Биохимия соединений лития
Ионы лития могут существенно изменять активность различных ферментов как активаторы или ингибиторы.
Поступление в организм (сут): 0.1 мг
Источники: некоторые растения (томаты), рыба и морепродукты, а
также печень и легкие.
Содержание в организме: 70 мг.
Валентный электрон в атоме лития (электронная конфигурация 2s1) довольно прочно связан с ядром (энергия ионизации 520 кДж/моль), поэтому ковалентный характер связей в соединениях лития наиболее заметно выражен по сравнению с таковыми у других щелочных металлов.
Соединения лития концентрируются в печени, почках, легких, селезенке, крови, молоке. Максимальное количество лития найдено в мышцах, в лимфоузлах (200 мг/кг), легких (60 мг/кг), печени (7 мг/кг).
Ионы лития влияют на механизмы гомеостаза ионов Na+, K+, Mg2+, Ca2+. Доказано, что ионы лития (при достаточных концентрациях) конкурируют с ионами натрия в пассивном мембранном транспорте. Замещение натрия на литий может изменять работу Na+/К+-АТФазы и понижать активность нейронов. Ионы лития провоцируют высвобождение ионов магния из клеточных депо, что тормозит передачу нервных импульсов.
Соединения лития, поэтому, широко используются в психотерапии для лечения маниакально-депрессивных психозов. Установлено, что соединения лития в лечебных концентрациях оказывает влияние на процессы метаболизма нейроаминов (триптофана, тирозина, дофамина). Однако, превышение допустимой концентрации лития в плазме крови (2*10-6 моль/л) приводит к побочным действиям, связанным с конкурентным ингибированием мишеней натрия – нарушению нервной проводимости, обезвоживанию организма, заболеваниям ЖКТ и почек.
Интересный факт
Ученые из Парижского университета Декарта во Франции (Paris Descartes University in France) установили, что хлорид лития способствует
восстановлению поврежденных нейронов. Руководитель исследования
Шарбель Масаад совместно с коллегами воссоздал у мышей повреждения
нервов, вызываемые обычно спортивными травмами и диабетом.
При подобных повреждениях нейроны теряют миелиновую оболочку (оболочка мякотного нервного волокна, которая обеспечивает проведение электрических импульсов по нервным волокнам с большой скоростью и точностью), точность и принципиальная возможность
функционирования мышечных волокон при этом резко падает. После того, как специалисты повредили лицевые нервы у мышей, усы грызунов были
парализованы.
Хлорид лития, добавленный в питьевую воду фокус группы привёл к восстановлению двигательной способности за восемь дней. Грызунам, которые пили воду без добавки, удалось восстановить двигательную функцию за 20 дней. При более детальном исследовании обнаружилось, что миелиновые оболочки были значительно толще у
мышей, пивших воду с хлоридом лития.
Ионы лития могут существенно изменять активность различных ферментов как активаторы или ингибиторы. Ионы лития увеличивают активность:
• Аденилатдезаминазы мозга (анаболизм NH3 и глутамина).
Аммиак образуется в мозге, главным образом, при участии аденилатдезаминазы. Атом азота аминокислоты через систему глутамат - аспартат попадает в аденилат (АМФ), который и дезаминируется. Аммиак оказывает токсическое действие на функции нейронов. Это связано с особенностями механизмов его обезвреживания в нервной ткани. Основное место в обезвреживании аммиака занимают реакции образования глютамина.
• Поли-β-гидроксибутиратдеполимеразы
• Сукцинатдегидрогеназы головного мозга(оксидоредуктаза, участвует в энергетическом обмене).
Также известная как комплекс II — белковый комплекс, расположенный во внутренней мембране митохондрий и мембранах многих прокариотических организмов. Одновременно участвует в цикле трикарбоновых кислот и дыхательной цепи переноса электронов.
На шестой стадии цикла трикарбоновых кислот сукцинатдегидрогеназа катализирует окисление сукцината до фумарата, восстанавливая убихинон до убихинола.
Ионы лития ингибируют:
• Аконитазу мозга (отвечает за превращение цитрата в изоцитрат в цикле Кребса)
• Миозин-АТФазу
• Лактатдегидрогеназу(катализирует превращение лактата в пируват с образованием NADH+)
цинксодержащий внутриклеточный фермент, который катализирует окисление молочной кислоты в пируват и содержится практически во всех клетках организма. ЛДГ наиболее активна в скелетной мускулатуре, сердечной мышце, почках, печени и эритроцитах.
Существует пять разных форм (изоферментов) ЛДГ, которые отличаются молекулярной структурой и расположением в организме. От того, какая из пяти преобладает, зависит основной способ окисления глюкозы – аэробный (до CO2 и H2O) или анаэробный (до молочной кислоты). Подобное различие обусловлено разной степенью родства того или иного изофермента и пировиноградной кислоты.
• Трипсин (фермент класса гидролаз, расщепляющий пептиды и белки; обладает эстеразной (гидролиз сложных эфиров) .
Дефицита лития, как правило, не наблюдается.
Избыток лития
Причины - чрезмерное поступление лития с пищей, водой или из окружающей среды, прием препаратов лития.
Последствия избытка лития:
• общая слабость
• сонливость, головокружение
• потеря аппетита и отвращение к пище
• боль при глотании
• нарушения сердечно сосудистой системы
• тремор, атаксия
• повышенная возбудимость мышц
• повышение болевой чувствительности кожи
• нарушения центральной нервной системы
• нарушения работы почек.
Применение соединений лития в медицине
Соли лития, в частности, лития карбонат, применяются в психиатрии при маниакальных состояниях (проявляющихся в повышенной, но нецелесообразной, непроизводительной активностью, неадекватном энтузиазме, быстрой смене мыслей, идей, исключительной самонадеянности, нарушением суждений).
Соли лития быстро всасываются после приёма внутрь и диссоциируют в организме. Ионы лития обнаруживаются в различных органах и тканях через 2-4 ч после однократного приема. Выделяются они почками, причем этот процесс зависит от концентраций ионов натрия (и калия): при недостаточном количестве натрия в организме литий подвергается реабсорбции в почечных канальцах, и его концентрация в крови сохраняется. При избытке натрия (или калия) выделение лития усиливается. Поэтому в процессе лечения важно поддерживать нормальный водно-солевой баланс, а естественным противоядием при отравлении солями лития служит хлорид натрия — поваренная соль.