Бериллий в организме человека: значение, источники, признаки нехватки и избытка
Бериллий (Ве) - четвертый элемент (после лития и перед бором) в Периодической системе. В чистом виде представляет собой довольно твердый металл светло-серого цвета, который менее чем в два раза тяжелее воды, поэтому при опускании не тонет, а плавает на ее поверхности.
Название этот химический элемент получил от минерала берилла, разновидностью (зеленой) которого является всем известный драгоценный камень изумруд. Со свободным бериллием люди познакомились только в начале XIX века, когда французский химик Бюсси и почти одновременно с ним немецкий химик Вёлер выделили бериллий в лабораторных условиях. Произошло это в 1828 году, и представлял он из себя порошок грязно-серого цвета. Только в 1898 г. французским физиком Лебо путем электролиза расплавленных солей бериллия был получен химически чистый металл.
Бериллий - довольно распространенный на нашей планете химический элемент (в земной коре его содержание составляет 3,8 г/т), но в свободном виде в природе он не встречается.
Роль бериллия в организме человека
Бериллий является весьма токсичным ультрамикроэлементом. Его выполняемая роль в организме человека изучена пока не достаточно хорошо. Однако уже известно, что он принимает участие в фосфорно-кальциевом обмене и в микродозах необходим для поддержания иммунитета организма.
Потребность человеческого организма в бериллии достоверно не установлена, хотя некоторые авторы называют показатели порядка 10-20 мкг в сутки. Содержание бериллия в организме человека может сильно колебаться, поэтому такие данные довольно неточны и варьируются в пределах 0,4-40 мкг (различие в 100 раз!).
В наш организм бериллий попадает преимущественно с пищей, но может поступать и через легкие с вдыхаемым воздухом. Соли бериллия при поступлении в организм человека в желудочно-кишечном тракте образуют плохо растворимые фосфаты и протеинаты (связываются с белками эпителиальных клеток, выстилающих ЖКТ), которые почти нерастворимы в воде. Поэтому усвояемость бериллия при поступлении с пищей невысока и составляет порядка 4-10% от всего поступившего количества этого элемента. Однако она довольно сильно зависит от кислотности желудочного сока (чем выше кислотность, тем больше бериллия всасывается).
Концентрация бериллия в организме человека также неравномерна. В костной ткани, мышцах и кровяном русле она составляет 1-3 мг%, несколько более высокие показатели концентрации отмечаются в легких, печени, сердце, лимфатических узлах.
Основная часть бериллия (более 90%) выводится из организма человека с мочой.
Бериллий участвует в магниевом и фосфорном обмене в организме. В ходе научных исследований было установлено, что особенно активно соединения бериллия участвуют в биохимических реакциях с участием неорганических фосфатов.
Источники бериллия
Достаточно много бериллия содержится в томатах и зелени.
Нехватка бериллия в организме
Медицинские исследования нехватки в организме бериллия не проводились, поскольку гораздо чаще медикам приходится сталкиваться с отравлением бериллием, который относится к высокоопасным веществам i группы. Но несмотря на это, бериллий в организме человека в микроскопических дозах необходим. Известно лишь, что он нужен нам для поддержания в активном состоянии некоторых ферментов.
В древности минералом бериллом лечили самые разнообразные заболевания женских половых органов. Согласно дошедшим до наших дней преданиям, растертым бериллом можно вылечить опущение матки, заболевания мочевого пузыря и яичников, зубную и головную боль. С этой целью некоторые целители современности рекомендуют носить бериллиевые браслеты. По их мнению также, если носить изумруд, то это излечит от различных расстройств нервной системы и хронических заболеваний органов дыхания. Примечательно, что избыток в организме бериллия приводит к обозначенным заболеваниям, о чем не могли знать наши предки. Что ж, вполне возможно, что будущие исследования подтвердят справедливость этих рекомендаций, ведь, как сказал еще сам Парацельс, разница между ядом и лекарством только в дозе.
Избыток бериллия в организме человека
Бериллий оказывает различное воздействие на организм человека:
- токсическое (в т.ч. цитотоксическое, эмбриотоксическое);
- сенсибилизирующее;
- канцерогенное.
Проведенные на животных эксперименты подтвердили, что хроническое отравление бериллием с высокой долей вероятности приводит к возникновению злокачественных опухолей.
Бериллий и его растворимые соединения легко проникает во все органы, ткани, клетки и их органеллы (клеточные ядра и митохондрии), при этом сильно повреждая клеточные мембраны, в особенно их липидные компоненты, что приводит к нарушению микровязкости. Попадая в митохондрии за счет ингибирования транспорта кальция и магния бериллий тормозит активность АТФ-азы, что негативно сказывается на энергетическом обмене на клеточном уровне.
Находясь в клеточном ядре, бериллий снижает активность ферментов, участвующих в синтезе ДНК, в том числе ДНК-полимеразы, что приводит к появлению аномальных для организма белков, разрушающих генетический аппарат клетки. Опытным путем было установлено, что при введении в клетку цитрата и сульфата бериллия происходит блокада клеток системы мононуклеарных фагоцитов, на 65-75% снижается индекс фагоцитоза. Таким образом соединения бериллия оказывают цитотоксический эффект. Вместе с тем местное введение фосфата бериллия оказывает противовоспалительный эффект.
Внутритрахеальное введение солей бериллия приводит к повышению выхода макрофагов и полинуклеаров в просвет альвеол, но при этом снижается подвижность макрофагов, а также происходит повреждение их органелл, снижается синтез ДНК.
При вдыхании растворимых солей бериллия в периваскулярных и перибронхальных зонах разрастается соединительная ткань. Проникновение бериллия в легкие приводит к фиброзу.
Бериллий является антагонистом магния. Это объясняется схожестью их физико-химических характеристик. Поэтому при попадании в организм бериллия происходит ингибирование магнийсодержащих ферментов.
За счет вытеснения кальция из фосфатов костной ткани бериллий ослабляет и разрушает кости и зубы. Введение животным даже незначительного количества соединений бериллия с неизбежностью приводит к "бериллиевому" рахиту. У человека на повышенное содержание бериллия реакция такая же. Откладываясь в костях и печени, бериллий очень медленно выводится из организма. У людей, чья работа была как-то связана с контактом с этим металлом, даже через 10 лет наблюдалось повышенное содержание бериллия в организме и моче. При этом аномальная концентрация бериллия встречалась даже у некоторых членов их семей.
Итак, основными возможными проявлениями избытка бериллия являются:
- поражения легочной ткани (саркоидоз и фиброз);
- при контактах с кожей соединений бериллия: эритема, экзема, дерматоз;
- бериллиоз (бериллиевая или химическая пневмония);
- литейная лихорадка (раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз);
- эрозии слизистых оболочек ЖКТ;
- развитие аутоиммунных процессов;
- нарушений функций сердца;
- нарушение функций печени;
- онкологические заболевания.
