Никель

Никель (лат. – Niccolum, Ni) не входит в число жизненно важных микроэлементов. Тем не менее, его недостаток отрицательно сказывается на состоянии здоровья. Ведь микроэлемент контролирует баланс некоторых биологически активных веществ, участвует в обменных процессах.

История открытия

Впервые с никелем столкнулись немецкие горняки в XVII в. При добыче меди они находили минерал, своим красным блеском напоминающий медную руду.

Это был красный никелевый колчедан, он же – мышьяково-никелевый блеск, арсенид никеля, NiAs. Разумеется, попытки выплавить из него медь оказывались безуспешными.

Вместо меди выделялись токсичные мышьяковые газы. Как считали горняки, это были проделки нечистой силы. Новое вещество получило название Купферникель.

В этом немецком слове Купфер означает медь, а Никель – имя горного духа, подземного гнома. Это он зло шутил над горняками, и вместо искомой меди подбрасывал пустышку.

В 1751 г. шведский химик Кронштедт выделил из этого минерала чистый металл, и назвал его никелем. Но его открытие оспаривалось коллегами-учеными.

Полагали, что полученное вещество – не новый металл, а сплав кобальта и железа с мышьяком и серой. И лишь в 1804 г. немецкий  химик Рихтер доказал существование никеля.

Физические и химические свойства

В периодической системе Менделеева Ni  значится под № 28, и находится в 10 группе 4 периода. Его атомная масса равна 58,69. Никель двухвалентен, Ni(II). Внешне это серебристо-белый с желтоватым оттенком металл с плотностью 8,9 г/см³ и температурой плавления 1453⁰С.

Он хорошо поддается обработке. Устойчив к действию атмосферного воздуха, щелочей, многих кислот. На его поверхности образуется тончайшая оксидная пленка, защищающая металл от дальнейшего окисления. В этой связи его используют в качестве антикоррозийного покрытия – менее устойчивые к коррозии металлы никелируют.

Однако, мелкий никелевый порошок самовозгорается на воздухе. Кроме того, Ni  обладает магнитными свойствами, и этим напоминает железо. В земной коре Ni содержится только в виде соединений. Хотя в метеоритах часто встречается самородный металл. Содержание его в земной коре – 5,8 x 10^-3%. По этому показателю среди всех элементов таблицы Менделеева он занимает 25 место.

Физиологическое действие

Всего в организме взрослого человека содержится 9-14 мг Ni.  Его физиологические эффекты пока изучены не до конца.  Но уже сегодня известно, что микроэлемент ощутимо влияет на функцию эндокринной системы, а через нее – на состояние других систем органов и на обмен веществ.

Он оказывает гипогликемическое действие – способствует снижению уровня  глюкозы, и предотвращает сахарный диабет. Это связано с тем, что микроэлемент стимулирует образование и выведение инсулина. Еще один эффект – гликолитический. Наряду с другими факторами Ni  обеспечивает гликолиз, ферментативное расщепление глюкозы с образованием энергии в виде АТФ.

Также он стимулирует  продукцию гормонов щитовидной железой. Под действием щитовидных гормонов осуществляется катаболизм (расщепление) белков и жиров. Таким образом, микроэлемент в значительной степени препятствует ожирению. Кроме того, установлено, что у многих пациентов, страдающих гиперплазией щитовидной железы (зобом) в крови снижено содержание никеля.

Влияет Ni и на надпочечниковые гормоны. Но это влияние отрицательно. В частности, он устраняет эффекты адреналина. Как известно, этот надпочечниковый гормон повышает артериальное давление (АД). Соответственно, Ni оказывает гипотензивное действие – снижает АД.

Как известно, выделение адреналина лежит в основе отрицательных эмоций – тревоги, гнева, стресс, страх. В этой связи никель оказывает седативное действие.

Ni  способствует выведению с мочой других надпочечниковых гормонов, кортикостероидов, тем самым усиливая гипотензивный эффект. Ведь кортикостероиды тоже повышают АД. Это связано не только со спазмом сосудов, но и с задержкой воды. Выведение кортикостероидов под действием Ni сопровождается увеличением диуреза (объема выделенной мочи).

Однако влияние микроэлемента на диурез неоднозначно. Он стимулирует выделение АДГ (антидиуретического гормона) гипофизом. Под действием этого гормона диурез снижается.

А еще кортикостероиды  вызывают остеопороз, т.к. усиливают выведение кальция. Следовательно, выведение кортикостероидов помогает сохранить в организме кальций. Поэтому Ni  косвенно укрепляет костную ткань.

Помимо костей микроэлемент укрепляет мышечную ткань. Но здесь его действие тоже неоднозначно. Суть в том, что Ni улучшает усваивание витамина В₁₂ (Цианокобаламина). Вместе с вит. В_12, никель стимулирует рост мышц, увеличивает мышечную силу. Но без этого витамина он вызывает обратный эффект, и способствует возникновению мышечной дистрофии.

Многие эффекты Ni реализует на  молекулярном уровне. Установлено, что микроэлемент участвует в образовании дисульфидных групп. Это соединения двух атомов серы между фрагментами белковой цепи. Такие группы формируют жесткую структуру белковой молекулы. Именно благодаря пространственной структуре белок сохраняет свойства.

Как известно, ферменты – это белки. Следовательно, благодаря никелю  функционируют многие ферменты, осуществляющие обмен жиров, белков, углеводов.  Один из таких ферментов – аргиназа. Под действием аргиназы аминокислота аргинин трансформируется в другую кислоту, орнитин.

В свою очередь, орнитин превращает  токсичный аммиак, образующийся в ходе катаболизма (расщепления) белков, в безвредную мочевину, которая выводится почками.

При участии Ni печень нейтрализует не только аммиак, но и другие токсинные соединения, образующиеся в процессе жизнедеятельности, или поступающие извне.

Микроэлемент стимулирует синтез белковых соединений в печени. Он  позитивно влияет на состояние других органов: легких, почек, поджелудочной железы.

Заметно влияние никеля на кроветворение. Под  его действием повышается синтез гемоглобина и эритроцитов. Соответственно, улучшается доставка кислорода к органам и тканям. В немалой степени это связано с тем, что Ni способствует усваиванию вит.В₁₂.

Этот витамин, называемый внешним фактором Кастла, стимулирует образование эритроцитов в костном мозге. Кроме того, он позитивно влияет на обмен железа, тоже обеспечивающего кроветворение. Под действием этого микроэлемента трехвалентное железо переходит в двухвалентное, которое легче усваивается организмом, и затрачивается на синтез гемоглобина.

Благодаря ему в крови повышается количество эритроцитов, лейкоцитов. В результате укрепляется иммунитет. Никель улучшает поступление еще одного ценного соединения – вит. С (Аскорбиновой кислоты).

Возможно, с этим тоже связано укрепление иммунитета. Помимо этого Ni защищает нуклеиновые кислоты, ДНК, РНК от действия повреждающих факторов. Микроэлемент оказывает онкопротекторное действие – препятствует формированию злокачественных опухолей, особенно рака поджелудочной железы

Суточная потребность

Потребность в Ni у взрослого человека колеблется в пределах 60-300 мкг в сутки.

Причины и признаки дефицита

При сбалансированном питании мы полностью  удовлетворяем потребность в этом микроэлементе. Дефицит возможен при голодании, а также при заболеваниях ЖКТ (желудочно-кишечного тракта). Но в этом случае наряду с никелем мы недополучаем массу других нутриентов.

Согласно некоторым данным клинические признаки дефицита появляются при поступлении в организм менее 50 мкг Ni. В значительной мере страдает кроветворение. Ухудшается образование эритроцитов в красном костном мозге. Снижается количество гемоглобина. Развивается анемия, которая, в свою очередь, приводит к гипоксии органов и тканей.

Синтез лейкоцитов тоже ухудшается. В результате снижается иммунитет. Появляется предрасположенность к сахарному диабету.

Возникает гипотиреоз (снижение продукции щитовидных гормонов). Повышается масса тела, увеличивается АД. Вследствие задержки кортикостероидов появляются периферические отеки. Печень не в полной мере нейтрализует токсины. Падает физическая и умственная работоспособность.

Мышцы становятся дряблыми, а кости – ломкими. На коже появляются очаги депигментации. У беременных дефицит элемента может спровоцировать выкидыш.

Источники поступления

Никель поступает к нам в составе растительных и животных продуктов. Особенно много его в бобовых.

Содержание Ni  в 100 г продуктов:

Продукт	Содержание, мкг/100 г
Какао-порошок	980
Шоколад	120-250
Шпинат	390
Соя	304
Зеленый горошек	250
Фасоль	170
Чечевица	160
Фисташки	40
Свинина	12
Говядина	8,6
Говяжья печень	63
Кукуруза	80
Рис	50
Пшеничная мука	22
Ячневая крупа	23
Перловая крупа	20
Овсяные хлопья	50
Копченая ставрида	28
Треска	9
Шпроты в масле	14
Абрикос	32
Яблоко, груша, черная смородина	18
Виноград	16
Капуста белокочанная	15
Свекла	14

 

Еще один источник – водопроводная вода. Микроэлемент попадает в нее из покрытия водопроводных труб. Особенно много его в утренней воде, застоявшейся в трубах в течение ночи. Никельсодержащими являются и некоторые напитки – чай, кофе.

Однако другие ингредиенты в этих напитках затрудняют его усваивание.  Особенно это касается Аскорбиновой кислоты.  Прием продуктов, богатых вит. С, ухудшает всасывание Ni.

Метаболизм

Пищевой никель всасывается в желудке и в 12-перстной кишке под действием соляной кислоты желудочного сока. Биодоступность его невысока – в кровь всасывается не более 10% общего количества. Остальное выводится через кишечник. В крови микроэлемент связывается с плазменными белками, и в таком виде разносится по органам и тканям.

До 95% никеля выводится с желчью через кишечник, остальное количество – через почки с мочой, и через кожу с потом.

Взаимодействие с другими веществами

Улучшает усваивание вит. В₁₂ и С. Однако, вит. С ухудшает усваивание Ni .  Цинк, сера и селен тоже негативно влияют на никелевый баланс. Никель облегчает всасывание органических кислот (лимонной, уксусной, яблочной) и пищевых белков.

Усиливает выведение почками натрия, а вместе с ним и воды. В физиологических концентрациях способствует отложению кальция в костях. Вместе с железом, медью и кобальтом участвует в кроветворении. Чем больше железа поступает в организм, тем больше потребность в никеле. При дефиците железа, кальция, магния всасывание никеля в кишечнике улучшается.

Причины избытка

При избыточном поступлении в организм, никель проявляет токсические свойства. Интоксикация наступает при поступлении в организм более 20 мг микроэлемента.  Отравления возможны как в быту, так и на производстве. Последние обусловлены работой, связанной  с добычей и переработкой Ni  и его соединений.

Отравления при этом носят ингаляционный характер – никелевые соединения с вдыхаемым воздухом поступают в бронхолегочную систему, и далее всасываются в кровь.

Ингаляционные отравления возможны и в быту. Сигаретный дым помимо других вредных примесей содержит никель. То же самое касается выхлопных газов. Вода в промышленных регионах часто загрязнена им. Положение усугубляется еще и тем, что очистка воды часто проводится с нарушением санитарных требований. В результате соединения удаляются не полностью, или не удаляются вовсе.

Но, даже при массивном потреблении никельсодержащих продуктов отравление не наступит. А вот при употреблении пищи из никелевой посуды это возможно. Потенциально опасными также являются консервы – микроэлемент диффундирует в пищу из консервных банок, и загрязняют ее.

В организм Ni поступает в виде солей: оксалата, фосфата, силиката, сульфата, хлорида. Причем две последние соли, сульфат и хлорид, особенно опасны, т.к. хорошо растворяются в воде.

Поступающие в большом количестве ионы никеля блокируют ферментные системы, нарушают синтез белков, и даже разрушают нуклеиновые кислоты. Это пагубно отражается на состоянии всех систем органов. Ухудшается работа сердца, возможны нарушения ритма. Часто повышается АД.

Дыхательные расстройства носят характер одышки. Пациенты нередко страдают бронхиальной астмой. Ухудшаются пищеварение. Поражается печень, почки, поджелудочная, щитовидная железа. Появляются жалобы на общую слабость, снижение мышечной силы, быструю утомляемость.

Отмечается  эмоциональная неустойчивость, раздражительность.  Повышается опасность злокачественных новообразований. Для никелевой интоксикации характерен рак желудка, легких.

При контакте с загрязненным воздухом повреждается роговица, развивается язвенный кератит. У некоторых контакт никеля с кожей может привести к аллергическому дерматиту с отеком, зудом, и покраснением кожи. Суть в том, что при взаимодействии Ni с кожными белками последние приобретают свойства аллергенов.

Среди конкретных причин аллергического дерматита –  соприкосновение кожи с никелированными изделиями (посудой, часами, браслетами, одежной фурнитурой).

Первое, что нужно сделать при никелевых отравлениях – прекратить поступление этого микроэлемента в организм. Далее приступают к дезиноксикационной терапии. При дерматитах проводят противоаллергическое лечение.