Сравнение некоторых показателей качества питьевой воды в г. Южно-Схалинске (стр. 4 из 10)
В силу этого в токсическом действии металлов, как и других ядов, большое значение имеют их транспорт, распределение, концентрация в месте действия, метаболизм, скорость и пути выделения. Вопросы метаболизма ядов, имеющие большое значение для понимания действия органических веществ, мало изучены в отношении металлов. Однако некоторые данные о превращении металлов в живом организме все же имеются. Известны происходящие в организме восстановительные процессы, при которых металлы и неметаллы из состояния высшей валентности переходят в состояние низшей валентности. Это установлено для железа, марганца, молибдена, ванадия, хрома, мышьяка.
Концентрация металлов в месте действия, как и вообще любых ядов или фармакологических средств, является результатом динамических процессов всасывания из места поступления, проникания в жидкие среды, транспорта, распределения в органах и тканях, химических превращений в последних и процессов выведения из организма. Последнее осуществляется с различной скоростью и различными путями.
Резорбция и распределение, а также выделение металлов, как и вообще экзогенных ядов, в конечном итоге схематически представляют как ряд процессов распределения между внешней средой (вода, воздух) и биосредами. В свою очередь в последних происходит перераспределение между фазами: кровью и тканевыми и межклеточными жидкостями, между последними и клетками, между внутриклеточными структурами.
Для осуществления непосредственного контакта любого яда с тканями, клетками, рецепторами и т.д. ему приходится проникать через множество пограничных поверхностей – биологических мембран, их роль играет кожа, слизистая желудочно-кишечного тракта, эндотелии сосудов, альвеолярный эпителий, вообще гистогематические барьеры, оболочка клеток, внутриклеточных структур и т.д. По современным представлениям биологические мембраны имеют белково-липидную структуру. Клеточные мембраны представляют самостоятельный структурный элемент, активно участвующий в процессах обмена веществ. Мембраны рассматриваются как биологические, динамические структуры, содержащие ряд важных энзимных систем. Повреждения, вызываемые ядами, нарушение функций энзимов приводят к изменению проницаемости транспорта через эти оболочки.
Поверхность клеточных оболочек несет отрицательный заряд, что показано на примере эритроцитов, сперматозоидов, многих бактерий; но, в тоже время, на отдельных участках заряд может меняться. Ионы (катионы), достигнув поверхности клетки, либо фиксируются на ней, либо отталкиваются в силу одноименности заряда. Например, полагают, что анионы проходят эритроциты через положительно заряженные поры; положительно заряженные ионы не могут проникнуть через них, с чем связана плохая проницаемость эритроцитов и других клеток для катионов. Одни анионы (хлор, бром) проникают в эритроциты почти мгновенно, но ряд других более сложных (например, JO-3, селеновая кислота) накапливаются в эритроцитах очень медленно.
Схематически транспорт веществ через пограничные поверхности можно разделить на: а) поступление веществ в клетки путем диффузии через водные и липидные барьеры; б) вода и растворенные в ней вещества как бы фильтруются в клетки (вступают в силу гидродинамические и осмотические законы); в) перенос липоидонерастворимых веществ объясняется образованием их соединений с компонентами мембраны. Считают, что двухвалентные металлы проникают через пограничные мембраны в виде фосфатных комплексов.
Клеточные оболочки могут играть и защитную роль в отношении вредного действия ядов, в частности металлов, которые в первую очередь фиксируются на поверхности и лишь медленно проникают вглубь клетки.
Соли металлов как хорошо растворимые и диссоциирующие соединения, попадая в организм, распадаются на ионы.
Скорость и полнота ресорбции зависят от соотношения между ионизированной и неионизированной частью молекулы.
Металлы высшей валентности и так называемые тяжелые металлы, склонные к образованию очень трудно растворимых гидроксидов, фосфатов, альбуминатов или весьма стойких комплексов, плохо всасываются из желудочно-кишечного тракта или при любых других путях введения.
Таким образом, указанные свойства металлов и их соединений, а именно, способность к диссоциации, образование свободных ионов, гидроксидов, образование прочных альбуминатов, гидратов, фосфатов определяют количество и состояние металла в организме, в первую очередь в крови.
Свободные ионы металлов быстро удаляются из крови; по данным Д.И.Семенова и И.П.Трегубенко - в течение 5 минут. Они также быстро выделяются из организма или накапливаются в скелете. Последнее, так же как и быстрое выделение с мочой, обычно указывает на то, что металл в организме циркулирует в ионизированном или молекулярно-дисперсном состоянии.
Так, благодаря способности к комплексообразованию металлы в тканях откладываются в виде комплексных соединений с белками, аминокислотами. Однако распределение их по большей части неравномерно, (Левина, 1982) а в ряде случаев избирательно. Например, высокое содержание в почках ртути, таллия, урана, кадмия или бария, рубидия, лития в мышцах, преимущественное накопление в эритроцитах калия, рубидия, свинца, шестивалентного хрома, мышьяка, селена и некоторых других.
1.5 Краткая характеристика патогенеза некоторых металлов
1.5.1 Кадмий
В промышленности и технике применяется как металлический кадмий, так и его соли – сульфаты, сульфиды и др. Соединения кадмия ядовиты. Ионы этого металла вступают в соединение с карбоксильными, аминными и сульфгидридными (- COOH, - NH2, -SH) группами, имеющимися в молекулах белков, и таким образом задерживаются в организме. Почки, печень и поджелудочная и щитовидная железы служат местами, в которых кадмий может оставаться годами. Известны случаи тяжелых отравлений кадмием, когда человек погибает спустя 9 лет после того, как была прекращена работа с металлом (Николаев, 1986). Действуя на кожу, кадмий вызывает дерматит и экзему.
Тяжелый металл кадмий вообще представляет собой один из самых опасных токсикантов среды (например, он значительно токсичнее свинца).В природной среде кадмий встречается лишь в очень малых количествах – именно поэтому его отравляющее действие было выявлено лишь недавно. Это объясняется тем, что только за 3-4 последних десятилетия он стал находить все большее техническое применение.
Кадмий опасен в любой форме – принятая внутрь доза в 30-40 мг уже может оказаться смертельной. Поэтому даже питье лимонада из сосудов, материал которых содержит кадмий, чревато опасностью. Из-за того, что однажды поглощенное количество кадмия выводится из человеческого организма очень медленно (0,1% в сутки), легко может происходить хроническое отравление. Самые ранние симптомы его – поражение почек и нервной системы, белок в моче, нарушение функций половых органов; позднее возникают острые костные боли в спине и ногах. Типично также нарушение функций легких. Кроме того, предполагается канцерогенное действие кадмия.
В организме кадмий в первую очередь накапливается в почках, и после достижения пороговой концентрации – около 0,2 мг Cd на 1 г веса почек – появляются признаки тяжелого отравления и почти неизлечимого заболевания. К таковым признакам относятся: одышка, наличие белка в моче, малокровие и почечная недостаточность. Как уже говорилось выше, кадмий тяжело поражает половые железы (прежде всего семенники).
Кадмий почти невозможно изъять из природной среды, поэтому он все больше накапливается в ней и попадает различными путями в пищевые цепи человека и животных. Чаще всего причиной повышенного содержания кадмия в воде бывают промышленные газообразные выбросы.
В Японии цинковый рудник загрязнил кадмием реку Дзинцу, и тамошняя питьевая вода стала содержать кадмий; кроме того, речной водой орошали рисовые поля и плантации сои. Спустя 15-30 лет более 150 человек умерло от хронического отравления кадмием, сопровождавшегося атрофией костей всего скелета; этот случай вошел в историю эпидемических отравлений тяжелыми металлами под названием «болезнь итай-итай». В США случаи заболевания итай-итай имели место в связи с потреблением сахарного тростника, который содержит большие количества кадмия. С тех пор в Японии всех, кто, так или иначе, подвергается подобной опасности, систематически обследуют на содержание кадмия в организме. Фармацевтическое предприятие «Pharmacia» в городе Фрейбурге недавно разработало метод, позволяющий сравнительно просто определять содержание кадмия в моче при помощи так называемого
- 2 – микроглобулина (Эйхлер, 1993).Количество кадмия, попадающее в организм человека, зависит не только от потребления им кадмий-содержащих пищевых продуктов, но и в большей степени от качества его диеты.
В частности, даже весьма незначительная недостаточность железа может заметно усилить аккумуляцию кадмия. Вообще, достаточное количество железа в крови, по-видимому, тормозит аккумуляцию кадмия. Кроме того, известно, что большие дозы витамина D действуют как противоядие при отравлении кадмием.
В настоящее время очень важным источником загрязнения обширных территорий кадмием служат также фосфатные удобрения, с которыми в почву, а следовательно и в воду – всегда попадает некоторое количество кадмия. Речь идет об удобрениях, которые содержат лишь следы кадмия. Это означает, что загрязнение растений, связанное с данным источником кадмия, настолько мало, что определяемые остаточные количества должны лежать намного ниже предела, установленного ВОЗ.
1.5.2 Ртуть
Данный металл относится к веществам общетоксического действия, вызывающем у людей летальный исход в количестве 75-300 мг в сутки. Наиболее токсична двухлористая ртуть (сулема), однократная летальная доза, которой составляет для человека 0,2-0,5 г. Ртуть характеризуется высокой нефротоксичностью, приводящей к быстро развивающейся почечной недостаточности. Выведение ртути осуществляется почками через пищеварительный тракт, потовыми и молочными железами.