Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Переход к навигацииПереход к поиску
Металлы в медицине используются в органических системах в диагностических и лечебных целях.[1] Неорганические элементы также необходимы для органической жизни в качестве кофакторов ферментов, называемых металлопротеинами. Когда металлов мало или их много, равновесие нарушается и должно быть возвращено в естественное состояние с помощью интервенционных и естественных методов.
Содержание
Токсичные металлы[править]
Металлы могут быть токсичными в больших количествах. Либо прием внутрь, либо нарушение обмена веществ может привести к отравлению металлами. Источники токсичных металлов включают кадмий из табака, мышьяк из сельского хозяйства и ртуть из вулканов и лесных пожаров. Природа в виде деревьев и растений способна улавливать многие токсины и может возвращать аномально высокие уровни в равновесие. Отравление токсичными металлами обычно лечат каким-либо хелатирующим агентом.[2][3] Отравление тяжелыми металлами, например, Hg, Cd, Pb, особенно пагубно.
Примеры конкретных типов токсичных металлов включают:
- Медь: токсичность меди обычно проявляется как побочный эффект низкого уровня белка церулоплазмина, который обычно участвует в хранении меди. Это называется болезнью Вильсона. Болезнь Вильсона-это аутосомно-рецессивное генетическое заболевание, мутация которого приводит к нарушению работы АТФазы, которая транспортирует медь в желчь и в конечном итоге включает ее в церулоплазмин.
- Плутоний: начиная с ядерной эры, отравление плутонием представляет потенциальную опасность, особенно среди работников ядерных реакторов; вдыхание пыли Pu особенно опасно из-за ее интенсивного излучения альфа-частиц. Случаев отравления плутонием было очень мало.
- Ртуть: ртуть обычно попадает в организм из сельскохозяйственных источников или других источников окружающей среды. Отравление ртутью может привести к неврологическим заболеваниям и почечной недостаточности, если его не лечить.
- Железо: токсичность железа, отравление железом или перегрузка железом хорошо известны. Однако железо дает очень слабый положительный результат на тест Эймса на рак, однако, поскольку оно является таким сильным катализатором и необходимо для производства АТФ и, следовательно, производства ДНК, любой избыток растворимого железа токсичен, особенно с течением времени. Слишком большое количество железа, отложившегося в тканях, или высокие уровни в кровотоке были успешно связаны с подавляющим большинством заболеваний человека, от болезни Альцгеймера до малярии. В ботанике железо является серьезной проблемой для орошения таких растений, как рис, кукуруза или пшеница в Африке к югу от Сахары, подземная вода которых содержит чрезмерное количество железа, которое затем отравляет эти культуры.
- Никель: аллергия на никель, особенно при контакте кожи с металлом через ювелирные изделия, является распространенной.
- Цинк, кадмий, магний, хром: лихорадка от дыма металлов может быть вызвана приемом паров этих металлов и приводит к симптомам, подобным гриппу.
Анемия металлов[править]
Людям нужно определенное количество определенных металлов, чтобы нормально функционировать. Большинство металлов используются в качестве кофакторов или протезов в ферментах, катализирующих специфические реакции и выполняющих важнейшие роли. Основными металлами для человека являются: Натрий, Калий, Магний, Медь, Ванадий, Хром, Марганец, Железо, Кобальт, Никель, Цинк, Молибден и Кадмий. Симптомы анемии вызваны недостатком определенного незаменимого металла. Анемия может быть связана с недостаточным питанием или неправильными метаболическими процессами, обычно вызванными генетическим дефектом.[3]
Примеры конкретных типов металлической анемии включают:
- Железо: распространенная простая анемия (дефицит железа), приводит к потере функциональных белков гема (гемоглобина, миоглобина и т.д.), Которые отвечают за транспорт кислорода или утилизацию кислорода. Злокачественная анемия возникает из-за недостатка витамина В-12 (который содержит комплекс кобальта, называемый кобаламином), который, в свою очередь, нарушает функцию эритроцитов.
- Цинк: Цинковая анемия, вызванная в основном диетой, может привести к задержке роста.
Металлы в диагностике[править]
Ионы металлов часто используются для диагностической медицинской визуализации. Комплексы металлов могут быть использованы либо для радиоизотопной визуализации (по излучаемому ими излучению), либо в качестве контрастных веществ, например, при магнитно-резонансной томографии (МРТ). Такое изображение может быть улучшено путем манипулирования лигандами в комплексе для создания специфичности, чтобы комплекс был воспринят определенным типом клетки или органа.[3][4]
Рисунок 1. Структура блеомицина А2
Примеры металлов, используемых для диагностики, включают:
- Технеций. 99m Tc является наиболее часто используемым радиоизотопным агентом для целей визуализации. Он имеет короткий период полураспада, испускает только фотоны гамма-излучения и не испускает бета-или альфа-частицы (которые более вредны для окружающих клеток), и поэтому особенно подходит в качестве радиоизотопа для визуализации.
- Кобальт(III): 57 Кобальт(III) используется с соединением блеомицин (BLM) (рис. 1), которое является антибиотиком, для избирательного поглощения опухолевыми клетками. Использование кобальта обеспечивает наилучшее соотношение распределения крови и опухоли, но его период полураспада слишком велик, чтобы быть подходящим для целей визуализации. Было предложено решение для присоединения ЭДТА-фрагмента к концевому тиазольному кольцу блеомицина, помеченному радиоактивно, чтобы затем можно было проследить весь комплекс. Эта система может точно определять местоположение опухоли, что приведет к более раннему выявлению и более неинвазивным процедурам в будущем.[3]
Металлы при обработке[править]
Металлы использовались в лечении с древних времен. Папирус Эберса, датированный 1500 годом до н. э., является первым письменным отчетом об использовании металлов для лечения и описывает использование меди для уменьшения воспаления и использование железа для лечения анемии. Ванадат натрия используется с начала 20 века для лечения ревматоидного артрита. В последнее время металлы используются для лечения рака, специально атакуя раковые клетки и взаимодействуя непосредственно с ДНК. Положительный заряд большинства металлов может взаимодействовать с отрицательным зарядом фосфатной основы ДНК. Некоторые разработанные препараты, включающие металлы, напрямую взаимодействуют с другими металлами, уже присутствующими в активных участках белка, в то время как другие препараты могут использовать металлы для взаимодействия с аминокислотами с наибольшим восстановительным потенциалом.[4]
Рисунок 2. Структура цисплатина, координационного комплекса платины.
Примеры металлов, используемых при обработке, включают:
- Платина: Было показано, что соединения на основе платины специфически воздействуют на опухоли головы и шеи. Считается, что эти координационные комплексы действуют для сшивания ДНК в опухолевых клетках (рис. 2).
- Золото: Комплексы соли золота использовались для лечения ревматоидного артрита (рис. 3). Считается, что соли золота взаимодействуют с альбумином и в конечном итоге поглощаются иммунными клетками, вызывая анти-митохондриальные эффекты и, в конечном счете, апоптоз клеток. Это непрямое лечение артрита, смягчающее иммунный ответ.
- Литий: Li 2 CO 3 может быть использован для профилактики маниакально-депрессивного расстройства.
- Цинк: Цинк можно использовать местно для заживления ран. Zn 2+ можно использовать для лечения вируса герпеса.
- Серебро: Серебро используется для предотвращения инфекции в месте ожога у пациентов с ожоговыми ранами.
- Платина, титан, ванадий, железо: было показано, что цис-ДДП (цис-диаминдихороплатина), титан, ванадий и железо специфически взаимодействуют с ДНК в опухолевых клетках для лечения больных раком.
- Лантан: Карбонат лантана, часто используемый под торговой маркой Фосренол, используется в качестве фосфатного связующего у пациентов, страдающих хроническими заболеваниями почек.
