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 ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

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:

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

II  — 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;

III  — 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.

Острое отравление барием после рентгеноскопии желудка проявляется болью в подложечной области, слабостью, сухостью во рту. Наблюдается холодный пот, тошнота. Развитие - бледность кожных покровов, акроцианоз, одышка, тахикардия, землистый оттенок цвета кожи, цианоз губ, анурия, вялость,

заторможенность, язык сухой с коричневым налетом, вздутие живота. Смерть наступает от остановки сердца. При исследовании трупа - очаговые кровоизлияния, дефекты на слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, отек мозга, геморрагический отек легких, геморрагические эрозии желудка, отек стромы миокарда, почек, множественные центральные некрозы печени, очаговый некронефроз, полнокровие сосудов.

После случайного приема внутрь сульфида бария наблюдались экстрасистолия и остановка сердечной деятельности через 5 ч. На вскрытии погибших — кровоизлияния и очаги некроза в слизистой оболочке пищеварительного тракта, кровоизлияния в мозговые оболочки, геморрагическая пневмония и отек легких. В органах резко увеличено содержание бария.

При остром отравлении органическими соединениями бария выявлены незначительные изменения паринхиматозных органов, выразившиеся в белковой и жировой дистрофии клеток печени и почек, сопровождавшиеся полнокровием сосудов и умеренным отеком стромы. Оба соединения при пероральном поступлении обладают умеренной токсичностью. Каприлат и стеарат бария относят к веществам с выраженными кумулятивными свойствами. Местного раздражающего, кожно-резорбтивного и кожно-аллергического действия они не оказывают. Каприлат бария обладает выраженным раздражающим действием на слизистые оболочки. Различие в биологической активности этих соединений, видимо, связано с большей растворимостью каприлата бария и большим процентным содержанием в нем бария. Хроническое отравление.

Лица, имеющие дело с солями бария при содержании аэрозоля дезинтеграции в воздухе рабочих помещений 12-276 мг/м³, жалуются на раздражение верхних дыхательных путей, глаз и кожи, головную боль, головокружение, нарушение сна, ноющие боли в области сердца.

В производстве хлорида бария, кроме того, жалуются на жидкий стул, бессонницу, отсутствие аппетита. У многих обнаружены вегетативно-сосудистая дистония, изменения в крови (анемия, лейкопения в сочетании с лимфоцитозом, эозинофилия, дегенеративные изменения в нейтрофилах), стойкая брадикардия, полиневриты и токсические энцефалопатии. Заболевания верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта обнаружены у всех рабочих со стажем 10-20 лет. Попадание пыли углекислого бария на производстве керамических радиодеталей вызывает доброкачественный пневмокониоз, при ее длительном воздействии развиваются явления умеренного склероза с очаговым утолщением межальвеолярных перегородок. У работниц бариевого производства увеличено число случаев внематочной беременности, выкидышей и токсикозов 2 половины беременности; у мужчин — снижение половой активности. В производстве сульфата бария при концентрациях пыли 17-313 мг/м^ч у рабочих диагностируются ларингиты, бронхиты, эмфизема, нарушение функции внешнего дыхания, в мокроте кристаллы барита. Многолетние наблюдения за здоровьем рабочих, занятых на добыче и переработке барита, позволяют говорить о существовании баритоза, как вида пневмокониоза; клиническая картина скудна: жалобы на боли в груди, одышку, кашель.

Эпидемиологические наблюдения показали, что в местностях с высоким содержанием бария в воде (2-10 мг/л) выше смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Избыток бария в почве, воде и кормах, особенно в сочетании с избытком там же стронция, может привести к нарушению кальциевого обмена и тяжелому поражению костной системы, известному под названием уровской болезни.

Химико-токсикологическая диагностика

При лейкозах содержание бария в эритроцитах и плазме крови увеличивается. Количественное определение бария может служить диагностическим тестом на заболевание лейкозом.

При судебно-химическом исследовании проводят минерализацию с использованием азотной, серной и других кислот. Барий обнаруживают в осадке сульфатов по зеленой окраске пламени и затем по форме кристаллов йодата и/или сульфата бария. Реакция с родизонатом натрия проводится капельно на фильтровальной бумаге. Образующийся комплекс розовато-коричневого цвета при добавлении соляной кислоты переходит в серо-красный цвет. В присутствии значительных количеств растворимых солей бария в объекте наблюдается положительный эффект с хроматами.

Летоксикаиия

При отравлении через рот проводят промывание желудка 1% раствором Na₂S0₄ или MgS0₄, а также клизмы из 10% раствора тех же солей. Растворы Na₂S0₄ или MgS0₄ (20,0 ч. соли на 150,0 ч. воды) принимают по I столовой ложке каждые 5 мин. Рвотные средства используют с целью удаления из желудка нерастворимого сульфата бария. Внутривенно можно вводить 10-20 мл 3% раствора Na₂S0₄, подкожно — камфору, кофеин, лобелии. При выраженных нарушениях сердечного ритма внутривенно капельно вводят 0,5% КО. Для усиления детоксикации вводят мочегонные, для смягчения раздражающего действия на желудочно-кишечный тракт - слизистые супы и молоко. Кладут грелку к ногам.

Таллий и его соединения

Таллий - элемент III группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Атомный номер 81. По физическим свойствам близок к свинцу. В соединениях проявляет степень окисления +1 и +3. Соединения со степенью окисления +1 более устойчивы. Таллий легко взаимодействует с минерапьными кислотами, кроме соляной кислоты, в которой он покрывается пленкой малорастворимого хлорида таллия. Не реагирует с щелочами, водой в отсутствие кислорода, азота, аммиака. В воде, содержащей кислород, образует гидроксид TLOH, в кислороде - оксиды Т1₂0 и Т1₂0₃, с галогенами - галиды со степенью окисления +1. Малорастворимы в воде галогениды, сульфиды, хроматы таллия.

Таллий (Т1) представляет собой мягкий металл цвета сливочного масла, быстро окисляющийся на воздухе.

Ион Т1 в некоторых проявлениях подобен ионам Rb и К , а в других -ионам серебра Ag и золота Aif.

Сходство ионов таллия и калия проявляется в ряде свойств. Ион таллия не очень чувствителен к рН. Гидроксид ТГОН - сильное основание. Многие соли таллия - сульфаты, карбонаты, ацетаты и другие - относительно хорошо растворимы в воде. Ион таллия может замещать калий в некоторых ферментных системах. Подобно калию таллий (+1) обладает незначительным сродством к карбоксильным, амино- и фосфатным группам, однако может образовывать связи с сульфгидрильными группами. Таллий - слабый комплексо-образователь. Сходство таллия (+1) и серебра (+1) проявляется в образовании малорастворимых осадков - Т1С1 и AgCl при взаимодействии с хлоридами.

Таллий - редкий элемент. В качестве сопутствующего элемента содержится в медно-цинковых, мышьяковых рудах. Содержание в морской воде составляет 0,01 мгк/л, в атмосфере над южным полюсом - 50x10 г/м .

Таллий металлический находит применение как амальгама в термометрах для низких температур, входит в состав различных сплавов

Его соли применяют в качестве родентицидов и инсектицидов, в производстве оптических приборов и специальных стекол, как люминофоры в электронике, химико-аналитических исследованиях, в ювелирном деле, в диагностике заболеваний миокарда (сцинциграфия). Ацетат таллия иногда используется в качестве эпилятора. Талий является нервно-протоплазматическим ядом. Интерес к токсичности таллия связан с его повышенной концентрацией вокруг металлургических заводов, в районе электростанций, работающих на угле.

Отравления таллием в силу их неспецифической симптоматики встречаются чаще, чем о них думают. В последние Годы участились случаи непрофессиональных или бытовых отравлений, что связано с бесконтрольностью применения веществ, содержащих таллий с безответственностью и пренебрежением мерами предосторожности со стороны как ответственных лиц, так и лиц использующих эти вещества. Соли таллия широко применяются в быту в качестве инсектицидов и родентицидов. Иногда таллий обнаруживают в биосредах при химико-токсикологическом исследовании на свинец, и как случайную находку при экспертизе живых лиц или судебно-химическом исследовании. Встречаются все типы отравлений: транскутанные (соли таллия способны проникать трансдермально и даже через резиновые перчатки), ингаляционные, пероральные. Описаны случаи отравлений таллием, купленным вместо кокаина, около 3% таллия зарегистрировано в китайском травяном сборе «Nutrign»

Следует отметить, что до момента развития алопеции отравление таллием не диагностируется.

Токсикокинетика и токсикодинамика

Этот элемент находят во всех растительных продуктах. Особенно высока концентрация таллия в капусте (125 нг/г массы сухой ткани). Содержание его в хлебе и говяжьей печенке составляет соответственно 0,5-1 и 0,3 нг/г массы сухой ткани. В пищевом рационе человека может содержаться около 1,5 мкг/сутки.

Дополнительным источником поступления таллия через желудочно-кишечный тракт и легкие может служить табак, в котором его содержится до 100 нг/г.

В организме взрослого человека содержится около 100 мкг таллия. Поступление с пищей - около 1,5 мкг в сутки. Таллий и его соединения попадают в организм человека через рот, дыхательные пути и кожу, так как адсорбируются неповрежденной кожей.

Минимальная доза таллия, приводящая к смертельному исходу составляет 12- 15 мг/кг, смертельное отравление возникает при приеме более 1,0г внутрь. Сшах около 2 ч после приема внутрь, время полувыведения до 30 дней, за сутки с мочой выводится 55%, Vd 1 — 5 л/кг.

Близкие химические и физические свойства ионов таллия (+1) и калия (+1) отчетливо проявляются в сходстве кинетики поступления этих ионов в организм. После всасывания в кровь из мест введения, а также после внутривенной инъекции ионы таллия (+1) быстро распределяются по тканям.

Распределение яда неравномерное, максимальные концентрации обнаруживают в почках, костях, кишечнике, селезенке, минимальные — в мозге Исследования на животных с радиоактивным ²"⁴Т1 согласуются в общих чертах с данными для человека. У крыс после однократного введения в желудок наибольшее количество таллия содержат почки, затем содержание снижается в ряду: тестикулы > печень > селезенка, предстательная железа > мозг > волосы. В начале продолжительной экспозиции в костях и головном мозге обнаруживается относительно небольшое количество таллия.

Однако через несколько дней уровень его в этих органах становится выше, чем в печени. Время удержания таллия в тканях невелико. Через 25 дней после перорального приема Т1 в организме человека остается незначительная часть дозы.

Часть таллия аккумулируется в эритроцитах. В крови таллий находится преимущественно в форме свободных ионов таллия (+1), так как не связывается с альбумином и другими белками, проявляет слабую комплексообразовательную способность.

Как показано на крысах, независимо от пути поступления таллий выводится из всех тканей практически по одному и тому же экспоненциальному закону со временем полувыведения 80 часов. Через 3 недели после введения соединений таллия в организме остается около 1% дозы. При длительной экспозиции стационарный уровень таллия в органах достигается примерно через 20 дней. Основной путь выведения таллия из организма - почки (75%) и в меньшей мере - кишечник (25%).

Т1 совершает энтерогепатический, энтероэнтеральный и энтерооральный циклы, выделение Т1 со слюной в 15 раз превышает его экскрецию почками. Значительная часть ионов таллия (+1) может экскретироваться из крови в толстую кишку. Важную роль играет энтерогепатический путь выведения таллия с желчью. Значительная часть его выводится с потом, слезами, молоком, а также через волосяные фолликулы.

Накопление таллия с возрастом в костях, мозге и других тканях указывает на отсутствие эффективного механизма гомеостатического регулирования этого элемента у млекопитающих.

Механизм токсического действия

Таллий - высокотоксичный примесный элемент. Соединения таллия (3+) менее токсичны, чем соединения таллия (+1). Одним из наиболее достоверных механизмов токсичного действия таллия (+1) можно считать нарушение ионного баланса главных катионов организма Na' , К , Са²⁺. Несмотря на сходство ряда свойств ионов таллия (+1) и калия (+1), между ними имеются важные различия. Особенно существенна более высокая способность таллия (+) по сравнению с ионами щелочных металлов проникать через плазматическую мембрану, как внутрь клеток, так и из клетки. Измерение транспорта ионов через мембрану эритроцитов показывает, что скорость трансмембранного переноса таллия (+1) по крайней мере на 2 порядка (100 раз) выше, чем для ионов лития, натрия, калия, рубидия.

Таллий нарушает функционирование различных ферментных систем, разобщает окислительное фосфорилирование, нарушает синтез белков, ингибирует щелочную фосфатазу и сукцинат дегидрогеназу.

При избыточном поступлении таллия патологические изменения в скелете напоминают рахит, вызываемый такими элементами, как алюминий и бериллий.

Таллий в значительной мере накапливается в волосяных луковицах и волосяных сосочках. В результате нарушения образования кератина в волосяных луковицах происходит выпадение волос. Поэтому таллий нашел применение в медицине как депилирующее средство. Избыток цистеина в пищевом рационе позволяет частично устранить этот вредный эффект таллия.

Считают, что таллий конкурирует с ионом калия в биохимических процессах, протекающих с его участием. Таллий накапливается в митохондриях и оказывает общеклеточное токсическое действие. Это приводит к нарушению деятельности многих органов и систем, клинические проявления этих нарушений зависят от дозы яда, типа экспозиции (острое, хроническое воздействие) и пути поступления таллия.

Клинические проявления интоксикаиии

Отравления соединениями таллия не всегда диагностируются вследствие неспецифичности их клинических проявлений и нехарактерной пагологоанатомической картины. Многие авторы обращают внимание на то, что симптомы отравлений напоминают признаки отравления мышьяком или пищевую токсикоинфекцию - ботулизм. Отсутствие изменений в периферической крови и температурной реакции организма, диспептических расстройств дают основание сомневаться в возникшем отравлении. Однако прогрессирующее развитие полиневрита с резким болевым синдромом, утяжеление общего состояния больного, психопатологические проявления, нарушения функции почек и, наконец, обильное выпадение волос вплоть до облысения позволяют предполагать интоксикацию таллием.

Различают острое, подострое и хроническое клиническое течение интоксикации. Латентный период длится от нескольких часов до нескольких дней.

Даже при приеме высоких доз существует скрытый период длительностью до 12-14 ч. Наиболее выраженная клиническая картина приходится на 2-3 неделю от момента отравления.

Вначале наступают диспептические явления - анорекс, гастроэнтериты с поносом (иногда с кровью), тошнота, рвота, пароксизмальные боли в животе. Затем в течение 8-40 часов первых симптомов наступают расстройство нервной системы - резкая слабость, беспокойство, парестезии, расстройство походки (атаксия), дрожание, иногда судороги, мышечные боли, нарушается ритм сна (днем отмечается сонливость, ночью больные бодрствуют).

По мере кумуляции со 2-4 дня развивается умеренная гипертензия, тахикардия, перебои в сердце; присоединяются характерные сенсорные нарушения в виде парестезии, онемения рук, губ, сопутствующие парестезиям мигрирующие боли — специфичный признак интоксикации. Чем тяжелее интоксикация, тем быстрее и в большей степени формируются болезненные парестезии, боли сильнее выражены в животе и грудной клетке. Весьма специфичной (в совокупности с другими признаками) является немотивированная тревога. Поражения печени незначительны (табл 1).

Могут проявляться психические расстройства, отмечается лихорадка. Наступающие нарушения дыхания и кровообращения нарастают и заканчиваются комой и смертью на 7-10 день после начала отравления. В случае выживания в течение 7-10 дней наблюдаются выраженные неврологические расстройства в виде головных болей, атаксии, тремора, парастезии, полиневритов, мышечной атрофии. Отмечаются невриты, параличи лицевого нерва, снижается масса тела, тахикардия, различные психические нарушения, кожные проявления в виде шелушения, трещины в углах рта коричневой пигментации, гиперкератоза ладо- ний и подошв. Отмечено появление белых поперечных полос на ногтях (полосы Месса), продвигающихся по мере роста ногтей.

Таблица 1 Системы органов Клинические проявления ЦНС: снижение настроения, вялость, слабость, парестезии, миалгии, ощущение жжения в конечностях и выраженные боли в них, головная боль, бессонница, парезы (параличи) черепно-мозговых нервов, атаксия, хереоатетоз, острый интоксикационный психоз, судорожный синдром, кома. Сердечнососудистая система: умеренная гипертензия, тахикардия, боли в сердце, перебои. Дыхательн ая система: одышка, кашель (при ингаляционном поступлении), затрудненное дыхание,

	тяжесть в груди, интенсивные боли в грудной клетке, некардиогенный отек легких, РДС.
Желудочно -кишечный тракт:	анорексия, саливация, стоматит, диарея, гастроэнтероколит, боли в животе (по типу кишечной колики), непроходимость кишечника, тошнота, рвота, кровотечения.
Мочевая система:	олигурия, протеинурия, азотемия, цилиндроурия.
Кровь:	Анемия ,гемолиз

У некоторых больных наблюдается нарушение углеводного обмена, поражение почек и суставов («таллиевый псевдоревматизм»). Собственное токсическое действие таллия усугубляется обезвоживанием и быстро приводит к тяжелым осложнениям: судорогам, интоксикационным психозам, коме, смерти.

Нарушение углеводного обмена проявляется в виде гак называемого диабета, глюкозурии, поражения почек, гемотурией, уробилинурией, появление в моче цилиндров, ацетоновых тел; в крови - сгу щение с изменением гемакрита, анемия. Могут наблюдаться нарушения зрения.

Алопеция развивается на 3-4 неделе от момента отравления и более характерна для подострого или хронического течения интоксикации. Развивается облысение, исчезновение подмышечной и лобковой растительности, медиальной или латеральной трети бровей (это считается наиболее характерной симптоматикой, часто позволяющей установить окончательный диагноз), т.к. алопеция является весьма частым, сопутствующим различным заболеваниям признаком.

Токсикологическая диагностика

Химико-токсикологическую диагностику осуществляют измерением уровня таллия в моче за 24 ч (яд медленно выводится). Считают, что выведение за сутки 5-10 мг соответствует тяжелой интоксикации. Выделение таллия с мочой может продолжаться в течение 3-5 месяцев после отравления.

Диагностические уровни в слюне не верифицированы. Измерение таллия в волосах и ногтях проводят при судебно-химическом исследовании, наиболее четкие результаты дает метод атомно-адсорбционной спектрофотометрии; пигментацию волос оценивают под микроскопом.

Патоморфологически - воспаление слизистой оболочки кишечника, экхимозы и отек в миокарде, атрофические изменения в паренхиматозных органах, дегенерация двигательных и чувствительных периферических нервных волокон.

В головном мозге отек, множественные кровоизлияния, хроматолиз нейронов моторной зоны коры. В легких - метаплазия эпителия бронхов, в миокарде - межуточный продуктивный миокардит. В выпавших волосах гистологически обнаруживается веретенообразное вздутие корневой части с обильным отложением в ней черного пигмента.

Детоксикаиия

При попадании внутрь проводят промывание желудка со взвесью активированного угля, дают солевое слабительное, затем прием активированного угля внутрь в течение 2-3 недель по 2-3 г 3-4 раза в день и хлорид калия 3-5 г. Внутривенно вводят тиосульфат натрия 10 мл 20-30% раствора и глюкозу. При наОрушении дыхания вводят лобелии, кислород, по показаниям сердечные средства, дибазол и витамины.

Специфическим, хотя и оспариваемым многими авторами средством является ферроцианид железа. Считают, что его назначение в дозе до 250 мг на кг/сутки (разделенной на 4 приема) через назогастральный зонд способствует «иммобилизации» внутриклеточного таллия с последующим его перераспределением в просвет желудочно-кишечного тракта, при этом почечная экскреция яда снижается, этот антагонист назначают до тех пор, пока количество таллия, выводимое за сутки, не будет менее 0,5 мкг. Во время терапии ферроцианидом железа назначение солей калия прекращается.

Вторым по значимости антагонистом является калия хлорид, назначение которого способствует экскреции таллия почками. Рекомендуют по 500.0 мг калия хлорида внутрь каждые 4 ч на протяжении 6 дней. Однако у больных с неврологической симптоматикой существует опасность ее временного обострения. Мнения относительно лечения Д-пеницилламином противоречивы. Считают, что препарат способен провоцировать перераспределение таллия в мозг из других тканей и увеличивать летальность в эксперименте на животных (100% при лечении, 87% в контроле), однако вместе с ферроцианидом железа летальность составила 25% (ферроцианид+Д-пеницилламин), а при введении одного ферроцианида — 56%.

Эффективность унитиола в отношении таллия не подтверждена.

При тяжелых острых отравлениях положительный эффект оказывают ге- мосорбция на ранних этапах интоксикации и гемодиализ при наличии признаков поражения почек. Назначение салуретиков в больших дозах не способствует усилению экскреции таллия. Лечение осложнений проводят по общепринятым методам.

Мышьяк и его соединения. Мышьяк относится к микроэлементам, принимающим активное участие в биохимических процессах живого организма. Он оказывает положительное влияние на процессы кроветворения, участвуя в синтезе гемоглобина.

Содержание мышьяка в организме человека зависит от количества его в пищевых продуктах. В большинство пищевых продуктов мышьяк входит в качестве естественной составной части. С дневным рационом в организм человека поступает до 1 мг мышьяка. В норме в сырых овощах и фруктах мышьяк содержится в количестве 0,007 мг/кг, в сухих овощах и фруктах 0,03 мг/кг, в мясе 0,01 мг/кг. Много мышьяка в морских организмах, особенно ракообразных и моллюсках — до 40 мг/кг. Богатейшим источником мышьяка в пищевом рационе является морская и речная рыба (0,13 мг/кг). В странах, где рацион питания основан на морской рыбе и морепродуктах, обнаруживают увеличение количества мышьяка в крови и тканях людей.

В табаке содержится до 40 мг/кг мышьяка; в зависимости от сорта табака при курении ингалируется до 100 мкг мышьяка в сутки.

В организме содержится около 18 мг мышьяка. Он содержится в основном в белках тканей и участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Основное количество мышьяка содержится в эритроцитах (в 6,4 раз больше, чем в плазме), где он связан с гемоглобином. При этом с глобином он связывается больше, чем с гемом. Мышьяк накапливается в печени, почках, легких. В волосах и костях он задерживается на годы, что имеет значение для судебной медицины.

Основная масса мышьяка выводится с мочой, выведение с калом не превышает 10% введенной дозы. За сутки с мочой выводится около 55% введенной дозы. Он выводится в основном в неорганической форме: 85%-90% в форме арсената, остальные 10-15% в виде арсенита.

Применение

К соединениям мышьяка с древнейших времен существовал двоякий подход. Их рассматривали как сильнейшие яды, но и как вещества, обладающие целебными тонизирующими свойствами. Так, еще 200 лет назад в медицинскую практику введен 1% раствор арсенита натрия (раствор Фаулера) как общеукрепляющее и тонизирующее средство.

В медицине, стоматологии, используется As₂0₃. Na₃As0₄ и Na₃As0₃ используются как эритропоэтическое средство при неврозах, анемии, лейкозах.

Оксид мышьяка (III) является исходным материалом для получения мышьяка и его производных; служит для обесцвечивания стекол, консервирования кож, мехов, как лекарственный препарат в медицине и ветеринарии, реагент в аналитической химии; применяется в производстве пестицидов. Оксид мышьяка (V) используется для получения арсенатов; в качестве окислителя при проведении некоторых реакций; как дефолиант и антисептик.

Арсин - газ с запахом чеснока, горюч, обладает резорбтивным действием. Используется как боевое отравляющее вещество .Селенид мышьяка применяется в инфракрасной оптике, электронике, электрофотографии.

Хлорид мышьяка (III) используется в производстве фармацевтических препаратов и других синтезах; для уничтожения личинок комаров.

Арсенид галлия применяется в полупроводниковой технике.

Арсенопирит—минерал мышьяка, используемый для получения металлического мышьяка.

Токсичность соединений мышьяка

Добыча и переработка мышьяксодержащих руд и минералов; пирометаллургия и получение серной кислоты, суперфосфата; сжигание каменного угля, нефти, торфа, сланцев; синтез и использование мышьяксодержащих ядохимикатов, препаратов, антисептиков и реагентов играют существенную роль в загрязнении мышьяком объектов природы, атмосферы и воздуха рабочей зоны. В атмосферном воздухе в окрестностях индустриальных районов обнаруживали 0,125-69 мкг/м мышьяка. Колебания обусловлены расстоянием от источника выделения, направлением ветра, мощностью предприятия и др.

Соединения мышьяка, попадающие в атмосферу с выбросами, оседают на поверхности почвы, водоемов и на растениях. Постоянный выпуск сточных вод, содержащих мышьяка, приводит к загрязнению водоемов. Концентрация мышьяка в воде ниже спуска сточных вод мышьяковых и медных заводов достигает 0,6-6 мг/л, в то время как выше спуска она не превышает фоновых значений. Большое количество мышьяка найдено в донных отложениях водоемов, откуда он может при определенных условиях мигрировать в жидкую фазу.

В стоках кожевенных заводов уровень мышьяка достигает 300 мг/л, азотнотуковых комбинатов 0,8 мг/л, свинцово-цинковых предприятий 0,15-0,22 мг/л, рудообогатительных фабрик 0,8 мг/л, молибдено-вольфрамовых заводов 0,9 мг/л, никелевых заводов 1,4 мг/л, свинцовых комбинатов 0,06 мг/л, гидрометаллургических цехов оловозавода 634 мг/л, горнообогатительных комбинатов 0,5 мг/л, обогатительных фабрик 400 мг/л.

Загрязнение водной среды мышьяком возможно также при длительном контакте природных вод с отвалами на основе неутилизируемых твердых мышьяксодержащих отходов. Отходы, складируемые на открытых площадках без спецзахоронения или замуровываемые в глиняные траншеи и котлованы, равно как сбрасываемые в прудки-отстойники, представляют собой мощные источники загрязнения почвы, воды и воздуха мышьяком. Содержание мышьяка в отвалах может достигать значительных величин.

Применение мышьяксодержащих пестицидов в сельском хозяйстве приводит к загрязнению почвы. В некоторых сельскохозяйственных районах в почве обнаруживали до 30 мг/кг этого элемента.

Содержание мышьяка в воздухе рабочей зоны предприятий варьирует в широких пределах. Так, в медеплавильном и медносерном производстве он обнаруживается от 7 до 6600 мкг/м³, в производстве швейнфуртской зелени — 39 мг/м³, на золотодобывающих рудниках — 0,001-0,028 мг/м , на стекольном заводе

— 10 мкг/м , в производстве инсектицидов — 40 мкг/м . Хлорид мышьяка (III) в концентрации 0,2 мг/л переносится не более минуты. Смертельная доза оксида мышьяка (III) 20-300 мг; метаарсенита кальция 0,15-0,3 г; метаарсенитацетата меди 0,15-0,2 г.

Механизм токсического действия

Основные расстройства, вызываемые мышьяком.

1.  Нарушение тканевого дыхания и снижение энергетических ресурсов клетки в результате метаболического разобщения окислительного фосфорилирования. Этот эффект реализуется несколькими путями в зависимости от валентной формы мышьяка.

2.  Общий ацидоз, развивающийся вследствие угнетения окислительных процессов и накопления в тканях молочной, пировиноградной кислоты и других кислых продуктов обмена.

3.  Нарушение гемодинамики из-за паралича капилляров, увеличения порозности стенок кровеносных сосудов, расстройства сердечной деятельности, местного токсического действия на выделительные органы, что приводит к значительному обезвоживанию организма, потере солей.

4.Гемолиз и анемия, усиливающие гипоксию тканей, обусловленную не только расстройством реакций окислительного фосфорилирования, но и нарушением транспорта кислорода вследствие включения мышьяка в молекулу Mb.