Берилій (Be)
Руйнівник кісток
Берилій відноситься до токсичних ультрамікроелементів. Фізіологічна роль берилію в організмі людини вивчена недостатньо, однак відомо, що берилій може брати участь у регуляції фосфорно-кальцієвого обміну, підтримці імунного статусу організму.
Добова потреба організму людини точно не встановлена, однак є дані, що оптимальне середньодобове надходження берилію становить 10–20 мкг.
В організм людини берилій може потрапляти як з їжею, так і через легені. При введенні в розчинній формі в шлунково-кишковий тракт берилій взаємодіє з фосфатами і утворює малорозчинний Be3(PO4)2 або зв’язується з білками епітеліальних клітин у міцні протеїнати. Тому всмоктуваність берилію в шлунково-кишковому тракті невелика і коливається від 4 до 10% від надійшовшої кількості. Слід зазначити, що цей показник залежить також і від кислотності шлункового соку.
Загальна кількість берилію в тілі дорослої людини коливається (за різними даними) від 0,4 до 40 мкг. Берилій постійно присутній у крові, кістковій та м’язовій тканинах (0,001–0,003 мкг/г) та інших органах. Встановлено, що берилій може депонуватися в легенях, печінці, лімфатичних вузлах, кістках, міокарді.
Виводиться берилій з організму переважно з сечею (більше 90%).
Біологічна роль в організмі людини. В основному берилій бере участь в обміні магнію та фосфору в тканині. Встановлено, що активність сполук берилію чітко проявляється в різних біохімічних перетвореннях, пов’язаних з участю неорганічних фосфатів.
Дія берилію на організм багатогранна. На сьогодні доведено його токсичний (в тому числі – і цитотоксичний), сенсибілізуючий, ембріотоксичний і канцерогенний ефекти. Останній встановлений в експерименті на тваринах певних видів і обговорюється щодо людини. Берилій і його сполуки мають здатність проникати в усі органи, клітини та їх ядра, в клітинні органели, зокрема, в мітохондрії. Він пошкоджує клітинні мембрани, в тому числі – і їх ліпідні компоненти, порушуючи мікров’язкість. Берилій гальмує активність АТФ-ази саркоплазматичного ретикулума шляхом інгібування транспорту магнію та кальцію.
Проникаючи в ядра клітин, берилій знижує активність ферментів синтезу ДНК, зокрема ДНК-полімерази, є вказівки на значення порушень синтезу ДНК для появи аномальних білків, що відіграють роль аутоантигенів.
Цитотоксичний ефект сполук берилію вивчений на фагоцитах. Зокрема, введення сульфату та цитрату берилію викликає блокаду клітин системи мононуклеарних фагоцитів і знижує індекс фагоцитозу на 65–75%. Введення фосфату берилію пригнічує запальну реакцію.
При внутрішньотрахеальному введенні сполук берилію відбувається підвищений вихід макрофагів і полінуклеарів у просвіт альвеол. Однак рухливість макрофагів при цьому знижується, їх органели пошкоджуються і знижується синтез ДНК.
Показано, що при інгаляції розчинних солей берилію розростається сполучна тканина переважно в периваскулярних і перибронхіальних зонах. Фіброз розвивається у відповідь на проникнення берилію в легені, причому цей процес має максимальну швидкість протягом першого місяця після внутрішньотрахеального введення гідроксиду берилію. Склероз легеневої тканини, як правило, поєднується з виникненням своєрідних гранульом. Електронно-мікроскопічні та гістохімічні дослідження останніх років показали схожість їх з гранульомами алергічного характеру. Доведено, що в лімфоцитах гранульом кількість органел збільшена. Цей факт і наявність великої кількості вільних рибосом свідчать про їх активний стан. Епітеліоїдні клітини гранульом виникають з мононуклеарів і лімфоцитів. Вже в перші місяці після інгаляції розчинних сполук берилію розвиваються гранулемоподібні вузлики, що складаються з лімфоїдно-гистіоцитарних елементів. В центрі таких вузлів виявляються розпадаючі макрофаги та клітинний детрит. Це трактуються як результат виходу берилію при загибелі макрофагів, які його поглинули.
Синергісти та антагоністи берилію. Антагоністом берилію є
магній. Магній в організмі переважно знаходиться всередині клітин, де утворює сполуки з білками та нуклеїновими кислотами, що містять зв’язки Mg–N та Mg–O. Схожість фізико-хімічних характеристик іонів Be
2+ та Mg
2+ обумовлює їх здатність до взаємного заміщення в таких сполуках. Це пояснює, зокрема, інгібування магнійзалежних ферментів при потраплянні в організм берилію.
Признаки недостатності берилію. Наукові дані відсутні.
Підвищений вміст берилію в їжі сприяє утворенню фосфату берилію. Систематично «відбираючи» фосфати у важливішої частини кісток – фосфату кальцію, – берилій ослаблює і руйнує кісткову тканину. Відомо, що введення цього елемента тваринам викликає «берилієвий» рахіт. Встановлено, що навіть невелика кількість берилію в складі кісток призводить до їх розм’якшення.
У місцях парентерального введення берилію відбувається руйнування навколишніх тканин, звідси берилій виводиться дуже повільно. Врешті-решт берилій депонується в скелеті та печінці.
За сучасними уявленнями, берилій – це токсичний, канцерогенний та мутагенний елемент. Патогенна дія берилію спостерігається при його інгаляції в концентраціях, що перевищують гранично допустимі концентрації в 2 і більше разів. Солі берилію в концентрації 1 мкмоль/л специфічно інгібують активність лужної фосфатази, пригнічуючи дію інших ферментів. Досить добре вивчені імунотоксичні властивості берилію.
У патології розрізняють гострі та хронічні отруєння берилієм. Відомо, наприклад, що елімінація сполук берилію з організму (особливо з органів лімфоїдної системи, де вони акумулюються), відбувається надзвичайно повільно, протягом більше 10 років. Підвищений рівень берилію зустрічається в сім’ях робітників, які контактують з цим елементом на виробництві.
Основні прояви надлишку берилію: ураження легеневої тканини (фіброз, саркоїдоз), ураження шкіри – екзема, еритема, дерматоз (при контактах сполук берилію зі шкірою), бериліоз, лихоманка литейна (роздратування слизових оболонок очей та дихальних шляхів); ерозії слизових оболонок шлунково-кишкового тракту, порушення функцій міокарда, печінки, розвиток аутоімунних процесів, пухлини.
Берилій необхідний: в давнину берилом (силикат алюмінію та берилію) лікували величезну кількість жіночих захворювань. Бутувало переконання, що за допомогою порошку берилію можна уникнути опущення матки, зубного та головного болю, а берилієві браслети захищають від захворювань яєчників та сечового міхура. Лікарі-літотерапевти сучасності рекомендують носити берилій у випадку розладів нервової системи та хронічних захворювань дихальної системи.
Харчові джерела берилію: надходження берилію з їжею та водою є незначним; відносно вищі концентрації цього елемента здатні накопичувати
томати та
листовий салат.
Основний шлях надходження берилію в організм — інгаляційний (через дихальні шляхи). У осіб, які працюють в умовах імовірного вдихання пилу, що містить берилій або його сполуки, може розвинутися специфічне професійне захворювання —
бериліоз (берилієва або хімічна пневмонія).