Млекопитающие, человек
Часто принималось, что для высокоорганизованных живых существ, т. е. для животных, такой элемент, как кремний, не играет существенной роли. Однако, Хольцапфель [173, 174] показал, что кремнезем присутствует в следовых количествах в большинстве животных.
Животные постоянно получают некоторое количество кремнезема из воды, но в отличие от растений они способны также выделять кремнезем в растворе, так что не происходит никакого накопления кремнезема в теле животного. Кремнезем, попадающий в организм через рот, конечно, почти безвреден. Кроликам скармливали по 2 г силикагеля ежедневно в течение 30 недель, и не было обнаружено никаких вредных последствий [175]. Силикат магния, который при действии кислоты легко выделяет кремнезем, находит применение при терапевтическом лечении.
Оказывает ли силикагель при приеме внутрь благотворное действие при некоторых обстоятельствах или же нет, этот вопрос остается дискуссионным. Табашир, или силикагель, обнаруживаемый внутри бамбука [94], по традиции считается ценным веществом при лечении астмы и туберкулеза [98], и возможно, что для подобного лечения есть некоторые практические основания, как это имело место с другими народными средствами.
Примерно в 1920 г. в Европе был проявлен некоторый интерес к использованию кремневой кислоты в качестве терапевтического препарата против туберкулеза. Например, Гоннерманн [176] отмечал, что лекарственные травы, применяемые сельскими жителями средней Европы в качестве средства от туберкулеза, были исключительно богаты кремнеземом. Был сделан анализ золы, полученной от различных тканей животных, и обнаружено, что, как обычно, в ней содержалось 2—10 % SiC>2. Это наводит на мысль, что кремнезем выполняет некоторые важные физиологические функции. Однако необходимо учитывать, что доля золы, полученной из тканей, очень невелика, так что фактическое содержание кремнезема оказывается чрезвычайно низким. Кале [177] допускал, что содержание кремнезема в поджелудочной железе изменяется в зависимости от различных типов заболеваний. При туберкулезе поджелудочная железа содержит меньшее количество кремневой кислоты, чем у здорового человека, тогда как в случаях раковых заболеваний в этой железе обнаруживается большее содержание кремневой кислоты по сравнению со здоровым органом при условии, что не проводилось никакого хирургического вмешательства. В случае операции содержание кремнезема оказывалось меньшим, чем у здорового человека. При беременности, как полагают, п^од отбирает кремнезем из поджелудочной ;железы матери; таким образом, объясняется повышение восприимчивости женщины к туберкулезу в этот период. Утверждалось, что при проведении опытов по исследованию туберкулеза на морских свинках развитие заболевания тормозилось путем введения кремневой кислоты. Одно время кремневая кислота приготовлялась_и продавалась для терапевтического лечения туберкулеза легких. Способы описания характеристик этого препарата, датируемые 1921 г., не дают возможности точно представить природу золей, которые тогда использовались [178]. Однако, Кадиш [179] не обнаружил каких-либо благотворных результатов при использовании кремневой кислоты в 14 случаях лечения открытой формы туберкулез», и, вероятно, после этого интерес к подобному методу лечения угас.
Данные по содержанию кремнезема в теле млекопитающих, собранные Воронковым, Зелчаном и Лукевицом [4а], так же сомнительны, как и упоминавшиеся в предшествующем разделе. В золе тех частей тела животного, которые имеют непосредственный контакт с веществами из окружающей среды (волосы, желудок, кожа и кишечник), обнаруживают вплоть до 15% кремнезема. Однако во внутренних органах, крови, как правило, содержится 0,1—-1,0%. Опять-таки невозможно судить о том, насколько важны эти числа, если не известна доля такой золы во всем образце. В тканях и жидкостях живых организмов обычно содержится 0,0010—0,0100 % Si02 от основного влажного компонента. Поскольку эти значения меньше растворимости аморфного кремнезема в физиологическом солевом растворе при обычном для такого раствора значении рН, то нельзя судить
О том, какая доля кремнезема, если она вообще имеется, связана с биохимическими компонентами.
Огромный объем сведений о содержании кремнезема в теле человека и млекопитающих определяется необходимостью изу - * чения проблемы силикоза. Были отмечены некоторые необычные
Факты, например повышение содержания кремнезема в крови по утрам по сравнению с вечером, а также повышенное его содержание в пожилом возрасте. Очевидно, накопление крёмне - земсодержащих пылей в легких увеличивается с возрастом. » С другой стороны, содержание кремнезема в артериальных стенках сосудов оказывается более высоким (0,019%) у младенцев, а у взрослого человека средних лет оно почти в два раза ниже [180].
В сыворотке крови человека концентрация кремнезема составляет 0,00079 % независимо от пола или возраста [181]. Аустин [127] сообщил, что в эритроцитах содержание Si02 достигает 0,0092 %, из них 0,0042 % находятся в связанном состоянии. Имеются данные [182], что во. всей крови в целом находится 0,0016 % кремнезема, и его содержание достигает 0,0020 % в случаях заболевания силикозом. Однако, согласно Хвапилу [127], количество кремнезема в кровяной сыворотке зависит в большей мере от атмосферных условий, чем от степени повреждения организма силикозом. В других опытах проверка сотен людей показала, что в среднем во всей крови содержание кремнезема составляет 0,00083 ±0,00024 % [183, 184], причем отсутствует какая-либо корреляция с полом, возрастом, родом занятий или с условиями, определяющими деятельность легких. Однако этот уровень возрастал, когда соединения кремния вводились определенным образом. В таком случае могло бы показаться, что уровень содержания кремнезема должен был бы отчасти изменяться для разных стран и географических условий обитания. Сауэр и др. [185] подтвердили, что содержание кремнезема в тканях подопытных животных не зависело от концентрации кремнезема, добавляемого в рацион животных. У, крыс содержание кремнезема в мышцах повышалось по мере их роста, но затем понижалось в пожилом возрасте. Содержание кремнезема в мышцах увеличивалось при добавлении кофеина [186]. Уровень кремнезема в крови изме- " нялся в обратной зависимости от содержания кремнезема
В мышцах.
Из этих противоречивых результатов становится очевидным, что аналитические методы, применявшиеся в прошлом, давали вводившие в заблуждение завышенные результаты. В работе Бауманна [187] показано, что концентрация кремнезема в крови заметно ниже, чем принималось раньше, и что кремнезем присутствует почти полностью в виде свободной растворимой моно-
40 Заказ № 250
Кремневой кислоты. Бауманы обнаружил, что концентрация кремнезема в красных кровяных тельцах животных была точно такой же, что и в плазме крови. В обоих случаях кремнезем присутствовал в виде мономера, поскольку обладал способностью проходить через ультрафильтр. Во всей крови крупного рогатого скота нормальная концентрация кремнезема составляет 0,00019 ±0,00005 %. В крови человека его содержится 0,00004— 0,00005 %. Однако когда с питьевой водой вводится 50 мг растворимого кремнезема, то весь кремнезем выделяется с мочой в течение 10 ч. Максимальная концентрация кремнезема в моче при этом изменяется от 0,02 и до 0,06 % в зависимости от объема выделенной мочи, и кремнезем еще остается полностью; мономерным. Оказалось, что кремневая кислота полимеризуется с одной и той же скоростью и в моче, и в воде. Скорость удаления кремнезема, выраженная в микрограммах в минуту, является постоянной величиной независимо от объема выделяемой мочи. Она пропорциональна количеству оставшегося в организме кремнезема. Концентрация кремнезема в крови при этом достигает 0,0002—0,0003 %. Если поглощается 300 мг растворимого кремнезема, то его концентрация в крови достигает 0,0006 Соотношение концентрации выделяемого с мочой кремнезема к его концентрации в плазме крови, составляющее около 100 : 1, определяется тем, что почки выделяют кремнезем вместе со всеми другими растворенными веществами, имеющими молекулярную массу менее 70 000 при ультрафильтрации через мембраны почечных клубочков с образованием «первичной мочи». Затем на следующем этапе в почечных канальцах биологически активными мембранами поглощается около 99 % всей воды по неизученному «активному» процессу. В результате в конечной концентрированной, вторичной, моче остаются все вещества, которые повторно не всасываются в кровь. Таким образом, концентрация кремнезема, выделяемая с мочой, оказывается гораздо большей, чем его концентрация в плазме крови [187].
Японские исследователи обнаружили, что высокое содержание кремнезема в питьевой воде прямо коррелирует со смертностью, вызванной повреждением сосудов в центральной нервной системе. Содержание кремнезема в некоторых частях тела повышалось в случаях возрастного атеросклероза, в особенности в аорте [188]. С другой стороны, Лопер и Полет [189] пришли к заключению, что, хотя в артериях крупного рогатого скота и человека обнаружен кремнезем, его содержание выше в нормальных артериях, чем в перерожденных. Кроме того, при кальцинировании артерий содержание кремнезема в крови оказывалось низким.
Кворнинг [190] нашел, что во влажной ткани аорты человека содержится 0,012—0,015% кремнезема [ 19*0]. С другой стороны, в сильно обызвествленной кальцием аорте кремнезема оказалось только 0,005 %, хотя это, возможно, было обусловлено высокой концентрацией солей кальция. Количество кремнезема в органической части аорты могло оставаться достаточно высоким.
Более низкое содержание кремнезема в случае вырожденных артерий, вызываемое пищей с большим количеством холестерина, позволило в ходе экспериментов изучить вопрос о том, способствует ли введение соединений растворимого кремнезема предотвращению подобного заболевания у крыс. Лопер и Лопер [191] нашли, что введение внутривенно растворимого силиката или введение через рот лизинсиликата приводило к уменьшению количества новообразований (атером) от 100 до 40%, а моно - метилтрисиланолсалицилат, вводимый внутривенно, понижал их развитие до 11 %.
Согласно данным Чернота и Переса [192], метаболизм кремния в организме регулируется стероидными гормонами и гормонами щитовидной железы, поэтому изменение содержания кремния с возрастом может быть обусловлено понижением гормональной активности. Продолжавшееся в течение 9 лет изучение поведения кремния в теле животного позволило сделать следующий вывод: старение организма сопровождается понижением содержания кремния в мягких тканях у самок и повышением кремния в кальцинированных тканях у обоих полов [127]. Кремний играет определенную роль в гормональном балансе системы. Комплекс, состоящий из NaOSiCH3(OH)2 и ортоокси - бензоата натрия, понижает аномальные минеральные отложения у крыс с удаленными яичниками и ведет к улучшению нарушенного кальций-магниевого обмена, вызванного гормональными изменениями вследствие овариотомии или старения животного.
В глазных нервах человека, как отмечал Семенов, содержание кремнезема повышалось с возрастом, особенно после 60 лет [193а].
Кремнезем также участвовал в процессах возрастных склеротических изменении идентичного типа вырождения, происходящего в головном мозге молодых людей при болезни Алцгеймера. Аустин [127] описал характеристические микроскопические тельца, или тромбоциты, а также другие тельца (corpora ату - lacea), которые появляются в среде определенных вырождающихся клеток головного мозга. Такие тельца содержат довольно высокую концентрацию кремния: в некоторых областях мозга вплоть до 1—2 масс. %•
Сообщалось также [1936], что при подобных заболеваниях головного мозга в ядрах нейронов содержание алюминия повышалось в 4 раза, но, по-видимому, еще более значительным было увеличение количества кремния. Алюминий мог просто адсорбироваться на кремнеземе ввиду большого сродства между кремнеземом и оксидом алюминия. Присутствие в высокой степени локализованного кремния в тромбоцитах может оказаться только результатом полимеризации кремневой кислоты, выделяемой из остатков окружающих поврежденных тканей, в которых при нормальном состоянии головного мозга обнаруживается очень низкая концентрация кремния (см. следующий раздел). ,