一种硫化物类矿物,其主要成分是硫化砷。雄黄还是中药里一味重要的药材,常用于蛇虫咬伤,虫积腹痛等,大概因为蛇不喜欢这玩意,所以一杯雄黄酒才让白娘子现了原形吧。

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雄黄(图片来源:wiki)

有雄黄就有雌黄。雌黄也是一味中药……和涂改剂。有个成语叫“信口雌黄”,古代常用雌黄来修改错字,其实就是当涂改液一样盖住墨迹,于是“信口雌黄”也就用来形容一个人胡说八道,妄加评论。

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雌黄(图片来源:wiki)

雄黄和雌黄在空气中加热氧化,挥发而出白烟冷凝下来就是出镜率超高的毒药——砒霜(As2O3)。小说里常常出现的“鹤顶红”,就是因纯度不够而含有雄黄和雌黄的砒霜,毒死武大郎的也是砒霜。

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“心形”砒霜,最为致命啊~(图片来源:wiki)

砷的毒性主要来自两个方面。砷跟磷是同族的邻居,性质相似,所以会在很多生理生化反应中替代磷的位置,比如占据ATP中的磷,导致高能化学键断裂。天然矿物中砷都是跟硫结合,说明两者成键稳定。在人体的蛋白中,有很多含硫的巯基(SH)和二硫键(SS)键,砷也能与其结合,破坏相对应的酶促反应。

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ATP(图片来源:wiki)

离开剂量谈毒性就是耍流氓。砒霜可作为这个观点的绝佳例子,因为砒霜不仅是毒,还是药。最近,砒霜作为药物来治疗急性早幼粒细胞白血病(APL)已成为主流疗法。中科院院士、原卫生部部长陈竺团队开展的研究,利用全反式维甲酸和砒霜对APL进行靶向治疗,使得这一疾病的五年无病生存率跃升至90%以上,达到基本“治愈”的标准。

它曾经是对人类健康危害最大的重金属

铅的熔点很低,只有327℃,加之分布广,易提取,延展性又特别好,易于加工,所以很早就被人类利用了。

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铅(图片来源:wiki)

但对于铅毒性的完整认识,也就是最近一个世纪的事情。说起来很恐怖,在一百年前,罐头、颜料、牙膏皮、化妆品中都含有大量的铅。

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18世纪的法国,几乎所有贵族女性都化妆。最常用的粉底通常是含铅的,有时也会是铋与醋的混合物。因此有不少女性会铅中毒。( 图片来源:wiki)

在上个世纪,铅一度是对人类健康威胁最大的重金属——罪魁祸首居然是汽车的普及。当时的汽油中普遍添加一种防爆剂四乙基铅,这种略带水果香甜味的具有高挥发性的液体金属有机化合物,成为最臭名昭著的铅污染源,毒害了几代人。

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四乙基铅(图片来源:wiki)

美国地球科学家帕特森(Clair Cameron Patterson)几乎是孤身一人与手握大量资源的石油和汽车大亨抗争。直到80年代,铅才在消费品中被禁止使用,逐渐退出历史舞台。到帕特森逝世的1995年,人们已经普遍意识到铅的危害,帕特森坚持的真理,成为学界和公众的共识。

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Clair Cameron Patterson(图片来源:十五言)

咱们的老祖宗,特别喜欢铅。除了用氧化铅美白之外,还拿铅来炼丹。比如道教张三丰祖师在《参禅歌》中写到:有人识得真铅汞,便是长生不老仙。

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李连杰饰演的张三丰(图片来源:《太极张三丰》剧照)

高纯度的铅(真铅)是银白色的固体,比重为11.3,非常大;汞是银白色的液体,比重13.6,比铅大,能浮起铅,刚好符合下阴上阳,所以古代方士把这两样金属看作阴阳的代表:铅为命,是天地之间的灵气;汞为性,是人本身的元神,铅汞结合成丹,就是灵气与元神的结合,服用后自然得到飞升——当然谁相信,谁就死得早。

那么,铅到底是怎么破坏人体健康的呢?

铅在人体中造成损害的第一个袭击目标是人体内功能各异的蛋白酶,基本上只要你能想得到的跟酶有关的生化反应,铅都能插一杠子搞破坏。而这些反应,正是人每天生理活动、新陈代谢的基础。

蛋白酶中存在很多活性位点,这些活性位点经常与过渡金属结合,共同完成必要的生化反应。活性位点有大量巯基,铅与硫原子的结合能力很强,会占据这些活性位点。而铅自身的反应性质差,占据后无法完成原来的生化反应,铅中毒的全身毒性就是这么来的。这大概也是为什么所有地球生命在进化中,都没有选择铅来帮助蛋白酶完成生化反应的原因。

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铅的全身毒性(图片来源:wiki)

除了酶之外,铅对神经细胞还具有额外的毒性。铅能通过钙离子泵穿过血脑屏障,直接进入脑部。由于原子半径跟镁离子接近,铅直接代替镁离子与NMDA(N-methyl-D-aspartic acid receptor,N-甲基-D-天冬氨酸受体)受体结合,将其毒化。

NMDA受体,是细胞膜上一类特殊的双控门离子通道,能让钙离子进入细胞,把钾离子排出细胞。有着特殊能力的NMDA受体可以调节神经元的存活,调节神经元的树突、轴突结构发育及参与突触可塑性的形成等,而且对神经元回路的形成亦起着关键的作用。尤其对于大脑处于发育期的儿童,铅的毒害更大。

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NMDA受体作用机理(图片来源:wiki)

因为认识到铅对人体广泛的毒性,所以人类在隔绝铅源的行动中非常迅猛。对于今天的大多数年轻人来说,铅中毒已经是个很久远的词汇了。

水俣病的元凶

汞就是水银,相信每个人应该都见过——就在体温计里。

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水银体温计(图片来源:wiki)

虽然咱们中国古代方士对汞无比热爱——除了用于炼丹之外,还用来炼金——但谈起汞中毒,最著名的恐怕还是上世纪50年代发生在日本的“水俣病(Minamata disease)”事件。其实那时候日本的工厂大都这么做,爆发汞中毒的地方也很多,但是水俣的智索株式会社(Chisso Corporation)的化工厂最大,中毒事件最严重,死了600多人,所以引起全球广泛的关注。

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灰色色块,就是智索株式会社在水俣市的位置(图片来源:wiki)

化工厂在生产乙醛的时候采用乙炔加水的工艺,催化剂为汞盐。反应结束后,大量含汞废水直接排入当地海域。事件爆发时,近海水域污泥的含汞量高达2Kg每吨,赶得上汞矿的富集度了。

这些转移到水体和水底的汞,本身是无机汞,毒性并不大,但在微生物的作用下可转化为甲基汞。甲基汞是一种常温下稳定的剧毒有机汞化合物,成人的急性致死量只有1-4克。更可怕的是,甲基汞本身还是累积毒素:水生生物摄入甲基汞并蓄积在体内,通过食物链逐级富集,人们因食用污染的鱼、贝而中毒。

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甲基汞阳离子(图片来源:wiki)

甲基汞主要的毒性来自对神经细胞的伤害。甲基汞脂溶性非常好,分子也不大,轻松穿过血脑屏障。来到神经系统后,甲基汞会迅速找到含硒的硫氧还原蛋白还原酶(thioredoxin reductase,TrxR)。这种酶是目前已知唯一可以还原二硫键蛋白,是人类神经系统天然的守护神。

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TrxR的结构(图片来源:wiki)

大脑耗血量为人体的约1/6,耗氧量更高达1/4。这么多具有还原性的结构,怎么在如此高的氧化条件下还不被氧化呢?就是靠着TrxR勤勤恳恳地还原。TrxR受损后,神经细胞全都处于高氧化态,功能丧失,造成损伤,严重者直接引发脑死亡。

所以“水俣病”的表观症状都是由神经系统崩溃导致的,患者要么口齿不清,手足麻痹,视觉丧失;要么神经失常,高声喊叫。在水俣病的折磨下,全日本有1300多人相继死去。该事件也被列为世界八大环境公害之一。

结语

如果发生重金属中毒,第一时间应该如何做?很多人可能会说喝牛奶。但牛奶能起到的作用相当有限,甚至有时候根本起不了什么作用。所以,最稳妥的办法还是尽快就医,让医生来处理。

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(图片来源:pixabay)

而我们所能做的最好的防止重金属中毒的方式,就是多掌握知识,远离可能中毒的物质源头。

知识不光是力量,知识就是生命啊。同志们!

[ 编辑:jixuyixue ]

关键词:尤二姐,黄金,红楼梦,本草纲目,日本

金属大都挺重,连常温下唯一液态的汞(Hg)都特别重。既然如此,为啥还要多此一举分出来“重金属”,难道还有轻金属?

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