Хронические отравления солями тяжелых металлов: мифы или реальность жизни в больших городах

Содержание

Важкі метали у воді | Блог Ecosoft

Важкими металами називають елементи періодичної системи Менделєєва, які володіють металічними властивостями та мають велику молекулярну масу.

Тут ми розкажемо про те, яку шкоду людині можуть завдати дані речовини, в яких регіонах України поширені ті чи інші забруднювачі, а також опишемо їх характерний вплив на здоров’я людини. І під кінець обов’язково познайомимо вас із технологією зворотного осмосу, яка не пропустить небезпечних іонів у воду та їжу.

Короткий зміст

Які води забруднені?

Важливо розуміти що більшість солей важких металів потрапляють в навколишнє середовище внаслідок дій людини — в основному з викидів видобувних і обробних підприємств, а також теплових електростанцій. Іншими словами, це антропогенне забруднення.

Найоб’ємнішим джерелом забруднення є стічні води, які зливаються в поверхневі водойми з недостатнім рівнем очищення. Ще одним джерелом внесення важких металів є димові гази, які осідають на поверхню землі та змиваються з неї в джерела води. Та ще одним, мабуть, самим серйозним типом забруднення є води, які утворюються при затопленні шахтних виробок, в такому випадку відбувається забруднення навіть підземних вод.

Варто відзначити, що максимальний ризик отруєння солями важких металів зростає при використанні води без подальшого очищення з поверхневих водойм та криниць. У тих випадках, коли забруднені підземні води, також не рекомендується споживання води зі свердловин. В першу чергу, стосується промислових регіонів Східної України.

Манган в воді

Зазначимо, що через тонкощі перекладу з української на російську манган часто називають марганцем. Ми починаємо з цього металу, оскільки після заліза, про яке ми говорили в окремій статті, він найпоширеніший забруднювач свердловинних вод.

Ознаками наявності мангану в вашій воді є чорний, сірий, темно-коричневий наліт на трубах і сантехніці. Смак такої води зазвичай в’язкий, в колір жовтуватий. Руки при тривалому контакті можуть темніти, нігтьові пластини чорніти. При високих концентраціях цього мінералу в воді може з’являтися чорний осад.

На картинці наведена різниця в нальотах, утворених водою з великим вмістом тільки заліза і тієї, яка додатково містить марганець.

Залізо та манган у воді

Манган належить до третьої групи токсикантів, тобто є помірно небезпечним, і якщо найнеприємніші наслідки від прийому «залізної води» це регулярні закрепи, то з ним все складніше. Попри те, що він бере участь в процесах ферментації, кровотворення, формуванні кісткової тканини, надлишок цього мінералу може негативно позначатися на самопочутті людини. Основні наслідки регулярного вживання води з підвищеним вмістом марганцю — це проблеми центральної нервової системи, які проявляються сонливістю, слабкістю, а іноді навіть тривалими депресивними розладами. Дослідження також підтвердили, що його надлишок здатний негативно впливати на шлунково-кишковий тракт, нирки та кісткову тканину. Останнє критично для дітей, існує захворювання опорно-рухового апарату, яке називають марганцевим рахітом.

Основними джерелами надходження мангану в поверхневі води є процеси вилуговування залізомарганцевих руд і інших мангановмісних мінералів. Що стосується природного його вмісту в свердловинній воді, то причиною цьому є процеси розкладання живих організмів.

Свинець у воді

Норматив свинцю в питній воді для України 0,01 мг/л, що відповідає і міжнародним нормам. Небезпечною дозою є вже 1 мг/л, свинець віднесений до 2-гої групи токсичності.

Свинець в поверхневих водах на території України поширений практично скрізь. Ступінь забруднення залежить від розвитку промисловості та насиченості трафіку на автотрасах. Наприклад, у великих містах і в селищах розташованих біля трас в поверхневих водах часто спостерігаються перевищення ГДК, тобто пити воду з колодязів або джерел зазвичай ризиковано. Варто зазначити, що свинець у невеликих концентраціях надає воді приємний солодкуватий смак.

Серед вражаючих дій можна виділити ураження нервової та кровотворної, серцево-судинної та видільної систем, порушення статевої функції жінок і чоловіків. Також існують дослідження, які підтверджують канцерогенний вплив свинцю. Варто зазначити, що максимально високу токсичність він має для дітей молодшого віку, оскільки вони засвоюють його до 40%, в той час, як дорослі — не більше 10%.

Небезпечний вплив має свинець на нервову систему, його наслідки, знову ж таки, передусім позначаються на дітях. Свинцева енцефалопатія супроводжується епілептичними нападами, головним болем тощо. Залежно від ступеня отруєння симптоми можуть відрізнятися і виявлятися з різною інтенсивністю. У дітей отруєння свинцем здатне призводити до зниження рівня розумового розвитку, а також до проблем зі слуховою та зоровою реакцією.

Ще одним поширеним наслідком є анемія, вона характерна для дітей і схожа на класичну залізодефіцитну. Часто зустрічаються порушення в роботі нирок (оборотна і необоротна нефропатії).

Вплив на серцево-судинну систему і шлунково-кишковий тракт вагомо менший, ніж на ЦНС, але він також зазначається, в розвитку, відповідно, брадикардії та ряду неспецифічних реакцій.

Основними джерелами надходження свинцю в воду й навколишнє середовище є:

Вихлопні гази автомобіля

природні джерела (природні мінерали, що містять свинець є одним з основних його джерел);
кольорова (98%) і чорна металургія (2%) — це процеси отримання самого металу, сплавів, а також обробки сировини;
машинобудування, паливна промисловість та енергетика — забруднення зумовлене використанням етильованого бензину, яке призводить до викиду токсинів в атмосферу з подальшим їх потраплянням в водойми. У багатьох розвинених країнах практично не використовуються такі бензини, в Україні їх використання обмежене, але не заборонене;
хімічна промисловість — виробництво пігментів. У наш час виробництво таких фарб мінімізоване;
транспортні підприємства — все те ж використання бензинів;
побутові відходи — цей момент дуже важливий, люди викидають в загальні контейнери органічне сміття та акумулятори. Здача побутових, автомобільних акумуляторів на переробку або правильну утилізацію може мати значний позитивний вплив на навколишнє середовище.

Ртуть у воді

Всі знають, як виглядають кульки ртуті з розбитого термометра, власне, їх в суспільстві заведено вважати великою загрозою для здоров’я, а поговорімо про розчинні сполуки ртуті. Це неорганічні сполуки, які утворюються в процесах спалювання вугілля на електростанціях, утилізації промислових відходів, виробництва акумуляторів. Таким чином, сполуки ртуті потрапляють в атмосферу, а потім в воду.

Також другою групою токсичних речовин, які утворюються в процесі роботи бактерій у водоймах і океані — є органічні сполуки ртуті. Однією з найбільш поширених є метилртуть. Якраз її виявляють в рибі та молюсках, які шкідливо їсти. В Україні немає системних критичних перевищень її рівня у водах.

Як приклад промислового забруднення ртуттю можна привести родовище «Микитівка» в Горлівці. З 2014 року через фактичну окупацію шахта перебувала в стані «сухої консервації», з 2016 року устаткування почало здаватися на металолом, а в 2018 році було відключено насосне обладнання, що призвело до підтоплень. Рівень забруднення поверхневих і підземних вод в тому районі робить їх непридатними для пиття.

Ще один приклад — територія заводу «Радикал» у Києві, яка на цей час не оброблена остаточно і несе певні загрози. Але в питанні забруднення питної води цей фактор можна не враховувати, оскільки вода з централізованої системи водопостачання Києва не піддається дії ртуті. Також некритичне підвищення рівнів ртуті можна спостерігати в містах, де розташовані теплові станції, що працюють шляхом спалювання вугілля.

Кадмій у воді

Це важкий метал, який має серйозні побічні дії. У питній воді ГДК для кадмію 0,001 мг/дм³, усі сполуки кадмію токсичні, вони відносяться до речовин другого класу токсичності. Його дія заснована на здатності зв’язувати сірковмісні кислоти та ферменти, в результаті чого, кадмій має нефро- і гепатотоксичність. Наслідками гострого отруєння можуть бути підвищення артеріального тиску, ниркова і легенева недостатність, патології серцево-судинної системи.

Варто відзначити, що кадмій є канцерогеном і здатний накопичуватися в організмі людини. На відміну від раніше згаданої ртуті, він не здатний проникати в мозок, тому не має нейротоксичності.

Найсерйознішими забруднювачами вод кадмієм є підприємства гірничо-металургійного комплексу України. Вони зосереджені в районі Кривого Рогу, Маріуполя, Кам’янського та Нікополя. На територіях, наближених до виробництв, забруднені як всі поверхневі, так і підземні води, тому найбезпечнішим джерелом залишається вода з водопроводу, по можливості доочищена.

Цинк у воді

Цинк є мікроелементом, який в малих кількостях бере участь в ферментному обміні, а також в утворенні стероїдних гормонів, інсуліну тощо. При підвищенні вмісту може викликати специфічні захворювання.

У воді можуть міститися розчинні сполуки цинку, часто це сульфати та хлориди. При інтоксикації солями цинку відбуваються зміни в нирках, а при критичному передозуванні можливе виникнення жовтяниці. Варто відзначити, що при тривалому впливі він викликає зниження вмісту кальцію в крові та кістках, таким чином, порушується метаболізм фосфору і розвивається остеопороз. Також при системному впливі має канцерогенні властивості й може викликати безпліддя.

Основними джерелами його надходження в воду є металургійні та машинобудівні підприємства, також значний внесок вносять хіміко-фармацевтична, деревообробна і текстильна промисловості.

На території України забруднення поверхневих вод цинком характерне для міст з розвиненою металургійною і машинобудівною промисловістю: Кривий Ріг, Маріуполь та інші.

Нікель та кобальт у воді

Нікель є важливим мікроелементом, надмірні кількості якого призводять до підвищеної збудливості центральної нервової системи, анемії, алергічних реакцій. Нікель здатен впливати на структуру ДНК і підвищує ризик новоутворень. Що стосується кобальту, то його наслідки схожі та можуть викликати також серцеві захворювання.

В Україні родовища нікелю і кобальту розташовані в Кіровоградській і Миколаївській областях. Єдиним збагачувальним підприємством є Побузький феронікелевий комбінат біля Кропивницького. Що стосується виробництв нікельованих виробів, то вони поширені в основному в Полтавській, Дніпровській, Кіровоградській областях. Також відзначено перевищення ГДК нікелю в Яворівському водосховищі Львівської області, на місці якого раніше був сірчаний кар’єр. Зустрічаються й інші локальні підвищення рівня цих токсикантів.

Арсен у воді (Миш’як у воді)

Зауважимо, що Арсен часто називають Миш’яком через особливості перекладу з російської на українську. Арсен — це одна з найпопулярніших в середні віки отрут. Навіть зовсім низький вміст солей арсену у питній воді є небезпечним для людини. Він має токсичний вплив на всі системи людського організму і може призводити до смерті.

Читать статью Какие продукты выводят тяжелые металлы из организма? Какие продукты помогут вывести тяжелые металлы из организма человека

Арсен у воді

Джерелами природного забруднення арсеном є деякі природні мінерали, але, частіше, він вноситься в воду антропогенним шляхом. До джерел належать підприємства кольорової металургії, сталеплавильні заводи та теплові станції, що працюють на вугіллі. Також активно використовуються пестициди з невеликим вмістом арсену, змив яких призводить до забруднення грунтових вод і, відповідно, водойм.

Високий рівень миш’яку в поверхневих водах спостерігається на території басейну ріки Тиса на території Західної України.

Як очистити воду від важких металів?

Зворотний осмос є найбільш оптимальною технологією очищення води від важких металів. Прочитати про технологію докладніше можна тут.

Іонний обмін забезпечує зниження вмісту важких металів і твердості, він часто використовується на станціях централізованої водопідготовки. Детально почитати про технологію іонного обміну тут.

Також для видалення мангану та заліза використовуються специфічні каталітичні матеріали, які переводять їх в нерозчинну форму і затримують отримані частинки.

Показники води
Комплексне очищення
Фізика та хімія води
Мінерали
Екологія

Хронические отравления солями тяжелых металлов: мифы или реальность жизни в больших городах

Немного полезной информации
Симптомы хронических отравлений тяжелыми металлами
Как может развиться хроническое отравление тяжелыми металлами?
Что делать при хроническом отравлении тяжелыми металлами?

Сегодня часто можно услышать мнение о том, что питьевая вода в бутылках, очистители воздуха, продукты с маркировкой «экологически чистые» – не что иное, как выдумки маркетологов. Многие вспоминают, как двадцать лет назад все спокойно пили воду из-под крана и «никто ничем не болел». Это мнение косвенно поддерживают и врачи, которые крайне неохотно рассматривают в качестве диагнозов хронические отравления тяжелыми металлами.

Однако это не совсем так. В истории человечества существует множество примеров хронического отравления тяжелыми металлами. Например, при использовании свинца в типографской краске или ртутной амальгамы в медицинских пломбах.
Что же представляет из себя хроническая интоксикация тяжелыми металлами? Кто может столкнуться с этой проблемой?

Немного полезной информации

Что такое тяжелые металлы?
Существует несколько определений, какие из металлов считать тяжелыми. В последнее время ученые склоняются к тому, чтобы объединять в эту группу вещества не по физическим характеристикам, а с точки зрения ущерба для природы и человека.

Для здоровья человека особую опасность представляют три тяжелых металла – ртуть, свинец и кадмий.

Чем отличаются острые и хронические отравления?
Острое отравление возникает, когда в организм попадает большое количество вредного вещества. Для каждого металла существует свое значение предельно допустимой разовой концентрации. Острое отравление легко узнать по резко выраженным симптомам. Обычно часть из них общая для всех видов отравлений: рвота, диарея, повышение температуры, спутанность сознания, обильное потоотделение.

Хроническое отравление носит другой характер: в организм регулярно поступают микроскопические количества тяжелых металлов. Ежедневные «порции» слишком малы, чтобы вызывать острое отравление, но накапливаются в организме, откладываются в костях, печени и других органах, нарушают обмен веществ и приводят к проблемам со здоровьем.

Симптомы хронических отравлений тяжелыми металлами

Симптомы хронических отравлений разными тяжелыми металлами во многом похожи. Они связываются с одной из ключевых аминокислот – цистеином, нарушают работу ключевых ферментов, нервной системы, серьезно повреждают печень. Поэтому хронические отравления тяжелыми металлами сопровождаются повышенной усталостью, ухудшением памяти, умственных способностей, раздражительностью, проблемами с печенью.

Симптомы хронического отравления ртутью
У хронического отравления ртутью есть характерный симптом – дрожь кончиков пальцев. Сначала она проявляется при волнении, затем и в спокойном состоянии, и при дальнейшем поступлении ртути в организм дрожь распространяется на конечности и все тело.
Сонливость, вялость, регулярные головные боли, безразличие и апатия, раздражительность, ухудшение умственных способностей, эмоциональная подавленность, в том числе застенчивость, – все это может быть симптомами хронического отравления ртутью. Также хроническая интоксикация ртутью сопровождается потерей обоняния, вкуса, кожной чувствительности.

Особенно опасно хроническое отравление ртутью для молодых женщин и будущих мам, так как приводит к рождению детей с умственной отсталостью и поражением нервной системы.

Симптомы хронического отравления свинцом
Свинец поражает головной мозг, оказывает нейротоксическое и гемолитическое действие. Признаками отравления свинцом являются ухудшение памяти, внимания, когнитивных способностей. Усиливается раздражительность и агрессивность. Возникают головные боли. В крови повышается уровень билирубина, человек испытывает постоянное ощущение легкой тошноты. Кожа может приобретать желтоватый оттенок, имеет нездоровый вид.

Симптомы хронического отравления кадмием
Хроническое отравление кадмием вызывает анемию, поэтому сопровождается высокой утомляемостью, слабостью, бледностью слизистых, ощущением нехватки воздуха.

Кадмий накапливается в костях, нарушает кальциевый обмен, поэтому о хроническом отравлении кадмием могут говорить частые переломы костей, например, даже при несильных ушибах и падениях.

Кроме того, кадмий является канцерогеном, то есть постоянное поступление кадмия в организме провоцирует возникновение и развитие злокачественных новообразований.

Как может развиться хроническое отравление тяжелыми металлами?

Свинец и кадмий оказываются в окружающей среде в основном в результате деятельности человека. Со ртутью ситуация обратная – она попадает в воздух в результате геохимических процессов в земной коре. Как тяжелые металлы попадают в организм человека?

С воздухом
Свинец, ртуть и кадмий способны проникать в организм вместе с воздухом. Соединения свинца обнаруживаются в воздухе на расстоянии примерно 5 км от больших дорог. Кадмий содержится в сигаретах, поэтому регулярное вдыхание табачного дыма как курящим человеком, так и тех, кто находится рядом с ним, тоже приводит к хроническому отравлению кадмием.

С водой
В воду тяжелые металлы могут попадать разными способами. Например, из материала труб (особенно часто это случается со свинцом). Тяжелые металлы могут содержаться в почвах, из которых вымываются дождями, попадают в реки, водоносные слои и т.д. Предприятия могут сбрасывать в реки жидкие отходы, в которой содержатся тяжелые металлы, – ведь даже когда их содержание ниже нормы они будут попадать в организм ежедневно на протяжении многих лет. Кроме того, вместе с водой тяжелые металлы будут поступать в растения, которые затем используются в пищу животными или людьми.

С едой
Некоторые живые организмы обладают способностью накапливать в себе тяжелые металлы, если их много в окружающей среде – воде, воздухе, в почвах. Именно поэтому нельзя, например, собирать и есть шампиньоны, которые растут в городских скверах: они буквально впитывают в себя свинец и могут стать причиной острого отравления. В каких продуктах содержатся тяжелые металлы?

Ртуть – почки животных, орехи, какао-бобы, кальмары, тунец, сельдь.
Свинец – яблоки, петрушка, сельдерей, кинза, грибы.
Кадмий – мидии, устрицы, вино.

При постоянном контакте с тяжелыми металлами
Соединения ртути, свинца и кадмия могут использоваться в самых разных областях промышленности: от горнодобывающей и химической до приборостроительной. Даже утилизация осветительных приборов и привычных всем батареек связана с контактом с тяжелыми металлами. Именно поэтому следует строго придерживаться правил техники безопасности на каждом производстве, хотя на практике их нередко игнорируют, если нарушения не связаны с прямой и непосредственной угрозой для жизни.

Что делать при хроническом отравлении тяжелыми металлами?

1. Обсудите свою проблему со специалистами
Если вы столкнулись с признаками хронического отравления или подозреваете такую вероятность, постарайтесь обратиться к врачу, который заслуживает доверия, и обсудить с ним свои проблемы со здоровьем. Уже существуют тесты и анализы, которые позволяют определить повышенное содержание в организме некоторых тяжелых металлов. Поэтому сегодня можно не гадать, а точно установить диагноз.

2. Выводите тяжелые металлы из организма
Принимайте сорбенты на основе пектина в течение 2-4 недель. Пектин эффективнее других сорбентов связывает тяжелые металлы и удаляет их из организма. Обратите внимание на «Жидкий уголь», так как помимо пектина он содержит инулин, который стимулирует перистальтику кишечника, а значит, длительный прием препарата не вызовет запоров.

Если вы живете в местности, где есть вероятность постоянного поступления в организм тяжелых металлов (например, рядом с автострадами или в промышленном городе), или ваша работа связана с тяжелыми металлами, можно принимать пектиновые сорбенты каждые 6-12 месяцев, чтобы своевременно выводить тяжелые металлы из организма и не позволять им накапливаться. Этот совет касается и любителей морепродуктов, так как устрицы, креветки, мидии, а также некоторые сорта морской рыбы могут регулярно «поставлять» в организм тяжелые металлы.

3. Если возможно – устраните источник отравления!
При проживании в больших городах, рядом с транспортными узлами (железнодорожными или автомобильными), ТЭЦ и т.д., используйте дома очистители воздуха и своевременно меняйте фильтры. Если в семье есть курящий человек, то этот прибор тоже обязательно должен быть в вашей квартире.

Используйте питьевую воду хорошего качества – или бутилированную, или прошедшую фильтр, который сорбирует тяжелые металлы. Разумеется, такие фильтры следует регулярно менять. Воду из родников, «святых источников» и т.д., качество которой никто не проверяет, лучше не использовать в качестве питьевой.

Обратите внимание на список продуктов, которые могут накапливать тяжелые металлы. Если какие-то из них вы часто употребляете в пищу, то возможно, стоит от них отказаться или узнавать, в какой местности и в каких условиях выращивались. Стоит отказаться от покупки зелени и грибов с рук, дешевых морепродуктов и морской рыбы через интернет-магазины.

НЕ ЯВЛЯЕТСЯ РЕКЛАМОЙ. МАТЕРИАЛ ПОДГОТОВЛЕН ПРИ УЧАСТИИ ЭКСПЕРТОВ.

Цинк в нейропедиатрии и нейродиетологии

Рассмотрена роль цинка в организме, основные пищевые источники цинка, абсорбция, транспорт и экскреция цинка, симптомы недостаточности и избытка цинка, показания к применению препаратов цинка.

2012-02-02 11:44
42869 прочтений
Zink in neuropediatry and neurodietology

The role of zink in organizm are analyzed, main alimantal sources of zink, absorbtion, transport and excretion of zink, zink insufficiency and redundancy symptoms, indications for zink preparations application.

Препараты на основе солей цинка (Zn) используются в различных областях клинической медицины. В нейродиетологии Zn, оказывающий влияние на ЦНС и многие другие системы организма, относится к микронутриентам.

Основными пищевыми источниками Zn являются мясо и мясные субпродукты (печень, сердце, почки), нешлифованный рис, дрожжи, яйца, фисташки и другие орехи, грибы, устрицы и другие морепродукты, бобовые (фасоль, соя, горох), а также горчица, семена подсолнуха, семечки тыквы и т. д. В продуктах растительного происхождения цинк находится в форме, плохо всасывающейся в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Содержание Zn в продуктах питания существенно снижается при излишней тепловой или кулинарной обработке [1].

Общие сведения о цинке

Zn — микроэлемент из второй группы периодической системы; металл, имеющий порядковый номер 30 и атомную массу 65,38. По представленности в организме Zn уступает только железу (среди микроэлементов). В различных органах человеческого тела в норме cодержатся 2–3 г цинка. Электронная конфигурация этого микроэлемента позволяет ему участвовать в многочисленных биохимических процессах. Среди более чем 200 металлопротеинов, компонентом которых является Zn, фигурируют ДНК-связывающие белки [2].

Zn — преимущественно внутриклеточный ион; он cвязан более чем с 300 ферментами и является составной частью более 100 ферментов. Zn участвует в многочисленных реакциях синтеза или деградации важнейших метаболитов (углеводов, липидов, белков, а также нуклеиновых кислот). Этот микроэлемент необходим для образования эритроцитов и других форменных элементов крови; является компонентом ряда металлоферментов (карбоангидраза, щелочная фосфатаза и др.); играет важную роль в метаболизме РНК и ДНК, обмене белков и липидов, а также в функционировании Т-клеточного звена иммунитета [1, 2].

Читать статью XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Zn является ингибитором апоптоза в различных клеточных системах (эпителий, эндотелий, лимфоидная и железистая ткани), хотя в печеночных и нейрональных клетках, он, наоборот, стимулирует апоптоз. Zn-содержащие нуклеопротеины участвуют в генетической экспрессии факторов роста и стероидных рецепторов. Zn стабилизирует структуру ДНК и РНК, он необходим для активации РНК-полимераз (в делении клеток), а также участвует (в составе белков хроматина) в процессах транскрипции и репликации [1, 2].

Zn — доказанный адаптоген (корригирует адаптационные механизмы при гипоксемии; увеличивает емкостные/транспортные способности гемоглобина по отношению к О2). Zn обладает антиоксидантными свойствами и способен улучшать действие других антиоксидантов; он уменьшает неспецифическую проницаемость клеточных мембран и участвует в предотвращении образования фиброза [1, 2].

Жизненно важные гормоны (инсулин, кортикотропин, соматотропин, гонадотропины) являются Zn-зависимыми. Цинк необходим для нормального роста и поддержания иммунных защитных свойств организма.

Эссенциальность микроэлемента для человеческого организма была признана в 1960-х гг. после проведения исследований A. S. Prasad и соавт. (1963) и J. A. Halsted и соавт. (1963) [3, 4]. Во влиянии цинка на нервную систему можно выделить следующие важнейшие функции цинка: метаболическую, антиоксидантную, гемопоэтическую, гемостатическую, адаптогенную и иммуномодулирующую.

В «Нормах физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения» (2008) рекомендуемое потребление цинка в детском возрасте составляет 3–12 мг/сут (для совершеннолетних индивидов — 12 мг/сут, для беременных женщин и кормящих матерей — 15 мг/сут) [5].

Цинк и нервная система

Обмен Zn в мозге регулируется множеством транспортных белков, включая «цинковые транспортеры» ZnT1 и ZnT3. В человеческом мозге представлены три фракции цинка: везикулярная (ограниченная в синаптических пузырьках нервных окончаний), мембраносвязанная (металлопротеины, участвующие в процессах стабилизации клеточной мембраны), цитоплазматическая (свободные ионы) [2].

Везикулярная фракция Zn наиболее значительна. Zn пространственно связаны с протеогликанами периферических окончаний нейронов. Данная фракция высвобождается в синаптическую щель при электростимуляции и может модулировать активность рецепторов различных нейромедиаторов (возбуждающих и тормозных рецепторов, особенно NMDA- и GABA-рецепторов) [1].

По мнению J. Garcia-Colunga и соавт. (2001), Zn обладает модулирующими свойствами в отношении никотиновых ацетилхолиновых подтипов рецепторов альфа-2-бета-4 [6]. О. А. Громова и А. В. Кудрин (2001) указывают, что содержание Zn в ткани серого вещества мозга варьирует от 150 до 200 мкмоль, а в терминальных окончаниях отростков нейронов его концентрация в 2,5–3 раза выше [7]. Концентрация цинка в веществе мозга (10 мкг/1 г сырой ткани) превышает таковые других двухвалентных металлов. Максимальным содержанием цинка в ЦНС характеризуются гиппокамп, миндалевидное тело и передняя доля гипофиза [1, 2].

В гиппокампе около 8% цинка содержится в везикулярной фракции. D. A. Coulter (2001) указывает, что круговые волокна гиппокампа способны высвобождать Zn в повышенных количествах и активировать GABA-рецепторы, что играет значительную роль в формировании эпилептогенных очагов в височной доле мозга [8]. Повышенное выделение Zn из нейронов гиппокампа во время эпилептических приступов сопряжено с сокращением численности нейрональной популяции у пациентов, страдающих этим видом хронической патологии церебральных функций. Поскольку Zn-индуцированный нейрональный апоптоз активируется глутаматными рецепторами и подавляется NMDA-антагонистами, именно NMDA-рецепторы особенно чувствительны к Zn и выполняют роль основного канала поступления микроэлементов в нейроны [1].

Роль Zn в нейротоксичности неоднозначна. Так, Zn-экзотоксическая нейротоксичность является следствием тормозного действия на NMDA-рецепторы. В физиологических условиях Zn может конкурировать с Сu за связывание с GABA-рецепторами, модулируя GABA-зависимые эффекты в изолированных мозжечковых клетках Пуркинье (в экспериментальных условиях). Zn способен проникать через NMDA- и AMPA-чувствительные Са-каналы. AMPA/каинат-чувствительные рецепторы — важнейший канал для быстрого поступления Zn в корковые нейроны; они тесно связаны с повреждением митохондрий в процессе апоптоза [1, 2].

Длительная (> 6 часов) экспозиция мозжечка Zn в количестве 100 мкмоль и более вызывает нейротоксические последствия, хотя менее долговременная инкубация церебеллярных и глиальных клеток в присутствии более высоких концентраций этого микроэлемента (до 600 мкмоль) приводит к апоптозу. Zn в концентрации 20–500 мкмоль вызывает повреждение митохондрий — вследствие блока передачи электронов от убихинона к цитохрому-В (комплекс III), а в более высоких концентрациях Zn вызывает торможение митохондриальных комплексов I, II и IV [1, 2].

Несмотря на то, что Zn в определенных концентрациях способен вызывать апоптоз нейронов, он способствует стабилизации гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) при интоксикации тяжелыми металлами (Pb, Hg, Cd) и препятствует реализации последними апоптотического эффекта. Таким образом, Zn является антагонистом тяжелых металлов в развитии нейрональной гибели. Сосудистое сплетение головного мозга — основной локус, в котором происходит проникновение тяжелых металлов через ГЭБ и, соответственно, реализуется нейропротективное действие Zn [1, 2]. D. Y. Zhu и соавт. (2000) продемонстрировали, что Zn препятствует повреждению структур ГЭБ, индуцированному фактором некроза опухолей и оксидом азота (NO) [9].

Антенатальный дефицит Zn способствует нарушению формирования нейроповеденческих реакций в грудном и раннем возрасте (снижение памяти, нарушения моторики, повышенная агрессивность, депрессии, галлюциноз и т. д.). Недостаточность Zn в критические периоды развития мозга (8–12 недели гестации и III триместр беременности) сопровождается уменьшением объема головного мозга, общего числа нейрональных клеток, а также изменением ядерно-цитоплазматического соотношения цинка (угнетение клеточного деления в период формирования крупных нейронов) [2].

Zn в норме и при патологии

В норме содержание Zn в плазме крови соответствует 100 мкг/100 мл (± 18 мкг/100 мл). Нормальное содержание Zn в спинномозговой жидкости составляет от 10–46 мг/л. Уровни Zn в крови несколько выше в утренние часы (после ночного голодания), что, по-видимому, имеет отношение к концентрациям альбумина в плазме [1].

Существует реакция турбидности сульфата цинка (РТЦС), используемая в ряде клинических ситуаций (N = 2–8 Ед). При этом 1 Ед эквивалентна турбидности, вызванной 1 мл жидкости, содержащей 10 мг белка в 100 мл, к которой добавлены 3 мл 3% водной салицилсульфоновой кислоты. Патологическое повышение РТЦС может иметь место при болезнях печени (острый гепатит, цирроз печени, обструкция желчных путей с поражением печени), являться следствием выработки антител (острые инфекции — после острой фазы и в период выздоровления, ревматическая лихорадка — по мере нарастания титра антистрептолизина «0», хронический туберкулез), а также при других болезнях, сопровождаемых нарастанием содержания гамма-глобулина (ревматоидный артрит, другие коллагеновые заболевания, множественный миеломатоз, саркоидоз в активной стадии и пр.). Снижение РТЦС может отмечаться у пациентов с врожденной и приобретенной агаммаглобулинемией, а также приобретенной гипогаммаглобулинемией [1].

Уровень цинка в сыворотке крови 8,2 ± 0,9 мкмоль/л является прогностически неблагоприятным. Нарастание содержания Zn в крови является следствием повреждения тканей организма (любого генеза), а также синдрома низкого сердечного выброса. Основной причиной снижения содержания Zn в крови, помимо низкого поступления в организм этого микроэлемента с диетой, является терапия глюкокортикостероидными гормонами. Приобретенная цинковая недостаточность может иметь место при голодании, мальабсорбции (целиакия, лактазная недостаточность) или повышенной потере Zn с мочой, секретом поджелудочной железы или другими видами экзокринной секреции [1].

Содержание Zn определяют в различных физиологических жидкостях: кровь (плазма и сыворотка), моча, слюна, дуоденальное содержимое и т. д. В плазме крови у здоровых индивидов он соответствует 9–24 мкмоль/л. При определении содержания Zn в сыворотке крови указанные выше значения следует увеличить на 16% [1, 2].

Абсорбция, транспорт и экскреция Zn

Точные пути гомеостаза, контролирующие абсорбцию и экскрецию цинка, в настоящее время мало изучены. Абсорбция Zn обеспечивается двумя основными механизмами: активным — с использованием «насыщаемого переносчика» (saturable carrier); когда уровни потребления и концентрации Zn в просвете кишечника невелики, а также пассивным — за счет парацеллюлярного движения (при высоких уровнях потребления и концентрации Zn в просвете кишечника) [1, 2].

Растворимость цинка в кишечнике невысока, но его ионы связаны с аминокислотами или короткими пептидами в просвете кишечника и высвобождаются на границе щеточной каймы для абсорбции посредством задействования соответствующего переносчика (семейство hZIPI). Начальный этап абсорбции происходит через щеточную кайму, затем ионы Zn связываются с металлотионеином (МТ) и другими белками в пределах цитозоля абсорбирующей клетки. МТ переносит Zn (посредством транcцеллюлярного движения) к базолатеральной границе на фазе выхода Zn в кровь из абсорбирующей клетки. Этот этап осуществляется посредством активного транспорта, поскольку концентрация Zn в крови значительно больше, чем концентрация указанного иона в цитозоле [1, 2].

На абсорбцию Zn влияет присутствие в диете других веществ, особенно фитатов (снижают всасывание цинка). Другие комплексирующие агенты (например, таннины) не препятствуют его абсорбции. Cu и Cd конкурируют с Zn за белок-переносчик, снижая абсорбцию Zn. Предполагается, что высокое потребление Fe может снижать количество абсорбируемого Zn. Поступление в организм больших доз Са снижает баланс и абсорбцию Zn. Фолиевая кислота может снижать абсорбцию Zn, если потребление последнего невысоко. Пищевые волокна также могут препятствовать абсорбции Zn в просвете кишечника [1].

После поступления Zn в организм с пищей его содержание в сыворотке крови сперва нарастает, а затем снижается (дозозависимый паттерн). Диета с высоким содержанием белков способствует абсорбции микроэлемента, формируя Zn-аминокислотные хелаты, представляющие Zn в более абсорбируемой форме.

Нарушения абсорбции Zn связаны с различными болезнями ЖКТ, например, целиакией, болезнью Крона или недостаточностью поджелудочной железы (панкреатопатией).

Высокое потребление Zn препятствует абсорбции Fe. Абсорбция Zn может усиливаться под воздействием глюкозы, лактозы и соевого белка. Как и железо, Zn лучше всасывается у детей из грудного молока, чем из коровьего.

Альбумин — главный переносчик Zn в плазме, хотя некоторое количество этого микроэлемента транспортируется трансферрином и альфа2-макроглобулином. Основная часть Zn в крови находится в эритроцитах и лейкоцитах. Zn плазмы крови метаболически активен и реагирует на такие факторы, как повреждение тканей и воспаление. В острой фазе реакции на повреждение уровни Zn плазмы снижаются до 50%.

В норме Zn экскретируется почти исключительно с калом, но при болезнях почек, сахарном диабете, циррозе печени или порфирии отмечается повышенная экскреция микроэлемента с мочой.

Дефицит и избыток Zn

Симптомы цинковой недостаточности впервые описали A. S. Prasad и соавт. (1963); среди них малорослость, гипогонадизм, умеренная анемия — в сочетании со снижением содержания Zn в плазме крови (у мальчиков) [3].

В рутинных условиях проявления дефицита Zn многочисленны и многообразны, но на первый план обычно выступают признаки снижения иммунитета, нарушения заживления ран, иногда специфическая дефицитарная энцефалопатия; в ряде случаев недостаточность Zn может сопровождаться дефицитом Se [1, 11].

J. J. B. Anderson (2004) предлагает рассматривать следующие симптомы недостаточности цинка: задержка роста, замедленное половое созревание, гипогонадизм и гипоспермия, алопеция, медленное заживление ран, поражение кожных покровов, снижение аппетита, иммунодефицитные состояния, нарушения поведения, поражение органа зрения (глаз), включая фотофобию (светобоязнь) и ночную слепоту, нарушения вкуса — то есть притупление вкусовых ощущений (гипогевзия) [11]. M. H. Brophy (1986) к психоневрологическим признакам дефицита Zn относит интенционный тремор, нистагм, дизартрию, депрессию, эмоциональную лабильность, нарушение способности к концентрации внимания [12]. Нарушения накопления Zn в везикулярной фракции вызывают патологические изменения пространственной ориентации, оперативной памяти и болевой чувствительности.

Читать статью ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА – тема научной статьи по нанотехнологиям читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

Потребление Zn в токсичных количествах (100–300 мг/сут) встречается редко. Максимальная безопасная доза данного микроэлемента составляет 40 мг/сут. Избыточная дотация Zn вызывает нарушения абсорбции меди. Прием сульфата цинка в количестве 2 г/сут и более может вызвать раздражение ЖКТ и рвоту. При превышении физиологического оптимума потребления Zn может выступать в качестве ко-мутагена и/или ко-канцерогена (поступление микроэлемента в клетки организма на уровне > 200 мг/л способствует усилению роста опухолей и канцерогенеза) [1, 2].

Показания к дотации Zn (в клинических ситуациях и вне болезни)

Цинк — стабилизатор D₁-дофаминового рецептора, в связи с чем может использоваться в неврологии [2]. E. Huskisson и соавт. (2007) отмечают максимальную значимость Zn в когнитивной деятельности (наряду с такими минеральными веществами, как Cа и Mg, а также водорастворимыми витаминами группы В и С), а E. A. Maylor и соавт. (2007) подчеркивают роль цинка в обеспечении когнитивных функций [13, 14]. Антистрессорный эффект Zn является дополнительной положительной характеристикой микроэлемента.

Препараты Zn используются не только неврологами, но и врачами многих других специальностей, так как гипоцинкемия и необходимость в ее коррекции не являются редкостью в клинической медицине [1].

Наличие ряда клинических параллелей между серповидноклеточной анемией и дефицитом Zn предполагает возможную роль вторичной цинковой недостаточности в патогенезе этого вида гематологической патологии, нередко ассоциированной у детей с инсультами.

Одной из нозологических форм патологии, связанной с нарушениями метаболизма/утилизации Zn, является энтеропатический акродерматит. Это аутосомно-рецессивное заболевание характеризуется мальабсорбцией Zn, приводящей к экзематозным повреждениям кожных покровов, алопеции, диарее, интеркуррентным бактериальным и грибковым инфекциям (при отсутствии лечения возможен летальный исход) [15].

Поскольку Zn играет ключевую роль в синтезе и активности инсулина, предполагается, что обеспеченность этим микроэлементом существенна в профилактике сахарного диабета 2-го типа. Экспериментальные данные G. J. Martin и J. S. Rand. (2007) свидетельствуют, что применение суспензии Zn позволяет в значительной части наблюдений достичь длительной ремиссии или добиться хороших результатов (уменьшение клинических проявлений диабета) [16]. X. Li и соавт. (2007) подчеркивают, что синтез металлотионеина под воздействием Zn препятствует развитию спонтанного или химически опосредованного сахарного диабета и его осложнений [17]. Систематический обзор, посвященный применению препаратов цинка для профилактики сахарного диабета 2-го типа, представили V. Beletate и соавт. (2007) [18].

Поступление Zn в клетки в концентрациях ниже 7 мг/л подавляет канцерогенез и опухолевый рост, что объясняет целесообразность его применения в онкологии.

Существует и другие показания к применению препаратов Zn, например, синдромы мальабсорбции (лактазная недостаточность, целиакия и др.), хронический гастродуоденит, рахит, иммунодефицитные состояния, снижение аппетита, задержка роста, отставание в половом созревании, ухудшение зрения, снижение памяти, поведенческие расстройства, синдром дефицита внимания с гиперактивностью и др. [1]. Они определяются врачом индивидуально.

Интенсивный физический труд и занятия спортом являются факторами риска по развитию недостаточности Zn. При высокой физической активности может происходить мобилизация данного микроэлемента из скелетных депо для клеточного роста (то есть для синтеза Zn-металлоферментов). Поэтому при занятиях спортом и тренировках успешно могут применяться адаптогенный, антиоксидантный, метаболический и гемопоэтический эффекты препаратов Zn, среди которых адаптогенный наиболее важен [1]. S. Savas и соавт. (2006), S. Khaled и соавт. (1997, 1999) указывают на частое развитие недостаточности Zn при интенсивных занятиях спортом и отмечают положительное влияние дотации микроэлемента на гематологические параметры и реологические свойства крови спортсменов, что подтверждают М. Kilic и соавт. (2004) [19–22].

N. Meunier и соавт. (2005) подчеркивают роль Zn не только при повышенной физической активности, но и в аспекте интеллектуальных и поведенческих функций, нутритивного статуса, поддержания иммунной/антиоксидантной систем организма, а также костного метаболизма [23].

Цинк и иммунитет

В настоящее время доказано, что прием препаратов цинка способствует течению репарации тканей, а также нормализации нутритивного статуса по этому микроэлементу, что было продемонстрировано J. W. Swinkels и соавт. (1996) в условиях эксперимента [24].

Хотя точные функции и молекулярные механизмы участия Zn в иммунном ответе пока не изучены, ряд исследований указывают на наличие у этого микроэлемента иммуномодулирующей функции. К. Kabu и соавт. (2006) подтверждают роль Zn в активации тучных клеток и его необходимость в процессах дегрануляции и выработке цитокинов; T. B. Aydemir и соавт. (2006) указывают на роль Zn в программировании специфических субпопуляций лейкоцитов на усиленную экспрессию цитокинов; C. F. Hodkinson и соавт. (2007) обнаружили у людей среднего и пожилого возраста снижение в крови числа В-лимфоцитов и повышение соотношения CD4/CD8 на фоне дотации Zn [25–27].

В дополнение к этому F. Intorre и соавт. (2007) на фоне приема препаратов Zn отмечают улучшение содержания в плазме крови витамина А, а I. Hininger-Favier и соавт. (2007) — оптимизацию эссенциального микроэлементного статуса и липидного метаболизма, что также оказывает положительное влияние на состояние иммунного гомеостаза [28, 29]. Антиоксидантные свойства Zn обусловливают его дополнительную роль в осуществлении реакций иммунного ответа.

Тяжелый дефицит Zn сопровождается атрофией тимуса, лимфопенией, снижением пролиферативного ответа лимфоидных клеток на стимуляцию митогенами, селективной супрессией CD4-хелперной популяции Т-клеток, снижением активности NK-клеток, анергией (отсутствием реакции на антигены), а также дефицитарной активностью гормона вилочковой железы. Даже умеренная цинковая недостаточность снижает иммунную функцию, нарушая продукцию интерлейкина-2. Легкий дефицит Zn не вызывает атрофии вилочковой железы и лимфопении, но характеризуется анергией и снижением активности NK [30].

Эссенциальность цинка для человеческого организма предполагает необходимость в регулярной дотации этого микроэлемента. Применение этого эссенциального микроэлемента показано при широком спектре психоневрологической и соматической патологии у детей различного возраста.

Литература

Физиологическая роль цинка и коррекция его содержания в организме: справочно-информационное издание для врачей (малая энциклопедия цинка). М., 2008. 26 с.
Кудрин А. В., Громова О. А. Микроэлементы в неврологии. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. 304 с.
Prasad A. S., Miale A. Jr., Farid Z. et al. Zinc metabolism in patients with the syndrome of iron deficiency anemia, hepatosplenomegaly, dwarfism and hypogonadism // J. Lab. Clin. Med. 1963, v. 61, p. 537–549.
Halsted J. A., Prasad A. S. Zinc deficiency in man // Isr. Med. J. 1963, v. 22, p. 307–315.
Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Метод. реком. МР 2.3.1.2432–08. 3.2.1. Рациональное питание. М., 2008. 40 с.
Garcia-Colunga J., Gonzalez-Herrera M., Miledi R. Modulation of alpa2 beta4 neuronal nicotinic acetylcholine receptors by zinc // Neuroreport. 2001, vol. 12, p. 147–150.
Громова О. А., Кудрин А. В. Нейрохимия макро- и микроэлементов. М.: Алев-В, 2001. 272 с.
Сoulter D. A. Epilepsy-associated plasticity in gamma-aminobutyric acid receptor expression, function, and inhibitory synaptic properties // Int. Rev. Neurobiol. 2001, v. 45, p. 237–252.
Zhu D. Y., Li R., Liu G. Q. et al. Tumor necrosis factor alpha enhances the cytotoxicity induced by nitric oxide in cultured cerebral endothelial cells // Life Sci. 2000, v. 66, p. 1325–1335.
Портнова И. В. Клиническое значение дефицита цинка при атопическом дерматите у детей (диагностика и лечение). Автореф. дис. … к.м.н. М., 2002. 24 с.
Anderson J. J. B. Minerals. Ch. 5. In: Krause’ s Food, Nutrition, & Diet Therapy (Mahan L. K., Escott-Stump S., eds.). 11 th ed. Philadelphia. Saunders. 2004, P. 120–163.
Brophy M. H. Zinc and childhood hyperactivity // Biol. Psychiatry. 1986, v. 21, p. 704–705.
Huskisson E., Maggini S., Ruf M. The influence of micronutrients on cognitive function and performance // J. Int. Med. Res. 2007, v. 35, p. 1–19.
Maylor E. A., Simpson E. E., Secker D. L. et al. Effects of zinc supplementation on cognitive function in healthy middle-aged and older adults: the ZENITH study // Br. J. Nutr. 2006, p. 752–760.
Цинк в педиатрической практике / Под ред. Щеплягиной Л. А. М.: Медпрактика-М, 2001. 84 с.
Martin G. J., Rand J. S. Control of diabetes mellitus in cats with porcine insulin zinc suspension // Vet. Rec. 2007, v. 161, p. 88–93.
Li X., Cai L., Feng W. Diabetes and metallothionein // Mini Rev. Med. Chem. 2007, v. 7, p. 761–768.
Beletate V., El Dib R. P., Atallah A. N. Zinc supplementation for the prevention of type 2 diabetes mellitus // Cochrane Database Syst. Rev. 2007, v. 24 (1): CD005525.
Savas S. Effect of six weeks aerobic training upon blood trace metals levels // Neuro Endocrinol. Lett. 2006, v. 27, p. 822–7.
Khaled S., Brun J. F., Cassanas G. et al. Effects of zinc supplementation on blood rheology during exercise // Clin. Hemorheol. Microcirc. 1999, v. 20, p. 1–10.
Khaled S., Brun J. F., Micallel J. P. et al. Serum zinc and blood rheology in sportsmen (football players) // Clin. Hemorheol. Microcirc. 1997, v. 17, p. 47–58.
Kilic M., Baltaci A. K., Gunay M. Effect of zinc supplementation on hematological parameters in athletes // Biol. Trace Elem. Res. 2004, v. 100, p. 31–8.
Meunier N., O’Connor J. M., Maiani G. et al. Importance of zinc in the elderly: the ZENITH study // Eur. J. Clin. Nutr. 2005, v. 59, s. 1–4.
Swinkels J. W., Kornegay E. T., Zhou W. et al. Effectiveness of a zinc amino acid chelate and zinc sulfate in restoring serum and soft tissue zinc concentrations when fed to zinc-depleted pigs // J. Anim. Sci. 1996, v. 74, p. 2420–2430.
Kabu K., Yamasaki S., Kamimura S. et al. Zinc is required for Fc epsilon RI-mediated mast cell activation // J. Immunol. 2006, v. 177, p. 1296–1305.
Aydemir T. B., Blanchard R. K., Cousins R. J. Zinc supplementation of young men alters metallothionein, zinc transporter, and cytokine gene expression in leukocyte populations // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006, v. 103, p. 1699–1704.
Hodkinson C. F., Kelly M., Alexander H. D. et al. Effect of zinc supplementation on the immune status of healthy older individuals aged 55–70 years: the ZENITH study // J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 2007, v. 62, p. 598–608.
Intorre F., Polito A., Andriollo-Sanchez M. et al. Effect of zinc supplementation on vitamin status of middle-aged and older European adults: the ZENITH study // Eur. J. Clin. Nutr. 2008, v. 62, p. 1215–1223.
Hininger-Favier I., Andriollo-Sanchez M., Arnaud J. et al. Age- and sex-dependent effects of long-term zinc supplementation on essential trace element status and lipid metabolism in European subjects: the ZENITH study // Br. J. Nutr. 2007, v. 97, p. 569–578.
Кудрин А. В., Скальный А. В., Жаворонков А. А. и др. Иммунофармакология микроэлементов. М.: КМК, 2000. 537 с.