Влияние тяжелых металлов на биохимические процессы в организме человека Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

12 3

Гулиева С.В. , Керимова Р.Дж. , Юсифова М.Ю.

1Гулиева Севда Вагиф кызы - кандидат биологических наук, доцент, отдел биохимии;

2Керимова Рена Джаббар кызы - кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник,

отдел экспериментальной хирургии;

3Юсифова Матанат Юсиф кызы - старший лаборант, отдел фармакологии, Научно-исследовательский центр Азербайджанский медицинский университет, г. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация: в статье приводится обзор данных литературы по содержанию тяжелых металлов в окружающей среде, описывается негативное воздействие некоторых из них на организм человека в целом.

Ключевые слова: тяжелые металлы, микроэлементы, загрязнение окружающей среды.

Среди многих экологических проблем особое место занимает поступление загрязняющих веществ в окружающую среду, в частности тяжелых металлов, источниками которых являются отрасли промышленности, теплоэнергетики и автотранспорт. На сегодняшний день, опубликованы многочислен-ные исследования по содержанию тяжелых металлов и их соединений в почве [5, а 7]. Одними из наиболее вредных для биосферы Земли загрязнений, имеющих самые разнообразные вредные последствия для здоровья людей и жизнедеятельности живых организмов, являются загрязнения тяжелыми металлами (ТМ). Рост промышленной индустрии приводит к увеличению содержания тяжелых металлов в атмосфере. С экологических и токсиколого-гигиенических позиций не все тяжелые металлы могут быть восприняты однозначно. Прежде всего, представляют интерес металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используют в производственной деятельности человека, накапливающиеся во внешней среде и представляющие серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей среды, на сегодняшний день к ТМ относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева: V, Сг, Mn, Fe, Со, №, Си, Zn, Mo, Cd, Sn, Pb,Bi и др. [2, а 10]. Особенно опасными оказываются металлы, не входящие в состав биомолекул, т. е. ксенобиотики: РЬ, Cd. Все они образуют особо прочные соединения с концевыми тиогруппами белков, поэтому их называют тиоловыми ядами. Эти данные позволяют говорить о возможности участия тяжелых металлов и их соединений в качестве этиологических факторов развития различных заболеваний, играть определенную роль в росте генетических мутаций, раковых и сердечно-сосудистых патологий, отравлений, дерматозов, снижении иммунитета [3, с. 8].

Актуальность выбранной темы заключается в том, что тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу токсикантов, во многом определяющую антропогенное воздействие на экологическую структуру окружающей среды и самого человека. Учитывая все возрастающие масштабы производства и применения тяжелых металлов, высокую токсичность, способность накапливаться в организме человека, оказывать вредное влияние даже в сравнительно низких концентрациях, или дозах, эти химические загрязнители должны быть отнесены к числу приоритетных [5, с. 2].

Увеличение концентрации металлов-токсикантов в природе происходят и в результате вулканических извержений, проливных кислотных дождей. Все эти источники загрязнения вызывают в биосфере увеличения содержания этих металлов по сравнению с естественным фоновым уровнем.

Уже почти 85 лет известно, что каждый элемент имеет присущий ему диапазон безопасной экспозиции, который поддерживает оптимальные тканевые концентрации и функции; у каждого элемента имеется свой токсический диапазон, когда безопасная степень его экспозиции превышена [8, с. 160]. Известно большое количество публикаций и исследований, посвященных изучению содержания и накоплению ТМ в продуктах питания растительного и животного происхождения, а также разработанных рекомендаций, направленных на предупреждение неблагоприятного воздействия токсикантов на организм человека [7, с. 75]. Загрязнение объектов биосферы (почва, вода, воздух) является причиной накопления их в пищевом сырье как растительного происхождения, так и животного происхождения в количествах, превышающих вышеуказанные.

Из всех токсических элементов в данной работе будут рассмотрены мышьяк, свинец, кадмий, ртуть, цинк, медь, таллий.

Кадмий

Поступление в атмосферу кадмия связано с деятельностью промышленных предприятий и сжиганием разнообразных отходов [1, с. 201]. Основными путями поступления в организм человека является пероральный, ингаляционный и через кожу. Отравление кадмием разрушает печень и почки, приводя к сильнейшему нарушению функции почек. Избыток кадмия нарушает метаболизм металлов, особенно железа и кальция, нарушает действие цинковых и иных металло-ферментов, блокирует сульфгидрильные группы ферментов, нарушает синтез ДНК. Кадмий легко замещается в металлфлавопротеиновых комплексах, где главенствующую роль играют железо и молибден, нарушая двухстадийный процесс окисления.

Ртуть

Ртуть попадает в окружающую среду как в результате промышленного загрязнения, так и в результате естественного испарения из земной коры. Большое количество его попадает в окружающую среду и при разбивании медицинских термометров. Она токсична в любой своей форме. Ртуть в природных условиях довольно быстро превращается в летучее токсическое соединение — хлорид метилртути. Ионы метилртути попадая в эритроциты, печень и почки, оседают в мозге, вызывая серьезные необратимые нарушения ЦНС. Это приводит, в конце концов, к общему и церебральному параличу, деформации конечностей, особенно пальцев, и смерти. Ртуть блокирует активность ряда важнейших ферментов, в частности карбоангидразы, карбоксипептидазы, щелочной фосфатазы. Легко попадая в клетки, выводит из колеи метаболические реакции, связанные с витамином В12. Недостаточность витамина В12 приводит к повреждению механизма биосинтеза ДНК, являющейся причиной разных форм анемий, что приводит к дегенеративным изменениям нервной системы [6, с. 3].

Свинец

В современных условиях наибольшим источником загрязнения свинцом среды обитания считаются выхлопы бензиновых двигателей автомашин, поскольку в бензин добавляется тетраэтилсвинец для повышения октанового числа. Свинец препятствует одной из ступеней биосинтеза гема, считается сильнейшим нейротоксином, вызывает повышенную агрессивность. Хроническое отравление свинцом постепенно приводит к нарушениям функций почек, нервной системы, анемии. Токсичность свинца увеличивается при недостатке в организме кальция и железа. Свинец блокирует SH-группы белков, образуя комплексы с фосфатными группами рибозы у нуклеотидов, и тем самым быстро разрушает РНК, ингибирует ферменты, в частности карбоксипептидазу. Хроническое отравление свинцом и

78

накопление его в организме человека даже при низких уровнях содержания приводит к снижению коэффициента интеллекта, ослаблению внимания, потере работоспособности, гиперактивности, расстройству поведения, отставанию в развитии. Известно также, что свинец неблагоприятно действует на течение и исход беременности [3, с. 103]. Наличие свинца в органах плода, а иногда в плаценте приводит к преждевременным родам, выкидышам, внутриутробной гибели плода. Особенно опасно воздействие свинца на маленьких детей, оно вызывает умственную отсталость и хроническое заболевание мозга [2, с. 13].

Мышьяк

Источниками мышьяка могут быть выбросы предприятий стекольной, радиоэлектронной, металлургической промышленности, автомобилей. Мышьяк относится к числу наиболее сильных и опасных ядов. В присутствии кислорода быстро образует очень ядовитый мышьяковистый ангидрид. При пероральном отравлении высокая концентрация мышьяка наблюдается в желудке, кишечнике, печени, почках и поджелудочной железе, при хроническом отравлении постепенно накапливается в коже, волосах и ногтях. Ингибирования различных ферментов нарушает метаболизм. В процессе отравления первыми страдают аксоны, что приводит к периферической нейропатии и параличу конечностей. Мышьяк считается канцерогенным и очень опасным для организма человека.

Таллий

Является очень токсичным, зачастую его называют «химическим СПИДом». Таллий вмешивается в процесс окислительного фосфорилирования, уничтожая активность АТФазы. Проникая через клеточные мембраны, образует сильные комплексы, например, нерастворимый комплекс с рибофлавином. Это приводит к нарушению метаболизма серы и разрушению иммунной системы. Отравление таллием приводит к гастроэнтеритам, периферической нефропатии, при большой абсорбции к смерти. Через 2-3 недели после небольшого отравления у человека выпадают волосы.

Цинк является биологически значимым микроэлементом, в виде двухвалентного элемента входит в состав свыше 20 ферментов, включая участвующие в обмене нуклеиновые кислоты. Его содержание в организме взрослого человека равняется примерно 2 г. Однако, несмотря на небольшие количества, этот микроэлемент оказывает огромное влияние на сотни биохимических реакций. Большая часть цинка концентрируется в мышцах, а самая высокая содержание — в простате. В крови он присутствует в эритроцитах как кофактор карбоангидразы. Микроэлемент есть в составе инсулина. Отсутствие цинка тормозит продукцию гормонов надпочечников, щитовидной железы, соматотропина (гормон роста), тестостерона и эстрогенов. Особенно важен этот микроэлемент для организма мужчины: он обеспечивает нормальное функционирование предстательной железы и продукцию спермы.

Избыток цинка нарушает баланс метаболического равновесия между другими металлами, ухудшает работу иммунной системы. Разбалансировка отношения цинк/медь является главным причинным фактором в развитии ишемической болезни сердца. Избыточное потребление солей цинка может приводить к острым кишечным отравлениям с тошнотой. Кроме того, цинк участвует в процессах передачи нервных импульсов. С этим связано его высокое содержание в клетках сетчатки глаза. Микроэлемент обостряет восприятие вкусов и запахов, влияет на сократительную способность мышц. Также цинк нужен для нормального функционирования иммунной системы, кроветворения, работы сальных желез. Цинк необходим для образования печенью алкогольдегидрогеназы, ответственной за обезвреживание спиртов, участвует в продукции ферментов, нужных для синтеза нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), деления клеток, образования и распада белков и углеводов.

Медь является необходимым кофактором для нескольких важнейших ферментов, катализирующих разнообразные окислительно-восстановительные

79

реакции, без которых нормальная жизнедеятельность невозможна. Известно более 30 белков и ферментов, в состав которых входит медь. Медь входит в состав цитохромоксидазы - терминального звена митохондриальной цепи переноса электронов, играющей важную роль в процессах биологического окисления и окислительного фосфорилирования генерации АТФ; моноаминооксидазы, катализирующей окислительное дезаминирование катехоламинов, серотонина и др., а также лизина (лизилоксидаза). Последний процесс определяет образование поперечных сшивок в молекуле коллагена и эластина. Медь участвует в построении тирозиназы, катализирующей превращение тирозина в дофамин и меланины. Отсутствие или недостаточная активность тирозиназы приводит к альбинизму, а ее черезмерная активность - к развитию меланомы (быстропрогрессирующего рака кожи). Их биологическая роль связана с процессами гидроксилирования, переноса кислорода, электронов и окислительного катализа. Около 95 % меди в организме присутствует в составе гликопротеина крови церулоплазмина. Церулоплазмин содержит 8 атомов меди и обладает антиоксидантными свойствами, участвует в метаболизме железа, окисляя двухвалентное железо в трехвалентное, способное транспортироваться трансферрином.

В тканях здорового организма концентрация меди в течение всей жизни поддерживается строго постоянной. В норме существует система, препятствующая непрерывному накоплению меди в тканях путем ограничения ее абсорбции или стимуляции ее выведения. Хронический избыток меди в тканях при соответствующих заболеваниях вызывают токсикоз: ведет к остановке роста, гемолизу, снижению содержания гемоглобина, к деградации тканей печени, почек, мозга.

Необходимо отметить, что не все из перечисленных элементов являются только ядовитыми, некоторые из них в малых количествах необходимы для нормальной жизнедеятельности человека, растений и животных. Тяжелые металлы в допустимых концентрациях оказывают положительное влияние на живые организмы [4, с. 154].

Объем информации о роли дефицита микроэлементов во внешней среде в формировании болезней продолжает увеличиваться. Токсичность «металлических ядов» объясняется связыванием их с соответствующими функциональными группами белковых и других жизненно важных соединений в организме. В результате нарушаются нормальные функции соответствующих клеток и тканей в организме и наступает отравление, которое в ряде случаев заканчивается смертью.

Список литературы

1. Авцын А.П. Микроэлементозы человека. / Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. // М: Медицина, 1991. 496 с.

2. Зайцева О.Е. Особенности накопления микроэлементов в плаценте и пуповине при нормальной осложненной гестозом беременности. Автореферат дисс. канд. мед .наук. Москва, 2006.

3. Зинина О.Т. Влияние некоторых тяжелых металлов и микроэлементов на биохимические процессы в организме человека. // Избранные вопросы судебно-мед.экспертизы. Хабаровск, 2001. № 4. С. 99-105.

4. Имангулов Ш.А. Рекомендации по кормлению сельскохозяйственной птицы. // Сергиев Посад. ВНИТИП-2004. 243 с.

5. Ильин В.П. Тяжелые металлы в системе почва-растения. // Новосибирск: Наука, 1991.

6. Кашкина Т.А. Влияние тяжелых металлов на биохимические процессы в организме // Научные достижения биологии, химии, физики: сб. ст. по матер. XII междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск: СибАК, 2012.

7. Теплая Г.А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы) // Астраханский вестник экологического образования. № 1 (23), 2013., С. 182-192.

8. Mertz W. Clinical and public health significance of chronium // Current topics in nutrition a.disease. New York., 1982. P. 315-323.

ПРИЕМЫ САМООБОРОНЫ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ РАБОТНИКОВ Яшкулов С.Д.

Яшкулов Станислав Дорджиевич - преподаватель физической культуры,

Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Норильский медицинский техникум, г. Норильск, Красноярский край

Аннотация: в статье анализируются ситуации, в которых медицинские работники сталкиваются с проявлением агрессии со стороны пациентов и их родственников, как правило, находящихся в состоянии алкогольного или наркотического опьянения, сильного душевного волнения. Сотрудники частных охранных предприятий не могут должным образом обеспечить охрану общественного порядка и не в каждом учреждении здравоохранения имеется кнопка вызова наряда полиции. Законы и нормативно-правовые акты РФ не обеспечивают защиту медицинских работников в сложных условиях напряженной работы.

Анализ причин получения травм при нападении на медицинских работников показывает, что большинство из них не получили хорошей физической подготовки при обучении. Зачастую подготовка таких специалистов здравоохранения не велась вообще. Отсутствие тактической и психологической подготовки, курса самообороны приводило к неправильным и необдуманным действиям работников здравоохранения.

Навыки самообороны необходимы медицинским работникам как в мирное, так и военное время.

Ключевые слова: медицинский работник, приемы самообороны.

ВВЕДЕНИЕ

Медицинские работники сталкиваются с проявлением агрессии со стороны пациентов и их родственников, как правило, находящихся в состоянии алкогольного или наркотического опьянения, сильного душевного волнения. Особенно в таких отраслях медицины как скорая медицинская помощь, реаниматология, психоневрологический диспансер. Достаточно привести в пример работу медицинских учреждений в выходные и праздничные дни, когда сотрудники частных охранных предприятий не могут должным образом обеспечить охрану общественного порядка и не в каждом учреждении здравоохранения имеется кнопка вызова наряда полиции.

Ножевые и огнестрельные ранения, телесные повреждения различной степени тяжести, употребление наркотических средств и психотропных веществ без назначения врача уже делает граждан потенциальными пациентами медицинских учреждений. Законы и нормативно-правовые акты РФ не обеспечивают защиту медицинских работников в сложных условиях напряженной работы. В последнее время участились случаи нападения и применения насилия в отношении работников здравоохранения.

Анализ причин получения травм при нападении на медицинских работников показывает, что большинство из них не получили хорошей физической подготовки