Возникновение окружающей среды, промышленное производство и использование
Меркурий является широко распространенным экологическим токсикантом и загрязнителем, который вызывает серьезные изменения в тканях организма и вызывает широкий спектр неблагоприятных последствий для здоровья [ 210 ]. И люди, и животные подвергаются воздействию различных химических форм ртути в окружающей среде. К ним относятся элементарные пары ртути (Hg 0 ), неорганическое ртуть (Hg +1 ), ртуть (Hg + 2 ) и органические соединения ртути [ 211]. Поскольку ртуть повсеместна в окружающей среде, люди, растения и животные не могут избежать воздействия какой-либо формы ртути [ 212 ].
Ртуть используется в электротехнической промышленности (переключатели, термостаты, батареи), стоматология (зубные амальгамы) и многочисленные промышленные процессы, в том числе производство каустической соды, в ядерных реакторах, в качестве противогрибковых средств для обработки древесины, в качестве растворителя для реактивных и драгоценных металла и в качестве консерванта фармацевтических продуктов [ 213 ]. Промышленный спрос на ртуть достиг максимума в 1964 году и начал резко снижаться в период между 1980 и 1994 годами в результате федеральных запретов на ртутные добавки в красках, пестицидах и сокращения его использования в батареях [ 214 ].
Потенциал для воздействия на человека
Люди подвергаются воздействию всех форм ртути при несчастных случаях, загрязнении окружающей среды, загрязнении пищевых продуктов, стоматологической помощи, профилактических медицинских практиках, промышленных и сельскохозяйственных операциях и профессиональных операциях [ 215 ]. Основными источниками хронического, низкого уровня воздействия ртути являются зубные амальгамы и потребление рыбы. Ртуть проникает в воду как естественный процесс газирования из земной коры, а также за счет промышленного загрязнения [ 216 ]. Водоросли и бактерии метилируют ртуть, поступающую на водные пути. Метиловая ртуть затем пробивается через пищевую цепь в рыбу, моллюсков и, в конечном счете, в людей [ 217 ].
|
|
|
Двумя наиболее сильно поглощенными видами являются элементарная ртуть (Hg 0 ) и метилртути (MeHg). Стоматологические амальгамы содержат более 50% элементарной ртути [ 218 ]. Элементарный пар обладает высокой липофильностью и эффективно абсорбируется через легкие и ткани, выстилающие рот. После того, как Hg 0 входит в кровь, он быстро проходит через клеточные мембраны, которые включают как гематоэнцефалический барьер, так и плацентарный барьер [ 219 ]. Как только он получает вход в клетку, Hg 0 окисляется и становится высокореактивным Hg 2+, Метильная ртуть, полученная из рыбной ловли, легко абсорбируется в желудочно-кишечном тракте и из-за ее растворимости в липидах может легко пересекать как плацентарные, так и гематоэнцефалические барьеры. Когда ртуть поглощается, она имеет очень низкую скорость экскреции. Значительная доля поглощаемого материала накапливается в почках, неврологической ткани и печени. Все формы ртути токсичны, и их воздействие включает токсичность желудочно-кишечного тракта, нейротоксичность и нефротоксичность [ 213 ].
|
|
|
Молекулярные механизмы токсичности ртути и карциновости
Молекулярные механизмы токсичности ртути основаны на ее химической активности и биологических особенностях, которые предполагают, что окислительный стресс участвует в его токсичности [ 220 ]. Через окислительный стресс ртуть показала механизмы реакционной способности сульфгидрила. Как только в клетке Hg 2+ и MeHg образуют ковалентные связи с остатками цистеина белков и разрушают клеточные антиоксиданты. Антиоксидантные ферменты служат в качестве линии клеточной защиты от соединений ртути [ 221 ]. Взаимодействие соединений ртути предполагает получение окислительного повреждения путем накопления активных форм кислорода (ROS), которые обычно удаляются клеточными антиоксидантами.
|
|
|
В эукариотических организмах первичный сайт для получения активных форм кислорода (ROS) встречается в митохондриях при нормальном метаболизме [ 222 ]. Сообщается, что неорганическая ртуть увеличивает производство этих ROS, вызывая дефекты окислительного фосфорилирования и переноса электронов на стадии ubiquinone-цитохрома b5 [ 223 ]. Благодаря ускорению скорости переноса электрона в цепи переноса электронов в митохондриях ртуть вызывает преждевременное выпадение электронов в молекулярный кислород, что вызывает увеличение выработки реакционноспособных видов кислорода [ 224 ].
Окислительный стресс также оказывает влияние на гомеостаз кальция. Роль кальция в активации протеаз, эндонуклеаз и фосфолипаз хорошо установлена. Показано, что активация фосфолипазы A 2приводит к увеличению количества активных форм кислорода за счет увеличения образования арахидоновой кислоты. Было также показано, что арахидоновая кислота является важной мишенью для реакционноспособных видов кислорода [ 225 ]. Показано, что как органическая, так и неорганическая ртуть изменяет гомеостаз кальция, но с помощью различных механизмов. Считается, что органические соединения ртути (MeHg) увеличивают внутриклеточный кальций, ускоряя приток кальция из внеклеточной среды и мобилизуя внутриклеточные хранилища, тогда как неорганическая ртуть (Hg 2+)соединения увеличивают внутриклеточные запасы кальция только через приток кальция из внеклеточной среды [ 226 ]. Было также показано, что соединения ртути индуцируют повышенные уровни MDA в печени, почках, легких и семенниках крыс, получавших HgCl 2 [ 227 ]. Показано, что это увеличение концентрации коррелирует с тяжести гепатотоксичности и нефротоксичности [ 228 ]. Показано, что HgCl 2- индуцированное перекисное окисление липидов значительно снижается путем предварительной обработки антиоксидантом селеном. Было показано, что селен достигает этого защитного эффекта путем прямого связывания с ртутью или служит в качестве кофактора для глутатионпероксидазы и способствует его способности удалять ROS [ 229]. Сообщалось также, что витамин Е защищает от перекисного окисления липидов, индуцированного HgCl 2, в печени [ 230 ].
|
|
|
Метаногенная канцерогенность была предметом исследования, представляющим большой интерес общественного здравоохранения. Как правило, канцерогенез считается три этапа, включая инициирование, продвижение, прогрессирование и метастазы. Хотя мутации ДНК, которые могут активировать онкогенез или ингибировать подавление опухолей, традиционно считались критическими факторами для начала канцерогенеза, недавние исследования показали, что другие молекулярные события, такие как активация транскрипции, трансдукция сигнала, амплификация онкогена и рекомбинация, также составляют существенные факторы [ 231 , 232 ]. Исследования показали, что ртуть и другие токсичные металлы влияют на клеточные органеллы и отрицательно влияют на их биологические функции [ 231 , 233]. Накопленные данные также свидетельствуют о том , что АФК играют важную роль в опосредовании металлических индуцированных клеточных реакций и канцерогенеза [ 234 - 236 ].
Связь между воздействием ртути и канцерогенезом очень противоречива. Хотя некоторые исследования подтвердили свой генотоксический потенциал, другие не показали связи между воздействием ртути и генотоксическим повреждением [ 237 ]. В исследованиях, предполагающих ртуть как генотоксический агент, описан окислительный стресс, имеет молекулярный механизм токсичности. Таким образом, ртути, как было показано, индуцирует образование ROS, которое, как известно, вызывает повреждение ДНК в клетках, процесс, который может привести к инициированию канцерогенных процессов [ 238 , 239]. Прямое действие этих свободных радикалов на нуклеиновые кислоты может генерировать генетические мутации. Хотя ртутьсодержащие соединения не мутагенны в бактериальных анализах, было показано, что неорганическая ртуть индуцирует мутационные события в линиях эукариотических клеток с дозами до 0,5 мкМ [ 240 ]. Эти свободные радикалы могут также индуцировать конформационные изменения в белках, ответственных за восстановление ДНК, митотический шпиндель и хромосомную сегрегацию [ 241]. Для борьбы с этими эффектами клетки обладают антиоксидантными механизмами, которые работают для исправления и предотвращения образования ROS (свободных радикалов) в избытке. Эти антиоксидантные механизмы включают соединения с низкой молекулярной массой, такие как витамины С и Е, мелатонин, глутатион, супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза и глутатионредуктаза, которые защищают клетки хелатной ртутью и снижают ее потенциал окислительного напряжения [ 242 ].
Перспективы
Всесторонний анализ опубликованных данных показывает, что тяжелые металлы, такие как кадмий мышьяка, хром, свинец и ртуть, происходят естественным образом. Тем не менее, антропогенная деятельность в значительной степени способствует загрязнению окружающей среды. Эти металлы являются системными токсикантами, которые, как известно, вызывают неблагоприятные последствия для здоровья человека, включая сердечно-сосудистые заболевания, отклонения в развитии, неврологические и нейроповеденческие расстройства, диабет, потерю слуха, гематологические и иммунологические расстройства и различные типы рака. Основными путями воздействия являются проглатывание, ингаляция и контакт с кожей. Тяжесть неблагоприятных последствий для здоровья связана с типом тяжелого металла и его химической формой, а также зависит от времени и дозы. Среди многих других факторов видообразование играет ключевую роль в токсикокинетике металлов и токсикодинамике, и на него оказывают большое влияние такие факторы, как валентное состояние, размер частиц, растворимость, биотрансформация и химическая форма. Несколько исследований показали, что воздействие токсичных металлов вызывает долгосрочные проблемы со здоровьем у людей. Хотя острый и хронический эффект известен для некоторых металлов, мало что известно о влиянии на здоровье смесей токсичных элементов. Недавние сообщения указывают на то, что эти токсичные элементы могут мешать метаболически с такими важными для питания металлами, как железо, кальций, медь и цинк [ мало известно о влиянии на здоровье смесей токсичных элементов. Недавние сообщения указывают на то, что эти токсичные элементы могут мешать метаболически с такими важными для питания металлами, как железо, кальций, медь и цинк [ мало известно о влиянии на здоровье смесей токсичных элементов. Недавние сообщения указывают на то, что эти токсичные элементы могут мешать метаболически с такими важными для питания металлами, как железо, кальций, медь и цинк [245 , 246 ]. Однако в литературе недостаточно информации о комбинированной токсичности тяжелых металлов. Одновременное воздействие нескольких тяжелых металлов может вызвать токсический эффект, который является либо аддитивным, либо антагонистическим, либо синергичным.
Недавний обзор ряда отдельных исследований, посвященных взаимодействию металлов, показал, что совместное воздействие смесей металлов и металлоидов мышьяка, свинца и кадмия вызывало более серьезные эффекты как при относительно высоких дозах, так и при низких дозах по методу биомаркера [ 247 ]. Обнаружено, что эти эффекты опосредованы дозой, продолжительностью воздействия и генетическими факторами. Кроме того, совместное воздействие человека на кадмий и неорганический мышьяк приводило к более выраженному почечному повреждению, чем воздействие на каждый из этих элементов [ 248]. Во многих областях загрязнения металлов хроническая низкая доза воздействия нескольких элементов является одной из основных проблем общественного здравоохранения. Выяснение механистической основы взаимодействия тяжелых металлов имеет важное значение для оценки риска для здоровья и управления химическими смесями. Следовательно, необходимы исследования для дальнейшего выяснения молекулярных механизмов и воздействия общественного здравоохранения, связанных с воздействием человека на смеси токсичных металлов.
Подтверждение
Это исследование было поддержано Национальным институтом здравоохранения RCMI Grant № 2G12RR013459 и частично Национальным управлением океанических и атмосферных исследований ECSC Grant No. NA06OAR4810164 & Subcontract No. 000953.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 149; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!