Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Применение соединений платиновых элементов в меди­цине.




Многочисленные исследования показали, что цис- изомер дихлородиамминплатины(II) [Pt(NH3)4]Cl2 оказывает ле­чебное действие при раковых заболеваниях. Действие этого комплекса основано на том, что в нем происходит постепен­ное замещение хлорид-ионов хелатирующими лигандами. Та­кими лигандами являются аминокислотные остатки в бел­ках. Координация идет за счет взаимодействия металла с атомами азота лиганда. После замещения хлорид-ионов со­здаются условия для замещения и групп NH3. В результате платина образует четыре связи с новыми лигандами. Это свойство цис-дихлородиамминплатины приводит к образова­нию устойчивого комплекса с молекулой ДНК. Таким обра­зом, это вещество ингибирует синтез ДНК. Интересно отме­тить, что транс-изомер дихлородиамминплатины(II) токси­чен, но противоопухолевым действием не обладает:

Наряду с цис-дихлордиамминплатиной(II) противоопухо­левой активностью обладают и другие комплексы, содержа­щие в качестве лигандов амины и хлорид-ионы. Например, цис-диамминтетрахлорплатина (IV) [Pt(NH3)2Cl4] и цис-дианилиндихлорплатина (II) [Рt(NH2C6H5)2Cl2]:

Сплавы Pt — Ir и Pt — Аu применяются в ортопедиче­ской стоматологии, для изготовления шприцов; сплавы Pd — Аu, Pd — Аu — Pt, Pd — Pt — Ir — для изготовления хи­рургических инструментов, в ортопедической стоматологии используют сплавы Pd — Аu или Pd — Ag, Си, Ir. Вживля­емые в сердце электроды для стимуляции изготовлены из сплава Pt — Ir; Ir — Pt — эталон массы (а раньше и дли­ны). Для дезинфекции питьевой воды применяют О3, его можно получить по реакции:

, где Ir — катализатор (порошкообразный иридий).

Осмий (VIII) оксид OsO4 применяется как фиксатор ткани (липидный стабилизатор) для гистологических исследований в виде 1%-ного раствора в ацетоне. OsO4 можно использо­вать и для электронно-микроскопического выявления фер­ментов. Механизм действия OsO4 может быть представлен в следующем виде:

Восстановление может идти глубже и будет образовы­ваться Os2O3 или OsO. Все эти соединения имеют темно-ко­ричневый или черный цвет, т.е. обеспечивается эффект контрастирования участка клетки или ткани (образуются эфиры холестерина и триглицеридов).

Комплекс [Ru(NH3)4(OH)Cl]CI — рутениевый красный также применят для анатомических и гистологических иссле­дований. Его раствор (1:5000) окрашивает в розово-красные тона пектин.

 

I B-группа

Медь Сu — необходимый микроэлемент живых организ­мов. Серебро Ag и золото Аu — примесные микроэлемен­ты. Их соединения применяют в медицине

Высокое сродство металлов группы 1B к сере определяет большую энергию связи М—S, а это, в свою очередь, обус­ловливает определенный характер их поведения в биологиче­ских системах.

Катионы этих металлов легко взаимодействуют с вещест­вами в состав которых входят группы, содержащие серу. Например, ионы Ag+ и Сu2+ реагируют с дитиоловыми фер­ментами микроорганизмов по схеме:

Включение ионов металлов в состав белка инактивирует ферменты, разрушает белки.

Такой же механизм лежит и в основе действия содержа­щих серебро и золото лекарственных препаратов, применяе­мых в дерматологии.

В организме медь функционирует в степенях окисления + 1 и +2. Ионы Сu+ и Сu2+ входят в состав «голубых» бел­ков, выделенных из бактерий. Эти белки имеют сходные свойства и называются азуринами.

Медь (I) более прочно связывается с серосодержащими лигандами, а медь (II) с карбоксильными, фенольными, ами­ногруппами белков.

Медь — биогенный элемент, содержится в тканях живот­ных и растений. Общая масса меди в организме взрослого человека примерно 100 мг, что составляет около 0,0001%. Примерно 30% этого количества содержится в мышцах. Пе­чень и мозг также богаты медью. Металлическая медь и ее соединения токсичны.

Наиболее важными с физиологической точки зрения яв­ляются медьсодержащие белки — цитохромоксидаза и супероксиддисмутаза.

Цитохромоксидаза — один из компонентов дыхательной цепи, локализованной в мембранах митохондрий. Обеспечи­вает клеточное дыхание, восстанавливая кислород до воды на конечном участке дыхательной цепи.

Цитохромоксидаза (Мr = 200 000) состоит из семи белко­вых субъединиц и четырех связанных с ними активных цент­ров: двух молекул гема, связывающих ионы железа, и двух ионов меди, непосредственно связанных с белковыми субъ­единицами. Такая структура цитохромоксидазы обеспечивает передачу четырех электронов из дыхательной цепи и осуще­ствление реакции:

При неполном восстановлении кислорода в дыхательной цепи образуется супероксид-анион радикал:

Супероксид-анион обладает еще более высокой окисли­тельной способностью, чем водородпероксид Н2О2. Взаимо­действие О2 с органическими соединениями клетки приводит к образованию радикалов и нарушению нормального разви­тия клетки.

Повреждающее действие супероксид-аниона предотвра­щается медьсодержащим ферментом супероксиддисмутазой (СОД). Этот фермент катализирует реакцию:

Образующийся при этом водородпероксид разлагается каталазой. В результате совместного действия содержание радикалов в клетке поддерживается на безопасном уровне.

Интересно, что переносчиком кислорода у моллюсков и членистоногих является не гемоглобин, а гемоцианин (от греч. кианос — лазурный). Кровь этих животных имеет голубой цвет.

Гемоцианин в зависимости от биологического вида имеет различную молекулярную массу (у омара Мr = 825000) и со­стоит из большого числа белковых субъединиц (Мr от 25000 до 35000). Каждая субъединица имеет центры связывания кислорода. Эти центры представляют собой медьпротеиновые комплексы кислорода. Эти центры представляют собой медьпротеиновые комплексы (биокластеры) с двумя ионами меди. Каждая такая пара связывает одну молекулу кисло­рода.

Ежедневно организму требуется 2,5—5,0 мг меди. При недо­статке в организме меди может развиваться болезнь — медьдефицитная анемия. Недостаток в организме медиприводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Кроме того, считают, что дефицит меди служит одной из причин раковых заболеваний. В некоторых случаях поражение легких раком у людей пожилого возраста врачи связывают с возрастным понижением меди в организме. Многое известно и о транспорте меди в организме. Значительная часть меди находится в форме церулоплазмина. Содержание меди в организме варьируется от 100 до 150 мг с наибольшей концентрацией в стволе мозга. Большой расход меди ведёт к дефициту и неблагоприятен для человека. Прогрессирующие заболевание мозга у детей (синдром Мениеса) связано с дефицитом меди, так как при этом заболевание не хватает медьсодержащего фермента. Некоторые улучшения в состоянии этих больных было получено при введение меди. Избыточное количество меди в организме также неблагоприятно и ведет к развитию тяжелых заболеваний. При болезни Вильсона содержание меди увеличивается практически в 100 раз по сравнению с нормой. Медь обнаруживается во многих тканях, но особенно её много в печени, почках и мозге. Её можно увидеть на роговице в виде коричневых или зелёных кругов. В настоящие время установлено, что первоначально избыточные концентрации меди возникают в печени, затем в нервной системе, проявление расстройства этих органов наступают в том же порядке. Симптомы болезни Вильсона включают цирроз печен, нарушение координации, сильный тремор, прогрессирующие разрушение зубов. Степень выраженности симптомов зависит от количества содержание меди. Уменьшение клинической симптоматики может быть достигнуто использованием хелатирующих агентов, выводящих излишки запасов меди. Сам факт исчезновение симптомов после подобной терапии означает, что разрушение мозга является больше биологическим процессом, нежели структурным.

Несмотря на генетически зависимую природу заболевания, отложение меди в тканях наблюдается не всегда. Медь откладывается в определённые медь протеины печени, при болезни Вильсона происходит нарушение в синтезе апоцерулоплазмина таким образом, что медь не может связываться с этими белками и начинает откладываться в других местах. Понятно, что это не может служить единственным объяснением, так как у ряда пациентов уровень церулоплазмина понижен незначительно. Кроме того, в больших количествах медь обнаруживается в печени новорождённых, причём 2% общего количества меди связано с белком. Через три месяца концентрация снижается до нормального уровня, с того времени печень способна синтезировать белок цирулоплазмин. Существует другая точка зрения на болезнь Вильсона: структура белка металлотеонина при болезни Вильсона нарушена, и это ведёт к повышенному связыванию ионов меди, что в свою очередь ведёт к нарушению запасов и транспорта меди в организме. У пациентов с болезнью Вильсона было продемонстрировано повышенное связывание меди металлотионеином. При лечение болезни Вильсона употребляют пищу, бедную медью, и применяют хелатирующие агенты, особенно пенисилламин. При многих других заболеваниях наблюдается увеличение меди сыворотки: так при инфекционном гепатите наблюдается увеличение сыворотки меди в 3 раза по сравнению с нормой – 350мкг/100мл. это связано с накоплением церулоплазмина. Повышение меди в крови встречается при таких заболеваниях, как лейкемия, лимфома, ревматоидный артрит, цирроз, нефрит. Высокий уровень меди может быть связан с различными явлениями, и обнаружение высоких концентраций меди сыворотки представляет диагностическую ценность только при одновременном рассмотрение с данными других исследований. Анализ концентрации ионов меди необходимо проводить для оценки эффективности лечения, так как уровень меди прямо пропорционален тяжести заболевания. Это положение верно при гепатитах и злокачественных заболеваниях. Медь необходима для усвоения железа, в ча­стности, при синтезе цитохромоксидазы, которая содержит и железо, и медь. При дефиците меди нарушается нормальное развитие соединительных тканей и кровеносных сосудов.

Широкое применение меди и ее соединений в промыш­ленности и сельском хозяйстве повышает риск отравления этими веществами. Отравления обычно связаны со случайной передозировкой инсектицидов, вдыханием порошка ме­талла, заглатыванием растворов солей меди. Большую опас­ность представляют напитки, хранящиеся в медных сосудах без защитного покрытия стенок.

Токсическое действие соединений меди обусловлено тем,, что ионы меди взаимодействуют с тиольными —SH-rpynnaми (связывание) и аминогруппами —NH2 (блокирование) белков. При этом могут образовываться биокластеры хелатного типа:

Вследствие таких взаимодействий белки становятся нера­створимыми, теряют ферментативную активность. В резуль­тате нарушается нормальная жизнедеятельность.

В качестве наружного средства применяют 0,25%-ный водный раствор меди сульфата CuSO4 при воспалении сли­зистых оболочек и конъюнктивитах. Малые дозы этого пре­парата могут применяться во время приема пищи для уси­ления эритропоэза при малокровии.

Серебро и золото. В организме взрослого человека обна­руживается около 1 мг серебра, т.е. примерно 10 % (1 ч. на миллион), и до 10 мг золота, т.е. примерно 10 % (10 ч. на миллион).

Антисептические свойства растворимых солей серебра из­вестны с древних времен. Священнослужители давно знали, что вода («святая») при хранении в серебряных сосудах дол­го не портится, т.е. не подвергается микробному загрязне­нию. В настоящее время это свойство «серебряной» воды ис­пользуется моряками в дальних плаваниях. Бактерицидные свойства AgCl используются в препара­тах для обработки слизистых оболочек газа. Для стерилиза­ции и консервации пищевых продуктов применяется «сереб­ряная вода» — обработанная кристаллами AgCl дистилли­рованная вода.

Сильные токсические проявления у взрослого человека наблюдаются при приеме внутрь 7 г AgNO3.

Токсическое действие соединений серебра, как и в случае меди, обусловлено главным образом тем, что ионы серебра взаимодействуют с тиольными серо- и азотсодержащими группами белков, нуклеиновых кислот и других биоорганиче­ских веществ.

В водном растворе существуют только комплексные соли золота, например, Nа3[Аu(S203)2] и различные тиоловые бионеорганические комплексы.

Механизм токсического действия соединений золота ана­логичен механизму токсического действия соединений меди и серебра. В соответствии с общим правилом для тяжелых ме­таллов одной группы токсичность возрастает с увеличением атомного номера в ряду: Сu Ag Аu.

В медицине издавна используются такие препараты, как кристаллический серебро нитрат AgNO3 (ляпис) и его водные растворы. Давно известны также препараты коллоидного ме­таллического серебра протаргол (8 % Ag) и колларгол (70% Ag), которые представляют собой мелкодисперсные порошки с металлическим блеском. Каждая частица таких порошков представляет собой кристаллик восстановленного металличе­ского серебра размером менее 1 мкм с белковой оболочкой из альбумина (протаргол) или коллагена (колларгол). Белко­вая оболочка защищает кристаллики серебра от слипания и обеспечивает их переход в водную среду (солюбилизирует).

Препараты серебра применяют как противовоспалитель­ные, антисептические и вяжущие средства.

В качестве эффективных противовоспалительных средств применяют также препараты золота. Наиболее известны кризанол (от греч. хризос — золото), с 30%-ным содержани­ем благородного металла, и коллоидное золото. Главный компонент кризанола — комплекс золота с тиоловым орга­ническим соединением Аu—S—CH2CH(OH)CH2-SO3H.

 

II B-группы

Цинк Zn, кадмий Cd, ртуть Hg — микроэлементы. В ор­ганизме взрослого человека содержится 1,8 г (0,0024%) Zn, 50 мг (7 10 5%) Cd, 13 мг (2 10–5%) Hg.

Токсичность соединений IIБ-группы увеличивается от цинка к ртути.

Водорастворимые соединения оказывают раздражающее действие на кожу. При попадании внутрь организма вызы­вают отравление.

Токсичны и сами металлы. При вдыхании паров цинка (воздух цинковых производств) появляется «металлическая» лихорадка. Отравление парами ртути в средние века полу­чило название «болезнь сумасшедшего шляпочника».

Токсичность кадмия связана с его сродством к нуклеино­вым кислотам. В результате его присоединения к ДНК нарушается ее функционирование.

Хроническая интоксикация кадмием и ртутью может нару­шить минерализацию костей. Это связано с близостью ионных радиусов. Поэтому ток­сичные элементы могут замещать кальций. Это приводит к образованию апатита несовершенной структуры вследствие искажения параметров кристаллического компонента костной ткани. В результате снижается прочность костей.

Соединения Zn, Cd, Hg могут вызывать нарушение бел­кового обмена, что проявляется в выделении белков плазмы через почки (протеинурия).

Токсичное действие соединений группы IIБ на организм вызывается еще и тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот.

При взаимодействии ионов металлов с SH-группами об­разуются слабодиссоциирующие и, как правило, нераствори­мые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению активности ферментов и свер­тыванию белков. Ионы двухвалентных металлов блокируют одновременно две SH-группы:

В реакциях подобного типа ионы металлов выступают акцептором, а сера — донором электронов.

Наиболее выражено химическое сродство SH-группам у ртути. Очевидно, это связано с тем, что комплексообразующие свойства ртути выше и она образует более прочные связи с серой.

SH-группы входят в состав более 100 ферментов, актив­ность которых может быть подавлена из-за блокирования этих групп. Поэтому очевидно, насколько важно знать меха­низм блокирования и методы лечения при отравлении орга­низма металлами.

Известно, что токсические свойства элементов зависят от той химической формы, в какой они попадают в организм. Наиболее токсичны те формы, которые растворяются в липидах и легко проникают через мембрану в клетку.

В литературе описан случай массового отравления ртутью в Японии («болезнь Минамата»). Неорганические соединения ртути под действием ферментов микроорганизмов превращались в метилртуть:

Метилртуть накапливалась в рыбе, а затем с пищей по­падала в организм человека. Из-за того, что CH3Hg рас­творяется в липидах, она накапливается в организме, в том числе и в мозге. Постепенно концентрируясь, метилртуть вы­зывает необратимые разрушения в организме и смерть. Токсичность ртути связана с агглютинацией (склеивани­ем, слипанием) эритроцитов, ингибированием ферментов.

Например, сулема HgCl2 вызывает изменение размеров, ос­мотическую хрупкость и снижение деформируемости эритроци­тов, которая необходима для их продвижения по капиллярам.

Кадмий и ртуть — примесные элементы. Около 70% рту­ти сосредоточено в жировой и мышечной ткани. Кадмий ло­кализуется на 30% в почках, остальное в печени, легких, поджелудочной железе.

Диспергированный ртуть (II) гидроксид в коллоидном со­стоянии служит бактерицидным средством. Антисептическим действием обладает также белый осадок ртути амидохлорида, который получается взаимодействием водного раствора аммиака с сулемой или каломелью:

HgCl2 + 2NH3 HgNH2Cl + NH4CI

Hg2Cl2 + 2NH3 HgNH2Cl + NH4CI + Hg

Обе реакции используются в химическом анализе для об­наружения ионов Hg + и Hg2+. Ртуть амидохлорид может взаимодействовать в биологи­ческой системе с сульфогидроксильными группами белков по реакции:

Этим объясняется антисептическое действие ртути амидохлорида.

Каломель в воде растворяется незначительно (2,1 г Hg2Cl2 на 1 л Н2О при 10 °С) и поэтому менее токсична, чем сулема. Сулема HgCl2 представляет собой бесцветные кристаллы, достаточно хорошо растворимые в воде, спирте, эфире, пири­дине и др. Так, в 100 г воды при 0 °С растворяется 4,3 г сулемы, а при 20 °С — 7,4 г. Интересно, что в водных растворах HgCI2 почти не дис­социирует и находится в молекулярной форме. Поэтому вод­ные растворы сулемы не проводят электрический ток.

Цинк — необходимый элемент всех растений и живо­тных. В организме взрослого человека больше всего цинка в мышцах (65%), костях (20%). Остальное количество приходится на плазму крови, печень, эритроциты. Наибольшая концентрация цинка в предстательной железе.

Цинк не проявляет переменной валентности. Видимо поэ­тому его биокомплексы принимают участие во многих биохи­мических реакциях гидролиза, идущих без переноса электро­нов. Ион цинка входит в состав более 40 металлоферментов, катализирующих гидролиз эфиров и белков.

Одним из наиболее изученных является бионеорганический комплекс цинка — фермент карбоангидраза (Mr = 30 000), состоящий, примерно, из 260 аминокислотных остатков.

Ниже схематично представлено положение иона цинка в полости карбоангидразы (КА). Белковый лиганд, связанный с Zn2+, представляет активный центр фермента. Цинка в ферменте всего 0,22%. Тем не менее наличие цинка — необ­ходимое условие каталитической активности карбоангидра­зы, которая обеспечивает гидратацию СО2:

Протекание этой реакции обусловливает нормальное ды­хание. В отсутствие карбоангидразы нормальный газообмен был бы затруднен, так как гидратация СО2 замедлилась бы в 10 000 000 (107) раз.

Как видно из схемы, координационное число Zn2+ в карбоангидразе равно 4. Три связи заняты аминокислотными остатками (His — гистидил), а четвертая связывает гидроксил — ион ОН или молекулу воды.

Единого мнения о действии карбоангидразы нет. Одни исследователи считают, что цинк координирует молекулу во­ды, гидратирующую СО2. Другие полагают, механизм «цинк — гидроксид»), что цинк координирует гидроксильную группу при гидратации СО2:

Прежде полагали, что карбоангидраза катализирует только обратимую гидратацию СО2. Однако имеются данные о каталитическом действии карбоангидразы на превращение карбонильной группы (С=О) субстрата в карбоксильную (СООН). В этом случае механизм действия карбоангидразы подобен действию другого цинксодержащего фермента – карбоксипептидазы (КОП). Одна из наиболее изученных форм КОП имеет 307 ами­нокислотных остатков (содержание цинка 0,19%). Схему ре­акции превращения карбонильной группы субстрата в кар­боксильную, катализируемой КОП, можно представить сле­дующим образом:

Механизм действия КОП окончательно не выяснен, и возможны два варианта. Механизм «цинк — карбоксил» предполагает, что суб­страт вытесняет молекулу воды, координированную цинком. Затем карбонильная группа образует связь с ионом цинка. Другой механизм не предполагает образование связи через карбоксил фермента.

Цинк не входит в состав дипептидаз — ферментов, катализирующих гидролиз дипептидов — веществ, состоящих из двух аминокислот.

Цинк образует бионеорганический комплекс с инсулином — гормоном, регулирующим содержание сахара в крови.

Потребность человека в цинке полностью удовлетворяется пищевыми продуктами: мясными, молочными, яйцами.

При недостатке цинка в растениях нарушаются белковый и углевод­ный обмен, тормозится синтез хлорофилла и витаминов. Дефицит цинка устраняется при использовании цинксодержащих удобрений.

 

Использование соединений цинка и ртути в медицине основано на их вяжущем, прижигающем и антисептическом действии. В качестве глазных капель применяют 0,25%-ный водный раствор цинк сульфата ZnSO4. В стоматологии цинк хлорид ZnCl2 используют- для прижигания папиллом, для лечения воспаленных слизистых. Применяется также цинк оксид ZnO.

Ртуть(II) хлорид HgCl2 (сулема) очень ядовита и ее водные растворы при больших разбавлениях (1:1000) применяются для дезинфекции. Для лечения кожных и венерических заболеваний применяют мази, содержа­щие ртуть (II) оксид HgO и ртуть(II) сульфид HgS. Ртуть(I) хлорид Hg2Cl2 (каломель) плохо растворяется в воде и поэтому мало ядовита. Эту соль применяют в ветеринарии как слабительное средство.

Ртуть при обычных условиях — жидкий металл, который способен растворять другие металлы. При этом образуются твердые сплавы — амальгамы. В стоматологии для пломбирования зубов издавна применяли амальгамы серебра и кадмия. Они химически инертны, легко размягчают­ся при нагревании и поэтому легко формуются.

Жидкая ртуть используется в ряде приборов, применяемых в медици­не. Например, для измерения артериального давления, в медицинских тер­мометрах.

Источники ультрафиолетового света — ртутно-кварцевые лампы меди­цинского назначения содержат газообразную ртуть (пары). При облучении светом этих ламп больничных помещений уничтожаются микроорганизмы, содержащиеся в воздухе. С помощью ультрафиолетовых лучей лечат раз­личные кожные заболевания.

Таким образом, по характеру функционирования и воз­действия на организм металлы ПБ-группы можно разделить на жизненнонеобходимый элемент Zn и токсичные примес­ные элементы Cd и Hg.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных