Хром – жизненно важный и опасный металл

За наше здоровье и жизнь отвечает множество элементов, содержащихся в организме. Среди них находится и хром. Этот металл важен для полноценного протекания многих биологических процессов. Он также может являть собой и мощное оружие против здоровья, если его норма в организме превысит границу. В таком случае нередки отравления хромом, приводящие к серьезным последствиям. Что делать, если тонкая грань в содержании хрома организмом была превышена? Об этом дадут знать определенные признаки, при которых необходимы своевременная помощь и лечение.

Важная роль хрома в организме человека

Хром присутствует в человеческом организме, являясь частью его клеток и тканей. Его норма в организме равняется 6 мг. Этот металл выполняет жизненно важные функции. Вкратце рассмотрим каждую из задач хрома:

помогает усвоению сахара,
помогает углеводному обмену, регулируя тем самым вес человека,
трaнcпортирует белки,
поддерживает функцию щитовидной железы,
участвует в процессах регенерации,
участвует в процессе роста,
регулирует метаболический процесс,
помогает сохранять генетическую информацию в структуре ДНК,
участвует в липидном обмене, помогая выводить из организма плохой холестерин и накапливать хороший,
охраняет организм от заболевания диабетом,
предотвращает разрушение костной ткани,
поддерживает нормальное артериальное давление,
влияет на избавление организма от тяжелых металлов и токсинов,
предупреждает такое глазное заболевание, как катаpaкта.

Снижение уровня хрома в организме может происходить по причине стрессов, тяжелых нагрузок, нехватке белка, ожирении и других заболеваниях. Индикатором достатка хрома являются волосы. Если они становятся слабыми и редкими, это говорит о нехватке хрома.

Когда организм испытывает дефицит хрома, это выражается такими признаками:

головная боль,
нарушение сна,
усталость,
беспокойное состояние,
плохая координация,
дрожь в конечностях,
онемение конечностей,
высокий уровень плохого холестерина в крови,
повышение или снижение веса.

Так как этот металл очень важный для здоровья, его дефицит приводит к различным заболеваниям, среди которых атеросклероз, ишемия, сахарный диабет. У мужчин появляются проблемы с репродуктивной функцией.

Чтобы поддерживать нормальное количество хрома в организме, нужно употрeбллять пищу, в которой он содержится. Суточная потребность хрома равняется 50-200 мкг. Он входит в состав пивных дрожжей и печени. Также хром содержится в говядине, курятине, рыбе, морепродуктах, сыре, черном перце, зерновом хлебе, перловой крупе, яйцах, кукурузном масле, проростках пшеницы, свежих овощах и фруктах. Организм лучше усваивает хром с продуктами, чем в виде химических препаратов.

Иногда врач может назначить биодобавки, в состав которых входит хром. Но подобные рекомендации может давать только медик. Употрeбление таких препаратов без соответствующего обследования и назначения врача опасно для здоровья.

Хрома много бывает

Переизбыток хрома в организме также приводит к различным осложнениям в здоровье. В больших дозах металл становится токсичным и может вызвать отравление. Для этого достаточно превысить 200 мкг в сутки. А попадание 3 г хрома в организм может закончиться летальным исходом.

Если в организме нарушен баланс цинка и железа, это способствует превышению хрома. Переизбыток этого металла вызывает и неконтролируемое употрeбление хромосодержащих биодобавок. Также накопление хрома в воздухе приводит к его переизбытку в человеческом организме. Загрязнение воздуха хромовой пылью хаpaктерно для промышленных районов. Те, кто постоянно вдыхают такой воздух, могут страдать от бронхитов или бронхиальной астмы. Аллергия и кожные заболевания вызываются переизбытком хрома. Также от него страдает нервная система, и могут появляться oнкoлoгические образования. Люди, работающие с хромом на производстве, попадают в группу риска.

Химические свойства и применение

Хром – это металл гoлyбовато-белого цвета. Ему хаpaктерны разные степени окисления. Наиболее токсичной является степень окисления +6. Шестивалентный хром – это известный канцероген. Он используется в изготовлении текстильных красок, нержавеющей стали, консервантах дерева и при хромировании. Работники таких предприятий подвержены негативному влиянию металла, которое способно привести к заболеваниям носоглотки и даже paку легких.

Впервые на свойство шестивалентного хрома вызывать образование опухолей обратили внимание еще в XIX веке, когда у шотландцев, работающих с хромовыми пигментами, обнаружили новообразования в носу. В 30-х годах ХХ века рабочие, которые были задействованы в производстве хроматов в Германии, часто заболевали paком легких. В наше время в Европейском союзе законом ограничено использование шестивалентного хрома.

Хром разных степеней окисления применяют в авиакосмической, керамической, химической, текстильной, спичечной промышленности. Он участвует в изготовлении фотографии, органических красителей, а также применяется в медицине.

Как проявляется отравление хромом?

Отравление хромом может носить как острый, так и хронический хаpaктер, хотя острая интоксикация данным металлом встречается редко. При этом им можно отравиться при вдыхании, при попадании металла на кожу или в желудочно-кишечный тpaкт.

Отравление сопровождается следующими симптомами:

раздражение слизистых оболочек,
головокружение,
озноб,
тошнота,
рвота,
боль в желудке и животе,
ожоги пищеварительных органов,
анемия,
насморк, может быть с кровью,
кашель,
образование язв на слизистых носа,
некроз и прободение носовой перегородки,
поражение дыхательных путей,
высокая температура,
одышка,
хрипы в легких,
гастрит,
язва желудка,
поражение печени,
нарушение работы почек,
нарушение в нервной системе,
дерматит,
экзема,
язвы прободающего хаpaктера на теле,
бронхиальная астма.

Меры первой помощи и профилактика

При отравлении хромом рекомендуют предпринять следующие меры:

промыть нос мыльной водой,
смазывать рыбьим жиром в носу,
промыть желудок с помощью зонда,
принять сорбенты,
принять солевые слабительные,
при попадании в глаза, промывать их водой 15-20 минут,
при попадании на кожу, промыть пораженный участок водой.

Профессиональную помощь пострадавшему могут оказать только медики. Тем более, что отравление хромом не только влечет за собой серьезные заболевания, но и может привести к летальному исходу. С вышеперечисленными симптомами обращайтесь к врачам.

Лучшим средством против отравления хромом является профилактика. Поэтому работникам производств, где используют этот металл, необходимо следить за здоровьем и вовремя проходить медосмотры. На работе важно защищать кожу, применять респираторы и противогазы, следить за личной гигиеной.

Заключение

Человеческому организму жизненно необходим такой металл, как хром. Его дефицит приводит к различным заболеваниям. Но и при переизбытке хрома могут развиваться острые или хронические отравления, которые влекут за собой тяжелые последствия, например, oнкoлoгические болезни. Наибольшему риску подвержены работники промышленностей, где используют металл.

Если вы заметили, что признаки отравления у больного схожи с перечисленными выше, то предпримите меры первой помощи, после чего обязательно обратитесь за помощью к врачам. А лучшего всего прибегайте к профилактическим мерам, если ваша профессиональная деятельность связана с хромом.

Физиологическое влияние хрома (Cr) на организм человека, польза и вред

1. Общие сведения о хроме.

Хром элемент VI группы периодической системы, имеет гoлyбовато-белый оттенок, свое название получил от греческого слова «chroma», что означает цвет благодаря тому, что его соединения отличаются широким спектром оттенков. В соединениях хром проявляет степень окисления 2+, 3+, 6+ (наиболее хаpaктерные) среди которых наиболее устойчивые соединения хрома со степенью окисления 3+. Так же существуют соединения в которых хром проявляет степень окисления 1+, 4+, 5+.

Впервые этот металл был открыт в 1797 году французским исследователем Л.Н. Вокленом, который обнаружил его в минерале крокоите, однако его влияние на живые организмы начали изучать только после 1950х годов, когда два ученых Уолтер Мерц и Кеннет Шварц в результате опытов над крысами обнаружили у животных возрастающую непереносимость сахара при кормлении крыс продуктами с низким содержанием хрома.

Среднесуточная норма хрома для взрослого человека составляет 200-300 мкг, и человек едва ли может восполнить ее употрeбляя в пищу такие продукты как: рыба, говядина, дрожжи, ржаной хлеб, орехи, печень и пр. Это связано с низкой концентрацией хрома в перечисленных продуктах и низкой усвояемостью микроэлемента. Однако, на данный момент разработано множество добавок (самые эффективные из них на основе пиколината хрома и гистидина хрома) которые позволяют решать эти проблемы.

В организм человека хром может попадать через кожу, слизистые оболочки, легкие и вместе с пищей и водой (желудочно-кишечный тpaкт), однако некоторые его соединения всасываются легче и быстрее (это связано с их растворимостью и валентностью металла в них). Так Cr (VI) всасывается организмом лучше и быстрее, чем Cr (III), что связано с его высокой растворимостью при физиологических значениях pH.

Рассмотрим подробнее путь попадания этого микроэлемента в кровь. Попадание металла в кровь связано с белками-переносчиками, находящимися в эпителии тонкого кишечника и осуществляющими активный (энергозатратный) трaнcпорт элемента. Если частицы хрома попадают в организм через легкие, то при выдыхании с потоком воздуха они попадают в ротовую полость, оттуда в желудочно-кишечный тpaкт и процесс происходит по вышеописанной схеме.

Попадая в кровь часть Cr (VI) связывается с эритроцитами, а также лейкоцитами и тромбоцитами и восстанавливается до Cr (III), Cr (III) в свою очередь образует прочный комплекс с гемоглобином (расположенном на поверхности клеток крови) и таким образом перемещается по организму. Оставшаяся (не связавшаяся) часть шестивалентного хрома выводится из организма через почки.

Cr (III) при попадании в кровь связывается с белком трaнcферрином (находящимся в свободном состоянии в плазме крови). Если Cr (III) поступает в организме в большом количестве он может связываться с белком альбумином, глобулином и аминокислотами, находящимися в плазме крови. Таким образом осуществляется трaнcпорт этого элемента в крови. Важно знать, что белок трaнcферрин осуществляет трaнcпорт железа в крови и микроэлемент хром конкурирует с этим элементом за участки связывания.

Мигрируя по организму в связанном состоянии хром откладывается в таких органах как: легкие, печень, поджелудочной железе и костном мозге т.к. обладает высоким сродством к этим тканям.

2. Физиологическая роль хрома.
а. Активирует некоторые ферменты нашего организма.

Хром является активатором фермента трипсина, позволяющего расщеплять пептиды и белки на их составляющие – аминокислоты. Так же (в небольших количествах) способен активировать ферменты участвующие в метаболизме глюкозы такие как: цитохромоксидаза, сукцинатдегидрогеназа и фосфоглюкомутаза. Путь метаболизма глюкозы состоит из множества стадий и задействует большое количество ферментов, но он жизненно необходим нам т.к. конечным итогом превращения глюкозы является энергия, запасаемая в форме АТФ.

б. Участвует в поддержании нормального баланса сахара в крови.

После употрeбления пищи, уровень глюкозы в крови начинает возрастать, а наша поджелудочная железа начинает выделять в кровь гормон-инсулин. Инсулин в свою очередь переводит глюкозу в клетки, где она используется для получения энергии, тем самым снижая уровень глюкозы в крови. Но чтобы достичь этого эффекта инсулин должен быть в состоянии присоединится к рецепторам на поверхности клетки, что невозможно без вмешательства пищевого фактора – «фактора толерантности к глюкозе». Данный фактор является инициатором присоединения гормона (инсулина) к рецептору, расположенному на поверхности клеточной мембраны и по некоторым данным в его состав входит трехвалентный хром, никотиновая кислота, аминокислоты (глицин, цистеин) и глютаминовая кислота. Поэтому людям страдающим сахарным диабетом необходимо следить за концентрацией хрома в организме.

Читать еще: Как снять интоксикацию организма в домашних условиях

в. Участвует в синтезе и поддержании конформации молекул ДНК и РНК.

Хром может образовывать ковалентные связи между пуриновыми и пиримидировыми основаниями, тем самым обеспечивая их соединения в молекулах ДНК и РНК. Так же в этих молекулах он необходим для поддержания нужной конформации (прострaнcтвенном расположении атомов в молекуле).

г. Участвует в метаболизме липидов.
Одной из самых важных функций хрома в организме наряду с поддержанием баланса сахара в крови является способность влиять на выработку вредного холестерина. Такой холестерин образует бляшшки на стенках сосудов и препятствует циркуляции крови по нашему телу, в результате чего человек страдает различными сердечно-сосудистыми заболеваниями. Вредный холестерин образуется в печени и субстратом для его образования служит глюкоза. Усиливая влияние инсулина на утилизацию глюкозы, хром одновременно выполняет две функции: регулирует содержание сахара в крови и снижает уровень холестерина.

д. Участвует в выработке гормонов.

Среди прочего хром влияет на выработку стероидного гормона дегидроэпиандростерона (ДГЭА), который способствует укреплению костей. Поэтому препараты хрома (пиколинат хрома) часто используют при лечении остеопароза.

е. Помогает регулировать внутриглазное давление.

Хром в сочетании с аскорбиновой кислотой, стимулирует поступление глюкозы к кристалику, тем самым регулируя давление внутри глаза, поэтому людям страдающим такими заболеваниями как катаpaкта и глаукома назначают препарат хрома в качестве комплексной терапии.

3. Негативное влияние хрома на организм.
В тот момент, когда хром в организме появляется в избытке (это может быть связано с повышением его концентрации в окружающей среде, работа на вредных производствах, нарушении обменных процессов в организме, неправильное использование лекарственных средств и биологически активных добавок в состав которых входит хром, недостаток цинка и железа в организме) наблюдается противоположный эффект. Разберем какие негативные последствия могут нести высокие концентрации хрома поступающие в тело человека.

а. Угнетение активности или полная инактивация ферментов.
В высоких концентрациях хром может образовывать ковалентные связи с широким спектром молекул. Так, например, с белками хром может связываться с помощью гидрокси-, амино-, карбокси-, сульфгидрильных и других групп. В результате чего в молекулах белков (ферментов) происходят разрывы водородных связей, замещение металлов в лигандах, изменение конформации молекул что приводит к частичной или полной потере активности молекулы. Если такой белок находится на поверхности клеточной мембраны и выполняет трaнcпортную функцию (регулирует поступление в клетку одних веществ и выведение из нее других), то включение в молекулу хрома может привести к нарушению процесса трaнcпорта.

б. Мутации в генетическом материале.

Хром может взаимодействовать с лигандами нуклеопротеидов и нуклеиновых кислот и в результате чего влиять на процесс трaнcкрипции (считывания информации с имеющейся последовательности ДНК) и трaнcляции (синтез белка на имеющейся матрице РНК). В результате чего в клетках происходят мутации что и объясняет канцерогенное действие хрома и возникновение различного рода новообразований.

в. Дерматиты, экземы, аллергические реакции.

Сам по себе хром не способен вызвать сильного иммунного ответа (он слишком мал), но образуя связи с другими макромолекулами (например, белками) он способен вызвать бурную иммунную реакцию.
Важно отметить что при попадании на кожу белками эпидермиса связывается только трехвалентный хром, шестивалентный хром проникает через слой эпидермиса и лишь небольшая его часть окисляется до Cr(III) и связывается с белками рогового слоя кожи. В результате чего на поверхности кожного покрова образуются дерматиты, экземы, язвы и пр.

г. Ухудшение общего состояния микрофлоры в организме.
Микрофлора, находящаяся в симбиозе с человеческим организмом, активно участвует в процессе синтеза и распада как собственных, так и чужеродных соединений. И поступление высоких концентраций хрома негативно сказывается на ее состоянии в целом и может приводить к дисбиозу, диареи и прочим заболеваниям. Важно заметить, что токсический эффект шестивалентного хрома на микрофлору кишечника намного выше чем трехвалентного.

д. Заболевания печени.
Как было описано выше, Cr(VI) проникая в кровь связывается с эритроцитами, мигрируя по всему организму. Высвобождение микроэлемента происходит в селезенке, где утилизируется гемоглобин. Образуя соединение с белком глобином, комплекс имеет свойство накапливаться в клетках печени – гепатоцитах, вызывая их повреждение, замедляя выделение желчи и вызывая патологические изменения в печени.

е. Заболевания легких.
Наиболее часто заболеваниям легких, бронхиальной астмы, подвергаются работники гальванических цехов, предприятий по производству красок, строительных материалов и пр.

Глава 12. Металлы полезные и опасные

Большое число важнейших стадий процессов жизнедеятельности контролируется содержащимися в тканях организма ионами металлов. Поэтому вполне понятно, что нарушения в строгом режиме работы систем, содержащих металлы, тяжело сказываются на общем состоянии организма. Зная, какова роль того или иного металла, можно бороться с болезненными, патологическими явлениями и успешно ликвидировать их.

При недостаточном количестве железа врачи вводят ионы железа в форме молочнокислой соли или соли аскорбиновой кислоты. Суточная потребность здорового человека в железе всего около 5-10 мг и легко покрывается обычным рационом; овсяная мука, шпинат, чечевица, фасоль, салат, мясо, яйца и т. п. содержат достаточное количество железа. В лечебных препаратах железо лучше усваивается, если оно находится в состоянии двухзарядного иона. Поэтому аскорбиновая кислота (восстановитель) способствует всасыванию железа. Карбонат кальция и фосфаты, наоборот, тормозят всасывание из-за образования плохо растворимых осадков. Аналогично действуют сода или магнезия, понижающие кислотность желудочного сока.

Известно много препаратов железа, в том числе и содержащих сульфат железа (II), и даже просто порошок металлического железа; некоторые из них, однако, могут вызвать неприятные побочные явления (раздражение слизистых оболочек желудочно-кишечного тpaкта). Препараты железа рекомендуются для лечения так называемых гипохромных и железодефицитных анемий. При злокачественной анемии рекомендуется введение (лучше внутримышечно или под кожу) растворов витамина B₁₂ (кобаламина — комплексного соединения кобальта, о котором шла речь выше). Человеку в сутки требуется всего 1-2 мкг, т. е. миллионные доли грамма. Этот витамин не только способствует кроветворению, он принимает участие и в других процессах — в синтезе креатина и метионина, в превращениях жиров, в образовании нуклеиновых кислот. Лечебные дозы, конечно, могут быть больше и достигают 100 и 200 мкг при внутримышечных инъекциях. Витамин В₁₂ синтезируется кишечной флорой, но поступает и с пищей: мясо, яйца и особенно печень содержат значительные количества кобаламина. В лечебных целях его иногда комбинируют с солями железа, фолиевой и аскорбиновой кислотами. Соли магния с аскорбиновой кислотой применяют вместе с глюкозой для лечения гипертонической болезни и при нарушениях мозгового кровообращения. Оксид магния (жженая магнезия) рекомендуется для устранения повышенной кислотности и для лечения отравлений кислотами.

Благотворно влияют на организм и солевые растворы, содержащие смеси солей. Так, известная карловарская соль, используемая для лечения болезни печени, желчного пузыря, желчнокаменной болезни, повышенной кислотности, представляет собой (главным образом) смесь солей гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов натрия и калия.

Однако бесконтрольное введение в организм соединений различных металлов может привести к печальным последствиям. Даже поваренная соль — хлорид натрия — не безвредна. Ежедневная норма соли составляет около 10 г; врачи установили, что постоянное превышение этой нормы в два-три раза ведет к развитию гипертонии, а прием очень большой порции соли может оказаться cмepтельно опасным. В то же время хлорид натрия — жизненно необходимое вещество. Отсюда, конечно, легко сделать вывод, что все дело в концентрации, которую достигает соединение данного металла в клеточном содержимом организма.

Мы, к сожалению, не знаем, каковы биологические функции многих металлов. Вполне вероятно, что некоторые из них (например, ртуть) вообще не выполняют в организме полезной работы и не являются необходимыми. Но как раз среди них обнаружены высокотоксичные, т. е. опасные даже в очень малых концентрациях. Тщательное изучение свойств соединений таких металлов, с одной стороны, помогает разpaбатывать правила техники безопасности, а с другой — дает в руки врачей средства для борьбы с некоторыми болезнями. Дело в том, что бактерии, грибки, вирусы погибают под действием соединений «опасных» металлов, и, подбирая дозу и условия применения, можно успешно использовать бактерицидные (убивающие бактерий) свойства ряда металлов в медицине. Врачи применяют, например, ртутно-салициловую мазь, цианид ртути и др.

Из легких металлов токсичными свойствами обладают бериллий и литий и их соединения. Соединения тяжелых металлов (ртуть, свинец) токсичны — и тем более, чем лучше их растворимость.

Ядовитое действие ионов тяжелых металлов в значительной мере связано с их способностью прочно соединяться с белками и нарушать нормальную работу ферментов и других биологически активных белковых веществ.

Ниже мы рассмотрим токсические свойства некоторых металлов и их соединений. Когда речь идет о ядовитости самого металла, то, как правило, он проявляет токсический эффект в тонкоизмельченном состоянии (в виде пылевых частиц). Попадая в легкие и бронхи, частицы металла вызывают раздражение и, медленно реагируя с клеточным содержимым, превращаются в соединения, которые переходят в кровь.

Аналогичное действие оказывает и вдыхание пылевых частиц оксидов металлов (оксид цинка, оксиды марганца и др.) или солей. Соли некоторых металлов сильно раздражают кожу (соли магния и отчасти натрия) и способны всасываться даже через кожные покровы. Поэтому при любой работе с металлами и их солями, особенно если работа ведется в условиях высокой температуры, необходимо обратить серьезное внимание на соблюдение соответствующих правил техники безопасности.

Опасными, т. е. действующими даже в малых концентрациях, следует считать ртуть, свинец, кадмий, таллий, бериллий, хром, барий, стронций. Конечно, опасен радий — и как источник излучения, и как химически активный металл — аналог бария. Несколько менее опасны марганец, литий, никель, цинк (см. ниже табл. 6).

Хром – жизненно важный и опасный металл

В медицине отдельные изотопы хрома используют в радиоизотопной диагностике. Пиколинат и аспарагинат хрома применяют в качестве биологически активной добавки к пище, а также как компонент витаминно-минеральных комплексов.

Естественным источником хрома для человека являются растения. Хром содержится во многих овощах, ягодах и фруктах; в некоторых лекарственных растениях (сушеница топяная, гинкго билоба, мелисса) ; а также в рыбе, креветках, кpaбах, печени, куриных яйцах, пивных дрожжах и черном перце [4]. В организме человека содержится около 6 мг хрома. Один из биологических эффектов хрома связан с его влиянием на так называемый фактор толерантности к глюкозе, активность которого падает при дефиците хрома и восстанавливается после его добавления. Является составной частью низкомолекулярного комплекса – фактора толерантности к глюкозе (GTF), который облегчает взаимодействие клеточных рецепторов с инсулином, уменьшая, тем самым, потребность в нем организма. Фактор толерантности усиливает действие инсулина во всех метаболических процессах с его участием. Кроме того, хром принимает участие в регуляции обмена холестерина и является активатором некоторых ферментов.

Читать еще: Что такое клаудчейсинг? Зачем? Что надо для этого?

Синдром нарушения толерантности к глюкозе сопутствует сахарному диабету и проявляется в виде гипергликемии и глюкозурии на фоне дефицита хрома. Наблюдается снижение поглощения глюкозы хрусталиком глаза, утилизации глюкозы для липогенеза, повышение выработки CO₂ и снижение синтеза гликогена из глюкозы. Все эти нарушения купируются введением хрома и инсулина. Имеются данные, свидетельствующие о том, что хром потенцирует действие инсулина в периферических клетках.

Хром способен влиять на гомеостаз сывороточного холестерола и предупреждать тенденцию к его росту с увеличением возраста. При дефиците хрома у животных нарушается способность включения аминокислот глицина, серина, метионина и α-амино-изомасляной кислоты в сердечную мышцу. На обмен других аминокислот хром не оказывает эффекта.

При беременности наблюдается существенное снижение концентрации хрома в волосах и моче. Уровень хрома в волосах также понижен у недоношенных детей и при задержке развития. Снижение содержания хрома и усиление его экскреции с мочой отмечено при повышенных физических нагрузках у спортсменов.

В организм соединения хрома поступают с пищей, водой и воздухом. Всасывание хрома происходит преимущественно в тонкой кишке, при этом не усвоенный хром выводится с калом. В тканях органов содержание хрома в десятки раз выше, чем в крови. Наибольшее количество хрома присутствует в печени (0,2 мкг/кг) и почках (0,6 мкг/кг), кишечнике, щитовидной железе, хрящевой и костной ткани, в легких (в случае поступления соединений хрома с воздухом). Усвоенный хром выводится из организма главным образом через почки (80%) и в меньшей степени через легкие, кожу и кишечник (около 19%).

Потребность человеческого организма в хроме составляет 50-200 мкг в сутки. Биоусвояемость хрома из неорганических соединений в желудочно-кишечном тpaкте невысока, всего 0,5-1%, однако она возрастает до 20-25% при поступлении хрома в виде комплексных соединений (пиколинаты, аспарагинаты). Шестивалентный хром усваивается в 3-5 раз лучше, чем трехвалентный. В легких оседает до 70% поступившего хрома. Дефицит хрома в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (20 мкг/день и менее). Порог токсичности хрома составляет 5 мг/день.

Хром – жизненно важный микроэлемент, который является постоянной составной частью клеток всех органов и тканей. Перечислим основные функции хрома в организме:

• хром участвует в регуляции синтеза жиров и обмена углеводов, способствует превращению избыточного количества углеводов в жиры;

• входит в состав низкомолекулярного органического комплекса — фактора толерантности к глюкозе, обеспечивающего поддержание нормального уровня глюкозы в крови;

• вместе с инсулином действует как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивает нормальную активность инсулина;

• способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот;

• участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов;

• способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов.

Токсическая доза для человека: 200 мг.

Летальная доза для человека: более 3,0 г.

Индикаторы элементного статуса хрома.

Оценку содержания хрома в организме проводят по результатам исследований крови, мочи и волос. Среднее содержание хрома в плазме крови составляет 0,1-0,5 мкг/л, в моче 0,1-1,5 мкг/л, в волосах 0,2-2,0 мкг/г. О риске интоксикации хромом свидетельствует повышенная концентрация хрома в моче (до 25-50 мкг/г) и волосах (более 5-15 мкг/г). Определение содержания хрома в плазме и сыворотке крови не представляет интереса с токсикологической точки зрения, поскольку в этих биосубстратах он находится в виде относительно безопасной «трехвалентной фpaкции». Шестивалентный хром накапливается в клетках, поэтому его определение в эритроцитах имеет значение для диагностики в медицине труда [4].

По сравнению с взрослыми у детей чаще наблюдается повышенное содержание хрома в волосах. У взрослых, как мужчин, так и женщин, отмечается следующая тенденция: чем выше содержание кальция в волосах, тем выше содержание хрома. У детей эта зависимость носить еще более выраженный хаpaктер.

Пониженное содержание хрома в волосах обычно наблюдается при ожирении, атеросклерозе, диабете, инфекционных заболеваниях, белковом голодании, стрессовых воздействиях и интенсивных физических нагрузках [14].

Пониженное содержание хрома в организме.

Причины дефицита хрома:

• недостаточное поступление извне;

• нарушение регуляции обмена;

• повышенное расходование (например, беременность) ;

• усиленное выведение хрома из организма, в условиях повышенного содержания в пище углеводов (избыточное потрeбление белого хлеба, сладостей, макаронных изделий) ;

• увеличение выведения хрома с мочой в результате повышенных физических нагрузок.

Основные проявления дефицита хрома:

• утомляемость, беспокойство, бессонница, головные боли;

• невралгии и сниженные чувствительности конечностей;

• нарушение мышечной координации, дрожь в конечностях;

• повышение уровня холестерина триглицеридов в крови;

• увеличение риска развития атеросклероза;

• изменения массы тела (исхудание, ожирение) ;

• снижение толерантности к глюкозе, особенно у лиц среднего и пожилого возраста;

• изменения уровня глюкозы в крови (гипергликемия, гипогликемия) ;

• увеличение риска развития сахарного диабета;

• увеличение риска развития ишемической болезни сердца;

• нарушения репродуктивной функции у мужчин.

Хотя хром является жизненно важным элементом, при избыточном поступлении в организм он может стать опасным токсикантом. Соединения хрома токсичны для человека. Шестивалентный хром является канцерогеном I класса опасности. Опухоли легких образуются после длительного (15-20 лет) контакта с повышенными концентрациями хроматов (Cr 6+ ).

Причины избытка хрома:

• избыточное поступление извне (повышенная концентрация в воздухе, избыточный прием с хромсодержащими биодобавками, усиленное всасывание при недостатке цинка и железа) ;

• нарушение регуляции обмена хрома.

Основные проявления избытка хрома:

• воспалительные заболевания с тенденцией к изъязвлению слизистых оболочек (перфорация носовой перегородки) ;

• дерматиты и экземы;

• астматический бронхит, бронхиальная астма;

• увеличение риска oнкoлoгических заболеваний.

Как дефицит, так и избыток хрома в организме способен привести к существенному нарушению здоровья человека.

При недостаточном поступлении хрома в организм необходимо увеличить в рационе количество продуктов с повышенным содержанием хрома. К таким продуктам следует отнести свеклу, редис, картофель, капусту, томаты, вишню, яблоки, сливы, виноград, чернику, говяжью печень, рыбу и яйца [4].

При интоксикации хромом необходимо прекратить его поступление в организм из источника загрязнения и провести симптоматическое лечение. Возможно применение хелатирующей терапии (ДМПС (димеркаптопропансульфонат) с аскорбиновой кислотой) [4]. При контакте с солями хрома рекомендуется мытье в душе с раствором CaNa₂-ЭДТА.

Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. Среднее содержание хрома в растениях — 0,0005% (92-95% хрома накапливается в корнях), у животных — от десятитысячных до десятимиллионных долей процента. Высшие растения не переносят концентрации хрома выше 3-10-4 моль/л. В листьях он присутствует в виде низкомолекулярного комплекса, не связанного с субклеточными структурами.

У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов (структурный компонент глюкозоустойчивого фактора).

Основной источник поступления хрома в организм животных и человека – пища. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови и снижению чувствительности периферийных тканей к инсулину [4].

Отравления хромом, и его соединениями встречаются при их производстве: в машиностроении (гальванические покрытия) ; металлургии (легирующие добавки, сплавы, огнеупоры) ; при изготовлении кож, красок. Токсичность соединений хрома зависит от их химические структуры: дихроматы токсичнее хроматов, соединения Cr(VI) токсичнее соединений Cr(II), Cr(III).

Начальные формы заболевания проявляются ощущением сухости и болью в носу, першением в горле, затруднением дыхания, кашлем и так далее; они могут проходить при прекращении контакта с хромом. При длительном контакте с его соединениями развиваются признаки хронические отравления: головная боль, слабость, диспепсия, потеря в весе и других. Нарушаются функции желудка, печени и поджелудочной железы. Возможны бронхит, бронхиальная астма, диффузный пневмосклероз. При воздействии хрома на кожу могут развиться дерматит, экзема.

Пути метаболизма и токсичность хрома зависят от степени окисления. Абсорбция в желудочно-кишечном тpaкте хрома низка – 0,4-2,5% от общего количества (основной пищевой источник хрома – мясо, цельнозлаковые продукты, зеленая фасоль, брокколи). Cr 3+ после абсорбции переносится в крови в комплексе с белками в составе -глобулинов (преимущественно — трaнcферрином), распределяется в организме диффузно, экскретируется, главным образом, с мочой. Абсорбция хрома в легких зависит от растворимости солей хрома. Для Cr 6+ продемонстрирована возможность поступления через кожу. Чистый металлический хром нетоксичен, Cr 6+ значительно более токсичен, чем Cr 3+ . Хотя соединения Cr 3+ считаются относительно нетоксичными, но при приеме в высоких дозах даже пиколинат хрома, применяющийся в пищевых добавках, может вызывать поражение печени и почек. Cr 6+ обладает канцерогенными свойствами, его присутствие в парах и пыли в производственных условиях ассоциировано с повышением частоты paка легких, дерматитов, кожных язв.

Прием внутрь может привести к появлению головокружения, болей в области брюшной полости, тошноте, анурии, судорог, шока и комы. Источники хрома – производство стали, пигментов, обработка кожи, защитные растворы для обработки древесины, фотографическое дело, растворы, использующиеся в процессах гальванического и электролизного покрытия, производство цемента. Опасность для здоровья может представлять загрязнение почвы отходами производства красителей и кожевенных предприятий, содержащими Cr 6+ .

Хром может присутствовать в качестве контаминации в растворах для парентерального питания. Показано, что уровень хрома в волосах коррелирует с повышением его содержания в сыворотке и моче в условиях профессиональной экспозиции к этому элементу. Сниженный уровень хрома в волосах у пациентов с диабетом показывал корреляцию со снижением уровня хрома в сыворотке крови (содержание хрома в моче пациентов с диабетом повышено) [4].

Вывод. Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. Металлический хром пpaктически нетоксичен, но металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Но влияние его на организм достаточно широко.

Влияние некоторых тяжелых металлов и микроэлементов на биохимические процессы в организме человека

библиографическое описание:
Влияние некоторых тяжелых металлов и микроэлементов на биохимические процессы в организме человека / Зинина О.Т. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск, 2001. — №4. — С. 99-105.

код для вставки на форум:

Одними из наиболее вредных для биосферы Земли загрязнений, имеющих самые разнообразные вредные последствия, как для здоровья людей, так и для жизнедеятельности живых организмов, являются загрязнения тяжелым и металлами. Наряду с пестицидами, диоксинами, нефтепродуктами, фенолами, фосфатами и нитратами тяжелые металлы ставят под угрозу саму существование цивилизации. Увеличивающийся масштаб загрязнений окружающей среды оборачивается ростом генетических мутаций, paковых, сердечно-сосудистых и профессиональных заболеваний, отравлений, дерматозов, снижением иммунитета и связанных с этим болезней. В подавляющем большинстве случаев первоисточником загрязнений является экологически безграмотная деятельность человека. Среди опасных для здоровья веществ тяжелые металлы и их соединения занимают особое место, та к как являются постоянными спутниками в жизни человека.

Читать еще: Хром и его значение для организма человека

Очень часто многоэлементный анализ используют в медицине при выяснении причин острых и хронических отравлений, а так же при лечении профессиональных болезней, связанных с хроническим воздействием тяжелых металлов на организм в условиях реального производства и экологических особенностей.

В химико-токсикологическом анализе применяется метод минерализации при исследовании биологического материала (органов трупов, биологических жидкостей, растений, пищевых продуктов и др.) на наличие та к называемых «металлических ядов». Эти яды в виде солей, оксидов и других соединений в большинстве случаев поступают в организм через пищевой канал, в соответствующих отделах которого они всасываются в кровь и вызывают отравления.

Важнейшим и «металлическими ядами » являются соединения бария, висмута, кадмия, марганца, меди, ртути, свинца, серебра, таллия, хрома, цинка и соединения некоторых неметаллов (мышьяка, сурьмы). Ряд перечисленных выше химических элементов, соединения которых являются токсичными. В небольших количествах содержатся в тканях организма как нормальная их составная часть, В виду незначительных количеств этих химических элементов. Содержащихся в организме, их называют микроэлементами.

Установлены предельно-допустимые концентрации микроэлементов в организме.

Амплитуда содержания того или иного элемента у разных организмов может значительно выходить за пределы указанных концентраций. Фактор концентрации имеет определяющий хаpaктер для оценки физиологического действия элемента. Уже почти 85 лет известно, что:

Каждый элемент имеет присущий ему диапазон безопасной экспозиции, который поддерживает оптимальные тканевые концентрации и функции;
У каждого элемента имеется свой токсический диапазон, когда безопасная степень его экспозиции превышена [Mertz, 1982].

Правила Мертца особенно важны для токсикологической химии. Металлы с малыми значениями диапазона концентраций условно отнесены в разные группы по «степени опасности» (чем меньше диапазон, тем «опаснее»):

As, Be, Cd, Hg, Pb, Tl, Zn;
B, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Sb, Sc;
Ba, Mn, Sr, V, W.

Общепризнанно, что наиболее опасными элементами для человека, да и вообще для теплокровных животных, являются кадмий, ртуть и свинец (Cd, Hg, Pb).

Кадмий вызывает отравление, описанное в Японии как болезнь «итаи-итаи» (ох-ох). Название болезни происходит от боли в спине и ногах, сопровождающей остеомаляцию (декальцификацию) костей, что приводит к ломкости костей. Хроническое отравление кадмием разрушает печень и почки, приводя к сильнейшему нарушению функции почек. Избыток кадмия нарушает метаболизм металлов, особенно железа и кальция, нарушает действие цинковых и иных металло-ферментов, блокирует сульфгидрильные группы ферментов, нарушает синтез ДНК. Кадмий легко замещает металлфлавопротеиновых комплексах, где главенствующую роль играют железо и молибден, нарушая двухстадийный процесс окисления.

Ртуть токсична в любой своей форме. Ртуть в природных условиях довольно быстро превращается в летучее токсическое соединение — хлорид метилртути. В организме ионы метилртути быстро попадают в эритроциты, печень и почки, оседают в мозге, вызывая серьезные необратимые кумулятивные нарушения ЦНС. Это приводит, к конце концов, к общему и церебральному параличу, деформации конечностей, особенно пальцев, затрудненному глотанию, конвульсиям и cмepти. Ртуть блокирует активность ряда важнейших ферментов, в частности карбоангидразы, карбоксипептидазы, щелочной фосфатазы. Легко замещает кобальт в корриноидах, извращая метаболические реакции, связанные с витамином В12. Повреждение механизма биосинтеза ДНК из-за недостаточности витамина В12 является причиной мегалобластических анемий и наиболее распространенной формы — пернициозной анемии, что приводит к дегенеративным изменениям нервной системы.

Свинец известен как токсическое вещество почти 5 тысяч лет среди греческих и арабских ученых. В современных условиях наибольшим источником загрязнения свинцом среды обитания считаются выхлопы бензиновых двигателей автомашин, поскольку в бензин добавляется тетраэтилсвинец для повышения октанового числа. Свинец препятствует одной из ступеней биосинтеза гема, считается сильнейшим нейротоксином, вызывает повышенную агрессивность. Хроническое отравление свинцом постепенно приводит к нарушениям функций почек, нервной системы, анемии. Токсичность свинца увеличивается при недостатке в организме кальция и железа. Свинец блокирует SH-группы белков, образуя комплексы с фосфатными группами рибозы у нуклеотидов, особенно у цитидина, и тем самым быстро разрушает РНК, ингибирует ферменты, в частности карбоксипептидазу.

Мышьяк относится к числу наиболее сильных и опасных ядов. В присутствии кислорода быстро образует очень ядовитый мышьяковистый ангидрид. При перopaльном отравлении высокая концентрация мышьяка наблюдается в желудке, кишечнике, печени, почках и поджелудочной железе, при хроническом отравлении постепенно накапливается в коже, волосах и ногтях. Из-за ингибирования различных ферментов нарушает метаболизм. В процессе отравления первыми страдают аксоны, что приводит к периферической нейропатии и параличу конечностей. Мышьяк считается канцерогенным для человека.

Таллий очень токсичен, зачастую его называют «химическим СПИДом». Таллий, проникая через клеточные мембраны, образует сильные комплексы, например, нерастворимый комплекс с рибофлавином. Это приводит к нарушению метаболизма серы и разрушению иммунной системы. Отравление таллием приводит к гастроэнтеритам, периферической нефропатии, при большой абсорбции к cмepти. Через 2-3 недели после небольшого отравления у человека выпадают волосы.

Цинк в виде двухвалентного элемента входит в состав свыше 20 ферментов, включая участвующие в обмене НК. Большая часть цинка в теле человека находится в мышцах, а самая высокая концентрация — в простате. В крови он присутствует в эритроцитах как кофактор в карбоангидразе. Избыток цинка может разбалансировать метаболические равновесия других металлов. Разбалансировка отношения цинк/медь является главным причинным фактором в развитии ишемической болезни сердца. Избыточное потрeбление солей цинка может приводить к острым кишечным отравлениям с тошнотой. В общем, цинк не очень опасен, а возможность отравления, вероятнее всего зависит от совместного присутствия токсичного кадмия.

Медь является необходимым кофактором для нескольких важнейших ферментов, катализирующих разнообразные окислительно-восстановительные реакции, без которых нормальная жизнедеятельность невозможна. Медь входит в качестве необходимого элемента в состав цитохромоксидазы, тироназы и других белков. Их биологическая роль связана с процессами гидроксилирования, переноса кислорода, электронов и окислительного катализа. В тканях здорового организма концентрация меди в течение всей жизн и поддерживается строго постоянной. В норме существует система, препятствующая непрерывному накоплению мед и в тканях путем ограничения ее абсорбции ил и стимуляции ее выведения. Хронический избыток меди в тканях При соответствующих заболеваниях вызывают токсикоз : ведет к остановке роста, гемолизу, снижению содержания гемоглобина, к деградации тканей печени, почек, мозга. Около 95 % меди в организме присутствует в составе гликопротеина крови церулоплазмина. Известен факт недостатка этого белка При болезни Вильсона-Коновалова — врожденном дефиците метаболизма (гепатолентикулярная дегенерация). Из-за генетического дефекта в синтезе церулоплазмина его содержание в крови резко снижено. В результате медь не связывается в комплекс с нормальной для организма константой устойчивости. Это приводит к недостатк у мед и в цеп и реакций метаболизма, приводящей к естественному для здорового организма синтез у соединительной ткани. Для осуществления нормального процесса сшивки мономеров эластина и коллагена не хватает активной Си-лизолоксидазы. С другой стороны «освободившиеся» ионы меди, лишившись по сути единственного нормального потребителя, откладываются в специфических тканях (печень, ядра мозга, почки, эндокринные железы, радужная оболочка глаз), где оказывают прямой токсический эффект. Создается парадоксальная ситуация избытка меди в специфических тканях при ее недостатке в нормальной цепи метаболизма.

Хром один из наименее токсичных элементов. При острых отравлениях накапливается во внутренних органах. Считается, что трехвалентный хром в виде комплекса с никотиновой кислотой и алифатическим и аминокислотам и работает в организме в качестве «фактора толерантности к глюкозе». Его действие заключается в усилении гипогликемического действия инсулина. В обычных условиях отрицательным является недостаток хрома в организме.

Сурьма — менее токсичный элемент, чем мышьяк. При отравлении накапливается в скелете, почках, селезенке.

Барий в виде двухвалентного катиона ядовит из-за его антагонизма с калием (но не с кальцием). У обоих ионные радиусы подобны. Барий является мускульным ядом. Абсорбированный барий откладывается в костях и в пигментной оболочке глаз.

Марганец — элемент почти нетоксичен, особенно в виде двухвалентного иона. В виде перманганат-иона токсичен из-за окислительной способности. Отравление происходит в случае вдыхания оксида в промышленном производстве.

Серебро. Элемент накапливается в печени и в меньших количествах, но равномерно, в остальных органах и тканях. Отложения серебра отмечено в клубочках почек и в субэпителиальных слоях кож и («аргироз» — гoлyбоватое окрашивание кожи).

При различных патологиях имеет место изменение содержания микроэлементов в организме. Исследование сыворотки больных острым вирусным гепатитом, а также при постгепатитном циррозе показало, что у пациентов с острым гепатитом концентрация цинка почти не менялась, концентрация кадмия значительно увеличивалась. Концентрация меди и марганца незначительно уменьшалась. При хроническом гепатите и постгепатитном циррозе содержание меди и цинка в сыворотке уменьшалось, а кадмия увеличивалось. Содержание марганца почти не менялось. Выделение с мочой меди, превышающее 115 мкг/сутки и сопровождаемое низким содержанием в крови, свидетельствует о синдроме системного заболевания, например, болезни Вильсона-Коновалова. Повышенное содержание в крови и моче алюминия, особенно у пожилых людей, может сопровождать энцефалопатию, болезнь Альцгeймера и другие формы слабоумия, а при почечной недостаточности также остеомаляцию и микроцитарную гипохромную анемию. Повышенное содержание в крови и моче лития хаpaктерно для больных с патологией мочевыделительной системы, нефропатиями.

Повышенное относительно ПДК содержание в биологических жидкостях отдельных тяжелых металлов может свидетельствовать о хроническом воздействии токсикантов на организм и перенапряжении работы почек и печени. Это требует мер по очистке организма от избытка тяжелых металлов, например, с помощью препаратов с полианионами (морская капуста) в незапущенных случаях.

Повышенное содержание в крови и моче наиболее токсичных тяжелых металлов (кадмия, ртути, свинца) требует энергичных мер по их выведению, поскольку их избыток разрушает нервную, сердечно-сосудистую и иммунную системы.

Повышенное содержание в крови и моче таллия и селена может пролить свет на причины облысения и плохое самочувствие таких больных.

Повышенное содержание в организме бора должно привлечь внимание к тяжелым металлам, содержание которых не превышает ПДК, т.к. он оказывает синергистское (усиливающее) влияние на их токсические свойства.

Токсичность «металлических ядов» объясняется связыванием их с соответствующими функциональными группами белковых и других жизненно важных соединений в организме. В результате нарушаются нормальные функции соответствующих клеток и тканей в организме, и наступает отравление, которое в ряде случае в заканчивается cмepтью.