Биологическая роль токсических микроэлементов



Физиологическая роль олова



Олово поступает в организм человека преимущественно с пищей. В молоке и в свежих овощах концентрации олова невелики и обычно составляют 1 мкг/г и ниже. Значительно выше содержание олова в жирах и жирной рыбе (до 130 мкг/г). Олово может присутствовать в консервах и упаковочной фольге.

В течение суток в организм взрослого человека поступает до 50 мг олова; 3-10% от этого количества всасывается в желудочно-кишечном тракте. В организме в основном олово находится в виде жирорастворимых солей. В тканях олово присутствует в концентрациях от 0,5 до 4,0 мкг/г. На кости приходится 0,8 мкг/г олова, на почки, сердце и тонкий кишечник — 0,1 мкг/г. В мозге новорожденных олово не обнаруживается. Выделяется олово из организма с желчью и мочой.

Полагают, что оптимальная интенсивность поступления олова в организм составляет 2-10 мг/день. Дефицит олова может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/день и менее), а порог токсичности равен 20 мг/день.

Олово входит в состав желудочного фермента гастрина, оказывает влияние на активность флавиновых ферментов, способно усиливать процессы роста. Дефицит олова проявляется в таком распространенном явлении, как лысина у мужчин. Оказалось, что если дефицит олова не устраняется, он ведет к развитию глухоты.



Физиологическая роль серебра



Серебро поступает в организм с водой и пищевыми продуктами. Возможна резорбция серебра через кожу и слизистые оболочки. Серебро в незначительных количествах содержится во всех органах и тканях; среднее содержание этого элемента в теле млекопитающих достигает 20 мкг на 100 г сухой массы. Наиболее богаты серебром мозг, легкие, печень, эритроциты, пигментная оболочка глаза и гипофиз. Выводится серебро из организма преимущественно через кишечник.

Среднесуточное поступление серебра с пищей составляет 1-80 мкг. Биоусвояемость серебра определяют по величине всасывания из желудочно-кишечного тракта, эта величина составляет порядка 5%.

Вопрос о физиологической роли серебра изучен недостаточно. Серебро относят к потенциально-токсичным и к потенциально-канцерогенным элементам. Известно, что в организме серебро образует соединения с белками, может блокировать тиоловые группы ферментных систем, угнетать тканевое дыхание. В плазме крови серебро связывается с глобулинами, альбуминами и фибриногеном. При длительном контакте с серебром в производственных условиях этот элемент может накапливаться в печени, почках, коже и слизистых оболочках. Установлено, что лейкоциты могут фагоцитировать серебро и доставлять его к очагам воспаления. При попадании на кожу соли серебра оставляют черные, трудно удаляемые следы. Также возможно подкожное накопление серебра. Накопление серебра в коже в виде особых образований получило название «аргирия».



Физиологическая роль стронция



Вместе с пищей в организм взрослого человека поступает 0,8-3,0 мг стронция в сутки. При избыточном поступлении стронция возникает так называемый «стронциевый рахит» или «уровс кая болезнь». Это эндемическое заболевание, впервые обнаруженное у населения, проживающего вблизи реки Уров в Восточной Сибири. «Уровская болезнь» возникает вследствие вытеснения ионов кальция ионами стронция из костной ткани. Ионы стронция в костной ткани не задерживаются, поэтому происходит ее декальцификация У человека при этом заболевании изменяются суставы, отмечается ограничение их подвижности, истончение, рассасывание и изъязвление суставных хрящей, нарушение роста и деформация костной ткани. В тяжёлых случаях обнаруживаются разволокнение суставного хряща, образование очагов обнаженной кости. Изменения в суставах соответствуют своеобразному симметричному деформирующему остеоартрозу. Основными симптомами болезни являются короткопалость, уплотнение и деформация межфаланговых суставов, поражение поясничных позвонков, атрофия мышц, ограничение подвижности суставов. Стронций вытесняет из организма не только кальций, но и цинк. Допускается возможность отрицательного влияния стронция на хромосомный аппарат и развитие в результате этого наследственных форм хондроплазии.

Почвы уровской биогеохимической провинции содержат кальция в 21 раз, стронция – в 3-7 раз, бария – в 4,6 раза больше, чем в чернозёме. Обнаружено также избыточное содержание солей марганца и фосфата.

Стронций, поступающий с пищей, относительно плохо усваивается организмом (около 5-10%). В основном богаты стронцием растительные продукты, а также кости и хрящи. Абсорбция стронция происходит в основной, 12-перстной и подвздошной кишке. Абсорбированный в организме стронций затем выводится, в основном с мочой, в меньшей степени с желчью. В фекалиях находится неабсорбированный стронций.

В организме взрослого человека массой 70 кг находится около 320 мг стронция, причем его основное количество (до 99%) депонировано в костях. Относительно высоки концентрации стронция в лимфатических узлах (0,30±0,08 мкг/г), легких (0,20±0,02), яичниках (0,14±0,06), печени и почках (0,1±0,03). В цельной крови обнаружено около 0,03 мг/л стронция.

Соединения стронция ядовиты незначительно.



Физиологическая роль алюминия



В организм человека ежесуточно поступает от 5 до 50 мг алюминия, в зависимости от региона проживания. Считается, что оптимальная среднесуточная интенсивность поступления алюминия в организм (с учетом степени всасываемости этого элемента) составляет 20-100 мкг.

Растительные продукты содержат в 50-100 раз больше алюминия, чем продукты животного происхождения. Известно, что при горячей обработке пищевых продуктов или выпечке хлеба, за счет использования алюминиевой посуды, происходит загрязнение пищи этим металлом. Источником поступления алюминия является также и питьевая вода, где его содержание составляет 2-4 мг/л. В желудочно-кишечном тракте человека всасывается 2-4% поступившего алюминия, причем лучше усваиваются растворимые соли, такие как А1С13. Алюминий поступает в организм и через легкие, что при высоких показателях загрязнения воздуха соединениями алюминия, может приводить к фиброзу.

Содержание алюминия в организме взрослого человека невелико, — 30-50 мг. Концентрация алюминия в тканях колеблется от 0,2 до 0,6 мкг/г. Среднее содержание алюминия в яичниках составляет 0,4 (мкг/г), семенниках — 0,4 (мкг/г), мышцах — 0,5 (мкг/г), мозге — 0,4 (мкг/г), печени — 2,6 (мкг/г), легких — 18,2 (мкг/г), лимфатических узлах — 32,5 (мкг/г). В легких концентрация этого элемента, при условии вдыхания пыли, содержащей соединения алюминия, может достигать 20-60 мкг/г.

Депонируется алюминий в костях, печени, легких и в сером веществе головного мозга. С возрастом содержание этого элемента в легких и головном мозге увеличивается. Алюминий выводится из организма в основном с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом.

Алюминий является постоянной составной частью клеток, где преимущественно находится в виде А13+. Его присутствие в том или ином виде обнаружено практически во всех органах человека.

Алюминий играет в организме важную физиологическую роль, — он участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов; процессах регенерации костной, соединительной и эпителиальной ткани; оказывает, в зависимости от концентрации, тормозящее или активирующее действие на пищеварительные ферменты; способен влиять на функцию околощитовидных желез. Алюминий в небольших количествах необходим для организма, и особенно для костной ткани, в случае же его избытка этот металл может представлять серьезную опасность для здоровья. В целом алюминий относят к токсичным (иммунотоксичным) элементам.



Физиологическая роль свинца



Роль свинца в жизнедеятельности организма изучена недостаточно. Известно, что свинец участвует в обменных процессах костной ткани. С другой стороны, свинец является канцерогеном и тератогеном для организма.

Полагают, что оптимальная интенсивность поступления свинца в организм человека составляет 10—20 мкг/день. Дефицит свинца в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мкг/день и менее), а порог токсичности равен 1 мг/день.

В организме взрослого человека содержится 80-120 мг свинца. В желудочно-кишечном тракте всасывается 5-10% (а иногда и до 50%) от поступившего свинца. Много свинца может попадать в организм с вдыхаемым воздухом (до 70% аэрозоля содержащего свинец оседает в легких). При больших концентрациях тетраэтилсвинца возникает риск его проникновения через кожу. У мужчин удержание свинца в организме выше, чем у женщин. Повышенное поступление с пищей кальция, фосфора, магния, цинка снижает абсорбцию свинца, тогда как на фоне дефицита железа и перечисленных элементов способность организма усваивать свинец увеличивается. Токсическое действие свинца во многом обусловлено его способностью образовывать связи с большим числом анионов — лигандов, к которым относятся сульфгидрильные группы, производные цистеина, имидазольные и карбоксильные группы, фосфаты. В результате связывания ангидридов со свинцом угнетается синтез белков и активность ферментов, например АТФ-азы. Свинец нарушает синтез тема и глобина, вмешиваясь в порфириновый обмен, индуцирует дефекты мембран эритроцитов. Свинец – опасное нейротоксическое вещество, влияющее на центральную и периферическую нервную систему. Обращают на себя внимание полиморфизм клинических проявлений свинцовой интоксикации и трудность диагностики случайных отравлений. При хроническом воздействии свинца у людей развивается свинцовая энцефалопатия, характеризующаяся заторможенностью, беспокойством, раздражительностью, головной болью, тремором, галлюцинациями, потерей памяти и неспособностью концентрировать внимание. В более тяжелых случаях заболевания возникают бред, мания, конвульсии, паралич и кома. Наиболее тяжелые осложнения – атрофия коры большого мозга, гидроцефалия, судорожные припадки и идиотия. Чаще осложнения носят более легкий характер. Вследствие двигательной дискоординации, снижения чувствительного восприятия и неспособности к концентрации внимания у детей может нарушится способность к обучению.

Клиническое течение энцефалопатии при алкилсвинцовых интоксикациях несколько отличается от такового энцефалопатии, вызванной влиянием неорганического свинца. В этом случае галлюцинации, тремор, бред, бессонница, мании, головная боль, резкая смена настроений – наиболее часто диагностируемые симптомы. Отмечена высокая летальность при алкилсвинцовой энцефалопатии. Неорганический свинец оказывает токсическое действие на периферическую нервную систему, характеризующееся слабостью разгибательных мышц, анальгезией и анестезией. Поражение почек проявляется повреждением проксимальной части канальцев нефронов и хронической свинцовой нефропатией.

При хронической свинцовой интоксикации развиваются атеросклеротические изменения в почках, вследствие поражений сосудов мозга может наступить смерть. В этиологии сосудистых поражений мозга важную роль играет гипертензия. Свинец может быть этиологическим фактором развития миокардита.

Анемия – характерное раннее проявление токсического действия свинца. Это заболевание иногда проявляется базофильной исчерченностью эритроцитов и сопровождается ретикулоцитозом.

Основной путь поступления в организм свинца лежит через желудочно-кишечный тракт. Степень всасывания свинца зависит от растворимости его соединений. Выводится свинец из организма со стулом (80-90%), а меньшая часть выделяется с мочой. В норме в костях содержание свинца равно 20 мг/кг, печени — 1 мг/кг, почках — 0,8 мг/кг, головном мозге — 0,1 мг/кг.

Свинец и его соединения очень ядовиты.



Физиологическая роль кадмия



Кадмий относится к токсичным микроэлементам, являясь одним из основных поллютантов окружающей среды.

В организм взрослого человека в течение суток поступает 10-20 мкг кадмия. Однако считается, что оптимальная интенсивность поступления кадмия должна составлять 1-5 мкг. Пищевыми источниками кадмия являются морепродукты (особенно мидии и устрицы), злаки (зерновые) и листовые овощи. Содержание кадмия в них может увеличиваться в связи с нарушением гигиенических норм использования фосфатных удобрений. Значительно увеличивает поступление кадмия в организм курение, поскольку абсорбция его из легких происходит быстрее, чем из пищеварительного тракта.

Дефицит кадмия в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (0,5 мкг/сутки и менее), а порог токсичности составляет 30 мкг/сутки.

В тонком кишечнике адсорбируется менее 5% поступившего с пищей кадмия. На всасывание кадмия существенно влияет присутствие других биоэлементов и пищевых веществ, таких как Са, Zn, Си, пищевые волокна и др. Кадмий, поступающий в организм с вдыхаемым воздухом, усваивается значительно лучше (10-50%).

В организме человека кадмий аккумулируется в основном в почках, печени и двенадцатиперстной кишке. Время полужизни микроэлемента составляет по исследованиям ВОЗ 16-33 года. С возрастом содержание кадмия в организме увеличивается, особенно у мужчин. Средняя концентрация кадмия у мужчин и женщин составляет соответственно в почках 44 и 29 мкг/г, печени — 4,2 и 3,4 мкг/г. Содержание кадмия в ребрах составляет 0,4-0,5 мкг/г.

Кадмий выводится из организма преимущественно через кишечник. Среднесуточная скорость выведения этого элемента очень незначительна и составляет, по некоторым данным, не более 0,01% от общего количества кадмия содержащегося в организме. Эстрогены усиливают выведение кадмия, что может быть связано с активизацией обмена меди.

Физиологическая роль кадмия изучена недостаточно. Кадмий обнаруживается в составе так называемого « металлотионеина» — белка, для которого характерно высокое содержание сульфгидрильных групп и тяжелых металлов. Функция тионеина заключается в связывании и транспортировке тяжелых металлов и их детоксикации. In vitro кадмий активирует несколько цинкзависимых ферментов: триптофан оксигеназу, ДАЛК-дегидратазу, карбоксипептидазу. Однако ферментов, которые бы активировались только кадмием, не обнаружено.

Избыточное потребление кадмия может иметь следующие последствия: гипертензия, анемия, остеомаляция, остеопороз, деформация скелета, нарушения функции почек, отставание детей в росте, аномалии поджелудочной железы и селезенки, нарушения сердечной деятельности, поражение почек и печени. Поражение почек возникает в том случае, если содержание кадмия в коре составляет 200 мг на кг сырой массы.

Наиболее известный пример интоксикации кадмием – болезнь «Итай-итай», которая наблюдается в Японии у населения, проживающего в префектуре Тояма. При этом заболевании сначала поражаются почечные канальцы, затем развивается остеомаляция.

Соединения кадмия ядовиты.



Физиологическая роль ртути



Ртуть поступает в организм человека с морской рыбой, морепродуктами и рисом, общим количеством до 0,2 мг/кг в сутки. Ртуть обнаружена во всех органах и тканях организма человека. Хотя физиологическая роль ртути неясна, возможно, что этот элемент играет значительную роль в организме человека. Считается, что оптимальная интенсивность поступления ртути в организм составляет 1-5 мкг/день, однако при частом потреблении морепродуктов и рыбы этот показатель возрастает до 10-20 мкг/ день. Дефицит ртути в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (0,5 мкг/день и менее), а порог токсичности равен 50 мкг.

Токсичность ртути зависит от той химической формы, в которой она попадает в организм. Металлическая ртуть (в жидком виде) при попадании в организм в целом нетоксична и всасывается в желудочно-кишечном тракте практически полностью. Элементарная ртуть во взвешенном состоянии очень хорошо резорбируется в респираторном тракте (до 85-90%). С мочой из организма выводится до 52% поступившей ртути, с калом около 48%. Неорганические соединения Hg2+ всасываются в желудочно-кишечном тракте в пределах 10% от поступившей дозы, причем 60% выводится с мочой и 40% — с калом. Органические соединения ртути (алкилртутные и арилртутные соединения) всасываются в ЖКТ практически полностью (90%), а выводятся из организма в основном с калом (80%) и мочой. Максимальная концентрация ртути отмечается в почках и составляет 2,7 мкг/г сырого веса. В других тканях эта концентрация ниже и равна 0,05-0,30 мкг/г. Повышенное содержание ртути может отмечаться в волосах (при 0,1-0,5 мкг/г в норме), ногтях и коже. Период полувыведения металлической ртути у человека составляет 70 дней, органической — 40 дней, паров — 50 дней.

Классические симптомы отравления элементарной ртутью – эретизм (раздражительность, повышенная возбудимость, потеря памяти, бессонница), тремор при осуществлении произвольных движений, гингивит. Они возникают после хронического воздействия на организм человека концентрации ртути в воздухе, превышающей 0,1 мг/м3. Такие условия возможны при добыче и переработке ртутной руды, ремонте ртутных выпрямителей, производстве хлорщелочей, термометров, градуированной лабораторной посуды, искусственных ювелирных украшений, фетровых шляп и др.

Микромеркуриализм характеризуется слабой выраженностью астеновегетативного синдрома. При нем наблюдаются неврастенические симптомы, такие как: тремор, увеличение щитовидной железы, лабильный пульс, тахикардия, дермографизм, гингивит, повышение уровня ртути в крови и экскреция ее с мочой.

При интоксикации, вызванной ртутью, отмечены поражения мышц, нарушения памяти, внимания, логического мышления, депрессия, раздражительность, усталость, психомоторные расстройства.

Наиболее типичные симптомы отравления метилртутью – парестезия, сужение полей зрения, ухудшение слуха, атаксия, которые обычно необратимы.



Физиологическая роль таллия



Таллий обладает выраженной токсичностью, которая обусловлена нарушением ионного баланса главных катионов организма — Na+ и К+. Ион Т1+ склонен образовывать прочные соединения с серосодержащими лигандами и таким образом подавлять активность ферментов, содержащих тиогруппы. Поскольку ионные радиусы К+ и Т1+ близки, они обладают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах. Катион Т1+ обладает большей по сравнению с К+ способностью проникать через клеточную мембрану внутрь клетки. При этом скорость проникновения Т1+ в 100 раз выше, чем у щелочных металлов. Это вызывает резкое смещение равновесия Na/K, что приводит к функциональным нарушениям нервной системы. Кроме того, таллий нарушает функционирование различных ферментных систем, ингибирует их, препятствуя тем самым синтезу белков. Именно тот факт, что таллий является изоморфным «микроаналогом» К+, свидетельствует о том, что токсичность его соединений для человека существенно выше, чем у свинца и ртути.

В норме, суточное поступление таллия с питанием незначительное, всего около 2 мкг, однако таллий очень хорошо резорбируется в кишечнике. Так же, как и калий, таллий в организме аккумулируется внутри клеток. Как в норме, так и при интокси кации таллием, это элемент в основном сконцентрирован в почках, печени, мышцах, органах эндокринной системы, щитовидной железе и в яичках.

В основном таллий выводится с фекалиями, путем секреции из внутренней среды организма в кишечник. Сопровождается этот процесс конкуренцией К+/Т1+. Выделение таллия через почки в целом незначительно, даже на фоне отравления.



Физиологическая роль висмута



Висмут относится к токсичным ультрамикроэлементам. В организм человека висмут поступает в основном с пищей, а также с воздухом и водой, в количестве 5-20 мкг/сутки. Всасывание висмута, поступившего в желудочно-кишечный тракт, незначительно и составляет около 5%. После всасывания висмут обнаруживается в крови в виде соединений с белками, а также проникает в эритроциты. Между органами и тканями висмут распределяется относительно равномерно. Некоторое накопление висмута может наблюдаться в печени, почках (до 1 мкг/г), селезенке и костях. Обнаруживается висмут и в головном мозге Висмут, прошедший через желудочно-кишечный тракт, выделяется в виде сульфида висмута, окрашивая кал в темный цвет. Резорбированный висмут выделяется с мочой.

О физиологической роли висмута известно немного. Висмут индуцирует синтез низкомолекулярных белков, принимает участие в процессах оссификации, образует внутриклеточные включения в эпителии почечных канальцев. Возможно, этот элемент обладает генотоксическими и мутагенными свойствами.



Физиологическая роль бериллия



Бериллий относится к токсичным химическим элементам. В организм человека бериллий может поступать как с пищей, так и через легкие. Среднесуточное поступление бериллия составляет 10-20 мкг. При поступлении в растворимой форме в желудочно-кишечный тракт, бериллий взаимодействует с фосфатами и образует плохо растворимый Ве3(РО4)2 или связывается белками эпителиальных клеток в прочные протеинаты. Поэтому всасываемость бериллия в желудочно-кишечном тракте невелика и колеблется от 4 до 10% от поступившего количества. Следует отметить, что этот показатель зависит также и от кислотности желудочного сока.

Общее количество бериллия в теле взрослого человека колеблется (по различным данным) от 0,4 до 40 мкг. Бериллий постоянно присутствует в крови, костной и мышечной ткани (0,001-0,003 мкг/г) и других органах. Установлено, что бериллий может депонироваться в легких, печени, лимфатических узлах, костях, миокарде. Выводится бериллий из организма преимущественно с мочой (более 90%).

Физиологическая роль бериллия недостаточно изучена, однако известно, что бериллий может принимать участие в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, поддержании иммунного статуса организма. Установлено, что активность соединений бериллия отчетливо проявляется в различных биохимических превращениях, связанных с участием неорганических фосфатов.

Все соединения бериллия ядовиты. Тканями-мишенями для бериллия являются слизистые оболочки человека (легкие, верхние дыхательные пути), а также кожные покровы.



Права на статью принадлежат ООО "Электронная Медицина".