Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
130" 11.0. Металлы в живой клетке
Человек, так же как и другие позвоночные, нуждается в катионах нижеперечисленных металлов, обеспечивающих протекание многих жизненно важных процессов. Более того, многие из этих металлов необходимы для всех других форм жизни. К ним относятся: а) тяжелые металлы (кобальт, медь, железо, марганец, молибден, цинк и в меньших количествах хром, ванадий, никель и свинец); б) легкие металлы, обычно встречающиеся в большем количестве (кальций, магний, калий и натрий) .
Медь, железо, молибден, кобальт и иногда марганец принимают участие в окислительно-восстановительных процессах; действие цинка, магния и марганца связано с процессами гидролиза и переноса групп; кальций играет наиболее важную роль при создании гибких или жестких структур, а также может инициировать реакцию, по-видимому вызывая структурные изменения (подобное действие иногда проявляет и магний). Натрий и калий, благодаря их распространенности, служат переносчиками заряда; они очень слабо связываются и поэтому могут быстро обмениваться. Рассмотрим некоторые примеры биологического действия тяжелых металлов в той последовательности, которая указана выше. Положение и валентность металлов в ферментах определяют с помощью электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и другими современными методами. і
Кобальт является необходимым кофактором некоторых ферментов, например карбокситрансфосфорилазы (ответственной за перенос фосфатных групп), гликольдегидразы (вызывающей перегруппировку) и карбоксипептидазы, разрушающей различные кинины (пептиды, циркулирующие в крови млекопитающих и вызывающие воспалительные процессы) и играющей важную роль в усвоении полипептидов [Davies, Lowe, 1966]. Кобальт прочно связывается большим тетрапиррольным циклом коферментов группы кобаламидов. Для заместительной терапии при пернициозной анемии используют два вещества—гидр-оксикобаламин и цианкобаламин (витамин Bi2), образующиеся при разрушении коферментов во время их выделения из дрожжей или печени. Эти коферменты катализируют восстановление рибонуклеотидов в дезоксирибонуклеотиды, взаимопревращения анионов ?-метиласпаргиновой и глутаминовой кислот, анионов метилмалоната и сукцината, а также метилирование гомоцис-теина в метионин.
В 1935 г. две группы австралийских ученых обнаружили, что сильная анемия у овец, пасущихся на обширных обильных пастбищах Австралии и Новой Зеландии, обусловлена недостатком кобальта—элемента, потребность в котором у растений незначительна. При содержании кобальта в траве в соотношении, меньшем чем 0,2: 1 000 000, овцы начинают слабеть и
9*
131 погибать, что объясняется неспособностью флоры рубца овец синтезировать содержащие кобальт коферменты [Marston, Allen, Smith, 1961]. В настоящее время для предупреждения этого заболевания в рацион овец добавляют кобальт.
Для лечения пернициозной анемии у человека достаточно суточной дозы ( 1 мкг) витамина B!2 (внутримышечно). Для человека с массой тела 70 кг это составляет 2-10"10% массы тела.
Медь — существенная составная часть многих ферментов, в том числе фенолазы (тирозиназы), играющей важную роль в процессе метаболизма растений, грибов и пигментных клеток млекопитающих, а также поставляющей дубильные белковые вещества, придающие твердость оболочке насекомых. С помощью ЭПР было показано, что медь в родственном ферменте лакказе в исходном состоянии двухвалентна, но переходит в одновалентное состояние (Cu+), когда фермент вступает в реакцию. В молекуле цитохромоксидазы содержатся два атома железа и два атома меди; железо в отличие от меди в живой природе всегда связано с порфиринами. Медь также необходима для действия допамингидроксилазы (ключевой фермент в синтезе катехоламиновых гормонов), МАО и оксидазы аскорбиновой кислоты.
Супероксиддисмутаза — фермент зеленого цвета, присутствующий во всех тканях эукариот, содержит медь и железо, связанные с одним и тем же имидазольным циклом (His—61) апо-фермента. Медь проходит цикл окисления и восстановления по мере того, как она разрушает токсичные перекисные радикалы (O2-), появляющиеся в реакциях с использованием атмосферного кислорода.
В супероксиддисмутазе бычьих эритроцитов (а возможно, и в других клетках) цинк и медь связаны с гистидиновым остатком. Аналогичные ферменты, содержащие марганец вместо меди, встречаются в организмах млекопитающих и бактерий [Oberley, Buettner, 1979]. Подробнее об этих необычных метал-лосодержащих ферментах см. Oberley (1982) и Rodgers, Powers (1981).
Исследования влияния следовых количеств меди на рост овса показали, что как недостаток, так и избыток ее в среде одинаково вредны для растений. Недостаток меди оказался причиной многочисленных неурожаев на окультуренных участках земли в Голландии и Дании. Недостаток меди у домашних животных приводит к развитию анемии, демиелинизации спинного мозга и потере пигментации. Избыточное накопление меди в печени овец приводит к гемолизу и смерти. У овец, в пище которых недостает меди, шерсть теряет волнистость, а так как именно это качество особенно ценится при продаже, многие фермеры несут большие убытки.
