Механизм токсического действия соединений мышьяка

В 1925 г. Фегтлиным было высказано предположение, что токсичес­кое действие соединений трехвалентного мышьяка, сопровождаюшееся значительным нарушением функций и гибелью клеток различных орга­нов и тканей, обусловлено их взаимодействием с сульфгидрильными группами биологических молекул.

По мнению автора, основным объектом токсического воздействия в клетках является глутатион, сульфгидрильные группы которого в процес­се реакции блокируются.

Было установлено, что предварительное введение глутатиона защи­щает лабораторных животных от арсеноксида и арсенита натрия, вводи­мых в смертельных дозах.Теоретически отравление мышьяком может сопровождаться наруше­нием активности всех SН-содержащих молекул (см. выше). Однако в на­чале 40-х гг. ХХ в. Томпсоном И соавторами было показано, что реакции соединений мышьяка, и в частности люизита, с тиоловыми группами протекают двояко. При взаимодействии арсенитов с монотиолами обра­зуются малопрочные, легко гидролизуемые соединения. При взаимодей­ствии же токсикантов с молекулами, в которых две тиоловые группы рас­положены рядом, образуются прочные, неподдающиеся гидролизу циклические соединения.

Была высказана гипотеза (Питерс, Томпсон, Стокен), согласно кото­рой токсическое действие различных соединений мышьяка обусловлено главным образом их реакцией с молекулами со смежным расположением SН-групп, в результате чего образуются прочные циклические структуры.

В частности, токсиканты активно связываются с липоевой кислотой, являющейся коэнзимом пируватоксидазного ферментного ком­плекса, регулирующего превращение пировиноградной кислоты (конеч­ного продукта гликолиза) в активную форму уксусной кислоты (ацетил КоА), утилизируемую циклом Кребса. В результате в крови и тканях накапливается пировиноградная кислота (ацидоз), блокируется цикл трикарбоновых кислот - нарушаются процессы энергетического обмена в клетках различных органов (в этой связи люизит можно рассматривать и как вещество общеядовитого действия).

Взаимодействием мышьяксодержащих веществ с сульфгидрильными группами можно объяснить и их гипотензивное действие. Так, полагают, что рецепторные структуры для оксида азота, активного регулятора сосу­дистого тонуса, включают в качестве функционально-значимых элемен­тов SН-группы. В основе расслабляющего действия NO на сосуды лежит способность образовывать с SН-группами нестабильные нитрозотио­лы (период полусуществования комплекса в организме - около 3-5 с).

Падение артериального давления, наблюдаемое при отравлении сое­динениями мышьяка, может быть объяснено образованием относительно стойких связей As с SН-группами сосудистых рецепторов оксида азота.

Широкое представительство в организме лигандов с высоким сродст­вом к мышьяку и их большая роль в поддержании гомеостаза лежат в основе способности токсикантов действовать практически на все органы и системы, инициируя различные формы токсических процессов. Этим, в частности, можно объяснить развитие не только тяжелых воспалитель­но-некротических изменений в покровных тканях при непосредственном действии на них токсикантов, но и целого ряда функциональных наруше­ний со стороны ЦНС, печени, миокарда и т. д., наблюдаемых при отрав­лении соединениями мышьяка. Способностью взаимодействовать с сульфгидрильными группами мо­лекул и молекулярных комплексов, регулирующих процессы, лежащие в основе клеточного деления, можно объяснить и канцерогенное действие соединений мышьяка (по данным МАИР – мышьяк канцероген для че­ловека).