 |
Поступление, распределение, выведение
|
|
|
|
Поступление, распределение, выведение будем рассматривать на примере организма человека.
Ванадий содержится в организме взрослого человека в основном в мягких тканях (примерно 18 мг). В организм человека ванадий поступает с пищей. Дневная доза с пищей для человека составляет 2 мг. Пищевые продукты, богатые ванадием: моллюск, грибы, шпинат, петрушка, семя укропа, черный перец. Большое количество ванадия содержится в растительном масле, печени, жирном мясе, морской рыбе, сое и хлебных злаках. Напитки, жиры и масла, свежие фрукты и свежие овощи содержат наименьшее количество ванадия.
Абсорбция соединений ванадия зависит от их растворимости и химической природы. В желудке существуют ионы VO2+ и H3V2O7-, а в крови - V3O93-, H3V2O7- и H2VO4 -. Водорастворимые анионы абсорбируются хорошо, обычно около 10% вводимой дозы. Катионные формы ванадий (II) - ванадий V - слабо абсорбируются вследствие гидролиза и осаждения малорастворимых основных солей:
3+H2O → VOCl+2HCl.
При вдыхании соединений ванадия их абсорбция из легких в кровь тем больше, чем интенсивней абсорбция из кишечника.
При экспозиции ванадия в виде V2O5 его соединения были обнаружены почти сразу же в моче, что указывает на быструю абсорбцию.
Выведение абсорбированного ванадия происходит в основном через почки и лишь незначительно с фекалиями (соотношение 5:1).
Накопление ванадия в органах наблюдается в порядке уменьшения содержания: сердце > селезенка > щитовидная железа > легкие > почки. В тканях сохраняется 10% от введенной дозы, причем половина этого количества накапливается в костях.
Кумулятивный эффект у ванадия отсутствует. У человека при ежедневном потреблении 2 мг ванадия 15-30 мкг его выделяется, через почки.
|
|
|
Биологическое действие
Соединения ванадия издавна использовались как стимуляторы при анемии, а также при сифилисе, туберкулезе, неврастении, ревматизме. Ванадий считают необходимым из-за его физико-химических свойств.
Биологические процессы с участием ванадия
Основные биологические процессы, в которых участвует ванадий:
играет роль этиологического фактора (причина, без которой болезнь никогда не разовьется) при маниакально-депрессивном психозе, при котором имеет место нарушение обмена натрия в эритроцитах, вызванное повышенной внутриклеточной концентрацией ванадия;
оказывает влияние на обмен глюкозы в организме путем стимуляции ее окисления;
катализирует окисление серотонина и близких к нему аминов тирамина, адреналина и др.;
усиливает связывание кислорода гемоглобином и миоглобином;
принимает участие в процессах клеточного роста, дифференцировки и восстановления тканей.
Действие ванадия на организм
Ванадий препятствует развитию атеросклероза, регулирует уровень глюкозы в крови, участвует в формировании костей, улучшает состояние зубов, контролирует работу сердечнососудистой системы.
Снижение уровня холестерина
Имеются указания о его способности влиять на обмен холестерина, фосфолипидов и на активность некоторых ферментов, а также тормозить развитие гиперхолестеринемии.
Ванадий уменьшает выработку холестерина в клетках печени и снижает содержание в крови липидов, ускоряя их метаболизм. Достаточное содержание ванадия в мозге поддерживает его сосуды в хорошем состоянии и препятствует развитию склероза, предотвращает риск сердечнососудистых заболеваний, гипертонии.
Он не только тормозит биосинтез холестерина, но и мобилизует его отложения, депонированные в ткани печени. Под влиянием ванадия, взятого в расчете на металл в дозе 0,05 мг на особь, (белые крысы), отмечалось увеличение активности пероксидазы, каталазы, церулоплазмииа, карбоангидразы и снижение насыщенности железом трансферина и количества свободных тиогрупп крови. Применение суточной дозы 0,2 мг повышало резистентность животных к физической нагрузке, активность пероксидазы и снижало активность карбоангидразы, каталазы, количество свободных тиогрупп крови.
|
|
|
Инсулиновое действие ванадийсодержащих соединений
В последние годы было установлено, что соли ванадия имитируют эффекты инсулина.
Инсулиноподобное действие проявляют обе биологически активные формы ванадия (ванадат VO32- и ванадил VO2-). По существу, все основные эффекты инсулина, направленные на регуляцию метаболизма углеводов и липидов, имитируются соединениями ванадия. Так, в присутствии ванадия стимулируется транспорт глюкозы и ее метаболизм в жировой ткани, диафрагме, в скелетных мышцах и мозге. В печени и мышцах усиливается синтез гликогена. Кроме того, в печени ингибируется глюконеогенез, а в жировой ткани тормозится липолиз и стимулируется липогенез. Действие ванадия на поглощение глюкозы в скелетных мышцах обусловлено его влиянием на экспрессию и транслокацию в плазматическую мембрану инсулин-регулируемого транспортера.
На животных с экспериментальным диабетом установлено, что соединения ванадия нормализуют гликемию (содержание глюкозы в крови).
Возможность применения ванадийсодержащих соединений при диабете I типа позволяет преодолевать резистентность к инсулину и не повышать его дозу. У больных диабетом II типа соединения ванадия способствуют повышению чувствительности к инсулину.
Регуляция водно-солевого баланса
Ванадий участвует в клеточном механизме регуляции «натриевого насоса», поэтому он важен для поддержания баланса натрия и калия в организме, что позволяет поддерживать нормальное артериальное давление, снижать отеки, регулировать работу мышечной и нервной тканей.
Противоопухолевое действие
Ванадий стимулирует правильное деление клеток организма, действуя при этом как антиопухолевое средство. Канадская фармацевтическая фирма «Ангиотек» разрабатывает программу по лечению ревматоидных артритов и остеоартритов, основываясь на данных о том, что ортованадат ингибирует ферменты, участвующие в процессах, ведущих к разрушению суставов. Следует подчеркнуть, что исходя из биологических эффектов, ванадийсодержащие соединения являются скорее лекарственными средствами, чем пищевыми добавками.
|
|
|
Регуляция процессов кроветворения
Ванадий усваивается организмом при помощи молекул-переносчиков, подобных тем, которые транспортируют железо. Поэтому уровень ванадия в организме изменяется в соответствии с потреблением железа и, таким образом, ванадий влияет на уровень гемоглобина в крови.
Формирование костного скелета
Ванадий способствует накоплению солей кальция в костях, участвует в формировании зубов, повышает их устойчивость к кариесу. Достаточный уровень ванадия в организме предотвращает деформации опорно-двигательного аппарата, а у детей - способствует росту скелета.
Повышение потребления кислорода
Была установлена способность ванадия в биотических количествах повышать потребление кислорода животным организмом, выявлено действие ванадия на активность ферментов тканевого дыхания - сукцинатдегидрогеназы и цитохромоксидазы. Можно говорить о наличии у ванадия «зональности» действия, которая выражается в том, что под влиянием малых (биотических) количеств ванадия (3,2 мкг/кг) происходит повышение активности ферментов («зона биотического действия»), при увеличении дозы до 128 мкг/кг прекращается или ослабляется эффект («зона бездействия»), а при применении макродозы (5,12 мг/кг) наступает угнетение ферментативного процесса («зона фармакотоксилогического действия»).
Влияние на обмен серотина
То, что катион ванадия может выполнять активную физиологическую роль, подтверждается и неравномерным распределением его при нормальных условиях в головном мозгу и концентрацией в подкорковой области - в зоне зрительных бугров. Именно в подкорковой области осуществляется наиболее активный обмен серотонина. В противоположность стимулирующему влиянию ванадия на обмен серотонина большие дозы (интоксикация) тормозят этот обмен. В настоящее время установлено, что серотонин вызывает резкое повышение проницаемости кровеносных сосудов (была установлена прямая зависимость между этим явлением и содержанием ванадия в организме).
|
|
|
5. Аномальное содержание ванадия в организме
О проявлении биологической роли ванадия можно судить о том влиянии, которое он оказывает при повышенном и пониженном содержании в организме.
Пониженное содержание
Дефицит ванадия у людей не идентифицирован. Большинство сообщаемых клинических признаков недостатка ванадия являются сомнительными.
Рационы, используемые в исследованиях с отсутствием ванадия, имели изменяющееся содержание белка, аминокислот, аскорбиновой кислоты, железа, меди и возможно других нутриентов, которые могут воздействовать на ванадий.
Дефицит ванадия у животных приводил к повышению частоты абортов и снижению количества молока, приблизительно 40% детенышей погибали, увеличивался вес щитовидной железы, уменьшался рост. При выращивании коз на диете, специально обедненной ванадием, наблюдалось увеличение числа выкидышей и смертности среди новорожденных животных. При этом наступление смерти часто сопровождалось судорогами (конвульсиями). У опытных животных отмечалась деформация скелета (задних конечностей) и увеличение объема щитовидной железы. В опытах на крысах было показано, что введение ванадия на фоне дефицита йода или действия других струмогенных факторов, способно оказывать положительный эффект на восстановление функций щитовидной железы.
Основные проявления дефицита ванадия:
увеличение риска развития атеросклероза;
увеличение риска развития сахарного диабета.
Повышенное содержание
В присутствии VOSО4 нарушается синтез жирных кислот и фосфолипидов. Механизм этого влияния не выяснен.
Известно, что ванадий ингибирует более 13 ферментных систем. Например, ванадат, подобно арсенату, замещает фосфат в реакции с глицеральдегид-3-фосфатом, нарушая фосфорилирование и синтез АТФ.
Нарушение синтеза АТФ.
Ванадий и его соединения - яды широкого спектра действия; они поражают систему кровообращения, органы дыхания, нервную систему, а также вызывают воспалительные и аллергические заболевания кожи.
Для соединений ванадия характерно раздражающее действие на слизистые оболочки (при вдыхании и заглатывании пыли), нарушение белкового обмена и обмена серотонина, дистрофические изменения в паренхиматозных органах, функциональные нарушения нервной и сердечной деятельности.
При воздействии ванадия снижается сопротивляемость организма инфекции, что влечет за собой повышение уровня заболеваемости пневмонией, гриппом и др. Среди лиц, работающих с соединениями ванадия, может отмечаться повышение заболеваемости гипертонической болезнью.
|
|
|
Имеют место случаи профессиональных заболеваний кожи, в частности появление папулезной сыпи на конечностях и лице, а также экземы аллергического характера.
Основные проявления избытка ванадия при острой интоксикации:
воспалительные реакции кожи и слизистых оболочек глаз, глотки, верхних дыхательных путей;
аллергические реакции (экзема, астмоподобные состояния);
лейкопения и анемия.
При хронической интоксикации:
снижение содержания в организме аскорбиновой кислоты;
снижение содержания цистина в волосах;
повышение частоты заболеваний бронхолегочной системы;
увеличение риска развития новообразований.
Токсичность ванадата снижается аскорбиновой кислотой. При приеме ванадата в токсичных дозах в организме снижается концентрация витамина С. Витамин С защищает мышей от действия ванадия в токсичных дозах. Вероятно, что V(V), восстанавливаясь до менее токсичных V(IV) и V(III), окисляет аскорбиновую кислоту. V(IV) и V(III) могут образовывать хелаты с аскорбиновой кислотой.
|
|
|
