Характеристика элемента по периодической системе

     Исследования  показали, что йодсодержащие гормоны  содержатся в печени, почках, мозге, мышцах и пищеварительном тракте. Именно в этих органах в наибольшей степени нарушается обмен веществ при дисфункции щитовидной железы. Тиреоидные гормоны контролируют скорость обмена веществ, рост и развитие организма, метаболические процессы - общий белковый углеводный и жировой обмен; промежуточный жировой обмен жирных кислот, холестерина и фосфолипидов; превращение каротина в витамин А; промежуточный белковый обмен - накопление белка в тканях, особенно в связи с гормонами роста, мобилизацию тканевых белков при неадекватном по калорийности питании; обмен витаминов, кальция, каротина; водный и электролитный обмен; функционирование всех систем организма; реакцию на лекарственные вещества; сопротивляемость инфекциям.

     Оказав  гормональное действие, отработавшие молекулы тироксина подвергаются метаболическим превращениям. Период полураспада тироксина  равен 6-7 дням, трийодтиронина - 2 - 3 дням. В ходе метаболизма молекулы гормонов подвергаются дейодированию, дезаминированию, декарбоксилированию, этерификации фенольной группы. При дейодировании йодтиронинов отщепившийся

     от  молекулы гормона йод частично вновь  используется щитовидной железой для биосинтеза тиреоидных гормонов. Дезаминирование приводит к образованию кетокислот - трийодтиропировиноградной, трийодтироуксусной, тетрайодтиропировиноградной и тетрайодтироуксусной. При декарбоксилировании тироксина образуется тироксамин. В печени происходит образование сложных эфиров тиронинпроизводных с глюкоуроновой кислотой, в почках образуются аналогичные сернокислые эфиры, которые выводятся из организма. В норме потери йода с мочой составляют для взрослого человека 50-60 мкг, соответственно потребность организма в йоде составляет эту величину. Потребность беременных и кормящих женщин, растущего организма и при физических нагрузках в 1,5-2 раза выше.

     Рассмотрение  физиологических функций йодсодержащих  гормонов делает понятным этиологию и патогенез заболеваний, связанных с йодной недостаточностью. Наиболее распространенной клинической формой йодной недостаточности является эндемический зоб. Всемирная организация здравоохранения называет эндемический зоб одним из наиболее распространенных заболеваний, связанных с недостаточностью питания. В начале шестидесятых годов около 200 миллионов человек страдало этим недугом [Эндемический зоб, 1965], за последние сорок лет эта цифра вряд ли уменьшилась.

     Клинические проявления эндемического зоба - увеличение щитовидной железы за счет разрастания соединительной ткани. Усиленное разрастание соединительной ткани при участии тиреотропного гормона формирует зоб.

     Увеличение  щитовидной железы, то есть зоб, далеко не единственное последствие йодной недостаточности. На фоне существенного снижения интенсивности процессов обмена веществ развивается микседема, то есть накопление в значительных количествах в подкожной соединительной ткани межтканевой жидкости, богатой белками. Нарушения обмена липидов при йодной недостаточности приводят к повышению содержания холестерина в крови и провоцируют развитие атеросклероза. При понижении функции щитовидной железы атеросклероз развивается не только гораздо чаще, но и в более молодом возрасте. Напротив, гормоны щитовидной железы останавливают развитие атеросклеротических симптомов и в определенной степени нормализуют деятельность сердечнососудистой системы. Клинические исследования показывают, что при лечении атеросклероза препаратами йода происходит снижение количества холестерина и нейтральных жиров в плазме крови [Мохнач, 1974]. Таким образом, профилактика йодной недостаточности одновременно является профилактикой атеросклероза и вызываемых им смертельно опасных заболеваний - инсультов, ишемической болезни сердца, инфарктов миокарда.

     Так как йод является незаменимым  микробиоэлементом, то в зонах йодной недостаточности часто наблюдаются  признаки недоразвития организма и  биологического вырождения. В силу особенностей физиологических процессов  женщины гораздо больше страдают от йодной недостаточности, чем мужчины. Клинические проявления эндемического зоба встречаются у них в 1,5-4 раза чаще, чем у мужчин. Особенно велика потребность в йоде у беременных женщин и у кормящих матерей. В условиях нормального физиологического течения беременности у женщин усиливается продуцирование гормонов щитовидной железы, что создает благоприятные условия для развития плода. В условиях йодной недостаточности щитовидная железа не способна синтезировать необходимое количество гормонов. Это является причиной различных форм патологических состояний — недонашивания, мертворождения, токсикозов беременности, диспепсии, недостатка молока у матерей.

     Тяжелые степени йодной недостаточности  на этапе дифференциации эмбриона и  органогенеза могут быть причиной необратимых психических нарушений - глухонемоты и кретинизма. Эндемический кретинизм, являющийся, по мнению многих авторов, наиболее важным аспектом йодной недостаточности, появляется только в районах распространения тяжелого эндемического зоба. Его частота коррелирует с тяжестью зобной эндемии. Еще в средние века в высокогорных районах Альп были известны «деревни дураков», большинство жителей которых страдало кретинизмом. Раньше считалось, что в таких деревнях «правит бал сатана». Истинные причины этого явления были установлены французским ученым Шатеном в середине девятнадцатого века. Он же предложил использовать препараты йода для профилактики кретинизма и лечения эндемического зоба. Однако эта проблема не решена в мировом масштабе до сих пор. Районами современного распространения кретинизма являются Австрия, Эквадор, Пакистан, Филиппины, Папуа - Новая Гвинея и некоторые другие [Де Мейер и др., 1981].

     Кретинизм является крайней формой проявления йодной недостаточности. Однако достоверно установлено, что менее выраженная степень йодной недостаточности также вызывает задержку психомоторного развития, но без классической картины эндемического кретинизма. Число таких больных и их значение с социально-экономической точки зрения выше числа и значения больных настоящим типичным эндемическим кретинизмом [Stanbury, 1971]. У взрослых при йодной недостаточности нарушения обмена веществ приводят к резкому снижению физической и умственной работоспособности.

     Таков далеко не полный обзор специфических  физиологических функций соединений йода в организме человека. Еще раз подчеркнем, что эти функции не могут взять на себя никакие другие химические элементы и соединения. Однако есть другая область физиологической активности йода и некоторых его соединений. Речь идет о токсичности положительно поляризованного одновалентного йода в первую очередь для бактерий, грибов и некоторых других микроорганизмов.

     Применение  йода в качестве антисептика было начато великим русским хирургом Н.И. Пироговым еще в середине девятнадцатого века. Сто лет назад пятипроцентный спиртовой раствор молекулярного йода был предложен немецким хирургом Гроссихом в качестве антисептического средства для обработки операционного поля и рук хирурга. Настойка йода не потеряла своего значения в качестве дезинфицирующего средства до настоящего времени.

     Антимикробными  свойствами обладают только соединения положительно поляризованного одновалентного йода - однохлористый йод, свободный  молекулярный йод, а также его  комплексные соединения с небелковыми  полимерами. Другие формы йода являются нетоксичными и антимикробным действием не обладают [Мохнач, 1968; Мохнач, 1974]. Йодиды не оказывают раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки животных и человека, они не обладают антибактериальным, антивирусным и антимикотическим действием. Йод в форме йодида нетоксичен при приеме внутрь до 50 г. Йодаты также не обладают ни токсичностью, ни антимикробным действием.

     В противоположность этому соединения положительно поляризованного одновалентного йода вызывают существенные необратимые  изменения в клетках. Проникая сквозь клеточную мембрану, они вызывают повреждение митохондрий и окисление  сульфгидрильных групп в молекулах ферментов, приводящее к их инактивации. Цитотоксическое действие соединений положительно поляризованного одновалентного йода усиливается повреждением клеточных мембран из-за связывания йода их липидными и липопротеидными компонентами. Ведущим механизмом здесь, по-видимому, является электрофильное присоединение йода к кратным связям углерод - углерод в ненасыщенных фрагментах молекул липидов.

     Активной  формой йода может являться йодноватистая  кислота и/или гипойодит-ион. Косвенным  подтверждением этому предположению служит факт проявления аналогичной или даже более сильной цитотоксической активности соединениями хлора и брома, содержащими положительно поляризованный одновалентный атом галогена. Прямые доказательства - более сильная по сравнению с молекулярным йодом биологическая активность комплексных соединений йода с крахмалом, амилозой и поливиниловым спиртом. В растворах этих соединений не обнаруживается ни йодид-ион, ни молекулярный йод, но присутствуют гипойодит-ион и йодноватистая кислота в значительных концентрациях.

     Так как положительно поляризованный одновалентный  йод обладает сильным цитотоксическим  действием, его соединения ядовиты  для растений, животных и человека. В парообразном состоянии чистый молекулярный йод обладает резким запахом, похожим на запах остальных галогенов. Пары йода оказывают сильное разъедающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей, вызывая кашель, насморк, слезотечение, поражение околоушной железы, головокружение, воспаление лобных пазух, временное оглушение. Человек не испытывает дискомфорта при концентрации йода в воздухе не выше 0,001 мг/л. При концентрации паров йода в помещении около 0,0015 - 0,002 мг/л работа затруднена, а при 0,003 мг/л - невозможна. Вдыхание паров молекулярного йода в количестве более 18 мг/кг смертельно. Предельная концентрация паров йода в воздухе рабочей зоны - 1 мг/м3.

     При приеме внутрь молекулярного йода в  токсических количествах (2 - 3 г) быстро развиваются симптомы острого отравления, прежде всего со стороны желудочно-кишечного  тракта вследствие прижигающего действия йода на слизистые оболочки - бурая окраска языка и слизистой полости рта и глотки. Ранним симптомом является рвота, рвотные массы имеют специфический запах и коричневую или голубую окраску (при наличии в желудочном содержимом крахмала). Затем возникают рези в животе, понос, часто кровавый, повышение температуры тела, возбуждение центральной нервной системы. Смерть наступает при явлениях острого гастрита, отека легких, аспирационной пневмонии и резкого угнетения центральной нервной системы.

     Хроническая интоксикация парами молекулярного  йода вызывает катаральные явления  со стороны слизистых оболочек (слезотечение, насморк, кашель). Характерными признаками отравления являются тошнота, рвота, головные боли, угревая сыпь. При попадании на кожу молекулярный йод может вызвать дерматиты. В тяжелых случаях возможно развитие специфического поражения кожи - йододерма.

     Помощь  при отравлении молекулярным йодом  включает в себя мероприятия по предотвращению отека легких, снижению концентрации элемента в жидкостях организма и переводу йода из токсической формы в неактивную, то есть восстановлению его до йодид-иона. Для профилактики отека легких пострадавшему обеспечивают полный покой, согревание тела, проводят ингаляцию кислорода. Для связывания йода назначают обильное питье жидкого крахмального клейстера, активированного угля в водной взвеси, молока. Для восстановления йода до нетоксичного йодид-иона применяют ингаляцию пятипроцентного раствора тиосульфата натрия, внутривенно вводят 30 - 50 мл 10-20%-ного раствора. При попадании йода в желудок проводят его промывание 1 - 3%-ным раствором тиосульфата натрия, а также полоскание рта, носа и горла 2%-ным раствором бикарбоната натрия.

     Антибактериальная и противогрибковая активность йодполимерных  комплексов оказалась в 2 - 8 раз выше, чем у растворов молекулярного йода в йодистом калии. Из трех исследованных йодполимерных комплексов наибольший эффект обнаружила йодамилоза, активность йодкрахмала и комплекса йода с поливиниловым спиртом в среднем была практически одинакова. К некоторым микроорганизмам активность йодкрахмала была несколько выше, чем комплекс йода с поливиниловым спиртом, к некоторым - наоборот. Исследования выявили три замечательные особенности комплексов йода с высокополимерами: во-первых, йодорганические соединения имеют более широкий антимикробный спектр действия по сравнению с антибиотиками и сульфаниламидами - они с одинаковой эффективностью подавляли как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии, а также грибковую микрофлору, в то время как большинство антибиотиков и сульфаниламидов совершенно неактивны по отношению к двум последним; во-вторых, ни разу не наблюдалось появление устойчивых к йодполимерным комплексам штаммов микроорганизмов, чего нельзя сказать об антибиотиках; в-третьих, йодполимерные комплексы не оказывали прижигающего, раздражающего и токсического действия ни на отдельные ткани и органы, ни на организм животных и человека в целом даже в концентрациях, в десятки раз превышающих терапевтические. Эти свойства позволили создать на основе йодполимерных комплексов антимикробные средства широкого спектра действия, с успехом применяемые как в медицине, так и в ветеринарии [Мохнач, 1968; 1974].

     Человек разумный не является единственным видом, для которого йод есть жизненно необходимый микроэлемент. В организме позвоночных животных йод выполняет те же функции, что и в организме человека. Животные, в том числе и сельскохозяйственные, столь же чувствительны к недостатку йода, сколь и человек. При недостатке йода в организме животного нарушается биосинтез тиреоидных гормонов, что приводит к снижению интенсивности окислительно-восстановительных процессов, газообмена, нарушается белковый и углеводный обмен. Следствием этих нарушений является рождение ягнят, поросят, телят с зобом, слабых жеребят; снижается качество и настриг шерсти у овец. У коров снижается продуктивность, содержание жира в молоке, вес и упитанность животных.