只要两滴,这种物质就摧毁了一位科学家的大脑

07/14 18:19 环球科学ScientificAmerican

今天要讲的是一个关于一生致力于研究有机汞,但最后被它夺去了智力乃至生命的著名女科学家的故事,她的悲剧案例让我们对有机汞的毒性有了一手的知识。


1997年1月的一天,48岁的女化学家卡伦·韦特豪恩(Karen Wetterhahn)因为平衡感、语言以及身体动作持续退化而进了急症室就医。


卡伦·韦特豪恩


她告诉护士自己在2个月里轻了将近7千克,而且一直肚子疼。


实际上,卡伦一直以来研究的是有毒金属暴露对有机体的毒性,她是这个化学领域有名的教授,世界上对有毒金属了解得比她还多的人恐怕不多。


所以,她的毛病是怎么一回事呢?



穿透手套的致命液体


大概在5个月前,卡伦正在做有关二甲基汞(一种有机汞)的实验。突然,有2滴二甲基汞溶液从移液管里滴了下来,正好滴在了她的乳胶手套上。



她说,在这个意外发生后,她马上按照程序清理了现场。她的手套里面被汗浸透了湿漉漉的,因此她认为自己应该没有和二甲基汞直接接触。(实际上当时大家也不知道,二甲基汞可以穿透各种乳胶手套,她戴的手套形同虚设。)


二甲基汞化学式


但是在接下来的几周里,卡伦开始出现了一些奇怪的症状,比如会撞到柱子上,有一天还差点出了车祸。


虽然她从外表上看起来没什么毛病,但是体检显示,她有动幅障碍,意思就是她的身体运动不协调,双手无法瞄准近距离物体的准确位置。


此外,她的步态不稳,走起路来怪模怪样的,失去了平衡。她说话也开始变得不清楚,字也写得歪歪扭扭的。



所有这些症状显示,她的神经系统正在退化。


随着时间流逝,卡伦说她感到自己的手指开始变得越来越麻,眼睛里经常有闪光,而且视野越来越窄,耳朵里也开始出现异常的噪音。


血检显示,卡伦的血液中的汞含量超过了4000微克/升,是正常值的4000倍有余。



无力挽回


医生基本上能确定,卡伦的神经系统衰退是过量的汞导致的。可是当时的医生不理解的一点是,通常在不接触毒物以后,患者的神经衰退就会停止。卡伦已经很长时间没去实验室了,但是她的大脑衰退却停不下来,这是为什么呢?



原来,二甲基汞的毒性会缓慢发作。


包括二甲基汞在内的有机汞大概只有5%在血液里,其他的95%聚集在其他器官里。二甲基汞很容易被人体吸收,而且具有亲脂性,因此会缓慢富集在身体富含脂肪的部位——大脑里,因为大脑的60%都是脂肪。


在这几个月里,有机汞不断地在这个饱含脂肪的器官里聚集,产生自由基,杀死神经元。神经系统的其他部分也遭了殃,因为神经元外部包裹着髓鞘,而髓鞘的60%是由脂肪构成的,因此也受到了有机汞的青睐。


另外,传统的解毒器官——肝脏对二甲基汞可以说是毫无反击之力。一般来说,许多有毒物质可以在肝脏内被降解然后排出体外。但是二甲基汞不太一样,它在肝脏里会转化为另一种有机汞——甲基汞,甲基汞也是亲脂性的,而且能够产生自由基损伤身体组织。


果然,对卡伦的脑扫描显示,有机汞大量聚集在了她的大脑里,尤其是额叶里,里面的神经元成片死亡。


医生们用了一些药物试图清除她血液内的有机汞,可是大脑里的有机汞没有办法被清除出去,卡伦的脑损伤已经无法挽回了。在进了医院急诊室的3周后,卡伦就对声音、视觉信号和触碰毫无反应了。1997年6月,卡伦医治无效去世。



吸取教训


后来根据卡伦头发中的汞含量估算得到的结果是,卡伦一开始吸收了1440毫克的汞,是致死量400毫克的近4倍。而从卡伦接触的有机汞试剂看,的确只需要2-3滴就可以提供这样多的汞了。


怎么理解1440毫克的汞呢?实际上,摄入1440毫克的汞,相当于一次性吃下了65 000千克的生三文鱼肉。



经过卡伦的血的教训,医生和科学家们学到了至少2件事。


第一,最初的那几滴二甲基汞的毒性足以使得一个人的大脑在几个月里慢慢死掉。


第二,卡伦当时戴的乳胶手套根本无法阻止二甲基汞被皮肤吸收。


这些科学知识得来不易,因为在历史上,二甲基汞致死的案例很少,加上卡伦一共只有4起。在1865年,有2个实验室助手在合成了二甲基汞之后不幸去世了,20世纪90年代也有一个化学家死于和卡伦类似的事故。



那天当二甲基汞滴到卡伦的手背上的时候,局面就无法挽回了。作为有毒金属领域的世界级专家,清醒状态的卡伦也知道这意味着什么。幸运的是,她的悲剧给他人敲响了警钟,也促使了二甲基汞实验操作的改革。现在那些需要做二甲基汞实验的人要戴2副特制的手套。


不要以为这种事永远不会发生在普通人身上。要知道,剧毒的有机汞离普通人的生活也不远。


食物链上层的水生生物体内富集着有机汞


20世纪50年代,日本的水俣病就是甲基汞造成的。


2012年世界卫生组织(WHO)的一项研究指出,人体内的甲基汞的主要来源就是水产品,包括海水和淡水鱼类,以及水生哺乳动物的肉。


WHO 估计,住在金矿、北极和沿海附近的人群会因为海鲜和水产品中的甲基汞失去1-13分的智商(大多数人的智商在70-130分之间);而生活在金矿、北极和沿海地区的妇女以及她们的孩子更容易受到水产品中的甲基汞的危害。


在选购水产品时,尽量挑选产地明晰,最好有重金属含量标示的产品。根据美国环境保卫基金(EDF)的建议,如果害怕汞污染,要尽量避免食用食物链上层生物的肉,如马鲛鱼、旗鱼、鲨鱼和蓝鳍金枪鱼。


参考链接:

http://www.who.int/bulletin/volumes/92/4/12-116152/en/

https://www.acsh.org/news/2016/06/06/two-drops-of-death-dimethylmercury

https://www.scientificamerican.com/article/how-does-mercury-get-into/


本文转载自公众号“把科学带回家”(ID:steamforkids)

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