stringtranslate.com

Токсичность металлов

Металлическая токсичность или отравление металлами — это токсическое воздействие определенных металлов в определенных формах и дозах на жизнь . Некоторые металлы токсичны, когда они образуют ядовитые растворимые соединения. Некоторые металлы не играют биологической роли, то есть не являются незаменимыми минералами или токсичны, когда находятся в определенной форме. [1] В случае свинца любое измеримое количество может иметь негативные последствия для здоровья. [2] Существует популярное заблуждение, что только тяжелые металлы могут быть токсичными, но более легкие металлы, такие как бериллий и литий, также могут быть токсичными. [3] Не все тяжелые металлы особенно токсичны, а некоторые являются незаменимыми, например железо . Определение может также включать микроэлементы , когда аномально высокие дозы могут быть токсичными. Вариантом лечения отравления металлами может быть хелатная терапия , метод, включающий введение хелатирующих агентов для удаления металлов из организма.

Токсичные металлы иногда имитируют действие эссенциального элемента, вмешиваясь в метаболические процессы, что приводит к болезни . Многие металлы, особенно тяжелые, токсичны, но некоторые являются эссенциальными, а некоторые, такие как висмут , имеют низкую токсичность. Металлы в состоянии окисления, ненормальном для организма, также могут стать токсичными: хром (III) является эссенциальным микроэлементом, но хром (VI) является канцерогеном .

Только растворимые металлсодержащие соединения токсичны. Растворимые металлы называются координационными комплексами , которые состоят из иона металла, окруженного лигандами . Лиганды могут варьироваться от воды в металлических аквокомплексах до метильных групп, как в тетраэтилсвинце . Обычно комплексы металлов состоят из смеси лигандов.

Структура металлического аквакомплекса , типичной растворимой формы для многих ионов металлов в воде.

Токсичные комплексы металлов могут быть детоксифицированы путем преобразования в нерастворимые производные или (ii) путем заключения в жесткую молекулярную среду с использованием хелатирующих агентов. В качестве альтернативы, при сильном разбавлении комплексы металлов часто безвредны. [4] Этот метод использует растения для извлечения и снижения концентрации токсичных тяжелых металлов в почве. [4] Желательным методом дезактивации тяжелых металлов является фиторемедиация или биоремедиация , но эти подходы решили мало реальных проблем.

Токсичные металлы могут биоаккумулироваться в организме и в пищевой цепи . [5] Поэтому общей характеристикой токсичных металлов является хронический характер их токсичности. Это особенно заметно в случае с радиоактивными тяжелыми металлами, такими как радий , который имитирует кальций до такой степени, что встраивается в кости человека, хотя аналогичные последствия для здоровья наблюдаются при отравлении свинцом или ртутью .

Основные виды отравления металлами

отравление мышьяком

Доминирующим видом токсичности металлов является отравление мышьяком. Эта проблема в основном возникает из-за грунтовых вод , которые естественным образом содержат высокие концентрации мышьяка. Исследование 2007 года показало, что более 137 миллионов человек указывают на то, что более 70 стран могут быть затронуты отравлением мышьяком из питьевой воды. [6]

Отравление свинцом

Отравление свинцом, в отличие от отравления мышьяком, вызывается промышленностью. Большая часть свинца на планете иммобилизована в виде минералов, которые относительно безвредны. Два основных источника отравления свинцом — это этилированный бензин и свинец, выщелоченный из водопровода (от латинского plumbus — свинец). Использование этилированного бензина резко сократилось с 1970-х годов. [7] [8] Одним из пигментов, содержащих свинец, является хромат свинца (желто-оранжевый цвет школьных автобусов в США), но этот материал настолько стабилен и нерастворим, что существует мало доказательств его токсичности.

Токсичность основных металлов

Для жизни требуется много ионов металлов. Даже в этих случаях большой избыток этих ионов может оказаться токсичным.

Токсичность неосновных металлов

Не существует глобального механизма токсичности этих ионов металлов. Чрезмерное воздействие, когда оно происходит, обычно связано с промышленной деятельностью.

92-летний мужчина кавказской расы (справа) с пигментными изменениями много лет использовал капли для носа, содержащие серебро. Биопсия его кожи показала отложения серебра в дерме, что подтвердило диагноз генерализованной аргирии. [29]

Лечение отравления

Хелатная терапия

Хелатная терапия — это медицинская процедура, которая включает введение хелатирующих агентов для удаления или дезактивации тяжелых металлов из организма. Хелатирующие агенты — это молекулы, которые образуют особенно стабильные координационные комплексы с ионами металлов. Комплексообразование предотвращает реакцию ионов металлов с молекулами в организме и позволяет им растворяться в крови и выводиться с мочой. Ее следует использовать только у людей с диагнозом интоксикации металлами. [34] Этот диагноз должен быть подтвержден тестами, проведенными на соответствующих биологических образцах. [35]

Другие условия

Трудно отличить последствия отравления металлами низкой концентрации от других видов вреда окружающей среде, включая загрязнение неметаллами. [36] Как правило, повышенное воздействие тяжелых металлов в окружающей среде увеличивает риск развития рака. [37]

Без диагноза отравления металлами и вне доказательной медицины , но, возможно, из-за беспокойства по поводу отравления металлами, некоторые люди ищут хелатную терапию для лечения аутизма , сердечно-сосудистых заболеваний , болезни Альцгеймера или любого вида нейродегенерации . [35] Хелатная терапия не улучшает результаты при этих заболеваниях. [ сомнительно – обсудить ] [35] [ устаревший источник ]

Ссылки

  1. ^ "A Metals Primer". Dartmouth Toxic Metals Superfund Research Program . 2012-05-30. Архивировано из оригинала 2013-12-30 . Получено 2013-12-29 .
  2. ^ "Объявление: Ответ на отчет Консультативного комитета по профилактике отравления детей свинцом, Низкий уровень воздействия свинца наносит вред детям: новый призыв к первичной профилактике". Центры по контролю и профилактике заболеваний . 2012-05-25. Архивировано из оригинала 2017-04-30.
  3. ^ "Токсичность металлов". Словарь токсикологии . Springer. 2024. doi :10.1007/978-981-99-9283-6_1678.
  4. ^ ab Ali, Hazrat; Khan, Ezzat; Sajad, Muhammad Anwar (2013-05-01). "Фиторемедиация тяжелых металлов — концепции и применение". Chemosphere . 91 (7): 869–881. Bibcode :2013Chmsp..91..869A. doi :10.1016/j.chemosphere.2013.01.075. ISSN  0045-6535. PMID  23466085.
  5. ^ Окереафор, Ученна; Макхата, Мамукхо; Мекуто, Луканьо; Уче-Окереафор, Нкемдинма; Себола, Тендани; Мавуменгвана, Вуйо (январь 2020 г.). «Влияние токсичных металлов на сельскохозяйственные почвы, растения, животных, водную флору и фауну и здоровье человека». Международный журнал исследований окружающей среды и общественного здравоохранения . 17 (7): 2204. doi : 10.3390/ijerph17072204 . ISSN  1660-4601. PMC 7178168. PMID 32218329  . 
  6. ^ См.:
    • «Мышьяк в питьевой воде рассматривается как угроза», USAToday.com , 30 августа 2007 г.
    • См. страницу 6 из: Питер Равенскрофт, «Прогнозирование глобального распределения загрязнения мышьяком в грунтовых водах». Архивировано 01.07.2013 в Wayback Machine Доклад, представленный на сайте: «Мышьяк — география глобальной проблемы», Архивировано 01.07.2013 в Wayback Machine Конференция Королевского географического общества по мышьяку, состоявшаяся в: Королевском географическом обществе, Лондон, Англия, 29 августа 2007 г. Эта конференция является частью Кембриджского проекта по мышьяку. Архивировано 17.11.2012 в Wayback Machine .
  7. ^ Карр, Додд С. (2000). «Соединения свинца». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a15_249. ISBN 978-3-527-30385-4.
  8. ^ О'Мэлли, Р.; О'Мэлли, Г. (февраль 2018 г.). «Отравление свинцом (Plumbism)». Справочник Merck .
  9. ^ Ультрамикроэлементы. Авторы: Нильсен, Форрест Х. USDA, ARS Источник: Современное питание в здоровье и болезнях / редакторы Морис Э. Шилс ... и др. Балтимор: Williams & Wilkins, c1999., стр. 283-303. Дата выпуска: 1999 URI: [1]
  10. ^ Szklarska D, Rzymski P (май 2019). «Является ли литий микроэлементом? От биологической активности и эпидемиологических наблюдений до обогащения пищевых продуктов». Biol Trace Elem Res . 189 (1): 18–27. doi :10.1007/s12011-018-1455-2. PMC 6443601. PMID  30066063 . 
  11. ^ Enderle J, Klink U, di Giuseppe R, Koch M, Seidel U, Weber K, Birringer M, Ratjen I, Rimbach G, Lieb W (август 2020 г.). «Уровни лития в плазме в общей популяции: поперечный анализ метаболических и диетических коррелятов». Питательные вещества . 12 (8): 2489. doi : 10.3390/nu12082489 . PMC 7468710. PMID  32824874 . 
  12. ^ McCall AS, Cummings CF, Bhave G, Vanacore R, Page-McCaw A, Hudson BG (июнь 2014 г.). «Бром является важным микроэлементом для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей». Cell . 157 (6): 1380–92. doi :10.1016/j.cell.2014.05.009. PMC 4144415 . PMID  24906154. 
  13. ^ Зородду, Мария Антониетта; Аасет, Ян; Криспони, Гвидо; Медичи, Серенелла; Пеана, Массимилиано; Нурчи, Валерия Марина (2019). «Незаменимые для человека металлы: краткий обзор». Журнал неорганической биохимии . 195 : 120–129. doi :10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013.
  14. ^ Ремик, Кейли; Хелманн, Джон Д. (30 января 2023 г.). «Элементы жизни: биоцентрический тур по периодической таблице». Достижения в микробной физиологии . 82. PubMed Central: 1–127. doi :10.1016/bs.ampbs.2022.11.001. ISBN 978-0-443-19334-7. PMC  10727122 . PMID  36948652.
  15. ^ Дауманн, Лена Дж. (25 апреля 2019 г.). «Essential and Ubiquitous: The Emergence of Lanthanide Metallobiochemistry». Angewandte Chemie International Edition . doi :10.1002/anie.201904090 . Получено 15 июня 2019 г. .
  16. ^ Купер, Дж. (1837). «Сюр-ле-эффекты перекиси марганца». Журнал медицинской химии, фармации и токсикологии . 3 : 223–225. Архивировано из оригинала 22 июля 2014 г.
  17. ^ "Информационный листок о диетических добавках: Селен". Национальные институты здравоохранения; Офис диетических добавок . Получено 05.01.2009 .
  18. ^ Fosmire, Gary J (1990). «Токсичность цинка». Американский журнал клинического питания . 51 (2): 225–7. doi :10.1093/ajcn/51.2.225. PMID  2407097.
  19. ^ Раут, Гьяна Ранджан; Дас, Премананда (2009). «Влияние токсичности металлов на рост и метаболизм растений: I. Цинк». В Lichtfause, Эрик; Наваррете, Мирей; Дебеке, Филипп; Вероник, Сушер; Альберола, Каролин (ред.). Устойчивое сельское хозяйство . стр. 873–84. doi :10.1007/978-90-481-2666-8_53. ISBN 978-90-481-2666-8. S2CID  84595949. INIST  14709198.
  20. ^ Смит, С. Э.; Ларсон, Э. Дж. (1946). «Токсичность цинка у крыс; антагонистические эффекты меди и печени». Журнал биологической химии . 163 : 29–38. doi : 10.1016/S0021-9258(17)41344-5 . PMID  21023625.
  21. ^ Мюссен, Брита Т.А.; Де Шамфелер, Карел АС; Янссен, Колин Р. (2006). «Механизмы хронической токсичности цинка, передаваемого через воду, у Daphnia magna». Водная токсикология . 77 (4): 393–401. Бибкод : 2006AqTox..77..393M. doi :10.1016/j.aquatox.2006.01.006. ПМИД  16472524.
  22. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 107. ISBN 978-0-08-037941-8.
  23. ^ "IARC Monograph, Volume 58". Международное агентство по изучению рака. 1993. Архивировано из оригинала 2012-08-03 . Получено 2008-09-18 .
  24. ^ ICETT Болезнь Итай-итай (1998) "Профилактические меры против загрязнения воды". Международный центр по передаче экологических технологий . 1998. Архивировано из оригинала 2008-04-15 . Получено 2008-05-01 .
  25. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 1225. ISBN 978-0-08-037941-8.
  26. ^ Хедья, Ширин А.; Авула, Акшай; Свобода, Генри Д. (2019). «Токсичность лития». StatPearls . StatPearls Publishing. PMID  29763168 . Получено 22 декабря 2019 г. .
  27. ↑ Официальные данные правительства по состоянию на март 2001 г. См. «Болезнь Минамата: история и меры», гл. 2.
  28. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 1226. ISBN 978-0-08-037941-8.
  29. ^ Фред, Герберт (2008). Изображения памятных случаев: 50 лет у постели больного . Long Tail Press/Rice University Press. ISBN 978-0-89263-000-4.
  30. ^ Джеймс, Уильям Д.; Бергер, Тимоти Г.; Элстон, Дирк М.; Одом, Ричард Б. (2006). Болезни кожи Эндрюса: клиническая дерматология . Saunders Elsevier. стр. 858. ISBN 0-7216-2921-0. OCLC  62736861.
  31. ^ Верена Исак; Тобиас Берли; Антонио Коццио; Лукас Флатц (январь – апрель 2019 г.). «Редкий случай локализованной аргирии на лице». Отчеты о случаях заболевания в дерматологии . 11 (1): 23–27. дои : 10.1159/000494610 . ПМЦ 6477469 . ПМИД  31043936. 
  32. ^ Микке, Генрих; Вольф, Ганс Уве (2000). «Таллий и соединения таллия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a26_607. ISBN 3-527-30673-0.
  33. ^ Граф, Гюнтер Г. (2000). «Олово, сплавы олова и соединения олова». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley. doi :10.1002/14356007.a27_049. ISBN 978-3-527-30673-2.
  34. ^ Сяо, Чжигуан; Уэдд, Энтони Г.; «Как справиться с токсичными металлами», стр. 271–298 в «Металлы, микробы и минералы: биогеохимическая сторона жизни» (2021) стр. xiv + 341. Вальтер де Грюйтер, Берлин. «Металлы, микробы и минералы: . Вальтер де Грюйтер, Берлин. Редакторы Кронек, Питер МХ и Соса Торрес, Марта. Gruyter.com/document/doi/10.1515/9783110589771-009 DOI 10.1515/9783110589771-009
  35. ^ abc Американский колледж медицинской токсикологии ; Американская академия клинической токсикологии (февраль 2013 г.), «Пять вопросов, которые должны задавать врачи и пациенты», Choose Wisely : инициатива Фонда ABIM , Американского колледжа медицинской токсикологии и Американской академии клинической токсикологии, архивировано из оригинала 4 декабря 2013 г. , извлечено 5 декабря 2013 г., который цитирует
    • Medical Letter consultants (20 сентября 2010 г.). «Нестандартное использование хелаторной терапии». The Medical Letter on Drugs and Therapeutics . 52 (1347): 75–6. PMID  20847718. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г.
    • Kosnett, MJ (2010). «Хелатирование тяжелых металлов (мышьяка, свинца и ртути): защитное или опасное?». Clinical Pharmacology & Therapeutics . 88 (3): 412–415. doi :10.1038/clpt.2010.132. ISSN  0009-9236. PMID  20664538. S2CID  28321495.
  36. ^ Лю, Дж.; Льюис, Г. (янв.–февр. 2014 г.). «Экологическая токсичность и плохие когнитивные результаты у детей и взрослых». Журнал охраны окружающей среды . 76 (6): 130–8. PMC 4247328. PMID 24645424  . 
  37. ^ Табрез, Шамс; Приядаршини, Медха; Приямвада, Шубха; Хан, Мохд Шахнаваз; Н.А., Ариварасу; Заиди, Сайед Кашиф (2014). «Взаимодействие гена и окружающей среды при канцерогенезе тяжелых металлов и пестицидов». Исследования мутаций/Генетическая токсикология и экологический мутагенез . 760 : 1–9. Бибкод : 2014MRGTE.760....1T. doi :10.1016/j.mrgentox.2013.11.002. ПМИД  24309507.

Внешние ссылки