Способы нейтрализации токсичности элементов

06 Августа в 0:21 2437 0


Любое отравление требует принятия неотложных мер для ликвидации причин и вредных последствий для организма. В качестве общего подхода к детоксикации можно назвать прежде всего применение препаратов, связывающих яд (противоядий, антидотов). При небольшом краткосрочном отравлении действие металлических ядов может ослабить пища, богатая белком и витаминно-минеральными комплексами с Zn, Сu, Fe, Se, Са, фосфатами, витаминами D, С, В6, метионином. Лечение различается в зависимости от природы металла.

При остром и хроническом отравлении металлическими ядами назначают комплексоны (комплексообразователи). Так называются полиаминополикарбоновые хелатообразующие кислоты, содержащие в молекуле реакционноспособные группы, а также способные к координации атомы N, S и/или Р. Они образуют с металлами внутрикомплексные соединения — комплексонаты — обладающие высокими значениями констант устойчивости из-за образования хелатных циклических структур (Дятлова и др., 1988). Некоторые комплексоны образуют в водных растворах при определённых значениях pH цвиттер-ионы, то есть биполярные ионы. Молекула при этом остаётся нейтральной, но её части становятся противоположно заряженными па разных атомах (рис. 1).

Аминокислота в нормальной форме

Рис. 1. Аминокислота в нормальной форме и в форме цвиттер-иона

Большое значение в биохимических процессах имеют амфолиты, то есть молекулы с кислотными и основными группами. В изоэлектрической точке они находятся в форме цвиттер-ионов и обеспечивают постоянство pH, то есть обладают буферными свойствами. При добавлении кислот они поглощают из среды протоны, а в щелочных условиях высвобождают их. Свойства комплексонов варьируют в зависимости от свойств лигандов. Обычно комплексоны водорастворимы, поэтому плохо проникают через клеточные мембраны и их, кроме пеницилламина, вводят в инъекциях. Они малотоксичны и быстро выводятся из организма почками.

Побочные эффекты комплексонов являются следствием их лечебных свойств — они выводят не только вредные, но и необходимые ионы металлов. Поэтому при назначении хелатирующей терапии абсолютно необходим жёсткий контроль состояния больных с помощью полимикроэлементного анализа.

Комплексонотерапия включает в себя использование в первую очередь солей этилендиамитетрауксусной кислоты (ЭДТА), в частности динатриевой соли («трилон Б», СаNa2-ЭДТА). Этот препарат, связывая ионы Са, превращается в кальциевую соль («тетациy»). Кроме того, широко применяют диэтилентриаминпентауксусную (ДТПА) и триэтилентетраамингексауксусную (ТТГА) кислоты. Для успешного выведения солей тяжёлых металлов из организма желательно знать или предполагать значения констант устойчивости комплексов этих металлов с препаратом и с реальным комплексом в организме. Например, Зеленин (2001) приводит значения отрицательных логарифмов констант вытеснения (pKв) ионов металлов из тетацина. Они характеризуют степень комплексообразования катиона с тетацином, то есть чем больше рКв, тем сильнее катион вытесняет Са2+ из препарата (табл. 1). Видно, что Sr2+ не будет извлекаться тетацином, а остальные катионы будут. Но это — теоретически. На практике всё оказывается значительно сложнее. Комплексы тетацина с Си, Cd, Hg токсичны, и для их удаления его применять бессмысленно, зато для удаления Pb он оказался очень эффективным. Хорошим антидотом для Pb оказался также d-пеницилламин (диметилцистеин), применяемый при болезни Вильсона для удаления из крови избытка Си, причём его можно применять долгое время.

Таблица 1. Константы вытеснения 9 катионов из молекулы тетацина

Катион2+

рКв

Катион2+

рКв

Sr

-1,9

Zn

5,6

Са

0

Cd

5,9

Мп

2,9

Pb

7,7

Fe

3,7

Си

7,8

Со

5,6



Для удаления радиоактивных элементов оказалась эффективна соль СаNa3ДТПА («пентацин»). Для удаления Fe2+ применяют дефероксамин (деcферал DFO), для удаления As британский антилюизит (БАЛ димеркапрол), Be2+алюминон. Для удаления Sr2+ найден высокоселективный полициклический реагент — криптанд, который «прячет» удаляемый ион в своём цикле, подобно ионофору (рис. 2).

Криптанд и алюминон

Рис. 2. Криптанд и алюминон

Помимо хелатирующих препаратов, для удаления избыточных ионов можно использовать простые природные вещества. Среди них упоминают фитин — смесь Са и Mg солей инозитфосфорных поликислот. Фитин выводит связанные ионы металлов через ЖКТ, в отличие от ЭДТА, выводящей их через почки.

В качестве мягких комплексонов можно применять также полиуроновые кислоты, например, пектин. Его мономером является галактуроновая кислота, почти не подвергающаяся разложению в ЖКТ. Наконец, хорошим средством для нормализации металл-лигандного гомеостаза является морская капуста (бурые морские водоросли рода Laminaria). Она на 70% сухого веса состоит из альгината — смеси маннуроновой и гулуроновой поликислот. В отличие от фитина и пектина, альгиновая кислота из состава необработанных водорослей содержит катионы морской воды в том же соотношении, как в воде и, по эволюционным причинам — как в сыворотке крови млекопитающих. Проходя по ЖКТ, частицы ламинарий не только связывают избыточные ионы металлов, но и отдают дефицитные ионы. При этом небольшая часть белков водорослей переваривается, образуя в итоге йодсодержащие аминокислоты — готовые молекулы для синтеза тиреоидных гормонов. Применение хелатотерапии при отравлениях металлическими ядами обобщенно представлено в табл. 2.

Таблица 2. Применение комплексонов в медицине (по Зеленину, 2001)

Болезнь

Избыточный ион

Комплексов

Гемохроматоз, гемосидероз

Fe

Дефероксамин, пеницилламин

Катаракта, атеросклероз

Са

Трилон Б, пеницилламин

Болезнь Вильсона

Си

Пеницилламин + тетацин

Болезнь итай-итай

Cd

Криптанд, тетацин, БАЛ

Болезнь Минимото

m

Тетацин, пеницилламин, БАЛ

Интоксикация плутонием

Ри

Пентацин

Свинцовая интоксикация

Pb

БАЛ, тетацин

Бериллиоз, бериллиевый рахит

Be

Алюминон

Газовая гангрена

Zn, Со

Тетацин — ингибирует лецитиназу

Интоксикация алюминием

Al

Дефероксамин

Добавим, что для лечения отравлений ртутью и её соединениями используют препараты ДМСК (2,3-димеркантосукциновая кислота), ДМПС (2,3- димеркаптопропапсульфоновая кислота Na соль). В случае острых отравлений — также СаNа2-ЭДТА, в комбинации с гемодиализом и введением глутатиона, а также симптоматические средства — диуретики, стероиды и пр. Наконец, в диагностических целях можно использовать тетацин, который вызывает выделение Pb из депо в мочу.

При острых и хронических отравлениях радионуклидами, Pb, Al, Zn, Се используют пептацип и соль диэтилентриаминпентафосфоновой кислоты (NaCa2-ДТПФ) — тримефацин. Соль этилендиаминдиизопропилфосфоновой кислоты (Na2Ca-ЭДТФ) фосфицин используют для выведения из организма Hg, Pb, Be, Мп и актиноидов.

Комплексонаты можно применять для удаления некоторых токсичных анионов. Например, Co(П)-ЭДТА, образующий смешанно-лигандный комплекс с СN-, может служить антидотом при отравлениях цианидами. Такой же принцип используется для выведения токсических органических веществ, в том числе пестицидов с функциональными группировками, содержащими донорныс атомы, которые могут взаимодействовать с металлом комплексоната. Эффективен сукцимер (димеркаптоянтарная кислота). Он прочно связывает практически все токсиканты (Hg, As, Pb, Cd), по выводит также ионы Сu, Fe, Zn, Со, и поэтому широко не применяется.

Кристаллообразование фосфатов и оксалатов кальция ингибируют фосфорсодержащие комплексонаты. В качестве антикальцифицирующего препарата при лечении мочекаменной болезни предложено применять ксидифон (KNa-ОЭДФ) (гидроксиэтилидендифосфоновая кислота). Дифосфонаты в минимальных дозах увеличивают включение кальция в костную ткань, предотвращают развитие различных видов остеопороза, включая почечную остеодистрофию и деструкцию пересаженной кости у животных. В США ОЭДФ предложено применять у человека и животных для лечения метастазов опухолей в кости. Регулируя проницаемость мембран, дифосфонаты способствуют транспортировке антиканцерогенов в клетку (Жолнин, 2000).

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 74222 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19372 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17181 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы