Schwermetalle, wie Arsen, Cadmium, Chrom, Blei und Quecksilber, sind natürlich vorkommende Elemente, die ein hohes Atomgewicht und eine hohe Dichte aufweisen. Aufgrund ihrer vielfältigen Verwendung im industriellen, landwirtschaftlichen, medizinischen und häuslichen Sektor haben sie sich in der Umwelt weit verbreitet. Schwermetalle sind systemische Giftstoffe, von denen man weiß, dass sie gesundheitliche Störungen beim Menschen hervorrufen können. Ihre Toxizität hängt von verschiedenen Faktoren, wie der Dosis, dem Aufnahmeweg, der chemischen Verbindung sowie dem Alter, dem Geschlecht, der Genetik und dem Ernährungszustand der exponierten Person, ab. Um eine individuelle Schwermetallbelastung festzustellen, werden im Gesundheitsbereich verschiedene Tests > angeboten.
Die Hauptwege der Exposition umfassen die Aufnahme über den Magen-Darm-Trakt, die Inhalation und den Hautkontakt. Die Schwere der Toxikokinetik und Toxikodynamik von Metallen wird von Faktoren wie der Wertigkeit, Partikelgröße, Löslichkeit, Biotransformation und der chemischen Form beeinflusst.
Viele Studien haben gezeigt, dass die Exposition mit toxischen Metallen langfristige Gesundheitsprobleme in menschlichen Populationen erzeugen kann. So kennt man die akuten und chronischen Effekte für Metalle, weiß aber immer noch wenig über die gesundheitlichen Auswirkungen von Mischungen dieser Stoffe. Auch zeigen Studien, dass toxische Elemente metabolisch mit ernährungsphysiologisch wichtigen Metallen wie Eisen, Kalzium, Kupfer und Zink interferieren können.
Die gleichzeitige Exposition gegenüber mehreren Schwermetallen kann eine toxische Wirkung hervorrufen die entweder additiv, antagonistisch oder synergistisch ist. So führt zum Beispiel die gleichzeitige Exposition von Cadmium und anorganischem Arsen zu einer ausgeprägteren Nierenschädigung als die Elemente allein. Niedrige Dosen verschiedener Schwermetalle besitzen somit die Fähigkeit sich in ihren Wirkungen zu verstärken und zu einem großen Problem für die öffentliche Gesundheit zu werden.
Auf zellulärer Ebene konnte gezeigt werden, dass toxische Metalle Zellorganellen und Komponenten wie Zellmembranen, Mitochondrien, Lysosomen, das endoplasmatische Retikulum, Kerne und Enzyme beeinflussen, die am Metabolismus, der Entgiftung und der Reparatur von Zellschäden beteiligt sind. Es wurde auch festgestellt, dass Metallionen mit Zellbestandteilen wie der DNA und Kernproteinen interagieren und zu DNA-Schäden und Konformationsänderungen führen, die eine Apoptose oder Karzinogenese einleiten.
