Металлотионеин в тканях. Синергизм и антагонизм тяжелых металлов
Металлотионеин имеется во всех животных тканях, связывает большие количества ионов многих металлов, особенно цинка. Он содержит 33 % цистеина и связывает 6 ионов металла на молекулу белка; может быть окислительно-восстановительным буфером, подобно глутатиону и способствует удалению экзогенных тяжелых металлов из организма. С металлотионеином соединено до 20 % адсорбируемого из ЖКТ и соединенного с низкомолекулярными белками Cd (сначала он соединяется с альбумином, а затем с металлотионеном). Этот белок выносит Cd в почечные канальцы и далее в мочу. В предотвращении токсичности Cd ведущая роль также принадлежит металлотионеину. Последний одновременно регулирует вынос из клеток Zn и Си, образующих с Cd в организме динамические биоактивные пары. Угнетение кадмием оксидаз со смешанной функцией также снимается металлотионеином, чем объясняется обратимый характер подавления им процессов микросомального окисления.
В комплексах с металлотионеином и в металлоферментах ионы цинка могут быть заменены марганцем и кобальтом, а также другими ионами без существенного снижения каталитической активности. С цинком в этом плане конкурируют также медь и кадмий.
В экспериментальных исследованиях на крысах при совместном введении с цинком выявлено усиление действия свинца на порфириновый обмен (рост выведения с мочой в 4,5 раза). При затравке крыс и кроликов пылью хромоцинкового катализатора (37 мг/м3) отмечено отставание в приростемассы подопытных животных по отношению к контролю на 42 %. В то же время имеются данные о выраженном антагонизме никеля и хрома, никеля и марганца, никеля и кобальта в острых опытах при явления аддитивности (для никеля и кобальта) в хроническом эксперименте.
Связывание, распределение и выведение ксенобиотиков-металлов в организме зависит прежде всего от обеспеченности его эссенциальными микроэлементами и состоянием их обмена. Например, накопление цинка низме экспериментальных животных приводит к снижению содержания Fe и Cu, тогда как добавление в корм Fe предотвращало потерю меди в печени. Отмечен определенный синергизм при действии на половую сферу животных марганца и цинка. При изучении кроветворения показано взаидействие не менее 6 микроэлементов (кобальта, железа, меди, цинка, марганца, никеля). Эти ионы оказывали также положительное воздействие на биологическую сопротивляемость организма к заболеваемости. Имеется ряд исследований об антагонизме меди и цинка, меди и молибдена, меди и марганца в организме.
Но данные по этим позициям достаточно противоречивы. На модели Oncorhynchus mykiss после 10-дневного воздействия на них медью в концентрациях 0,1; 0,2 и 0,3 мг/л, составляющих 0,15; 0,31 и О 46 от 96-часовой LD50. исследовали поведенческие реакции при формировании социальной иерархии в группе. Концентрации 0,2 и 0,3 мг/л вызывали достоверные изменения в поведении популяции: уменьшалось число атак, увеличивалось число угроз, удлинялось время формирования иерархии. При действии смеси тяжелых металлов (Си, Zn, Ni, Cr, Fe) изменения были более выраженными и касались не только изменения индивидуального и группового поведения, но также респираторных и двигательных реакций (0,0015—0,0059% от LD5o), давали эффект порога и достигали LD50. При этом летальную токсичность связывают преимущественно с присутствием в смеси меди. Последнее чрезвычайно важно с точки зрения видовых отличий в чувствительности к разным компонентам смеси, а также в вопросе о доминирующем компоненте смеси тяжелых металлов во внешней среде, что подлежит дальнейшему специальному изучению.
Недостаточность меди в организме нередко носит вторичный характер вследствие того, что цинк препятствует ее поглощению у животных либо она связывается молибдатом в инертный комплекс. При этом возникают нарушения в костной ткани (остеопороз), обесцвечиваются волосы, теряется эластичность артерий, нарушается синтез гемоглобина.
Нарушение баланса названных выше элементов при взаимодействии с ионами тяжелых металлов является одним из важных аспектов биологической активности последних, а изучение поражений разными химическими формами тяжелых металлов на малых уровнях воздействия, их связывание, биотрансформация, транспорт у человека и животных (в том числе и трансплацентарный транспорт), нейроповеденческие, иммунологические (включая гиперчувствительность) эффекты у экспонированных в разных условиях контингентов населения признаются приоритетными направлениями дальнейших исследований в ряде монографий ВОЗ из серии "Гигиенические критерии состояния окружающей среды". Именно эти аспекты проблемы в наибольшей мере определяют патогенетические механизмы отравлений рассматриваемой группой химиеских веществ в их современном понимании и должны учитываться при комплексном лечении и профилактике отравлений.
