Токсикологія сполук свинцю

Основними шляхами виведення свинцю з організму є: 1. Через нирки з сечею — до 75.0-80.0%. При цьому швидкість екскреції свинцю досягає 4.2% за добу по відношенню до вмісту у крові; 2. Через печінку з жовчю з можливістю реабсорбції у тонкому кишечнику виділяється біля 15.0% свинцю; 3. Біля 7.0% свинцю, що знаходиться у крові, потрапляє до потових залоз, слини, проникає до волосся та нігтів. Час напіввиведення свинцю з крові та з тканин внутрішніх органів складає 20-40 днів. Кров — найбільш лабільний, а кістки найбільш стабільний орган з напіввиведенням свинцю — 1,5-27 років. Затримка свинцю в організмі дітей дещо довша, ніж в організмі дорослих .

В аналітичних експериментальних дослідженнях показано, що міцність зв'язування катіонів свинцю з білковими молекулами обумовлюється наявністю у структурі останніх лігандів з ОН-та SH-групами.

Процес накопичення  свинцю у внутрішніх органах і  тканинах організму не є пасивним і включає ряд важливих фізико-хімічних та біологічних закономірностей. Аналіз можливих механізмів транспорту важких металів через мембрану до гепатоцитів свідчить, що вони проникають до цих клітин шляхом ендоцитозу та диффузії.

Відомі три типи ендоцитозу: піноцитоз, адсорбція та зв'язування з рецептором. Такі біологічно активні речовини-перенощики металів, як трансферин, феритин, церулоплазмін, переходять у гепатоцити виключно шляхом ендоцитозу. Ендоцитозні везикули переносять свій вміст до лізосом та апарату Гольджі, де вони метаболізуються, а продукти метаболізму виділяються до жовчі.

Основним шляхом їхнього  виведення з тканини печінки є виділення у складі жовчі. Токсичність важких металів для тканини печінки та інших органів і тканин обумовлена зв'язуванням та блокуванням біологічно активних сполук. Свинець та кадмій здатні заміщувати кальцій та порушувати специфічні функції білків і ліпідів, які його містять.

В основі хронічної токсичності  важких металів лежить феномен їхнього  накопичення в організмі поряд  з сумуванням токсичних ефектів, які або незворотні, або не встигають  нормалізуватися за наявності певної заданої частоти експозиції. Виходячи з цього вважається, що критичною концентрацією (КК) металу у клітині є така мінімальна його концентрація, при якій в ній наступають негативні зміни. КК у органі — це середня концентрація металу на момент, коли в якій-небудь клітині цього органу буде досягнута КК. Критичний орган — це той орган, у якому КК досягається раніше всього за даних умов експозиції. Критичний ефект — це негативний функціональний здвиг, який спостерігається у критичному органі, коли досягається КК металу.

Приймаючи до уваги наявність, як правило, комбінованої дії сполук декількох важких металів на організм у виробничих умовах та у екологічно несприятливих регіонах, важливим є дослідження патогенетичного механізму цього впливу. В дослідженнях на щурах оцінювали тип комбінованої дії бінарних сумішей свинець-мідь та свинець-цинк за середньосмертельними, пороговими дозами, кумулятивним ефектом, здатністю катіонів міді та цинку впливати на токсикокі-нетику катіонів свинцю. Встановлено, що ефект гострої комбінованої дії свинцю і цинку ослаблений у 2.5 рази, а свинцю і міді — у 7.5 разів порівняно з ізольованим впливом. При дослідженні впливу на тварин бінарних сумішей свинцю з міддю і цинком за всіма показниками спостерігався ефект менше адитивного. Встановлені коефіцієнти кумуляції металів, що досліджувалися, засвідчили наявність антагонізму між компонентами суміші свинець-мідь та незалежний характер впливу свинцю і цинку за їхнього спільного надходження до організму щурів. При цьому виявлено значне зниження вмісту свинцю у тканині печінки та, навпаки, накопичення в кістковій тканині щурів (при введенні комбінації свинець-мідь) та нирках (свинець-цинк). Отримані дані дали змогу авторам зробити загальний висновок, що тип комбінованої дії бінарних сумішей свинець-мідь і свинець-цинк характеризується як антагоністичний. При цьому мідь і цинк значно підсилювали виведення свинцю з організму щурів з екскретами (екскременти, сеча) та сприяли його депонуванню у кістковій тканині, що, з точки зору авторів, знижувало його токсичний вплив на організм.

 За даними, для катіонів свинцю характерний зв'язок з еритроцитарними мембранами за участю NH₂-та SH-груп. Свинець має найбільшу спорідненість серед важких металів з мозку. Конкуренція між металами за зв'язування з еритроцитарними мембранами характеризується наступною закономірністю — Cd>Pb>Mn; за зв'язування з SH-групами - Pb>Cd>Mn; NH₂-групами — Pb>Mn; за стійкістю зв'язування з фосфатними групами — Мп>РЬ. Для свинцю також характерне зв'язування з нуклеотидами.

Відомо, що біля 95% свинцю знаходиться у зв'язаному стані в еритроцитах. Експериментальні дані підтвердили, що еритроцити крові є однією з найбільш чутливих популяцій клітин до впливу свинцю. У щурів, які на протязі 1 місяця отримували per os no 1 мл 2% водного розчину ацетату свинцю, вже на 9-й день за допомогою скануючої електронної мікроскопії спостерігали зменшення розмірів еритроцитів, появу відростків, зубців, заглиблень і перфорацій їхніх мембран. Вважають, що, можливо, ці структурні порушення мембран пов'язані з розвитком гіпоксії при інтоксикації щурів свинцем.

В клітинах кишкового епітелію, вірогідно, і у клітинах усіх інших типів, свинець накопичується переважно в мембранній, ядерній, мікросомальній і міто-хондріально-лізосомальній фракціях, реалізуючи у цих клітинних і внутрішньоклітинних компонентах свою біологічну дію. Він викликає інтенсифікацію вільнорадикальних процесів в мембранах, у тому числі мітохондрій і лізосом, в результаті чого збільшується їхня проникливість для іонів Н⁺ (ОН"), К⁺, Na⁺, Са²⁺. Наслідком цього є осмотичні ефекти, розриви мембран з виходом ферментів, зокрема цитохромоксидази, і загибель клітин. Механізм свинцевого ушкодження клітин наступний: гіпоксія - деенергізація і падіння мембранного потенціалу мітохондрій -» вихід Са²⁺ з клітини -» активація фосфоліпази А -» гідроліз фосфоліпідів - збільшення іонної проникливості мембран -» роз'єднання окислювального фосфорилювання -» загибель клітини. Ця схема відображає механізм внутрішньоклітинних метаболічних порушень, що повністю співпадають з концепцією молекулярно-метаболічної альтерації клітин, яка може бути зворотною або незворотною.

Заключення. Виходячи з наведеного вище, науково обгрунтовані підходи до вторинної медико-біологічної профілактики свинцю в організмі та процесу детоксикації організму від свинцю повинні включати заходи, які спрямовані на зниження рівня біологічної експозиції, ефективну мобілізацію (нейтралізацію) катіонів цього металу у біологічних середовищах для попередження їхнього зв'язування з відповідними органічними лігандами та інтенсифікацію виведення з організму.

Профілакти повинна бути спрямована на гальмування процесів взаємодії катіонів свинцю з органічними лігандами у крові (лімфі) та на цитоплазматичній мембрані клітин після їхнього надходження до біологічних середовищ організму через ШКТ і бронхолегеневу систему. Терапевтична тактика детоксикації організму, окрім цього, повинна включати і деінкорпорацію свинцю з внутрішньоклітинних компонентів (ядро, мітохондрії, мікросоми, лізосоми, аппарат Гольджі) для зменшення проявів молекулярно-метаболічної альтерації клітин. Однак, в обох випадках надзвичайно важливим є забезпечення, після зв'язування катіонів свинцю, інтенсифікації їхнього виведення з організму фізіологічними шляхами і недопущення переносу зв'язуючим агентом у інші органи і клітини-мішені. Останнє може бути забезпечене комплексним застосуванням разом з агентом, який здатний до ефективного зв'язування свинцю, хімічних речовин, що впливають різними (специфічним, неспецифічним) механізмами на можливість реалізації ізольованої біологічної дії, чи дії комплексу катіонів свинцю зі зв'язуючими агентами на біологічні структури.  

5.Токсикологія. Широке застосування свинцю в різних областях промисловості (особливе застосування тетраетилсвинця як антидетонаційна домішка в бензині) веде до постійного підвищення ступеня забруднення навколишнього середовища.

В даний час  загальновизнано, що забруднення навколишнього  середовища відбувається, в основному, за рахунок промислових викидів і транспортом. У зв'язку з цим концентрація свинцю в повітрі сільської місцевості досягає 0,1-1 мкг/м3, а в містах до 0,5-10 мкг/м3.

              При згоранні в двигунах тетраетилсвинець, що міститься в бензині, руйнується, утворюючи токсичні свинцеві з'єднання: свинець бромистий, свинцю окисел, свинець хлористий, свинцю фосфат, свинцю сульфат.

           Вдихання великої кількості свинцю в багатьох великих містах приводить до підвищення захворювань з психічними розладами.                                      Ці       На підставі експериментальних, клінічних та епідеміологічних досліджень встановлено, що вплив шкідливих промислових речовин, у тому числі свинцю та його сполук, може як потенціювати ефект різних етіологічних факторів серцево-судинних захворювань та сприяти виникненню останніх, так і безпосередньо відігравати провідну роль у їх патогенезі. Частота артеріальної гіпертонії, ішемічної хвороби серця та їх ускладнень, включаючи летальні випадки.

6.Патогенез. Надходження свинцю в організм, навіть в малих кількостях, викликає порушення синтезу і пригнічення активності дегідратази гамма-амінольовулінової кислоти. При цьому збільшується число випадків гіпертонії.

Свинець може потрапити в організм тварин через органи дихання і шлунково-кишковий тракт. Абсорбція з'єднань свинцю в організмі залежить, головним чином, від фізико-хімічних властивостей з'єднання, а також фізіологічного стану організму в цілому і органу, через який свинець проникає в організм, а також і від ряду інших чинників. Найбільш токсичні з'єднання свинцю, розчинні у воді і розбавлених кислотах. Деякі нерозчинні у воді з'єднання свинцю під впливом кислоти шлункового соку переходять в розчинний стан і токсичність їх при цьому посилюється. Так, наприклад, розчинність карбонату свинцю в шлунковому соку досягає 46%, сульфатів 9,5%, свинцю сірчанокислого - до 2,5%.

Доведена  можливість надходження свинцю через  шкіру тварин. Особливо добре проникають через шкіру жиророзчинні органічні сполуки свинцю. При потрапляні на шкіру розчинні з'єднання свинцю викликають припікаючу дію, внаслідок чого їх раніше застосовували як терпкі засоби. При дії концентрованних розчинів (наприклад, 5% свинцю ацетату) внаслідок глибокого пошкодження тканин утворюється струп.

Найбільшу небезпеку представляють пари і дрібний пил свинцю в повітрі, оскільки через легені вони всмоктуються значно швидше, ніж через ротову порожнину. Проникнення свинцю через легені залежить в значній мірі від розмірів частинок аерозоля і концентрації в повітрі.

Свинець знижує резистентність еритроцитів, збільшує проникність клітинних оболонок, що призводить до втрати калія, гемолізу еритроцитів.

Основна маса свинцю в організмі перерозподіляється в кістках (90% свинцю), де період його виведення складає близько 20 років. Решта маси свинцю міститься в крові. Основна маса свинцю (80%) виводиться з організму з сечею, деяка частина з потом, молоком. Свинець може проникати через плаценту в кров (Лід, 1983).

На думку  Гелке (1984) вміст 10 мг/кг свинцю в кормі (на суху речовину) не небезпечно для тварин. При вмісті в сухій масі корму 35 мг/кг свинцю спостерігаються ознаки отруєння і відбувається накопичення його в печінці і нирках

Зазвичай  з шлунково-кишкового тракту абсорбується 5-10% свинцю, що надійшло до нього, проте, у дітей і молодих тварин абсорбція його йде значно інтенсивніше. Є дані, що з шлунково-кишкового тракту молодняка абсорбується до 50% свинцю, що надійшло. Абсорбція свинцю відбувається інтенсивніше при дефіциті в раціоні кальцію і вітаміну Д, а також при голодуванні.

Свинець, що потрапив в кров, зв'язується еритроцитами (96-98%) і лише 2-4% з плазматичними білками.

У крові плоду  виявляється майже така ж концентрація свинцю, як і в крові матері.

Свинець належить до речовин, створюючих в організмі  стійкі депо. На початку інтоксикації свинець накопичується в печінці, а потім перерозподіляється в кістках (до 90%). Свинець відкладається в кістках у вигляді неактивного, нерозчинного триосновного фосфату свинцю. Під впливом стресових ситуацій (інфекція, кокова інтоксикація та інші) свинець виходить з депо. При цьому, спостерігались випадки клінічно вираженого свинцевого токсикозу.

Свинець виділяється, головним чином, через нирки (80%) і  кишечник (20%). Його виявляють в шлунковому соку, жовчі, слині, молоці і сечі.

Розподіляється  свинець в організмі нерівномірно. Найбільша кількість його виявляється в кістках, печінці і нирках (особливо в кірковому шарі). У м'язовій тканині його вміст невеликий.

Вважається, що при щоденному надходженні  в організм 2 міліграми свинцю отруєння розвивається через декілька місяців. Тому свинець є класичним прикладом отрут, що викликають хронічне отруєння.

Різні види тварин проявляє неоднакову чутливість до свинцю. Найбільш чутлива до інтоксикації свинцем  велика рогата худоба. Смертельна доза нейтрального ацетату свинцю - Рв(С2Н3О7) 2 для великої рогатої худоби складає 50-60 р. У коней введення цього препарату в дозі 500 г викликає лише важке отруєння.  Чутливість жуйних до препаратів свинцю пояснюється специфічним характером травлення, у зв'язку з наявністю у них багатокамерного шлунку. Вівці стійкіші до отруєння свинцем, чим велика рогата худоба. Вельми чутливі до отруєння свинцем собаки і особливо птах.

Токсична  доза кожного свинцевого препарату визначається його фізико-хімічними властивостями, виглядом і загальним станом тварини, кратністю надходження.Свинець, як і інші важкі метали,є клітинною протоплазматичною отрутою. У організмі він зв'язує сульфгідрильні групи, викликає порушення обміну речовин, функції кровотворення і центральної нервової системи. Звуження дрібних кровоносних судин веде до дистрофічних змін паренхіматозних органі.

Свинець впливає на центральну нервову систему, викликаючи неврологічні пошкодження у людей, особливо у  дітей, які є найбільш сприйнятливими до його дії. Наявність свинцю в організмі людини також викликає зміни тиску крові і порушує репродукцію організму.

6.Клінічні ознаки. У медицині розрізняють 4 групи свинцевих отруєнь.

1.Носійство свинцю - наявність свинцю в сечі, свинцева облямівка на зубах.