Учебно-методическое пособие для студентов естественных специальностей Павлодар
| Вид материала | Учебно-методическое пособие |
- Учебно-методическое пособие для студентов естественных специальностей Павлодар, 1215.72kb.
- Учебное пособие для студентов естественных специальностей Павлодар, 2290.94kb.
- Методика обучения техники легкоатлетических прыжков учебно-методическое пособие для, 695.99kb.
- Методика проведения круговой тренировки учебно-методическое пособие для студентов всех, 493.53kb.
- История зарубежной социологии Учебно-методическое пособие для студентов всех специальностей, 725.22kb.
- Республики казахстан, 1486.93kb.
- Учебно-методическое пособие для учителей и студентов Павлодар, 666.39kb.
- Учебно-методическое пособие по дипломному проектированию для студентов специальности, 532.3kb.
- Учебно-методическое пособие для студентов филологических специальностей Павлодар, 1306.55kb.
- Учебно-методическое пособие Рекомендовано методической комиссией финансового факультета, 556.98kb.
2.15.3 Вольфрам
Физиологическая роль вольфрама практически не изучена.
Повышенное содержание вольфрама в организме возможно у работников металлургических предприятий. Хроническое поступление вольфрамовой пыли может приводить к развитию клинического синдрома - «болезнь тяжелых металлов». Наиболее частые симптомы этого заболевания - кашель, нарушения дыхания, атопическая астма, изменения в легких.
2.16 Седьмая группа периодической системы. Побочная подгруппа
2.16.1 Марганец
Роль марганца, как и большинства других элементов в организме двояка. С одной стороны, он является эссенциальным элементом, необходимым для нормального протекания обмена веществ. С другой стороны, избыточное поступление марганца оказывает токсическое воздействие. Необходимость марганца в организме заключается в том, что он служит активатором некоторых ферментов, включая гидролазы, киназы, декарбоксилазы и трансферазы.
Опыты на добровольцах, употреблявших пищу со сниженным содержанием марганца, приводили к развитию шелушащихся дерматитов. Наблюдали также гипохолестеринемию. У лиц со сниженным содержанием марганца в крови с большей частотой, чем в общей популяции, встречались такие болезни как эпилепсия, экзокринная недостаточность поджелудочной железы, рассеянный склероз, катаракта и остеопороз. Этиологическая роль дефицита марганца не была доказана, но данный дефицит, вероятно, является способствующим фактором. Марганец играет роль в минерализации костей, белковом, жировом и углеводном обмене, функции нервной системы.
Переносимость марганца варьирует от человека к человеку и те дозы, которые могут вызвать тяжелые расстройства у одних людей, могут быть переносимыми без последствий для здоровья у других. В этой связи трудно определить безопасную дозу. Большая работа в этом отношении была проведена в США. В 1989 году комитет по пищевым продуктам и питанию национального совета по исследованиям (the Food and Nutrition Board of the National Research Council) дал определение «расчетного безопасного и адекватного ежедневного поступления марганца с пищей» в количестве 2-5 мг в день для взрослых. Эта цифра основывается на исследованиях McLeod and Robinson (1972), которые показали благоприятное влияние марганца на обмен веществ при поступлении в организм в данном диапазоне. «Верхней безопасной границей» была определена доза в 10 мг в день для работников вредных производств.
Однако, некоторые специалисты по питанию считают, что суточная потребность человека в марганце составляет 3.5-7 мг. По данным обзора большого количества исследований эксперты Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) считают нормальным суточное потребление марганца в дозе 2.0-8.8 мг, а наиболее адекватной дозой является 2-3 мг в день. Дозы до 9 мг в день являются совершенно безопасными.
Токсические свойства марганца
Марганизм – это прогрессирующее неврологическое расстройство, которое включает в себя уплощенность эмоций, расстройства походки, мелкий тремор и, иногда, психические нарушения. Это состояние напоминает болезнь Паркинсона и получило название «Паркинсонизм, вызванный марганцем». Первые проявления марганизма носят субъективный характер и проявляются чувством слабости, тяжести и скованности движений в конечностях, снижением аппетита, мышечными болями, нервозностью и головными болями. В некоторых случаях бывают апатия, приступы психомоторного возбуждения или агрессивного деструктивного поведения, эксцентричность и навязчивые действия. На следующей стадии появляются более специфические расстройства в форме замедленности и маловыразительности речи, замедления и неловкости движений конечностей, расстройства походки и мелкого тремора. Дальнейшее прогрессирование болезни может привести к очень выраженным нарушением движений.
Иногда развиваются выраженные психические нарушения в форме мании или психоза. В отношении обратимости этих расстройств имеется недостаточности данных. Считается, что большая часть данных нарушений необратима. Обычно симптомы марганизма описываются у шахтеров, а также у работников ферросплавных производств и некоторых других профессиональных групп. Реже эти нарушения описываются в общей популяции. В Японии была описана вспышка у 6-ти семей (25 человек), у которых поступление марганца было связано с его высокой концентрацией в питьевой воде. Проявления включали маскообразное лицо, мышечную ригидность и тремор, психические изменения.
Вдыхание марганца в форме частиц приводит к воспалительному процессу в органах дыхания. Признаки раздражения легких включают кашель, бронхиолит, пневмонит и снижение дыхательной функции легких. Пневмония описывалась как в результате острого, так и хронического ингаляционного воздействия. Как и в случае неврологических эффектов, нарушения со стороны легких обычно описываются у профессионалов, однако, респираторные расстройства в результате ингаляции марганца сообщаются и в общей популяции. Так у населения подверженного ингаляции пыли от ферросплавного предприятия был более высокий уровень смертности от пневмонии, чем в контрольной популяции. В данном случае речь шла о большей предрасположенности к респираторным инфекциям в результате раздражения ткани легких частицами, содержащими марганец.
Пути поступления марганца
Основная масса публикаций о хроническом отравлении марганцем из окружающей среды связана с ингаляционным поступлением. Мало публикаций об иных путях поступления. Избыточное оральное поступление марганца в общей популяции описывалось при употреблении воды с высокими концентрациями марганца и растительной пищи. В группах, употреблявших избыточное количество марганца не было отмечено неврологических заболеваний, но, тем не менее, оценки в ряде двигательных тестов были достоверно ниже, чем в контрольной группе.
В одном опубликованном случае мужчина 62 лет находился на парентеральном питании и на протяжении 23 месяцев получал марганец по 2.2 мг в день. У него развился паркинсонизм, дизартрия, гипокинезия, повышенный мышечный тонус, нарушение походки и маскообразное лицо. Концентрация марганца в цельной крови была повышена. Для сравнения этого пути поступления с оральным нужно принимать в расчет всасывание марганца в желудочно-кишечном тракте. Если допустить, что всасывание составляет 5% оральной дозы, то ежедневное внутривенное поступление 2.2 мг марганца примерно соответствует 40 мг оральной дозы.
Агентство по охране окружающей среды (EPA, США) произвело изучение литературы по относительной биодоступности марганца из пищи и питьевой воды. Был сделан вывод, что биодоступность марганца из пищи и воды приблизительно одинакова. Биодоступность из пищи составляла 70% от биодоступности из воды, но разница не была статистически значимой. Поступление марганца из пищи зависит также от характера этой пищи. Клетчатка, танины, оксалаты и другие компоненты пищи снижают всасывание марганца за счет образования слабо растворимых комплексов. Всасывание марганца также снижается при высоком содержании кальция и фосфора в продуктах. Оказалось также, что всасывание и выведение марганца находится под гомеостатическим контролем, который делает безопасным оральный прием большого диапазона доз.
Ингаляционное поступление марганца считается основным фактором хронической интоксикации у человека. Произведено достаточно большое количество исследований о предельно допустимых концентрациях марганца в воздухе, которые не вызывают токсических эффектов. Имеются ввиду токсические воздействия как на органы дыхания так и на нервную систему. Концентрации в воздухе выражаются в мг/м3. EPA (агентство по охране окружающей среды, США) считает предельно допустимой концентраций марганца в воздухе 5*10-5 мг/м3.
Токсичность ингалируемого марганца зависит как от свойств частиц, в которые он включен, так и от дальнейшей его фармакокинетики после попадания в организм. Отложение марганца в дыхательных путях зависит от размера частиц. Частицы с диаметром <2.5 мкм откладываются преимущественно в легких, а частицы с диаметром > 2.5 мкм – в трахеобронхиальном и экстраторакальном регионах. Частицы отложившиеся в экстраторакальном и трахеобронхиальном регионах удаляются благодаря механизмам мукоцилиарного клиренса. Коэффициент всасывания здесь низок (около 3%). Частицы, отложившиеся в легких, удаляются за счет поступления в кровь и лимфу. Допускается, что в легких происходит 100% всасывание.
Как уже упоминалось, поступление и выведение марганца из организма регулируется гомеостатическими механизмами. Они зависят не только от пути и формы поступления, но также от состояния организма. Так было показано, что недостаточное содержание кальция и железа усиливало всасывание марганца: всасывание марганца у больных с анемией было 7.5%, а у нормальных людей – 3%. Авторы предполагают, что в определенных популяциях, таких как дети, беременные женщины, пожилые люди, лица с заболеванием печени, а также с дефицитом железа и кальция, всасывание марганца выше, чем в общей популяции.
Клинические проявления хронической марганцевой интоксикации
Тяжелая марганцевая интоксикация проявляется синдромом Паркинсона. Однако даже в отсутствие признаков болезни Паркинсона, двигательные тесты у экспонированных выявляют значимо более низкие показатели, чем в контроле. У этой же группы также значимо более низкие оценки в выполнении психологических тестов.
Вторая группа расстройств связана с поражением органов дыхания. Как уже упоминалось выше, чаще всего регистрируется повышенная частота и продолжительность инфекций органов дыхания. Повышенная склонность к пневмонии описывалась как при остром, так и хроническом ингаляционном поступлении. Эффекты со стороны органов дыхания связаны с ингаляцией пыли, содержащей марганец и регистрируются не только у работников, но и в общей популяции.
Есть сообщения о воздействии марганца на половую сферу в форме импотенции и утраты либидо у работников мужского пола. Данных о нарушениях фертильности, вызванных марганцем, у женщин и в общей популяции нет.
При исследовании на марганцевую интоксикацию измеряют содержание этого элемента в волосах, крови, в кале и моче. Однако трудно интерпретировать результаты этих исследований, так как нет прямых корреляций между концентрацией марганца в данных образцах и его содержанием в тканях организма. В связи с этим в 1989 году американский комитет по пищевым продуктам и питанию (Food and Nutrition Board) признал отсутствие надежных биомаркеров. Аналогичным образом, агентство по защите окружающей среды (EPA) предложило оценивать марганцевую интоксикацию исходя из расчетов поступления, а не измерений содержания марганца в доступных биологических материалах.
В качестве биомаркера рассматривалась также экскреция марганца с желчью. Однако оказалось, что эта секреция имеет некоторую пропорциональность с недавним поступлением, но не с запасами марганца в организме. Сомнительна также полезность исследования экскреции марганца с мочой. Исследователи не смогли обнаружить разницу в экскреции марганца с мочой у женщин получавших 125 дней по 15 мг марганца в день и по 1.7 мг с пищей.
В исследованиях на животных надежным биомаркером является исследование концентрации марганца в тканях. У человека ограничена возможность исследования тканей. Единственной легко доступной тканью является кровь. При исследовании женщин на протяжении 20 дней получавших различные дозы марганца обнаружено, что у женщин, получавших 1.7 мг в день, концентрация марганца в сыворотке крови была значимо ниже, чем у женщин, получавших 15 мг в день.
Полезным биомаркером может оказаться магнитно-резонансная томография (МРТ). Наблюдается повышенная интенсивность сигналов от некоторых регионов мозга, у лиц с повышенным поступлением марганца.