Токсическое действие никеля и его неорганических соединений.

Общий характер действия.

Никель– необходимый микроэлемент, в частности для регуляции обмена ДНК. Однако его поступление в избыточных количествах может представлять опасность для здоровья. Здесь особенно отчетливо видна справедливость слов Парацельса о том, что «нет токсичных веществ, а есть токсичные дозы».

Никель в сочетании с кобальтом, железом, медью также участвует в процессах кроветворения, а самостоятельно – в обмене жиров, обеспечении клеток кислородом. В определенных дозах никель активизирует действие инсулина. Потребность в никеле вполне обеспечивается рациональным питанием, содержащим, в частности, мясо, овощи, рыбу, хлебобулочные изделия, молоко, фрукты и ягоды.

При повышенных концентрациях обычно может проявляться в виде аллергических реакций (дерматит, ринит и пр.), анемии, повышенной возбудимости центральной и вегетативной нервной системы. Хроническая интоксикация никелем повышает риск развития новообразований (легкие, почки, кожа) – никель влияет на ДНК и РНК.

Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь катализаторами. Повышенное его содержание оказывает специфическое действие на сердечно-сосудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni²⁺) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения.

Повышенное содержание никеля в окружающей среде приводит к появлению эндемических заболеваний, бронхиального рака. Соединения никеля относят к 1 группе канцерогенов.

Ni активирует или угнетает ряд ферментов (аргиназу, карбоксилазу, 5-нуклеозидфосфатазы и др.); влияет на дефосфорилирование аминотрифосфата. В крови человека Ni связывается преимущественно с гамма-глобулином сыворотки. После введения NiCl₂ кроликам в сыворотке крови обнаружен белок – никелоплазмин, идентифицированный как а2-микроглобулин. Однако, 90% Ni в крови кроликов через 24 часа связываются с альбуминами, лишь незначительная часть поступившего NiCl₂ выявлена во фракциях а2-глобулина. В организме Ni образует комплексы с биокомплексонами. Ni имеет особое сродство к легочной ткани, в эксперименте при любом пути введения │ поражает её. Оказывает влияние на кроветворение, углеводный обмен. Металлический никель и его соединения вызывают образование опухолей у животных, а также профессиональный рак. Канцерогенное действие Ni связывают с нарушением метаболизма клеток. Соли Ni вызывают поражение кожи человека с развитием повышенной чувствительности к металлу.

Острое отравление.

При однократном введении в желудок белых крыс NiCl₂ – возбуждение, затем угнетение; покраснение слизистых и кожи; понос. Комплексные соли Ni с ЭДТА менее токсичны, чем соли неорганических кислот. Введение в трахею мелкодисперсного Ni в дозах 5 и 100 мг вызывает гибель белых крыс в короткие сроки от воспаления легких с периваскулярным отеком, кровоизлияниями во всех внутренних органах. У выживших животных в отдаленные сроки – гиперплазия лимфоидной ткани вокруг сосудов и бронхов.

У кроликов, кроме того, исхудание, повышение проницаемости сосудов, изменения на ЭКГ, нарушение функций печени и почек. Аналогичную картину вызывает Ni₂O₃ в несколько больших дозах. После введения в трахею крыс 50 мг Ni(OH)₂ или Ni(OH)₃ животные погибают в 1-2 сутки при резких кровоизлияниях и отеке легких; такая же доза Ni₂O₃ переносится без видимых признаков отравления, кроме похудания и увеличения массы легких. Однократное введение в трахею крыс 60 мг пыли, содержащей 95% NiO, через 3 месяца вызвало развитие мелких пылевых очажков, позднее узелки, состоящие почти, исключительно из макрофагов. Пыль, содержавшая 64% NiO и NiS, в тех же условиях опыта привела к гибели 2/3 животных в первые 5 суток. У выживших крыс через 9-12 месяцев – диффузный умеренный перибронхиальный и периваскулярный склероз.

Хроническое отравление.

Животные.

Длительное поступление NiSO₄ с водой при суточной дозе 0,54 мг/кг вызывало у кроликов резкие дегенеративные изменения в печени, почках, сердечной мышце и гиперплазию селезенки. У крыс, получавших в течение 13 недель NiCl по 0,3 мг/кг (по Ni), - снижение числа эритроцитов, каталазной активности крови, массы тела. Введение через рот по 4-12 мг/кг Ni(C₂H₃O₂) и NiCl₂ в течение 200 дней переносится кошками и собаками без видимых проявлений токсического действия. Исхудание, снижение содержания аскорбиновой кислоты и щелочной фосфатазы во внутренних органах и слизистой кишечника отмечали у крыс при ежедневной дозе NiCl₂ 0.5-5 мг/кг (по Ni) в течение 7 месяцев. При добавлении к корму 0,01% NiSO₄ (по Ni) у молодых бурых крыс – нарушение активности ряда ферментов в крови и внутренних органах, повышение активности церулоплазма в печени. Указывают также на повреждение семенников у крыс при длительном введении NiSO₄.

Человек

В производстве аккумуляторных батарей при содержании в исходном продукте 72% Ni выявлено отсутствие иди снижение обоняния при концентрации Ni в воздухе 16-560 мг/м³. При 10-70 мг/м³ (в воздухе еще и Cd) и стаже 8 лет и более – белок в моче. При стаже 5-10 лет 84% рабочих жаловались на головные боли, головокружение, раздражительность, понижение аппетита, эпигастральные боли, отдышку. Часто наблюдались снижение кровяного давления, функциональные нарушения центральной нервной системы, гипо- и анацидные гастриты, нарушения антитоксической и протромбинообразовательной функции печени, тенденция к лейкопении, лимфо- и моноцитозу. Сходные изменения обнаружены у рабочих производства щелочных аккумуляторов при получении массы, содержащей Ni(OH)₂ и NiSO₄. При электролитическом получении Ni у рабочих основных специальностей частые носовые кровотечения, полнокровие зева и бронхов, резкие изменения слизистой носа и даже прободение носовой перегородки, трудно снимаемый серый налет на краю десен, темные налеты на языке. Концентрация NiSO₄ обычно не превышала 0,2-8 мг/м³, но иногда доходила до 70 мг/м³. Но одновременно в воздухе был туман H₂SO₄ в концентрациях 25-195 мг/м³.

Из обследованных 458 рабочих цехов электролитического рафинирования никеля при концентрации Ni в воздухе 0,02 – 4,53 мг/м³ (дополнительно в воздухе H₂SO₄; стаж 10 лет и выше) у 357 человек – носовые кровотечения, частый насморк, нарушение обоняния, хронические синуситы. Изменение придаточных полостей носа обнаружены у 302 человек. Поражения лобных пазух протекают довольно скрытно и выявляются рентгенологически. При получении Ni гидрометаллургическим способом из сульфидных руд при концентрации гидрозоля солей никеля 0,021 – 2,6 мг/м³ (в воздухе также пары H₂SO₄) – поражения слизистой носоглотки в 4-7 раз чаще случаи бронхиальной астмы у работающих с никелем. При повышенном содержании никеля в атмосферном воздухе – сдвиги в периферической крови, анемия, ретикулоцитоз, а также снижение кислотности желудочного сока. В производстве никелевых ферритов (концентрация пыли в воздухе 11-180 мг/м³) среди 145 рабочих при среднем стаже до 4 лет у 88 человек – умеренная анемия, лейкоцитоз или лейкопения, нарушение стойкости эритроцитов.

Канцерогенное действие.

Предполагают, что канцерогенное действие Ni связано с внедрением его в клетки, где он вызывает нарушение ферментных и обменных процессов, в результате которых, возможно, образуются канцерогенные продукты. Ni связывается с РНК, значительно меньше с ДНК, вызывая нарушения структуры и функции нуклеиновых кислот, и с гистамином. Опасность бронхогенного рака при вдыхании никеля, возможно, зависит и от задержки его в легких.

Животные.

В эксперименте опухоли получены от металлического Ni, NiO, сульфидов, но не от растворимых солей. Бластомогенный эффект по-видимому, не зависит от степени растворимости, а возможно, от проникания Ni в клетку и изменений. вызываемых в клеточных мембранах. Металлический Ni, введенный в носовую полость, в плевру и бедренную кость, вызвал злокачественные опухоли (частично – остеогенные саркомы) у 30% белых крыс, погибших в течение 7-16 месяцев после введения. В результате вдыхания пыли чистого Ni, полученного из Ni(CO)₄, с дисперсностью до 4 мкм (6 ч в день 4-5 раз в неделю в течение 21 месяца) белые мыши, белые крысы и морские свинки погибали чаще всего в течение первых 12-15 месяцев. У морских свинок и большинства крыс – множественные аденоматозные разрастания в альвеолах легких и гиперпластическая пролиферация эпителия конечных бронхов. У 6 морских свинок – раковые опухоли. У крыс и хомяков, вдыхавших пыль металлического Ni вместе с SO₂, развивались воспалительные изменения, бронхоэктазы, метаплазия легочного эпителия, но не выявлено раковых опухолей в легких. По- видимому, раздражающее действие SO₂ не стимулировало бластомогенное действие Ni . На месте имплантации NiS в мышцах крыс возникали фибромио-саркомы, дающие метастазы в легкие.

Человек.

Рак носа, придаточных полостей и легких в Англии давно отнесен к профессиональным заболеваниям. Показано, что у работающих с Ni и его соединениями риск заболевания раком легких в 5 раз. А раком носа и его придаточных полостей в 150 раз превышает нормальную частоту этих заболеваний. На повышенную опасность рака легких среди рабочих, занятых рафинированием Ni и производством его солей. К 1974 г. было известно 253 случая профессионального рака верхних дыхательных путей и легких у рабочих производства Ni. У рабочих, занятых электролитическим получением никеля, при вдыхании паров элетролита, содержащего NiSO₄, через 6-7 лет на фоне аносмии, перфорации носовой перегородки развивался рак носа и его придаточных полостей. Известен случай развития ретикулосаркомы носовой полости у работницы, занимавшейся 5 лет никелированием и вдыхавшей туман (аэрозоль) солей Ni. Возможно, усугубляющим было раздражающее действие других ингредиентов ванн. Описаны случаи рака легких среди работающих, по добыче, обогащению и переработке медно-никелевых руд.

По некоторым данным, смертность от рака легких, полости носа и его пазух составляет 35,5% всех смертей рабочих, занятых электролизом и рафинированием Ni. Среди работающих на никелевых производствах выявлена повышенная смертность от рака по сравнению с контрольными данными. На первом месте был рак легких, на втором – желудка. Наиболее часто страдали работавшие при пирометаллургических процессах в обжиго-восстановительных цехах (стаж 12-23 года, концентрации пыли колебались в пределах порядка 10-10³ мг/ м³; в ней содержалось 7 % Ni в виде сульфидов, NiO или металлического Ni). Высока смертность от рака в цехах электролиза при наличии в воздухе аэрозолей NiCl₂ и NiSO₄. Средний стаж работы у умерших от рака легких 7-13 лет, от рака желудка – 10-14.

Действие на кожу.

Считают, что Ni не обладает прямым раздражающим действием на кожу. Однако у никелировщиков, у работающих на производстве Ni электролизом и имеющих контакт с его солями наблюдаются никелевая экзема, «никелевая чесотка»: фолликулярно-расположенные папулы, отек, эритема, пузырьки, мокнутие. Профессиональные никелевые дерматиты составляют 11% всех профессиональных заболеваний кожи, а в электролитическом производстве Ni – 15%. У работающих в гидрометаллургическом производстве Ni заболевания кожи в 2-4 раза чаще, чем в других цехах, и обнаружены у 5,5 % среди 651 осмотренных рабочих.

Ni и его соединения – сильные сенсибилизаторы. У морских свинок сенсибилизация вызывается внутрикожным введением NiSO_4. Соединяясь с белками эпидермиса, Ni образует истинный антиген. У больных никелевыми дерматозами определяли циркулирующие в крови антитела. Связывание Ni в комплексные соединения снижает его сенсибилизирующее, но не раздражающее действие. В опытах на морских свинках лаурилсульфат натрия предотвращал развитие сенсибилизации к Ni. Диметилдитиокарбамат натрия и диметилглиоксим ослабляют кожные реакции у чувствительных к Ni лиц, по-видимому, при этом образуются и соответствующие комплексные соединения.

Чувствительность человека к сенсибилизирующему действию Ni очень велика. Описаны случаи аллергических поражений у кассирш банков, имевших дело с металлическими монетами. Источником аллергии могут быть даже инъекционные иглы. У кроликов аппликация NI на кожу вызвала картину отравления и гибель. Металл обнаруживался в мальпигиевом слое кожи, в сальных и потовых железах. Через изолированную кожу трупа человека проходит 1,45 мкг Ni/см³. Применение растворителей вместе с соединениями Ni способствует их прониканию в кожу.