Alüminyum zehirlenmesi ve eksikliğinde öncelikle alüminyum(Al) yeryüzü kabuğunda oksijen ve silisyumdan sonra en yaygın bulunan 3 ‘üncü elementtir. Fakat biyolojik sistemde eser seviyede bulunur. Alüminyum aktif bir metal olduğundan oksijen, silisyum flüor ve diğer elementler ve bileşiklerle birlikte bulunur. Alüminyum bileşiklerinin çoğu erimez özellik taşır.
Yüzey ve yer altı sularında yoğunluğu çok düşüktür. Toprakta balık ve feldspat olarak bulunur. Balçık çeşitlerinden bazıları, örneğin kaolin (saf kil) ve bentonite (saf balçık) yem sanayiinde 1) Pelet bağlayıcı (yapıştırıcı), 2) Pelet yemlerde kümeleşmeyi önleyici toz şeklinde ve sindirim sistemine yararlılığı düşüncesi ile kullanılmaktadır. Alüminyumun temel elementliği ve zehirliliği konularında bilgilerimiz oldukça kısıtlıdır. Bunun nedeni biyolojik sistemdeki alüminyum analizleri konusunda şimdilik hassas yöntemlerin bulunmayışıdır. Periyodik cetvelde aldığı yer ve doğada yaygınlığı göz önüne alınarak temel element olasılığı üzerinde durulmaktadır.
Metabolizması
Alüminyum Cytochrome C ve Succinic dehydrogenase enzimleri arasındaki tepkimeyi hızlandırmaktadır.
Çevremizde çok yaygın olduğundan, hayvanlar ve insanlar solunum, ağız ve deri yolu ile sürekli olarak alüminyuma maruz kalmaktadırlar. Fakat absorblanma seviyesinin çok düşük olmasından organizmada birikim oranı düşüktür. Sindirim sisteminden alüminyumun absorbsiyon mekanizması yeterince anlaşılabilmiş değildir. Bunun nedeni olarak absorbsiyonu doğrudan ölçebilecek bir izotopunun bulunmayışı gösterilmektedir. Düşük pH’lı alüminyum hidroksit’in (4.2) pH’sı yüksek (6.2 – 6.8) hidroksite göre 100-1000 kat daha eriyebilir olmasından mide ve on iki parmak bağırsağının ilk bölümünden kolayca absorblanabileceği ileri sürülmektedir. Doku ve organlarda alüminyum yoğunlukları konusunda üzerinde inceleme yapılan hayvan türlerinde ve ayni hayvan türünde yapılan incelemeler arasında dahi çok farklı değerler ortaya çıktığı bildirilmektedir.
Diyette bulunan alüminyum D vitamini, kalsiyum, kurşun, stronsiyum, berilyum, sezyum, çinko ve kobalt gibi elementlerin absorbsiyonunu yükseltmektedir. Bu yüzden bu elementlerin diyette bulunmasının da alüminyum absorbsiyonunun yükselmesine neden olacağı öngörülmektedir.
Alüminyum, flüorür’le sıkı bir bileşik yaparak eriyebilirliği artmaktadır. Bu yüzden diyette yüksek flüor bulunması halinde alüminyum absorbsiyonunun artacağı ileri sürülmesine rağmen, alüminyum, flüorür absorbsiyonunu düşürmekte ve flüorozisin tedavisinde kullanılmaktadır.
Ağız yolu ile yüksek oranda alüminyum verildiğinde emilen bir kısım alüminyum karaciğer, iskelet, beyin ve diğer dokularda toplanmaktadır. Parenteral yolla verilen Alüminyumun ancak % 0. 1’i safra ile, % 48’inin ise böbreklerden atıldığı gözlenmiştir. Yüksek dozlarda alüminyum verilmesinde başlıca etkilenen organlar karaciğer, dalak ve kemiklerdir. Bunlarda alüminyum 300-400 mg/kg (KM) yoğunluğa kadar yükselmektedir. Fakat birikimin miktarı Üzerinde fikirler farklıdır. Yüksek miktarda Paratiroid hormonu (PTH) salgılanması alüminyumun dokularda alıkonmasını artırmakta ve birikim oranı üzerinde etkili olmaktadır. Alüminyum daha ziyade yeni şekillenen kemik dokularda birikmekte ve suksinat (succinate) metabolizmasında rolü olan enzim sistemini uyarı etmektedir. Bu yüzden dişi sıçanların döl veriminde temel element olarak işlev gördüğü bildirilmektedir. Alüminyum yüksek oranda flüorinin absorbsiyonunu engelleyerek, hindi palazlarının gelişmelerinde etkili olmaktadır.
Alüminyumun bazı bileşiklerinin etkili adjuvant olmalarından bağışıklığın gelişmesinde demirin yanı sıra kemik iliği ve dalakta yoğunluğu arttığından, bağışıklık mekanizmasında rol oynadığı ileri sürülmektedir. Fakat alüminyuma biyolojik gereksinim olsa bile miktarı saptanamamıştır.
Alüminyum Zehirlenmesi ve Yaygınlığı (Etiyoloji ve Epidemiyoloji)
Alüminyum zehirlenmesi bitkinin kök yüzeylerinde ve hücre duvarlarında fosforu bağladığından, fosforu bitki için elverişsiz kılmaktadır. Ayrıca bir kısım alüminyum bitki hücrelerine geçerek hücre bölünmesinde araya girmekte ve bitki solunumunu, DNA sentezini ve şeker fosforilizasyonunu olumsuz etkilemektedir.
Alüminyum, diğer minerallerle etkileşim yaparak hücre büyüme ve bölünmesini engellemektedir. Eriyebilirliğinin çok düşük oluşu bitkiler için toksik etkisini azaltmaktadır Fakat alüminyum asitli yağmurlarda yüzey sularında eriyebilir olduklarından bitkilerde zehirlenmeye yol açabilmektedir. Göller, asitli sularla kirlendiğinde alüminyum balıklar ve diğer göl canlarında zehirlenmeye yol açar. Göllerdeki alüminyum zehirlenmesi flüorürle muamele edilerek önlenebilmektedir. Asit topraklarda yetişen bitki türleri alüminyuma karşı bariz tolerans göstermektedirler. Bitkilere karşı alüminyumun zehirlilik etkisini yok etmek için toprağa fosfor, kireç, sentetik şelatlarla gübreleme yapılması tavsiye edilmektedir. Gübreleme bitkinin fosfor yoğunluğunu artırmaktadır.
Hayvanlarda yüksek miktarda alüminyumun yol açtığı durum ikincil fosfor noksanlığıdır. Alüminyum muhtemelen sindirim sisteminde fosforu bağlayarak erimeyen bir bireşime (bakır x molibden bireşimi benzeri) yol açmaktadır. Koyunlara yüksek miktarda alüminyum verilerek fosfor noksanlığı sağlanmıştır. Alüminyumun zehir veya fosfora zıt etkisi diyetin fosfor oranına bağlıdır. Fosfor saplementi bu etkiyi yok etmektedir. Civcivlerde deneysel alüminyum zehirlenmesi kas içi fosfor eriyiği verilerek önlenebilmiştir.
Alüminyumun asetat, klorür, nitrat ve sülfat tuzları civcivler için zehirlidir. Oksit ve fosfat tuzları erimedikleri için zehir etkisi yoktur. Alüminyumun eriyebilir sülfat tuzu diyet fosforu ile aynı molar oranda yedirildiğinde civcivlerin bağırsaklarında diyet fosforu ile birlikte tortulaşmaktadır. Fakat sülfat yerine hidroksit kullanıldığında tortulaşma oranı 1/3’e düşmektedir. Bu bakımdan alüminyumun zehirliliğini arttırıcı veya düşürücü başlıca unsurlar diyet fosforunun seviyesi ve alüminyum bileşiklerinin eriyebilirlilikleridir.
Buzağılara eriyebilir tuzlarından 1200 ppm alüminyum verilmesinin herhangi bir yan etkiye neden olmadığı bildirilmektedir. Ayni durum koyunlarda da gözlenmiştir. Sığır ve koyunlarda alüminyuma karşı en yüksek katlanılabilirlik seviyesi 1000 ppm öngörülmüştür. Fakat civcivlerde 500 ppm seviyesinde diyet alüminyumu gelişmenin yavaşlamasına ve yemden yararlanmanın (Feed Conversion Ratio-FCR) düşmesine neden olmaktadır. Hindilerde herhangi bir yan etki görülmemektedir. Tek midelilerde 200 ppm alüminyum en yüksek katlanılabilir seviye kabul edilmektedir.
Erişkin sığır ve koyunlarda 1215 ppm alüminyum, sülfat ve klorür (Al2(SO4), AlCl3 , 6H2O bileşikleri olarak verildiğinde bir yan etki görülmezken sütten kesilmiş buzağılarda yem tüketiminin reddine yol açmıştır. Koyunlarda alüminyum klorür bileşiği olarak 2200 ppm alüminyum, özellikle diyet fosfor seviyesinin düşmesine, gelişmenin yavaşlamasına neden olduğu bildirilmektedir.
Diyet flüorür içeriği yükseltildiğinde alüminyumun organizmada alıkonma seviyesi düşmektedir. Bu yüzden alüminyum geviş getirenleri flüor zehirlenmesinden korumaktadır.
İnsanlarda alüminyumun, nöyrotoksik etkisinden başka iskelet üzerinde de zehirli etkisinin olduğu bildirilmektedir. Bu durum ilk defa 1970’lerde diyaliz merkezlerinde yoğun epidemiyolojik araştırmalar sonucu ortaya konmuştur. Hastalarda yüksek oranda Diyaliz encephalopathy’si, diyalizatlarında (sıvılar) yüksek miktarda alüminyum bulunanlarda saptanmıştır. Ayrıca bu tür hastalarda yüksek oranda kemik erimesi (osteomalacia) sonucu kırıklar görülmüştür. Hastalığın klinik bulguları; patolojik kemik kırılmaları (travmaya bağlı olmayan), kemik ağrıları, adelelerin kemiklere proksimal bağlantı yerlerinde (tendolar) kas hastalıkları (myopathy) dır. Hastalık D vitamini saplementine cevap vermemekte fakat şelatlarla organizmadan alüminyumun uzaklaştırılması ile iyileşme sağlanmaktadır. Sıçanlar üzerinde yapılan denemelerde yüksek oranda alüminyumun iskelet sisteminde yaptığı hasarın insanlardakine benzer olduğu gözlenmiştir.
Yazarlar, alüminyumun yol açtığı zehirlilik mekanizmasının tam olarak anlaşılamadığını belirtmektedirler. Fakat metalin biyolojik olaylarda enzimlerle etkileşim gösterdiği bilinmektedir. Nöyrotoksik etkisi göz önüne alındığında, alüminyumun beyinde kalsiyum bağlayan proteine (calmodulin) bağlandığı ve bu bileşiğin yapısını değiştirdiği ve diğer proteinlerle etkileşim gösterdiği açıklanmıştır. Alüminyumun ayni zamanda oksijen alımını hızlandırdığı, asetilkolin hidrolizini ve asetilkolin esteraz aktivitesini arttırdığı ortaya konmuştur. Kemik benzeri (osteoid) dokuların mineralleşmesini önlediği ispatlanmıştır. Alüminyum genç kemik hücrelerinin (0steoblast) mitokondrialarında depolanmakta ve kemikte fosfataz enzim aktivitesini durdurmaktadır. Ayrıca ferrooksidaz (ceruloplasmi ne) aktivitesini durdurduğundan kansızlığa da yol açmaktadır. Glikolizis ve fosforilizsasyonun durdurulması alüminyumun en zehirli özelliği kabul edilmektedir.
Kaynakça
Çiftlik Hayvanlarının Beslenme Hastalıkları (Nutritional Diseases), Doç. Dr. Ş. Kaya Göksoy, TDV Yayın Matbaacılık, Ankara 2003, 216-219.