สารหนูและแมงกานิส พบกับวิธีการป้องกัน และการดูแลเด็ก เมื่อได้รับสารหนู และแมงกานิส โดย อ.พญ.รัชนีวรรณ สินิทธ์กุล หน่วยเวชศาสตร์ผู้ป่วยนอกเด็กและวัยรุ่น ภาควิชากุมารเวชศาสตร์ โรงพยาบาลรามาธิบดี

1. Arsenic and Manganese
poisoning
Ratchaneewan Sinitkul, MD.
Department of Pediatrics
Faculty of Medicine Ramathibodi Hospital
Mahidol University

2. พระพุทธมหาสุวรรณปฏิมากร หรือหลวงพ่อทองคา
ประดิษฐานที่วัดไตรมิตรวิทยารามวรวิหาร กรุงเทพฯ

3. แผนที่แสดงแหล่งแร่ทองคาในประเทศไทย
1. พื้นที่ที่อยู่ในแนวพาดผ่านตั้งแต่
เลย หนองคาย เพชรบูรณ์
พิจิตร นครสวรรค์ ลพบุรี ปราจีนบุรี
สระแก้ว ชลบุรี และระยอง
2. พื้นที่ที่อยู่ในแนวพาดผ่านตั้งแต่
เชียงราย แพร่ ลาปาง
อุตรดิตถ์ สุโขทัย และตาก
โครงการสารานุกรมไทยสาหรับเยาวชน โดยพระราชประสงค์ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
http://kanchanapisek.or.th/

4. การทาเหมืองแร่ทองคา
1. เหมืองเปิด
- อยู่ไม่ลึก
- ใช้พื้นที่มาก
2. เหมืองใต้ดิน
- อยู่ลึก
- ใช้พื้นที่หน้าเหมืองน้อย และต้อง
ทำอุโมงค์ เพื่อเข้ำสู่แหล่งแร่
โครงการสารานุกรมไทยสาหรับเยาวชน โดยพระราชประสงค์ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
http://kanchanapisek.or.th/

5. เหมืองแร่ทองคาในประเทศไทย
• แหล่งแร่ทองคาชาตรี
ของบริษัทอัครำไมนิ่ง จำกัด อยู่ในเขตรอยต่อ ของอำเภอทับคล้อ
จังหวัดพิจิตร และอำเภอวังโป่ง จังหวัดเพชรบูรณ์ ซึ่งมีกำรทำเหมืองตั้งแต่ปลำย
พ.ศ. ๒๕๔๔ อีกแห่งคือ
• แหล่งแร่ทองคาภูทับฟ้ า
ของบริษัททุ่งคำ จำกัด อยู่ที่ตำบลเขำหลวง อำเภอวังสะพุง จังหวัดเลย
เริ่มสำรวจตั้งแต่ พ.ศ. ๒๕๓๔ ปัจจุบันมีกำรทำเป็นเหมืองผลิตแร่แล้ว
โครงการสารานุกรมไทยสาหรับเยาวชน โดยพระราชประสงค์ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
http://kanchanapisek.or.th/

6. การร่อนและเลียง เพื่อหาแร่ทองคาบริเวณลาห้วย
โครงการสารานุกรมไทยสาหรับเยาวชน โดยพระราชประสงค์ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
http://kanchanapisek.or.th/

7. การแต่งแร่ทองคา
1.การบดและแยกแร่
2.การสกัดแร่ทองคาโดยวิธีการทางเคมี
โครงการสารานุกรมไทยสาหรับเยาวชน โดยพระราชประสงค์ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
http://kanchanapisek.or.th/
สายพานลาเลียงหินที่บดแล้ว เข้าสู่กระบวนการแยกแร่โดย
การละลายแร่

8. ขั้นตอนการหลอมแท่งโลหะผสม ซึ่งมีส่วนผสมของแร่ทองคา และแร่โลหะอื่น ก่อน
นาไปแยกโลหะทั้งหมดออกจากกัน เพื่อให้ได้เฉพาะทองคาบริสุทธิ์
โครงการสารานุกรมไทยสาหรับเยาวชน โดยพระราชประสงค์ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
http://kanchanapisek.or.th/

9. Metals of concern
• Arsenic (As)
• Manganese (Mn)
• Cyanide: same as adult
• Lead (Pb)
• Cadmium (Cd)
• Others: Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Hg

10. Arsenic
• Potential uses: effective poison, very effective
against acute promyelocytic leukemia
• Antimetabolic and carcinogenic properties
• Inorganic forms:
trivalent (arsenite): more toxic and carcinogenic,
most industrial uses
pentavalent (arsenate)
• Organic forms:
Natural: nontoxic
Dimethylarsenic acid: pesticides, very toxic

11. Arsenic
Route of exposure
• Ingestion
• Inhalation
• Placenta
Soil pica behavior: when children ingest large amounts
of soil at a time (e.g. up to 1 teaspoon or 5,000mg)

12. Arsenic
Sources of exposure: common in the environment
• Natural
 Groundwater
 Food chain (nontoxic, organic form): Seafood and fish
• Anthropogenic
Arsenic containing mineral ores
Industrial processes
• Semiconductor manufacturing (gallium arsenide)
• Fossil fuels
• Wood treated with arsenic preservatives
• Smelting (copper, zinc, lead) and refining of metals and ores
• Glass manufacturing
Commercial products: Wood preservatives, pesticides, herbicides,
fungicides
 Herbal remedies

13. Food chain

14. Source Intake
*Iron def increase
GI absorption
Metabolism Elimination*
:mostly in urine
10% in bile
Water
Food
Air
Other
Inorganic arsenic
well absorbed (80–90%) from
GI tract
T1/2(blood): 10 hrs
Yes
Inorganic arsenic
Organic arsenic:
Methylate arsenic
Total
arsenic
Seafood
Organic arsenic T1/2(blood): 30 hrs
Arsenosugars
Arsenolipids
Yes Other
metabolites
Arsenobetaine No Arsenobetaine
*Humans are able to detoxify small
amounts from inorganicorganic forms
**Children are less able than adult
* Within 2-4 wks after exposure, the remaining body burden of arsenic is found in
hair, skin, and nails.

15. Arsenic: metabolism
The intermediate metabolites, methylarsonous acid (MMA3+) and dimethylarsinous
acid(DMA3+), are generated during this process, and these trivalent methylated
arsenicals are now thought to be more toxic than even the inorganic arsenic species

16. Arsenic: toxicokinetics
As5+ (Arsenate)
As3+ (Arsenite)
Methylarsenite (in liver)
Dimethylarsenite
(readily eliminated – urine)

17. Arsenic: systemic affected
Acute: high dose, inorganic(>3-5 mg/kg) Chronic
GI: N/V, hematemesis, diarrhea,
abdominal cramping
Fatigue and malaise
Nervous system:
CNS: encephalopathy
PNS- mimic Guillain-Barré syndrome
IQ
CVS: intractable shock, arrhythmia, heart
failure
Bronchiectasis
Bone marrow suppression: pancytopenia Bone marrow suppression: aplastic anemia
Skin: Mee lines (white transverse creases
across the fingernails )
Skin: eczematoid eruptions,
hyperkeratosis, dyspigmentation, alopecia
Liver: hepatic dysfunction Hepatic dysfunction
Kidneys: proteinuria, hematuria, ARF Kidneys: Cancer
Carcinogen: bladder, lung, skin, kidney,
liver, AML
Spontaneous abortion, still birth, preterm
birth

18. Arsenic-associated Change To Epigenome
• Low to moderate dose exposure to inorganic
arsenic (iAS)
DNA methylation
miRNA abundance
Histone modification
Bailey KA, Fry RC.Curr Environ Health Rep. 2014 Jan 19;1:22-34.

19. Potential modes of action for Arsenic
carcinogenesis
Arsenic exposure
Carcinogenesis
Altered DNA
repair
Altered DNA
Methylation
Chromosomal
abnormality
Oxidative
stress
Modification
of cell
proliferation

20. Arsenic: diagnosis
• Urine collection: test of choice
*Children: timed urinary collection for 8-24 hrs
 Some methods does not distinguish organic and
organic formsabstain seafood ingestion > 5 days
• Blood: not recommend (short t1/2)
• Hair and fingernail analyses: validity???

21. Arsenic: treatment
• Decontamination
• Chelation therapy:
 dimercaprol (BAL)
 d-penicillamine
 succimer
Chronic poisoning: chelation therapy has not proven
effective in relieving symptoms

23. Woolf A, Wright R, Amarasiriwardena C, Bellinger D.Environ Health Perspect. 2002 Jun;110(6):613-6.
uncertain how
the water became
contaminatedA 10-year-old male:
refer to PEH center
with elevated blood,
urine, hair [Mn]

24. PEH center evaluation
Patient
• Unremarkable PH and
examination
• Patient’s grades and
behavior were excellent
• Mother: for the past
several years teachers had
consistently noted a
difficulty with listening skills
and following directions
Home and environment
• Boston, Massachusetts,
suburb 5years
• Well was drilled to supply the
home with water
• Water: turbid, metallic taste,
and left an orange-brown
residue on clothes, dishes,
and appliances
• Parents, 16 and 10 years boy
• Only the younger boy had
abnormally high blood [Mn]
Woolf A, Wright R, Amarasiriwardena C, Bellinger D.Environ Health Perspect. 2002 Jun;110(6):613-6.

25. Normal IQ but
unexpectedly poor
verbal and visual
memory
Woolf A, Wright R, Amarasiriwardena C, Bellinger D.Environ Health Perspect. 2002 Jun;110(6):613-6.

26. Management
• Advised to discontinue all residential use of the
water from the well
• Interceded with town officials on the behalf of
the family  3 mo later: a standpipe was
dropped from the water main to the family home
• 18 mo later:
 Still in an age-appropriate grade
 Teachers: continued to remark on his difficulty in
remaining on task and his inattentiveness in class
Woolf A, Wright R, Amarasiriwardena C, Bellinger D.Environ Health Perspect. 2002 Jun;110(6):613-6.

27. Manganese
• Light weight and durability
• Inorganic: steel alloys, batteries, glass,
ceramics, incendiaries, fungicides, organic
compounds , etc.
• Organic: gasoline and fuel oil additive,
fungicides
• Essential in human nutrient: bone,
metabolism of AA, lipids, CHO, enzyme

28. Manganese
• Route of exposure
Ingested
Inhaled
Placenta
Human milk

29. Manganese
• Sources of exposure
Foods: whole barley, rye and wheat, nuts, and leafy
green vegetable
Beverages: tea, milk (soy> cow’s milk> human milk)
Remedy: Chinese herbal
Pollution: air, water, and soil

30. Manganese exposure
Blood brain barrier
Circulation
3-5% 100 %
• Children
• Female
• Iron deficiency
• Low protein
intake
• Genetic
modulation
Excretion:
t1/2 40 days
• High dietary
Ca2+
•High dietary
PO4
3-
*esp.Neonate

31. Manganese: clinical effects
Acute effects Chronic/long-term effects
Lungs: “metal fume fever” or
manganese pneumonitis
Neurotoxicity: progressive
 “Manganese madness”
 Manganism: mimics Parkinson disease
Skin Pulmonary disease: chronic RS tract inflammation
Hepatic injury Reproductive toxicity:
 Decrease spermatogenesis (animal)
 Stillbirths and birth defects (cleft lip, imperforate
anus, cardiac defects, and deafness)
IQ and learning problems

32. Mn exposure and cognitive deficits
From Chang et al., 2010

33. Both low and high B-Mn levels may have adverse
neurological effects
From Claus Henn et al., 2010

34. Manganese: diagnosis
• Normal ranges
Blood: 4-15 µg/dL (bound to RBC)
Serum: 0.4-0.85 µg/dL
Urine: 1-8 µg/dL

35. Biomarkers of manganese intoxication
• Biomarkers of exposure
• Biomarkers of effect
• Biomarkers of host susceptibility
No reliable biomarkers:
complete scientific understanding of the mechanism of
toxicity remains undiscovered

36. Biomarkers of Mn exposure
• Mn concentrations in body fluid:
whole blood, plasma, or serum
1) reasonable indicator of exposure on a group basis;
2) reflects recent, active exposure; and
3) appears to be a modest indicator for distinguishing
Mn-exposed workers from control subjects at the
individual level

37. Manganese: treatment
• Chelation therapy
 Calcium disodium edetate (CaNa2EDTA) 
increase urinary excretion

38. Manganese: prevention
• Air pollution: < 0.05 µg/m3 (EPA)
• Water supplies: < 50 µg/L (EPA)
Recommended daily intake
• EPA: 0.14 mg/kg/day (adult)
• The institute of Medicine(Washington,DC):
 Infants 3 µg/day
 Adolescent males: 2.2 mg/day

39. Chronic intake of heavy metals
• Carcinogenic hazards
• Non-carcinogenic hazards
Neurologic and developmental involvement
Endocrine disruptor
Epigenetic

40. Chemical mixtures and children’s health
• Evaluating health effects of single chemical
exposures: under estimate the true effects
• Metal mixtures:
Children: developmental and neurological effects
More severe than exposure to each metal alone
Lead: increased toxicity in the presence of other
metals e.g., Mn, Cd, Mercury (Hg), As
Claus Henn B, Coull BA, Wright RO.Curr Opin Pediatr. 2014 Apr;26(2):223-9.

41. Chemical mixtures and children’s health
• Birth defects
• Reproductive outcome
• Cognitive and motor development
Claus Henn B, Coull BA, Wright RO.Curr Opin Pediatr. 2014 Apr;26(2):223-9.

42. • Chitwan Valley, Nepal
• Hospital-based birth cohort study with 100 pregnant women; 100 infants at 1 day
after birth
• Pb, As, and Zn concentrations in cord blood
• Pb, As inverse neurodevelopment of newborns
• High levels of Pb or As exposure during prenatal induce
retardation during in utero neurodevelopment

43. As, Cd and Mn with neurodevelopment in children
• 50% increase in As levels (urine) 0.4 decrease in the IQ of children
• 50% increase in Mn levels (hair)0.7 decrease in the IQ of children
• Mn exposure  attention deficit disorder with hyperactivity
Rodríguez-Barranco M,et al. Sci Total Environ. 2013 Jun 1;454-455:562-77.
•2002-2012
•As(18), Mn(17), Cd (6)
•Neurodevelopmental or behavioral
 As (13/18)
 Mn (14 /17)
 Cd(2/6)

44. Proposed biomarkers
Andrade VM, et al..Biol Trace Elem Res. 2015 Feb 20.

45. Thank you