Метод определения Масс-спектрометрия с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ИСП-МС).

Исследуемый материал Волосы

Токсичный микроэлемент. Данное исследование входит в состав Профиля: См. также отдельное исследование: Для исследования данного микроэлемента в Профилях также принимается другой биоматериал:

Бериллий (9,0 а.е.м.) - щёлочно-земельный металл II группы периодической системы. Широко применяется в промышленности и в медицине (рентгеновские установки). Физиологическая роль бериллия недостаточно изучена, но доказано, что бериллий участвует в регуляции фосфорно-кальциевого обмена и поддержании иммунитета. В теле взрослого человека содержится от 0,4 до 40 мкг бериллия. Он обнаруживается практически во всех тканях и органах, в частности - в волосах и в ногтях. Бериллий - высокотоксичный, канцерогенный и мутагенный элемент, хотя нет данных о его токсической и летальной дозах. Соли бериллия подавляют активность щёлочной фосфатазы и угнетают другие ферменты. Бериллий ослабляет и разрушает костную ткань, поражает лёгкие (фиброз), кожу (экзема, дерматоз), слизистую глаз (литейная лихорадка), может быть причиной аутоиммунных процессов. Антагонистом бериллия является магний. Именно замещения магния бериллием (сходство их химических свойств) - причина подавления магнийсодержащих ферментов внутри клеток. Поэтому в терапии бериллиевого поражения организма используют препараты магния, наряду с гормонами и иммуномодуляторами. Отравления бериллием обусловлены, главным образом, воздействием профессиональных факторов. Промышленные источники бериллия связаны с процессами обогащения металлов, предприятиями атомной, космической, электронной, электротехнической промышленности, производством ракетной техники. Сплавы бериллия прочные и лёгкие, имеют широкое бытовое применение, включая материалы, использующиеся в стоматологии (обсуждается потенциальный риск повышенной экспозиции к бериллию среди зубных техников). Отравления бериллием происходят, главным образом, путем ингаляции и поглощения промышленных газов и пыли, содержащих повышенную концентрацию этого элемента. Хроническая ингаляция промышленной пыли, содержащей бериллий, может привести к развитию хронической бериллиевой болезни (бериллиоза), которая характеризуется формированием гранулём в лёгких в результате иммунной реакции организма на присутствие частиц бериллия. Заболевание может развиваться даже в отдалённые сроки после воздействия умеренных количеств бериллия. Описаны эффект повышенной чувствительности и индивидуальные различия к бериллию. Контакт бериллия с участками повреждения кожи (раны, царапины) может приводить к появлению сыпи или язв. У литейщиков наблюдается раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Токсическое воздействие бериллия ассоциировано с увеличенной частотой случаев рака лёгких. Содержание бериллия в биосубстратах организма может не коррелировать с проявлениями бериллиевой болезни, но является желательным компонентом оптимальной диагностики наряду с рентгенологическими и иммунологическими методами.

Литература

1. Tietz Clinical guide to laboratory tests. 4-th ed. Ed. Wu A.N.B.- USA,W.B Sounders Company, 2006, 798 p.
2. Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics. 4 ed. Ed. Burtis C.A., Ashwood E.R., Bruns D.E. Elsevier. New Delhi.2006. 2412 p.
3. Ершов Ю.А., Плетнева Т.В. Механизмы токсического действия неорганических соединений. М., Медицина, 1989 г. 72 с.

Был открыт французским химиком Луи Никола Вокленом в 1798 г. Также данный элемент, его соединения и минералы исследовал русский химик И. В. Авдеев.

Название бериллия происходит от древнегреческого названия минерала берилла, которое в свою очередь произошло от названия города Белур в Индии. В начале данный элемент получил название «глюциний», что с древнегреческого переводится как сладкий. Это было связано со сладким вкусом растворимых в воде соединений бериллия.

Бериллий в организме человека

Бериллий считается довольно таки редким элементом. Он оказывает токсическое, канцерогенное и мутагенное действие на организм животных и человека. В организм человека он поступает с воздухом и пищей. В среднем в сутки в наш организм попадает 10-20 мкг бериллия. Поступая в желудочно-кишечный тракт в растворимой форме бериллий взаимодействует с фосфатами. В результате образуется плохо растворимое соединение Be3(PO4)2. Также бериллий способен связываться белками эпителиальных клеток в прочные протеинаты. В желудочно- кишечном тракте всасывается немного бериллия — от 4 до 10%. Процент всасывания также зависит от кислотности желудочного сока.

В среднем в организме человека содержится 0,4 — 40 мкг бериллия. Он концентрируется в основном в костной и мышечной тканях, крови и в других органах.

Бериллий депонируется в печени, легких, костях, лимфатических узлах и в миокарде. Выводится он из организма в основном с мочой (около 90%). Бериллий участвует в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, поддерживает иммунный статус организма. При употреблении чрезмерного количества бериллия образуется фосфат бериллия. Он способен ослаблять и разрушать костную ткань, негативно воздействуя на кальций. Бериллий обладает способностью замещать магний в некоторых ферментах, нарушая их работу.

Согласно исследованиям, введение бериллия животным провоцирует развитие «бериллиевого» рахита. Даже небольшое количество данного элемента в костях приводит к их размягчению (бериллиозу). Высвобождается бериллий из организма очень медленно, в течение 10-ти лет. В группе риска отравления бериллием рабочие промышленных предприятий.

Симптомы пере избытка бериллия в организме :

1. поражение легких (саркоидоз, фиброз);
2. нарушения функций сердца и печени;
3. кожные поражения — дерматоз,экземы, эритемы;
4. бериллиоз;
5. раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек глаз);
6. эрозии слизистых оболочек желудка и кишечника;
7. возникновение аутоиммунных процессов и опухолей.

Для предупреждения отравления бериллием на производстве необходимо соблюдать меры предосторожности, а именно использовать респиратор, носить сменную одежду и т.д. Также нужно избегать негативное воздействие на организм таких раздражителей, как спреи, холодный сухой воздух и никотин. В крайнем случае при интоксикации необходимо сменить работу.

Бериллий постоянно находится в растениях, а также в организмах животных, т.е. он является примесным ультрамикроэлементом. Биологическая роль бериллия изучена недостаточно. Известно, что соединения бериллия токсичны и вызывают ряд заболеваний (бериллиевый рахит, бериллиоз и т.д.). Особенно токсичны летучие соединения бериллия. Как уже было рассмотрено выше, отрицательное влияние иона Ве 2+ на физиологические процессы можно объяснить его химическими свойствами (способностью образовывать прочные связи с биолигандами и хорошей растворимостью фосфатов бериллия).

Магний формально относится к макроэлементам. Общее содержание его в организме 0,027 % (около 20 г). Топография магния в организме человека такова: в наибольшей степени магний концентрируется в дентине и эмали зубов, костной ткани. Накапливается он также в поджелудочной железе, скелетных мышцах, почках, мозге, печени и сердце. У взрослого человека суточная потребность в магнии составляет около 0,7 г. Ион магния, так же как и ион калия, является внутриклеточным катионом.

В биологических жидкостях и тканях организма магний находится как в виде акваиона, так и в связанном с белками состоянии в количестве <: 10~2 %, т. е. по сущности это микроэлемент.

Рис. Топография s-элемёнтов IIА-группы в организме человека

Концентрация ионов магния внутри клеток примерно в 2,5-3 раза выше, чем во внеклеточных жидкостях. Ионы магния играют важную биологическую роль в организме человека. Вследствие меньшего радиуса иона и большей энергии ионизации ион Мg 2+ образует более прочные связи, чем ион кальция, и поэтому является более активным катализатором ферментативных процессов. Входя в состав различных ферментативных систем, ион магния является их незаменимым компо­нентом и активатором (такие ферменты, как карбоксипептидаза, холинэстераза и некоторые другие, являются специфическими для иона магния).

Гидролиз АТФ, сопряженный с рядом ферментативных реакций, в результате которых образуется гидрофосфат-ион НРО 4 2- и выделяется большое количество энергии, проходит при обязательном избытке ионов Мg 2+ .

Кальций

Кальций относится к макроэлементам. Общее содержание его в организме 1,4 %/ Кальций содержится в каждой клетке человеческого организма. Основная масса кальция находится в костной и зубной тканях. В среднем взрослый человек в сутки должен потреблять 1 г кальция, хотя потребность в кальции составляет только 0,5 г. Это связано с тем, что кальций, вводимый с пищей, только на 50 % всасывается в кишечнике. Сравнительно плохое всасывание является следствием образования в желудочно-кишечном тракте труднорастворимых кальция фосфата Са 3 (РO 4) 2 и кальциевых солей жирных кислот.

В организме концентрация ионов кальция регулируется гормонами.

В костях и зубах взрослого человека около 1 кг кальция находится в виде нерастворимого кристаллического минерала - гидроксилапатита Са 10 (РO 4) б (ОН) 2 , образование которого происходит при взаимодействии ионов кальция с фосфат-ионами.

В крови и лимфе кальций находится как в ионизированном, так и в неионизированном состоянии-в соединениях с белками, углеводами и др. Механизм свертывания крови состоит из ряда этапов, многие из которых зависят от наличия ионизированного Са 2+ . Ионы кальция принимают активное участие в передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регулировании работы сердечной мышцы.

Концентрации ионов кальция внутри и вне клетки соответственно составляют 10 -6 и (2,25-2,8) 10 -3 моль/л. Поскольку кальций практически не используется внутри клетки, он выступает в качестве строительного материала в организме, в костях, зубах. Скелет - основное хранилище кальция в организме.

Используют кальций хлорид при отравлении солями магния, а также оксалат- и фторид-ионами. Применение препарата в первом случае основано на взаимозамещаемости ионов кальция и магния в организме, а во втором случае-на,образовании нетоксичных малорастворимых соединений кальция оксалата и фторида.

Антацидным и адсорбирующим действием обладает кальций карбонат СаСОз. Его назначают внутрь при повышенной кис­лотности желудка, так как он нейтрализует соляную кислоту:

СаСОз (т) +2НС1 (жел.сок) = СаСl 2 (р) + Н 2 O (ж) + СO 2 (г)

Кальций сульфат (жженый гипс) применяют для приготовления гипсовых повязок при переломах, а также в качестве слепочного материала при протезировании зубов.

Находит применение в медицине и радиоактивный изотоп Са. С помощью этого изотопа были изучены процессы всасывания и распределения кальция в организме, отложения его в костях и выведение при нормальной жизнедеятельности организма и различных патологиях.

Бериллий - серебристо-серый легкий металл. Окись бериллия - белый мелкодисперсный легкий порошок. Гидроксид бериллия - мелкодисперсный аморфный порошок белого цвета. Сульфат бериллия - белый порошок. Хлорид бериллия - белые кристаллы. Фторид бериллия - белое кристаллическое вещество. При нагревании дает фторокись бериллия.

Бериллий и его соединения применяются при изготовлении рентгеновских трубок, люминесцентных ламп, при получении атомной энергии. Металлический бериллий применяется для получения сплавов с другими металлами, идущих на изготовление особо прочных и безыскровых инструментов, при бериллизации стали, в керамической промышленности и пр. ПДК (в пересчете на бериллий) - 0,001 мг/м3.

Бериллий поступает в организм через легкие в виде дыма и паров. Депонируется преимущественно в костях, печени и легких. Выводится главным образом через кишечник и почки. Проникает через плаценту (был обнаружен в моче новорожденных). Может быть найден в моче через много лет (до 10) после прекращения работы с ним.

Токсичен как сам бериллий, так и его соединения (наиболее токсичны растворимые соединения, в особенности фторокись бериллия). Токсичность нерастворимых соединений возрастает с увеличением степени их дисперсности.

Бериллий и его соединения оказывают местное (на дыхательные пути и кожу) и резорбтивное (на центральную нервную систему, паренхиматозные органы) действие. Бериллий и его нерастворимые соединения обладают также канцерогенными свойствами.

Растворимые соединения бериллия чаще вызывают острые интоксикации, нерастворимые - хронические.

В патогенезе бериллиоза существенное значение придается аутоиммунным процессам, обусловленным сенсибилизацией к собственным белкам организма, специфически измененным под влиянием бериллия. Бериллий нарушает активность ряда ферментов, обмен магния.

Симптомы бериллиоза

Острое отравление бериллием протекает в следующих формах:

а) в форме резкого поражения конъюнктивы и верхних дыхательных путей; возможен переход в тяжелую форму с поражением легких (длительность заболевания - несколько дней или недель);

б) в форме «бериллиевой лихорадки»;

в) наиболее тяжелая форма - острый бронхобронхиолит, или так называемый пневмонит. Течение его может быть двухфазным. В этих случаях заболевание начинается с симптомов металлической лихорадки, за которой следует бессимптомный период (4-6 дней) и уже после этого развивается бронхобронхиолит.

Общая слабость, головная боль, резкие боли в груди, мучительный кашель (сухой либо с трудно отделяемой слизистой мокротой, нередко с примесью крови), удушье, рвота, выраженный цианоз, тахикардия, гипотония, тяжелое общее состояние. Легкие эмфизематозны. Сухие, единичные влажные хрипы. В других случаях - обилие средне- и мелкопузырчатых влажных хрипов. Дистрофия миокарда, падение артериального давления, тахикардия. Увеличение и болезненность печени. Нефропатия. Нейтрофильный лейкоцитоз с палочкоядерным сдвигом. Увеличение СОЭ. Температура – 38-39 °С. В моче - бериллий. Течение волнообразное с периодами ухудшения, затяжное - до 2-3 мес.

Возможны рецидивы при возвращении на работу, а также вне контакта с веществом под влиянием интеркуррентных заболеваний или без видимых причин. Рентгенологически обнаруживаются признаки сливной, крупноочаговой пневмонии, захватывающей одну или более долей, протекающей с резкой реакцией корней легких.

При другом варианте поражения, наряду с диффузным понижением прозрачности легочных полей, на большем или меньшем участке легкого появляются мелкоочаговые тени диаметром до 1-2 мм. Легочный рисунок изменен на большом протяжении. Корни расширены, недифференцированны. Описанная картина сохраняется до 2-6-8 нед. Могут оставаться рубцовые изменения.

Хронический бериллиоз

В зависимости от характера рентгенологически выявляемых изменений в легких различают две формы: интерстициальную и гранулематозную; в зависимости от выраженности последних - I, II и III стадии. Интерстициальная форма характеризуется диффузным изменением легочного рисунка, клинически более доброкачественна и, как правило, ограничивается I стадией. Наиболее тяжелая форма - гранулематозная, с наличием в легких мелких или крупных очаговых теней (гранулем), расширением корней легких вследствие гиперплазии лимфатических узлов, ранним развитием легочно-сердечной недостаточности в результате альвеолярно-капиллярного блока, приводящего к нарушению диффузии кислорода.

Клинически определяются трахеобронхит, бронхиолит, хроническая пневмония, эмфизема легких, бронхообструктивный синдром. При гранулематозном бериллиозе в процесс вовлекаются паренхиматозные органы. Нередко бериллиоз развивается при незначительном стаже работы с бериллием пли спустя много лет после прекращения контакта с ним.

Заболевание бериллиозом может наблюдаться у лиц, не имеющих контакта с бериллием, но живущих поблизости от бериллиевого производства, а иногда и на большом расстоянии от него. Таким образом, для развития даже тяжелой формы заболевания в некоторых случаях бывают достаточны и незначительные концентрации бериллия.

Кожные поражения возникают при непосредственном действии растворов бериллия, его солей, паров и аэрозолей. Отмечаются дерматиты типа контактных и аллергических; медленно заживающие изъязвления типа «птичьих глазков» на месте бывших микротравм. При порезах и внедрении в кожу нерастворимых соединений бериллия появляются подкожные гранулемы (саркоиды), возможны свищи; иногда отмечается затяжное (месяцы) течение. Развитие гранулем кожи при легочном гранулематозе бывает и вне зоны непосредственного воздействия. При возвращении на работу после перенесенного бериллиевого дерматита часты рецидивы, в дальнейшем возможны легочные поражения в связи с повышением чувствительности к бериллию. Особо выраженными сенсибилизирующими свойствами обладает хлорид бериллия.

Отмечаются костные поражения с утолщением периоста ребер и длинных трубчатых костей. В эксперименте при внутривенном введении солей бериллия и при ингаляции окиси бериллия развивается бериллиевая остеосаркома.

Диагностика бериллиоза

Диагностика бериллиоза основывается на наличии контакта с бериллием, характерной клинико-рентгенологической картине, диспротеинемии (увеличение количества y-глобулинов, снижение альбумино-глобулинового коэффициента), обнаружении бериллия в биосредах (моче), снижении содержания магния в плазме крови, усиленном выведении его с мочой.

Существенным диагностическим критерием, в особенности при гранулематозной форме, является положительная аллергическая кожная проба с бериллием. На здоровой коже плеча ставится компрессным методом накожный тест с 0,25-0,5 % водным раствором ВеСl2 или другой водорастворимой соли. При положительном результате через 8-12-20-24 ч появляются рассеянные фолликулярные папулы, иногда - эритема и отек (держатся от 5 до 12 дней, после чего остается пигментация).

При воздействии смешанной пыли, содержащей кварц и бериллий (или его окислы), развивается пневмокониоз, рентгеноморфологически несущий черты, свойственные бериллиевому гранулематозу и узелковому силикозу. Клинически преобладают признаки бериллиоза.

Лечение

При поражении верхних дыхательных путей - щелочные или масляные ингаляции с ментолом. При острых пневмонитах - комплексная терапия: антибиотики, сульфаниламиды, сердечно-сосудистые средства. Бронхолитические: эфедрин, изадрин и др. Десенсибилизирующие: димедрол, тавегил, кальция хлорид внутривенно или кальция глюконат внутримышечно. Гормональные препараты: АКТГ, кортизон, преднизолон. Лучшие результаты дает лечение, начатое в ранние сроки заболевания. Все мероприятия проводятся па фоне длительной кислородной терапии (лучше всего кислородная палатка) - сеансы 2-3 раза в день по 1-2 ч, можно чаще (по состоянию больного). Строгий постельный режим.

При хроническом бериллиозе: антибиотики, сульфаниламиды, сердечные и спазмолитические препараты, кислородная терапия. Широко используется длительное применение гормональных препаратов, дающее хороший результат. Преднизолон назначается курсами по 30-45 дней дважды в год, суточная доза – 25-30 мг. В отдельных, особо тяжелых (III стадия) случаях гормональная терапия проводится почти постоянно, с коррекцией дозы в зависимости от динамики состояния больного.

Санаторно-курортное лечение на Южном берегу Крыма, в санаториях средней полосы. При бериллиевых язвах кожи, гранулемах, при внедрении в кожу частичек бериллия - хирургическое лечение.

Экспертиза трудоспособности

Принимая во внимание внезапность, возможную быстроту развития бериллиоза даже в первые дни и недели работы, склонность к рецидивам, тяжесть течения и осложнения, рецидивирующий характер кожных поражений и тенденцию к развитию легочной патологии у этих лиц, при хроническом или выраженном остром отравлении необходимо отстранение от работы с бериллием и его соединениями.

Противопоказанием к продолжению работы с бериллием служит также положительная кожная проба с ним.

Вопрос о временном отстранении от контакта с бериллием может встать при изолированном поражении глаз (конъюнктивит, легкий блефарит), при легком поражении верхних дыхательных путей без вовлечения более глубоких отделов.

Профилактика

Тщательное удаление паров, пыли, металлического бериллия и всех его соединений в месте их образования. Герметизация оборудования, дистанционное управление. Тщательная очистка помещения от пыли бериллия. Предотвращение загрязнения бериллием производственных помещений и внешней среды, контроль за тем, чтобы бериллий не проникал в рабочие помещения, не связанные с его производством. Отдельное помещение для приема пищи. Раздельное хранение платья и спецодежды. Обязательное мытье в душе после работы. Средства индивидуальной защиты: спецодежда, респираторы, промышленные противогазы, перчатки, обувь. Стирка спецодежды только в специальных заводских прачечных. Тщательный инструктаж вновь поступающих рабочих.