Общий эффект влияния на здоровье
На рабочем месте пыль оксида железа в основном поглощается при вдыхании. Другими путями поглощения являются проникновение через кожу при открытых ранах и всасывание из желудочно-кишечного тракта после приема внутрь.
Токсикологически значимые эффекты железосодержащих частиц, в частности возможная генотоксичность и канцерогенность, определяются, с одной стороны, эффектом частиц, а с другой — высвобождением ионов железа.
После вдыхания пыли оксида железа следует принимать во внимание биодоступность железа вследствие выделения ионов железа в физиологических условиях.
После повторного вдыхания биоустойчивые частицы оксида железа могут накапливаться в легких и вызывать воспалительные реакции. Биодоступность железа наблюдалась in vitro на изолированных системах. Если оксид железа всасывается в клетки и включается в их метаболизм, можно ожидать специфический механизм действия вещества. Каталитические окислительно-восстановительные реакции (реакция Фентона) могут затем привести к усиленному образованию активных форм кислорода, что в свою очередь может повредить ДНК и повлиять на пути передачи сигнала.
Следовательно, возможные канцерогенные или генотоксические эффекты железосодержащих частиц зависят от наличия свободных или каталитически активных ионов железа.
Оксиды железа оказывают раздражающее действие на кожу крыс. Только при очень высокой концентрации пыли оксиды железа раздражают слизистые оболочки из-за механического воздействия. В экспериментах на животных оксиды железа не оказывают сенсибилизирующего действия. Людям известно лишь несколько случаев контактной сенсибилизации.
В бесклеточных системах оксиды железа могут вызвать повреждение ДНК. Оксиды железа не являются генотоксичными в бактериальных системах. Однако оксиды железа являются положительными в тесте на изолированных гепатоцитах. Положительные результаты также можно увидеть в индикаторном тесте (кометный анализ). Однако в исследовании in vivo оксиды железа в низкой дозе оказались не генотоксичными.
В экспериментах с хомяками после внутричерепного применения оксидов железа в дозах до 50 мг не было выявлено повышенного числа опухолей по сравнению с контрольными группами. Напротив, оксиды железа в экспериментах на крысах в дозах 15-150 мг после интратрахеального применения вызывают увеличение частоты опухолей в легких крыс. Фиброзный гидрат γ-оксида железа (135-250 мг / животное) вызывает повышенную частоту мезотелиомы и саркомы в брюшной полости крыс после внутрибрюшного применения.
Существует несколько эпидемиологических исследований риска возникновения рака легких на рабочих местах где, помимо воздействия оксидов железа, присутствуют другие виды ядовитых веществ. Из-за воздействия смеси эта работа не может быть использована для оценки воздействия оксидов железа.
Механизм воздействия железа
В составе гемоглобина, миоглобина, различных оксидоредуктаз и других ферментов железо является одним из важнейших биокатализаторов в организме человека.
Общее содержание железа в организме у здоровых людей составляет около 3-5г (45-60 мг / кг массу тела). Из них примерно 60% железа связано с гемоглобином в эритроцитах в виде функционального железа. Еще 10–15% связаны с миоглобином (накопителем кислорода) и железосодержащими ферментами, которые работают с молекулярным кислородом.
Поглощение пищевого желаза
Поглощение пищевого железа происходит главным образом через клетки слизистой оболочки кишечника в виде Fe 2+. Поглощение является сложным многостадийным процессом и происходит следующим образом: связывание Fe 2+ с апикальным (т.е. обращенным к просвету кишечника) транспортным белком, связанным с клеточной мембраной, и проникновение в клетку слизистой оболочки.
После попадания в цитоплазму резорбирующей клетки Fe 2+ может накапливаться в молекуле цитозольного железа-накопителя ферритина или может быть экспортирован непосредственно в плазму с использованием базолатерального экспортного белка железа ферропортина.
В случае хранения железа Fe 2+ сначала покрывают ферритином, белковой оболочкой, состоящей из 24 субъединиц, которая включает легкую (19 кДа) и тяжелую (21 кДа) цепи и может поглощать около 4500 ионов железа. Хранение железа в ферритине является так называемым способом «по умолчанию» (базовым параметром), пока в организме нет дополнительной потребности в железе.
Однако, если железо требуется в организме, Fe 2+ транспортируется через цитоплазму энтероцита, достигает базальной мембраны, где он выводится ферропортином с ферроксидазой гепаестином при окислении до Fe 3+. Разряженный Fe 3+ немедленно захватывается трансферрином, циркулирующим в крови, распределяется в организме и может теперь, в зависимости от потребностей различных тканей железа (например, кроветворных органов), связываться с рецепторами трансферрина этих тканей и посредством эндоцитоза.
Синтезированный ферритин частично высвобождается в плазму крови.
Нормы потребления железа
Потребление железа у здоровых взрослых должно составлять максимум 1 мг / сут. У подростков, женщин в период менструации, беременных женщин и доноров крови наблюдается повышенная потребность в железе до 7 мг / день в случае экстремальных физических нагрузок или из-за потери железа. Если потребность в железе повышается, экспрессия рецептора трансферрина также повышается. Параллельно увеличивается концентрация растворимого рецептора трансферрина в плазме.
Избыточное потребление железа
Избыток железа постоянно хранится в основном в виде гемосидерина в эндотелиальной системе или в паренхимных клетках некоторых органов.
Условия перегрузки железом возникают из-за неадекватно увеличенного поглощения железа, несмотря на достаточные запасы. Избыточное поступление железа приводит к увеличению в железных депо ферритина и гемосидерина. Отложения происходят в паренхиматозных органах.
В литературе повреждение клеток печени, кардиомиопатия, сахарный диабет и импотенция описываются как последствия перегрузки железом. Существуют доказательства того, что липидные белки все больше окисляются при перегрузке железом и что их продукты представляют факторы риска для атеросклероза и, следовательно, для ишемической болезни сердца и церебрального склероза. Патологические механизмы этого повреждения объясняются токсическим действием кислородных радикалов, которые образуются свободными ионами железа.
Условия перегрузки железом почти всегда распознаются по повышенной концентрации трансферрина в плазме, одновременно повышенному уровню железа и более высокому насыщению трансферрина.
