ไดออกซิน ( Dioxins)
น.สพ. เสริมพันธุ์ สุนทรชาติ
กลุ่มงานพิษวิทยาและชีวเคมี สถาบันสุขภาพสัตว์แห่งชาติ

dioxins คือกลุ่มของสารที่ประกอบด้วย benzene ring 2 วง เชื่อมกันด้วย ออกซิเจน 2 อะตอมที่วางตัวในตำแหน่ง ตรงข้ามกัน และมีคลอรีนแทนที่ ไฮโดรเจนใน benzene ring ในตำแหน่งต่างๆกันที่ 1,2,3,4,6,7,8,9 ตามรูป

     2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin     

polychlorinated dibenzofurans
(PCDFs)

                    polychlorinated biphenyls
                                                         (PCBs)

แหล่งที่มาของ dioxins

• trichlorophenol เป็นสารซึ่งใช้ในการผลิตสารกำจัดวัชพืช 2,4,5-T 2,4,5-T เป็นส่วนประกอบสำคัญใน Agent orange (ฝนเหลือง) ที่ใช้ในสงครามเวียดนาม ปริมาณ dioxins ใน Agent orange มีค่าระหว่าง 0.1 - 60 ppm (part per million)
• การเผาไหม้ กระบวนการเผาไหม้ที่เชื้อเพลิงมีคาร์บอน และคลอรีน ทำให้เกิด dioxins ได้หลาย isomer อุณหภูมิที่เหมาะสมในการเผาไหม้ที่ทำให้เกิด dioxins คือ 250 – 350 องศาเซลเซียส การเผาไหม้ เช่นไฟป่า การเผาขยะจากโรงพยาบาล บ้านเรือน ขยะอันตราย โรงไฟฟ้าถ่านหิน การหุงต้ม ทำให้เกิด dioxins ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมด้วยในปริมาณต่ำ
• pentachlorophenol (Penta) ใช้เป็นสารรักษาเนื้อไม้ (wood preservative) เสาโทรศัพท์ รั้ว และไม้ในบ้าน และใช้เป็นสารฆ่าเชื้อในสี เครื่องสำอาง หมึก สีย้อมผ้า ในการใช้ Penta เพื่อรักษาเนื้อไม้ ต้องอาศัยแรงดันเพื่อทำให้ Penta แทรกเข้าไปในเนื้อไม้ได้มากขึ้นทำให้คนงานมีโอกาสได้รับพิษได้มาก อาการที่พบได้คือ chloracne จากการสำรวจในแคนาดาพบว่า Penta เป็นแหล่งของ dioxins ที่สำคัญอันหนึ่ง และพบ dioxins เกือบทุก isomer ใน Penta แคนาดาจึงห้ามใช้ไม้ที่ทา Penta สร้างโรงเก็บอาหารสัตว์

การได้รับเข้าสู่ร่างกาย

     dioxins เข้าสู่ร่างกายได้โดยถูกดูดซึมทางผิวหนังและทางปาก คนและสัตว์ได้รับ dioxins จากสิ่งแวดล้อม เช่น ดิน อากาศ น้ำ รวมทั้งจากอาหาร มาเป็นเวลานานแล้ว มีการประมาณว่า 90% ของ dioxins ที่คนได้รับมาจากอาหาร โดยเฉพาะเนื้อสัตว์ ปลา และผลิตภัณฑ์นม ร่างกายคนและสัตว์สามารถกำจัด dioxins ออกได้บางส่วน แต่ส่วนใหญ่จะสะสมอยู่ในตับและไขมัน ร่างกายคนและสัตว์ขับ dioxins ออกทางน้ำนมและผ่านรกได้ half life ของ dioxins ในคนมีค่าประมาณ 2 – 6 ปี ซึ่งนานกว่าในสัตว์มาก

ข้อมูลทางพิษวิทยา

      dioxins ทำให้เกิดอาการเป็นพิษในสัตว์หลายชนิด ได้แก่ น้ำหนักลด เป็นพิษต่อตับ ผิวหนัง ทางเดินอาหาร ระบบภูมิคุ้มกัน ระบบสืบพันธุ์ ตัวอ่อนพิการและทำให้เกิดมะเร็ง International Agency for Research on Cancer (1997) ได้จัด TCDD เป็นสารก่อมะเร็งในคนระดับ 1 (Class I carcinogen: know human carcinogen)

การเกิดพิษเนื่องจาก dioxins

     dioxin กระตุ้นการสร้าง microsomal mixed function oxidase (MFOs) และ smooth endoplasmic reticulum ในเชลล์ตับและไต กระตุ้นการสร้าง hepatic d -aminolevulinic acid synthetase (d -ALAS) และ aryl hydrocarbon hydroxylase ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการ metabolism ของสารอื่นๆ ที่ร่างกายได้รับเข้าไป จากการศึกษาทางพิษวิทยา สรุปว่า dioxins เป็นสารที่ทำให้เกิดมะเร็งในอวัยวะหลายแห่ง ในสัตว์หลายชนิดทั้งในเพศผู้และเมีย มีการศึกษาพบว่า dioxins ไม่ได้สร้างพันธะ covalent กับ DNA และทำลาย DNA โดยตรง และ TCDD อาจไม่ได้เป็นตัว initiator ในการเกิดมะเร็ง กลไกการเกิดมะเร็งอาจเกิดจาก TCDD-Aromatic (Aryl) hydrocabon receptor (AhR) complex

ความเป็นพิษของ dioxins

     มี dioxins ประมาณ 30 congener เท่านั้นที่เป็นพิษ congener ที่มีพิษมากที่สุด คือ 2,3,7,8 TCDD มีการวัดค่าความเป็นพิษของ PCDDs, PCDFs และ PCBs เทียบกับ TCDD เพื่อแสดงค่าเป็น Toxicity equivalency factors (TEF) ซึ่งหมายถึงปริมาณของ TCDD ที่ทำให้เกิดการเป็นพิษเท่ากับปริมาณของสารที่ออกฤทธิ์คล้าย TCDD เช่น TEF ของ 1,2,3,7,8 PeCDD = 0.5 TEF ของ OCDD = 0.001 การรายงานปริมาณ dioxins รายงานเป็น Toxicity equivalents (TEQ) ของ TCDD ซึ่งคิดได้จาก
TEQ = ผลรวมของ (TEF x ปริมาณ dioxin/dioxin-like compound ที่ตรวจพบ)
     ขนาดของ dioxin ที่ทำให้เกิดพิษเฉียบพลันต่างกันไปตามชนิดสัตว์และ congener ของ dioxins ความเป็นพิษของ dioxin จะลดลงเมื่อจำนวนคลอรีนเพิ่มขึ้น การเป็นพิษในระยะยาวเกิดเนื่องจากมี dioxins สะสมในร่างกาย จากการทดลองพบว่าหนูทดลอง ตายหลังจากได้รับ TCDD 1 ไมโครกรัมต่อน้ำหนักตัวหนึ่งกิโลกรัมต่อวันนาน 90 วัน dioxin ทำให้ต่อมไทมัสและต่อมน้ำเหลือง ของสัตว์ทดลองมีขนาดเล็กลง พบว่า dioxin เป็นสาร teratogen ทำให้เกิด hydronephrosis และ cleft palate ในสัตว์ทดลอง และทำให้เกิดมะเร็งตับในหนูทดลอง ยังไม่มีข้อมูล toxicity (ความเป็นพิษ) ของ TCDD ในปศุสัตว์

การเป็นพิษในคน

     คนงานในโรงงานผลิต chlorophenol และยากำจัดศัตรูพืชที่มี chlorophenol เป็นส่วนประกอบ ในช่วงปี 1950s แสดงอาการ chloracne อุบัติเหตุในโรงงานที่เมือง Seveso ประเทศอิตาลี ในปี1976 ทำให้เกิด dioxins ปนเปื้อนบริเวณรอบโรงงาน ทำให้คนงานแสดงอาการ chloracne ซึ่งอาการป่วยนี้หายไปในภายหลัง และไม่พบหลักฐานชัดเจนที่ชี้ว่าคนงานกลุ่มนี้แสดงอาการเป็นพิษ หรือเป็นมะเร็งเนื่องจาก dioxins ในเวลาหลายสิบปีต่อมา

การตรวจวินิจฉัยการเป็นพิษเนื่องจาก dioxins ในสัตว์และคน

1. จากอาการและรอยโรค
     dioxins แต่ละ isomer ทำให้เกิดอาการและรอยโรคคล้ายกัน แต่ขนาดที่ทำให้เกิดการเป็นพิษจะต่างกัน อาการและรอยโรค ที่พบมีดังนี้ อาการทางผิวหนังคือ chloracne (ผิวหนังหนาตัวและเป็นสิวรุนแรง) พบในคน กระต่าย และ ลิง wasting syndrome (น้ำหนักลด ผอม) porphyria และ photosensitivity เนื่องจากตับถูกทำลายทำให้ระดับ plasma porphyrin สูงขึ้น และเกิดการแพ้เมื่อผิวหนังถูกแสงแดด พบเนื้อตายที่ตับในหนู rat ส่วนในหนู mice หนูตะเภาและลิง จะเกิดเพียงแค่เซลล์ตับถูกทำลาย เท่านั้น ระบบการขับน้ำดีผิดปกติ ไตถูกทำลาย กดระบบภูมิคุ้มกันและระบบการสร้างเม็ดเลือดแดง ในรายเรื้อรังทำให้เกิดโลหิตจางและ thrombacytopenia เกิด pancytopenia และ hemorrhage ในลิง ในสัตว์ปีก พบอาการของ chick edema disease คือ ผอมแห้ง เบื่ออาหาร น้ำหนักลด โลหิตจาง ventral edema ไข่ฟักเป็นตัวลดลง บวมน้ำใต้ผิวหนัง มีน้ำในเยื่อหุ้มหัวใจ มีน้ำในช่องท้อง

2. การตรวจวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ
     เนื่องจากไม่สามารถใช้เฉพาะอาการที่พบมาเป็นการวินิจฉัยการเป็นพิษเนื่องจาก dioxins ได้ จึงต้องมีการตรวจวิเคราะห์หา dioxins ในเนื้อเยื่อเพื่อประกอบการวินิจฉัย แต่ห้องปฏิบัติการที่สามารถตรวจวิเคราะห์ dioxins มีจำนวนน้อยและค่าใช้จ่าย ในการตรวจวิเคราะห์สูงมาก วิธีการที่ใช้ คือ Gas-liquid chromatography-mass spectrometry และ Enzyme immuno assay เนื้อเยื่อที่ใช้ส่งเพื่อตรวจวิเคราะห์หา dioxins คือเนื้อเยื่อตับ ไต และไขมัน

เอกสารอ้างอิง

ATSDR 1998. CDDs factsheet. [Online]. Available: http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts104.html
Environmental Research Foundation 1997. Dioxin in chicken and eggs. [Online].    Available:
         http://monitor.net/rachel/ r555.html
Hansen, L.G. 1994. Halogenated Aromatic Compounds. In Basic Environmental Toxicology.
          L.G. Cockerham  and B.S. Shane   (eds.) CRC Press Inc. Baca Raton, FL. p.199-230.
Hendrick, M.L., Hullinger, K., Lovell, R.A., and Matheson, J.C. 1999. PBBs, PCBs and Dioxins in Food
       Animals, Their  Public   Health Implications. Veterinary Clinical of North America: Food Animal Practice
       15(1): 109-131.
Osweiler, G.D. 1996. Industrial and Commercial Toxicant. In Toxicology. Williams and Wilkins.
       Philadephia,  PA. p. 218-221.
WHO. 1999. Question and Answer. [Online]. Available: http://www.who.int/fsf/dioxin/qa.pdf
WHO European Centre for Environment and Health. 1999. Contamination with dioxin of some belgium
       food  products.    [Online]. Available: http://www.dk/eh/dioxin/dioxin.htm