Примесные элементы. 
Металлы в организме человека

Имеется большое число химических элементов, особенно среди тяжелых, являющихся ядами для живых организмов, — они оказывают неблагоприятное биологическое воздействие. В табл. 3 приведены эти элементы в соответствии с Периодической системой Д. И. Менделеева. За исключением бериллия и бария, эти элементы образуют прочные сульфидные соединения. Существует мнение, что причина действия ядов связана с блокированием определенных функциональных групп (в частности, сульфгидрильных) протеина или же с вытеснением из некоторых ферментов ионов металлов, например меди и цинка. Такие элементы, как бериллий, никель, палладий, серебро, кадмий, мышьяк, селен, сурьма, теллур, платина, золото, барий, таллий, свинец, висмут, ртуть называют примесными. Их диаграмма доза — эффект имеет другую форму по сравнению с жизненно необходимыми (рис. 2). До определенного содержания этих элементов организм не испытывает вредного воздействия, но при значительном увеличении концентрации они становятся ядовитыми.

Встречаются элементы, которые в относительно больших количествах являются ядами, а в низких концентрациях оказывают полезное влияние. Например, мышьяк — сильный яд, нарушающий сердечнососудистую систему и поражающий почки и печень, в небольших дозах полезен, и врачи прописывают его для улучшения аппетита. Кислород, необходимый человеку для дыхания, в высокой концентрации (особенно под давлением) оказывает ядовитое действие.

Из этих примеров видно, что концентрация элемента в организме играет весьма существенную, а порой и катастрофическую роль. Среди примесных элементов имеются и такие, которые в малых дозах обладают эффективными лечащими свойствами. Так, давно было замечено бактерицидное (вызывающее гибель различных бактерий) свойство серебра и его солей. Например, в медицине раствор коллоидного серебра (колларгол) применяют для промывания гнойных ран, мочевого пузыря, при хронических циститах и уретитах, а также в виде глазных капель при гнойных конъюктивитах и бленнорее. Карандаши из нитрата серебра применяют для прижигания бородавок, грануляций. В разбавленных растворах (0,1−0,25%) нитрат серебра используют как вяжущее и противомикробное средство для примочек, а также в качестве глазных капель. Ученые считают, что прижигающее действие нитрата серебра связано с его взаимодействием с белками тканей, что приводит к образованию белковых солей серебра — альбуминатов. Серебро пока не относят к жизненно необходимым элементам, однако уже экспериментально установлено его повышенное содержание в мозге человека, в железах внутренней секреции, печени. В организм серебро поступает с растительной пищей, например с огурцами и капустой.

Тяжелые металлы (свинец, медь, цинк, мышьяк, ртуть, кадмий, хром, алюминий и др.) в микроколичествах необходимы организму и в основном они находятся в активных центрах коферментов. Особенно опасны металлорганические соединения, т. к. они гораздо лучше проходят барьеры внутри организма. Некоторые металлы, например, свинец, стронций, иттрий, кадмий замещают в организме кальций, а это приводит к хрупкости костей.

Кадмий накапливается в почках, участвует в нескольких ферментативных реакциях. В ничтожно малых количествах кадмий способен стимулировать остроту зрения, активизировать сердечно-сосудистую деятельность, регулировать содержание сахара в крови. Однако незначительное повышение уровня кадмия в крови отрицательно сказывается на деятельности головного мозга. Кадмий является антагонистом цинка, селена способствует также нарушению обмена железа в организме животных. Кадмий повышает кровяное давление и играет значительную роль в возникновении и развитии инсультов и онкологических заболеваний.

Медь оказывает на организм многогранное действие, влияет на рост, развитие, воспроизводство, гемоглобинообразование и на активность лейкоцитов. Является переносчиком кислорода при образовании пигментов В регионах с недостатком меди в почве отмечается анемия сельскохозяйственных животных. Дефицит меди приводит к разупорядочению соединительной ткани кровеносных сосудов у свиней, индюков. Избыток меди у животных вызывает поражение печени и развитие желтухи, у человека — острый панкреатит, язву двенадцатиперстной кишки, бронхиальную астму, гиперкупремию и др.

Свинец способен накапливаться в костях, печени, почках. При отравлениях животных свинцом отмечают в первые часы повышенную активность и бессонницу, а в последующем утомляемость, депрессии, Более поздними симптомами являются расстройства функции нервной системы и поражение головного мозга. В медицинской практике свинцовое отравление часто диагностируют и лечат как психогенное заболевание. Установлено, что вдоль автомобильных дорог содержание свинца намного выше. С удалением от дорог на расстоянии 220 м в обе стороны концентрация свинца в почве снижается от 60 мг/кг до 30 мг/кг. В крови коров и буйволов концентрация свинца соответственно составляет 1,62 ±0,38 мг/л и 0,86±0,23 мг/л.

Хром концентрируется в волосах и ногтях, меньше в гипофизе, надпочечниках, поджелудочной железе, легких, скелетных мышцах и тонких кишках. Ежесуточное поступление хрома до 0,05−0,2 мг считается нормой для человека. С пищей в организм человека поступает до 150 мкг хрома в сутки, а с водой от 10 до 40 мкг. Он участвует в процессах обмена глюкозы в организме. Является кофактором инсулина. Выявлено, что у человека избыток хрома вызывает ряд метаболических сдвигов: снижение толерантности к глюкозе, ослабление метаболизма углеводов, повышение инсулина в крови, глюкозурию, гипергликемию, а также задержку роста и повышение уровня холестерина и триглицеридов в сыворотке крови, увеличение числа атеросклеротических бляшек в аорте. Интоксикация хромом приводит к периферической невропатии, к нарушению деятельности нервной системы, снижает оплодотворяющую способность. Превышение МДУ хрома во всех органах диких и сельскохозяйственных животных обнаружено в Центрально-Черноземном районе России. Недостаток в организме хрома проявляется в угнетении роста, сокращении продолжительности жизни, нарушении обмена глюкозы, липидов, белка.

Количество биологически активных химических элементов в организмах животных и тканях в основном зависит от их места обитания и особенностей потребления кормов.

В большинстве случаях сельскохозяйственные животные страдают от дефицита и несбалансированности микроэлементов. При содержании тяжелых металлов в почве выше допустимых норм отмечают повышение поступления указанных металлов в рационы и соответственно в продукцию животноводства, ухудшение качества сельскохозяйственной продукции. Например, в пригородных хозяйствах при содержании в рационе тяжелых металловсвинца, никеля, хрома и фтора в 2−7 раз выше ПДК содержание их в молоке оказалось в 1,25−2 раза выше допустимых. В Вологодской области из-за нехватки селена при избытке железа, марганца, кадмия отмечено поступление молока на молокозаводы с низкой титруемой кислотностью. Основной причиной являются выбросы предприятий Череповецкой промышленной зоны. Наличие тяжелых металлов влияет на качество сыра, при этом нарушается технология производства. В частности, ухудшается его вкус и запах становится нечистым, сыр легко крошится, творог становится мажущим. У овец, разводимых в промышленной зоне Ирака, отмечается депонирование в организме ртути, кадмия и свинца. У пятилетних овец содержание ртути и кадмия в мускулатуре выше МДУ (максимально допустимого уровня). У овец, разводимых в сельскохозяйственных районах Ирака, содержание тяжелых металлов в тканях и органах оказались в 2−7 раз меньше, чем у животных, разводимых в промышленной зоне.