Микроэлементы и яды

1. Российский университет Дружбы народов

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДРУЖБЫ НАРОДОВ
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
И
ЯДЫ
Козлов Е.И.
МЛ 311

2.

Одними из наиболее вредных для биосферы Земли загрязнений, имеющих
самые разнообразные вредные последствия, как для здоровья людей, так и
для жизнедеятельности живых организмов, являются загрязнения тяжелым и
металлами. Наряду с пестицидами, диоксинами, нефтепродуктами, фенолами,
фосфатами и нитратами тяжелые металлы ставят под угрозу саму
существование цивилизации. Увеличивающийся масштаб загрязнений
окружающей среды оборачивается ростом генетических мутаций, раковых,
сердечно-сосудистых и профессиональных заболеваний, отравлений,
дерматозов, снижением иммунитета и связанных с этим болезней. В
подавляющем большинстве случаев первоисточником загрязнений является
экологически безграмотная деятельность человека. Среди опасных для
здоровья веществ тяжелые металлы и их соединения занимают особое место,
та к как являются постоянными спутниками в жизни человека.
Очень часто многоэлементный анализ используют в медицине при выяснении
причин острых и хронических отравлений, а так же при лечении
профессиональных болезней, связанных с хроническим воздействием
тяжелых металлов на организм в условиях реального производства и
экологических особенностей.

3.

Важнейшим и «металлическими ядами » являются соединения бария, висмута, кадмия,
марганца, меди, ртути, свинца, серебра, таллия, хрома, цинка и соединения некоторых
неметаллов (мышьяка, сурьмы). Ряд перечисленных выше химических элементов,
соединения которых являются токсичными. В небольших количествах содержатся в тканях
организма как нормальная их составная часть, В виду незначительных количеств этих
химических элементов. Содержащихся в организме, их называют микроэлементами.

4.

• Амплитуда содержания того или иного элемента у
разных организмов может значительно выходить за
пределы указанных концентраций. Фактор концентрации
имеет определяющий характер для оценки
физиологического действия элемента. 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.

5.

• Правила Мертца особенно важны для
токсикологической химии. Металлы с малыми
значениями диапазона концентраций условно отнесены
в разные группы по «степени опасности» (чем меньше
диапазон, тем «опаснее»):
As, Be, Cd, Hg, Pb, Tl, Zn;
B, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Sb, Sc;
Ba, Mn, Sr, V, W.
Общепризнанно, что наиболее опасными элементами
для человека, да и вообще для теплокровных животных,
являются кадмий, ртуть и свинец (Cd, Hg, Pb).

6.

Кадмий - один из самых токсичных тяжелых
металлов отнесен ко 2-му классу опасности "высокоопасные вещества".
Кадмий вызывает у человека токсические
проявления умеренной и средней степени
тяжести. Он может поражать почки и нарушать
кровяное давление, являясь одним из факторов
развития гипертонии. Этот тяжелый металл не
настолько токсичен как свинец или ртуть, потому
что он, по-видимому, не попадает в мозг.
Уменьшить токсичность кадмия и вывести его из тканей в тяжелых случаях отравления можно
путем введения витаминов внутривенно. С этой же целью применяются препараты,
содержащие цинк, медь, железо, селен.
Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий имеет отчетливую тенденцию к накоплению в
организме - период его полувыведения составляет 10-35 лет.
Свое название этот «опасный» элемент получил от греческого слова, означающего цинковую
руду, поскольку кадмий представляет собой серебристо-белый мягкий металл, применяемый в
легкоплавких и других сплавах, для защитных покрытий, в атомной энергетике. Это побочный
продукт, который получают при переработке цинковых руд.
Большие количества кадмия очень опасны для здоровья.

7.

Кадмий попадает в организм с сигаретным дымом, некоторыми видами краски, с водой,
кофе, чаем и загрязненными продуктами, особенно рафинированными зерновыми.
Кадмий содержится в почве, в частности в местах природных залежей цинка. Этот
тяжелый металл может препятствовать нормальному действию цинка в организме,
поражая иммунитет, предстательную железу и кости.
Всасывание соединений кадмия происходит через пищевой канал, а паров – через
дыхательные пути. Растворимые соединения кадмия денатурируют белки, содержащиеся
в стенках пищевого канала. Поступившие в кровь ионы кадмия соединяются с
сульфгидрильными группами ферментов, нарушая их функцию соединения кадмия
накапливаются главным образом в печени и почках. Они могут вызывать жировое
перерождение печени. Соединения кадмия выделяются из организма в основном через
почки с мочой и стенками кишок. В ряде случаев при отравлении соединениями кадмия
отмечается кишечное кровотечение.

8. ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ

• Кадмий вызывает отравление, описанное в Японии как болезнь
«итаи-итаи» (ох-ох). Название болезни происходит от боли в спине и
ногах, сопровождающей остеомаляцию (декальцификацию) костей,
что приводит к ломкости костей. Хроническое 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 замещает
металлфлавопротеиновых комплексах, где главенствующую роль
играют железо и молибден, нарушая двухстадийный процесс
окисления.

9.

Мышьяк в нашей жизни приобрел репутацию одного из самых
сильнодействующих ядов во всем мире. Но в настоящее время, он
также считается микроэлементом, который необходим для нашего
организма.
Этого микроэлемента во взрослом организме не так много, всего
лишь примерно 15 миллиграмм. Основное количество находится в
легких, печени человека, а также в тонком кишечнике. Процесс
всасывания происходит в желудочно-кишечном тракте. Активно
противодействуют мышьяку сера, селен, фосфор и такие витамины,
как C и E. А со своей стороны, мышьяк плохо влияет на усвоение
организмом цинка, селена и витаминов A, E, C.
Мышьяк полезен в малых количествах и способен на ряд
важнейших функций, но если его употреблять в больших дозах, то
он станет сильнейшим ядом.
Роль мышьяка в организме человека:
•Микроэлемент способствует улучшению кроветворения, а также азота и фосфора
•Способен оказывать влияние на окислительно-восстановительные реакции
•Взаимодействует с белками, глутатионом
•Принимает участие в ферментативных реакциях
•Его функция, в организме может работать, как заместитель фосфата.
Суточная потребность в мышьяке:
Человеческий организм содержит примерно 15 миллиграммов мышьяка. Его соединения поступают через питьевую
или минеральную воду, виноградные вина, соки, морепродукты, медицинские препараты и лекарства. По некоторым
данным, ежедневная потребность в таком микроэлементе составляет от пятидесяти до ста миллиграммов.
Желудочно-кишечный тракт всасывает в себя примерно восемьдесят процентов мышьяка, около десяти процентов
проникают в организм с помощью легких и один процент через кожу.
После поступления мышьяка в организм, тридцать процентов из всего состава выводится спустя 24 часа вместе с
мочой и другими выделительными веществами. Но и незначительное количество мышьяка выделятся с помощью
пота, выпавших волос и омертвевшей кожей.

10.

Симптомы недостатка мышьяка:
Недостаток данного микроэлемента встречается крайне редко и, соответственно, способен
повлечь за собой замедление развития всего организма. К тому же, недостаток мышьяка в
организме способен спровоцировать снижение в крови жиров, которые отвечают за работу
энергии организма.
Одни из более серьезных симптомов недостатка мышьяка – влияние на рост человека,
понижение уровня зачатия ребенка, повышение абсорбции плода во время беременности и,
что самое страшное, повышение коэффициента смертности.
Симптомы избытка мышьяка:
Как-никак, мышьяк – ядовитое вещество. Если ваш организм ежедневно получает суточную
дозу в пятьдесят миллиграмм или больше, то это способно вызвать летальный исход. Поэтому
лучше всего не доводить дело до такого состояния. Его токсичность составляет от 5 до 50
мг/сутки.
При передозировке мышьяка (порог токсичности определен как 5-50 мг в сутки) наблюдаются
такие симптомы:
1. Развитие гастрита или гепатита
2. Сухость в носоглотке, постоянный насморк
3. Появляется слезотечение, боязнь света, а также отекают веки
4. Развитие трахеита или бронхита
5. Появление сыпи, экземы
6. Нарушена функция печени
7. Процесс выпадения волос или пигментации кожи
8. Постоянные депрессии и перемены в настроении
9. Нарушение вкусовых качеств и обоняния
10. Поражаются кровеносные сосуды

11.

Причиной таких симптомов могут стать поступление в организм загрязненных продуктов, воды.
Или же, курение, отравления во время суицида и нарушение обмена веществ так же может
привести к таким последствиям. Поэтому аккуратно выбирайте то, что вы едите и пьете, а
также, бросайте курить. Это все должно быть сделано ради вашего здоровья.
Мышьяксодержащие соединения широко применяются в сель ском хозяйстве, различных
отраслях промышленности, а также в медицине. Среди них имеются органические и
неорганические соеди нения, которые в свою очередь включают производные трехвалент ного и
пятивалентного мышьяка. Наиболее распространенные: мышьяковистый ангидрид, арсенит
натрия, арсенит кальция, арсенат кальция, парижская или швейнфуртская зелень, а также ряд
лекарственных средств — осарсол, новарсенол, миарсенол, раствор калия арсенита (Фаулеров
раствор) и натрия арсенат. Отравление мышьяком и его соединениями возможно при попадании
в организм через пищеварительный тракт и через дыхательные пути.
Сам мышьяк малотоксичен, а его соединения весьма ядовиты. Соединения трехвалентного
мышьяка токсичнее, чем соединения пя тивалентного. Однако соединения пятивалентного
мышьяка в усло виях организма способны восстанавливаться в трехвалентные.
Соединения мышьяка проникают в организм через дыхательные пути и пищеварительный
аппарат. Накапливаются в организме более всего-в костях, почках, слизистой оболочке кишок,
печени, селе зенке и, особенно, в волосах, ногтях и коже. Выделяется мышьяк медленно,
преимущественно почками и кишками, а также потовыми железами, с молоком у кормящих
женщин.
Токсической дозой препаратов мышьяка при приеме внутрь (в пересчете на чистый мышьяк)
является 0,01 г, смертельной — 0,1—0,6 г.

12. ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ

• 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. Из-за
ингибирования различных ферментов нарушает
метаболизм. В процессе отравления первыми страдают
аксоны, что приводит к периферической нейропатии и
параличу конечностей. Мышьяк считается канцерогенным
для человека.

13.

Свинец является ковким относительно легкоплавким
металлом серого цвета. Не смотря на то, что он считается
одним из главных загрязнителей природы, этот
микроэлемент является необходимым веществом для
человеческого организма.
Роль свинца в организме человека:
В организме взрослого здорового человека содержится
примерно 2 мг этого микроэлемента, которого необходимо
для нормального функционирования. Свинец накапливается
в основном в костной ткани (до 90%), а также в печени,
почках и в головном мозге. Кроме того, было доказано, что
содержание этого микроэлемента наблюдается в более
высоких количествах у жителей промышленных стран и
мегаполисов, чем у жителей аграрных стран или сельской
местности. Свинец выделяется из организма
преимущественно кишечником (до 90%), а его остатки почками.
Основными антагонистами свинца являются такие вещества, как железо, магний, кальций, цинк,
фосфор, селен, кремний, фолиевая кислота, ниоцин, а также витамины A, C, E и витамины группы B.
Соответственно, недостаток этих веществ в организме способствует улучшению усвоения свинца.
Этот микроэлемент выполняет ряд немаловажных функций в организме, а именно:
- способствует улучшению роста и развития
- принимает участие в обменных процессах костной ткани
- принимает участие в обмене железа
- оказывает влияние на уровень гемоглобина в крови
- воздействует на положительные изменения в активности некоторых ферментов
Суточная потребность в свинце:
В среднем, суточная потребность человека в микроэлементе составляет около 10-20 мкг, согласно
разным данным.

14.

Суточная потребность в свинце:
В среднем, суточная потребность человека в микроэлементе составляет около 10 -20 мкг, согласно разным данным.
Симптомы недостатка и избытка свинца:
Недостаток этого вещества в организме случается довольно редко, поэтому данные исследований о его симптомах
отсутствуют в современной медицине.
Иным образом дела обстоят с избытком свинца в организме. Этот микроэлемент считается канцерогенным веществом.
Доза, которая превышает 1 мг, способна вызвать множество побочных эффектов, а при дозах, превышающих 10 мг,
большинство случаев заканчивается летальным исходом.
К основным симптомам избытка относятся:
- дистрофия мышц кистей рук
- синдром сатурнизма
- снижение потенции
- ухудшение памяти
- слабость
- утомляемость
- боли в конечностях
- головные боли
- кариес или свинцовая кайма
- повышение артериального давления
- болезни костных тканей
- атеросклероз
- спастический запор
- свинцовые колики
- снижение веса
- истощение
- прогрессирующая почечная недостаточность
- анемия
- ретикулоцитоз
- ухудшение иммунитета (в особенности у детей)
- снижение IQ
- депрессия
- энцефалопатия
- снижение уровня цинка, кальция и селена в организме
В каких продуктах содержится свинец:
Этот микроэлемент попадает в организм преимущественно с растительной пищей и питьевой водой. При этом количество
свинца зависит от уровня концентрации этого вещества в воздухе, проточной воде и почве. Также, небольшая часть
микроэлемента попадает в организм человека через дыхательные пути.

15. ВАЖНО ЗНАТЬ

• Свинец известен как токсическое вещество почти 5 тысяч лет среди
греческих и арабских ученых. 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, особенно у цитидина,
и тем самым быстро разрушает РНК, ингибирует ферменты, в
частности карбоксипептидазу.

16.

Этот химический элемент довольно редок, его средняя
концентрация в земной коре составляет 83 мг/т, а в
морской воде около 0,1 мкг/л. В некоторых горных
породах может содержаться до 2,5% ртути, а в
минерале киноварь (сульфид ртути) - основном
источнике промышленного получения металлической
ртути, - 86,2%, благодаря чему она довольно легко
добывается из него. Тем не менее, 99,98% ртути на
нашей планете находится в рассеянном виде. Ртуть
весьма устойчива к окислению и воздействию кислот.
Она растворяется только в царской водке и в азотной
кислоте, в серной кислоте растворяется только при
нагревании.
Ртуть широко применяется в различных сферах народного хозяйства.
Парами ртути заполняют люминесцентные ламы, ртуть является рабочим телом термометров, в
том числе медицинских, ее используют в технике (например, для производства датчиков
положения), химической промышленности (как катализатор и для выделения некоторых
металлов), в сельском хозяйстве ее соединения находят применение в качестве пестицидов и
т.д.
Вплоть 1970-х годов соединения ртути широко использовались в медицине. Хлорид ртути (I)
использовался в качестве слабительного, меркузал и промеран - в качестве мочегонного, ряд
соединений применялся как антисептики. А в древние времена при завороте кишок больному
давали выпить целый стакан ртути, так как древние врачеватели были убеждены, что благодаря
высокой плотности и подвижности ртуть пройдет по всему кишечнику и расправит его. Что
интересно, некоторым больным это помогало.

17.

Ртуть - микроэлемент, необходимый нашему организму. Суточная потребность организма в
нем мизерна - 1-5 мкг. При поступлении менее 0,5 мкг ртути в сутки может развиться ее
дефицит.
Повышенное содержание ртути в физиологически безопасных концентрациях обнаружено в
морской рыбе и морепродуктах, рисе, моркови и салате-латуке.
Металлическая ртуть при попадании в ЖКТ наименее токсична. Гораздо более токсичны
некоторые растворимые соединения ртути, в том числе органические. Токсической дозой
считаются 50 мкг мг ртути при ежедневном поступлении. Разовая токсическая доза составляет
0,4 мг, летальная - 150-300 мг (при такой дозе вероятность смертельного исхода составляет
50-60%).
Гораздо опаснее металлическая ртуть при вдыхании ее паров. В такой форме она усваивается
на 85-90%. Смертельной дозой при вдыхании являются 2,5 г ртути. Неорганические
соединения двухвалентной ртути всасываются в ЖКТ в пределах 10%, а органические
усваиваются почти полностью (90%).
Более половины поступившей в организм неорганической ртути выводится с мочой,
оставшаяся часть с калом. Что касается органических соединений ртути, то они через
кишечник выводятся на 80%, а оставшаяся часть - почками.
Период полувыведения металлической ртути составляет 70 суток, в составе органических
соединений - 40 суток, паров металлической ртути - 50 суток.
При отравлении ртутью повышенная концентрация может отмечаться в волосах, коже и
ногтях.

18.

Симптомами отравления ртутью также являются:
высокая утомляемость, головные боли, "ртутная энцефалопатия", нарушения психики
(раздражительность, тревожность, ослабление памяти и интеллекта);
атаксия мозжечка (нарушение координации движений);
нарушения слуха и зрения;
астено-вегетативный синдром;
тремор кистей рук, губ, век и всего тела;
лихорадочное состояние;
"ртутная" токсидермия;
диффузные ливневые высыпания, в ряде случаев геморрагического характера;
экзема;
"ртутный" стоматит, гингивит, язвы, отеки и эрозии слизистой оболочки полости рта;
омертвение челюстных отростков;
выпадение зубов;
ломкость ногтей и выпадение волос;
тахикардия;

19.

• "ртутный" язвенно-некротический гастроэнтерит, гастралгия, колики в животе, понос;
• язва и некроз стенок толстого кишечника;
• язвенно-некротический нефрозонефрит;
• протеинурия (белок в моче);
• боли, нарушение выделительной функции почек вплоть до полной анурии;
• нарушение менструального цикла;
• выкидыш, гибель плода;
• изменение биохимического состава крови;
• гемолиз эритроцитов, нарушение кроветворения и, как следствие, тяжелая анемия.

20. ВАЖНО ЗНАТЬ

Ртуть токсична в любой своей форме. Ртуть в природных условиях довольно
быстро превращается в летучее токсическое соединение — хлорид метилртути. В
организме ионы метилртути быстро попадают в эритроциты, печень и почки,
оседают в мозге, вызывая серьезные необратимые кумулятивные нарушения
ЦНС. Это приводит, к конце концов, к общему и церебральному параличу,
деформации конечностей, особенно пальцев, затрудненному глотанию,
конвульсиям и смерти. Ртуть блокирует активность ряда важнейших ферментов, в
частности карбоангидразы, карбоксипептидазы, щелочной фосфатазы. Легко
замещает кобальт в корриноидах, извращая метаболические реакции, связанные
с витамином В12. Повреждение механизма биосинтеза ДНК из-за
недостаточности витамина В12 является причиной мегалобластических анемий и
наиболее распространенной формы - пернициозной анемии, что приводит к
дегенеративным изменениям нервной системы.