Реферат: Биологическое значение ртути
Биологическое значение ртути.
Введение:
Одним из проявлений сложной экологической обстановки является наличие
повышенной концентрации тяжёлых металлов, в том числе ртути, в жилых и
рабочих помещениях(27)
Широкомасштабное применение ртутьорганических соединений для
обеззараживания посевного материала приводит к значительному загрязнению
окружающей среды.
Установлено накопление больших концентраций ртути в гидробионтах и по
трофическим цепям в тканях рыб и раков(7).
Ртуть, при поступлении в организм, может способствовать нарушению
процессов СРО (32), то есть интенсификации выработки свободных
радикалов, накопление которых приводит к активации ПОЛ. Проявлению
повреждающего действия свободных радикалов и перекисных соединений
препятствует сложная многокомпонентная антиоксидантная система(3).
Биологическое значение ртути
а) Поступление и метаболизм ртути в организме:
При комнатной температуре и нормальном давлении ртуть – жидкий металл.
Ртуть образует соли в двух ионных состояниях: одновалентная ртуть(1) и
двухвалентная(2). Соли двухвалентной ртути встречаются чаще(26).
Кроме простых солей, таких, как хлорид, нитрат и сульфат, Нg (2) входит
в состав металлорганических соединений, в которых она присоединена к
одному или двум атомам углерода. Эта связь в алкилртути является прочной
и не разрушается водой, кислотами, основаниями(14).
Разные химические и физические состояния ртути имеют собственные,
присущие только им токсические свойства(26). Наиболее токсична
металлическая форма ртути, соли ртути(2) и комплексы, в которых ртуть(2)
связана с лигандами, способные замещаться тиоловыми группами(26).
Основным источником поступления ртути в окружающую среду является
естественный процесс её испарения из земной коры в количестве
25000-125000 тонн ежегодно(14). Пары ртути обладают способностью быстро
распространяться в воздухе, а также адсорбироваться пористыми
материалами (деревом, бумагой, тканью, штукатуркой стен)(12).
Ртуть попадает в организм человека и с пищевыми продуктами. По частоте
обнаружения остатков ртути исследованные организмы распределяются
следующим образом: продукты моря, рыба, рожь, овёс, пшеница, горох,
мясомолочные продукты, овощи, семена подсолнечника(7)
Характер токсического действия и распределения ртути в организме
обусловлен типом поступления.
Существует три основных пути поступления ртути в организм:
ингаляционный, через пищеварительную систему и кожные покровы, причём
наиболее опасным является ингаляционный(11). После вдыхания паров
металлической ртути часть её молекул поглощается лёгкими, а другая часть
проникает в кровяное русло и, сорбируясь белками плазмы и эритроцитов,
переносится в ткани и органы. В наибольшем количестве ртуть
откладывается и прочно фиксируется в почках, печени, селезёнке и
различных отделах головного мозга(24). Из этих депо ртуть периодически
поступает в ток крови и разносится по всему организму(10).
Преимущественным местом максимального накопления ртути в первые сроки
(через час после введения) являются ядра клеток. Однако, уже через сутки
имеет место перераспределение поступивших в клетку катионов с
избирательным вторичным накоплением во фракции митохондрий и лизосом,
длительно сохраняющих довольно высокий уровень ртути(28). Неорганическая
ртуть неравномерно распределяется между плазмой и эритроцитами, а
содержание метилртути в эритроцитах в 10 раз больше, чем в плазме(14).
Возможен перенос ртути от матери к плоду(23)
Выведение ртути осуществляется ЖКТ, почками, лёгкими, молочными и
потовыми железами(11).
б) Токсичность соединений ртути:
При ингаляционном поступлении токсичность неорганических соединений
ртути определяется не только их растворимостью ,но и включением в
биохимические реакции с образованием комплексов ртути с белками. Ионы
ртути, поступившие в организм, реагируют с SH-группами белков, а также с
NH2- и СООН- группами тканевых белков с образованием комплексов
металлопротеидов(10). Ионам ртути присуще свойство тиоловых ядов -
способность избирательно блокировать каталитически активные
SH-группы(24), что приводит к ингибированию ферментов(14).
Высокоактивное соединение -хлорид ртути(2) (сулема) взаимодействует с
белками с образованием соединений типа:
RS - Hg - RS
Такой же способностью обладает метилртуть, которая в плазме крови
участвует в образовании комплексов :
белок - S - Hg -СН3
Поскольку метилртуть легко проникает через клеточные мембраны такие же
комплексы возникают и внутри клеток(24)
Slau и Sarker показали, что около 90% ртути, введённой в цельную
сыворотку в виде HgCL2 связывается с альбумином. Взаимодействие
происходит преимущественным участием цистеина. Это позволяет
предполагать, что комплексы ртути с альбумином являются транспортной
формой яда и играют существенную роль в реализации токсических свойств
ртути(20).
Примером сложных взаимодействий между тяжёлыми металлами и
внутриклеточными мембранами является повреждение тяжёлыми металлами
микросомальной системы клетки, ответственной за метаболизм
ксенобиотиков. Введение солей Hg(2) вызывает глубокие изменения
метаболизма гема, как результат ингибирования ферментов, ответственных
за биосинтез порфинов, так и путём конкуренции с Fe в порфириновом
кольце(28). Влияние аниона солей ртути реализуется главным образом путём
изменения растворимости: более растворимые ацетаты, нитраты, хлориды,
как правило, более токсичны, чем менее растворимые сульфаты, карбонаты,
бромиды, йодиды, сульфиды.
Токсичность возрастает в ряду: HgNH2 CL < Hg(SCN)2 < HgBr2 < HgCl2 <
HgI2
Влияние аниона на токсичность соединений ртути реализуется за счёт
изменения транспортабельности молекул вещества, условий освобождения
(разрыв связи металл-анион) и последующего взаимодействия катиона с
биосубстратами организма(16).
Тяжёлые металлы как яды могут осуществлять своё вмешательство в
процессы, протекающие в клетке, только проникая в неё и фиксируясь на
субклеточных мембранах. Считается, что клеточная мембрана полностью не
проницаема для иона ртути. Ионы неорганической ртути могут попасть
внутрь клетки только после разрушения участков клеточной мембраны за
счёт связи с SH-группами белков(29).
ґ
м(7). Различия содержания ртути в разных фракциях объясняется
неодинаковым сродством к ней функциональных групп биомолекул
субклеточных частиц(16).
Важное место в проявлении хронической интоксикации ртутью занимают
изменения в центральной нервной системе, в связи с чем метилртуть и
относят к числу ядов нейротропного действия(12), потому что органические
соединения ртути обладают большей жирорастворимостью(29) нежели
неорганические соединения ртути. Вследствие короткого периода
прохождения из лёгких к головному мозгу почти вся парообразная
ртуть(97%) достигает мозга в неокисленном виде. Её растворимость в
липидах и высокая диффузионная способность обеспечивает быстрое
прохождение через эти барьеры. Окисление паров ртути в головном мозге и
тканях плода переводит её в ионную форму, которая гораздо менее способна
проникать через гематоэнцефалический и плацентарный барьеры. Таким
образом, окисление в этих тканях является ловушкой, удерживающей ртуть,
и приводит к её накоплению в головном мозге о плодных тканях(23)
Гонадотоксическое, эмбриотоксическое и мутагенное действие соединений
ртути, влияние их на уровень и скорость синтеза ДНК и РНК в клетках
являются следствием избирательной локализации этих соединений в
ядрах(29).
Выявлено включение двухвалентных ионов ртути в молекулу тРНК, играющей
важную роль в биосинтезе белка (14). Рибосома млекопитающих содержит 120
меркаптогрупп, с которыми взаимодействуют ионы ртути, что сопровождается
снижением скорости синтеза белка(22).
Степень подавления синтеза ДНК в органах совпадает со способностью
кумулировать метилртуть: почка печень мозг семенники(27).
Обмен нуклеиновых кислот тесно связан с обменом белков, а изменения
белкового обмена, в частности его синтеза ведёт к изменению
энергетического баланса в клетке, степени сопряжения процессов дыхания и
фосфорилирования, так как только при сопряжении этих двух процессов
возможно образование макраэргических соединений, необходимых для синтеза
белка(29).
При окислении ксенобиотиков на мембранах эндоплазматического ретикулума
и ПОЛ ненасыщенных жирных кислот образовываются свободнорадикальные и
электрофильные интермедиаты, обладающие высокой токсичностью(28).
Как полагает ряд авторов тяжёлые металлы инициируют прохождение через
мембраны свободных радикалов и их производных, вызывающих стимуляцию
ПОЛ(8). Так при воздействии ртути происходит увеличение образования
продуктов первичного и вторичного окисления липидов и возрастает уровень
малонового диальдегида(9).
Стимуляция ПОЛ, по мнению исследователей, обуславливает потерю
активности цитохрома Р-450 с последующим нарушением функционирования
микросомальной системы(28).
Введение солей ртути приводит к резкому падению содержания цитохрома
Р-450 в печени и как следствие к изменению НАДФН цитохромредуктазной
активности, ответственной за метаболизм ксенобиотиков(28).
Цитохром Р-450 является конечным акцептором электронов в
НАДФН-специфической цепи переноса электронов. Инактивация этого фермента
происходит благодаря действию сульфгидрильных ядов(ртути),вызывая
нарушение его нативной структуры, сопровождающееся в некоторых случаях
его солюбинацией.
Существует три особенности в структуре и локализации цитохрома Р-450:
1) участие SH-группы апофермента в качестве одного из лигандов в
связывании Fе-гема (8).
2) расположение фермента в гидрофобной области мембраны, т.е. в
непосред-ственной близости к ненасыщенным жирным кислотам-субстратам
ПОЛ(9)
3) цитохром Р-450-единственный переносчик в данной ферментной системе, у
которого SH-группа входит в состав активного центра и может участвовать
в переносе электронов(8). Цитохром Р-450-компонент цепи, где наиболее
вероятно образование свободных радикалов при его работе(2).
Введение тяжёлых металлов блокирует транспорт электронов в цитохромной
цепи, что сопровождается увеличением скорости пердачи протонов водорода
от НАД зависимых субстратов на дыхательную цепь цитохромов в первом
пункте сопряжения(30).
Список использованной литературы:
1.Абрамова Ж.И. " Человек и противоокислительные вещества" Л. 1985
2.Антиоксидант М. 1989 том 1
3.Антиоксиданты и адаптация М. 1989
4.Биоантиокислители М. 1975
5.Биоантиоксидант М. 1986 том 1
6.Биоантиоксиданты в регуляции метаболизма в норме и патологии М. 1982
7.Борисенко Н.Ф. , Кучак Ю.А.//Гигиена и санитария 1998 №1
8.Владимиров Ю.А "Перекисное окисление липидов в биологических
мембранах"
М. 1972
9.Губский Ю.И. " Коррекция химического поражения печени" Киев 1989
10.Гусейн-Заде К.М.//Вестник дерматологии и венерологии 1987 № 1
11.Демешкович Н.Г.//Фельдшер и акушерка 1984 №5
12.Дрогичина Э.А. " Интоксикация ртутью и её органическими соединениями"
М.
1966
13.Дубинина Е.Е.//лабораторное дело 1983 №10
14.Ершов Ю.А., Плетнёва Т.В. "Механизмы токсического действия
неоганических
соединений" М. 1989
15.Клебанов Г.И,, Владимиров Ю.А.//Бюллетень экспериментальной биологии
и медицины 1988 №6
16.Коршун М.Н.// Фармокология и токсикология 1998 вып.23
17.Куликов В.Н. "Перикисное окисление липидов и холодовой фактор"
Новосибирск
1988
18.Логинов А.С.//Терапевтический архив 1994 №4
19.Логинов А.С.//Вестник РАМН 1994 №5
20.Луйк А.И.,Лукьянчук В.Д " Сывороточный альбумин и биотранспорт ядов"
М. 1984
21.Макаревич О.П.//Лабораторное дело 1983 №6
22.Метилртуть М. 1993
23.Неорганическая ртуть М. 1994
24.Оксенгендлер Г.И. " Яды и организм" Санкт-Пет. 1991
25.Пилипчук В.Н//.Врачебное дело 1988 №8
26.Ртуть:экологические аспекты применения М. 1992
27.Смирнов А.Г., Чухловина М.Л.// Гигиена исанитария 1998 №2
28.Современные проблемы профилактической токсикологии М. 1991
29.Трахтенбергер И.М. ,Иванова Л.А.// Гигиена исанитария 1984 №5
30.Фармакология и токсикология Киев вып.25 1990
31.Экспериментальная и клиническая фармакология 1999 №2
32.Экспериментальная и клиническая фармакология 2000 №1
 |