Механизм и токсическое действие

Медь является биомикроэлементом, она участвует в тканевом дыхании и кроветворении, необходима для нормального течения многих физиологических процессов: остеогенеза, функции воспроизводства и др. Суточная потребность взрослого человека в меди 2−2,5 мг, т. е. 35−40 мкг/кг массы тела; детей — 80 мкг/кг.

Поступление в организм. Допускаемое количество меди, поступающей в организм человека е" день, достаточно высоко. Отрицательный эффект отсутствует при потреблении меди более 0,5 мг/кг массы тела. Дневная потребность человека в меди составляет приблизительно 0,08 мг/кг массы тела ребенка и 0,03 мг/кг массы тела взрослого.

При нормальном литании в организм человека ежедневно попадает от 1 до 3 мг меди. В пересчете на 1 кг массы тела это составляет от 15 до 45 мкг. Эти цифры удовлетворяют требованиям ФАО/ВОЗ, согласно которым нормы поступления меди следующие, мкг/кг: для взрослого — 30, для детей — 40 и младенцев — 80. Многие современные диеты не удовлетворяют этим требованиям.

В настоящее время пища содержит значительно меньше меди, чем раньше. Это связано с методами переработки и производства пищевых продуктов. Такое снижение сказывается на частоте возникновения сердечных заболеваний.

Поступление меди в организм человека зависит от качества питьевой воды. Естественное содержание меди в питьевой воде различно в зависимости от природы почв и горных пород, через которые течет вода. Кроме того, из-за использования медных водопроводных труб может повышаться уровень ежедневного потребления металла человеком. С этой точки зрения большое значение имеет замена металлических труб пластиковыми.

Транспортировка, распределение. Медь, как железо и другие неорганические питательные вещества, необходима организму для нормального обмена веществ. Поэтому уровень ее содержания поддерживается самим организмом. Всасывание в желудочно-кишечном тракте регулируется суммарным количеством меди в организме. Обычно абсорбируется около 30% поглощенной меди, а при малом поступлении металла абсорбция возрастает до 50−65%. При увеличении количества поступающей в организм меди доля всасывания уменьшается.

Усваивание организмом меди зависит и от содержания в пище других элементов. При потреблении продуктов с низким содержанием молибдена медь удерживается в организме, а при избытке молибдена выделяется в больших количествах. Такой антагонизм между медью и молибденом замечен и у животных. Аналогичный эффект наблюдается при содержании в пище цинка.

Медь накапливается преимущественно в печени, сердце, мозгах, почках и мышцах. В печени новорожденных детей меди содержится около 30 мг/кг. Однако в течение первого года жизни эта величина снижается до 5−10 мг/кг. Приблизительно столько же металла содержится в печени взрослых. Такие же изменения наблюдаются в почках и других органах.

В крови обычно содержится около 1 мг/л меди. Но уровень содержания металла в крови может сильно колебаться, особенно у женщин. Во время беременности, а также после приема противозачаточных средств содержание меди в крови может возрастать до 2 мг/л. Это повышение является следствием возрастания уровня церулоплазмина. Соответственно повышается и содержание меди в волосах. У женщин, принимающих пероральные противозачаточные препараты, концентрация металла в волосах возрастает с 30 до 70 мг/кг.

Из организма взрослого человека, получающего ежедневно с пищей 2 мг меди, с мочой выходит от 11 до 48 мкг в день. Основная часть металла выводится из организма животных и людей с фекалиями.

При нормальных условиях полупериод биологической жизни меди составляет примерно 4 недели. У лиц, страдающих болезнью Вильсона, медь задерживается в организме на более длительный срок.

Механизм действия. В организме человека лишь небольшая часть меди находится в виде свободных ионов, основная же часть связана в виде комплексов с белками. Основной медьсодержащий белок крови — церулоплазмин. Он представляет собой комплексное соединение синего цвета с молекулярной массой 150 000, содержит восемь ионов Си (I) и восемь ионов Си (II). Порядка 3% всей меди, находящейся в организме, входит в состав этого белка. Церулоплазмин синтезируется в печени и участвует в регулировании содержания меди в организме. Он принимает участие в транспорте металла. Кроме того, этот белок играет важную роль при окислении Fe (II) в Fe (III), что имеет большое значение для транспорта железа и образования в организме гемоглобина.

Медь входит в состав ряда важных ферментов, многие из которых принимают участие в окислительных реакциях. Медь обнаружена в активных центрах некоторых ферментов, действующих в различных восстановительных реакциях. На терминальной стадии клеточного окисления медь взаимодействует с ферментом цитохромоксидазой.

Другим ферментом, для действия которого необходима медь, является тирозиназа, ответственная за метаболизм аминокислоты тирозина и синтез меланина — темного пигмента кожи.

К медьсодержащим ферментам человека относятся различные аминоксидазы, уриказа и супероксиддисмутазы.

Важным медьсодержащим ферментом растений является оксидаза аскорбиновой кислоты. Этот фермент является причиной того, что собранные овощи и фрукты теряют витамин С.

Недостаточное поступление меди с продуктами питания или недостаточная ее абсорбция в желудочно-кишечном тракте может привести к реактивации ряда ферментов.

Опасности. При поступлении с пищей в кишках всасывается порядка 30% содержащейся меди. При повышенном поступлении меди в организм резорбция ее снижается, что уменьшает опасность интоксикации. Медь малотоксична. В зависимости от ее соединений ЛД50 для теплокровных животных варьирует от 140 до 200 мг/кг массы тела. У человека однократная доза 10−20 мг/кг массы тела вызывает тошноту, рвоту и другие симптомы интоксикации. Известны случаи, когда настаивание или подогревание кофе и чая в медной посуде вызывало у людей желудочно-кишечные расстройства. О токсическом действии меди при длительном поступлении этого металла в организм имеются противоречивые данные.

Так, плюральное поступление меди в течение нескольких недель по 10 мг/кг массы тела в сутки не вызывает интоксикации. За рубежом отмечались случаи избыточного поступления меди в организм при лечении заболеваний почек с помощью гемодиализа. Источником меди служили медные трубки гемодиализного аппарата. У больных повышался уровень меди в плазме крови, ухудшалось общее состояние, наблюдались случаи летального исхода.

Дефицит меди может привести к анемии, незначительному замедлению физического развития детей, увеличению частоты сердечнососудистых заболеваний, возможно, вследствие нарушения синтеза эластина — белка, которым богаты стенки артерий.

Медь присутствует в большинстве продуктов питания, поэтому нет оснований предполагать, что у взрослого человека может возникнуть прямой дефицит меди. Однако случаи недостатка в организме меди были отмечены у детей, получавших после тяжелой диареи одно молоко, а также при парентеральном питании.

Одним из симптомов дефицита меди может быть анемия. Среди некоторых групп населения возможны случаи недостатка меди в рационе питания. Кроме того, известно наследственное заболевание, носящее название синдром Менкеса (синдром «стальных волос»), который характеризуется неспособностью абсорбировать достаточное количество меди из пищи. При этом волосы приобретают характерный вид и происходят тяжелые нарушения клеточного метаболизма.

Другим наследственным заболеванием, связанным с дефицитом меди, является болезнь Вильсона, когда в организме происходит избыточное всасывание и накопление меди. Металл скапливается главным образом в печени и мозге.

Заболевания людей, связанные с недостаточной или избыточной абсорбцией меди, сходны с тяжелыми состояниями токсикоза или недостаточности меди у животных. В различных частях земного шара существуют регионы с недостаточным количеством меди в почве, на которой ни растения, ни животные не могут существовать без специальной подкормки. У животных, которым не хватает меди, наблюдаются дефекты костей, слабая пигментация шерсти и нарушение синтеза гемоглобина. Активность цитохромоксидазы у них низкая. Кроме того, у этих животных нарушен синтез белков, в основном эластина артериальных стенок. В молекуле этого белка образуется мало поперечных связей между цепями, и артерии становятся слабыми. Наряду с этим известны случаи медного токсикоза у животных, обитающих на богатых медью почвах и пастбищах. Характерным проявлением отравления медью является заболевание овец, носящее название «седловидность».

Однако следует заметить, что медь необходима как животным, так и людям. Было отмечено, что правильная подкормка медью, особенно свиней, хорошо отражается на росте животных и общем состоянии.

Было показано, что употребление в пищу большого количества солей меди вызывает токсические эффекты у людей и животных. Они, как правило, обратимы. Возможность длительного воздействия маловероятна. При случайном вдыхании большого количества меди людьми, опрыскивающими виноградники бордоской смесью, проявляются симптомы поражения легких, которые гистологически напоминают силикоз. В некоторых случаях отмечена взаимосвязь между развитием рака легких и накоплением меди. Однако пока не ясно, имеется ли прямая причинная связь между накоплением металла и развитием рака. Попытки самоубийц, которые заглатывали до 100 г меди, в основном в виде сульфата меди, приводили к появлению желтухи и повреждению почек, а иногда только лишь к желудочно-кишечным расстройствам. Было все же отмечено несколько смертельных случаев. Но сульфат меди обладает сильным рвотным действием, поэтому абсорбция меди в тех количествах, которые способны вызвать серьезные последствия, затруднена. Для того чтобы вызвать рвоту у детей, достаточно 100 мг меди, а для взрослых до 400 мг (т.е. 1 г сульфата меди).

Употребление пищевых продуктов и напитков, загрязненных медью, часто приводит к небольшому повышению количества металла в организме, не вызывающему даже рвоты. Продолжительное настаивание или подогревание кофе в медной посуде, как известно, вызывает желудочно-кишечные расстройства. Питье горячей воды из-под крана в случаях, когда водопроводные трубы и нагреватели сделаны из меди, может привести к попаданию в организм металла в превышающих допустимые нормы количествах.

Комплексы хлората меди (II), дитионата меди (Ц), азида меди (II) и карбида меди с аминами являются взрывчатыми веществами, однако они не имеют никакого промышленного применения и не вредны для здоровья. Было установлено, что карбид меди является причиной взрывов на заводах по производству ацетилена, что привело к прекращению использования меди при строительстве таких заводов.

Частицы металлической меди или ее сплавов, застревающие в глазу (явление, называемое халикозом), могут привести к воспалению и потере глаза.

Несмотря на отсутствие точных данных, нельзя отрицать возможность токсического действия меди в следующих случаях:

• — при приеме внутрь солей меди, иногда применяемых в терапевтических целях, особенно в Индии;
• — медь спиралей, используемых в некоторых внутриматочных противозачаточных приспособлениях, растворяется и поглощается организмом;
• — существенная часть меди, растворяющейся от трубок, используемых при гемодиализе, удерживается организмом пациента, что может приводить к значительному увеличению наличия меди в печени;
• — медь, довольно часто используемая в качестве добавок в корм для домашнего скота и птицы, концентрируется в печени этих животных, поэтому потребление печени этих животных человеком может привести к росту содержания у него этого элемента;
• — медь обычно добавляется в значительных количествах (относительно нормального содержании ее в пище человека) к корму некоторых домашних животных и таким образом может случайно попасть в пищу человека;
• — навоз животных, подкармливаемых медьсодержащей диетой, может привести к увеличению содержания меди в овощах и зерновых культурах, произрастающих на почвах, удобренных этим навозом.

Острые отравления. В литературе содержатся утверждения о том, что растворимые соли меди ядовиты, однако на практике это справедливо лишь тогда, когда такие растворы используются либо случайно, либо намеренно в целях самоубийства, или как местное лечение обширных ожогов.

В первых случаях сульфат меди, известный под названием медный купорос, обычно вводится в небольших количествах. В результате возникают тошнота, рвота, понос, потливость, изредка судороги, кома и возможен летальный исход.

Потребление газированной воды или соков цитрусовых, находившихся в контакте с медными сосудами, трубками, шлангами или клапанами, может привести к раздражению органов пищеварения, иногда тяжелому. Подобные напитки достаточно кислотны, что способствует растворению в них опасных количеств меди.

У некоторых лиц при применении солей меди для лечения ожогов были выявлены высокое содержание меди в сыворотке крови и токсические последствия. Вдыхание пыли, дыма и тумана солей меди может вызвать гиперемию носовых и слизистых оболочек и их изъязвление с перфорацией носовой перегородки. Дымы нагреваемой металлической меди могут вызвать тошноту, боли в желудке и понос.