Хром может принимать различные степени окисления от —2 до +6, чаще бывает трехвалентным и шести валентным. В природе он встречается только в виде соединений, в первую очередь с галогенами, кислородом и серой.
Канцерогенность шестивалентного хрома впервые была обнаружена в конце XIX века в Шотландии: у рабочих, имевших дело с хромовыми пигментами, были выявлены опухоли полости носа. В 1930-е в Германии у рабочих, занятых на производстве хроматов, была обнаружена повышенная частота рака легких.
Химические свойства
Это микроэлемент; он принимает участие в метаболизме глюкозы. Его дефицит, возможно, играет роль в развитии сахарного диабета и атеросклероза. Химические свойства и токсичность зависят от его степени окисления и растворимости конкретного соединения. Трех- и шестивалентный хром сильно различаются по своим свойствам. In vivo при восстановлении из шестивалентного до трехвалентного состояния атомы хрома отбирают электроны у различных молекул клетки (белков, липидов, ДНК, РНК), а также трансферрина плазмы.
Поступление из окружающей среды
Трехвалентный хром попадает в окружающую среду при переработке хромовых руд, а шестивалентный — при производстве хроматов, хромировании и некоторых видах сварочных работ. В организм человека он может поступать с водой, с пищей, в составе пищевых добавок (таких, как пиколинат хрома), из протезов суставов и с табачным дымом. С декабря 2003 г. в США прекращена продажа пиломатериалов, обработанных медью, хроматами и арсенатами, из-за опасений, что хром и мышьяк могут представлять угрозу для здоровья потребителей.
Соединения трехвалентного хрома
Пиколинат хрома — популярная пищевая добавка, зачастую его принимают ежедневно и помногу. Строгих данных по его эффективности или безопасности практически нет, однако во внутренних органах при этом накапливается трехвалентный элемент. У животных и в эпидемиологических исследованиях, посвященных тем, кто профессионально контактирует с ионами, не найдено статистически достоверного повышения частоты злокачественных новообразований. Нет убедительных данных и о каком-либо токсическом действии трехвалентного элемента на внутренние органы — возможно, из-за его плохого всасывания.
Соединения шестивалентного хрома
Соединения шестивалентного элемента — сильные окислители с разъедающим и раздражающим действием. Однако прежде всего их токсичность связана со способностью окислять и повреждать ДНК. Конкретные механизмы пока неизвестны, но, скорее всего, в этом участвуют токсичные промежуточные соединения пяти- и четырехвалентного элемента, образующиеся в процессе внутриклеточного восстановления шестивалентного.
Клиническая картина
Симптомы отравления хромом зависят от его валентности, конкретного вещества, длительности контакта с ним и пути поступления в организм. Целесообразно разделять проявления острого отравления хромом и хронического (малые дозы).
При попадании в ЖКТ большого количества соединений шестивалентного хрома симптомы сходны с наблюдаемыми при отравлении другими металлами с разъедающим действием. Может начаться желудочно-кишечное кровотечение, иногда с перфорацией кишечника; в дальнейшем возможен некроз печени и поджелудочной железы. Поскольку соединения шестивалентного элемента — сильные окислители, есть опасность гемолиза и ДВС-синдрома. Возможна почечная недостаточность вследствие острого канальцевого некроза. Среди метаболических нарушений — лактацидоз, гиперкалиемия, уремия. Через кожу соединения шестивалентного хрома, как правило, почти не всасываются, но, будучи едкими веществами, вызывают воспаление и образование язв. Ожоги кожи от хромовой кислоты могут вызвать тяжелое общее отравление, даже если охватывают всего 10% поверхности тела.
Тяжелее всего при отравлении хромом поражаются органы дыхания. Шестивалентный элемент при вдыхании оказывает раздражающее действие, приводя к воспалению, а в дальнейшем к образованию язв (возможна перфорация носовой перегородки). Его сенсибилизирующее действие может вызвать хронический кашель, одышку, профессиональную бронхиальную астму, бронхосиазм и анафилактические реакции. При длительном отложении шестивалентного хрома в легких возможен пневмосклероз и пневмокониоз.
Исследования, проведенные среди работающих на производстве хроматов, говорят о том, что при контакте с шестивалентным хромом значительно возрастает риск рака легких. Обычно рак развивается через 13—30 лет, однако известны случаи, когда после контакта проходило всего 2 года.
У работающих с трехвалентным хромом его сенсибилизирующее действие в 10—20% случаев вызывает контактный дерматит. Описаны дерматит кистей рук и «хромовые ожоги» (безболезненные язвы, оставляющие после себя шрамы), причиной которых служит сукно, покрывающее игорные столы.
Диагностика отравления хромом
После попадания в организм вещество можно обнаружить в крови, моче и волосах. Различить трехвалентный и шестивалентный хром очень сложно; обычно вместо этого измеряют его общую концентрацию. Данные по концентрации в сыворотке и в моче в отсутствие контакта с ним, опубликованные за последние полвека, могут различаться более чем в 5000 раз. Ни для цельной крови, ни для плазмы, ни для мочи не существует общепринятого диапазона нормальных концентраций. Ионы равномерно распределены между плазмой и эритроцитами. Повышение сывороточной концентрации может указывать на недавнее отравление хромом. Однако если повышена концентрация в цельной крови, это свидетельствует о контакте с шестивалентным хромом. Сывороточная концентрация хрома в отсутствие контакта составляет, по разным данным, от 0,05 мкг/л (1 нмоль/л) более чем до 2,8 мкг/л (56 нмоль/л). Повышенная концентрация хрома в моче говорит о его поступлении в организм в последние 1—2 сут, но ценность регулярных измерений невелика из-за индивидуальных колебаний в скорости обмена и общем содержании вещества. В отсутствие профессионального контакта концентрация в моче, как правило, ниже 1 мкг на 1 г креатинина. По содержанию хрома в волосах и ногтях судить об отравлении нельзя, поскольку трудно отличить его включение в состав при синтезе белка от поверхностного загрязнения им волос.
При отравлении хромом или подозрении на него всегда проводят общий анализ крови, определяют уровни в плазме электролитов, АМК, креатинина, активность печеночных ферментов, проводят общий анализ мочи.
Лечение отравления хромом
Обеспечив проходимость дыхательных путей и приняв меры по поддержанию дыхания и кровообращения, приступают к удалению яда из ЖКТ. В случае трехвалентного хрома большой необходимости в этом нет, поскольку его токсичность невелика. Но так как одновременно в ЖКТ могут попасть и другие вещества, назначают активированный уголь.
Соединения шестивалентного хрома — едкие вещества; их попадание внутрь вызывает обильную рвоту, в том числе с кровью. Если пострадавший поступил в приемное отделение в первые час или два после отравления, показано промывание желудка через назогастральный зонд. Данных по эффективности активированного угля при остром отравлении хромом нет. Однако метод достаточно безопасен, а активированный уголь может связать и другие вещества, попавшие в ЖКТ одновременно с хромом, поэтому показано его однократное назначение.
Ацетилцистеин у крыс ускоряет выведение яда, но по эффективности у человека данных нет. При острых отравлениях хромом назначение ацетилцистеина внутрь обычно вполне обоснованно. Аскорбиновая кислота in vitro способствует восстановлению шестивалентного хрома до трехвалентного, но ее эффективность при острых отравлениях хромом не доказана.
Ни одно из применяемых сегодня комплексобразуюших средств не снижает концентрацию вещества в крови или те сыворотке и не устраняет проявления токсичности у животных.
При помощи гемодиализа, гемофильтрации и перитонеального диализа удалить хром из организма нельзя. При обменном переливании крови его концентрация в крови быстро падает, но данных о том, что это улучшает исход лечения, нет.