Физиологическая роль ванадия и его соединений

Вместе с тем механизм влияния разнообразных соединений ванадия на рост клеток, клеточную трансформацию, онкогенез, функции различных рецепторов до настоящего времени в деталях не установлен. Не установлен и точный механизм инсулиноподобного действия ванадия. Показано, однако, что четырехвалентные соединения ванадия, особенно в виде комплексов с органическими лигандами, обладают большей биологической активностью и менее токсичны, чем пятивалентные. В перспективе предполагается включать их в активные субстанции лекарственных средств для лечения диабета первой и
второй степени.
Токсичность соединений ванадия (+5) связывают с тем, что восстанавливаясь в клетках, он стимулирует образование свободнорадикальных ионов кислорода.
Многообразные эффекты, возникающие при действии соединений ванадия на различные ферментные системы, еще ждут своего объяснения. То, что ванадий уникален, подтверждается уже лишь таким одним фактом: вместе с молибденом и кобальтом он стимулирует способность бобовых культур фиксировать свободный азот из атмосферы.
Следует знать, что антагонистом ванадия является хром, который играет большую роль в углеводном обмене и совместно с инсулином обеспечивает перемещение глюкозы из крови в ткани организма и поддерживает ее нормальную концентрацию.
Установлено, что недостаток ионов ванадия в организме замедляет процессы роста, костный метаболизм, который может сказаться на деформации скелета, влияет на метаболизм глюкозы и холостерола, что способствует развитию атеросклероза вследствие увеличения концентрации холостерола, риску возникновения сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.
Избыточные поступления ванадия в организм чаще всего связывают с профессиональной деятельностью человека, когда в условиях производства он вдыхает воздух, загрязненный соединениями ванадия (металлургия ванадия; получение как катализатора, других его соединений, особенно ванадатов, очистка от копоти нагревателей на электростанциях и кораблях, очистка печного дыма от печей, сжигающих нефть и т.п.). Например, оксид ванадия (+5) при температуре более 700°С легко испаряется и образует устойчивый ядовитый аэрозоль. Первые симптомы отравления обильное слезотечение, жжение слизистой оболочки глаз, воспаление миндалин, боль в груди, головокружение. Продолжительный контакте зараженным соединениями ванадия воздухом вызывает хронический бронхит, астму, эмфизему легких, кожные заболевания, спазмы живота, что, в конечном итоге, может привести к пневмонии со смертельным исходом. Есть сведения о том, что токсичная доза ванадия, которая примерно составляет 0,25 мг (летальная – 2 - 4 мг), приводит к распаду эритроцитов.
При недостатке ванадия в организме обычно употребляют продукты, богатые его соединениями или содержащие их биологически активные добавки. Например, биодобавка Цыганан, содержащая помимо соединений ванадия, соединения Са, P, Сr, Si, Со, В, Sc, Mo, используется в качестве общеукрепляющего средства, а биодобавка Диклозан, включающая соединения ванадия, хрома и экстракты лекарственных растений, применяется пациентами, страдающими от избытка веса. В качестве ванадийсодержащего препарата используют сульфат ванадила . Некоторые соединения ванадия используются в качестве дезинфицирующих средств. Добавки ванадия к никелевым сплавам увеличивают их химическую стойкость, что может быть использовано в создании медицинской техники.
Роль окисленных соединений ванадия в регуляции и изменении метаболизма дает возможность понять, как процессы неорганической химии могут принимать участие в клеточной регуляции. Данные ионы могут быть уникальными среди неорганических химических веществ и представляют биологический интерес в том, что они в настоящее время, как представляется, имеют стимулирующие фармакологические эффекты сами по себе. Взаимодействия данных соединений с биологическими процессами дают интересную арену для изучения процессов регулирования с использованием как биологических, так и химических подходов. Во внеклеточной жидкости ванадат и ванадий могут взаимопревращаться путем окисления и восстановления. Оба соединения могут связываться небольшие метаболиты и белки, хотя ванадил, скорее всего, связывается с белками.
Один из белковых компонентов системы ванадиевой нитрогеназы, содержит ванадий-железо-серный извлекаемый кофактор, который частично напоминает молибден-железо-серный кофактор традиционной нитрогеназной системы. Таким образом, интерес к данным кластерам ванадия-железа возрос. В то время как эти комплексы не являются стабильными в водном растворе, имеются недавние синтетические разработки (схема 1).


Схема 1 Синтетическая схема для ванадий-железного кластера, связанного посредством серных мостиков.

Заключение

Таким образом, ванадий является необходимым элементом для живых организмов. Он влияет на разные метаболические процессы, происходящие в организме. Благодаря его действию может происходить снижение уровня холестерина в крови, он обладает инсулиновым действием, влияет на повышение потребления кислорода. Его характерными особенностями являются небольшая молярная масса, высокая каталитическая активность, способность образовывать хелатные соединения с биологически активными соединениями. В настоящее время ведутся различные разработки по более глубокому раскрытию влияния ванадия и его соединений на физиологические процессы.

Список использованных источников

Каталымов М.В. Микроэлементы и микроудобрения М.: Химия, 1965. - 332 с.
Биогенные элементы и их физиологическая роль: учебное пособие / Ю.П. Афиногенов, И.А. Бусыгина, Е.Г. Гончаров: Воронежский государственный университет. – Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского университета, 2008. – 143 с.
Безуглова О. С., Орлов Д. С. Биогеохимия. Учебник для студентов высших учебных заведений. Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: Феникс, 2000. – 320 с.
Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов / Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; Под ред. Ю.А. Ершова. — 4-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2003. — 560 с.
Голдовская Л. Ф. Химия окружающей среды: Учебник для вузов. — М.: Мир, 2005. — 296 с.
Хухрянский В. Г. Химия биогенных элементов: Учеб. пособие / В. Г. Хухрянский, А. Я. Цыганенко, Н. В. Павленко.— 2-е изд., перераб. и доп.— К.: Высш. шк., 1990.—207 с.












2