Фторидов и патогенез фтористой интоксикации

Из неорганических соединений фтора наиболее токсичны газообразные- фтор, фтористый водород, четырёхфтористый кремний. Токсичность солей фтора нарастает по мере увеличения их растворимости и биологических средах. Хорошо растворимые фтористые соли (фториды натрия, калия, цинка, олова, серебра, ртути, лития, бария, криолит, кремнефторид натрия, гидрофторид аммония и др.) близки по токсичности к фтористому водороду, а плохо растворимые (фториды алюминия, магния, кальция, свинца, стронция, меди, хрома и др.) в 5-10 раз менее токсичны, чем фтористый водород. При одновременном содержании в воздухе нескольких соединений фтора, различающихся по агрегатному состоянию и растворимости в биологических средах, суммируется токсический эффект.

Фтористый водород - бесцветный газ с очень высокой растворимостью в воде. Водные растворы фтористого водорода называются плавиковой кислотой. Плавиковая кислота "дымит" во влажном воздухе, т.к. улетучивающийся фтористый водород образует с влагой воздуха туман. Фтористый водород отличается выраженным раздражающим действием на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. В малых концентрациях при хроническом воздействии он, как и фториды, вызывает хроническое отравление, обусловленное ионами фтора. В производственных условиях фтористый водород не встречается отдельно от фторидов, поэтому трудно разграничить, какие симптомы отравления обусловливаются действием фтористого водорода, а какие действием фтор-иона. Вероятно, раздражающее действие на слизистые оболочки органов дыхания оказывает фтористый водород, а нарушение кальциевого обмена и изменения со стороны скелета связаны с действием фтор-иона.

Фтор является биологическим элементом, содержится в атмосферном воздухе, почвах, поверхностных и грунтовых водах, в растительных и животных организмах, встречается в нормальных условиях во всех органах человеческого тела. Ежедневное поступление фтора в организм человека составляет 0,3-1,8 мг, из них с вдыхаемым воздухом в промышленных районах попадает 0,01-0,04 мг. При ингаляционном пути поступления соединения фтора более токсичны, чем при пероральном введении.

При длительном поступлении фтористых соединений в организм работающих наступает выраженная материальная кумуляция преимущественно в костной ткани, которая и поражается в наибольшей мере при хронической интоксикации. До 99% фтора, поступающего в организм, задерживается в костях и зубах. Содержание фтора в скелете постепенно нарастает пропорционально поступающему количеству яда, однако с течением времени депонирование фтора в костной ткани снижается и наступает динамическое равновесие. Более высокая задержка фтора в организме наблюдается у женщин и детей. Выведение фтора из организма происходит, главным образом, через почки (до 80%), значительно меньше его выводится через кишечник (10-15%), с потом, слюной, молоком. Экскреция фтора с мочой обычно повышена как в период воздействия, так и после его прекращения за счёт мобилизации фтора из скелета.

Токсический эффект неорганических фторидов обусловлен резорбтивным действием фтор-иона. Обладая исключительно высокой реакционной способностью и проникая через защитные бартеры организма, фтор способен вызывать дезорганизацию всех видов обмена веществ, нарушая жизнедеятельность клетки, органа и организма в целом. Механизм повреждающего действия фтора на организм многогранен. Ведущее место в этом механизме принадлежит нарушению фтором активности многих ключевых ферментов, обеспечивающих нормальное течение окислительных процессов, выработку энергетических ресурсов и осуществление главнейших синтетических процессов. Угнетение синтетической активности в значительной мере сопряжено с образованием стабильных соединений фтора с ионами различных металлов кальция, цинка и особенно марганца и магния, активизирующих ряд важнейших, в том числе и ключевых, ферментов организма: фосфоглюкомутазу, АТФ-фосфоглицеротрансфорилазу, энолазу, костную фосфатазу, холинэстеразу, карбоксилазу, сукциндегирогеназу и многие другие. Одновременно нарушается и электролитное равновесие, т.к. при соединении фтора с ионизированными металлами последние выводятся из "электролитного строя" и становятся биологически инертными. Всё это приводит к нарушению обмена веществ, тканевого дыхания, нервно-эндокринной регуляции, трофики и др. Значительное влияние оказывает фтор на обмен углеводов: угнетая энолазу, карбоксилазу пировиноградной кислоты, фосфоглюкомутазу, он блокирует внутриклеточный обмен углеводов на этапе превращения цитрата в дальнейшие продукты его метаболизма. Фтор-ион угнетает окисление жирных кислот на этапе, предшествующем образованию бета-кислот, а также сукцинат-дегидрогеназу, тормозит синтез ацетилхолина, частично блокирует ацетилхолинэстеразу. Чувствителен к фтору цитохром С. Одновременно нарушается фосфорно-кальциевый обмен: образуется фторапатит с иными, чем у гидроксиапатита, свойствами, дезорганизуется ферментативная активность клеточных элементов кости. Периостальные образования кости развиваются пропорционально механической слабости старой кости. Отмечается также отрицательное влияние фтора на синтез мукополисахаридов и коллагена в костной ткани. Указанные сдвиги изменяют структуру, физико-химические свойства кости, нарушают процессы резорбции, что обусловливает повышенное выделение оксипролина с мочой. Патоморфологические процессы в костной ткани при действии фторидов характеризуются изменениями корреляции и активности компенсаторно-приспособительных реакций с манифестирующими нарушениями минерального обмена. Отмечено нарастание остеопластической активности, оживление остеокластической реакции с изменением количества остеоцитов и явлениями периостеоцитного остеолизиса. Отмечается и опосредованное влияние фтора на скелет через паращитовидные клетки и «С» клетки щитовидной железы, вырабатывающие соответственно паратгормон и тирокальцитонин с кальциймобилизирующими и кальцийпексическими свойствами.

Фтор оказывает существенное влияние на структуру и функцию ряда желез внутренней секреции: понижается морфофункциональная активность коры надпочечников, кортикотропная функция аденогипофиза, наблюдается гипогонадизм уменьшение продукции андрогенов и гиперэкскреция эстрогенов у мужчин. В нарушении метаболизма существенная роль принадлежит развивающейся при флюорозе патологии печени.

При фтористой интоксикации изменяется иммунобиологическая реактивность, уменьшается фагоцитарная активность лейкоцитов и образование агглютининов. Фтор может вызывать аллергию и непереносимость у части людей, в том числе в условиях производственного контакта.

Фтор не относится к числу ядов, непосредственно оказывающих влияние на систему крови. Вместе с тем выявляются увеличение объёма, снижение осмотической резистентности эритроцитов, вязкости крови, гематокрита, а также изменения, свидетельствующие о гиперкоагуляции, и в ряде случаев отмечаются проявления раздражения красного ростка костного мозга.

Неорганические соединения фтора при ингаляционном поступлении в организм даже в сравнительно небольших концентрациях вызывают выраженный гонадотоксический эффект, а также неблагоприятные отдалённые последствия мутагенный и эмбриотоксический эффекты. Убедительных данных о канцерогенной активности соединений фтора до настоящего времени не получено. У рабочих криолитового производства до 40 раз увеличивается частота хромосомных повреждений в лимфоцитах периферической крови. Частота индуцированных хромосомных повреждений прямопропорциональна концентрации фтора в воздухе и практически не зависит от возраста работающих. Появление хромосомных нарушений в соматических клетках указывает на возможность их возникновения и в генеративных (половых) клетках.

Широкий спектр действия фтора объясняет универсальное влияние его на живой организм и многообразие клинических проявлений фтористой интоксикации. Механизмы токсического действия фтора зависят от формы соединения, поступающего в организм. Вдыхание газообразного фтора приводит к резко выраженному раздражению дыхательных путей. Устойчивая форма существования фтора в организме ион F, а в кислой среде желудка - фтористоводородная (плавиковая) кислота НF. Флюороз поражает органы-мишени: зубы, скелет, печень, почки, ЦНС. Механизм флюороза определяется образованием малорастворимых солей и комплексных соединений фтора с катионами биогенных элементов, а также ингибирующим воздействием на белки. Пары HF чрезвычайно токсичны (ПДК= 0,5мг/мЗ), что связано с обезвоживающим действием на клетки тканей дыхательных путей. При внутриклеточной концентрации 0,2-1,0 ммоль/кг фтор подавляет активнось некоторых эстераз, липаз, глутаминсинтетазы, энолазы, цитохромоксидазы. Фтор считают ингибитором гликолиза.

В небольших количествах фтор является биологическим элементом. Он способствует образованию фосфорокальциевых солей, необходимых для построения зубной и костной тканей; принимает участие в интимных процессах тканевого обмена. Физиологическая потребность в этом биоэлементе полностью удовлетворяется при поступлении его пероральным путем с водой и пищевыми продуктами.

Депо фтора высокоминерализованные ткани. В костях и зубах фтор включается, главным образом, в минеральную часть. На кристаллической поверхности костных минералов происходит обмен гидроксильных и бикарбонатных ионов фтора с образованием фторапатита. Кумуляция фтора происходит постоянно. Процесс задержки его зависит от величины вводимой дозы и количества уже отложившегося фтора в скелете. Когда костная ткань приближается к полному насыщению, то кумуляция значительно снижается.

Выводится фтор из организма с мочой и через кишечник. При ингаляционном пути поступления соединения фтора токсичнее, чем при пероральном введении. Повышенные концентрации фтора способны вызвать дезорганизацию всех видов обмена веществ, нарушая жизнедеятельность клетки, органа и организма в целом. Механизм повреждающего действия фтора многогранен, что объясняет универсальное патогенетическое влияние его на живой организм и многообразие проявлений фтористой интоксикации.