Фазлутдинов К.К.

08.09.2018 (обновленно 08.09.2018)

21193 просмотров

Физиологическое влияние олова (Sn) на организм человека, польза и вред

Содержание:

1. Общие сведения об олове

2. Физиологическая роль олова в организме

3. Негативное влияние олова на организм 

1. Общие сведения об олове.

Олово (Sn) - один из древнейших металлов, полученных человеком в чистом виде. Археологи датируют первые орудия из бронзы (сплава меди и олова) 4-м веком до н.э. На латыни олово звучит как stannum - "стойкий, прочный". Оно является дефицитным тяжелым металлом, что обуславливает его высокую стоимость. В земной коре оно рассеяно в виде касситерита (SnO₂), реже - оловянного колчедана или станнина (Cu₂FeSnS₄).

Олово часто используется как защитное покрытие для внутренней части консервных банок. Несмотря на то, что в атмосферных условиях оно является катодом для жести, в присутствии органических кислот механизм защиты пары Sn/Fe меняется на более эффективный анодный. Это и относительная безопасность олова обусловило его применение (а не, например, цинка) в данных целях. Сегодня есть тенденция замены оловянного покрытия жести на полимерное (далее будет показано почему).

Олово в соединениях проявляет устойчивые валентные состояния +2 и +4. В условиях организма олово может находиться в форме катиона Sn²⁺ или гидроксидов Sn(OH)₂ и xSnO₂*yH₂O. Несмотря на более характерную для олова высшую степень окисления, в физиологических условиях обе эти формы могут сосуществовать, легко переходя одна в другую (φоSn⁴⁺/Sn²⁺= -0,15В, φоSnO2/SnO = -0,88В). 

2. Физиологическая роль олова в организме.

Информация о физиологической роли олова в организме человека и животных противоречива. Олово образует больше количество металлоорганических соединений (т.е. соединений, в которых есть хотя бы одна связь Sn-C). К ним относятся тетраалкильные соединения R4Sn, алкилгалогеноводороды R3SnГ, R2SnГ2, RSnГ3, гидроксиды R3SnOH и другие кислородосодержащие соединения, сульфиды R2SnS. В организме олово находится в основном в виде жирорастворимых соединений.

В человеческом теле диспергировано до 0,0002% олова, обычно же - на порядок меньше. По этой причине для человека оно относится к примесным микроэлементам. Ежедневно человек "съедает" 0,02-17 мг олова, особенно при активном потреблении консервов, хранящихся в банках из луженой жести. В кровь олово практически не всасывается, т.к. в результате гидролиза образуются гидроксиды или другие труднорастворимые неорганические соединения. Поступление его в кровь ограничивается значениями 0,02-0,2 мг в сутки (в виде белковых комплексов). Однако, это количество олова быстро распределяется по разным органам. Олово депонируется в скелете (10 мкммоль/кг), печени (2,7), легких (2,4), почках (1,6), коже (1,3). Оно входит в состав желудочного гормона гастрина. Этот гормон регулирует выработку соляной кислоты в желудке и увеличивает секрецию пепсина (пищеварительный фермент, расщепляющий белки).

В опытах на крысах было показано, что малые дозы соединений олова способствуют их росту.

Потребность в олове обычно удовлетворяется обычным питанием. Дефицит наступает при длительном его потреблении менее 1 мг в день. Испытания на лабораторных животных показали, что при нехватке олова замедлялся рост и привес у некоторых видов, нарушался минеральный состав внутренних органов, развивалась алопеция, ухудшался слух. 

3. Негативное влияние олова на организм.

Неорганические соединения олова сравнительно малотоксичны для человека, отравиться ими трудно, если соблюдать технику безопасности. А вот органические соединения - сильные яды. Металлическое олово в виде пыли может попадать в организм человека на производстве при вдыхании. Следствием длительного поступления оловянной пыли являются пневмокониозы и экземы.

В виде соединений олово воздействует на организм через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт. Опасными могут быть аэрозоли оловосодержащих растворов, пыль его соединений, а также вода и пища, в которых превышен ПДК по олову. Олово из аэрозолей надолго задерживается в легких, но с трудом попадает в кровоток.

Потенциально опасными являются следующие соединения олова:

• SnCl₄ - раздражает верхние дыхательные пути, вызывает спастический кашель.
• SnCl₂ - вызывает раздражение и язвы на коже, ингибирует некоторые ферменты.
• SnH₄ - является сильным ядом судорожного действия. Может образовываться при длительном хранении консервов в банках из луженной жести. Вызывает тяжёлые отравления.
• Органические соединения олова (особенно ди- и триалкильные) - поражают ЦНС. Производные триалкилолова применяются в промышленности как фунгициды и антисептики. В медицине не применяются. Соли олова с уксусной, лимонной, винной кислотой могут образовываться в консервных банках, при этом концентрация их в продукте может достигать 1,4 г/л. Употребление такого продукта приведет к расстройствам пищеварения.

Накопление олова с возрастом обычно не происходит. Это дает основание предположить, что в организме заложен эффективный гомеостатический механизм регулирования его содержания. Однако, некоторые оловоорганические соединения при попадании в организм с пищей аккумулируются, приводя к хромосомным аберрациям (мутациям) в клетках костного мозга.

Олово в основном выводится с мочой, в меньшей степени - желчным и кишечным путем. Период полувыведения равен 2 суток.

Причины и механизм токсического действия олова изучены мало. Определенно установлено, что Sn2+, будучи мягкой кислотой Льюиса, прочно связывается с мягким основанием - сульфогидрильными группами -SH, что, вероятно, приводит к ингибированию ферментов, содержащих данные группы.

Соединения олова влияют на активность флавиновых ферментов (ферменты, регулирующие окислительно-восстановительные реакции в живых организмах). Они могут увеличивать скорость ферментных реакций гемолиза эритроцитов крови (разрушение эритроцитов с выделением гемоглобина в окружающую среду): увеличивается количество свободных радикальных частиц в эритроцитах и развивается окислительный стресс.

Олово оказывает ингибирующее влияние на ферменты, участвующие в биосинтезе гема, в том числе и на один из ключевых - δ-аминолевулинатдегидратазу (АЛКД). Ингибирование АЛКД SnCl₂ в организме кролика наблюдается уже при 5 мкммоль/л крови. В то же время SnCl₄ никак не влияет на ингибирование в той же концентрации.

При концентрации олова в организме больше 20 мг/кг происходит ингибирование ферментов печени, содержащие сульфогидрильные группы: глутатионредуктазу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, лактатдегидрогеназу и сукцинатдегидрогеназу.

Ингибирование ферментативных реакций может происходить:

• За счет дезактивации активных центров ферментов.
• За счет образования комплексов Sn²⁺ с субстратами, содержащими группы -SH (глутатионом, цистеином).

Токсическая доза олова для человека - 2 г, интоксикация организма начинается при содержании в организме 250 мг/кг. Один из основных симптомов отравления оловом - анемия, связанная со снижением воспроизводства эритроцитов и, как следствие, со снижением их числа в крови и понижением уровня гемоглобина.

К другим основным симптомам системного переизбытка олова относят:

• плохой аппетит, слабость, тошнота, головокружение, постоянная мигрень;
• металлический привкус во рту;
• боли в животе, тошнота, диарея и другие заболевания ЖКТ;
• расстройства зрения;
• дерматиты и экземы;
• изменения в легких, пневмокониозы;
• увеличение печени.

Антагонистами олова являются цинк и медь.