Метало-лігандний гомеостаз.

За нормальних умов функціонування організму концентрація біотиків, в тому числі металів та лігандів, підтримується на певному рівні,оптимальному для виконання специфічних біологічних функцій. Це пояснюють механізмом авторегуляції живих організмів, що забезпечує підтримання стаціонарних умов, який називають гомеостазом. Причому, в живих системах безперервно відбувається утворення і руйнування біокомплексів, які складаються з катіонів різних біметалів та біолігандів – амінокислот, пептидів, порфіринів, нуклеотидів тощо. Постійний обмін речовин з навколишнім середовищем дає можливість організму підтримувати на певному рівні концентрації речовин, які беруть участь у рівноважних процесах комплексоутворення, забезпечуючи стан так званого метало-лігандного гомеостазу.

Для кожного біметалу характерна своя сукупність рівноважних процесів метал-біоліганд, що визначається стійкістю утворених комплексів та концентрацією у внутрішньому середовищі як йонів цього металу, так і біолігандів. Детально вивченою є метало-лігандна рівновага катіонів Феруму, які перебувають у зв’язаному стані (в складі таких біокомплексів, як міоглобін, гемоглобін, цитохроми, ферити, трансферин, ферредоксин), а також метало ферментів, зокрема каталази та пероксидази. Кожна з цих біологічно активних речовин виконує в організмі свою специфічну функцію, але в цілому їх поєднує наявність у молекулах йонів Fе(ІІ) і Fе(ІІІ). Отже, умовою нормального функціонування багатьох біокомплексів Феруму є певна концентрація цих йонів у крові. Порушення сумарної рівноваги призводить до патологічних явищ – залізо надлишкових, або залізодефіцитних станів, тобто сиредозу, в першому випадку, або анемій – у другому.

Описано багато патологій, пов’язаних з нестачею, або надлишком того чи іншого біоелемента і організмі. Наприклад, дефіцит йонів Сu(І) та Сu(ІІ) викликає синдром Морфана, синдром Менкеса, хворобу Вільсона-Коновалова, цироз печінки, емфізему легень, анемію. Надлишкове надходження цих йонів в організм призводить до захворювання різних органів (суглобів, нирок, печінки, легень), які називають гіперкупреміями, або ж до виникнення профзахворювання під назвою гіперкупреоз (мідна лихоманка).

Підвищений вміст Калію в крові (гіперкаліємія) завдає шкоди серцево-судинній системі, а його дефіцит (гіпокаліємія) призводить до зміни провідності міокарда, пошкодження м’язів. Надлишок йонів Кальцію (гіперкальціємія) сприяє виникненню катаракти і атеросклерозу, а нестача (гіпокальціємія) може викликати приступи загальних, або місцевих судом (тетанію).

Порушення метало-лігандного гомеостазу можливо з різних причин, а саме:

· дефіциту або надлишку біоелементів;

· надходження катіонів токсичних металів;

· надходження або утворення сторонніх лігандів;

· надходження ксенобіотиків.

Катіони токсичних металів (Рb, Нg, Сd, Ве, Sr, Ті) та деяких неметалів (Аs. Sb), токсичні ліганди (СО, СN^- S^2-), ксенобіотики (пестициди, канцерогени) надходять в довкілля внаслідок антропогенної діяльності людини – викиди металургійної, електрохімічної, гірничої промисловості, відходи електростанцій, котельних установок, автотранспорту тощо. Внаслідок потрапляння токсичних металів або лігандів в організм людини з повітрям, водою чи продуктами харчування до природних рівноваг долучаються нові, неприродні для організму рівноваги. Це призводить до утворення чужих для організму комплексів, не здатних до виконання певних біологічних функцій.