Вопрос 107 Химико-токсикологическая характеристика «металлических ядов». Особенности токсикодинамики и токсикокинетики.

К металлическим ядам относятся:

• Соли Me

• Оксиды Me

• Соединения As,Sb

Органические и неорганические соединения Me широко используются в:

• Промышленности

• Сельском хозяйстве

• Медицине

Классификация элементов по их содержанию в организме:

1. Макроэлементы (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Cl^-) >10^-2%

Элементы-органогены (C, H, O, N, P, S) >10^-2%

2. Микроэлементы (Cu, Fe, Co, Mo, Mn) 10^-5-10^-2%

3. Ультрамикроэлементы <10^-5%

По потребности организма:

• Необходимые (эссенциальные)

Присутствуют в постоянной концентрации (химический гомеостаз) и осуществляют известные функции (Cu,Zn,Fe,Co,Mo,Mn)

• Условно-необходимые

Присутствуют в организме, но в незначительных количествах и роль некоторых в организме до сих пор не выяснена (V,Ni,Cr)

• Примесные

Присутствуют в организме, но их роль не выяснена, но установлена их токсичность.

Зависимости доза-ответ

а – для необходимых элементов; б – для примесных (токсичных) элементов

Как дефицит, так и избыток необходимых элементов наносят вред организму, вплоть до летального исхода.

Гипермикроэлементозы – заболевания, обусловленные избыточным содержанием в организме того или иного элемента.

1. Токсикокинетика:

Поступление:

• Перорально: большая доля тяжелых Me всасывается в 12-перстной кишке и средней части тонкого кишечника (диффузия, активный транспорт)

• Ингаляционно – более эффективно, так как площадь всасывающейся поверхности больше

• Перкутанное поступление малохарактерно (Hg²⁺)

Выведение:

• Кожа: слущивание эпидермиса(As);через потовые железы (Cu,Zn,Cd)

• Почки и кишечник: моча и экскременты

Детоксикация: в печени образуются металлотионеины MT(SH)X

2 MT(SH)_X + х Cd²⁺→ MT(S-Cd-S)_x МТ + 2_ХН⁺

Не выводятся из организма, но и не оказывают токсического действия тяжелые Me

2. Токсикодинамика: Механизм токсичности металлов:

На молекулярном уровне:

• Ингибирование ферментов

• Необратимые конформационные изменения макромолекул (белков, нуклеиновых кислот) и как следствие изменение скорости биосинтеза, биотрансформации, а также возникновение мутаций.

Действие неорганических ядов на молекулярном уровне вызывает изменения

На клеточном уровне:

• Дефицит жизненно важных метаболитов

• Нарушении структуры и проницаемости клеточных мембран.

Нарушение нормальной жизнедеятельности клеток обусловливает дисфункцию органов:

• Появление новообразований

• Признаки отравления неорганическими веществами (замедление роста, смещение

физиологических параметров, ослабление репродуктивной функции и увеличение смертности потомства)

Механизмы токсичности ионов металлов в биосредах во многом определяются их:

• Химической формой (степень окисления)

• Способностью комплексообразованию

Связывание «металлических ядов» биологическим материалом

• С аминокислотами: Me взаимодействует с группами: -SH (цистеин,метионин); -NH2 ; -СООН;-ОН (серин,треонин)

• С пептидами и белками – за счёт связывания с концевыми NH2; COOH гр.

• С рядом других жизненно важных веществ (птеридины (в том числе

фолиевая кислота), пурины, рибофлавин, нуклеиновые кислоты и др).

Объекты исследования:

• Кровь

• Желудок, кишечник, печень, почки

• Органы депонирования «металлических ядов» - головной мозг, костная ткань,

волосы, ногти и др.

Вопрос 108

Общая характеристика группы. Теоретическое обоснование необходимости минерализации. Характеристика современных общих и частных методов минерализации. Выбор метода в зависимости от характера объекта и анализируемого «яда».

­Минерализация – окисление органического вещества, составляющего объект исследования для освобождения искомых неорганических соединений из их комплексов с белками.

Обоснование её необходимости: связывание Me с АК, пептидами и белками очень прочное (с SH-гр. эта связь ковалентная), поэтому используют более жесткие методы.

Виды минерализации:

1. Сухая минерализация: образование золы (б/ц или окрашенный осадок)

Метод сухого озоления: основан на нагревании органических веществ до высокой температурыпри доступе воздуха в фарфоровых, кварцевых или платиновых тиглях

• Берут навески 1-10г

• Применяется, когда имеется цель исследовать объекты на наличие Cu, Mn и некоторые др. Me

Метод сплавления орг. веществ с нитратами щелочных металлов. Биолог. материал или другие орг. вещества нагревают с расплавленными нитратами щелочных металлов. С повышением температуры окислительные свойства нитратов усиливаются.

• Метод применяется при цели исследования объектов на наличие As, Ag и некоторых др. Ме

Достоинства сухой минерализации

1. Относительно небольшая навеска объекта

2. Направленное исследование

Недостатки метода сухой минерализации:

1. Улетучивание некоторых металлов и их соед-й в процессе нагревания (Hg,Tl);

2. Взаимодействие отдельных металлов с материалом тиглей;

3. Невозможность контролировать температуру в тиглях

2. Мокрая минерализация (метод мокрого озоления): образуется минерализат (прозрачная или окрашенная жидкость)

Применяют кислоты-окислители (азотную, серную, хлорную кислоты), KClO4 –

хлорат калия и пергидроль (30% H2O2).

При помощи этих окислителей происходит разрушение биолог. материала с образованием более простых хим.соединений. Применяемые окислители разрушают связи между металлами и белками, пептидами, аминокислотами и некот. др. соединениями.

Достоинства мокрой минерализации:

1. Быстрота разрушения органических веществ;

2. Высокая чувствительность;

Недостатки:

1. Значительные потери Hg

2. Использование концентрированных растворов.