Материал: полезная метода

никакого воздействия на организм. Поэтому, инертные металлы Тa, Pt, Ag, Au – часто используют в качестве хирургических имплантантов. Многие ионы металлов могут служить терапевтическими агентами; известно использование соединений ртути против паразитов, карбоксилатов цинка – против бактерий, вызывающих заболевания "ноги атлета", лития – при маниакальной депрессии при высоких концентрациях большинство металлов становятся токсичными, причиняют вред организму, иногда – необратимый, что ведет к функциональным нарушениям, деформациям, смерти. В зависимости от концентрации и времени контакта металл может действовать по одному из пяти указанных типов (в одном и том же организме).

На рис. 1 дано представление о биологическом ответе тканей организма на увеличении концентрации ионов металла, поступающего в достаточном количестве, например с пищей

Сплошная кривая указывает на медленный положительный ответ с увеличением концентрации, начиная с нулевой отметки (предполагается, что поступающее необходимое вещество насыщает места своего связывания и не вступает ни в какие иные взаимодействия, которые на самом деле вполне возможны). Эта сплошная кривая описывает оптимальный уровень, охватывающий широкий интервал концентраций для многих ионов металлов. Положительный эффект увеличения концентраций иона металла проходит через максимум и начинает падать до отрицательных величин: биологический ответ организма становится негативным, а металл переходит в разряд токсичных веществ.

Штриховая линия на рис1 . демонстрирует биологический ответ организма на совершенно вредное вещество, не проявляющее эффектов необходимого или стимулирующего. Эта кривая идет с некоторым

171

запаздыванием, которое свидетельствует о том, что живой организм способен "мириться" с небольшим количеством токсичного вещества (пороговая концентрация) до тех пор, пока не станет преобладать его токсическое действие. На рис.1, конечно, представлена некая обобщающая картина: каждое вещество имеет свою собственную специфическую кривую в координатах "биологический ответ – концентрация".

Кривую на рис. 1 можно трактовать так: все должно быть в меру и очень мало и очень много вредно. Например, недостаток в организме железа приводит к анемии, так как оно входит в состав гемоглобина крови, а точнее, его составной части – гема. У взрослого человека в крови содержится около 2,6 г железа. В процессе жизнедеятельности в организме происходят постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восполнения железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное поступление в организм с пищей в среднем около 12 мг этого элемента. Связь анемии с недостатком железа была известна врачам давно, так как еще в XVII веке в некоторых европейских странах при малокровии прописывали настой железных опилок в красном вине. Однако избыток железа в организме тоже вреден. С ним связан сидероз глаз и легких – заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Главный регулятор содержания железа в крови – печень.

Недостаток в организме меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Кроме того, считают, что дефицит меди служит одной из причин раковых заболеваний. В некоторых случаях поражение легких раком у людей пожилого возраста врачи связывают с возрастным снижением содержания меди в организме. Однако избыток меди в организме приводит к нарушению психики и параличу некоторых органов (болезнь Вильсона). Человеку причиняют вред лишь относительно большие количества соединений меди. В малых дозах их используют в медицине как вяжущее и бактериостазное (задерживающее рост и размножение бактерий) средство. Так, например, сульфат меди (II) применяют при лечении конъюктивитов в виде глазных капель (25%-ный раствор), а также для прижиганий при трахоме в виде глазных карандашей (сплав сульфата меди(II), нитрата калия, квасцов и камфоры). При ожогах кожи фосфором проводят ее обильное смачивание 5%-ным раствором сульфата меди (II).

Организм животных поддерживает концентрацию веществ в оптимальном интервале посредствам комплекса физиологических процессов, называемого гомеостазом. Концентрация всех без исключения необходимых ионов металлов находится под строгим контролем гомеостаза; детальный механизм гомеостаза для многих ионов металлов остается сферой современных исследований.

172

§2. Учение о биотиках.

Витоге возникает два кардинально противоположных принципа возможного воздействия на ограним. Например, на пораженный болезнетворными микробами организм либо путем прямого влияния на микробы (антибиотиками), либо с помощью повышения защитных свойтв организма (биотиками). Антибиотики в той или иной мере обладают токсическими свойствами в отношении организма человека, биотики их полностью лишены.

Термин «биотики»впервые был введен А.И. Венчиковым в 1942 году. Биотики – это химические вещества экзогенного происхождения, входч в биохимические структуры и системы организма способны не только учувствовать в качестве жизненно необходимых агентов в ходе физиологических процессов, но и нормализовать их, а так же повышать сопротивляемость организма действию на него вредных агентов. По характеру действия они относятся в основ к биологическим катализаторам.

Всилу того, что агенты обладают свойствами биотиков ,имеют принципиально важное значение, их необходимо особо выделить, дав соответствующие наименование. Свойством биотиков могут обладать продукты веществ (например, макро – , микро – , ультрамикроэлементы и витамины), но они приобретают эти свойства лишь при определенных условиях их применения.

Таблица 1. Суточное поступление химических элементов в организм человека

173

В ответ на постороннее вмешательство живой организм обладает определенными механизмами детоксикации, который служит для ограничения или даже устранения токсичного вещества.

Изучение специфических механизмов детоксикации в отношении ионов металлов находится на ранней стадии. Иные металлы переходят в организме в менее вредные формы следующими путями:

174

образование нерастворимых комплексов в кишечном тракте

транспорт металла кровью в другие ткани, где он может быть иммобилизован (так, например, Pb2+ в костях); превращение печенью и

почками в менее токсичную или более свободную форму. Так в ответ на действие токсичных ионов Cd2+, Hg2+, Pb2+ и других печень и почки

человека увеличивают синтез металлотионинов – белков невысокой молекулярной массы, в составе которых примерно 1/3 (из 61) аминокислотных остатков является цистеин. Высокое содержание и хорошее взаимное расположение сульфгидрильных SH – групп обеспечивают возможность прочного связывания ионов металлов.

Механизмы, согласно которым ионы металлов становятся токсичными, в общем легко представить, но трудно точно указать для кого-то одного конкретного металла. Ионы металла стабилизируют и активизируют многие белки; по-видимому, для действия 1/3 всех ферментов требуются ионы металлов. Конкуренцию между необходимыми токсичными ионами металлов за обладание местами связывания в белках несложно себе представить. Многие белковые макромолекулы имеют свободные сульфгидрильные группы, способные вступать во взаимоотношения с ионами токсичных металлов, таких, как: Cd2+, Hg2+, Pb2+; широко распространено мнение, что именно эта реакция является путем для проявления токсичности перечисленных ионов металлов. Тем не менее точно не установлено, какие именно белковые молекулы наносят наиболее серьезный ущерб живому организму. Токсичные ионы металлов распределяются между многими тканями, и нет никакой гарантии в том, что наибольший урон имеет место там, где данного иона металла больше всего. Это, например, показано для ионов Pb2+: будучи более чем на 90% (от своего количества в организме) иммобилизированным в костях, они остаются токсичными за счет 10,0% , распределенных в иных тканях организма. И, действительно, иммобилизацию ионов Pb2+ в костях можно рассматривать как механизм детоксикации.

Токсичность иона металла обычно не связана с его необходимостью для организма. Однако для токсичности и необходимости имеется одна общая черта: как правило, существует взаимозависимость ионов металлов друг от друга, равно как и между ионами металлов и неметаллов, в общем вкладе в эффективность их действия. Доступность же необходимых ионов металлов зависит от их взаимодействия с потребляемой пищей; простая же адекватность диеты этому положению не удовлетворяет. Так, например, железо из овощей абсорбируется плохо из-за присутствия в них комплексообразующих лигандов, а избыток ионов Zn2+ может ингибировать адсорбцию Cu2+. Сходным образом, токсичность Cd2+

175