Влияние на организм человека

Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов [4].

Металлический хром практически нетоксичен, но металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома (VI) в атмосферном воздухе 0,0015 мг/м³. Также малоядовиты соединения низших степеней окисления (но в организме они могут перейти в соединение Cr(VI)). Попадают в кровь, откладываются в печени, почках, эндокринных железах, зубах. ПДК (в пересчете на СrО₃) 0,01 мг/м³, Сг⁶⁺ 0,0015 мг/м³ (атм. воздух).

В медицине отдельные изотопы хрома используют в радиоизотопной диагностике. Пиколинат и аспарагинат хрома применяют в качестве биологически активной добавки к пище, а также как компонент витаминно-минеральных комплексов.

Естественным источником хрома для человека являются растения. Хром содержится во многих овощах, ягодах и фруктах; в некоторых лекарственных растениях (сушеница топяная, гинкго билоба, мелисса); а также в рыбе, креветках, крабах, печени, куриных яйцах, пивных дрожжах и черном перце [4]. В организме человека содержится около 6 мг хрома. Один из биологических эффектов хрома связан с его влиянием на так называемый фактор толерантности к глюкозе, активность которого падает при дефиците хрома и восстанавливается после его добавления. Является составной частью низкомолекулярного комплекса – фактора толерантности к глюкозе (GTF), который облегчает взаимодействие клеточных рецепторов с инсулином, уменьшая, тем самым, потребность в нем организма. Фактор толерантности усиливает действие инсулина во всех метаболических процессах с его участием. Кроме того, хром принимает участие в регуляции обмена холестерина и является активатором некоторых ферментов.

Синдром нарушения толерантности к глюкозе сопутствует сахарному диабету и проявляется в виде гипергликемии и глюкозурии на фоне дефицита хрома. Наблюдается снижение поглощения глюкозы хрусталиком глаза, утилизации глюкозы для липогенеза, повышение выработки CO₂ и снижение синтеза гликогена из глюкозы. Все эти нарушения купируются введением хрома и инсулина. Имеются данные, свидетельствующие о том, что хром потенцирует действие инсулина в периферических клетках.

Хром способен влиять на гомеостаз сывороточного холестерола и предупреждать тенденцию к его росту с увеличением возраста. При дефиците хрома у животных нарушается способность включения аминокислот глицина, серина, метионина и α-амино-изомасляной кислоты в сердечную мышцу. На обмен других аминокислот хром не оказывает эффекта.

При беременности наблюдается существенное снижение концентрации хрома в волосах и моче. Уровень хрома в волосах также понижен у недоношенных детей и при задержке развития. Снижение содержания хрома и усиление его экскреции с мочой отмечено при повышенных физических нагрузках у спортсменов.

В организм соединения хрома поступают с пищей, водой и воздухом. Всасывание хрома происходит преимущественно в тонкой кишке, при этом не усвоенный хром выводится с калом. В тканях органов содержание хрома в десятки раз выше, чем в крови. Наибольшее количество хрома присутствует в печени (0,2 мкг/кг) и почках (0,6 мкг/кг), кишечнике, щитовидной железе, хрящевой и костной ткани, в легких (в случае поступления соединений хрома с воздухом). Усвоенный хром выводится из организма главным образом через почки (80%) и в меньшей степени через легкие, кожу и кишечник (около 19%).

Потребность человеческого организма в хроме составляет 50-200 мкг в сутки. Биоусвояемость хрома из неорганических соединений в желудочно-кишечном тракте невысока, всего 0,5-1%, однако она возрастает до 20-25% при поступлении хрома в виде комплексных соединений (пиколинаты, аспарагинаты). Шестивалентный хром усваивается в 3-5 раз лучше, чем трехвалентный. В легких оседает до 70% поступившего хрома. Дефицит хрома в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (20 мкг/день и менее). Порог токсичности хрома составляет 5 мг/день.

Хром – жизненно важный микроэлемент, который является постоянной составной частью клеток всех органов и тканей. Перечислим основные функции хрома в организме:

• хром участвует в регуляции синтеза жиров и обмена углеводов, способствует превращению избыточного количества углеводов в жиры;

• входит в состав низкомолекулярного органического комплекса - фактора толерантности к глюкозе, обеспечивающего поддержание нормального уровня глюкозы в крови;

• вместе с инсулином действует как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивает нормальную активность инсулина;

• способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот;

• участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов;

• способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов.

Токсическая доза для человека: 200 мг.

Летальная доза для человека: более 3,0 г.

Индикаторы элементного статуса хрома.

Оценку содержания хрома в организме проводят по результатам исследований крови, мочи и волос. Среднее содержание хрома в плазме крови составляет 0,1-0,5 мкг/л, в моче 0,1-1,5 мкг/л, в волосах 0,2-2,0 мкг/г. О риске интоксикации хромом свидетельствует повышенная концентрация хрома в моче (до 25-50 мкг/г) и волосах (более 5-15 мкг/г). Определение содержания хрома в плазме и сыворотке крови не представляет интереса с токсикологической точки зрения, поскольку в этих биосубстратах он находится в виде относительно безопасной «трехвалентной фракции». Шестивалентный хром накапливается в клетках, поэтому его определение в эритроцитах имеет значение для диагностики в медицине труда [4].

По сравнению с взрослыми у детей чаще наблюдается повышенное содержание хрома в волосах. У взрослых, как мужчин, так и женщин, отмечается следующая тенденция: чем выше содержание кальция в волосах, тем выше содержание хрома. У детей эта зависимость носить еще более выраженный характер.

Пониженное содержание хрома в волосах обычно наблюдается при ожирении, атеросклерозе, диабете, инфекционных заболеваниях, белковом голодании, стрессовых воздействиях и интенсивных физических нагрузках [14].

Пониженное содержание хрома в организме.

Причины дефицита хрома:

• недостаточное поступление извне;

• нарушение регуляции обмена;

• повышенное расходование (например, беременность);

• усиленное выведение хрома из организма, в условиях повышенного содержания в пище углеводов (избыточное потребление белого хлеба, сладостей, макаронных изделий);

• увеличение выведения хрома с мочой в результате повышенных физических нагрузок.

Основные проявления дефицита хрома:

• утомляемость, беспокойство, бессонница, головные боли;

• невралгии и сниженные чувствительности конечностей;

• нарушение мышечной координации, дрожь в конечностях;

• повышение уровня холестерина триглицеридов в крови;

• увеличение риска развития атеросклероза;

• изменения массы тела (исхудание, ожирение);

• снижение толерантности к глюкозе, особенно у лиц среднего и пожилого возраста;

• изменения уровня глюкозы в крови (гипергликемия, гипогликемия);

• увеличение риска развития сахарного диабета;

• увеличение риска развития ишемической болезни сердца;

• нарушения репродуктивной функции у мужчин.

Хотя хром является жизненно важным элементом, при избыточном поступлении в организм он может стать опасным токсикантом. Соединения хрома токсичны для человека. Шестивалентный хром является канцерогеном I класса опасности. Опухоли легких образуются после длительного (15-20 лет) контакта с повышенными концентрациями хроматов (Cr⁶⁺).

Причины избытка хрома:

• избыточное поступление извне (повышенная концентрация в воздухе, избыточный прием с хромсодержащими биодобавками, усиленное всасывание при недостатке цинка и железа);

• нарушение регуляции обмена хрома.

Основные проявления избытка хрома:

• воспалительные заболевания с тенденцией к изъязвлению слизистых оболочек (перфорация носовой перегородки);

• аллергизирующее действие;

• дерматиты и экземы;

• астматический бронхит, бронхиальная астма;

• астено-невротические расстройства;

• увеличение риска онкологических заболеваний.

Как дефицит, так и избыток хрома в организме способен привести к существенному нарушению здоровья человека.

При недостаточном поступлении хрома в организм необходимо увеличить в рационе количество продуктов с повышенным содержанием хрома. К таким продуктам следует отнести свеклу, редис, картофель, капусту, томаты, вишню, яблоки, сливы, виноград, чернику, говяжью печень, рыбу и яйца [4].

При интоксикации хромом необходимо прекратить его поступление в организм из источника загрязнения и провести симптоматическое лечение. Возможно применение хелатирующей терапии (ДМПС (димеркаптопропансульфонат) с аскорбиновой кислотой) [4]. При контакте с солями хрома рекомендуется мытье в душе с раствором CaNa₂-ЭДТА.

Хром - один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. Среднее содержание хрома в растениях - 0,0005% (92-95% хрома накапливается в корнях), у животных - от десятитысячных до десятимиллионных долей процента. Высшие растения не переносят концентрации хрома выше 3-10-4 моль/л. В листьях он присутствует в виде низкомолекулярного комплекса, не связанного с субклеточными структурами.

У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов (структурный компонент глюкозоустойчивого фактора).

Основной источник поступления хрома в организм животных и человека – пища. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови и снижению чувствительности периферийных тканей к инсулину [4].

Отравления хромом, и его соединениями встречаются при их производстве: в машиностроении (гальванические покрытия); металлургии (легирующие добавки, сплавы, огнеупоры); при изготовлении кож, красок. Токсичность соединений хрома зависит от их химические структуры: дихроматы токсичнее хроматов, соединения Cr(VI) токсичнее соединений Cr(II), Cr(III).

Начальные формы заболевания проявляются ощущением сухости и болью в носу, першением в горле, затруднением дыхания, кашлем и так далее; они могут проходить при прекращении контакта с хромом. При длительном контакте с его соединениями развиваются признаки хронические отравления: головная боль, слабость, диспепсия, потеря в весе и других. Нарушаются функции желудка, печени и поджелудочной железы. Возможны бронхит, бронхиальная астма, диффузный пневмосклероз. При воздействии хрома на кожу могут развиться дерматит, экзема.

Пути метаболизма и токсичность хрома зависят от степени окисления. Абсорбция в желудочно-кишечном тракте хрома низка – 0,4-2,5% от общего количества (основной пищевой источник хрома – мясо, цельнозлаковые продукты, зеленая фасоль, брокколи). Cr³⁺ после абсорбции переносится в крови в комплексе с белками в составе -глобулинов (преимущественно - трансферрином), распределяется в организме диффузно, экскретируется, главным образом, с мочой. Абсорбция хрома в легких зависит от растворимости солей хрома. Для Cr⁶⁺ продемонстрирована возможность поступления через кожу. Чистый металлический хром нетоксичен, Cr⁶⁺ значительно более токсичен, чем Cr³⁺. Хотя соединения Cr³⁺ считаются относительно нетоксичными, но при приеме в высоких дозах даже пиколинат хрома, применяющийся в пищевых добавках, может вызывать поражение печени и почек. Cr⁶⁺ обладает канцерогенными свойствами, его присутствие в парах и пыли в производственных условиях ассоциировано с повышением частоты рака легких, дерматитов, кожных язв.

Прием внутрь может привести к появлению головокружения, болей в области брюшной полости, тошноте, анурии, судорог, шока и комы. Источники хрома – производство стали, пигментов, обработка кожи, защитные растворы для обработки древесины, фотографическое дело, растворы, использующиеся в процессах гальванического и электролизного покрытия, производство цемента. Опасность для здоровья может представлять загрязнение почвы отходами производства красителей и кожевенных предприятий, содержащими Cr⁶⁺.

Хром может присутствовать в качестве контаминации в растворах для парентерального питания. Показано, что уровень хрома в волосах коррелирует с повышением его содержания в сыворотке и моче в условиях профессиональной экспозиции к этому элементу. Сниженный уровень хрома в волосах у пациентов с диабетом показывал корреляцию со снижением уровня хрома в сыворотке крови (содержание хрома в моче пациентов с диабетом повышено) [4].

Вывод. Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. Металлический хром практически нетоксичен, но металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Но влияние его на организм достаточно широко.