Неорганическая химия - [26]

45. Биологическая роль d-элементов IIB-группы. Применение их соединений в медицине

Цинк Zn, кадмий Cd, ртуть Hg – микроэлементы. В ор–ганизме взрослого человека содержится 1,8 г Zn, 50 мг Cd, 13 мг Hg.

Кадмий и ртуть – примесные элементы. Около 70% ртути сосредоточено в жировой и мышечной тканях. Кад–мий локализуется на 30% в почках, остальное – в печени, легких, поджелудочной железе.

Цинк – необходимый элемент всех растений и жи–вотных. В организме взрослого человека больше всего цинка в мышцах (65%) и костях (20%). Остальное коли–чество приходится на плазму крови, печень, эритроци–ты. Наибольшая концентрация цинка в предстательной железе.

Цинк не проявляет переменной валентности. Видимо, поэтому его биокомплексы принимают участие во мно–гих биохимических реакциях гидролиза, идущих без пе–реноса электронов. Ион Zn входит в состав более 40 металлоферментов, катализирующих гидролиз эфи-ров и белков.

Одним из наиболее изученных является бионеорга–нический комплекс цинка – фермент карбоангидраза (Мг = 30 000), состоящий примерно из 260 аминокис–лотных остатков.

Цинк не входит в состав дипептидаз – ферментов, катализирующих гидролиз дипептидов (веществ, со–стоящих из 2 аминокислот). Цинк образует бионеорга–нический комплекс с инсулином – гормоном, регули–рующим содержание сахара в крови. Потребность человека в цинке полностью удовлетворяется пищевы–ми продуктами: мясными, молочными, яйцами. При недостатке цинка в растениях нарушаются белко–вый и углеводный обмен, тормозится синтез хло–рофилла и витаминов. Дефицит цинка устраняется при использовании цинксодержащих удобрений. Токсич–ность соединений IIB-группы увеличивается от цинка к ртути. Водорастворимые соединения оказывают раз–дражающее действие на кожу, при попадании внутрь организма вызывают отравление. Токсичны и сами ме–таллы – при вдыхании паров цинка (воздуха цинковых производств) появляется «металлическая» лихорадка. Отравление парами ртути в Средние века получило наз–вание «болезнь сумасшедшего шляпочника». Содержа–ние ртути в пищевых продуктах (в морских, как в Япо–нии) приводит к болезни миномата. Токсичность ртути связана с агглютинацией (склеиванием, слипанием) эритроцитов, ингибированием ферментов. Например, сулема вызывает изменение размеров, осмотическую хрупкость и снижение деформируемости эритроцитов, которая необходима для их продвижения по капилля–рам. Токсичность кадмия связана с его сродством к нук–леиновым кислотам. В результате его присоединения к ДНК нарушается ее функционирование.

Хроническая интоксикация кадмием и ртутью может нарушить минерализацию костей. Токсичные элементы могут замещать кальций. Это приводит к образованию апатита несовершенной структуры вследствие искаже–ния параметров кристаллического компонента кост–ной ткани. В результате снижается прочность костей.

46. Токсические свойства соединений группы IIB (Zn, Cd, Hg)

Соединения Zn, Cd, Hg могут вызывать нарушение белкового обмена, что проявляется в выделении бел–ков плазмы через почки (в протеинурии).

Токсичное действие соединений группы IIB на орга–низм вызывается еще и тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот.

При взаимодействии ионов металлов с SH-группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, не–растворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению ак–тивности ферментов и свертыванию белков. Ионы двух–валентных металлов блокируют одновременно две SH-группы. В реакциях подобного типа ионы металлов выступают акцептором, а сера – донором электронов.

Наиболее выражено химическое сродство SH-груп-пам у ртути. Очевидно, это связано с тем, что комплек-сообразующие свойства ртути выше и она образует бо–лее прочные связи с серой.

SH-группы входят в состав более 100 ферментов, ак–тивность которых может быть подавлена из-за блоки–рования этих групп. Поэтому очевидно, насколько важ–но знать механизм блокирования и методы лечения при отравлении организма металлами.

Известно, что токсические свойства элементов за–висят от той химической формы, в какой они попадают в организм. Наиболее токсичны те формы, которые раст–воряются в липидах и легко проникают через мембрану в клетку.

В литературе описан случай массового отравления ртутью в Японии. Неорганические соединения ртути под действием ферментов микроорганизмов превраща–лись в метилртуть. Метилртуть накапливалась в рыбе, а затем с пищей попадала в организм человека.

Постепенно концентрируясь, метилртуть вызы–вает необратимые разрушения в организме и смерть.

Использование соединений цинка и ртути в медици–не основано на их вяжущем, прижигающем и антисеп–тическом действии. В качестве глазных капель приме–няют 0,25%-ный водный раствор сульфата цинка ZnSО₄. В стоматологии хлорид цинка используют для прижи–гания папиллом, для лечения воспаленных слизистых оболочек. Применяется также оксид цинка ZnO.

Хлорид ртути (II) (сулема) очень ядовит, и его водные растворы при больших разбавлениях (1 : 1000) приме–няются для дезинфекции. Для лечения кожных и вене–рических заболеваний применяют мази, содержащие оксид ртути (II) HgO и сульфид ртути (II) HgS. Хлорид ртути (I) (каломель) плохо растворяется в воде и поэто–му мало ядовит. Эту соль применяют в ветеринарии как слабительное средство.