Dioksiinit on epätäsmällinen yleisnimi ryhmälle kloorattuja aineita, jotka ovat hyvin kestäviä ja pysyviä orgaanisia yhdisteitä,Dioksiinisynopsis ja kuuluvat niin kutsuttuihin POP-yhdisteisiin. Ne kertyvät ravintoketjussa ja muutamat niistä ovat erittäin myrkyllisiä. Dioksiineihin luetaan yleensä polyklooratut dibentso-p-dioksiinit (PCDD-yhdisteet) polyklooratut dibentsofuraanit (PCDF-yhdisteet) eräitä ns. dioksiininkaltaisia polykloorattuja bifenyylejä (DL-PCB-yhdisteet).
Kemiallisesti oikea dioksiini on 1,4-dioksiini eli p-dioksiini. Se on yksinkertainen orgaaninen helposti syttyvä neste, jolla ei ole polykloorattujen dibentsodioksiinien ominaisuuksia eikä toksisuutta. Se muodostaa PCDD-yhdisteiden keskimmäisen renkaan.
Dioksiinien myrkyllisiä vaikutuksia välittää aryylihiilivetyreseptori (AH-reseptori, AHR), joka on myös moniin keskeisiin fysiologisiin toimintoihin vaikuttava solunsisäinen reseptori.
Dioksiinien rakenne Polyklooratut dibentso-p-dioksiinit ovat kolmirenkaisia tasomaisia yhdisteitä, joissa kaksi bentseenirengasta on liittynyt kahdella happisillalla toisiinsa. Niissä on 1–8 klooriatomia, ja niitä on 75 klooriatomien suhteen toisistaan poikkeavaa kongeneeria (johdosta).
Polyklooratuissa dibentsofuraaneissa happisiltoja on vain yksi, toinen renkaiden välinen sidos on suoraan hiilestä hiileen. Niitä on 135 kongeneeria.
PCDD/PCDF-aineita on siis yhteensä 210 kongeneeria, joista 17 on myrkyllistä. Myrkyllisyys edellyttää kloorautumista asemiin 2,3,7 ja 8; klooreja voi olla enemmän, mutta voimakkuus pääsääntöisesti pienenee jokaisesta lisäkloorista. Kloorit asemissa 2,3,7 ja 8 myös estävät entsyymejä pilkkomasta PCDD/F-aineita; jos jokin näistä puuttuu, aine metaboloituu suhteellisen nopeasti. Tyyppiaine TCDD eli 2,3,7,8-tetraklooridibentso-p-dioksiini on yksi voimakkaimmista synteettisistä myrkyistä.THL – Dioksiinit ja PCB-yhdisteet
PCB-yhdisteitä on yhteensä 209, mutta niistä on dioksiininkaltaisia vain 12, neljä ei-orto -yhdistettä, joissa ei ole yhtään klooria orto-asemassa kahta bentseenirengasta yhdistävään hiili-hiili-sidokseen nähden (kaavassa kohdissa 2, 2', 6 tai 6'), sekä kahdeksan ns. mono-orto-yhdistettä. Dioksiininkaltaisten vaikutusten edellytyksenä on tasomainen rakenne, ja orto-kloorit estävät PCB-molekyyliä asettumasta tasomaiseen muotoon eli konformaatioon.
Erirakenteiset dioksiinit vaikuttavat kvalitatiivisesti samalla tavalla, mutta niiden välillä on 30 000-kertaisia voimakkuuseroja. Niiden vertaamiseksi on kehitetty ns. TEF-tekijä (Toxic Equivalency Factor), jonka avulla voidaan laskea seoksessa olevien aineiden yhteisvaikutus.van den Berg M ym. The 2005 World Health Organization reevaluation of human and mammalian toxic equivalency factors for dioxins and dioxin-like compounds. Toxicological Sciences, 2006:93: 223–241. Siinä eri aineet muutetaan laskennalliseksi TCDD:ksi ja voidaan laskea yhteen vähän samaan tapaan, kuin olut, viini ja koskenkorva voidaan laskea yhteen absoluuttisena alkoholina.
Dioksiinien muodostuminen PCDD- ja PCDF-aineita ei tuoteta tarkoituksellisesti, vaan niitä syntyy epätäydellisen palamisen ja kloorausprosessien sivutuotteina. Merkittävimmät dioksiinien päästölähteet ovat Suomessa kaatopaikkapalot, metalliteollisuus ja puun pienpolttoMyllymaa, Tuuli, Katja Moliis, Antti Tohka, Simo Isoaho, Maria Zevenhoven, Markku Ollikainen ja Helena Dahlbo 2008: Jätteiden kierrätyksen ja polton ympäristövaikutukset ja kustannukset. Jätehuollon vaihtoehtojen tarkastelu alueellisesta näkökulmasta. Suomen ympäristö 39/2008. 192 s. Ympäristö.fi.
Dioksiineja muodostuu myös esimerkiksi sellun ja paperin tuotannossa, jäteöljyn hävittämisessä ja jätteenpoltossa.Tuomisto J. 100 kysymystä ympäristöstä ja terveydestä: arsenikista öljyyn, ss. 68–71. Kustannus oy Duodecim, Helsinki. . Verkossa englanniksi Where do the dioxins come from? Euroopan unionin jätteenpolttodirektiivi on niin tiukka, että sitä noudatettaessa dioksiineja on vähemmän savukaasuissa kuin polttoaineessa.
Saastuneissa maissa vanhoilla saha-alueilla Suomessa on runsaasti dioksiineja. Ne ovat peräisin sinistymisen estoon käytetyistä fungisideista kloorifenoleista, joissa niitä oli epäpuhtautena.
PCB-yhdisteitä on käytetty kestävinä öljyinä moniin eri tarkoituksiin. Ne ovat seoksia, ja niissä on pieniä määriä myös dioksiininkaltaisia PCB-yhdisteitä ja mm. dibentsofuraaneja. Vaikka niitä ei enää käytetä, niitä on tuotteissa (esim. muoveissa) ja ympäristössä edelleen merkittäviä määriä.Tuomisto J. 100 kysymystä ympäristöstä ja terveydestä: arsenikista öljyyn, ss. 76–78. Kustannus oy Duodecim, Helsinki. . Verkossa englanniksi Are the PCB compounds really super-poisons
Dioksiinien vaiheet ympäristössä ja elimistössä Dioksiinit ovat kestäviä ympäristössä ja elimistössä – niiden puoliintumisaika ihmisen elimistössä vaihtelee vuodesta yli kymmeneen vuoteen.Milbrath MO, Wenger Y, Chang C, Emond C, Garabrant D, Gillespie BW, Jolliet O. Apparent half-lives of dioxins, furans, and polychlorinated biphenyls as a function of age, body fat, smoking status, and breast-feeding. Environmental Health Perspectives, 2009:117: 417–425 Ne ovat rasvaliukoisia, joten ne rikastuvat ravintoketjussa. Tästä syystä dioksiinit häiritsevät ravintoketjun huipulla olevien eläinten kuten hylkeiden ja kotkien lisääntymistä. Toisaalta dioksiinit ovat niin huonosti vesiliukoisia ja takertuvat maa-ainekseen, että ne eivät juuri liiku saastuneista maista eivätkä joudu pohjaveteen. Ihmiselle tärkeimmät lähteet ovat Keski-Euroopassa liha ja maito, koska dioksiinit ovat levinneet laitumille savukaasuista. Suomessa suurin lähde on Itämeren kala, jossa on verrattain suuria pitoisuuksia, kun taas liha- ja maitotuotteet ovat hyvin puhtaita.
Hidas eliminoituminen ihmiselimistöstä ja pitkä puoliintumisaika tarkoittavat sitä, että vakiosaanti esim. ruoasta lisää elimistössä olevaa määrää hitaasti mutta jatkuvasti koko elämän ajan. Siksi 60-vuotiailla on elimistössään 5–10 kertaa enemmän dioksiineja kuin 20-vuotiailla.Kiviranta H ym. Polychlorinated dibenzo-p-dioxins, dibenzofurans, and biphenyls in the general population in Finland. Chemosphere 2005:60:854–869. Toisaalta se tarkoittaa sitä, että ratkaisevaa on vain pitkä altistus, eikä suhteellisen suurikaan lyhytaikainen altistus esim. tapahtuneiden rehun saastumisepisodien aikana juurikaan muuta elimistön dioksiinimäärää. Siksi ei ole katsottu aiheelliseksi esim. rajoittaa kalan syöntiä erikseen raskauden aikana, vaan samat ohjeet pätevät kuin siihenkin asti.Kalan _syöntisuositukset Itämeren lohi sisältää EU:n raja-arvot ylittävän määrän dioksiinia. Suomella ja Ruotsilla on poikkeuslupa myydä arvot ylittävän määrän dioksiinia ylittävää kalaa. Itämeren lohta ja taimenta tai isoa, yli 17 cm:n pituista silakkaa suositellaan syömään korkeintaan 1–2 kertaa kuussa. pienoiskuva|Dioksiinien väheneminen äidinmaidossa Suomessa ja Ruotsissa Dioksiinien pitoisuudet ympäristössä ja ravinnossa ovat pienentyneet kontrollitoimien johdosta radikaalisesti. Niiden pitoisuudet olivat suurimmillaan ilmeisesti 1970-luvulla, ja siitä alkaen mm. äidinmaidon dioksiinipitoisuudet ovat vähentyneet suunnilleen kymmenesosaan.
Dioksiinien vaikutusmekanismi Dioksiinien vaikutukset perustuvat ns. AH-reseptoriin eli "dioksiinireseptoriin". Tämä on soluissa oleva transkriptiofaktori, joka säätelee monien geenien ilmentymistä.Tijet N, Boutros PC, Okey AB, Tuomisto J, Pohjanvirta R. Aryl hydrocarbon receptor regulates distinct dioxin-dependent and dioxin-independent gene batteries. Molec. Pharmacol. 2006:69:140–153. AH-reseptoria stimuloivat myös monet muut vierasaineet, ja yksi sen keskeisistä tehtävistä onkin vierasaineiden metabolian kiihdyttäminen myrkyllisten aineiden poistamiseksi. Tämä tapahtuu indusoimalla useiden CYP-entsyymien ilmentymistä, esim. CYP1A1:n. Siten kohtuullinen AH-reseptorin stimuloituminen lienee hyödyllinen eikä haitallinen ilmiö ja sen tavoitteena on suojata elimistöä myrkkyvaikutuksilta. Voimakkaasta pitkäaikaisesta stimulaatiosta aiheutuu haittoja ja myrkkyvaikutuksia. AH-reseptori osallistuu monien elimistön osien kehitykseen ja mm. immuunimekanismien syntyyn ja säätelyyn.
TEF ja TEQ Dioksiinit, furaanit ja dioksiininkaltaiset PCB-yhdisteet vaikuttavat kaikki AH-reseptorin kautta, mutta niiden voimakkuus on hyvin erilainen. Kun niille annetaan voimakkuuden mukainen TEF-arvo, jokaisen kongeneerin määrä voidaan ilmaista ikään kuin se olisi TCDD:tä. Aineen määrä (usein pikogrammoissa tai nanogrammoissa) kerrotaan sen TEF-arvolla, jolloin saadaan laskennallinen määrä kongeneerin TCDD-ekvivalenttia. Kun seoksen kaikkien kongeneerien ekvivalenttiset määrät lasketaan yhteen, saadaan TEQ-arvo, joka osoittaa seoksen määrän laskennallisena TCDD-määränä (TCDD Equivalence). Käytössä olevat TEF-arvot on laadittu Maailman terveysjärjestön asiantuntijaryhmässä vuonna 2005.
Kongeneeri TEF-arvoDibentso-p-dioksiini2,3,7,8-TCDD11,2,3,7,8-penta-CDD 11,2,3,4,7,8-heksa-CDD 0,11,2,3,6,7,8-heksa-CDD 0,11,2,3,7,8,9-heksa-CDD 0,11,2,3,4,6,7,8-hepta-CDD 0,01Okta-CDD0,0003 Dibentsofuraani2,3,7,8-tetra-CDF 0,11,2,3,7,8-penta-CDF0,032,3,4,7,8-penta-CDF0,31,2,3,4,7,8-heksa-CDF0,11,2,3,6,7,8-heksa-CDF0,11,2,3,7,8,9-heksa-CDF0,12,3,4,6,7,8-heksa-CDF0,11,2,3,4,6,7,8-hepta-CDF0,011,2,3,4,7,8,9-hepta-CDF0,01Okta-CDF0,0003 Non-orto-PCB3,3',4,4'-tetra-CB (77)0,00013,4,4',5-tetra-CB (81)0,00033,3',4,4',5-penta-CB (126) 0,13,3',4,4',5,5'-heksa-CB (169)0,03 Mono-orto-PCB2,3,3',4,4'-penta-CB (105)0,000032,3,4,4',5-penta-CB (114)0,000032,3',4,4',5-penta-CB (118)0,000032',3,4,4',5-penta-CB (123)0,000032,3,3',4,4',5-heksa-CB (156)0,000032,3,3',4,4',5-heksa-CB (157)0,000032,3',4,4',5,5'-heksa-CB (167)0,000032,3,3',4,4',5,5'-hepta-CB (189)0,00003
Haittavaikutukset Dioksiinien nykyiset pitoisuudet ihmisissä ovat hyvin pieniä. Ne eivät ole merkittävästi vaikuttaneet ihmiseen ravinnosta saadun altistuksen takia, koska ihmisen ruokavalio on monipuolisempi kuin hylkeiden ja merikotkien. Kalan sisältämien hyvien rasvahappojen takia kalan syömistä pidetään terveellisenä huolimatta sen mahdollisista suuristakin dioksiinipitoisuuksista. Dioksiinialtistuksen vähentämiseksi suositellaan kuitenkin syötävän mahdollisimman monipuolisesti eri alueilla kasvavia ja eri lajisia kaloja.
Dioksiinien havaittuja haittavaikutuksia ihmisissä ovat myrkytystapauksissa olleet klooriakne ja hampaiden kehityksen häiriintyminen. Vaikeiden pitkäaikaisten riisiöljyn saastumisesta aiheutuneiden PCB-myrkytysten (Yusho ja Yucheng) oireet lienevät myös pääasiassa dioksiininkaltaisia vaikutuksia. Näissä myrkytyksissä nähtiin hyvin monenlaisia kehityshäiriöitä, eniten erilaisia iho-oireita syntyvillä lapsilla.
Suomen viranomaiset ovat rajoittaneet merkittävästi silakan ja muiden Itämeren rasvaisten kalojen käyttöä, jottei niiden sisältämä dioksiini johtaisi lasten kehityshäiriöihin. Myös hormonaaliset häiriöt ovat mahdollisia. Rasvaisen kalan käyttö on kuulunut kuitenkin pohjoismaisiin ravitsemussuosituksiin paitsi kansantaloudellisten syiden myös niiden sisältämien omega 3 -rasvahappojen ja D-vitamiinin vuoksi. Ruotsalaiset tutkijat totesivat kuitenkin vuonna 2007, ettei heillä ollut riittävästi tietoa kalansyöntiin liittyvien hyötyjen ja haittojen määrästä.Itämeren silakka ravintona – Hyöty-haitta-analyysi. https://www.ruokavirasto.fi/globalassets/tietoa-meista/julkaisut/julkaisusarjat/tutkimukset/riskiraportit/itameren-silakka-ravintona--hyoty-haitta-analyysi_1_2015.pdf