Металлические яды: свинец

Свинец обнаружен  во всех субклеточных фракциях. Большая  часть поступившей дозы свинца обнаруживается в ядре и цитозоле. Повреждение  органелл, вызванное свинцом, привлекает внимание учёных. Высокие концентрации металла в митохондриях вызывают их функциональные и морфологические изменения, угнетают дыхание и фосфорилирование, процессы активного транспорта. В эндоплазматической сети свинец входит в состав отдельных компонентов мембран и рибосом. В мозге он концентрируется в сером веществе и базальных ганглиях.

Как и многие другие тяжелые металлы, свинец (в  виде ионов) блокирует деятельность некоторых ферментов (Протасов, 2000). Он соединяется с сульфгидрильными (в первую очередь), карбоксильными и аминными группами активных центров (Терегулова, 1998). Токсическое действие свинца, видимо, обусловлено его сродством к клеточным и митохондриальным мембранам (Измеров, 2000). Он нарушает окислительное фосфорилирование, деятельность Na+K+-АTФ-азы и Са?-АТФазы, а также протеинкиназы в клетках головного мозга. Кроме того, в составе включений металл может переноситься в ядра клеток и нарушать экспрессию генов, ход синтеза РНК.

На обмен  свинца оказывают влияние кальций, железо и в меньшей степени  цинк, медь, магний, кадмий.

Выделение из организма. Выделение свинца из организма происходит постепенно в течение нескольких месяцев, и даже лет. Он выводится, главным образом, через кишечник с калом (в среднем 0,2 мг в сутки), и через почки с мочой (в среднем 30 мкг в сутки). Небольшое его количество выделяется с потом, слюной (5-10%), а в период лактации - с молоком (Измеров, 2000; Лушников, 1982).

Соотношение путей  выведения свинца из организма человека может изменяться и зависит от пути поступления, индивидуальных особенностей организма, рациона питания, возраста и других факторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Методы и методики изолирования свинца.

Свинец относится  к группе веществ, изолируемых после  минерализации органического вещества. 

Эта группа веществ  включает соединения так называемых ядовитых металлов, а также мышьяка и сурьмы. Из элементов V, IV, III и II аналитических групп токсикологическое значение имеют мышьяк, сурьма, олово, ртуть, висмут, медь, кадмий, свинец, серебро, цинк, хром, марганец, таллий, никель, кобальт и барий.

 Обнаружение  и определение «металлических ядов» при химико-токсикологических исследованиях неизбежно связано с разрушением (минерализацией) исследуемых объектов: внутренние органы трупа, пищевые продукты и т. п.

 Необходимость  минерализации вызывается тем,  что соли тяжелых металлов  и мышьяка обладают способностью вступать в соединение с белками растительного (или животного происхождения и образовывать с ними сложные и довольно прочные продукты типа альбуминатов. Соединения металлов в них находятся в связанном состоянии и не могут быть обнаружены или определены без предварительной минерализации биологического материала.

 Минерализация  представляет собой окисление  (сжигание) органического вещества, составляющего объект исследования»  и предпринимается для освобождения  искомых неорганических соединений из их комплексов с белками. Окисление часто не проходит до полного сжигания органического вещества, т. е. до образования угольного ангидрида, воды и других простых веществ, но в результате минерализации сложные соединения металлов с белком разрушаются, образуя более простые и менее прочные комплексы, способные при дальнейшем химическом исследовании разлагаться. Таким образом, создаются условия дли обнаружения искомых элементов с помощью качественных реакций и для количественного определения.

 Наиболее широко распространенные методы минерализации можно разделить на две большие группы: минерализация путем простого сжигания, или «сухое озоление», и минерализация окислением различными реагентами в присутствии кислот, или «мокрое озоление» («мокрая минерализация», «влажная минерализация») .

 Из большого  количества разнообразных методов  «мокрого озоления» практическое  значение приобрела минерализация  с помощью различных окислителей  в присутствии серной кислоты  и особенно разрушение смесью  серной и азотной кислот. Приоритет в теоретическом обосновании минерализации биологического материала, прежде чем будет возможно произвести его анализ на мышьяк и соли тяжелых металлов, принадлежит А. П. Нелюбину, который не только обосновал теоретически необходимость разрушения, но и предложил для разрушения биологического материала производить нагревание его с «чистейшей» азотной кислотой до получения бесцветной жидкости.

 Минерализация  одной азотной кислотой в настоящее  время применяется редко, но  азотная кислота как окислитель широко используется при разрушении биологического материала.

Подготовка  объекта к минерализации. Объект исследования, например часть желудка, печени, почки, какой-либо пищевой продукт, раздельно измельчают и подвергают исследованию. Раздельное исследование отдельных органов необходимо производить для получения объективных результатов анализа и для правильной судебно-медицинской оценки данных химико-токсикологического определения «металлических» ядов. Жидкие объекты (например, мочу) измеряют.

Если объект консервирован винным спиртом, его слабо подщелачивают карбонатом натрия (для разложения летучих хлоридов, мышьяка, ртути и пр.), помещают в фарфоровую чашку и спирт отгоняют на водяной бане при температуре не выше 50°.

 Количество  объекта, которое берут для разрушения, зависит от общего веса объекта исследования, обстоятельств дела и других факторов. Если известно, что умерший жил после отравления сравнительно долгое время, в течение которого происходило выделение примятого вещества, или когда имеются указания на малую дозу принятого вещества, необходимо брать возможно большее количество объекта. Когда такие указания отсутствуют, то для исследования берут в большинстве случаев 100 г органов.

 При мелко  количествах объектов приходится  употреблять для минерализации также остатки после дистилляции с водяным паром, избыток воды ив которых удаляют осторожным выпариванием на водяной бане. При значительных количествах объектов, подлежащих разрушению (например, 400—500 г внутренних органов трупа. 50— 100 г хлеба или муки), целесообразно, а иногда даже необходимо разделить навеску на 2—3 порция или больше и разрушить каждую из них отдельно, а затем объединить минерализаты.

 Параллельно  с проведением разрушения органических  веществ для контроля реактивов  иногда возникает необходимость в постановке слепого опыта.

 

2.1 Методы  минерализации.

 Все применяемые  в практике химико-токсикологического  анализа методы минерализации  можно разделить на общие и  частные. К общим методам обычно  относится минерализация с помощью  кислот. Методы сухой минерализации применяются в настоящее время главным образом в качестве частных способов.

 К числу  частных методов минерализации  относится так называемый деструктивный  метод минерализации — метод  частичной минерализации, широко  применяемый н в настоящее время единственно приемлемый при химико-токсикологическом анализе на наличие соединений ртутя.

2.1.1 Минерализация серной и азотной кислотами

В настоящее  время этот метод «мокрого» разрушения является в наших лабораториях основным. Метод пригоден для анализа объектов исследования на наличие подавляющего большинства катионов, имеющих токсикологическое значение, и может рассматриваться как общий метод минерализации.

 Роль серной  и азотной кислот в условиях  минерализации заключается в  окислении органических веществ, составляющих объект исследования. В начале минерализации серная кислота обладает низким окислительным потенциалом, но как водоотнимающее вещество способствует повышению температуры явления реакционной смеси и тем самым повышает окислительное действие азотной кислоты — более сильного окислителя, входящего в окислительную систему. Кроме того, серная кислота деформирует молекулы окисляемых веществ. На последующих стадиях минерализации при повышении концентрации серной кислоты до 67—70% и температуре смеси выше 110° серная кислота принимает уже непосредственное участие в окислении органических веществ.

Чистая азотная  кислота, свободная от окислов азота, инертна до тех пор, пока под влиянием индуцирующих веществ не начнется ее разложение до азотистой кислоты, являющейся катализатором окисления. С появлением азотистой кислоты начинается автокаталитический процесс, причем в роли катализаторов окисления начинают принимать участие и окислы азота.

Процесс минерализации  органических веществ с участием серной и азотной кислот неизбежно сопровождается побочными реакциями. Так, серная кислота, особенно при низких температурах и высоких концентрациях (близких к 100%), сульфирует органические вещества, а азотная кислота, особенно в присутствии серной, нитрует их. Реакции сульфирования обратимы,- а продукты сульфирования могут гидролизоваться. Продукты нитрования прочны и трудно поддаются воздействию окислителей, но количество их удается снизить разбавлением азотной кислоты.

Техника минерализации. Подготовленный для минерализации объект исследования помещают в колбу Кьельдаля емкостью 500—800 мл и заливают смесью равных объемов дистиллированной воды, концентрированных серной и азотной кислот (75 мл смеси вводят для обработки 100 г биологического материала). Колбу закрепляют в штативе в вертикальном положении так, чтобы дно ее находилось на расстоянии 1—2 см от асбестовой сетки. Над колбой укрепляют делительную воронку с азотной кислотой (1 :1). Когда прибор подготовлен, начинают осторожно нагревать колбу.

 В процессе разрушения органических веществ обычно наблюдается две стадии. Прежде всего происходит разрушение форменных элементов — деструкция. Эта стадия непродолжительная, всего 15—30—40 минут. В процессе деструкции нагревание не должно быть сильным, иначе возможно обильное пенообразование (при объекте, богатом жиром) и выбрасывание части исследуемого материала из колбы, а также потеря ртути вместе с выделяющимися окислами азота. По окончании деструкции получается прозрачная жидкость, окрашенная в желтый или бурый цвет. Затем колбу с объектом исследования опускают на асбестовую сетку и усиливают нагревание, хотя и здесь, на стадии глубокого жидкофазного окисления органических веществ, необходимо избегать обугливания объекта исследования, особенно жира, во избежание потерь соединений ртути и мышьяка.

 Достоинства  и недостатки метода. Метод обладает  рядом преимуществ. Необходимо  отметить следующее: 1) сравнительно  быстрое достижение полноты разрушения  органических веществ; 2) полнота  разрушения сказывается на большой чувствительности метода по отношению к ряду катионов по сравнению с некоторыми другими методами; 3) довольно малые объемы получаемого минерализата.

 К числу  недостатков метода относят значительные  потери ртути за счет летучести  ее соединений.

2.1.2 Минерализация серной, азотной и хлорной кислотами

Окислительное действие хлорной кислоты, являющееся функцией ее концентрации и температуры, проявляется главным образом  в конце процесса минерализации  благодаря способности хлорной  кислоты при температуре 203° развивать окислительные потенциалы до 2 v и разрушать наиболее резистентные к окислению компоненты биологического материала.

 Техника  окисления серной, азотной и хлорной  кислотами. Тщательно измельченный  биологический материал помещают  в колбу Кьельдаля емкостью 500 мл или в колбу для сжигания аппарата Бетге. Аппарат Бетге представляет собой замкнутую систему и дозволяет улавливать летучие продукты окисления. К исследуемому материалу прибавляют через воронку по 25 мл концентрированной азотной и серной кислот и 35 мл 37% или 42% раствора хлорной кислоты. Окисление органических веществ ведут при постепенном усилении нагревания, добавляя при обугливании минерализата концентрированную азотную кислоту. Вскоре обугливание усиливается и над поверхностью минерализата появляются пары хлорного ангидрида. Нагревание либо прекращают, либо сильно ослабляют и продолжают окисление, добавляя по каплям 35—45% раствор азотной кислоты. Как только минерализат станет прозрачным, проверяют полноту окисления органических веществ, для чего к капле слегка охлажденного и разбавленного дистиллированной водой минерализата прибавляют 25% раствор аммиака. Если окисление прошло до конца, раствор должен окраситься в слабо желтый, но не в оранжевый цвет (реакция на наиболее трудно аминокислоты; фенилаланин, тирозин я триптофан) При наличии в минерализате хрома критерием конца минерализации может служить изменение окраски из зеленой в желтую.

 Достоинства  и недостатки метода минерализации  серной, азотной и хлорной кислотами. I. Полнота окисления органических веществ (достигает 99%). 2. Окисление большинства поливалентных ионов до высшей валентности. 3. Сокращение в 2%—3 раза затраты времени по сравнению с методом минерализации серной и азотной кислотами. 4. Небольшой расход окислителей. 5. Небольшие объемы минерализатов.

 Основным недостатком  метода минерализации серной, азотной  и хлорной кислотами, так же  как и метода минерализации  серной и азотной кислотами,  является потеря больших количеств  ртути. Потери удается несколько  сократить, проводя окисление в аппарате Бетге. При специальных заданиях проведения исследования на наличие ртути целесообразно использовать особые методы.