Диссертация (1154284), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Кроме того,кадмий, может выступать как антагонист цинка, нарушая его поступление врастения. Если в растительном организме происходит замещение цинка кадмием,то это приводит к цинковой недостаточности, вызывая угнетение и даже гибельрастения.45Из-за своей высокой подвижности кадмий легко переносится растениями изпочвы в воздушные части растения, где накапливается, часто достигая высокихконцентраций. Поэтому, биоаккумуляция кадмия в растительных продуктахобычно выше по сравнению с другими токсичными элементами (Rahman M.A.
etal., 2011).Кадмий, как и цинк, входит во вторую группу Периодической системыД.И. Менделеева и обладает сходной тенденцией к образованию комплексов скоординационным числом 4 и тетраэдральным расположением лигандов вокругатома металла. Однако, кадмий является мягкой кислотой Пирсона в отличие отцинка. Ранее установлено (Kuniyasu Y. et al., 1987), что в координационныхсоединениях с тиоцианатными ионами кадмий связывается с лигандом черезатом серы, образуя соединение[Cd(CSN)4]2-, а цинк в подобных комплексахсвязан с атомами азота, [Zn(NCS)4]2-. Из-за подобного сходства кадмий можетзаменить цинк в активных центрах ферментов, приводящих к их дисфункции(Tinkov A.A. et al., 2017).Генерацию активных форм кислорода (АФК) и развитие окислительногостресса кадмий индуцирует через следующие косвенные механизмы:1) связывание с сульфгидрильными группами белков и низкомолекулярныхантиоксидантов (например, GSH), что определяет изменение их регуляторнойактивности (Stohs et al., 1995);2) интерференция с эссенциальными ионами, которые необходимы дляфункционирования антиоксидантных систем, что приводит к истощению системыглутатиона, по-видимому, из-за образования АФК со скоростью, превышающейспособность регенерировать восстановленный глутатион (Valko et al., 2005).Оба механизма приводят к образованию АФК, таких как супероксид-анион,перекись водорода и гидроксильные радикалы.
Таким образом, индуцированноекадмием увеличение продукции АФК приводит к избыточному окислениюбелков, липидов, ДНК и, в конечном счете, смерти клеток (Migliarini et al., 2005).Ингибирующий эффект кадмия в отношении антиоксидантной системы восновном опосредуется вытеснением Zn и Cu из антиоксидантных ферментов46путем молекулярной мимикрии, что приводит к конформационным изменениям иинактивации ферментов.Повышенная концентрация свободной Cu в клетке,металла с переменной валентностью, также индуцирует продукцию АФК (Yang etal., 2017).Всасываниекадмияпроисходитвтонкомкишечнике.Перекисноеокисление липидов усиливается при поступлении кадмия в организм в большихдозах (Кудрин А.В.
и др., 2007; Ребров В.Г. и др., 2008). Кадмий обладаетканцерогенными свойствами (Шафран Л.М. и др. 2011; Bernhoft R.A., 2013), атакже антитиреоидным действием, которое проявляется в угнетении работыклетокщитовиднойжелезы,переднейдолигипофизаигипоталамуса(Барышева Е.С., 2008; De Angelis et al., 2017).В раннем возрасте воздействие кадмия должно быть ограничено насколькоэто возможно, чтобы предотвратить прямое воздействие на детей.
Накоплениекадмия в организме может иметь серьезные последствия для здоровья,проявляющиеся только в старшем возрасте (Schoeters G. et al., 2006).Для оценки уровня содержания кадмия в организме человека используютразличные биосубстраты, включая волосы и мочу; среднее содержание кадмия вэтих субстратах составляет 0,05 – 0,25 мкг/г и 0,03 – 5,0 мкг/л соответственно.Повышенное содержание кадмия в волосах у детей наблюдается значительночаще, чем у взрослых (Афтанас Л.И. и др., 2013).
Выведению кадмия изорганизма способствуют медь и цинк (Плетенѐва Т.В. с соавт., 2005, 2013). Поразным оценкам, период полувыведения кадмия из организма, составляет от 10 до47 лет (Авцын А.П. и др., 1994; Сусликов В.Л., 2002). Порог токсичности данногоэлемента составляет 30 мкг/сутки.Согласно (Bernotiene R. et al., 2012),токсичность кадмия уменьшается в присутствии цинка, что указывает наконкуренцию между этими ионами за активный центр ферментов:ZnL + Cd2+ ↔ CdL + Zn2+47От устойчивости комплексов кадмия и цинка зависит сдвиг равновесия ввышеприведенной системе. Если β(ZnL) < β(CdL), топреобладает прямаяреакция, и кадмий замещает цинк в его комплексах.
Именно поэтому, связываниес серо- и азотсодержащими функциональными группами, а также смещениеосновных элементов (цинка) из металлоферментов рассматриваются какпервичные механизмы, которые обеспечивают основу для токсичности кадмия(Tinkov А.А. et al., 2017b).Таким образом, микроэлементы играют важную биологическую роль вжизнедеятельности человека, так как они вовлечены в большинство процессовобмена веществ. Риск развития ряда заболеваний в организме человеказначительно возрастает, если наблюдается избыток, недостаток или дисбалансхимических элементов.1.2 Влияние экологических факторов на элементный статус и здоровьенаселенияНа земле имеются области с пониженным или повышенным содержаниемтех или иных химических элементов, что вызывает различную биологическуюреакцию со стороны флоры и фауны.
Эти области российский ученый – геохимик,академикА.П.Виноградов(Виноградов А.П., 1993;ФормированиеназвалбиогеохимическимипровинциямиСусликов В.Л., 2001; Ермаков В.В. и др., 2008).биогеохимическихпровинцийсвязаносмиграциейинакоплением микроэлементов.Одним из первых к проблеме влияния содержания микроэлементов вместных продуктах и питьевой воде на здоровье человека привлек вниманиеканадский биогеохимик Х.Уоррен (1961). Исследованиями, проведеннымиX.
Шаклеттом (1970) в Джорджии (США) установлено, что существует связьмежду содержанием микроэлементов в почвах и растениях и заболеваниемсердечно – сосудистой системы (Добровольский В. В., 2003).48Излитературныхданныхизвестно(КовальскийВ.В.,1987;Виноградов А.П., 1993; Замана С.П., 2009; Бурцева Т.И., 2016; Kabata–Рendias A.,1999), что содержание химического элемента в почве оказывает влияние на егоконцентрацию в растениях и продуктах питания. Учеными В.В. Ковальским иА.П.
Виноградовым в результате исследований установлено, что в почвах среднеесодержание цинка составляет 0,005 % и меди – 0,002 %. Эти показатели вразных биогеохимических провинциях могут быть значительно ниже или выше.В.В. Ковальским и его сотрудниками (1974) обнаруженасвязь междупродуктивностью сельскохозяйственного скота и недостатком и избытком меди,молибдена, кобальта, селена и бора. В этот же период аналогичные исследованиябыли выполнены в США под руководством Р. Ибинса и др., в Англии и Ирландииученым Дж. Уэбба (Добровольский В. В., 2003).Выделяют биогеохимические провинции естественного и техногенногопроисхождения(КовальскийВ.В.,1987;СаетЮ.Е.ссоавт.,1990;Алексеенко В.А., 2000; Сусликов В.Л., 2000; Кирилюк Л. И., 2006; Горбачев А.Л.,2007; Корчина Т.Я., 2009; Gorbachev A. L.
et al., 2007).В регионах со значительной антропогенной нагрузкой образуютсятехногенные биогеохимические провинции (Ермаков В.В., 1999; Янин Е.П., 2003;KomatinaM.M.,2004;Medicalgeology,2012).Забайкалье,например,характеризуется повышенным содержанием молибдена, в Прибалтике, напротив,недостаток молибдена и меди, в Казахстане – меди. Практически вся территориястран СНГ является2009).
ВэндемичнойНечерноземномпо дефициту йоду (Дедов И.И. и др., 2005,регионеРоссииобнаружены биогеохимическиепровинции с недостатком кальция в пищевой цепи (Ковальский В.В., 1987) инедостаточным содержанием меди.Установлено, что наблюдается недостаток или избыток определенныхмикроэлементоввнекоторыхбиогеохимическихпровинциях,поэтомусбалансированное минеральное питание организма не обеспечивается, что вдальнейшем приводит к возникновению заболеваний, характерных для населения49данной территории (Скальный А.В., 2000; Демидов В.А.
и др., 2011; Афтанас Л.И.и др., 2013; Skalny A.V. et el., 2016).Глобальный экологический кризис в настоящее время человечествоощущает в полной мере. Это проявляется в деградации природных экосистем и вбыстром сокращении биоразнообразия. По данным Баранникова В.Д. (2005), вРоссии около 15 % территории относится к зоне экологического неблагополучия.Предприятиями промышленности и сельского хозяйства в окружающую средуежегодновыбрасываютсямиллионытоксическихвеществиотдельныхэлементов: кадмия, свинца, фтора, ртути и др.
При этом в экосистеме помеханизму «вода почва растения животное человек» мигрируюттяжелые металлы, пестициды, нитриты, нитраты и другие антропогенныезагрязнители (Бокова Т.И., 2011).Одной из главных проблем в нашей стране на сегодняшний день являетсясложившаяся неблагополучная демографическая ситуация (низкие показателирождаемости ипродолжительности жизни). Причинами данной ситуацииявляются нарушение структуры питания и негативное влияние окружающейсреды на организм человека (Pennington J. A. et al., 1989; Макшанцев С.С., 2008;Луцевич И.Н. и др., 2010; Flora G. et al., 2012), способствующее развитиюсердечно – сосудистых, иммунодефицитных и онкологических заболеваний(Сook – Mills, J., Fraker P.J., 1993; Fraker P.J., King L.E., 2001; Modgil S.
et al.,2014; Cosselman K. E. et al., 2015; Ashford N. A. et al., 2015),алкоголизму инаркозависимости (Skalny А., 1990; Вятчанина Е.С. и др., 2007). Так, в условияхотдельных регионов России показана зависимость числа завершенных суицидовот биогеохимических условий обитания (Миронец Е.Н. с соавт., 2004).В работах Moyhan (1974), а также В. Cengiz (2006) продемонстрировановлияниедисбалансамикроэлементоввокружающейсреденауровеньрождаемости в связи с генетическими нарушениями (Plum L.M.
et al., 2010;Odinaeva N.D. et al., 2002; Bost M. et al., 2016).К настоящему времени в мире накоплен большой материал по содержаниюцинка в экосистемах окружающей среды и организме человека. Так, в наземной50растительности нашей планеты в общей сложности содержится около 125 млн. тцинка, что составляет 1/4 от его содержания в массе живого вещества планеты.Например, в Японии в 1981 г.,употребление риса, выращенного на почвах,загрязненных солями цинка и кадмия, привело к вспышке тяжелого заболеваниякостно-мышечной системы у населения (Lodeiro P.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
