Мышьяк в организме человека

Мышьяк в организме человека: роль, источники, нехватка и избыток

Мышьяк (As) - химический элемент с атомным номером 33. В элементарном виде представляет собой довольно хрупкий стального цвета с зеленоватым оттенком полуметалл.

С мышьяком человек познакомился очень давно. Мышьяк нередко встречается в свободном виде. В элементарном виде и в форме соединений мышьяк - сильный яд, но об ядовитости мышьяка и его соединений люди узнали сравнительно недавно, долгое время использовав их даже в качестве лекарств. Поскольку мышьяку в природе очень часто сопутствуют минералы олова, то отравление мышьяком наступало всего лишь от употребления воды и вина из оловянных сосудов.

Мышьяк раньше очень часто использовался для истребления грызунов, от чего он и получил свое русскоязычное название (от слов "мышь" и "яд").

Существует версия, что Наполен после его ссылки на о. Св. Елены был отравлен мышьяком.

То, что мышьяк - самостоятельный химический элемент, в 1789 году доказали Г. Брандт и А. Лавуазье. А до этого времени даже ученые химики считали, что мышьяк и его оксид - это одно и то же вещество.

Рассматриваемый химический элемент находится в природе в рассеянном виде. Его средняя массовая доля в земной коре составляет 1,7•10^-4%, а в Мировом океане его концентрация около 0,003 мг/л. Однако мышьяк можно обнаружить и в самородном виде, тогда он имеет вид серых скорлупок или плотных конкреций-зернышек с металлическим блеском. Геологи насчитывают около 200 минералов мышьяка. Очень часто он сопуствует в рудах свинцу, меди и серебру. Самыми распространенными минералами мышьяка являются реальгар (оранжево-красного цвета, прозрачный) и аурипигмент (лимонно-желтого цвета), однако в промышленных целях для извлечения мышьяка применяются в основном арсенопирит, называемый еще мышьяковым колчеданом, а также лёллингит (мяшьяковистый колчедан) и скородит. Значительная часть мышьяка извлекается попутно при добыче золота, свинца, цинка, меди, олова и других металлов.

Крупные месторождения этого химического элемента разрабатываются в Грузии, Казахстане и Средней Азии, Великобритании, Франции, Швеции, Норвегии, Японии, США, Канаде, Боливии. Россия также богата месторождениями мышьяка, которые обнаружены на Урале, в Сибири, Забайкалье, на Чукотке и в Якутии.

Зачем же нужен мышьяк, если он так ядовит?

Мышьяк входит в состав сплавов свинца, используемых в изготовлении дроби, для их легирования. Твердость свинца при этом возрастает на порядок.

Химически чистый мышьяк используется для синтеза полупроводников.

Сульфиды мышьяка входят в состав красок, используемых в живописи и кожевенном производстве (для удаления с кожи волос).

Минерал реальгар используется в пиротехнике для получения "греческого" ("индийского") огня. При его смешении с селитрой или серой получается смесь, образующая при горении ярко-белое пламя.

Люизит - боевое отравляющее вещество, содержит в своем составе мышьяк.

Вплоть до начала ХХ века мышьяк использовался в изготовлении препаратов для лечения сифилиса, но из-за высокой токсичной в последующем они были заменены другими лекарствами.

Однако мышьяк - не только убийца, но и лекарь. В микродозах он используется в лечении анемии и некоторых других тяжелых заболеваний, поскольку он оказывает стимулирующее действие на кроветворение и другие специфические функции организма. В зубоврачебном деле мышьяк используется как некротизирующее средство при пульпите, убивающее воспаленный нерв в канале зуба. Однако в связи с расширением рынка обезболивающих и омертвляющих нерв зуба препаратов в стоматологии мышьяк применяется все реже.

Роль мышьяка в организме человека

Мышьяк является условно эссенциальным, иммунотоксичным ядом для человеческого организма. Однако в микродозах он даже необходим.

Суточная потребность организма взрослого человека в мышьяке составляет 12-15 мкг, а при поступлении в дозах менее 1 мкг в сутки может развиться его дефицит. В организме человека содержится около 15 мг мышьяка.

В человеческое тело мышьяк попадает преимущественно с пищей и питьевой водой (около 80%), причем часто в избыточном количестве. Мышьяк быстро всасывается в желудочно-кишечном тракте. Более 10% мышьяка человек получает с вдыхаемым воздухом и около 1% - через кожу.

При попадании в организм через желудочно-кишечный тракт неорганические соединения мышьяка поступают в печень, где происходит их метилирование.

Мышьяк накапливается в печени, легких, коже и тонком кишечнике. Через сутки с мочой выводится около 30% поступившего мышьяка, и примерно 4% выводится через кишечник. Остальная часть выделяется через кишечник в последующем либо выводится с потом, выпадающими волосами, отслоившейся кожей и желчью. Установлено также, что мышьяк накапливается в ретикулоэндотелиальной системе, поскольку арсениты связываются с SH-группами белков, которых именно в этих тканях больше всего.

Установлено, что мышьяк, регулируя фосфорно-кальциевый обмен, препятствует потере фосфора организмом. В этом отношении он сродни витамину D.

Мышьяк связывается с серосодержащими белками, цистеином, глутатионом, липоевой кислотой и другими серосодержащими соединениями.

По всей видимости (доподлинно пока не известно) мышьяк принимает участие в некоторых ферментативных реакциях, действуя как заместитель фосфора. С другой стороны, мышьяк является ингибитором, реагируя с сульфгидрильными группами некоторых ферментов.

Этот химический элемент влияет на происходящие в митохондриях окислительные процессы, участвует в нуклеиновом обмене, то есть в синтезе белков, необходим для образования гемоглобина, хотя в состав этого белка не входит.

В организмах высших животных, включая человека, мышьяк служит потенциальным стимулятором синтеза металлотионеина с хлоридом кадмия.

До недавних пор считалось, что в микроскопических дозах мышьяк может стимулировать рост костной ткани, причем даже после окончания периода общего роста. Однако дальнейшие исследования опровергли такое предположение.

В настоящее время проводятся исследования мышьяка на предмет лечения его соединениями онкологических заболеваний.

Антагонистами мышьяка являются сера, селен, фосфор, серосодержащие аминокислоты, витамины С и Е. При отравлении селеном мышьяк может выступить эффективным противоядием.

Мышьяк применяют в лечении сонной болезни на последней стадии.

Мышьяковистые минеральные воды показаны в лечении малокровия и ряда желудочно-кишечных заболеваний.

Мышьяк входит в состав мумие - минерально-органического вещества природного происхождения.

Источники мышьяка в организме человека

Повышенная концентрация мышьяка обнаружена в следующих продуктах питания:

• вина (до 1 мг/л и более) и соки (из-за использования на виноградных плантация пестицидов и гербицидов);
• рыба (в особенности морская - до 10 мг/кг) и морепродукты (креветки, омары, криль, лангусты, моллюски, морская капуста), рыбий жир;
• дикий рис;
• зерно и хлеб;
• чечевица;
• морковь, виноград, изюм, земляника.

В питьевой воде концентрация мышьяка в пределах нормы, поскольку за этим очень пристально следят контролирующие инстанции. Однако в некоторых бедных странах (Индия, Бангладеш, Тайвань, Мексика и страны Центральной Америки) из-за широкого использования средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур содержание мышьяка в питьевой воде превышает 1 мг/л, что служит причиной массовых отравлений и широким распространением вызванной этим болезни под названием "черная стопа".

Нехватка мышьяка в организме человека

Последствия недостатка мышьяка в организме изучены недостаточно. Существуют предположения, что недостаточности этого минерального элемента могут возникнуть:

• дерматит;
• анемия (малокровие);
• пониженная концентрация триглицеридов в сыворотке крови.

Животные при дефиците мышьяка могут плохо расти и не донашивать плод.

Избыток мышьяка в организме человека

Самым токсичным соединением мышьяка считается его гидрид (арсин). На втором месте по токсичности органические соединения трехвалентного мышьяка.

При попадании в организм мышьяк препятствует усвоению цинка, селена, витаминов А, С и Е и некоторых аминокислот.

Причинами избытка мышьяка в организме человека могут быть:

• прием содержащих мышьяк препаратов, отравление содержащими его пестицидами и гербицидами;
• работа на вредном производстве, предполагающем повышенную концентрацию мышьяка в воздухе или прямой контакт с его соединениями, в том числе производство пестицидов, золотодобыча, выплавка сплавов мышьяка и т.д.;
• недостаток селена, который дополнительно стимулирует накопление мышьяка (замкнутый круг);
• нарушение регуляции обмена мышьяка;
• курение;
• злоупотребление виноградным вином.

Симптомы и последствия острого отравления мышьяком:

• металлический привкус во рту;
• рвота, понос;
• сильные боли в животе;
• внутрисосудистый гемолиз;
• острая печеночная и почечная недостаточность;
• кардиогенный шок;
• угнетение нервной системы, паралич, судороги, летальный исход.

При хроническом отравлении мышьяком отмечаются:

• раздражительность;
• головные боли;
• кожные аллергические реакции, дерматит, экзема, язвы, зуд, ладонно-подошвенный гиперкератоз, депигментация кожи;
• конъюнктивит;
• поражения сосудов (ендоангиит, нефропатия;
• поражение дыхательной системы (фиброз, прорыв носовой перегородки, аллергоз).

У животных при хроническом отравлении мышьяком может наблюдаться аномальная плодовитость, вызванная повышением половой активности и фертильности.

Отдаленными последствиями избытка мышьяка являются:

• рак печени, гортани, глаз, кожи (рак Боуэна) и крови;
• поражение костного мозга, желудочно-кишечного тракта;
• язвы на коже;
• поражение легких и почек;
• эндемический зоб;
• жировой гепатоз;
• снижение остроты слуха у детей;
• заболевания нервной системы (нарушения речи, энцефалопатия, судороги, психозы, нарушение координации движений;
• нарушение трофики мышц;
• полиневриты;
• иммунодефицит.

При отравлении мышьяком нужно незамедлительно промыть желудок, принять противоядие (водный раствор тиосульфата натрия, унитиол). В отсутствие специализированной помощи может помочь белок молока - казеин, поэтому рекомендуется как можно быстрее выпить молоко и (или) съесть творог. Восстановительная терапия предполагает прием препаратов селена.