Влияние хрома (III) и его неорганических соединений на здоровье человека

Влияние хрома (III) и его неорганических соединений на здоровье человека

Общий характер воздействия

Хром является важным микроэлементом в метаболизме глюкозы и липидов.

Соединения хрома (III) могут вызывать контактные аллергические реакции на коже. После хронического ингаляционного воздействия у тех, кто подвергся воздействию, развивается повышенная частота респираторных заболеваний. 

Большинство тестов на генотоксичность с соединениями хрома (III) in vitro дают отрицательные результаты, поскольку ионы хрома (III) могут лишь слабо проникать через клеточные мембраны. Результаты тестов на генотоксичность солей хрома (III) in vivo обычно отрицательны. Существует летальный тест на мышах, который является положительным при высоких токсических дозах, но не имеет отношения к научной оценке из-за методологических недостатков.

Трехвалентный хром может реагировать с ДНК, если он используется в бесклеточных и субклеточных системах или если он находится в форме комплексов с гидрофобными органическими лигандами, которые пересекают клеточные мембраны и могут генерировать генные мутации.

Нет никаких эпидемиологических доказательств канцерогенного потенциала соединений хрома (III). 

Механизм действия

Поскольку хром в форме ионов хрома (III) очень трудно проникает через клеточные мембраны, механистические исследования часто проводились в бесклеточных и субклеточных системах. В бесклеточных системах ион трехвалентного хрома образует комплексы с изолированной ДНК, в которой электроположительный ион хрома (III) связан с отрицательно заряженными фосфатными группами и с основным гуанином. Это приводит к перекрестным связям, которые соединяются фосфатом-хром-фосфатом и гуанином-хром-гуанином, а также тройными комплексами ионов хрома (III), пептидов и ДНК. 

В то время как связывание трехвалентного хрома с изолированной ДНК приводит к увеличению частоты ошибок спаривания оснований в синтезе ДНК, поперечные связи могут блокировать ДНК-полимеразу.

На изолированной ДНК было также показано, что ионы хрома (III), такие как ионы Fe (II), могут катализировать образование гидроксильных радикалов посредством реакции Хабера – Вейсса, которая приводит к разрывам цепей ДНК. 

Когда ДНК, обработанная трехвалентным хромом в бесклеточной системе, была трансфицирована в клетки Escherichiacoli, было показано зависимое от дозы увеличение частоты мутаций. Точечные мутации также все чаще обнаруживаются в фибробластах человека после трансфекции тройного комплекса ионов хрома (III), аминокислот и ДНК.

Соединения хрома (III) были генетически токсичными только в высоких концентрациях в интактных клетках, поскольку ионы хрома (III) трудно проникают через клеточные мембраны. В очень высоких концентрациях от 600 до 1000 мкМ хлорид хрома (III) вызывал разрывы ДНК в изолированных лимфоцитах человека без каких-либо признаков окислительного механизма. Даже плохо растворимые частицы оксида хрома (III), которые могут проникать в клетки через фагоцитоз, были мутагенными в высоких цитотоксических концентрациях.

Ионы хрома (III) могут быть поглощены через клеточные мембраны, если они образуют комплекс с некоторыми мембранно-совместимыми органическими лигандами или пиколиновой кислотой. Однако, если трехвалентный хром образуется из ионов хрома (VI) путем внутриклеточного восстановления, он может оказывать генотоксическое действие путем образования комплексов хром-ДНК. 

В целом, трехвалентный хром может оказывать генотоксическое действие только в том случае, если он образован из шестивалентного хрома путем внутриклеточного восстановления или если он проникает в клетки посредством эндоцитоза или в форме гидрофобных комплексов. Однако соединения хрома (III), как правило, не генотоксичны в исследованиях на клетках или на животных.

Токсикокинетика и обмен веществ

Хром является необходимым металлом для физиологического энергетического обмена. Потребности человека оцениваются от 50 до 200 мкг / день. 

Небольшие количества соединений хрома (III) могут поглощаться клетками путем пассивной диффузии и фагоцитоза.

Трехвалентный хром практически не абсорбируется, если он не смешан с органическими молекулами. В физиологической среде трехвалентный хром образует комплексы с биологическими лигандами, которые могут транспортироваться в клетках. 85% ионов хрома (III) в плазме связаны с трансферрином, 6% с альбумином и приблизительно 8% с другими белками.

Трехвалентный хром может связываться с олигопептидом с молекулярной массой приблизительно 1500 дальтон (низкомолекулярный хромсвязывающий субстрат). Этот олигопептид был обнаружен в печени и других органах. Считается, что этот комплекс играет роль в экскреции хрома у млекопитающих.

Поглощение и усвоение

Желудочно-кишечная абсорбция 0,4% дозы была определена на основе данных об экскреции с мочой 15 женщин и 27 мужчин, которые получали 200 мкг хлорида хрома (III) per os.

Было установлено, что поглощение ионов хрома (III) из хлорида хрома (III) составляет 0,1 и 1,2% от пероральной дозы у взрослых и молодых крыс. Хотя чистые соединения хрома (III) практически не всасываются в желудочно-кишечном тракте, они показывают измененную биодоступность в присутствии хелатообразующих агентов, которые естественным образом встречаются в пище. Фитат может уменьшать поглощение ионов хрома (III), а оксалат может увеличивать его.

После вдыхания, соединения хрома (III) не могут попадать непосредственно в эпителиальные клетки легких. Следовательно, соединения хрома (III) в организме поглощаются макрофагами через фагоцитоз. После вдыхания от 0,005 до 0,23 мг хрома (III) / куб.м, хром был обнаружен в моче рабочих в конце смены.

После ингаляционного воздействия на крыс 8 или 10,7 мг хлорида хрома (III) / куб.м (размер частиц 1,5–1,8 мкм) в течение двух или шести часов определяли период полураспада для легочного клиренса, составляющий 175 часов.

После однократного внутритрахеального введения 200 мкг хлорида хрома (III) морским свинкам, через 24 часа было обнаружено 45% дозы в легких и 6% дозы в моче животных. Через 30 дней после введения 30% дозы еще можно было обнаружить в легких. 

Исследования на добровольцах показали, что водорастворимые соли хрома (III) могут проникать через кожу, однако вещество полностью находилось в роговом слое и лишь в минимальной степени достигло эпидермиса. 

При исследовании проникновения через кожу и проникновения трехвалентного хрома из растворов сульфата хрома (III) in vitro на кожу человека применение 0,14% раствора хрома (III) не позволяло проникать в кожу, но проникновение в кожу с коэффициентом проницаемости 7,0 × 10 -11 см / с. При нанесении раствора 0,9% было обнаружено проникновение через кожу 1,5 × 10 -12 см / с и проникновение в кожу 3,5 × 10 -11 см / с. Проникновение трехвалентного хрома было в 104 раза меньше, чем проникновение шестивалентного хрома. 

Распределение

Концентрация хрома в легочной ткани рабочих, подвергшихся воздействию соединений хрома (III) на рабочем месте, была намного выше, чем в других тканях.

После интратрахеального применения 0,1 мкг 51 хлорида хрома (III) крысам-самцам 9% дозы было обнаружено в легких через 24 часа. Хром был субклеточно распределен в ядрах и митохондриях.

Экскреция

Биологический период полураспада от 4 до 10 часов рассчитывали с использованием кинетической модели ингаляционного воздействия на человека. 

У людей 99% пероральной дозы выводится с калом и 0,5% с мочой. После перорального приема 5 мг хлорида хрома (III) через 24 часа в моче испытуемых было обнаружено 0,1% дозы.

После интратрахеального применения 0,1 мкг хлорида хрома (III) крысам-самцам 4% дозы выводилось с мочой и 36% с калом в течение семи дней.

Обмен веществ

После перорального применения хлорида хрома (III) крысам,было установлено, что 90% хрома в сыворотке было связано с фракцией β-глобулина. 80% из них было иммунологически осаждено трансферрином. Хром был обнаружен в мышцах, печени, почках, сердце, селезенке, поджелудочной железе и яичках обработанных животных. Также было показано, что транспорт ионов хрома (III) зависит от инсулина. 

Трехвалентный хром может образовываться внутриклеточно путем восстановления ионов хрома (VI), причем донорами электронов служат главным образом аскорбат, цистеин и глутатион.

Трехвалентный хром играет роль в виде комплекса с никотиновой кислотой и аминокислотами, так называемого фактора толерантности к глюкозе, в метаболизме углеводов и липидов путем усиления активности инсулина. 

Описанные случаи отравления

Однократная экспозиция

Женщина, которая случайно проглотила 400 мл раствора для дубления кожи (48 г основного сульфата хрома (III)), умерла через 36 часов от сердечной недостаточности в больнице, несмотря на интенсивную терапию. 

В одной аварии рабочий погрузился по шею в горячий раствор 40% сульфата хрома (III) в серной кислоте. Через пять с половиной часов после аварии концентрация хрома в плазме составляла 47 мкг / мл. Он умер через сорок семь часов после аварии.

Повторное воздействие

Пациенты, которые получали 1 мг хлорида хрома (III) перорально в течение многих лет из-за гипергликемии, не имели признаков токсического воздействия.

Существует несколько исследований работников кожевенного производства, которые в основном подвергаются воздействию ионов хрома (III).

В одном исследовании приняли участие 24 кожевенных работника в возрасте от 22 до 54 лет (12 мужчин и 12 женщин), которые от двух до 20 лет работали на полировке сухой хромированной кожи. Было установлено, что содержание хрома в моче указанных лиц составляет 0,03 мг / л. Количество эритроцитов, лейкоцитов, ретикулоцитов и содержание гемоглобина у лиц, подвергшихся воздействию, статистически значимо не отличалось от значений контрольных субъектов. 

В другом исследовании, с участием трех рабочих групп, были определены содержание хрома в моче, содержание хрома и железа в сыворотке крови, а также уровень гемоглобина. В группе 1 было 15 некурящих, которые работали в кожевенном заводе в среднем 12 лет. Во второй группе было 14 некурящих, которые имели низкое содержание хрома и работали на кожевенном заводе в среднем 27,1 года. В группе 3 11 здоровых людей не подвергались воздействию хрома. Исследование не дает никакой информации о концентрации хрома на рабочем месте.

Было установлено, что концентрация хрома в моче облученных лиц выше, чем у контрольных. Была также обнаружена обратная пропорциональность содержания хрома в моче и значений гемоглобина у работников в группе 1.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

пять × 4 =

Пролистать наверх