Toksyczność fluoru

Autorzy: Piotr Pławecki , Wojciech Terlecki , Piotr Sawiuk , Ksymena Staroń-Irla Data publikacji: 04.07.2021 r. Numer wydania: Twój Przegląd Stomatologiczny 7-8/2021

STRESZCZENIE: W artykule omówiono skutki dostarczenia do organizmu nadmiaru fluoru. Przedstawiono objawy ostrego i przewlekłego zatrucia fluorem.

TITLE: Fluorine toxicity

SŁOWA KLUCZ: fluor, skutki uboczne fluoru

SUMMARY: The article discusses the effects of delivering excess fluoride to the body. Symptoms of acute and chronic fluoride intoxication are presented.

KEYWORDS: fluorine, fluoride side effects

Fluor to trzynasty najczęściej występujący pierwiastek na Ziemi. Jest halogenkiem, znajdowanym w wodzie i glebie, obecnym w organizmach zwierząt oraz roślin. Wykrywa się go w śladowych ilościach we wszystkich zmineralizowanych tkankach organizmu, w szkliwie, zębinie oraz kościach. Zwiększa stabilność wymienionych tkanek, zmniejszając rozpuszczalność występujących w nich hydroksyapatytów. Po raz pierwszy korzystne działanie fluoru odnotowano w 1930 roku. W społeczeństwach mających dostęp do naturalnie fluoryzowanej wody odnotowano mniejszy współczynnik występowania próchnicy w porównaniu do obszarów, gdzie woda nie zawierała fluoru. Zauważywszy powyższą tendencję, fluor został wprowadzony do powszechnego użytku w stomatologii. Od tego czasu był również dodawany do różnych produktów konsumenckich, z czego okazało się, że to fluoryzacja wody jest najskuteczniejszą metodą jego podaży. Zalecany poziom fluoru w wodzie pitnej wynosi 0,7 mg/l (700 ppm) (1-3).

W stomatologii środki zawierające fluor to między innymi pasty do zębów, profesjonalne lakiery lub żele czy płukanki do ust. Jest on dodawany do nich w formie związków chemicznych takich jak: fluorek sodu (NaF), monofluorofosforan (MFP) czy fluorek cyny (SnF). Pasty do zębów występują jako niskofluorkowe (500 ppm), standardowo fluorkowe (1100-1500 ppm) oraz o wysokim stężeniu fluoru (powyżej 1500 ppm). Przewagę nad pastami do zębów zawierającymi fluor mają płukanki, gdyż ich płynna konsystencja pozwala na dostarczenie fluoru do trudno dostępnych obszarów jamy ustnej, takich jak głębokie bruzdy, szczeliny oraz obszary międzyzębowe.

W stomatologii są także stosowane materiały mające zdolność uwalniania jonów fluoru. Niektóre z nich nie tylko wykazują się właściwością ich uwalniania, ale także potrafią wiązać jony fluoru dostępne z innych źródeł w środowisku jamy ustnej, aby następnie stopniowo je uwalniać. Korzystne działanie fluoru na tkanki zębów polega głównie na tworzeniu fluoroapatytu poprzez podstawienie w hydroksyapatycie szkliwa grupy hydroksylowej jonem fluorkowym. Powoduje to mniejszą wrażliwość chemiczną szkliwa na kwasy wytwarzane przez bakterie próchnicotwórcze, a w konsekwencji jego mniejszą rozpuszczalność. Fluor ma także wpływ na zmniejszenie produkcji kwasu mlekowego rozpuszczającego szkliwo poprzez hamowanie enzymu enolazy.

Mimo powszechnej wiedzy na temat korzystnego wpływu fluoru na stan uzębienia, ważną kwestią pozostaje jego prawidłowe dawkowanie. Poza podażą fluoru przez fluorowaną wodę jest on dostarczany do organizmu również w wielu produktach spożywczych, środkach do higieny jamy ustnej i materiałach stomatologicznych. W tym artykule pragniemy zwrócić Państwa uwagę na potencjalne i słabo poznane, niepożądane skutki nadmiernego spożycia fluoru, a także na jego toksyczność (4, 5).

Fluor jest w przeważającej ilości dostarczany do organizmu przez jamę ustną i wchłaniany w przewodzie pokarmowym. Istnieją również inne sposoby przyjmowania floru, takie jak inhalacja lub podanie przezskórne. Wchłanianie rozpoczyna się w żołądku oraz w górnej części jelita cienkiego. W przypadku żołądka na przyswajanie fluoru wpływa obecność pokarmu, interakcja z innymi składnikami pożywienia czy pH środowiska, natomiast w jelicie cienkim pH jest bez znaczenia, a wchłanianie odbywa się za pomocą ułatwionej dyfuzji. Nieprzyswojony fluor jest wydalany wraz z kałem, podczas gdy wchłonięta część jest rozprowadzana razem z krwiobiegiem do zmineralizowanych tkanek organizmu. Zatrzymują one fluor na stałe, jednak z czasem uwalnia się on stopniowo w odpowiedzi na spadek jego stężenia w osoczu. Ponieważ występuje w osoczu, ma zdolność do przenikania przez łożysko, będące barierą chroniącą płód przed nadmierną podażą fluoru poprzez jego akumulację. Nadmiar fluoru jest wówczas wydalany głównie z moczem, a także w mniejszym stopniu ze śliną, z potem czy kałem matki.

Nadmierne spożycie fluoru może prowadzić do niepożądanych skutków, które zostaną szerzej opisane opisane w dalszej części artykułu. Współcześnie głównym źródłem toksyczności fluoru pozostają środki do higieny jamy ustnej. Według badań przeprowadzonych przez Amerykańskie Stowarzyszenie Kontroli Zatruć na pierwszym miejscu plasuje się spożycie pasty do zębów, w następnej kolejności płynu do płukania ust oraz suplementów diety zawierających w swym składzie fluor. Ponad 80% zatruć wywołanych przez fluor jest odnotowywanych u dzieci poniżej 6. roku życia. Wynika to z faktu niepełnego rozwinięcia umiejętności wypluwania u dzieci. W przypadku gdy pasty do mycia zębów są sztucznie aromatyzowane, dzieci są dodatkowo zachęcone do ich połknięcia.

Potencjalne mechanizmy toksyczności fluoru to:

powstawanie kwasu fluorowodorowego i niszczenie tkanek wskutek obniżonego pH,
zatrucie komórek wynikające z hamowania enzymów koniecznych do ich prawidłowego funkcjonowania,
hamowanie funkcji nerwu wskutek tworzenia się kompleksu wapnia z fluorem, co prowadzi do hipokalcemii i w dalszej kolejności do nieprawidłowości w funkcjonowaniu komórek nerwowych,
zaburzenia rytmu serca z powodu hipokalcemii i hiperkaliemii,
nadmierne wytwarzanie wolnych rodników (1-3).

Przeczytaj wszystkie dostępne artykuły z wybranej kategorii TUTAJ

Ostre zatrucia fluorem zdarzają się bardzo rzadko, aczkolwiek mogą mieć efekt śmiertelny. Ostra toksyczność fluorkowa występuje zwykle z powodu przypadkowego spożycia roztworu fluoru lub soli fluorkowych błędnie postrzeganych jako roztwór cukru lub jaja w proszku. Objawy są zależne od rodzaju i natury chemicznej połkniętego środka, wieku pacjenta oraz czasu spożycia. Na przykład NaF jest bardziej toksyczny od CaF₂, ponieważ szybciej się rozpuszcza i uwalnia więcej fluoru. Dawka toksyczna to 5-8 mg/kg masy ciała (4). W przypadku ostrego zatrucia fluorem obserwuje się występowanie pojedynczych objawów lub ich kombinacji. Należą do nich: nudności, wymioty z możliwą domieszką krwi, bóle brzucha, biegunka, osłabienie, hipokalcemia. Objawy te skutkują uogólnioną lub zlokalizowaną tężyczką mięśniową, zwłaszcza dłoni i stóp. Ponadto toksyczna ilość fluoru może wywołać: hipotensję, skurcz oskrzeli, rozszerzenie źrenic, hiperkaliemię, zaburzenia rytmu i akcji serca. Utrata płynów ustrojowych przyczynia się do: zachwiania równowagi elektrolitowej, wstrząsu hipowolemicznego i obniżonego ciśnienia krwi. Ostre zatrucie fluorem może indukować u niektórych wielomocz podobny do moczówki prostej, który czasami utrzymuje się dniami, a nawet miesiącami. W kilku przypadkach ostra poliuryczna niewydolność nerek zakończyła się śmiertelnie. Może rozwinąć się również postępująca mieszana kwasica metaboliczna i oddechowa, która wynika z niewydolności nerek i układu oddechowego, co wiąże się z drgawkami, śpiączką, a następnie śmiercią pacjenta (3-5).

Przewlekłe zatrucie fluorem jest częstsze od postaci ostrej. Występuje, gdy podaż fluoru wynosi powyżej 5 mg dziennie. Efekty zależą od: czasu przyjmowania toksycznej dawki, sposobu odżywiania, stanu nerek oraz interakcji z innymi substancjami. Najczęstsze objawy przewlekłego zatrucia to: zmiany w kościach i zębach, wychudzenie, utrata elastyczności skóry, zaburzenia libido, zapalenie spojówek, kaszel, śluzowo-ropny wysięk z nosa. W badaniu krwi w przypadku przewlekłego zatrucia fluorem uwidacznia się spadek wapnia, magnezu, a także liczby czerwonych i białych krwinek. Przewlekłe zatrucie fluorem wpływa również na reprodukcję u mężczyzn, mając negatywny wpływ na ich plemniki.

Jak już wspomniano, przewlekłe zatrucie fluorem uwidacznia się często zmianami w zębach. Związek między nadmiernym spożyciem fluoru a plamkami na zębach (fluoroza) został zaobserwowany pierwszy raz ponad 100 lat temu przez Fredericka Sumnera McKaya, lekarza stomatologa, praktyka z Colorado Springs oraz G.V. Blacka. Fluoroza jest najczulszym i najwcześniejszym wskaźnikiem przewlekłej toksyczności fluorkowej. Pomimo ważnego wpływu fluoru na prewencję próchnicy, przewlekłe przekraczanie dawki 0,1 mg/ kg masy ciała w momencie dojrzewania zawiązków zębów powoduje zaburzenia rozwoju szkliwa i zębiny (5). Etiologia fluorozy nie jest do końca poznana. Wiadomo natomiast, że nadmiar fluoru utrudnia normalne dojrzewanie szkliwa, a powstałe szkliwo ulega hipomineralizacji i ma większą porowatość w porównaniu do szkliwa normalnego. Na skutek nadmiernej podaży fluoru kanaliki zębinowe mają nieregularny rozkład, a światło kanalików staje się wąskie i zaburzone. Klinicznie zmiany mają wygląd od łagodnego nieprzeziernego do brązowego cętkowania z pęknięciami i jamkami. Dotyczą zarówno zębów mlecznych, jak i stałych, występują symetrycznie. Nasilenie fluorozy zależy od ilości nadmiaru spożytego fluoru, czasu spożycia, stężenia fluorków w osoczu, postaci, w jakiej fluor został wprowadzony do organizmu, czynności nerek i czynników genetycznych. Aby zapobiec fluorozie, należy wdrożyć następujące postępowanie:

poziom fluoru w wodzie pitnej powinien być regulowany w zakresie od 0,5 do 1 ppm, zgodnie z sugestią Światowej Organizacji Zdrowia,
pasty do zębów o niskiej zawartości fluoru (500 ppm) powinny być zalecane dla dzieci mieszkających na obszarach objętych fluoryzowaniem produktów spożywczych,
szczotkowanie zębów przez dzieci powinno być nadzorowane, ilość użytej pasty niewielka. W razie potrzeby powinna być zastosowana pasta o niskiej zawartości fluoru.

Istnieje prawdopodobieństwo, że fluor przedostaje się przez barierę krew – mózg płodu i wpływa na rozwój umysłowy, powoduje zaburzenia uczenia się oraz zmniejsza inteligencję u dzieci. W mózgu płodu odnotowano również spadek poziomu neuroprzekaźników i liczby receptorów w niektórych obszarach. Co więcej, fluor powoduje zmiany zwyrodnieniowe w tkankach nerwowych. Doświadczenia przeprowadzone na zwierzętach wykazały: zmiany neurologiczne, zmniejszone wydzielanie neuroprzekaźników, takich jak noradrenalina, słabszą pamięć i zdolność uczenia się zwierząt doświadczalnych. Istnieje korelacja pomiędzy niedoborem niektórych pierwiastków, na przykład jodu i objawami neurologicznymi wynikającymi z toksyczności fluorków. Niektóre badania sugerują, że spożycie fluorku pokarmowego wpływa na zdolności intelektualne dzieci. Dzieci suplementowane wysokim poziomem fluoru (> 2 mg/l) są gorzej oceniane w testach inteligencji w porównaniu z dziećmi spożywającymi mniejsze ilości fluoru (< 1 mg/l). Ponadto fluorek wpływa na czas reakcji i możliwości wzrokowo-przestrzenne, a tym samym obniża wyniki IQ podczas testów na czas (1, 5-7).

Sprawdź wszystkie produkty stomatologiczne dostępne w naszym sklepie internetowym

Oprócz wspomnianych wcześniej działań niepożądanych, nadmierne spożycie fluoru wpływa na wiele układów ciała. Powoduje zaburzenia funkcji oddechowych, układu pokarmowego, wątroby i układu wydalniczego, a także objawy hematologiczne, w tym deformację czerwonych krwinek, objawy neurologiczne, takie jak: nieprawidłowe odczucia w palcach stóp i rąk, nadmierne pragnienie, bóle głowy oraz zmniejszenie odpowiedzi immunologicznej. Zwiększony poziom fluoru wpływa na układ rozrodczy, powodując spadek średnich wskaźników urodzeń. W modelach zwierzęcych męski układ rozrodczy jest bardziej podatny na przewlekłą toksyczność fluorkową ze względu na wytwarzanie wolnych rodników. Mają one wpływ na zmiany histologiczne i strukturalne w układzie rozrodczym, które zakłócają wytwarzanie nasienia i funkcje seksualne. Wysoki poziom fluoru ma też odzwierciedlenie w czynności tarczycy ze względu na wzrost aktywności kalcytoniny. Nadmiar fluoru powoduje również obniżenie tolerancji glukozy. Przewlekła toksyczność fluorowa niekorzystnie wpływa zarówno na odporność komórkową, jak i humoralną. Między innymi niszczy rezerwuary energii białych komórek, wymaganych do fagocytozy obcych czynników i hamowania tworzenia przeciwciał (1-4, 7).

Należy pamiętać, że bardzo ważne jest oczyszczenie fluoru z metali ciężkich i wszelkich zanieczyszczeń przed dodaniem go do wody pitnej lub innych produktów zawierających fluor, ponieważ związki te, jakkolwiek szkodliwe, mogą również imitować szkodliwe działanie fluoru.

Pozytywne efekty stosowania fluoru mają mocne naukowe podstawy. Badania nad rolą tego pierwiastka są prowadzone od dziesięcioleci. Warto jednak zaznaczyć, że fluor nie jest cudownym panaceum leczącym każdą postać próchnicy, a sama próchnica nie jest spowodowana jego niedoborem. Należy zachować dużą rozwagę w stosowaniu fluorków ze względu na efekty uboczne występujące przy ich przedawkowaniu. Zwłaszcza organizmy rozwijające są narażone na niebezpieczne dawki, chociażby z powodu braku rozwagi podczas stosowania pasty do zębów. Na obszarach o wysokim poziomie fluoru w wodzie pitnej należy zalecać pacjentom produkty stomatologiczne o niskim poziomie fluoru.

Piśmiennictwo

World Health Organization: Trace elements in human nutrition and health. Geneva 1996.
Mertz W.: The essential trace elements. „Science”, 1981, 213, 1332-1338.
Nicholson J.W., Czarnecka B.: Fluoride in dentistry and dental restoratives. Fluoride in dentistry and dental restoratives. Fluorine and health:molecular imaging, biochemical materials and pharmaceuticals. Elsevier, 2008, 333-378.
Ullah R., Zafar M.S., Shahani N.: Potential fluoride toxicity from oral medicaments. „Iran J Basic Med Sci”, 2017, 20, 8, 841-848.
Jańczuk Z.: Stomatologia zachowawcza z endodoncją. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2007, 3.
Smith F.A.: Fluoride toxicity.: Handbook of Hazardous Materials. New York 2012, 277-283.
Limaleite A.D., Buzalaf C.P., Buzalaf M.: Fluoride intake in the context of dental fluorosis. „Fluorine: Chemistry, Analysis, Function and Effects”, 2015, 22-38.