Материалы для подготовки к практическим занятиям по биохимии для медико_профилактического факультета (стр. 20 )

Микроэлемент	Дефицит	Избыток
Железо	Анемия и ее многочисленные проявления	Гемохроматоз, печеночная недостаточность, сахарный диабет, атрофия яичек, артрит, рестриктивная кардиомиопатия, нейропатия, гиперпигментация
Цинк	Задержка психомоторного развития у детей, алопеция, дерматит, поражение иммунной системы, атрофия половых желез, нарушения сперматогенеза, раздражительность, депрессия, пороки развития плода и др.	Тошнота рвота, язва желудка, панкреатит, сонливость, анемия, лихорадка, дыхательные расстройства, пневмосклероз
Медь	Анемия, задержка психомоторного развития у детей, дефект кератина и нарушение пигментации волос, гипотермия, расслаивающая аневризма аорты вследствие нарушения синтеза эластина, психические расстройства, поражение костной ткани, наследственные заболевания (болезнь Вильсона – Коновалова, синдром Менкеса и др.)	Гепатит, цирроз печени, тремор, психические расстройства, кольца Кайзера-Флейшера, гемолитическая анемия, нарушение функции почек, (синдром Фанкони)
Марганец	Диабет, нечувствительный к инсулину, гипохолестеринемия	Паркинсонизм, энцефалопатия, психозы, пневмокониоз
Кобальт	Дефицит витамина В12	Дилатационные кардиомиопатия, зоб, «болезнь любителей пива»
Молибден	Рак пищевода, ксантинурия	Гиперурикемия, артрозы, анемия
Хром	Нарушение толерантности к глюкозе	Почечная недостаточночть, аллергический контактный дерматит (при контакте с цементным раствором, содержащим хроматы), рак легкого
Селен	Поражение миокарда, сердечная недостаточность, миопатия, ферментопатии	Алоцепия, поражение ногтей, эмоциональная лабильность, вялость, запах чеснока изо рта
Никель		Аллергический контактный дерматит, острая эозинофильная пневмония, гепатит, рак легкого, рак придаточных пазух и полости носа
Кремний	Нарушение развития опорно-двигательного аппарата	Силикоз
Фтор	Нарушение структуры костной ткани зубов	Флюороз: слабость, потеря массы тела, анемия обызвестление связок и сухожилий, хрупкость костей, пятнистое поражение эмали

Токсические эффекты металлов обусловлены несколькими механизмами действия:

1. Ионы многих металлов образуют прочные комплексы с аминокислотами и другими биомолекулами, содержащими тио-(HS-) или алкилтиогруппировки (RS-). Ряд металлов имеет значительную аффинность к сульфгидрильным группам (SH) белков. Большинство ферментов ингибируется металлами, относящимися к группе реагентов на SH-группы, или тиоловых ядов. SH-группы как сильные нуклеофилы отличаются высокой реакционной способностью, что обусловлено значительной поляризуемостью атома серы. Тиоэфирные и дисульфидные группы вступают в не столь разнообразные реакции, как SH-группа. Устойчивость - S-S-связей при физиологических значениях рН соответствует их основной функции - участию в стабилизации макромолекулярной структуры белков.

2. Конкуренция и замещение эссенциальных катионов. Замена металлов в металлсодержащих биокомплексах вызывает изменение их биологической активности. Например, свинец, замещая цинк в цинкзависимом ферменте дегидратазе 5-аминолевуленовой кислоты (ALA-D), ингибирует синтез гема - важного компонента гемоглобина и гемсодержащих ферментов, таких, как цитохромы. Иногда связывание металла с ферментом ведет к активации последнего (например, активация кадмием уреазы). Арсенат-ион AsO43- подобен фосфат-иону по размеру и структуре. Арсенат может замещать фосфат во всех фосфоролитических реакциях, например в реакции расщепления гликогена, катализируемой гликогенфосфорилазой. Однако эфиры мышьяковой кислоты менее устойчивы.

Нарушение синтеза цитохрома Р450, ответственного за биотрансформацию токсикантов и эндогенных биологически активных веществ: гормонов, витаминов, холестерина и др. Это приводит к накоплению органических токсикантов в тканях или нарушению синтеза или активности эндогенных метаболитов природных веществ.

В организме человека при отравлении металлами продуцируются метаболиты белковой природы, которые связывают, инактивируют и экскретируют токсиканты. Липопротеины внутри почечных лизосом, по-видимому, функционируют именно таким образом, т. е. обеспечивают защиту почек, которые особенно подвержены повреждению металлами. Неспецифическое связывание с белками, например с сывороточным альбумином и гемоглобином, играет важную роль в процессах транспорта металлов в кровеносном русле и распределения металлов между эритроцитами и плазмой. Белки со специфическими металлсвязывающими свойствами участвуют в транспорте металлов в клетку. Металлотионеины - класс серосодержащих металлсвязывающих белков, продукция которых значительно усиливается в ответ на поступление кадмия, ртути, цинка, меди и некоторых других металлов.

В биотрансформации металлорганических соединений не менее важна детоксицирующая функция других белков и гликопротеинов. Существующий в восстановленной и окисленной формах трипептид глутатион ответствен за перенос аминокислот через клеточные мембраны. Глутатион защищает SH-группы внутриклеточных ферментов от окисления, блокирования металлами и другими токсикантами, участвует в устранении АФК и продуктов ПОЛ. В частности, восстановление Н2О2 и перекисей липидов (в основном) катализируется селенсодержащей глутатионпероксидазой.

Трансферрин - гликопротеин, связывающий большую часть плазменного железа. Трансмембранный транспорт железа осуществляется трансферрином по принципу эндоцитоза. Этот же белок может транспортировать алюминий и марганец.

Ферритин - белок, осуществляющий хранение железа в ретикулоэндотелиальных клетках печени, селезенки и костной ткани - может функционировать как детоксикант, так как связывает многие токсичные металлы, включая кадмий, цинк, бериллий, алюминий.

Церулоплазмин - медьсодержащая гликопротеиноксидаза, окисляющая железо (II) в железо (III), которое затем связывается с трансферрином, - усиливает поглощение и накопление железа.

Элементный состав биожидкостей и тканей отражает суммарное содержание макро - и микроэлементов, включая их поступление из среды обитания, что позволяет использовать количественные значения их уровней в клинико-токсикологической диагностике и судебно-химическом анализе, практике судебно-медицинской экспертизы техногенных катастроф. Элементная диагностика в медицине является важным инструментом в понимании первичных и вторичных взаимосвязей между изменениями содержания макро - и микроэлементов с целью поиска и выбора рациональной стратегии лечения многих заболеваний.