Fémek a biológiában méregtől kábítószerig
Fémek a biológiában: a méregtől az orvostudományig Anne Vessières-Jaouen (DR1 CRS) "ChemBio" team IPCM 1
Az előadás terve 1- Bizonyos fémek szisztematikusan kapcsolódnak toxikus hatásaikhoz 2 - A fémek nélkülözhetetlenek az élethez 3- "Minden méreg, semmi sem méreg, csak az adag teszi a mérget". Fémek esetében ezek a szavak társítják a dózist és a toxicitást minősíteni kell 4 - Bizonyos fémek toxicitását megszelídíteni lehet, hogy "metallo-gyógyszerekké" (rákellenes, maláriaellenes) váltson. 5- Az endokrin rendszert károsító anyagok toxicitásának speciális esete 2
Bizonyos fémek toxicitása az ókor óta ismert. A higany mérgező hatását gyorsan azonosították. Plinius, az idősebb (23-79) beszámolója szerint a római korban a foglyokat cinóberbányákban (HgS) dolgoztatták, tudván, hogy várható élettartamuk A higanyhoz kapcsolódó egyes foglalkozási megbetegedések már régóta ismertek. Ilyenek például azok a betegségek, akik a bundákat savanyú higany-nitrát-oldatokkal (Hg2 +) kezelték kalapok gyártására szolgáló nemezek előállításához. Ez az arzén As23 formájában is a római római által ismert méreg. császárok, majd Borgia 3
Paracelsus (1493-1541) Alkimista, asztrológus, svájci orvos. A kísérleti orvoslás atyjának számít. Ő az első, aki észrevette, hogy a higany képes gyógyítani a szifiliszt, de rossz adagolás esetén meg is ölte. Minden méreg, semmi sem méreg, amitől a méreg az az adag. a gyakran mérgezőnek tartott anyagok kis adagokban előnyösek lehetnek. 4
Kis mennyiségű fém elengedhetetlen az élethez Fémek nyomokban Vas 6g Oxigéntranszport Zn 2g Enzim-ko-faktorok Pb 120 mg Vas metabolizmus H2C CH2 Cu 80 mg H2C H3C H3C H Elektrontranszport Fémek ultraképes állapotban Sn 20 mg Redox-reakciók Se 12 mg Antioxidáns tevékenységek CH3 H2C 10 mg Enzim ko-faktorok Cr 2 mg Zsírsav anyagcsere As 2 mg Zn Co metabolikus aktiválása 1,5 mg B12 V-vitamin 1,5 mg Koleszterin metabolizmusa CH2 Co CH3 CH3 H3C H H3C H CH3 CH2 CH3 H CH3 P Mo C CH3 B12-vitamin 5
A fémek toxicitását befolyásoló tényezők: 1- kémiai formájuk Arzén esete Az arzén As23 (arzéntrioxid) formájában enyhén édes ízű méreg. 100 mg-os adag elegendő az ember megöléséhez. Arzén-ion formájában, As43-, toxicitása a foszfát-ionnal (P43-) való szerkezeti analógiának köszönhető, amely az ATP As43- szintézisének blokkolásához vezet., szennyezi a Bengla Desh-i vagy az indiai kutak vizét. Számos problémát okoz (bőrelváltozások, szívrohamok, rákos megbetegedések). Bangladesben az MS úgy véli, hogy minden ötödik haláleset arzénnak köszönhető. Az algák az arzént szénhidrát-származékokká alakítják, puhatestűek (kagylók és garnélák) az arzént arsenobetainná alakítják. Ezek a vegyületek nem mérgezőek az emberre Arsenobetaine Me3 As Me2 As R Dimethylarsinoylribosides 6
2 - az expozíció jellege (lenyelés, belélegzés) A fémhigany nem veszélyes, ha lenyelik. Az amalgámokat egészen a közelmúltig használták a fogászati ellátásban. A higany veszélyes, ha belélegezték. A Hg gőzök felszívódnak a tüdőben, majd a vérben oxidálódnak Hg2 + CH3CoB12 + Hg2 + CH3CoB12 + CH3Hg + CH3Hg + + H2CoB12 + (CH3) 2Hg + H2CoB12 + mono- és di-metil-higany formájában. stabil fémorganikus komplexek: 1 2 hónap felezési ideje ezek lipofil komplexek, amelyek elérhetik az agyat. A metil-higany volt a Minamata-öböl (1948-1960) ökológiai katasztrófájának oka, amely a 20. század egyik legdrámaibb ( 1000 halál) 3500 T higany szétszóródik a légkörben évente 7
A fém oxidációs fokának jelentősége: példa a krómra A - Cr3 + - életéhez nagyon kis mennyiségű króm szükséges az élethez. A H2-króm (III) pikolinát értékesítése "ideális nyomelem a fogyókúrás étrend kíséretében". A króm (IV) a szulfokróm keverékben (K2Cr3, H2, H2S4) található kromátanion formájában allergén és karcinogén króm (VI) a legveszélyesebb, és a vízszennyezéssel összefüggő rákos megbetegedésekben érintett 8
4- Lehetséges a fémek toxicitásának szelídítése a gyógyszerek előállításához 9
Paul Erlich (1854-1915) Paul Ehrlich egy olyan molekula "varázsfegyverét" kutatta, amely megtámadja a betegségért felelős ágenst, és nem befolyásolja az egészséges szöveteket. 1909-ben talált egy molekulát, amely aktiválja a salvarsant (a sorozat 606. része). ) H, H2 H H2.H As As Salvarsan H As H2 eosalvarsan x Salvarsant, majd neosalvarsant a szifilisz kezelésére használták a penicillin megjelenéséig a második világháború után. Erlich immunológiai munkájáért 1908-ban Obel-díjat kapott gyógyszerért 10
Az arzén As23 formájában méreg, de 2000 óta jóváhagyott gyógyszer is (Trisenox). Bizonyos akut promielocitás leukémiában (APL) szenvedő betegek kezelésére használják. Számos más arzénszármazékot teszteltek, de az As 23 az egyetlen molekula, rákellenes szerként használják 11
Ciszplatin, a rákellenes molekulák arzenáljában alapvető gyógyszer Cis-diaminodiklór-platin Pt A platina alapú gyógyszert jelenleg a kemoterápiák 70% -ában írják fel. A cisplatin különösen hatékony a herék, petefészkek rákjának kezelésében. 1978 óta Bristol-Myers értékesítette. a Platinol márkanév (értékesítés 673 millió dollár (2004). Most már kapható általános "ciszplatin" néven 12
A ciszplatin Pt felfedezésének története 1961-ben egy fizikus, Barnett Rosenberg úgy döntött, hogy tanulmányozza az elektromágneses tér hatását az Escherichia Coli baktériumok szaporodására. Ehhez bevezeti a Pt elektródákat a táptalajba. Megfigyeli, hogy a baktériumok abbahagyják az osztódást, és hosszú szálak formájában növekednek. Megpróbálja megérteni, miért és felfedezi, hogy a felelős molekula a ciszplatin (a) Pt nélkül (b) Michel Peyrone által 1845-ben azonosított Pt-molekulával - Alfred Werner által 1893-ban ismertetett szerkezet (obel ár 1913). Daganatellenes tulajdonságok: B. Rosenberg az 1965-ös „ature” című áttekintésben Az 1977-ben forgalomba hozott gyógyszer 13