Тяжелые металлы, их действие на организм человека

Введение
Актуальность изучения воздействия тяжелых металлов и иных соединений на организм человека состоит в том, что химические вещества, попав в организм человека, способны вызывать в нем разнообразные патологические состояния и реакции. Данные состояния, несмотря на все многообразие клинических проявлений, могут быть разделены на две категории:
острые отравления, вызванные поступление в организм высоких доз химических веществ или веществ высокого класса опасности в любых дозах.
хронические отравления, которые вызваны длительным воздействием небольших доз химических веществ.
В случае острого отравления развиваются явные признаки отравления, что позволяет достаточно быстро поставить диагноз и провести соответствующее лечение, поскольку для многих высокотоксичных веществ существуют специфические признаки, облегчающие диагностику отравления.
В случае хронического отравления ядовитое вещество поступает в организм небольшими дозами и диагностировать отравление достаточно сложно. Поэтому целесообразным будет разделение всех отравляющих химических веществ на ряд категорий:
соли тяжелых металлов (соединения ртути, свинца, меди, кадмия, кобальта и др.)
токсичные аэрозоли и газы, а также вдыхаемые с воздухом мелкие частицы твердых веществ (двуокись кремния и производные из нее: асбест, цемент, тальк), пары лекарств.
пестициды, гербициды и иные яды используемые в борьбе с сорняками и вредителями
в отдельную категорию входит отравление этиловым спиртом
Поступление токсичных веществ в организм человека может происходить не только вследствие аварий или нарушений техники безопасности на производстве, но и в результате намеренного употребления данных веществ – токсикомании, которая вызывает необратимые патологические нарушения в организме, в том числе и на генетическом уровне.
Цель работы является изучение воздействия химических веществ, в том числе тяжелых металлов на организм человека.
Влияние тяжелых металлов на организм человека
Тяжелые металлы оказывают токсическое, аллергическое, канцерогенное, гонадотропное воздействие на все системы органов и тканей. Также доказано и эмбриотоксическое действие, поскольку ионы тяжелых металлов способны проникать через плацентарный барьер и воздействовать непосредственно на эмбрион, при этом действие может носить как токсический, так и мутагенный характер.
Для многих тяжелых металлов характерное такое свойство как тропность, то есть избирательная способность к накоплении в определенных тканях или системах, вызывая структурные и функциональные нарушения в них. Выбор тропного органа зависит также от дозы и пути поступления тяжелых металлов в организм [3].
Загрязнение природной среды тяжелыми металлами в первую очередь негативно отражается на детском организме, поскольку происходит интенсивное накопление токсичных элементов еще на стадии внутриутробного развития, в том числе и в тканях плаценты, приводя в итоге к возникновению врожденных уродств, снижении иммунитета, задержкам как умственного или физического развития. При длительном воздействии на организм детей такого токсичного агента вырастает поколение ослабленных людей, которые восприимчивы к инфекции, имеют высокий риск развития онкопатологий и сердечно-сосудистых заболеваний.
Ионы тяжелых металлов поступают в организм человека преимущественно с пищей и водой через желудочно-кишечный тракт. В меньшей степени задействован воздушный путь через органы дыхания. Также ионы тяжелых металлов могут поступать и через кожные покровы и слизистые оболочки при контакте человека с загрязненной водой, воздухом.
Поступая в организм человека или животного тяжелые металлы накапливаются по ходу пищевой цепи почва (вода) — растение — животное — продукция — человек [1].
Увеличившаяся нагрузка на организм, которая обусловлена уровнем антропогенного производства, результатом которого становится и выброс в природную среду веществ-ксенобиотиков, ведет к изменению иммунологической реактивности организма. Итогом такой ситуации становится расстройство в работе основных систем регуляции организма, способствуя тем самым росту заболеваемости, аллергизации населения, повышению числа онкологических и генетических заболеваний. Весь этот комплекс медицинских проблем получил общее название экологических патологий.
В условиях экологически неблагополучной обстановки первыми на попадание в организм тяжелых металлов реагируют иммунная, эндокринная и центральная нервная системы, что ведет к возникновении широкого спектра функциональных расстройств

. Впоследствии проявляются и нарушения в обмене веществ, запуская тем самым сложные механизмы формирования экозависимых патологических процессов.
К числу важнейших в экологическом и токсикологичесом отношении металлических ядов исследователи относят соединения бария, висмута, кадмия, марганца, меди, ртути, свинца, серебра, таллия, хрома, цинка и соединения некоторых неметаллов (мышьяка, сурьмы) [4].
Соединения кадмия вызывают симптомы отравления, которые впервые были описаны в Японии под названием болезни «итаи-итаи» (ох-ох). Такое название болезнь получила, поскольку основным симптомом были боли в спине и ногах, сопровождавшие явление остеомаляции (декальцификации) костей, приводившей к их повышенной хрупкости и ломкости.
Хроническое отравление кадмием ведет к разрушении тканей печени и почек, что ведет к сильнейшим функциональным нарушениям в работе этих органов.
Избыточное поступление кадмия ведет к нарушении метаболизма металлов, в частности кальция и железа, нарушая тем самым действие цинковых и иных металлосодержащих ферментов, блокируея сульфгидрильные группы ферментов, нарушая процесс синтеза молекулы ДНК.
Такое негативное воздействие обусловлено тем, что кадмия обладает способность к легкому замещению железа и молибдена в металлфлавопротеиновых комплексах, нарушая при этом двухстадийный процесс окисления.
Ртуть обладает высокой токсичностью в любой форме. В природных условиях ртуть достаточно быстро трансформируется в токсичное летучее соединение - хлорид метилртути. В организме ионы метилртути быстро попадают в эритроциты, а затем с кровотоком попадает печень и почки, способны оседают в мозге и вызывать серьезные необратимые нарушения деятельность центральной нервной системы, осложненные эффектом кумуляции [1].
Сильное отравление ртутью приводит к развитию общего и церебрального паралича, деформации конечностей, особенно пальцев, а также явлениям затруднения глотания, конвульсиям и в итоге – к летальному исходу.
Токсическое действие ртути обусловлено ее способность к блокированию активности ряда физиологически важных ферментов, таких как карбоангидраза, карбоксипептидаза, щелочная фосфатаза. Ртуть способно легко замещать ионы кобальта в корриноидах, извращая тем самым протекание метаболических реакций, которые связаны с синтезом витамина В12. Таким образом, ртутное отравление приводит к развитию мегалобластических анемий и наиболее распространенной формы анемии - пернициозной анемии. Следствием этого становится указанные выше признаки дегенеративных изменений в нервной системе.
Свинец является одним из наиболее известных токсических веществ, первое упоминание о котором встречается почти 5 тысяч лет назад среди греческих и арабских ученых. В современных условиях основным источником свинцового отравления являются автомобильные выхлопы, поскольку тетраэтилсвинец является широко распространенной присадкой к бензину и применяется для повышения октанового числа.
Токсическое действие свинца обусловлено тем, что он препятствует биосинтезу гемма. Также соединения свинца относятся к одним из наиболее сильных нейротоксинов, которые вызывают повышение агрессивности. Хроническое отравление соединениями свинца в итоге ведет к развитию функциональных нарушений в печени и почках, деградации нервной системы и анемии [4].
Токсическое воздействие свинца возрастает в том случае, когда организм испытывает недостаток кальция и железа. Свинец способен блокиировать SH-группы белков, образовывать комплексы с фосфатными группами рибозы у нуклеотидов, особенно у цитидина, и тем самым быстро разрушать РНК. Также свинец может ингибировать ряд ферментов, в том числе карбоксипептидазу.
Мышьяк является одним из наиболее опасных и сильных ядов, токсичное действие которого обусловлено тем, что на воздухе в присутствии кислорода он образует очень ядовитое соединение - мышьяковистый ангидрид. При приеме внутреннем применении наибольшая концентрация мышьяка наблюдается желудке, кишечнике, печени, почках и поджелудочной железе. В случае хронического отравления мышьяк также накапливается в коже, ногтях и волосах. Мышьяк способен ингибировать ряд ферментов и тем самым приводить к ряду функциональных расстройств [1].
В случае отравления соединениями мышьяка в очередь повреждаются в первую очередь аксоны, что ведет к периферическим нейропатиям и параличам конечностей