Влияние стронция на костную ткань

Электронный научный журнал Современные проблемы науки и образования ISSN 2070-7428

Влияние стронция на костную ткань
1 Меньшикова И.А. 1Хабибуллина Г.Н. 1 1 ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» В эксперименте у опытной группы самок крыс гипоэстрогению вызывали методом билатеральной овариоэктомии.

Для коррекции моделированного дефицита половых гормонов у опытной группы крыс использовали Бивалос, суспензию которого в дозе 17,1 мг/кг массы крыс, вводили 1 раз в день в течение 2 месяцев.

В исследуемых группах определяли содержание свободно и пептидно-связанного гидроксипролина и гликозаминогликанов, включение радиоактивных 14С-пролина и 14С-тирозина в коллагеновые и неколлагеновые белки костного матрикса.

В плазме крови определяли содержание эстрадиола, паратгормона, пролактина, кортизола, йодированных гормонов щитовидной железы общих Т4 и Т3, регуляторных цитокинов костной ткани: растворимого лиганда ядерного фактора каппа В, остеопротегерина и склеростина.

При овариоэктомии усиливались катаболические процессы в костной ткани, наблюдалось подавление синтеза коллагеновых белков и протеогликанов, увеличивалась секреция системных гормонов прорезорбтивного действия (паратгормон, кортизол, пролактин), снижалась секреция эстрадиола и йодированных гормонов щитовидной железы, обладающих антирезорбтивным и остеогенным эффектами, возрастал уровень цитокинового баланса s RANKL/OPG и склеростина. У крыс, получавших стронция ранелат, наблюдалось подавление катаболизма коллагена I типа, активизировался синтез протеогликанов, коллагеновых и неколлагеновых белков органического матрикса костной ткани, усиливались процессы регенерации кости, повышался уровень антирезорбтивных гормонов. свободный и пептидно-связанный гидроксипролин 1. Меньшикова И.А. Влияние Бивалоса на метаболизм костной ткани крыс при дефиците половых гормонов // Илизаровские чтения: материалы междунар. науч-практич. конф. – Курган, 2012. – С. 184.
2. Меньшикова И.А. Особенности метаболизма костной ткани у самок крыс при дефиците половых гормонов и влияние терапии бивалосом // Актуальные проблемы теоретической и прикладной биохимии: материалы Росс. конф. – Челябинск, 2009. – С. 134-136. 3. Воротникова С.Ю. Золендроновая кислота в лечении остеопороза и других заболеваний скелета / С.Ю. Воротникова, Е.А. Пигарова // Остеопороз и остеопатии. – 2016. – № 3. – С. 23-27.
4. Лесняк О.М. Остеопороз. Диагностика, профилактика и лечение: клинические рекомендации / О.М. Лесняк, Л.И. Беневоленская. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 27 с.
5. Collette J., Reginster J.V., Bruy O. Strontium ranelate decreases vertebral fractures risk whatever the level of pretreatment bone turnover markers // Osteoporosis International, 2008, vol. 18, no. 1, pp. 127-128.
6. Исследование эффективности и безопасности лечения бивалосом (стронция ранелат) постменопаузального остеопороза / Л.Я. Рожинская [и др.] // Терапевтический архив. – 2008. – № 5. – С. 47-52.
7. Bonnelye E. Dual effect of strontium ranelate: stimulation of osteoblast differentiation and inhibition of osteoclast formation and resorption in vitro // Bone, 2008, vol. 42, no. 3, pp. 129-138.
8. Marquis P. Strontium ranelate prevents quality of life impairment in postmenopausal women with established vertebral osteoporosis // Osteoporosis International, 2008, vol. 19, no.4, pp. 503-510.
9. Naderi V., Khaksari M., Abbasi R. Estrogen provides neuroprotection against brain edema and blood brain barrier disruption through both estrogen receptors α and β following traumatic brain injury // Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 2015, vol. 18, no 2, pp. 138-144.
10. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма / И.А. Волчегорский, И.И. Долгушин, О.А. Колесников, В.Э. Цейликман. – Челябинск: Изд-во Челябинского педагог. ун-та, 2000. – 167 c.
11. Определение свободного и пептидно-связанного гидроксипролина в сыворотке крови / П.Н. Шараев [и др.] // Клиническая лабораторная диагностика. – 2009. – № 1. – С. 7-9.
12. Кушлинский Н.Е. Система RANK/RANKL/OPG при метастазах и первичных новообразованиях / Н.Е. Кушлинский, Ю.А. Тимофеев, Е.С. Герштейн // Молекулярная медицина. – 2013. – № 6. – С. 3-10.

Наиболее распространенной причиной развития постменопаузального остеопороза (ПМО), сопровождающегося болью, снижением активности и качества жизни больных, что чаще всего является результатом остеопоротических переломов позвонков, проксимального отдела бедра, приводящих к инвалидизации и смерти больных, является дефицит эстрогенов. Кроме основного действия женских половых гормонов, связанного с развитием и функционированием женской репродуктивной системы, эстрогены, связываясь с рецепторами на клеточных элементах костной ткани, участвуют в регуляции костного метаболизма, формировании скелета и окостенении эпифизов трубчатых костей. В процессах ремоделирования половые стероиды регулируют совместную работу остеобластов и остеокластов, а дефицит эстрогенов приводит к активации остеокластов, нарушению минерального обмена костной ткани, снижению ее прочности [1; 2].

Основными целями лечения и профилактики ПМО являются нормализация костного ремоделирования, прекращение потери костной массы и снижение повышенного риска переломов костей. Все антиостеопоротические препараты по механизму действия подразделяются на антирезорбтивные (бисфосфонаты, селективные модуляторы эстрогеновых рецепторов, кальцитонин) и анаболические (терипаратид).

Антирезорбтивные препараты, подавляя резорбцию, снижают активность синтеза костной ткани, анаболические препараты усиливают костный обмен, но при этом активизируют костную резорбцию [3].

Возникает вопрос о возможности оптимизации лечения остеопороза путем более физиологичного влияния на костную ткань с одновременным снижением повышенной резорбции и увеличением формирования костной ткани [4].

Препарат двойного действия стронция ранелат – единственный из препаратов для лечения остеопороза, который оказывает на костную ткань и антирезорбтивное, и костестимулирующее действие [5].

В Российской Федерации стронция ранелат зарегистрирован под торговым названием «Бивалос».

Из результатов международных многоцентровых исследований эффективности стронция ранелата при остеопорозе, вызванном дефицитом половых гормонов, следует, что назначение препарата достоверно снижает риск как позвоночных, так и периферических переломов костей, существенно повышает минеральную плотность костной ткани и оказывает уникальное, разнонаправленное действие препарата на костный метаболизм.

Этот препарат одновременно стимулирует образование костной ткани, усиливая репликацию преостеобластов, и подавляет резорбцию кости, снижая дифференцировку остеокластов [6-8]. Однако данные по влиянию Бивалоса на обмен органического матрикса костной ткани при дефиците продукции половых гормонов единичны.

С этой целью нами был изучен метаболизм костной ткани самок крыс при моделировании острого дефицита половых гормонов и влиянии Бивалоса.

Материалы и методы исследования. Исследования проведены на 80 половозрелых самках крыс массой 210-255 г в течение 3 месяцев. У подопытных групп крыс после лапаротомии, выделения и перевязывания маточных труб, проводили двустороннюю овариоэктомию под легким эфирным наркозом [9]. Оперированные самки были разделены на 2 группы: контрольную и опытную.

У животных опытной группы с целью коррекции метаболических изменений в костной ткани через 1 месяц после овариоэктомии использовали Бивалос. Суспензию препарата Бивалос в дозе 17,1 мг/кг массы вводили с помощью зонда в желудок 1 раз в день в течение 2 месяцев [10].

У 20 животных интактной группы проводили ложное оперативное вмешательство без удаления яичников.

При содержании животных в виварии соблюдали Международные рекомендации Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемые при экспериментальных исследованиях, а также правила лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ З 51000.3-96 и 51000.4-96) и Приказ МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г. «Об утверждении правил лабораторной практики» (GLP), поддерживали естественный световой режим, стандартная диета лабораторных животных содержала достаточное количество кальция и витамина Д.

Через 3 месяца после билатеральной овариоэктомии животных исследуемых групп декапитировали путем дислокации шейного отдела позвоночника под эфирным наркозом.

В гомогенизатах костной ткани крыс определяли уровень гликозаминогликанов (ГАГ), образующих в присутствии серной кислоты с карбозолом 5-карбоксифурфурол, содержание которого оценивали фотометрически [11].

Концентрацию свободного (СГОП) и пептидно-связанного гидроксипролина (ПСГОП) оценивали по содержанию хромогена, продукта конденсации, окисленного хлорамином гидроксипролина с пара-деметиламиноазобензальдегидом [11].

Для изучения интенсивности биосинтеза тканевых белков оценивали скорость инкорпорации радиоактивного 14С-пролина в коллагеновые и 14С-тирозина в неколлагеновые белки костной ткани. Радиоактивность измеряли на установке «Бета-2» с использованием раствора Брея через 24 часа после внутрибрюшинного введения меченых аминокислот.

В плазме крови, с помощью стандартных наборов для радиоиммунологического метода, определяли содержание гормонов, активно участвующих в регуляции метаболизма костной ткани: эстрадиола [RIA ESTRADIOL, Франция], паратгормона [IRMA PTH (Франция)], пролактина [Prolaktin IRMA Kit, Чехия], кортизола [Immunоtech Cortisol RIA Kit, Чехия], йодированных гормонов щитовидной железы общих Т4 и Т3 [Humаn TT4, TT3 RIA GmbH, Германия], а концентрацию регуляторных цитокинов костной ткани определили с помощью наборов для иммуноферментного анализа: растворимого лигaндa ядерного фактора каппа В [s RАNKL, «FRE Sоluble RАNKL» фирмы Biomedica, Medizinproducte Gmb], oстеопрoтегерина [OPG, «Osteprotegerin» фирмы Biomedica, Medizinproducte Gmb] и склерoстина [«Sclerostin» фирмы Biomedica, Medizinproducte Gmb]. Для статистической обработки результатов исследования применили программу Statistica 6,0 фирмы StatSoft. В группах выборки определили значения медианы (Me), нижнего (Q1) и верхнего квартилей (Q3). Достоверность различий оценивали по критерию t Стьюдента. Различия считались статистически значимыми при р

Источник: https://science-education.ru/ru/article/view?id=27483

Стронций

Влияние стронция на костную ткань

Стронций — химический элемент с атомным номером 38. Принадлежит к 2-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе II группы, или к группе IIA), находится в пятом периоде таблицы.

Атомная масса элемента 87,62(1) а. е. м.. Обозначается символом Sr (от лат. Strontium). Простое вещество стронций — мягкий, ковкий и пластичный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета.

Обладает высокой химической активностью, на воздухе быстро реагирует с влагой и кислородом, покрываясь жёлтой оксидной плёнкой.

Новый элемент обнаружили в минерале стронцианите, найденном в 1764 году в свинцовом руднике близ шотландской деревни Стронти́ан (англ. Strontian, гэльск. Sròn an t-Sìthein), давшей впоследствии название новому элементу. Присутствие в этом минерале оксида нового металла было установлено в 1787 году Уильямом Крюйкшенком и Адером Кроуфордом. Выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.

Нахождение в природе

В свободном виде стронций не встречается ввиду его высокой химической активности. Он входит в состав около 40 минералов. Из них наиболее важный — целестин SrSO4 (51,2 % Sr). Добывают также стронцианит SrCO3 (64,4 % Sr). Эти два минерала имеют промышленное значение. Чаще всего стронций присутствует как примесь в различных кальциевых минералах.

Среди прочих минералов стронция:

  • SrAl3(AsO4)SO4(OH)6 — кеммлицит;
  • Sr2Al(CO3)F5 — стенонит;
  • SrAl2(CO3)2(OH)4·H2O — стронциодрессерит;
  • SrAl3(PO4)2(OH)5·H2O  — гойясит;
  • Sr2Al(PO4)2OH — гудкенит;
  • SrAl3(PO4)SO·4(OH)6 — сванбергит;
  • Sr(AlSiO4)2 — слосонит;
  • Sr(AlSi3O8)2·5H2O  — брюстерит;
  • Sr5(AsO4)3F — ферморит;
  • Sr2(B14O23)·8H2O  — стронциоджинорит;
  • Sr2(B5O9)Cl·H2O  — стронциохильгардит;
  • SrFe3(PO4)2(OH)5·H2O  — люсуньит;
  • SrMn2(VO4)24H2O  — сантафеит;
  • Sr5(PO4)3OH — беловит;
  • SrV(Si2O7) — харадаит;
  • SrB2Si2O8 — пековит.

По уровню физической распространённости в земной коре стронций занимает 23-е место — его массовая доля составляет 0,014 % (в литосфере — 0,045 %). Мольная доля металла в земной коре 0,0029 %.
Стронций содержится в морской воде (8 мг/л).

Месторождения

Известны месторождения в Калифорнии, Аризоне (США); Новой Гранаде; Турции, Иране, Китае, Мексике, Канаде, Малави.

В России обнаружены, но в настоящее время не разрабатываются месторождения стронциевых руд: Синие камни (Дагестан), Мазуевское (Пермский край), Табольское (Тульская область), а также месторождения в Бурятии, Иркутской области, Красноярском крае, Якутии и на Курильских островах.

Получение

Существуют три способа получения металлического стронция:

  • термическое разложение некоторых соединений;
  • электролиз;
  • восстановление оксида или хлорида.

Основным промышленным способом получения металлического стронция является термическое восстановление его оксида алюминием. Далее полученный стронций очищается возгонкой.

Электролитическое получение стронция электролизом расплава смеси SrCl2 и NaCl не получило широкого распространения из-за малого выхода по току и загрязнения стронция примесями.

При термическом разложении гидрида или нитрида стронция образуется мелкодисперсный стронций, склонный к лёгкому воспламенению.

Физические свойства

Стронций — мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом.

Полиморфен — известны три его модификации. До 215 °С устойчива кубическая гранецентрированная модификация (α-Sr), между 215 и 605 °С — гексагональная (β-Sr), выше 605 °С — кубическая объёмноцентрированная модификация (γ-Sr).

Температура плавления: 768 °С, температура кипения: 1390 °С.

Химические свойства

Стронций в своих соединениях всегда проявляет степень окисления +2. По свойствам стронций близок к кальцию и барию, занимая промежуточное положение между ними.

В электрохимическом ряду напряжений стронций находится среди наиболее активных металлов (его нормальный электродный потенциал равен −2,89 В). Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид:

 Sr + 2H2O → Sr(OH)2 + H2↑

Взаимодействует с кислотами, вытесняет тяжёлые металлы из их солей. С концентрированными кислотами (H2SO4, HNO3) реагирует слабо.

Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя желтоватую плёнку, в которой, помимо оксида SrO, всегда присутствуют пероксид SrO2 и нитрид Sr3N2. При нагревании на воздухе загорается, порошкообразный стронций на воздухе склонен к самовоспламенению.

Энергично реагирует с неметаллами — серой, фосфором, галогенами. Взаимодействует с водородом (выше 200 °С), азотом (выше 400 °С). Практически не реагирует со щелочами.

При высоких температурах реагирует с CO2, образуя карбид:

 5Sr + 2CO2 → SrC2 + 4SrO

Легкорастворимы соли стронция с анионами Cl−, I−, NO3−. Соли с анионами F−, SO42−, CO32−, PO43− малорастворимы.

Из-за высокой химической активности стронция его хранят в закрытой стеклянной посуде под слоем керосина.

Применение

Основные области применения стронция и его химических соединений — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность.

Металлургия

Стронций применяется для легирования меди и некоторых её сплавов, для введения в аккумуляторные свинцовые сплавы, для десульфурации чугуна, меди и сталей.

Металлотермия

Стронций чистотой 99,99—99,999 % применяется для восстановления урана.

Магнитные материалы

Магнитотвёрдые ферриты стронция широко употребляются в качестве материалов для производства постоянных магнитов.

Пиротехника

В пиротехнике применяются карбонат, нитрат, перхлорат стронция для окрашивания пламени в карминово-красный цвет. Сплав магний-стронций обладает сильнейшими пирофорными свойствами и находит применение в пиротехнике для зажигательных и сигнальных составов.

Ядерная энергетика

Уранат стронция играет важную роль при получении водорода (стронций-уранатный цикл, Лос-Аламос, США) термохимическим способом (атомно-водородная энергетика), и, в частности, разрабатываются способы непосредственного деления ядер урана в составе ураната стронция для получения тепла при разложении воды на водород и кислород.

Высокотемпературная сверхпроводимость

Оксид стронция применяется в качестве компонента сверхпроводящих керамик.

Вакуумные электронные приборы

Оксид стронция, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — бария и кальция (BaO, CaO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала в вакуумных электронных приборах.

Химические источники тока

Фторид стронция используется в качестве компонента твёрдотельных фторионных аккумуляторных батарей с большой энергоёмкостью и энергоплотностью.

Сплавы стронция с оловом и свинцом применяются для отливки токоотводов аккумуляторных батарей. Сплавы стронций-кадмий — для анодов гальванических элементов.

Медицина

Изотоп с атомной массой 89, имеющий период полураспада 50,55 суток, применяется (в виде хлорида) в качестве противоопухолевого средства.

Влияние на организм человека

Не следует путать действие на организм человека природного стронция (не радиоактивного, малотоксичного и более того, широко используемого для лечения остеопороза) и радиоактивных изотопов стронция.

Стронций природный — составная часть микроорганизмов, растений и животных. Стронций является аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани. В мягких тканях задерживается менее 1 %.

Стронций с большой скоростью накапливается в организме детей до четырёхлетнего возраста, когда идёт активное формирование костной ткани.

Обмен стронция изменяется при некоторых заболеваниях органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы.

Пути попадания:

  1. вода (предельно допустимая концентрация стронция в воде в РФ — 8 мг/л, а в США — 4 мг/л)
  2. пища (томаты, свёкла, укроп, петрушка, редька, редис, лук, капуста, ячмень, рожь, пшеница)
  3. интратрахеальное поступление
  4. через кожу (накожное)
  5. ингаляционное (через лёгкие)
  6. люди, работа которых связана со стронцием (в медицине радиоактивный стронций используют в качестве аппликаторов при лечении кожных и глазных болезней.

Основные области применения:

  • природного стронция — радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, металлотермия, пищевая промышленность, производство магнитных материалов;
  • радиоактивного — производство атомных электрических батарей, атомно-водородная энергетика, радиоизотопные термоэлектрические генераторы и другое).

Влияние нерадиоактивного стронция проявляется крайне редко и только при воздействии других факторов (дефицит кальция и витамина D, неполноценное питание, нарушения соотношения микроэлементов таких, как барий, молибден, селен и другие). Тогда он может вызывать у детей «стронциевый рахит» и «уровскую болезнь» — поражение и деформацию суставов, задержку роста и другие нарушения.

Радиоактивный стронций практически всегда негативно воздействует на организм человека. Откладываясь в костях, он облучает костную ткань и костный мозг, что увеличивает риск заболевания злокачественными опухолями костей, а при поступлении большого количества может вызвать лучевую болезнь.

Изотопы

Основная статья: Изотопы стронция

В природе стронций встречается в виде смеси четырёх стабильных изотопов 84Sr (0,56(2) %), 86Sr (9,86(20) %), 87Sr (7,00(20) %), 88Sr (82,58(35) %). Проценты указаны по числу атомов. Известны также радиоактивные изотопы стронция с массовым числом от 73 до 105.

Лёгкие изотопы (до 85Sr включительно, а также изомер 87mSr) испытывают электронный захват, распадаясь в соответствующие изотопы рубидия. Тяжёлые изотопы, начиная с 89Sr, испытывают β−-распад, переходя в соответствующие изотопы иттрия.

Наиболее долгоживущим и важным в практическом плане среди радиоактивных изотопов стронция является 90Sr.

Стронций-90

Основная статья: Стронций-90

Изотоп стронция 90Sr является радиоактивным с периодом полураспада 28,78 года. 90Sr претерпевает β−-распад, переходя в радиоактивный 90Y (период полураспада 64 часа), который, в свою очередь, распадается в стабильный цирконий-90. Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, произойдёт лишь через несколько сотен лет.

90Sr образуется при ядерных взрывах и внутри ядерного реактора во время его работы. Образование стронция-90 при этом происходит как непосредственно в результате деления ядер урана и плутония, так и в результате бета-распада короткоживущих ядер с массовым числом A = 90 (в цепочке 90Se → 90Br → 90Kr → 90Rb → 90Sr), образующихся при делении.

Применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см³, а энерговыделение — около 0,54 Вт/см³).

Источник: https://chem.ru/stroncij.html

Чем опасен стронций для человека и в чем заключается его вред?

Влияние стронция на костную ткань

Действие стронция и его биологическая роль

Действие макроэлемента многие связывают с высокой токсичностью и радиоактивностью. Но такое мнение довольно ошибочно, т.к. природный элемент практически не обладает этими качествами и даже присутствует в тканях биологических организмов, выполняя важную биологическую роль и некоторые функции в качестве спутника кальция. Благодаря свойствам вещества, его используют в медицинских целях.

Основное скопления стронция в организме человека приходится на костные ткани. Это происходит благодаря тому, что элемент схож с кальцием по химическому действию, а тот в свою очередь является основным компонентом «строительства» скелета. А вот в мышцах содержится всего 1% от всей массы элемента в организме.

Также стронций присутствует в отложениях желчных и мочевых камней, опять же в присутствии кальция.

К слову, о вредности стронция – разрушительное для здоровья действие оказывают лишь радиоактивные изотопы, которые по своим химическим свойствам практически не отличаются от природного элемента. Возможно, по этой причине и возникла эта путаница.

Суточная норма

Суточная норма макроэлемента составляет примерно 1 мг. Это количество довольно легко восполняется с пищей и питьевой водой. Всего в организме распределено приблизительно 320 мг стронция.

Но стоит учитывать, что наш организм способен усваивать лишь 10% поступающего элемента, а получаем мы до 5 мг в сутки.

Недостаток стронция

Недостаток макроэлемента лишь теоретически может вызывать некоторые патологии, но пока это показано лишь в опытах на животных. Пока еще ученые не выявили негативного воздействия дефицита стронция на организм человека.

На данный момент выявлены только некоторые зависимости усвоения этого макроэлемента при воздействии других веществ, находящихся в организме. Например, этому процессу способствуют некоторые аминокислоты, прием витамины D и лактозы. А противное действие оказывают препараты, на основе сульфатов бария или натрия, а также продукты с большим содержанием пищевых грубых волокон.

Существует еще одна неприятная особенность – при возникновении дефицита кальция организм начинает накапливать радиоактивный стронций даже из воздуха (часто загрязненного промышленными предприятиями).

Чем опасен стронций для человека и в чем заключается его вред?

Стронций, все-таки способен оказывать вредное радиоактивное воздействие. Сам элемент по себе оказывает мало вреда, до сих пор не установлена критическая доза. А вот его изотопы могут вызвать болезни и разнообразные нарушения.

Как и натуральный стронций, он скапливается в самом скелете, но его действие вызывает поражение костного мозга и разрушение самой структуры костей.

Он может поражать клетки головного мозга и печени, и таким образом вызывать возникновения новообразований и опухолей.

Но одно из самых страшных последствий воздействия изотопа – это лучевая болезнь.

В нашей стране до сих пор чувствуются последствия катастрофы в Чернобыле и накопленные запасы радиоактивного стронция дают о себе знать в почве, воде и самой атмосфере.

Также получить большую дозу, можно работая на предприятиях, использующих элемент – там самый высокий уровень заболеваний саркомой костей и лейкемией.

Но и природный стронций способен вызывать неприятные последствия. Из-за довольно редкого стечения обстоятельств, вроде неполноценного рациона, нехватки кальция, витамина D и дисбаланса в организме элементов, вроде селена и молибдена, получают развитие специфические заболевания – стронциевый рахит и уровская болезнь.

Последняя получила имя от местности, где ими еще в 19 веке страдали местные жители. Они становились инвалидами из-за искривления структуры скелета, костей и суставов. Причем страдали по большей части те люди, которые с самого детства росли в этих местах. Только в 20 веке выяснили, что воды местной реки содержали повышенное количество элемента.

А в период роста именно костно-суставная система подвергается наибольшему влиянию.

Попадания оксида стронция на слизистые оболочки рта или глаз, способны вызывать ожоги и глубокие повреждения. А вдыхание его с воздухом может способствовать развитию патологических болезней в легких – фиброз, бронхит, а также возможна сердечная недостаточность.

В качестве лечения обычно применяют препараты на основе кальция, магния, сульфатов натрия или бария. Также возможно использование комплексообразователей, которые связывают и выводят радиоактивные токсины из клеток.

Попадая в почву, токсичный изотоп стронция способен таким образом накапливаться в волокнах растений, а затем и в организмах животных.

Таким образом, человеческий организм медленно, но верно накапливает токсины, употребляя отравленные продукты.

Немного спасти положение может термическая обработка продуктов, которая способствует довольно значительному снижению содержания вредного токсина в них.

Этот радионуклеид очень сложно выводится из организма, ведь почти полгода ему может потребоваться, чтобы избавиться хотя бы от половины накопленного запаса.

Дата добавления: 2017-01-21; просмотров: 4392 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Источник: https://lektsii.org/13-68571.html

Стронций: факты и фактики | Научно-популярный журнал

Влияние стронция на костную ткань

Откуда он взялся? У элемента 38 в таблице Менделеева имеется четыре стабильных изотопа: 88Sr (83% всех атомов), 84Sr, 86Sr и 87Sr. При этом только три первых пришли из первичной туманности, сформировавшей планеты Солнечной системы.

Изотоп 87Sr имеет более сложное происхождение: часть его атомов появилась из 87Rb, период полураспада которого — 48 млрд. лет. Из 29 радиоактивных изотопов наиболее значимы 89Sr и 90Sr, поскольку они получаются в ядерном реакторе при распаде урана и плутония.

Первый изотоп живет недолго, период полураспада у него составляет 51 день, у второго — 28,78 лет.

Как связано поступление радиоактивного стронция в окружающую среду с ядерной энергетикой? Связано напрямую: цезий-137 и стронций-90 — наиболее массовые долгоживущие изотопы, попадающие в атмосферу, воду и почву как при взрыве атомной бомбы, так и при аварии на атомной станции.

Самое сильное загрязнение этим элементом вызвали ядерные испытания в атмосфере, которые продолжались с 1945 по 1980 год: они дали 1020 Бк 89Sr и 1018 Бк 90Sr (один беккерель — один распад в секунду). Аварии дают в тысячи раз меньшие дозы.

Так, в речку Теча на Южном Урале в результате работы комбината «Маяк» и аварии на нем в 1957 году попало 1015 Бк 90Sr. Чернобыльская катастрофа в 1986 году дала 1017 Бк 89Sr и 1016 90Sr. Взрывы и утечки воды из станции в Фукусиме в 2011 году доставили только в Тихий океан 1015 Бк 90Sr.

Иными словами, с начала атомной эры наша планета живет в условиях постоянного притока рукотворного радиоактивного стронция, периодичность же этих выбросов, сравнимая с периодом полураспада, обеспечивает его накопление в воде и почве.

Неизбежно атомы 90Sr попадают в организмы живых существ, где могут оставаться на всю жизнь. О попадании радиоактивного стронция в организм человека можно судить, изучая эмаль молочных зубов.

В частности, американские исследователи установили, что у младенцев, рожденных во время пика ядерных испытаний в атмосфере — 1964 год, — содержание 90Sr в эмали зубов выросло в 55 раз по сравнению с младенцами 1949—1950 годов рождения: 7,4 и 408,1 мБк 90Sr на грамм кальция.

В 1969 году, после прекращения массовых взрывов в атмосфере, его содержание упало на 50% по сравнению с пиком. Затем до 1989 года наблюдалось дальнейшее снижение, и минимальное значение в 1986 году составило 109 мБк 90Sr на грамм кальция — очень далеко от доядерного значения.

А потом, уже в 90-х годах, начался рост, и к концу XX века в эмали зубов новорожденных американцев было 162 мБк 90Sr на грамм кальция. Поскольку в то время массовые ядерные испытания никто уже не проводил, а последствия Чернобыля сгладились за три года, причины роста не ясны.

Есть мнение, что он связан с увеличением выработки электроэнергии на атомных станциях, из-за чего растет и загрязнение окружающей среды («The Science of the Total Environment», 2003, 317, 37—51; doi:10.1016/ S0048-9697(03)00439-X).

Мнение основано на том факте, что в эмали зубов детей, рожденных в пределах 20-мильной зоны вокруг атомных станций, уровень 90Sr в полтора-два раза превышает средние показатели по соответствующему штату.

Если эта точка зрения верна, то радиоактивный стронций связан не только с авариями, но и с повседневной жизнью атомной энергетики.

Почему содержание стронция измеряют относительно кальция? Будучи щелочноземельным элементом, в организме он замещает кальций, именно степень такого замещения и оценивают. А поскольку кальций в организме сосредоточен в костях, то и стронций оказывается там же.

Чем опасен радиоактивный стронций? 90Sr и 89Sr излучают бета-электроны, которые проникают в окружающую ткань примерно на сантиметр. Кроме того, продуктом распада первого служит радиоактивный 90Y — обладая периодом полураспада 64 часа, он вскоре испускает еще один бетаэлектрон и становится стабильным 90Zr.

В костной ткани оба изотопа стронция прежде всего представляют опасность для костного мозга — источника кровяных телец. Как следствие, при большой дозе облучения может развиваться лейкемия, а при средней — снижается иммунитет, появляются апатия и усталость.

Именно такие симптомы наблюдались у жителей поселков в зоне загрязнения, созданной стоком опасных веществ с комбината «Маяк».

Что происходит в организме при малом содержании радиоактивного стронция в костях, доподлинно неизвестно: спор о том, обладают ли малые дозы облучения стимулирующим или угнетающим эффектом и какие дозы следует считать малыми, далек от завершения.

Медики констатировали серьезное снижение здоровья населения страны в годы, последовавшие за Чернобыльской аварией, однако причиной считают резкое падение уровня жизни, вызванное радикальными экономическими преобразованиями. В пользу этой точки зрения можно отметить, что уровень здоровья падал по всей территории СССР, а не только в зонах, пострадавших от аварии.

Однако менее известно, что с первых дней после аварии ив течение нескольких лет для спасения сельского хозяйства зерно, молоко и мясо из пострадавших районов смешивали с чистой продукцией, чтобы достичь безопасных уровней радиоактивного загрязнения, и распределяли по всей территории страны.

Короткоживущий иод, пока молоко путешествовало на Дальний Восток, успевал распасться, радиоактивный цезий, будучи аналогом калия, в организме долго не задерживается, стронций же неизбежно оказывался в костях и по-прежнему вызывает слабое внутреннее облучение у всех граждан страны соответствующего возраста.

У тех, кто в то время были детьми, уровень должен быть несколько выше, поскольку в растущих костях стронций охотнее замещает атомы кальция.

В любом случае нельзя забывать, что ядерные испытания в атмосфере обеспечили такой общепланетарный уровень загрязнения радиоактивным стронцием, который еще долгие десятилетия будет в несколько раз выше, чем последствия всех аварий на атомных станциях.

На Филиппинах и атомных станций нет, и от мест аварий их отделяют многие тысячи километров, но в эмали зубов современных филиппинцев содержится 79 мБк 90Sr на грамм кальция, что в десять раз больше, нежели американский доядерный уровень.

А облучение организмов землян в конце концов зависит от накопления стронция в продуктах питания.

Как накапливается стронций в организмах? Занимая двенадцатое место по распространенности в земной коре, стронций (как стабильный, так и радиоактивный) неизбежно присутствует и в почве, и в воде.

Различия здесь могут быть велики: в литре канадской питьевой воды содержится 0,199—3,2 мг стронция, в норвежской — 0,0015—0,57 мг, а в немецкой бутилированной — 0,036—24,5 мг. Растения в среднем содержат 36 мкг стронция на грамм сухого веса, причем главным образом в подземной части.

Что касается надземных частей, больше всего его в орехах (8,67 мкг), хлебе (3,7 мкг) и зелени (1,6 мкг). Морепродукты также обогащены стронцием: в грамме рыбы содержится 3,6 мкг этого элемента. В мясе животных ив молоке стронция совсем мало — менее 1 мкг на грамм. Зато в костях его много, причем содержание сильно зависит от диеты.

Так, древние охотники-собиратели с побережья Алабамы питались моллюсками, и в их костях оказалось 460 мкг стронция на грамм кости, а у проживавших неподалеку на берегу Миссисипи земледельцев — 250 («Journal of Archaeological Science», 1981, 8, 4, 391—397).

Вообще-то такое распределение нетипично, обычно стронция в костях охотников меньше, чем у земледельцев (в частности, по этому признаку археологи определяют рацион древних людей); но этот факт лишний раз свидетельствует о повышенном содержании стронция в мясе морских обитателей. Современный человек потребляет 1,5 мг стронция в день; при среднем весе 70 кг в его теле содержится 320 мг стронция.

Накапливается ли стронций в грибах? Грибы, в отличие от растений, могут проявлять себя как гипераккумуляторы металлов — их содержание в плодовом теле бывает в десятки раз больше, чем в почве.

Поэтому в грибах может оказаться повышенное содержание радиоактивных элементов.

Но не стронция: немногочисленные исследования не обнаружили ни в каких съедобных грибах концентрацияю этого элемента, превышающую допустимые значения («Applied Microbiology and Biotechnology», 2013, 97, 2, 477—501; doi:10.1007/s00253-012-4552-8, полный текст).

Какую роль играет стронций в организме? Он не принадлежит к числу жизненно важных элементов, однако играет значительную роль в регуляции синтеза костей. При небольшой дозе эта роль оказывается положительной прочность костей растет. При большой же, если человек живет на земле, богатой стронцием, может развиться рахит и даже карликовость.

Участие стронция в биосинтезе костей обеспечило ему очень важное применение. Примерно в 1952 году было обнаружено, что лактат стронция способствует укреплению костей. Тогда на это сообщение никто внимания не обратил, поскольку у элемента была дурная репутация, и медики скорее пытались от него избавиться, чем создать на его основе лекарство. Но в XXI веке ситуация изменилась.

Сначала на животных, а потом и в клинических испытаниях было доказано, что ранелат стронция — его соединение с органической ранеловой кислотой, хелатирующей ионы металлов, — повышает плотность костной ткани и ее прочность.

Механизм действия ясен не до конца, но в качестве рабочей гипотезы принято, что стронций тормозит деятельность остеоцитов — клеток, разрушающих костную ткань, и ускоряет развитие остеобластов — клеток, ее производящих. Вообще-то в здоровом организме между ними существует баланс, обеспечивающий постоянное обновление кости.

Если же он нарушен, начинается остеопороз, столь осложняющий жизнь пожилым людям, особенно женщинам: раз начавшись, охрупчивание костей приводит в конце концов к неизбежной операции по замене тазобедренного сустава. Ежедневный прием одного-двух граммов ранелата стронция не только тормозит процесс, но и увеличивает костную массу.

Более того, выращенная под влиянием стронция кость имеет несколько другую структуру и более прочна, что значительно снижает вероятность перелома. Прием препарата позволяет 75-летним женщинам, страдающим остеопорозом, сэкономить до 15,5 тысяч евро в год на медицинском обслуживании («Bone», 2010, 46, 2, 440—446).

Успех с укреплением шейки бедра позволил повести широкое наступление на схожие болезни, и уже появились сообщения, что ранелат стронция замедляет разрушение хряща в коленном суставе. Нанесение покрытия, содержащего стронций, на титановый имплантат зуба также ускоряет образование вокруг него костной ткани и повышает ее прочность. Изучают реминерализацию эмали зубов при совместной их обработке стронцием и фтором.

Как лечат радиоактивным стронцием? При некоторых видах рака — простаты, груди, легких — возникают болезненные метастазы в костях. Поскольку стронций откладывается прежде всего в растущих частях кости, он оказывается рядом с новой опухолью. Если этот стронций будет радиоактивным, он убьет опухолевые клетки. Именно на таком принципе работает препарат на основе 89Sr.

Как стронций применяют в технике? Самое первое использование стронция — фейерверки и сигнальные ракеты: его соли окрашивают пламя в ярко-малиновый цвет. На основе его оксида делают глазурь для гончарных изделий, которая позволяет отказаться от использования свинцовой глазури.

Поскольку стронций неплохо поглощает рентгеновские лучи, до недавнего времени его в основном применяли для изготовления стекла мониторов с электронно-лучевой трубкой. Теперь, из-за пришедших им на смену жидкокристаллических дисплеев, такое стекло уже не нужно.

Зато нужны ферриты с оксидом стронция для небольших электромагнитов — тех самых, которые стоят ив маленьких электродвигателях постоянного тока, например для дворников автомобиля, и в громкоговорителях, и в игрушках.

Титанат стронция — уникальный оптический материал, показатель преломления которого и, следовательно, дисперсия света выше, чем у алмаза.

Ну а долгоживущий радиоактивный 90Sr служит источником электроэнергии для космических кораблей, метеорологических станций и навигационных буев.

Источник: https://hij.ru/read/2608/

Влияние стронция на костную ткань

Влияние стронция на костную ткань
Только у нас: Введите до 31.03.2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

Стронций: влияние на организм, избыток и недостаток, стронций в продуктах

История открытия и названия стронция довольно обычна: этот металл был обнаружен в составе минерала, найденного во второй половине XVIII века, и позже названного стронцианитом – деревня в Шотландии, где нашли этот минерал, называлась Строншиан. Только через 30 лет учёные поняли, что в найденном минерале есть новый металл, а в чистом виде стронций выделили ещё позже — это сделал в 1808 году Хэмфри Дэви, знаменитый английский химик и физик.

Стронций – серебристо-белый, мягкий и пластичный металл; он очень активен и быстро вступает в химические реакции, но в природе не встречается в чистом виде, а только в составе минералов, чаще вместе с кальцием; минералов, содержащих стронций, на сегодня известно около 40, но промышленное значение имеют только некоторые из них.

Стронций и его соединения применяются в разных областях промышленности и науки: в радиоэлектронике, металлургии, пищевой промышленности, медицине.

Любопытно, что в пиротехнике стронций применялся ещё тогда, когда не был известен, как отдельный элемент: его соединения позволяли получать огни красного цвета, поэтому фейерверки и салюты почти до середины XX века были основной областью применения стронция.

В медицине стронций — Sr90 — используется для проведения лучевой терапии при опухолях, эрозиях и других поражениях тканей и органов, но так можно лечить только те очаги, которые расположены неглубоко – например, в коже и слизистых оболочках.

Стронций в продуктах

Стронций входит в состав многих живых организмов: он есть в бактериях, растениях, в тканях животных, и его количество зависит от особенностей того или иного вида, а также от присутствия других химических элементов.

В организм животных он попадает с пищей и водой; точно так же он поступает в организм человека – от 0,8 до 3 мг в сутки, хотя мы можем получать его и другими путями: из воздуха; при работе на производствах, где используется природный стронций; в медицине – там применяется стронций радиоактивный.

Если стронций поступает с пищей и водой, то организм усваивает его только на 5-10%; больше всего стронция в растительных продуктах – пшенице, ржи, ячмене, капусте, луке, редисе, редьке, петрушке, укропе, свекле, помидорах; а также в хрящах и костной ткани – там он накапливается чаще всего.

У человека он тоже концентрируется в костях, и во взрослом организме его может быть примерно 320 мг; есть он также в лимфоузлах, лёгких, печени, почках и крови. Ещё стронций попадает в наш организм через кожу и при вдыхании воздуха.

Что касается воды, то в нашей стране допустимое количество в ней стронция почему-то вдвое превышает такой же показатель для США.

Влияние стронция на организм

У медиков нет данных о токсичности природного стронция для человека, как и о его летальной дозе, но о содержании стронция в организме можно узнать, исследуя мочу, кровь или волосы.

Когда речь заходит о влиянии стронция на организм, то большинство людей почему-то думают, что он вреден, и его следует избегать, но вредными являются только его радиоактивные изотопы.

Малотоксичный природный стронций даже используется при лечении остепороза, так как снижает скорость разрушения костной ткани, но химические свойства природного и радиоактивного стронция почти не отличаются – возможно, поэтому неспециалисты путают особенности их воздействия.

Причиной образования радиоактивного стронция могут быть аварии на атомных электростанциях и ядерные взрывы, и такой стронций всегда оказывает на организм человека негативное влияние. Откладываясь в костях, он разрушает их структуру и поражает костный мозг, вызывает образование опухолей и лучевую болезнь; стронций также поражает мозг и печень.

В России в течение десятилетий проводилось немало ядерных испытаний, да и аварии были не только в Чернобыле, поэтому заболеваний, связанных с радиоактивным стронцием, тоже было достаточно. Стронций, как и другие радиоактивные продукты, накапливается не только в атмосфере, но также в воде и почвах, причём там его содержится больше, так как атмосфера всё-таки очищается быстрее.

Одним из основных загрязняющих радионуклидов является именно стронций-90. Когда он попадает в почву, его вместе с другими элементами впитывают растения, и чаще всего таким стронцием «богаты» корнеплоды, клубневые растения (в том числе картофель) и бобовые; в зерновых стронция меньше, но он там тоже есть – к счастью, в основном он накапливается в их стеблях и листьях, а не в зёрнах.

Конечно, из растений он тоже попадает в организмы животных и человека, но для того, чтобы он накопился в скелете, надо годами получать его из продуктов питания, воды и воздуха, а также при работе на производстве, хотя в последнем случае стронций накапливается в организме быстрее. Поэтому, когда стронций-90 долгое время поступает в организм, даже в небольших дозах – как это часто бывает на производстве, то это часто приводит к развитию лейкемии и рака костей.

Нерадиоактивный стронций тоже может оказывать на здоровье человека негативное влияние, но это бывает редко. Как правило, при этом наблюдается нехватка других элементов: кальция, витамина D, селена и др., и в таких случаях могут развиваться редкие заболевания – уровская болезнь и стронциевый рахит.

Название уровской болезни происходит от названия реки Уров, протекающей в Забайкалье – это заболевание было описано ещё в середине XIX века. У жителей той местности кости сильно искривлялись и становились ломкими, а суставы сильно болели, и с возрастом большинство из них с трудом могли передвигаться, или превращались в инвалидов.

Результаты наблюдений показывали, что возникновение болезни связано именно с местностью, так как девушки, которые после замужества переселялись в другие деревни, не заболевали, если только заболевание не успело проявиться раньше. И напротив, те, кто приезжал к реке Уров на жительство из других мест, через несколько лет поражались этой болезнью, но у них её симптомы были менее выраженными, так как их детство проходило в другой местности.

Однако, несмотря на все эти признаки, конкретную причину болезни удалось установить только в XX веке – оказалось, что концентрация стронция в местной воде была сильно повышена.

Развивается же заболевание потому, что ионы стронция вытесняют из костей кальций; если же при этом наблюдается ещё и недостаток кальция, то оно быстро прогрессирует. Поражается в таком случае весь организм, но больше всего страдает костно-суставная система, особенно в период роста и развития костей и хрящей.

Стронциевый рахит развивается у детей: в костях резко уменьшается содержание кальция, и обычное лечение – с препаратами витамина D, кальция и фосфора, не даёт результатов.

Если радиоактивные соединения стронция попадают в организм с воздухом, патологические изменения возникают в лёгких: развивается фиброз – заболевание, при котором в лёгких утолщаются межальвеолярные перегородки. У таких больных дыхание бывает поверхностным и учащённым, возникает одышка, частый кашель, бронхиты, сердечная недостаточность; может поражаться кожа и т.д.

При избытке стронция назначается корректирующее лечение: применяться могут сульфаты бария и натрия, пищевые волокна, препараты кальция и магния.

При отравлениях стронцием может применяться препарат полисурьмин, а также вещество Na2Ca ЭДТА, относящее к группе так называемых комплексообразователей, способных проходить даже сквозь мембраны клеток, и выводить радиоактивные вещества из организма.

Можно вспомнить и о народных средствах, хотя их имеет смысл применять только в неосложнённых случаях. Это настой хвоща полевого и листьев и цветков подсолнечника – по 1 ст.л. на 800 мл кипятка; при отравлениях стронцием его принимают по 100 мл 4 раза в день.

При пониженном содержании стронция патологии развиваются у животных – это показали опыты на морских свинках и крысах, но данных о влиянии недостатка стронция на организм человека у медиков нет, как и данных о его токсичности.

Стронций активно взаимодействует со многими другими элементами: его ионы могут замещать кальций в костной ткани, но чаще всего это и приводит к развитию заболеваний.

Усвоение стронция улучшается в присутствии некоторых аминокислот – например, лизина; лактозы и витамина D.

Уменьшается же его усвоение в присутствии сульфата бария и натрия, а также в том случае, если в рационе содержится много грубых пищевых волокон.

Читай также:

Мало костной ткани на нижней челюсти , Костную и хрящевую ткань относят , Увеличение костной ткани при имплантации , Съемные протезы при атрофии костной ткани ,

Только у нас: Введите до 31.03.2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

Источник: https://zdorovie-ok.ru/vliyanie-stronciya-na-kostnuyu-tkan/

Лечение Костей
Добавить комментарий