ЛИГАНДООБМЕННЫЕ И МЕТАЛЛООБМЕННЫЕ РАВНОВЕСИЯ. ХЕЛАТОТЕРАПИЯ. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ХЕЛАТОТЕРАПИИ.

Если в системе несколько лигандов с одним ионом металла или несколько ионов металла с одним лигандом способных к образованию комплексных соединений, то наблюдаются конкурирующие процессы: в первом случае лигандообменное равновесие - конкуренция между лигандами за ион металла, во втором случае металлообменное равновесие - конкуренция между ионами металла за лиганд. Преобладающим будет процесс образования наиболее прочного комплекса. Например, в растворе имеются ионы: магния, цинка, железа (III), меди, хрома (II), железа (II) и марганца (II). При введении в этот раствор небольшого количества этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) происходит конкуренция между ионами металлов и связывание в комплекс железа (III), так как он образует с ЭДТА наиболее прочный комплекс.

В организме постоянно происходит взаимодействие биометаллов (Мб) и биолигандов (Lб), образование и разрушение жизненнонеобходимых биокомплексов (МбLб)

Мб + Lб МбLб

В организме человека, животных и растений имеются различные механизмы защиты и поддержки данного равновесия от различных ксенобиотиков (чужеродных веществ) и в том числе от ионов тяжелых металлов. Ионы тяжелых металлов, не связанные в комплекс, и их гидрокомплексы, являются токсичными частицами (Мт). В этих случаях, наряду с естественным металлолигандным равновесием, может возникнуть новое равновесие, с образованием более прочных чужеродных комплексов, содержащих металлы токсиканты (MтLб) или лиганды–токсиканты (МбLт), которые не выполняют необходимые биологические функции. При попадании в организм экзогенных токсичных частиц возникают совмещенные равновесия и, как следствие, конкуренция процессов. Преобладающим будет тот процесс, который приводит к образованию наиболее прочного комплексного соединения:

MбLб + Мт = МтLб + Mб

MбLб + Lт = МбLт + Lб

Нарушения металлолигандного гомеостаза вызывают нарушения процесса обмена веществ, ингибируют активность ферментов, разрушают важные метаболиты, такие как АТФ, клеточные мембраны, нарушают градиент концентрации ионов в клетках. Поэтому создаются искусственные системы защиты. Должное место в этом методе занимает хелатотерапия (комплексонотерапия).

Хелатотерапия – это выведение токсичных частиц из организма, основанное на хелатировании их комплексонатами s–элементов. Препараты, применяемые для выведения инкорпорированных в организме токсичных частиц, называют детоксикантами (Lg). Хелатирование токсичных частиц комплексонатами металлов (Lg) преобразуют токсичные ионы металлов (Мт) в нетоксичные (MтLg) связанные формы, подходящие для изоляции проникновения через мембраны,транспорта и выведения из организма. Например, свободный ион свинца относится к тиоловым ядам, а прочный комплексонат свинца с натриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты малотоксичен. Комплексоны и комплексонаты переходных металлов обладают высокой эффективностью биологического действия, малотоксичны. Они сохраняют в организме хелатообразующий эффект как по лиганду (комплексону), так и по иону металла. Это обеспечивает металлолигандный гомеостаз организма. Поэтому применение комплексонатов в медицине, животноводстве, растениеводстве обеспечивает детоксикацию организма. Основные термодинамические принципы хелатотерапии можно сформулировать в двух положениях.

q Детоксикант (Lg): должен эффективно связывать ионы токсиканты (Мт, Lт), вновь образующиеся соединения (МтLg),должны быть прочнее, чем те, которые существовали в организме. Ку(МтLg) > Ку (МбLт), Ку(МбLтLg) > Ку (МбLт), где Ку – константа устойчивости;

q Детоксикант не должен разрушать жизненно необходимые комплексные соединения (МбLб); соединения, которые могут образовываться при взаимодействии детоксиканта и ионов биометаллов (MбLq), должны быть менее прочными, чем существующие в организме.

Ку(МбLg) < Ку (МбLб); Ку(МбLтLg) < Ку (МбLб)

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСОНОВ И КОМПЛЕКСОНАТОВ В МЕДИЦИНЕ