Механизмы токсичности ртути связаны с инактивацией тиоловых ферментов и нарушением транспорта натрия и калия через мембраны. Ртуть является нейротоксикантом, ее соли могут вызывать гломерулонефрит, в механизме развития которого существенную роль играет образование аутоиммунных комплексов. Соединения ртути снижают функцию Т-клеток, Т-зависимый гуморальный иммунный ответ макрофагов, НРО. Аутоиммунные и аллергические реакции зависят от генотипа и обусловлены активацией Т-хелперов-1 (усиление ГЗТ) или Т-хелперов-2, В-лимфоцитов, в результате чего вырастает концентрация иммуноглобулинов, в частности IgE.
Представленные данные подтверждают высокую иммунотоксичность соединений ртути для многих видов животных, включая человека. Интегральным показателем, наиболее полно характеризующим взаимодействие ртути и системы иммунитета, является состояние противоинфекционного иммунитета. Еще в 70-е годы было показано, что органические и неорганические соединения ртути, как и других тяжелых металлов, снижают резистентность к вирусу энцефаломиокардита у мышей. Ртуть ингибировала респираторный взрыв в макрофагах, активированных вирусом простого герпеса 2-го типа. Внутрибрюшинное введение 0,2 мл хлорида ртути в концентрации 200 мкМ мышам, зараженным вирусом простого герпеса, сопровождалось достоверным утяжелением течения инфекционного процесса. При этом методом металлографии было показано, что в ранние сроки после введения ртуть концентрируется в перитонеальных макрофагах и купферовских клетках печени. Именно этим фактом объясняется развитие некротических очагов в печени на 3- 4 сут после введения HgCl2.
Механизмы токсического действия свинца связаны с блокированием тиоловых ферментов, лактатдегидрогеназы, взаимодействием с карбоксильными и фосфатными группами биополимеров, нуклеатидами, особенно цитидином, инактивацией эстераз. Соединения свинца в токсических дозах снижают НРО, функцию Т- и В-клеток. В ряде случаев свинец проявляет иммуномодулирующие свойства, которые при относительно невысоких дозах проявляются усилением функции прежде всего В-клеток, а также Т-лимфоцитов, в частности, клона Т-хелперов-2.
Механизмы токсичности селена связаны с нарушением обмена серы в организме. Так, замещение сульфгидрильных групп селенгидрильными (SeH) в ряде ферментов приводит к ингибированию клеточного дыхания, снижению активности дегидрогеназ, блокированию цикла трикарбоновых кислот (взаимодействие селена с цистеином и коэнзимом А с образованием селентрисульфидных комплексов), метаболизма глутатиона. Образование селентрисульфидных комплексов приводит к изменению третичной структуры ферментов и нарушению их функционирования. Механизм иммунорегуляторного действия селена не ясен. Вероятно, иммунорегуляторные свойства селена связаны с его способностью оказывать влияние на активность глутатионпероксидазы, содержание в тканях восстановленного глутатиона, состояние мембран клеток.
Цианат и тиоцианат селена в дозах соответственно 4 мкг/кг и 16 мкг/кг у морских свинок стимулировали антителообразование. Увеличение поступления данных соединений (тиоционата селена до 24 мкг/кг) вызывали снижение гуморального иммунного ответа к ЭБ. Способность селена усиливать пролиферацию Т-лимфоцитов на митогены, повышать пролиферацию ИЛ-2 лимфоцитами и ИЛ-1 макрофагами, ответ Т-лимфобластов на ИЛ-2 и тимоцитов на ИЛ-1 позволяет рассматривать его как иммуностимулятор. Селен повышает устойчивость животных к различным инфекциям. Повышая НРО, стимулируя гуморальные и клеточные иммунные реакции, соединения селена в больших дозах способны снижать показатели системы иммунитета. Иммуностимулирующие свойства селена могут рассматриваться как проявление его иммунотоксических свойств. Селен с цинком, железом, медью и германием относят к иммуномодулирующим элементам.
Механизмы токсичности хроматов связаны с их проникновением внутрь клетки через мембрану и взаимодействием с нуклеиновыми кислотами. Трехвалентный хром через клеточные мембраны не проникает. Хроматы внутри клетки превращаются в трехвалентный хром, вызывая хромосомные аномалии. Нарушения нуклеинового обмена под влиянием хрома приводят к канцерогенным эффектам, наибольшей активностью при этом обладают хроматы и дихроматы. Хром необходим для процессов метаболизма углеводов с участием инсулина.
Хром, особенно дихромат натрия, является вторым после никеля элементом, вызывающим контактную гиперчувствительность. При этом реализуются механизмы, связанные как с действием самого хрома, так и с его конъюгатами с протеинами. Хром обладает выраженным аллергическим и аутоиммунным эффектами, повышает функциональную активность В-лимфоцитов, снижает Т-зависимый гуморальный иммунный ответ и НРО.
Токсичность цинка обусловлена нарушением функции железо- и медьсодержащих ферментов, синтеза ДНК, белков, металлотионеинов, лактатдегидрогеназы и других энзимов. Цинк, являясь необходимым элементом для обеспечения иммунного гомеостаза, при поступлении в организм в больших дозах может вызывать снижение НРО, гуморальных и клеточных иммунных реакций.
Из химических веществ неорганической природы, вызывающих профессиональные аллергические заболевания, следует назвать соединения хрома, ртути, меди, кадмия, никеля, кобальта, бериллия, марганца. При сенсибилизации химическими веществами немаловажное значение имеют физические факторы (переохлаждение, перегревание), воспалительные заболевания кожи, респираторного тракта, заболевания печени, которые приводят к нарушению теплообмена и проницаемости рогового слоя кожи. В условиях получения металлов платиновой группы имеются явления перегревания организма работников, а также загрязнение воздушной среды раздражающими газо- и парообразными химическими веществами (хлор, аммиак, соляная кислота и др.), что может служить предрасполагающим фактором в развитии сенсибилизации.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что аллергические реакции к соединениям платиновых металлов развиваются как по немедленному, так и по замедленному типу. Внутрикожные методы сенсибилизации сопровождают формирование аутоносителя в самом организме вследствие соединения гаптена с белками кожи. Между соединениями платиновых металлов существует перекрестная чувствительность, что справедливо как для реакций замедленного типа, так и для реакций немедленного типа.
Соли платины, палладия и, возможно, других платиноидов обладают специфическим аллергенным действием, вызывающим у работающих развитие профессионального заболевания «платиноз», который чаще всего проявляется при нарастающих концентрациях платиноидов. При этом моновалентная сенсибилизация со временем сменяется поливалентной, что обнаружено нами у работающих с увеличением стажа работы. Наибольшим аллергенным действием обладают соли платины, в частности, хлороплатинат аммония, являющийся специфической профессиональной вредностью в производстве платины.
Наряду с металлами платиновой группы в последние годы глубоко изучалось аллергическое действие соединений бериллия, токсикология которого ранее была хорошо изучена. Показано, что при систематическом воздействии бериллия в концентрациях в воздухе, которые не вызывают бериллиоза, но несколько превышают уровень ПДК, у работников развивается сенсибилизация к бериллию, изменяется общая иммунореактивность – активизируется неспецифический иммунитет (повышается бактерицидность кожи и плазмы, фагоцитарных свойств нейтрофилов крови и др.), увеличивается уровень антител против органов, регулирующих функцию иммунной системы (тимус, надпочечники). Спустя приблизительно 3 года, возникают более выраженные проявления нарушения иммунореактивности: тенденция к угнетению неспецифического иммунитета, активизация аутоиммунитета и направление его против других органов (легких и др.), чаще наблюдается сочетание активизации аутоиммунитета с нарушением антиинфекционной резистентности. С увеличением стажа работы в условиях воздействия бериллия все меньше остается лиц с неизменной иммунореактивностью. Частота сенсибилизации может достигать 80% и более рабочих. Характер аллергических реакций меняется с увеличением стажа работы. Ранее всего обнаруживается положительная реакция агломерации лейкоцитов, затем присоединяется продукция антибериллиевых антител, затем выраженной становится продукция лимфоцитов под влиянием гаптена. В выраженных случаях увеличивается количество Т-лимфоцитов в крови, уменьшается количество В-клеток.
Аллергопатология развивается намного ранее хронической интоксикации и при воздействии минимальных (может быть, на уровне ПДК) уровней содержания металла в воздухе рабочих помещений. Отсюда вытекает важность учета аллергических реакций организма при гигиеническом регламентировании металлов и установлении их ПДК в воздухе.
При анализе особенностей токсического и аллергического действия металлов очень трудно найти конкретную связь и зависимость между эффектами общерезорбтивного токсического или местнораздражающего действия и реакциями сенсибилизации организма. Можно лишь определенно указать на то, что аллергическим действием обладают токсичные металлы, активно реагирующие с белками. Интоксикация такими металлами обычно включает в себя комплекс проявлений общетоксического и сенсибилизирующего действия. Последнее проявляется нередко более рано и при воздействии меньших доз металла, чем токсический эффект, поэтому ПДК таких металлов обычно имеют низкие значения.