Воздействие тяжелых металлов на организм человека

Введение

Свинец - это тяжелый голубовато-серый легкоплавкий металл, который естественным образом содержится в земной коре. Однако он редко встречается в природе в виде металла. Обычно он встречается в сочетании с двумя или более другими элементами с образованием соединений свинца (, 2017). Многие его физические и химические свойства, такие как мягкость, пластичность, пластичность, плохая проводимость и устойчивость к коррозии, способствовали тому, что человек с древних времен использует свинец и соединения свинца для самых разнообразных применений(Хернберг, 2000). Свинец легко поддается формовке и формовке. По этим причинам свинец использовался людьми на протяжении тысячелетий и сегодня широко распространен в таких разнообразных продуктах, как трубы, аккумуляторные батареи, пигменты и краски, глазури, виниловые изделия, гири, дробь и боеприпасы, чехлы для кабелей, защита от радиации и т.д. Тетраэтилсвинец широко использовался с 1930-х по 1970-е годы в качестве присадки к бензину для улучшения характеристик двигателя (, 2010).

Источники свинца:

Уровень содержания свинца в окружающей среде за последние три столетия увеличился более чем в 1000 раз в результате деятельности человека (, 2007). Свинец может попасть в окружающую среду в результате выбросов при добыче свинца и других металлов, а также с заводов, на которых используется свинец, свинцовые сплавы или соединения свинца. Свинец выделяется в воздух при сжигании угля, нефти или отходов. Как только свинец попадает в атмосферу, он может перемещаться на большие расстояния, если частицы свинца очень малы. Свинец удаляется из воздуха дождем и частицами, падающими на сушу или в поверхностные воды. Источники свинца в пыли и почве включают свинец, который попадает на землю из воздуха, а также атмосферные воздействия и сколы краски на основе свинца со зданий, мостов и других сооружений. Свалки могут содержать отходы от добычи свинцовой руды, производства боеприпасов или другой промышленной деятельности, такой как производство аккумуляторов ( ., 2016; , 2006; ., 2016). Прошлые виды использования свинца, такие как его использование в бензине, являются основным источником содержания свинца в почве, и более высокие уровни содержания свинца в почве обнаруживаются вблизи дорог. Большая часть свинца в городских почвах поступает из старых домов, краска которых содержит свинец. Свинец также может попасть в пищевые продукты, если их положить в неправильно глазурованную глиняную посуду или керамическую посуду, а также в стеклянную посуду из свинцового хрусталя (, 2007; ., 2016).

Использование свинца:

Римляне были первыми, кто начал широко использовать свинец при изготовлении труб для водоснабжения, изготовлении посуды и кухонной утвари или даже в качестве пигмента. Ацетат свинца позже использовался в качестве подсластителя для вина и сидра, а также в медицине для лечения ряда заболеваний. Отравление свинцом было очень важным из-за его широкого использования в гончарном деле, производстве труб, строительстве лодок, производстве окон, оружейной промышленности, производстве пигментов и печати книг. Многие из этих применений сократились или исчезли в течение 19-го века, но также появились новые в течение 19-го века, такие как его применение для повышения октанового числа бензина путем добавления тетраэтилсвинца, его использование в стеклянной таре для приготовления пищи или использование краски с соединениями свинца ( ., 2016; Гарсия-Лестон и др., 2010). Соединения свинца используются в качестве пигмента в красках, красителях и керамической глазури, а также в конопатке. В последние годы количество свинца, используемого в этих продуктах, было сокращено, чтобы свести к минимуму вредное воздействие свинца на людей и животных. В настоящее время, хотя подавляющее большинство его применений исчезло, свинец по-прежнему присутствует во многих отраслях промышленности, таких как ремонт автомобилей, производство и переработка аккумуляторов, удаление свинцовой краски, демонтаж, рафинирование, керамическая глазурь, латунь и плавильня ( ., 2016; , 1993; , 2006; Ворволакос и др., 2016). Он также используется для обслуживания конструкций, находящихся на открытом воздухе, таких как мосты или водонапорные башни, в запайке банок с едой или напитками, в глазурованной керамике, а также может присутствовать в питьевой воде или табачном дыме ( ., 2016; í-ó, 2010). Свинцовая краска является основным источником воздействия свинца и основным источником токсичности свинца. Свинец также содержится в керамике, покрытой свинцовой глазурью; а пища, которую едят или хранят в контейнерах, окрашенных краской на основе свинца или глазурью, содержащей свинец, может содержать значительное количество свинца (, 2006). Растительные лекарственные средства из Индии, Китая и других частей Азии могут быть потенциальными источниками воздействия свинца. Было обнаружено, что некоторые аюрведические растительные продукты, произведенные в Южной Азии, были загрязнены им. Соединения свинца содержатся в некоторых косметических средствах, таких как сурма и коль. Некоторые виды красителей для волос, косметики и красителей содержат ацетат свинца (, 2007).

Профессиональное облучение:

Свинец использовался с древних времен, и из-за того, что он не поддается биологическому разложению, загрязнение окружающей среды является постоянным и широко распространенным, затрагивая население в целом. Свинец уникален тем, что антропогенные источники вносят почти исключительно вклад в облучение в постиндустриальную эпоху. Итак, отравление свинцом было известно мужчинам, но ситуация ухудшилась в 18веке с промышленной революцией. Люди могут подвергаться воздействию свинца, когда они работают на работах, где используется свинец. Воздействие свинца происходит при изготовлении боеприпасов, батарей, листового свинца, припоя, некоторых латунных и бронзовых деталей, керамической глазури, герметизации, радиационных экранов, печатных плат, военного оборудования (реактивных турбинных двигателей, военных систем слежения) и некоторого хирургического оборудования. Люди, работающие в отраслях по выплавке и переработке свинца, литейном производстве латуни / бронзы, производстве резиновых изделий и пластмасс, пайке, сварке и резке стали, на заводах по производству аккумуляторов и в производстве свинцовых компаундов, могут подвергаться воздействию свинца ( ., 2016; , 2006). Также могут подвергнуться воздействию строительные и демонтажные рабочие, а также люди, работающие на мусоросжигательных заводах, в гончарной и керамической промышленности, в мастерских по ремонту радиаторов и в других отраслях промышленности, где используется свинцовый припой. Маляры, которые соскребают старую краску, могут подвергнуться воздействию свинца, содержащегося в пыли. Семьи работников могут подвергаться воздействию более высоких уровней свинца, когда работники приносят домой свинцовую пыль на своей рабочей одежде (, 2007).

Поглощение и распределение свинца в организме:

Часть свинца, попадающего в организм, поступает при вдыхании пыли или химических веществ, содержащих свинец. Как только этот свинец попадает в легкие, он быстро попадает в другие части тела через кровь. Более крупные частицы, которые слишком велики, чтобы попасть в легкие, могут быть откашляны и проглочены. Человек также может проглотить свинец, употребляя пищу и жидкости, содержащие его. Количество, которое попадает в организм из желудка, частично зависит от того, когда человек ел в последний раз. Это также зависит от возраста и того, насколько хорошо частицы свинца растворяются в желудочном соке (, 2007). Дети поглощают около 50% проглоченного свинца. Принимая во внимание, что эксперименты с участием взрослых добровольцев показали, что у взрослых, которые только что поели, количество свинца, попавшего в кровь из желудка, составляло всего около 6% от общего количества принятого внутрь. У взрослых, которые не ели в течение дня, около 60-80% свинца из желудка попало в кровь. В целом, если взрослые и дети принимают одинаковое количество свинца, большая часть проглоченного количества попадет в кровь у детей, чем у взрослых (, 2007; ., 2016).

Пыль и грязь, содержащие свинец, могут попасть на кожу, но только небольшая часть свинца пройдет через кожу и попадет в кровь, если ее не смыть. Однако можно случайно получить свинец, который находится на руках, во время еды, питья, курения или нанесения косметики. Большее количество свинца может проникать через поврежденную кожу (например, в результате царапин, царапин и ран). Единственными видами соединений свинца, которые легко проникают через кожу, являются добавки в этилированный бензин, который больше не продается широкой публике. Таким образом, широкая общественность вряд ли столкнется со свинцом, который может проникать через кожу (, 2007).

Вскоре после попадания свинца в организм он попадает с кровью в мягкие ткани и органы (такие как печень, почки, легкие, мозг, селезенка, мышцы и сердце). Через несколько недель большая часть свинца попадает в кости и зубы. У взрослых около 94% от общего количества свинца в организме накапливается в костях и зубах. Около 73% свинца в организме детей накапливается в их костях. Некоторое количество свинца может оставаться в костях десятилетиями; однако некоторое количество свинца может покидать кости и при определенных обстоятельствах вновь попадать в кровь и органы (например, во время беременности и в периоды грудного вскармливания, после перелома кости и в пожилом возрасте). Тело не превращает свинец в какую-либо другую форму. Как только он попадает внутрь и распределяется по органам, свинец, который не накапливается в костях, покидает организм в виде мочи или кала (, 2007).

Свинец в эритроцитах:

Содержащийся в крови свинец быстро усваивается эритроцитами, где он связывается с несколькими внутриклеточными белками. Хотя механизмы, с помощью которых свинец проникает через клеточные мембраны, до конца не выяснены, результаты исследований на интактных эритроцитах и призраках эритроцитов указывают на то, что существует два, а возможно, и три пути облегченного переноса свинца через мембрану эритроцитов. Основным предлагаемым путем является анионообменник, который зависит от 33и блокируется ингибиторами анионообмена (, 2007). Также может существовать второй второстепенный путь, который не проявляет3 зависимости от 3 и не чувствителен к ингибиторам анионообмена (, 1986). Свинец и кальций также могут иметь общий путь проницаемости, который может быть2+ каналом 2 +. Свинец вытесняется из эритроцита активным транспортным путем, скорее всего 2+, (2+, 2+)-АТФазой (ó- ., 1999).

Дегидратаза дельта-аминолевулиновой кислоты () является основным лигандом, связывающим свинец в эритроцитах ( ., 1998; , 2011). Связывание свинца с является насыщаемым; связывающая способность, по оценкам, составляет приблизительно 850 мкг / дл эритроцитов (или приблизительно 40 мкг / дл цельной крови), а кажущаяся константа диссоциации, по оценкам, составляет приблизительно 1,5 мкг / л ( ., 1998). В эритроците были идентифицированы два других свинецсвязывающих белка, белок с массой 45 кДа и меньший (ые) белок (ы), имеющий молекулярную массу <10 кДа ( ., 1997, 1998). Сильная связывающая способность свинца для сульфгидрильных белков создает помехи для различных ферментов и структурных белков. Наиболее хорошо известное из этих искажений связано с вмешательством в путь синтеза гема, в частности в фермент . Из трех основных белков, связывающих свинец, идентифицированных в эритроцитах, обладает самым сильным сродством к свинцу и, по-видимому, доминирует в распределении свинца по лигандам (35-84% от общего свинца в эритроцитах) при уровнях свинца в крови ниже 40 мкг / дл ( ., 1998; ., 1982; 2000). Свинец связывается и ингибирует активность ( 1991; ., 1985; ., 1982, 2000;). Синтез , по-видимому, индуцируется в ответ на ингибирование и, следовательно, в ответ на воздействие свинца и связывание свинца с ( ., 1982; ., 1984).

Несколько механизмов могут участвовать в индукции , включая (1) ингибирование непосредственно свинцом; (2) ингибирование протопорфирином, вторичное по отношению к накоплению протопорфирина в результате ингибирования феррохелатазы свинцом; и (3) накопление , вторичное по отношению к ингибированию , которое может стимулировать синтез в клетках костного мозга ( ., 1984; ., 1982).

представляет собой полиморфный фермент с двумя аллелями ( 1 и 2) и тремя генотипами: 1,1, 1,2 и 2,2. Более высокий уровень наблюдался у лиц с генотипами 1,2 и 2,2 по сравнению с аналогично подвергшимися воздействию лицами с генотипом 1,1 ( ., 1987; ., 2000; ., 1991). Это наблюдение привело к предположению, что аллель -2 может иметь более высокую аффинность связывания со свинцом, чем аллель 1 ( ., 1997), разница, которая может изменить результаты, опосредованные свинцом.

Содержание свинца в плазме крови:

Было высказано предположение, что свинец в плазме существует в четырех состояниях: слабо связанный с сывороточным альбумином или другими белками с относительно низким сродством к свинцу, в комплексе с низкомолекулярными лигандами, такими как аминокислоты и карбоновые кислоты, прочно связанный с циркулирующим металлобелкоми в виде свободного 2+ (-Модхефер и др., 1991). Примерно 40-75% свинца в плазме связывается с белками плазмы, из которых альбумин, по-видимому, является доминирующим лигандом. Свинец в сыворотке крови, который не связан с белком, существует в основном в виде комплексов с низкомолекулярными сульфгидрильными соединениями (например, цистеином, гомоцистеином). Другие потенциальные лиганды, связывающие свинец в сыворотке, могут включать цитрат, цистеамин, эрготионеин, глутатион, гистидин, оксилат и γ-глобулины (- ., 1991; , 1980).

Биомаркеры токсичности свинца:

Измерение уровня свинца в крови () является наиболее общепринятым и поддающимся проверке биомаркером воздействия свинца. Свинец уникален как токсикант тем, что между Центром по контролю и профилактике заболеваний (), Агентством по регистрации токсичных веществ и заболеваний () и Агентством по охране окружающей среды () существует соглашение о том, что токсического порога для свинца не существует ( ., 2005; , 2016). Это означает, что в организме нет измеримого уровня свинца, ниже которого не происходит никакого вреда. указало цель по максимальному уровню загрязнения () на уровне нуля для свинца (, 2007; , 1993).

Нарушение выработки гема и последующее уменьшение пула гема в организме является одной из основных причин патологии, связанной со свинцом. Когда уровень свинца в цельной крови () превышает 20 мкг / дл, активность подавляется на 50 процентов (, 2012). Однако активность также может быть нарушена при порфирии, циррозе печени и алкоголизме. Заметное увеличение экскреции с мочой аминолевулиновой кислоты (), субстрата, который накапливается в результате снижения , в прошлом использовалось в качестве маркера токсичности свинца, но может быть обнаружено только тогда, когда превышает 35 мкг / дл у взрослых и 25-75 мкг / дл у детей (, 2006). Более того, во время биосинтеза гема свинец препятствует включению железа в протопорфирин путем ингибирования активности феррохелатазы. Следовательно, цинк связывается с протопорфирином и образует цинковый протопорфирин () ( ., 1978). Присутствие было предложено в качестве индикатора недавней интоксикации свинцом и, таким образом, может быть использовано в качестве биомаркера воздействия ( , 2000).

Влияние на здоровье

Во всем мире отравление свинцом является важной проблемой общественного здравоохранения, и на его долю приходится почти 1% глобального бремени болезней. Токсичная природа свинца была осознана более четырех тысяч лет назад ( ., 2003). Однако, в частности, за последнее столетие все более сложные эпидемиологические исследования более адекватно выявили широкий спектр последствий для здоровья, которые могут возникнуть в результате воздействия свинца, и что свинец может вызывать последствия для здоровья при различных уровнях свинца в крови, которые ранее считались безопасными ( ., 2016). Известно, что свинец вызывает широкий спектр физиологических, биохимических и поведенческих нарушений у лабораторных животных и людей, включая центральную и периферическую нервную системы, кроветворную систему, сердечно-сосудистую систему, почки, печень, а также репродуктивную систему мужчин и женщин на протяжении многих лет (, 2007, , 2000).

Острое воздействие свинца в высоких дозах может вызвать целый ряд симптомов, включая тошноту, рвоту, боли в животе, недомогание, сонливость, анемию, головные боли, раздражительность, вялость, судороги, мышечную слабость, атаксию, тремор, паралич, кому и смерть (, 2007). Однако было также доказано, что свинец влияет на здоровье детей при очень низких концентрациях в крови. Хроническое воздействие свинца на низком уровне связано со снижением показателей интеллекта, синдромом дефицита внимания и агрессией ( ., 2003).

Работники, подвергшиеся воздействию свинца на производственных предприятиях, демонстрируют повышенную частоту мертворождений, выкидышей и самопроизвольных абортов, снижение количества и подвижности сперматозоидов, снижение фертильности, гипоспермию, увеличение частоты тератоспермии и снижение либидо. Женщины, у которых были партнеры-мужчины, подвергшиеся воздействию свинца, имеют более высокий уровень выкидышей. Дети рабочих, подвергшихся воздействию свинца, имеют повышенный уровень врожденной эпилепсии и сердечно-сосудистых заболеваний (, 2007; , 2006). У взрослого населения в целом свинец был связан с гипертонией, поражением почек и сердечно-сосудистыми заболеваниями (, 2007; - ., 2007).

При относительно низких уровнях воздействия неблагоприятные последствия для здоровья могут включать нарушение химического состава эритроцитов, задержки нормального физического и умственного развития у младенцев и детей младшего возраста, незначительные нарушения концентрации внимания, слуха и способностей к обучению у детей, а также незначительное повышение артериального давления у некоторых взрослых (, 2006).

По-видимому, некоторые из этих эффектов, в частности изменения в уровнях некоторых ферментов крови и в аспектах нейроповеденческого развития детей. Токсические эффекты свинца сильно различаются, проявляясь в виде едва заметных изменений в нейрокогнитивных функциях при низком уровне воздействия или в виде потенциально смертельной энцефалопатии при остром отравлении свинцом. По мере прогрессирования воздействия симптомы токсичности могут проявляться по-разному (, 2006). Воздействие свинца было связано с увеличением общей заболеваемости раком, а также раком желудка, легких и мочевого пузыря (, 2006).

Свинец способен влиять на множество ферментов, участвующих в производстве гемоглобина, включенного в состав красных кровяных телец. Также было обнаружено, что он способен вызывать положительный ответ в широком спектре биологических и биохимических тестов, которые включают тесты на ингибирование ферментов, точность синтеза ДНК, мутации, хромосомные аберрации, рак и врожденные дефекты. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицировало свинец как возможный канцероген для человека (группа 2), а неорганические соединения свинца - как вероятные канцерогены для человека (группа 2) (МАИР, 2006). Существует несколько предлагаемых механизмов для лучшего понимания канцерогенных свойств свинца и условий, необходимых для этой цели. Эти механизмы включают митогенез, изменения в транскрипции генов, окислительное повреждение и несколько косвенных механизмов генотоксичности (í-ó, 2010).

Взаимодействия свинца в пути биосинтеза гема:

Кроветворная система является одним из органов-мишеней при отравлении свинцом. Ферментами биосинтетического пути гема, в которых воздействие свинца представляет клинический интерес, являются синтетаза дельта-аминолевулиновой кислоты (-), дегидратаза дельта-аминолевулиновой кислоты (-) и феррохелатаза ( ., 2016). Серия реакций, приводящих к биосинтезу гема, начинается с сукцинилкоэнзима А (КоА) и глицина и заканчивается введением железа (++) в молекулу протопорфирина с образованием гема. На первом этапе фермент - катализирует образование - из глицина и сукцинил-КоА, тогда как на втором этапе - катализирует образование порфобилиногена () из двух молекул -. Известно, что из–за своего сродства к группе - свинец подавляет активность дельта-, которая использовалась в качестве лабораторного инструмента для выявления интоксикации свинцом ( , 2007). Более 99% свинца, присутствующего в крови, накапливается в эритроцитах. Из них более 80% приходится на дельта-АЛАД. Астрин и его коллеги (1987) обнаружили 50%-ное ингибирование активности дельта- при 15 мкг/ дл. Сакаи и Морита (1996) обнаружили, что пороговое значение содержания свинца в крови для ингибирования дельта- было чрезвычайно низким (приблизительно 5 мкг/дл). На последнем этапе феррохелатаза включает железо (++) в молекулу протопорфирина с образованием гема. Свинец подавляет активность феррохелатазы и, следовательно, предотвращает включение железа в протопорфирин. Эта реакция приводит к связыванию цинка с образованием протопорфирина цинка () ( , 2007).

Окислительный стресс и токсичность свободных радикалов свинцом:

Свинец индуцирует выработку активных форм кислорода (АФК), которые приводят к перекисному окислению липидов, повреждению ДНК и истощению систем антиоксидантной защиты клеток ( ., 2013). Сообщалось, что воздействие свинца и возникающий в результате окислительный стресс изменяют белковую часть антиоксидантных ферментов ( ., 2005). Окислительный стресс, по-видимому, является возможным способом молекулярного механизма токсичности свинца ( ., 2013). Окислительный стресс возникает, когда образование свободных радикалов (т.е. Веществ с одним или несколькими неспаренными электронами) превышает возможности механизмов антиоксидантной защиты (т.е. Путей, обеспечивающих защиту от вредного воздействия свободных радикалов). Истощение глутатиона и сульфгидрильных групп, связанных с белком, и изменения активности различных антиоксидантных ферментов, свидетельствующие о перекисном окислении липидов, были вовлечены в индуцированное свинцом окислительное повреждение тканей ( ., 2012). Свинец, по-видимому, вполне способен вызывать окислительное повреждение сердца, печени, почек, репродуктивных органов, мозга и эритроцитов ( , 2007). Участие свободных радикалов в токсичности свинца может проявляться на разных уровнях: () ингибирование дельта- свинцом приводит к накоплению его субстрата дельта-, который может быстро окисляться с образованием свободных радикалов в виде супероксидного иона (2−), гидроксильного радикала (–) и перекись22водорода (22) и () свинец обладают способностью стимулировать инициированное ионами железа перекисное окисление липидов мембраны ( , 2007; ., 2016).

Несколько молекул антиоксидантов, таких как уровни глутатиона () и глутатиондисульфида (), а также активность антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы (), каталазы (), глутатионпероксидазы (), глутатион--трансферазы () и глутатионредуктазы (), являются наиболее часто используемыми параметрами для оценки окислительного ущерб ( ., 2017). Глутатион – это трипептид, содержащий цистеин, который обладает реактивной -группой с восстановительной активностью. Соответственно, играет жизненно важную роль в защите клеток от окислительного стресса. Он может действовать как неферментативный антиоксидант путем прямого взаимодействия группы – с АФК, или он может быть вовлечен в реакции ферментативной детоксикации АФК в качестве кофактора или кофермента. Он обладает группами карбоновых кислот, аминогруппой, группой – и двумя пептидными связями в качестве сайтов для реакций металлов. Свинец связывается исключительно с группой –, что снижает уровень и может влиять на антиоксидантную активность ( , 2015). Другой компонент системы антиоксидантной защиты, , восстанавливает обратно до и тем самым косвенно поддерживает систему антиоксидантной защиты. Глутатионредуктаза обладает дисульфидом в своем активном центре, который был предложен в качестве мишени для свинца, что приводит к ингибированию фермента. Это ингибирование приводит к снижению соотношения / , что делает клетки более восприимчивыми к окислительному повреждению. , и являются металлопротеинами и выполняют свои антиоксидантные функции путем ферментативной детоксикации пероксидов (–),22, 222 и 2. Каталаза разлагает222 на 2 и222 2–. Глутатионпероксидаза нуждается в для разложения2222 или других пероксидов с одновременным окислением в . Было высказано предположение, что каталаза обеспечивает важный путь22разложения 22 при более высокой стационарной22концентрации 22, тогда как считается, что играет более важную роль в22разложении 22 при более низких стационарныхуровнях22(, 2016; , 2007). Поскольку эти антиоксидантные ферменты зависят от различных важных микроэлементов и простетических групп для правильной молекулярной структуры и ферментативной активности, они являются потенциальными мишенями для токсичности свинца ( ., 2013). Как показали Осман и Эль-Миссири (1998), введение селена перед инъекцией свинца самцам крыс оказывало заметное профилактическое действие против свинца посредством увеличения активности и , а также содержания . Хотя защитный эффект был приписан образованию неактивного комплекса селен–свинец, было упомянуто, что такие взаимодействия не могут быть единственным механизмом благоприятного воздействия селена. СОД расщепляет22 в до2222 и требует меди и цинка для своей активности. Ионы меди, по-видимому, играют функциональную роль в реакции, подвергаясь попеременному окислению и восстановлению, где ионы цинка, по-видимому, стабилизируют фермент вместо того, чтобы играть роль в каталитическом цикле ( , 2000). и соавторы (1986) наблюдали: () высокую корреляцию между снижением СОД и снижением концентрации меди в крови животных, () отсутствие влияния на СОД при увеличении в присутствии нормальной концентрации меди и () то, что пищевые добавки с медью предотвращали вызванное свинцом снижение Активность дерна. Таким образом, они предположили косвенное ингибирующее действие на СОД из-за индуцированного свинцом дефицита меди. Ингибирование активности СОД свинцом было также показано в исследовании , где авторы указали, что действие свинца может привести к снижению поглощения АФК и привести к окислительному повреждению ( ., 2011). Однако . (1998) продемонстрировали быструю индукцию клеточного22 22 после обработки клеток 52 1 свинцом, которую, как они предположили, усиливает стимулирующее действие свинца на активность – и ксантиноксидазы, которые продуцируют2222. Рибаров и соавторы (1981) обнаружили, что при окислении в присутствии свинца22образуется 22, который может индуцировать перекисное окисление липидов в клеточных мембранах эритроцитов. Они также обнаружили, что свинец значительно усиливает аутоокисление в липосомной модели . Ингибирование этого эффекта и позволило предположить, что22 и222 каким-то образом вовлечены в процесс. В результате они предположили, что свинец может индуцировать образование АФК при взаимодействии с -, что приводит к перекисному повреждению мембран эритроцитов ( ., 1981).

Генотоксичность свинца:

В ряде исследований в различных биологических системах использовалось несколько конечных точек для оценки генотоксического действия свинца. Наиболее репрезентативными из них являются исследования повреждений ДНК, такие как структурные и числовые хромосомные аберрации (), сестринские хроматидные обмены (), микроядерный () тест, которые чаще используются из-за его чувствительности и простоты (í-ó ., 2010).

Исследования показали значительное увеличение в периферических лимфоцитах ведущих работников с высоким (>30 мкг/дл) ( ., 1988; - ., 1986: ., 1982; ., 1976). Многие исследователи сообщали о значительном увеличении у ведущих работников, у которых был высоким (> 30 мкг / дл) ( ., 2002; ., 2001; ., 1988). Гранжан и др. (1983) заметили, что показатели и снизились у ведущих работников после прекращения воздействия свинца в течение нескольких дней. Они также заметили, что у вновь принятых на работу работников не наблюдалось какого-либо увеличения показателей в течение первых 4 месяцев работы, несмотря на увеличение как , так и , что позволяет предположить, что генотоксические эффекты могут возникать после длительного воздействия свинца. Это также может свидетельствовать о том, что текущий не является хорошим биомаркером генотоксических эффектов. Напротив, в группе из 18 рабочих со средним 49 мкг/дл не было обнаружено заметного увеличения частоты по сравнению с контролем ( <10 мкг/дл) (ä- ., 1981). Исследование 19 детей, живущих в сильно загрязненной местности, не выявило существенных различий в показателях СКЭ между облученными детьми (, 30-60 мкг/дл) и 12 контрольными (, 10-21 мкг/дл) ( ., 1983).

У ведущих работников наблюдалась повышенная частота микроядер в периферических лимфоцитах по сравнению с контрольной группой лиц. После того, как рабочие потребляли богатую поливитаминами диету в течение 4 месяцев, частота микроядер значительно снизилась, что заставило авторов предположить, что окислительное повреждение может быть связано с генотоксичностью свинца ( ., 1998; 2001).

Выведение:

Выделение с мочой:

Механизмы, с помощью которых неорганический свинец выводится с мочой, до конца не изучены. Такие исследования были затруднены трудностями, связанными с измерением ультрафильтруемого свинца в плазме и, следовательно, с измерением скорости клубочковой фильтрации свинца. Почечный плазменный клиренс составлял приблизительно 20-30 мл / мин у субъекта, который получил однократную внутривенную инъекциюиндикатора хлорида 203 (, 2007). Измерение почечного клиренса ультрафильтруемого свинца в плазме указывает на то, что свинец подвергается клубочковой фильтрации и чистой канальцевой реабсорбции ( ., 1986; 1990; ., 1979). Почечный клиренс свинца в крови увеличивается с увеличением концентрации свинца в крови выше 25 мкг / дл (, 1983). Механизм этого не выяснен и может включать в себя сдвиг в распределении свинца в крови в сторону фракции, имеющей более высокую скорость клубочковой фильтрации (например, комплекс с более низкой молекулярной массой), механизм, ограниченный канальцевой реабсорбцией свинца, или влияние индуцированной свинцом нефротоксичности на реабсорбцию свинца.. Исследования, проведенные в препаратах тонкой кишки млекопитающих, подтверждают существование насыщаемых и ненасыщаемых путей переноса свинца и предполагают, что свинец может взаимодействовать с транспортными механизмами кальция и железа (, 2007).

Экскреция с калом:

У людей поглощенный неорганический свинец выводится с калом (, 2007). Механизмы экскреции поглощенного свинца с калом не выяснены; однако пути экскреции могут включать секрецию в желчь, желудочную жидкость и слюну ( ., 1976). Выделение свинца с желчью также наблюдалось у собаки, крысы и кролика ( , 1974).

Использование растений и растительных продуктов для лечения побочных эффектов так же старо, как и человечество. Основные преимущества средства на растительной основе: эффективность, дешевизна, легкодоступность и отсутствие серьезных побочных эффектов. Несколько исследований показали, что экспериментальные исследования были расширены в поисках лекарственных растений и натуральных продуктов, которые могли бы устранить токсичность металлов для животных и людей. В этом исследовании токсичность свинца пытались снизить с помощью куркумина и -аллилцистеина – сернистого соединения чеснока. Следовательно, краткое введение обоих приведено здесь.

КУРКУМИН

Куркумин - это вещество , получаемое из растения . Происхождение растения ., которое относится к семейству , происходит из Индии. (Велаюдхан и др., 2012). Растение распространено по всем тропическим и субтропическим регионам мира, широко культивируется в странах Юго-Восточной Азии. Эти измельченные в порошок высушенные корневища имеют по меньшей мере 76 синонимов, перечисленных в монографии ВОЗ 1999 года (, 1999). Среди них некоторые важные имена: Халди (на хинди), Харидра или Гаури (на санскрите), Чианг Хуан (на китайском), Укон (на японском), Куркум (на арабском), Бесар (на непальском) и др. Он достигает 1 м в высоту, с коротким стеблем и хохлатыми листьями. Куркума, то есть измельченное корневище ., имеет долгую историю использования в пищу в качестве специи, главным образом в качестве ингредиента во многих видах порошков карри и соусов, где куркумин из куркумы является основным красящим веществом, придающим цвет и аромат пище. Наиболее активным компонентом куркумы является куркумин, который может составлять до 2-5% от общего количества специй в куркуме (, 1999).

Это основной компонент живицы куркумы, в сыром экстракте корневищкуркумыдлинной содержится около 70-76% куркумина, а также около 16% деметоксикуркумина и 8% бисметоксикуркумина ( ., 2005). Он широко используется в традиционной индийской медицине для лечения широкого спектра заболеваний. Куркуминоиды, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин являются полифенолами и отвечают за желтый цвет куркумы. Они получают из куркумы путем экстракции этанолом. Чистый оранжево-желтый кристаллический порошок нерастворим в воде. Куркумин может существовать в нескольких таутомерных формах, включая кето- и енольную формы. Енольная форма более энергетически стабильна в твердой фазе и в растворе ( ., 2014). Последовательность, в которой функциональные группы, спирт и метокси, вводились в куркуминоид, по-видимому, включала две циннаматные единицы, соединенные вместе малонил-КоА. (Кита и др., 2008; Раули и Уайтинг, 1973). В качестве отправной точки он использует коричную кислоту, которая является производным аминокислоты фенилалнина. Это примечательно, потому что биосинтез растений с использованием коричной кислоты в качестве отправной точки встречается редко по сравнению с более распространенным использованием п-кумаровой кислоты ( ., 2008).

Метаболизм и метаболиты куркумина:

Существует два основных пути трансформации куркумина, а именно восстановление и глюкуронизация. необходим для реакции восстановления, но природа редуктазы неизвестна. Кроме того, большинство конъюгированных производных гидролизуются β-глюкуронидами. Результаты экспериментов показали, что куркумин сначала был биотрансформирован в дигидрокуркумин и тетрагидрокуркумин, а затем эти соединения были преобразованы в конъюгаты моноглюкуронидов. Таким образом, было высказано предположение, что куркумин-глюкуронид, дигидрокуркумин-глюкуронид, тетрагидрокуркумин-глюкуронид и тетрагидрокуркумин являются основными метаболитами куркумина ( ., 1999).

Потенциальное применение и защитные эффекты куркумина:

Индия производит большую часть мировых запасов куркумы ( , 2011). Он используется в пищевой промышленности в качестве добавки, ароматизатора, консерванта и красителя (например, в горчице, маргарине, безалкогольных напитках и напитках). В качестве безопасного красителя куркумин внесен в международную систему нумерации пищевых добавок с кодом 100 ( , 2008). Немедицинское применение куркумы человеком включает косметику, которая содержит эфирные масла, полифенолы, белки, жиры, минералы, углеводы и влагу. Считается, что ароматические свойства куркумы объясняются ее летучими эфирными маслами (, 2004).

В индийской аюрведической медицине куркума используется с 1900 года до нашей эры для лечения широкого спектра заболеваний. Исследования, проведенные во второй половине 20-говека, выявили, что куркумин отвечает за большую часть биологической активности куркумы (, 1999). Как традиционная медицина, куркума также широко использовалась на протяжении веков для лечения различных заболеваний, включая ревматизм, боли в теле, расстройства печени, желчнотку, выделения из мочи, диспепсию, воспаление, запор, лейкодермию, аменорею и воспалительные колики. В настоящее время проводятся многочисленные клинические испытания на людях, изучающие влияние куркумина на многочисленные заболевания, включая множественную миелому, рак поджелудочной железы, миелодиспластические синдромы, рак толстой кишки, псориаз и болезнь Альцгеймера ( ., 2008; ., 2013; ., 2014).

Исследования и на животных также показали, что куркумин может обладать противоопухолевым, антиоксидантным, противоартритным, антиамилоидным, противоишемическим и многими другими защитными эффектами наряду с противовоспалительными свойствами ( ., 2007; ., 2014). Кроме того, он может быть эффективен при лечении малярии, профилактике рака шейки матки, обладает гепатопротекторным действием и может препятствовать репликации вируса ВИЧ (, 2011). Исследование показало, что куркумин ингибирует рекрутирование РНК-полимеразы в вирусную ДНК, тем самым ингибируя транскрипцию вирусной ДНК ( ., 2008). Куркумин также в значительной степени связан с защитой от заражения ВПГ-2 на животных моделях интравагинальных инфекций ( ., 2014). Куркумин действует как поглотитель свободных радикалов и антиоксидант, ингибируя перекисное окисление липидов ( и , 2015). Исследование с участием генетически измененных мышей показало, что куркумин может ингибировать накопление разрушительного бета-амилоида в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера, а также разрушать выходящие бляшки, связанные с этим заболеванием (Мишра и Паланивелу, 2008). Его потенциальные противоопухолевые эффекты видны из его способности индуцировать апоптоз в раковых клетках без цитотоксического воздействия на здоровые клетки. Поскольку желудочно-кишечный тракт, по-видимому, более подвержен воздействию неметаболизированного куркумина, чем любая другая ткань, полученные результаты подтверждают клиническую оценку куркумина как химиопрофилактики колоректального рака ( , 2004).  Куркумин может влиять на активность фактора транскрипции -ҡ, который был связан с рядом воспалительных заболеваний, таких как рак ( ., 2010). Куркумин и его комплекс с марганцем обеспечивают защитное действие против неврологических расстройств, таких как деменция, проявляя антиоксидантную активность ( , 2004). Также была задокументирована роль куркумина в токсичности, вызванной металлами ( ., 2012; ., 2008). Недавно . (2017) сообщили, что эфир, спирт и водный экстракт . проявляют противовоспалительное действие.

Антиоксидантная активность:

Антиоксидантная активность куркумина была выявлена очень давно (, 1976). Он действует как поглотитель свободных радикалов кислорода.  куркумин может значительно ингибировать образование активных форм кислорода (АФК), таких как супероксидные анионы,2222 и нитритные радикалы, генерируемые активированными макрофагами, которые играют важную роль в воспалении. Куркумин также снижает выработку АФК ( ., 2004). Он может защитить гемоглобин от окисления. Его производные, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин, также обладают антиоксидантным действием ( , 2009). Куркумин является мощным поглотителем различных АФК, включая супероксиданион, гидроксильный радикал, синглетный кислород, оксид азота и пероксинитрит ( üç, 2008). Куркумин обладает способностью защищать липиды, гемоглобин и поглощающую ДНК активность, чем деметоксикуркумин или бисдеметоксикуркумин. Куркумин также является мощным ингибитором циклооксигеназы и липоксигеназы, генерирующих АФК, в эпидермисе мышей (, 2007).

Механизм действия:

Куркумин проявляет антиоксидантную активность благодаря своей уникальной конъюгированной структуре, которая включает два метоксилированных фенола и енольную форму β-дикетона; структура демонстрирует типичную способность улавливать радикалы в качестве антиоксиданта, разрывающего цепи ( ., 2004). Как правило, считается, что неферментативный антиоксидантный процесс фенольных материалов проходит через две стадии: стадию захвата радикалов и стадию прекращения действия радикалов ( , 2015).

Биодоступность куркумина:

Были проведены многочисленные исследования биотрансформации куркумина. Растворение куркумина в горячей воде перед приемом внутрь или в теплых маслянистых жидкостях, по-видимому, повышает биодоступность. Исследователь разработал ряд аналогов куркумина, которые, по-видимому, обладают большей биодоступностью, но эти аналоги не были широко протестированы ни , ни в медицинских целях ( ., 2014). Аггарвал и его коллеги (2014) показали, что куркумин сначала был биотрансформирован в конъюгаты дигидрокуркумина () и тетрагидрокуркумина. Куркумин-глюкурноиды, дигидрокуркуминглюкурноид, тетрагидрокуркумин-глюкурноид и тетрагидрокуркумн являются основными метаболитами куркумина у мышей. . (1998) обнаружили, что куркумин обладает плохой биодоступностью из-за его быстрого метаболизма в печени и стенках кишечника. В их исследовании оценивалось влияние комбинации пиперина, известного ингибитора глюкурноидирования печени и кишечника, на биодоступность куркумина у крыс и здоровых добровольцев-людей. Исследование показало, что в используемых дозировках пиперин повышает концентрацию куркумина в сыворотке крови, степень всасывания и биодоступность как у крыс, так и у людей без каких-либо побочных эффектов. Также была синтезирована композиция куркумина, инкапсулированная полимерными наночастицами, “нанокуркумин”. Он обладает потенциалом обойти многие недостатки, связанные со свободным куркумином, такие как плохая растворимость и плохая системная биодоступность. Частицы нанокуркумина имеют размер в среднем менее 100 нанометров и демонстрируют сопоставимую или превосходящую эффективность по сравнению со свободным куркумином в моделях линий раковых клеток человека ( ., 2007).

-АЛЛИЛЦИСТЕИН () – СОЕДИНЕНИЕ СЕРЫ ЧЕСНОКА

Род включает чеснок, зеленый лук, лук, зеленый лук и лук-порей. Все они содержат соединения серы, которые являются лекарственно активными. Чеснок ( ), относящийся к семейству лилейных,является культурным растением, высоко ценимым во всем мире. Родом из Центральной Азии, чеснок является одним из самых ранних культурных продуктов питания. Чеснок - универсальный овощ, часто используемый в качестве ингредиента во многих блюдах для улучшения вкуса, аромата и аромата. Он также использовался в качестве эффективного средства от различных заболеваний (- ., 2010). Чаще всего его используют сырым после измельчения, измельчения, нарезки ломтиками или выжимания сока. Часто его готовят и там, где он усиливает вкус, а также добавляет питательных веществ. Различные пищевые добавки с чесноком, включая высушенные или порошкообразные составы, масла и жидкие экстракты, были представлены на рынке для удовлетворения спроса потребителей на биологически активные соединения чеснока. Среди продуктов, полученных из чеснока, выдержанный экстракт чеснока () является единственным препаратом с самой высокой антиоксидантной активностью, даже большей, чем у свежего чеснока и других коммерческих чесночных добавок (í-á ., 2012; , 1995; ., 1994).

Ранние знатоки медицины, такие как Гиппократ, Плиний и Аристотель, пропагандировали ряд терапевтических применений этого растения ( ., 2005). В дополнение к своей репутации здоровой пищи, несколько исследований показали, что чеснок обладает противовирусными, антибактериальными, противогрибковыми и антиоксидантными свойствами. Кроме того, также были продемонстрированы антиатеросклеротические и противораковые свойства. Чеснок и его различные препараты могут предложить простые средства от болезней, от обычного кашля и простуды до коклюша и других легочных заболеваний, кожных заболеваний, желудочно-кишечных расстройств, для предотвращения преждевременного старения и повышения иммунитета ( ., 2008; , 2006; , 2002). Во время Первой мировой войны чесночные припарки применялись местно для предотвращения раневых инфекций. Ко Второй мировой войне чеснок имел репутацию “русского пенициллина” (- ., 2010; , 2000).

Луковицы чеснока являются источником многих соединений с лечебными свойствами и различными фармакологическими функциями, что поддерживает многие традиционные лекарственные применения чеснока. Основными компонентами чеснока являются аллиин, -аллилцистеин, аджоен, диаллилсульфид, диаллилдисульфид, диаллилтрисульфид, 2-винил-4Н1,2 дитин, линолевая кислота, скординины и селен ( -, 2010; , 1999). Однако, несмотря на тот факт, что вышеупомянутое соединение частично способствует биологической активности чеснока, данные нескольких исследований свидетельствуют о том, что биологические и медицинские функции чеснока в основном обусловлены их высоким содержанием в сероорганических соединениях, которые, вероятно, работают синергически с другими соединениями, такими как селенорганические соединения. Несмотря на многочисленные терапевтические эффекты, приписываемые чесноку, химия, лежащая в основе его оздоровительного действия, все еще плохо изучена.

Медицинское применение чеснока:

Чеснок привлек большое внимание, поскольку Национальный институт рака в США выбрал чеснок для своей программы разработки продуктов питания для исследования материалов, предотвращающих рак. Что касается компонентов чеснока, имеется много сообщений о химическом анализе и биологической активности серосодержащих соединений сырого чеснока и продуктов их трансформации в нескольких различных типах препаратов (, 1993; , 2000; Никастро и др., 2015).

В настоящее время чеснок используется в основном в медицине для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний путем снижения кровяного давления, в качестве противомикробного и профилактического средства от рака. Чеснок снижает концентрацию общего холестерина примерно на 10% и благоприятно изменяет соотношение ЛПВП / ЛПНП. Чеснок также ингибирует агрегацию тромбоцитов и усиливает фибринолитическую активность, уменьшая образование тромбов на поврежденном эндотелии ( и , 2011; , 2014). Это хороший источник пищевых фитохимикатов с доказанными антиоксидантными свойствами и способностью модулировать системы детоксикации ( ., 2003). Исследователи выделили и идентифицировали несколько флавоноидов и серосодержащих соединений (диаллилсульфид, трисульфид и аллилцистеин) в чесноке ( ., 2002). Вероятно, они играют важную роль в широко продемонстрированных биологических эффектах чеснока, которые включают противоопухолевый ( ., 2003), гиполипидемический, гипохолестеринемический, антиатеросклеротический, антиоксидантный ( ., 2008) и иммуномодулирующий ( ., 2005) эффекты.

-аллилцистеин (), соединение серы чеснока:

является одним из водорастворимых серосодержащих трансформационных продуктов из чеснока, полученных из γ-глутамилпептидов. Утверждается, что является единственным соединением-маркером соответствия для клинических исследований, связанных с потреблением чеснока. В дополнение к пахучим маслорастворимым соединениям, менее пахучие, растворимые в воде сероорганические соединения, такие как и -аллилмеркацетеин, показали свою биологическую активность в нескольких областях. Нелетучие серосодержащие соединения присутствуют в нескольких препаратах чеснока, хотя их содержание значительно варьируется (-, 2010; ., 1994; , 1993). и соавт. (1994) обнаружили, что быстро и легко всасывается в желудочно-кишечном тракте, а затем распределяется в основном в плазме, печени и почках после перорального приема.

Антиоксидантные свойства МЕШКОВИНЫ:

Свободные радикалы, которые включают активные формы кислорода (АФК), являются токсичными побочными продуктами нормального метаболизма. АФК повышаются во время воспаления, физических нагрузок и воздействия загрязняющих веществ окружающей среды, радиации и солнечного света. АФК повреждают ДНК, липиды и белки, что приводит к старению и болезням. Антиоксидантная активность выдержанного экстракта чеснока повышает способность организма вырабатывать глутатион и обеспечивает мощную защиту от повреждения АФК (í-á ., 2012).

Антиоксидантные свойства чеснока были подтвержденыисследованиями и (, 2006). Компоненты чеснока ингибируют образование свободных радикалов, поддерживают эндогенные механизмы удаления радикалов, усиливают клеточные антиоксидантные ферменты, защищают липопротеины низкой плотности от окисления свободными радикалами и ингибируют активацию индуцируемого окислителем фактора транскрипции -ҡ (, 2001). Многие предыдущие исследования показали, что сероорганические соединения чеснока предотвращают токсичность, вызванную цианидом, нитритом натрия ( , 2006), четыреххлористым углеродом ( ., 2007), свинцом ( ., 2012), хромом ( ., 2008) и этанолом (, 2003). Механизм токсичности для всех из них влечет за собой окислительный стресс и нарушение систем антиоксидантной защиты ( ., 2013).

Было показано, что оказывают антиоксидантное действие благодаря своей способности (1) поглощать активные формы кислорода, (2) ингибировать перекисное окисление липидов, (3) уменьшать ишемическое / реперфузионное повреждение, (4) ингибировать окислительную модификацию липопротеинов низкой плотности и (5) предотвращать окислительные повреждения ДНК (í-á др., 2012; Авазу и Хори, 2008; Борек, 2001). может действовать синергически с другими антиоксидантами аддитивным образом. В дополнение к удалению АФК, они оказывают антиоксидантное действие, повышая активность клеточных антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы, каталазы и перекиси глутатиона, а также увеличивая содержание глутатиона в клетках (í-á ., 2012). Это важный защитный механизм в живых клетках, поскольку, помимо защиты от окислительного стресса и являясь кофактором антиоксидантного фермента, глутатионпероксидаза является одной из систем детоксикации организма и индуцирует детоксицирующие ферменты. Таким образом, они обеспечивают дополнительную защиту собственной антиоксидантной защиты организма от окислительного повреждения, снижая риск повреждения жизненно важных молекул и помогая предотвратить возникновение и прогрессирование заболеваний (í-á , 2012; , 2001).

продемонстрировал поглощающий эффект на перекись водорода, а также ингибировал цепное окисление, индуцируемое гидрофильным радикальным инициатором ( ., 1996). Пять цистеинсодержащих соединений, полученных из чеснока, включая , были способны повышать уровни и каталазы, а также активность в почках и печени ( ., 2004). Было также обнаружено, что цистеинсодержащие соединения снижают уровни фибронектина, триглицеридов и холестерина в плазме и печени, в то время как они повышают уровни α-токоферола в печени, плазме и почках ( ., 2004). Падманабхан и Принс (2006) также пришли к выводу об улучшении показателей перекиси липидов и антиоксидантного статуса благодаря антиоксидантному эффекту . Он значительно ингибировал ядерные повреждения, вызванные диметилгидразином, тем самым снижая токсичность этого канцерогена за счет стимуляции активности глутатион--трансферазы как в печени, так и в толстой кишке (, 2015). Было показано, что защищает гепатоциты ( ., 2008), оказывает химиопрофилактическое действие на рак толстой кишки ( ., 1996) и антипролиферативное действие на клетки нейробластомы человека ( ., 1992).

В свете вышеупомянутых полезных свойств куркумина из куркумы и МЕШКОВИНЫ из чеснока, это исследование было проведено для изучения возможных  защитных эффектов этих агентов в отношении индуцированной свинцом генотоксичности, токсичности свободных радикалов и других биохимических нарушений в образце крови человека.