166553 (Токсические химические элементы. Химизм действия)

Курский государственный медицинский

университет

Кафедра общей неорганической, физической и коллоидной химии

«Токсические химические элементы. Химизм действия».

Подготовила: студентка

медико-профилактического факультета

I курса 1 группы

Агейченко А. В.

Проверил: профессор Халамов А.А.

Курск – 2010

ВВЕДЕНИЕ

ОБЩИЕ СВДЕНИЯ О ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВАХ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

БАРИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Токсикокинетика и токсикодинамика

Механизм токсического действия

Клинические проявления интоксикации

Химико-токсикологическая диагностика

Детоксикация

ТАЛЛИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Токсикокинетика и токсикодинамика

Механизм токсического действия

Клинические проявления интоксикации

Токсикологическая диагностика

Детоксикация

МЫШЬЯК И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Применение

Токсичность соединений мышьяка

Механизм токсического действия

Токсикокинетика и токсикодинамика

Токсикологическая диагностика

Детоксикация

РТУТЬ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ

Токсичность

Токсикокинетика и токсикодинамика

Механизм токсического действия

Клинические проявления интоксикации

Детоксикация и профилактика

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫВведение

Число публикаций о токсичности неорганических соединений весьма велико. Наиболее интенсивно изучаются соединения переходных элементов (тяжелых металлов) в связи с их непрерывно расширяющимся промышленным применением. Периодически проводятся международные совещания, организуемые постоянно действующим научным комитетом по токсикологии металлов. Однако, неорганические производные металлов составляют лишь часть соединений, с которыми современный человек сталкивается в быту и на производстве.

Особое внимание уделяется количественной токсикологии неорганических веществ. Количественные данные о токсичности необходимы для выявления зависимости между химическими свойствами и биологической активностью вещества. В этой связи уточняются понятия: доза, эффект, ответная реакция, критическая концентрация и ряд других.

Современное развитие общей токсикологии показывает, что понимание механизмов токсического действия веществ на организм невозможно без системного подхода. Организм является сложной системой, т. е. он представляет собой совокупность взаимодействующих частей. Все, что происходит в одной части организма, в той или иной мере отражается на других частях. Следовательно, анализ токсичности неразрывно связан с кинетикой всасывания и выведения веществ

Общие сведения о токсических веществах и их биологической активности

В организме атомы одного и того же элемента могут входить в состав самых различных соединений или находиться в растворе в виде катионов. Токсичность элемента определяется на общем его содержании в различных химических состояниях, а количеством его наиболее токсичных форм. Отсюда следует, что для прогнозирования токсичности вещества, помимо, элементарного состава и его превращения при взаимодействии с внутренней средой организма. Необходимо точно оговорить о токсичности какой формы элемента идет речь.

Многие данные по количественной токсикологии неорганических соединений получены на основе их терапевтического применения.

Неорганические соединения различных элементов демонстрируют широкий спектр биологической активности, определяемой химическими свойствами этих соединений. Необходимо иметь в виду, что некоторые элементы, рассматриваемые в настоящее время лишь как биологически неактивные или даже токсичные, могут оказаться жизненно необходимыми для человека в соответствующих условиях.

Суммарные токсические и стимулирующие действия элементов в организмах или в органах - мишенях являются результатом множества сложных процессов. Характер этих процессов определяется химическими свойствами элемента и биологическими особенностями вида животных или растений.

Отравление тем или иным элементом наступает при достижении в критическом органе (органах) дозы, достаточной для нарушения нормального функционирования органа.

Барий и его соединения

Барий - 56 элемент 2-й группы периодической таблицы Д.И. Менделеева, имеет постоянную степень окисления +2. Слабый восстановитель, подобно щелочноземельным металлам легко окисляется на воздухе, образуя оксид. Барий легко вытесняет водород из воды, даже при комнатной температуре, образуя гидроксид. По химическим свойствам самого металла и многих его соединений барий сходен с кальцием и, особенно со стронцием и радием, однако по химической активности превосходит их. При нагревании на воздухе барий легко воспламеняется и сгорает красноватым пламенем. Многие неорганические соли и гидроксиды хорошо или умеренно растворимы в воде, сильные электролиты. В физиологических условиях существует в виде катиона Ва.

Оксид бария применяется для сердечников электромагнитов; в производстве пероксида и гидроксида бария. Гидроксид бария находит применение для очистки сахара в лабораторной практике. Хлорид бария используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями; в керамической и текстильной промышленности; в производстве минеральных красок; для очистки котельной воды и рассолов от сульфатов. Карбонат бария применяется в керамической промышленности; для производства оптического стекла и эмалей. Сульфид бария используется в кожевенной промышленности; особо чистый сульфид бария — в производстве люминофоров. Сульфат бария применяется как утяжелитель глинистых растворов при глубоком бурении; для производства минеральных красок; в бумажной, резиновой, текстильной и керамической промышленности; в медицине. Фторид бария известен как антисептик для древесины и инсектицид; компонент эмалей и оптических стекол. Метатитанат бария применяется в производстве высокоемкостных конденсаторов малых размеров, гидроакустических устройств, электронных схем, ультразвуковой аппаратуры, звукоснимателей. Из феррита бария изготовляют материалы, необходимые для электронной радиоаппаратуры и вычислительной техники.

Широкое применение соединений бария металлургической, полиграфической, резиновой, текстильной, нефтяной промышленности, а также в сельском хозяйстве вызывает необходимость глубокого изучения его токсичности. Данные исследований последних лет свидетельствуют о том, что барий оказывает неблагоприятное влияние на многие функции организма теплокровных животных и человека. Поскольку ионы бария и стронция обладают токсическим действием, их соединения практически не применяют в медицине. Исключение составляет бария сульфат, который не подвергается гидролизу и не растворяется в соляной кислоте желудочного сока, вследствие чего отсутствует токсическое воздействие при приеме внутрь. Эта соль находит применение для рентгенодиагностики заболеваний пищеварительного тракта в качестве контрастного вещества, так как сульфат бария сильно поглощает рентгеновские лучи. Некоторые люди обладают повышенной чувствительностью к этому соединению.

Анализ 204 случаев заболеваний лейкозом показал, что они в 8 раз чаще встречаются в сельской местности, где для борьбы с вредителями применяют ВаС1₂; возможны заболевания у строителей, контактирующих со штукатуркой, для изготовления которой используется барий. Особенно опасны так называемые подвижные формы бария (водорастворимые соли - хлорид, нитрат, карбонат, сульфид); неподвижные формы бария в виде фосфатов и сульфатов опасности не представляют.

Токсикокинетика и токсикодинамика

Водорастворимые соли бария достаточно хорошо абсорбируются организмом, что определяет их токсичность. В организм барий поступает ингаляционно (в производственных условиях) и через желудочно-кишечный тракт. Всасывание в желудочно-кишечном тракте из пищи составляет 0,06%. Суточное поступление бария зависит от пищевого рациона и в среднем составляет 0,75-1 мг в сутки. С водой поступает 82 мкг/сутки, с воздухом -10-30 мкг/сутки. Во всем организме человека содержание бария считают равным 22 мг (из них в скелете 20 мг).

Для всех растворимых солей характерно быстрое всасывание в желудочно- кишечном факте. Выделение происходит в основном с калом через желудочно- кишечный тракт, следы бария выводятся с мочой и откладываются в костях (65%). Даже после внутривенного введения 20% ^|40Ва появляется в фекалиях, что говорит о секреции бария в кишечнике. После внутривенного введения барий быстро покидает кровяное русло. Концентрация его в плазме выше, чем в эритроцитах. Барий не проникает в цитоплазму, а сорбируется клеточной мембраной. Он связывается с белками плазмы, за исключение глобулинов. В сыворотке крови через полтора часа после введения находят 4,6% введенного бария, через сутки - 0,1%, а через двое суток в крови барий не обнаруживается. Барий проходит через плацентарный и в меньшей степени через гематоэнцефалический барьер, обладает слабым мутагенным действием.

В обмене барий ведет себя подобно кальцию и стронцию. Однако он всасывается в кровь хуже, а выводится гораздо быстрее. Ткани, содержащие большие количества кальция, обычно содержат больше бария, а ткани, богатые магнием, содержат мало кальция и бария. Своеобразным органом-накопителем бария является пигментная радужная оболочка глаза.

Механизм токсического действия

Все растворимые соли бария токсичны. Механизм действия этих солей заключается в том, что ионы Ва² , имея одинаковый радиус с ионами К⁺, конкурирует с ним в биохимических процессах. В результате такой взаимозамещаемости возникает гипокалиемия; ионы бария могут проникать и в костные ткани, вызывая эпидемические заболевания (например, болезнь па-пинг).

Барий по физико-химическим характеристикам подобен кальцию. Попадая в больших количествах в организм, он может замещать ионы кальция в костной ткани. Такое замещение имеет место, так как растворимость фосфатов щелочноземельных металлов уменьшается в ряду - Ca-Sr-Ba. Именно в результате замещения кальция в костной ткани на стронций развивается «стронциевый» рахит - повышенная ломкость костей.

Следует отметить, что в активации некоторых ферментов ионы бария и стронция являются синергистами кальция. Образование очень прочного и малорастворимого фосфата бария в костной ткани, нервных клетках и мозговом веществе обусловливает токсичность ионов бария.

Барий оказывает действие на гладкую мышечную ткань и миокард, по своему эффекту напоминающее действие ацетилхолина. Таким образом, барий является синергистом ацетилхолина. Он вызывает гипокалиемию; полисульфидные производные бария угнетают клеточное дыхание подобно цианидам. При отравлении ВаС1₂ повышается проницаемость сосудов, приводя к кровоизлияниям и отекам. Поражение нервной системы проявляется энцефалопатией, парезами, параличами. Барий вытесняет из костей кальций и фосфор, что ведет к остеопорозу.

Установлено, что при длительном поступлении хлорида бария в дозе 0,5 мг/кг в организм животных он вызывает нарушения условно-рефлекторной деятельности, активности альдолазы, щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы, аспарагиновои трансамилазы в сыворотке крови, нуклеиновых кислот в гонадах, изменения в составе крови (лейкоцитоз). В печени отмечены единичные мелкие кровоизлияния и гиперплазия элементов ретикуло-эндотелиальной системы, резкое уменьшение количества гликогена. В почках выявлена белковая дистрофия, явления кариолизиса. В селезенке выявлены переполнение ее форменными элементами крови, увеличение числа лейкоцитов. В головном мозге небольшие участки цитолиза в различных слоях коры.

Хлориду бария присущ гонадотоксический эффект. При действии вещества в дозе 0,5 мг/кг отмечены физиологические и морфологические изменения со стороны гонад: уменьшение количества и подвижности сперматозоидов, уменьшение нормальных сперматогоний.

Хлорид бария в дозах 0,5 и 0,05 мг/кг вызывает рост процента хромосомных оббераций, что позволяет отнести это соединение к слабым мутагенам.

Таким образом, при изучении биологических эффектов бария установлено, пороговая доза по общетоксическому, эмбриотоксическому, гонадотоксическому и мутагенному действию находится на одном уровне - 0,05 мг/кг, а подпороговая (максимально недействующая) составляет 0,005 мк/кг.

Клинические проявления интоксикаиии

Острое отравление.

При отравлении барием через рот наблюдается слюнотечение, жжение во рту и пищеводе, боли в желудке, колики, тошнота, рвота, понос, повышенное кровяное давление, твердый неправильный пульс, судороги, обильный холодный пот. расстройство походки, зрения

и речи, одышка, головокружение, шум в ушах. Сознание обычно сохраняется. Возможны параличи нижних конечностей, затем туловища и верхних конечностей. В тяжелых случаях смерть наступала в первые часы или сутки. Различают три стадии отравления барием:

1. — начальные явления мозговых расстройств, острые желудочно-кишечные явления, сердечно-сосудистая слабость, изменения в крови (лейкоцитоз, лимфопения, сдвиг формулы влево, повышенная СОЭ);

2. — выраженные расстройства мозговой деятельности, нарушение функций мозжечково-вестибулярного аппарата, кратковременная потеря речи, ослабление зрения и слуха, повышенная вегетативная и эмоциональная лабильность, общая слабость, реактивная депрессия, истерические проявления;

3. — стойкие нервно-психические изменения, истерические реакции на фоне дистонии.

Доза 0,2-0,5г хлорида бария при приеме внутрь вызывает отравление; смертельная доза 0,8-0,9г. Описаны случаи тяжелых отравлений карбонатом бария (токсичная доза 0,2-0,5г, смертельная 2-4г). Для этого отравления характерны острый гастроэнтерит, утрата сухожильных рефлексов, парестезии, судороги, параличи конечностей, снижение содержания калия в крови; явления напоминают картину ботулизма. Известны случаи отравлений со смертельным исходом при рентгенографических исследованиях с помощью BaS0₄, содержащего примесь ВаСОз.