Арсеноз в токсикологической химии

Введение.

 

Антропогенное загрязнение  окружающей человека природной среды, во многом связанное с микроэлементами  из группы тяжелых металлов и радиоактивными изотопами химических элементов, вызывает серьезную озабоченность своими негативными последствиями для здоровья различных групп населения и нации в целом. В настоящее время все большее значение приобретают техногенные микроэлементозы. Известно, что в непосредственной близости от многих промышленных предприятий образуются зоны с повышенным содержанием свинца, мышьяка, ртути, кадмия, никеля и других токсичных микроэлементов, в том числе радиоизотопов, представляющих угрозу для здоровья и даже жизни человека. В то же время, в результате водного и воздушного переноса этих токсикантов могут загрязняться территории, находящиеся на значительном отдалении от источника загрязнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная часть.

В той или иной степени  эти токсиканты вызывают различные  патологические состояния. В данной курсовой работе мы рассматриваем заболевание  Арсеноз.

АРСЕНОЗ - патологическое состояние, связанное с действием избыточного количества мышьяка на организм; может развиться в результате отравления соединениями мышьяка в производственных условиях, при употреблении загрязненной мышьяком пищи и воды, при применении некоторых медикаментов, а также в результате нарушения биоэлементного гомеостаза (напр., при недостатке в организме селена). Клиническими проявлениями арсеноза могут быть повышенные раздражительность и головные боли, кожные реакции, воспаление стенки кровеносных сосудов, поражение системы дыхания и другие расстройства.

 

Мышьяк As - химический элемент  из группы неметаллов, содержится в  небольших количествах во всех животных и растительных организмах. Мышьяк - высокотоксичный кумулятивный яд, поражающий нервную систему. Соединения мышьяка относятся к числу веществ, проявляющих сильное токсическое действие на организм людей и животных. Отмечены случаи отравлений ангидридом мышьяковистой кислоты, арсе-нитами, арсенатами, хлоридом мышьяка (III), мышьяковистым водородом, органическими препаратами мышьяка и др. Попадает мышьяк с пищей и накапливается главным образом в печени, селезенке, почках и крови (в эритроцитах), а также волосах и ногтях.

 

С древних времен мышьяк был известен и как лекарство, и как яд. И тем не менее мышьяк необходим нашему организму: он препятствует потере фосфора. Как витамин D регулирует фосфорно-кальциевый обмен, так мышьяк регулирует обмен фосфорный. Известно, что некоторые формы аллергии могут быть вызваны дефицитом мышьяка в организме.

Мышьяк применяют при  анемии, для повышения аппетита. Когда организм человека или домашних животных (собак, птиц, свиней, коров) отравляется  большими дозами селена, мышьяк может  стать хорошим противоядием. В экспериментах, проведенных на мышах, удалось уменьшить заболеваемость раком именно с помощью специально подобранных доз мышьяка.

Но если концентрация мышьяка  в продуктах питания или в  почве переступит границу и приблизится  к ядовитым дозам, то число смертельных случаев, вызванных раком гортани, глаз или белокровием, увеличится.

 

В организме человека, особенно в волосах и ногтях, находится  от 15 до 20 мг мышьяка.

Заботиться об этом микроэлементе  специально нам не надо, потому что он находится во всех продуктах растительного и животного происхождения, за исключением рафинированного сахара. Кроме того, количества мышьяка, который обычно присутствует в растениях, вполне достаточно для человека. Единственное, о чем следует предупредить, — не переедать, так как с обилием продуктов можно получить и нежелательное количество яда. В первую очередь это касается таких даров моря, как омары, креветки, криль, лангусты и т. п.

Самым богатым источником мышьяка в пище можно считать  съедобные моллюски, некоторые виды морских рыб.

В организм человека соединения мышьяка поступают с питьевой и минеральной водой, виноградными винами и соками, морепродуктами, медицинскими препаратами, пестицидами и гербицидами. Депонируется мышьяк преимущественно  в ретикуло-эндотелиальной системе. Полагают, что оптимальная интенсивность поступления мышьяка в организм составляет 50-100 мкг/день. Дефицит этого элемента в организме может развиться при его недостаточном поступлении (1 мкг/день и менее), а порог токсичности равен 20 мг.

Значительные количества мышьяка содержатся в рыбьем жире и морской рыбе (до 10 мг/кг), винах (до 1 мг/л и более). В питьевой воде содержание мышьяка составляет менее 10 мкг/л, однако в некоторых регионах мира (Индия, Бангладеш, Тайвань, Мексика) содержание этого элемента достигает более 1 мг/л, что является причиной массовых хронических отравлений мышьяком и вызывает так называемую болезнь «черной стопы». Около 80% мышьяка всасывается в желудочно-кишечном тракте, 10% поступает через легкие и около 1% – через кожу. Через 24 часа после поступления, из организма выводится 30% мышьяка с мочой и порядка 4% с фекалиями. Мышьяк накапливается в легких, печени, коже и тонком кишечнике. Всего в организме человека содержится около 15 мг мышьяка. Хроническое отравление мышьяка, появляющееся через 2-8 нед после приема препарата внутрь, сопровождается со стороны кожи и ногтей - эритродермией, гиперкератозом, гиперпигментацией, шелушащимся дерматитов, появлением линии Aldrich - Mees на ногтях; со стороны слизистых оболочек - ларингитом, трахеитом, бронхитом; со стороны центральной нервной системы - полиневритом (чувствительных и двигательных нервов), развивающимся через 1-3 нед после проглатывания мышьяка. Хроническое воздействие мышьяка вызывает развитие базально-клеточного рака кожи, плоскоклеточного рака и болезни Bowen, рака легкого.

Мышьяк относят к условно  эссенциальным, иммунотоксичным элементам. Известно, что мышьяк взаимодействуют  с тиоловыми группами белков, цистеином, глутатионом, липоевой кислотой. Мышьяк оказывает влияние на окислительные процессы в митохондриях и принимает участие во многих других важных биохимических процессах.

На территориях, где в  почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб. Токсическое действие мышьяка основано на связывании его с сульфгидрильными группами в тканях. Мышьяк способен вызывать повреждение капилляров и оказывать прямое токсическое действие на крупные органы. Меньшее значение имеет блокирование окислительного фосфорилирования. Патологические изменения при отравлении мышьяком характеризуются некрозом желудка и тонкой кишки, сосудистыми и дегенеративными изменениями в печени и почках

 

.

Отравление мышьяком происходит при употреблении отравленной пищи и воды, вдыхании соединений мышьяка в виде пыли в производственных условиях, применении некоторых медикаментов. Органами-мишенями при избыточном содержании мышьяка в организме являются костный мозг, желудочно-кишечный тракт, кожа, легкие и почки. Существует достаточно количество доказательств канцерогенности неорганических соединений мышьяка. Высокий уровень смертности от рака легких зарегистрирован среди рабочих, занятых на производстве пестицидов, добыче золота и выплавке сплавов мышьяка с другими металлами, а также цветных металлов и особенно меди. В результате длительного употребления загрязненной мышьяком воды или лекарственных препаратов, нередко наблюдается развитие низкодифференцированного рака кожи (рак Боуэна). Вероятно, гемангиоэндотелиома печени также является арсенозависимой опухолью. При остром отравлении мышьяком производят промывание желудка, а в случае поражения почек, – гемодиализ. При остром и хроническом отравлении мышьяком используют унитиол, димеркоптопропан-сульфонат (ДМПС) в качестве антидотов. Также следует использовать антагонистические свойства селена, серы, фосфора, цинка, дополнительно вводить препараты витаминов А, С, Е и аминокислот.

 

Эндемический арсеноз — заболевание, обусловленное избыточным поступлением в организм с питьевой водой неорганических форм мышьяка. Эндемический арсеноз или «черная нога» развивается у людей, длительное время употреблявшего питьевую воду или продукты питания с высоким содержанием мышьяка (0,5-6 мг/л). Заболевание проявляется в поражении периферических кровеносных сосудов, которое затем переходит в гангрену пальцев ног, стоп, а иногда поражаются и пальцы рук. Наиболее известны эндемические очаги арсеноза в Аргентине (провинция Кордова), Китае, США (штат Орегон), Мексике (Торреон), Японии (Ниигата). Мышьяк относится к группе безусловных канцерогенов для человека: он вызывает рак легких и кожи. Хорошо известны массовые случаи рака кожи среди жителей провинции Кордова (Аргентина) и острова Тайвань, где население в течение 60 лет пользовалось питьевой водой с высоким содержанием мышьяка.

Описано также поражение  кожи – мышьяковистый рак кожи – при длительном поступлении  в организм мышьяка суточных доз  в несколько миллиграмм. Подобные заболевания встречаются в регионах Японии, на о. Тайвань, где основным источником питьевой воды являются артезианские скважины.

..

 

Для материковой части  Тихоокеанского региона характерны зоны с повышенным содержанием мышьяка, где содержание его может значительно  превышать обычные концентрации, характерные для пород и подземных  вод за пределами этих зон. Высокое содержание мышьяка характерно для cреднего и нижнего Приамурья в частности для Ниманского, Верхнеселемджинского, Кербинского и Пильда-Лимурийского золотоносных районов, почв и вод района им. П. Осипенко. В этих местах в породах содержится много вкраплений арсенопирита FeAsS.

Мышьяк попадает в поверхностные  и особенно в подземные воды. На Сахалине находится Синегорское  месторождение мышьяковистой минеральной  воды с содержанием мышьяка около 50 мг/л, что почти в тысячу раз  превосходит ПДК мышьяка в питьевой воде. Предельно допустимая концентрация мышьяка в питьевой воде составляет менее 0,05 мг/л.

В организме человека мышьяк принимает  участие в нуклеиновом обмене, т. е. он необходим для синтеза  белка, в том числе он участвует в синтезе белков гемоглобина, хотя и не входит в его состав. Этим объясняется назначение мышьяковистых минеральных вод больным с диагнозом анемия. Употребление соединений мышьяка в постепенно возрастающих концентрациях является народным средством укрепления здоровья у горцев Австрии.

Проявления отрицательного воздействия  мышьяка на организм многообразны. Нарушается тканевое дыхание, снижаются  энергетические ресурсы клетки, развивается  паралич капилляров, гипоксия тканей, гемолиз, анемия, у животных развиваются различные уродства.

 

Неорганические соединения мышьяка - мышьяковистый ангидрид, мышьяковый ангидрид, арсенит натрия и калия - входят в состав инцектицидов, ядов против грызунов, фунгицидов, средств  для предохранения деревянных изделий  от гнили, гербицидов и растворов, используемых при производстве стекла. Органические соединения мышьяка присутствуют в окружающей среде. Отравления мышьяковистым водородом происходят в промышленности при плавке и рафинировании металлов, при гальванизации я травлении, при расковывании свинца в листы и при производстве силиконовых микрочипсов. В прошлом органические соединения мышьяка использовали для лечения больных сифилисом, эпилепсией, псориазом и амебиазом. В настоящее время острое отравление мышьяком происходит в результате случайного проглатывания, несчастного случая на производстве, попытки самоубийства или убийства. Хроническое отравление мышьяком чаще всего происходит при профессиональном воздействии малыми дозами в промышленности или при хроническом употреблении загрязненной пищи, воды или медицинских средств.

Метаболизм. Мышьяк абсорбируется через кожу, легкие и желудочно-кишечный тракт. Неорганические соединения абсорбируются легче, чем орга нические. Мышьяковистый водород эффективно абсорбируется через легкие. Мышьяк распределяется из крови в печень, почки, легкие и селезенку в течение 24 ч после проглатывания, а через 2 нед - в кожу, волосы и кости. Высокое содержание неорганических соединений мышьяка определяют в лейкоцитах. Неорганические соединения не проходят через гематоэнцефалический барьер, но проникают через плаценту. От 5 до 10% мышьяка экскретируется с калом, а 90-95% - с мочой. В моче мышьяк обнаруживают в течение 7-10 сут после употребления единичной дозы.

Клиническая токсикология. Мышьяковистый водород соединяется с гемоглобином в эритроцитах, вызывая тяжелый гемолиз с анемией, гемоглобинурией и последующей макрогематурией, развивающейся через 3-4 ч после воздействия. Впоследствии может развиться тяжелая желтуха. Отравление мышьяком характеризуется тошнотой, рвотой и поносом, реактивным состоянием и недомоганием, тахикардией и одышкой. Часто развивается острая почечная недостаточность со смертельным исходом.

Результаты лабораторных исследований. Мышьяк непроницаем для рентгеновских лучей, и зоны его накопления можно выявить на рентгенограммах брюшной полости. Его обнаруживают в волосах и ногтях пострадавшего через несколько месяцев после воздействия. В отдельных системах органов можно наблюдать следующие изменения: аномальные результаты исследований функции печени; в крови - анемию, лейкоцитоз, лейкопению, гемоглобинемию; в моче - протеинурию, гематурию, гемоглобинурию и цилиндры. Нормальные уровни содержания мышьяка в крови не должны превышать 30 мкг/л или 100 мкг на 1 л в моче.

 

Применяемые в химико-токсикологическом анализе методы обнаружения мышьяка основаны на переведении его в мышьяковистый водород и на последующем определении мышьяковистого водорода при помощи реакции Зангер — Блека, реакции с раствором диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине и реакции Марша. При всех этих реакциях из соединений мышьяка выделяется летучий и очень ядовитый мышьяковистый водород. Поэтому при выполнении всех перечисленных выше реакций на мышьяк требуется предосторожность.

Две первые реакции являются предварительными. При их отрицательном результате дальнейшее исследование минерализата на наличие мышьяка не производится. При положительном результате указанных реакций на мышьяк дополнительно выполняют реакцию Марша.

В судебно-медицинском анализе отбирают волосы и ногти при подозрении на отравление мышьяком. Выделяется мышьяк с потом, мочой и другими продуктами обмена веществ. Смертельная доза – 50-170 мг. Хроническая интоксикация наблюдается при потреблении 1-5 мг в сутки. При остром отравлении симптомы его обычно наступают через 20-30 мин. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, чувство жжения, металлический вкус во рту, угнетение центральной нервной системы. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло успешно использовать соединения мышьяка (чаще всего, триоксид мышьяка) в качестве смертельного яда.