Кальцій

Кальцій є одним з найважливіших макроелементів і знаходиться в кожній клітині тіла людини, загальний його вміст в організмі 1,4 % мас. Добова потреба організму в Кальції 0,8-0,9 г. В організм Кальцій надходить в основному з харчовими продуктами (молоко, овочі, злаки). Концентрація іонів Кальцію в організмі регулюється гормонами паращитовидних залоз. Всмоктування Кальцію залежить від багатьох причин, зокрема, основним регулятором засвоєння Кальцію є вітамін D. При не­достачі цього вітаміну всмоктування Кальцію зменшується. Кальцій є головним компонентом кісткової тканини і зубів, куди він входить у вигляді солей СаСО₃ і Са₃(РО₄)₂. Вміст Кальцію в кістках знаходиться в тісній залежності від наявності солей фосфатної кислоти. Від кількісного вмісту Кальцію в скелеті залежить його твердість, ріст і мінералізація кістки. Іони Са²⁺ беруть участь у передачі нервових імпульсів, скороченні м'язів, регулюванні роботи серця, у згортанні крові. Оскільки Кальцій знижує збудливість клітин ЦНС, зниження його вмісту в організмі супро­воджується порушенням нервової системи (тетанія). Іони Кальцію спри­яють виділенню ацетилхоліну (антагоніст Магнію). Кальцій входить до складу деяких ферментних систем (наприклад, лецітинази) і впливає на їхню активність. Іони Кальцію впливають на кислотно-лужну рівновагу, функцію ендокринних залоз (особливо паращитовидних), мають протиза­пальну і десенсибілізуючу дії. Іони Кальцію знаходяться в біологічному антагонізмі з іонами Натрію, Калію і Магнію.

Хлорид Кальцію зменшує проникність судин, виявляє протиалергійну і протизапальну дію. Його застосовують при алергічних захворюваннях (кропивниці), променевій хворобі, ревматизмі, кровотечах, переломах кіс­ток, шкірних захворюваннях, а також при отруєннях солями Магнію, Щавлевою кислотою, солями фтористоводневої кислоти, Плюмбумом, Меркурієм, фосгеном. Карбонат Кальцію (осаджена крейда) СаСО₃ має антацидну і адсорбуючу дії. Його призначають всередину при захво­рюваннях харчового каналу, зовнішньо застосовують у вигляді присипок і Для приготування зубних порошків. Сульфат Кальцію (обжарений гіпс) 2СаSО₄ ^. Н₂О застосовується для гіпсових пов'язок при переломах і в зуболікарській практиці, щоб одержати зліпки порожнини рота. Крім того, він входить до складу сілаура (пакувальна маса), що застосовується для виготовлення форм при відливці дрібних золотих зуболікарських виробів: вкладок, зубів, кламерів, дужок і т.д. Гідроксид Кальцію входить до складу цементів, що використовуються в стоматологічній практиці як пломбуючий матеріал, для лікарських прокладок. Оксид Кальцію є складовою частиною силікатного цементу, який також застосовується в стоматології. Розчинні у воді сполуки Кальцію застосовуються в медицині для електрофорезу. За допомогою радіоактивного нукліда Кальцію ⁴⁵Са можна досліджувати швидкість утворення речовини кістки, а також вплив на цей процес віта­міну О і гормонів паращитовидних залоз. Цей метод дає можливість роз­в'язати багато біологічних проблем, наприклад вивчення процесів всмок­тування і розподілу Кальцію в організмі, відкладення його в кістках і виділення з організму в нормі і при патології. Встановлено, наприклад, що в організмі відбувається безперервний обмін іонів Кальцію.

7.4 Біологічна роль інших s-елементів та медичне

застосування їхніх сполук.

Літій входить до складу крові, тканин і органів людини і тварин, його відносять до біогенних елементів. Особливо багато Літію в м'язах. Загальний вміст Літію в організмі людини становить 1^.10^-4 % мас. Літій має різнобіч­ний вплив на фізіологічні процеси, що відбуваються в людському організмі.

При попаданні в організм Літій витісняє Натрій і Калій, у зв'язку з чим кількість виведеного із сечею Натрію збільшується, а концентрація Літію в тканинах зростає. Встановлено, що у фазі скорочення міокарда в його клітинах замість іонів Натрію і Калію накопичуються іони Літію. Іони Літію впливають на транспорт іонів Натрію в нейронах і м'язових клітинах. Є дані про вирівнювання солями Літію порушеного обміну речовин в організмі, зокрема водно-електролітного обміну мозку (вплив Літію на ЦНС). Солі Літію мають антистресову дію: вони активно придушують патологічну емоційну лабільність і збудження, агресивність при психічних захворюваннях, а також зменшують емоційні розлади в жінок у предменструальному періоді.

У медичній практиці із сполук Літію застосовують карбонат Літію як з профілактичною, так і лікувальною метою при психічних захворюваннях з частими нападами.

Рубідій, Цезій, Францій. Ці елементи накопичуються в організмі людини головним чином у серцевому м'язі й еритроцитах. Загальний вміст Рубідію і Цезію відповідно становить 10^-5 і 10^-4 % мас. Біологічна роль Рубідію, Цезію і Францію все ще не з'ясована. Встановлено стимулюючий вплив Цезію на активність гормонів коркового шару наднирок і статевих гормонів. Радіоактивні нукліди Рубідію і Цезію (⁸⁷Rb і ¹³⁷Сs) є добрими замінниками Радію для медичного використання їх при лікуванні раку. Завдяки швидкому розпаду їх можна вводити прямо в організм, не побоюючись тривалих шкідливих впливів. Радіоактивність Францію може бути використана при діагностиці онкологічних захворювань, оскільки він здатний вибірково накопичуватись в пухлинах на ранніх стадіях їхнього розвитку.

Токсична дія

Гідроксиди та гідриди лужних металів викликають опіки шкіри та слизових оболонок.

При отруєннях сполуками Літію спостерігається загальна слабкість, сон­ливість, розлад зору, в більш важких випадках - епілептичні напади, судоми.

Натрій, Калій та їх сполуки можуть викликати шкідливу дію на організм лише при значних концентраціях або постійному надходженні в організм. При хронічній дії у надлишкових кількостях повареної солі (NаСІ) у більшості випадків проявляється гіпертонія. Шкідливим для ор­ганізму є дисбаланс вмісту іонів Натрію та Калію.

Сильну токсичну дію проявляє радіоактивний ізотоп Цезію. Отруєн­ня солями Рубідію викликає гіперактивність, агресивність, підвищенну збудливість, швидку втому, а при отруєннях солями Цезію відмічається порушення серцевої діяльності.

Берилій

Біологічна роль Берилію вивчена недостатньо. Він постійно знахо­диться в рослинах, а також у тканинах організмів тварин. Якщо для рослин Берилій відносно нешкідливий і його роль остаточно ще не вивчена, то присутність в організмі тварин сполук Берилію часто буває причиною ряду захворювань (берилієвого рахіту, бериліоза й ін.). Так, підвищений вміст Берилію в організмі пригнічує лужну фосфатазу, що веде до утворення розчинного фосфату Берилію. При виведенні з організму Фосфору виникає берилієвий рахіт. Біологічну несумісність Берилію з фізіологічними про­цесами можна пояснити його хімічними властивостями. Берилій відно­ситься до металів, але він більш електронегативний, ніж Літій, що розта­шований поруч, а розміри радіусів атома й іона Берилію значно менші, ніж у Літію. Це приводить до того, що Берилій не утворює у розчинах простих іонів Ве²⁺, утворені ним хімічні зв'язки ковалентні, і, нарешті, фосфати Берилію - добре розчинні солі.

Сполуки Берилію в медицині майже не застосовуються. Сплави на основі Ніколу, у які входить Берилій (2-4 %), мають високу корозій­ну стійкість, міцність і застосовуються для виготовлення хірургічних ін­струментів, голок для підкожних ін'єкцій, литих металевих зубів та ін. Всі сполуки Берилію отруйні!

Стронцій

Стронцій концентрується головним чином у кістках, частково замі­щаючи Кальцій. Зага-льний його вміст 10^-3 % мас. Він відіграє важливу роль в утворенні і міцності зубної емалі, а також бере участь у процесах кісткотворення. При введенні в організм радіоак-тивного Стронцію вдалося встановити, що він накопичується там, де йде інтенсивний остеогенез. При лейкозах вміст Стронцію в плазмі крові зменшується, а в еритроцитах збільшується. Визначення кількості Стронцію в плазмі й еритроцитах використовується для діагностики і прогнозування захворювань лейкозом. Радіоактивне випромінювання нукліда Стронцію ⁹⁰Sr, утвореного при ядер­них вибухах, викликає променеву хворобу, сар-кому кісток і лейкоз крові. Нагромадження нукліда Стронцію ⁹⁰Sr в атмосфері становить велику небез­пеку для людини, особливо для дітей. Радіоактивні нукліди Стронцію ⁸⁹Sr і ⁹⁰Sr застосовуються в променевій терапії при лікуванні кісткових пухлин.

Барій

Концентрується Барій переважно в очах, наприклад у сітківці ока його близько 1,5 %, однак значення його залишається поки нез'ясованим. За­гальний вміст Барію в організмі становить 10^-5 % мас. При лейкозах вміст Барію в плазмі крові й еритроцитах збільшується. Тому кількісне визна­чення Барію може служити діагностичним тестом і прогнозом при ліку­ванні лейкозів.

В медицині знаходить застосування сульфат Барію ВаSО₄. Оскільки він практично не розчинний у воді, а також у розведеній хлоридній кислоті (що міститься в шлунковому соку), а також сильно поглинає рентгенівські і гамма-промені, його застосовують для рентгенівської діагностики захво­рювань травного каналу. Застосування цієї солі для рентгеноскопії потре­бує особливої обережності, тому що наявність домішок інших розчинних у воді або в кислотах солей Барію може призвести до отруєння ними. Тому перед застосуванням сульфат Барію обробляють хлоридною кислотою, а відфільтровану рідину досліджують на вміст іонів Барію. При отруєнні солями Барію внутрішньо дають розчинні солі сульфатної кислоти (Nа₂SО₄, МgSО₄) для утворення важкорозчинного сульфату Барію. Хімічно чистий сульфат Барію застосовується для лікування виразки шлунка і дванадця­типалої кишки. Гідроксид Барію застосовується як каталізатор, входить до складу цементів і паст, що використовуються в стоматологічній практиці.

Всі розчинні сполуки Барію отруйні!

Радій

Радіоактивний нуклід Радію ²²⁶Rа у вигляді металічних голок засто­совувався раніше в онкології, особливо при лікуванні раку матки. Оскільки він дає дуже жорстке гамма-випромінювання, то опроміненню піддавався практично весь організм хворого. Тому в останній час в медицині прак­тично не використовується. Його замінюють більш дешевими нуклідами інших елементів (¹³⁷СS, ⁶⁰Со та ін.), а саме опромінення здійснюють локаль­но, тобто пучком γ-променів, що виходять через невеликий отвір контей­неру, виготовленого з металічного плюмбуму (так званої "кобальтової гармати"), в якому міститься радіонуклід.