Co este un alt oligoelement esențial care este toxic la niveluri excesive de expunere, indiferent dacă este alimentară sau de mediu.

cobalt

Termeni asociați:

  • Mangan
  • Enzimă
  • Proteină
  • Aliaj
  • Crom
  • Toxicitate
  • Cianocobalamină
  • Metal Ion

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Cobalt

Mecanismul de toxicitate

Cobaltul deprimă cel mai adesea activitatea enzimelor, inclusiv catalaza, sintetaza acidului amino levulinic și P-450, enzime implicate în respirația celulară. Ciclul acidului citric Krebs poate fi blocat de cobalt rezultând inhibarea producției de energie celulară. Cobaltul poate înlocui zincul într-o serie de enzime necesare zincului, cum ar fi alcoolul dehidrogenază. Cobaltul poate, de asemenea, îmbunătăți cinetica unor enzime, cum ar fi hemoxidaza în ficat. Cobaltul interferează și deprimă metabolismul iodului, rezultând o activitate tiroidiană redusă. Activitatea redusă a tiroidei poate duce la gușă.

Cobalt

ABSTRACT

Metale specifice

3.1 Producție

Cobaltul este un element relativ rar, compunând aproximativ 0,001% din scoarța terestră. Cele mai importante minerale sunt cobaltitul (CoAsS), smaltitul (CoAs 2) și eritritul [Co3 (AsO4) 2.8H2O]. Cobaltul apare adesea în asociere cu minereuri de nichel, argint, plumb, cupru și fier. În 2011, au fost rafinate aproximativ 82.000 de tone de cobalt, principalul producător fiind China (Cobalt Development Institute, 2011). Se estimează că creșterea consumului pentru a produce baterii reîncărcabile și motoare de aeronave va duce la creșteri anuale ale consumului de cobalt între 6 și 8% din 2012 până în 2016 (Shedd, 2013).

COBALT

Concentrații în consumul alimentar și dietetic

Cobaltul, la fel ca alte oligoelemente, tinde să fie concentrat în părțile tinere în creștere activă ale plantelor, materialul cu frunze verzi având adesea cele mai mari concentrații. Concentrațiile tind să fie mai mici în tulpini, rădăcini, tuberculi și boabe de cereale și, de asemenea, tind să scadă odată cu atingerea maturității. Valorile tipice pentru unele alimente sunt date în Tabelul 1, dar sunt rare. Un sondaj dietetic și nutrițional realizat în 1995 la adulții britanici a concluzionat că aportul mediu de cobalt a fost mai mic decât cel raportat anterior. Comitetul pentru toxicologie a declarat că nivelurile de cobalt din dieta britanică nu reprezintă un motiv de îngrijorare toxicologică.

Tabelul 1. Gama de concentrații de cobalt în alimente

FoodCo (mg kg -1) a Co (mg kg -1) b Co (mg kg -1) c
Legume cu frunze verzi0,20–0,600,0090,01-0,12
Lactate0,01-0,030,0040,0005-0,001
Ficatul și rinichii0,15-0,250,060,004-0,47
Carne musculară0,06-0,120,0040,001-0,007
Boabe de cereale0,01-0,040,010,02-0,085
Zahăr0,01-0,030,03
Peşte −1 0,0020,0008
pâine albă 0,02
Paine integrala
Fructe 0,0040,002–0,15
Ouă 0,0020,06-0,35
Mazăre/fasole 0,0090,03-0,08
Rădăcinoase 0,0060,006-0,02
Păsări de curte 0,0030,019-0,02
Nuci 0,090,09-0,34

Cobaltul diferă de toate celelalte oligoelemente esențiale prin faptul că este necesar de către organism într-un compus preformat, vitamina B12, în timp ce celelalte elemente sunt necesare în formă ionică și apoi transformate în speciile lor metabolice active. Animalele și oamenii nu pot sintetiza vitamina B12. Această abilitate se găsește numai la unele bacterii și alge. Unele dintre acestea apar la rumegătoare, astfel încât, cu condiția să existe o cantitate adecvată de săruri dietetice de cobalt (> 0,1 mg kg -1, substanță uscată), vitamina B12 este sintetizată în rumen și apoi absorbită mai jos în tractul intestinal. Oamenii își derivă vitamina B12 esențială prin consumul de alimente legate de animale. S-a crezut că animalele nu produc sau necesită acești compuși legați de cobalt, iar vegetarianii și veganii stricți sunt expuși riscului de anemie pernicioasă, cu excepția cazului în care iau suplimente sintetice. Dovezi recente sugerează că acest lucru poate să nu fie strict adevărat, dar rămâne practic așa, deoarece cantitățile implicate ar avea o semnificație nutritivă redusă.

Atomul de cobalt din vitamina B12 catalizează reacțiile a două coenzime B12 - adenozil cobalamină și metil cobalamină - care sunt cofactori esențiali în activitatea metilmalonil-coenzimei A mutază și metionină sintetază. Natura unică a legăturii cobalt - carbon din adenosilcobalamină înseamnă că poate suferi o divizare homolitică reversibilă cu producerea de radicali liberi, care sunt stabilizați de atomul de cobalt. Acest lucru permite să aibă loc rearanjări intramoleculare de tipul la care sa făcut referire anterior. Metilcobalamina are o legătură similară cobalt-carbon care este implicată în sinteza metioninei. Mecanismul nu a fost încă pe deplin stabilit, dar se crede că este implicată vitamina B12 (sub forma Co +), deoarece poate suferi reacții rapide de adăugare și substituție.

Cobalt

Martin Kohlmeier, în Nutrient Metabolism, 2003

Rezumat nutrițional

Funcție: o enzimă cu cobalt (Co) ca cofactor esențial este implicată în reglarea traducerii; Co poate fi, de asemenea, un component al unui senzor de oxigen.

Cerințe: Nu se știe ce aporturi sunt necesare pentru a menține o sănătate optimă.

Surse alimentare: Conținutul de Co (altul decât cobalamina) al alimentelor nu este bine documentat.

Deficiență: Nu se știe dacă există efecte nefavorabile ale aportului scăzut sau care ar putea fi consecințele deficitului de Co la om.

Aport excesiv: Pericardiomiopatia a apărut cu aporturi cronice de 6-8 mg/zi în bere. Consecințele mai frecvente ale aportului acut de 100 mg sau mai mult includ hipotensiune arterială, greață și vărsături, diaree, pierderea poftei de mâncare, tinitus, leziuni ale nervilor acustici, hipotireoză și gușă, hiperlipidemie și xantomatoză. Nivelurile ridicate ale țesutului de Co divalent pot fi asociate cu efecte genotoxice și cancerigene.

Cobalt

Cobalt în implanturi și proteze metalice

Complicațiile din utilizarea implanturilor și protezelor metalice pot apărea din cauza reacțiilor biochimice și histologice la unele dintre materialele utilizate [7]. Acestea includ titan, oțel inoxidabil (10-14% nichel, 17-20% crom) și aliaje de crom cobalt (27-30% crom, 57-68% cobalt și până la 2,5% nichel). Toate aceste metale pot produce sensibilizare sau pot provoca reacții toxice atunci când sunt solubilizate și intră în contact cu țesuturile; poate fi dificil sau chiar imposibil de diferențiat între hipersensibilitate și reacții toxice.

Nichelul joacă un rol major în sensibilizarea pacienților. Chiar și cantitatea mică prezentă în aliajele de crom de cobalt este adesea suficientă pentru a provoca reacții alergice. Reacțiile la cobalt sunt, în general, toxice în natură [8]. O rată crescută de alergie la cobalt și nichel a fost găsită la acei pacienți care au implanturi metalice care au dezvoltat infecție osoasă în împrejurimile materialului de osteosinteză.

Metalele din proteze pot continua să fie eliberate în sistem mulți ani. Dezvoltarea hipersensibilității durează timp, iar reacțiile alergice sunt de obicei întârziate săptămâni, luni sau 1-2 ani. Simptomele pot lua o varietate de forme. Reacțiile locale pot provoca relaxarea dispozitivului sau durere locală. Reacțiile dermatologice includ eczeme, pemfigoid bulos, urticarie și „tumori musculare”.

Încercările continuă să prezică sensibilitatea metalului la fiecare pacient, astfel încât alegerea materialului să poată fi făcută în consecință. Testele in vitro pentru alergiile metalice au fost dezvoltate pe baza eliberării limfokinelor (MIF) din limfocitele T sensibilizate expuse complexelor metal-proteine ​​[9]. Aproximativ 6% dintre pacienții fără un implant metalic anterior au avut reacții pozitive la nichel, crom sau cobalt. Cu toate acestea, nu este încă clar dacă o astfel de reacție pozitivă este un predictor fiabil al problemelor clinice. În practică, puțini pacienți au reacții locale sau sistemice; atunci când apar simptome și se exclud alte cauze, implantul trebuie îndepărtat. Unii lucrători recomandă îndepărtarea unui implant ori de câte ori există atât un test pozitiv MIF, cât și un test cutanat pozitiv, chiar și în absența actuală a unei reacții grave. Dermatita alergică se va curăța imediat ce metalul a început să fie eliminat din țesut. Tipul de metal și cantitatea eliberată în țesut vor afecta timpul necesar pentru dispariția fenomenelor dermatologice toxice.

Eșecul catastrofal al două tulpini femurale cimentate care conțin cobalt, care au fost utilizate împreună cu tehnica de altoire a osului, a fost raportată în două cazuri [10].

O femeie în vârstă de 59 de ani cu artrită degenerativă a șoldului a fost tratată cu artroplastie bipolară și mai târziu cu înlocuire totală a șoldului. O componentă cu tijă lungă, fabricată din cobalt-crom forjat, a fost folosită ulterior pentru revizuire. A dezvoltat dureri acute la nivelul coapsei și feselor, cu sensibilitate și umflături la nivelul coapsei și șoldului și durere la mișcare. Razele X de șold au arătat eșecul catastrofal al componentei femurale a protezei, iar la operație, protezele și femurul au fost fracturate la același nivel.

O femeie în vârstă de 51 de ani a suferit o fractură a gâtului femural stâng, tratată ulterior prin artroplastie totală de șold, care a fost revizuită de mai multe ori cu tehnica de grefare osoasă de impactare și inserarea unei proteze cu ciment. Ea a dezvoltat o slăbiciune persistentă a șoldului în flexie și răpire. Mai târziu șoldul stâng s-a îndoit și ea a căzut în timp ce mergea. Razele X au arătat o fractură periprotetică cu îndoirea componentei femurale.

S-a crezut că mecanismul eșecului a fost îndoirea consolă secundară unei bune fixări distale în prezența unui suport osos proximal slab rezultat din încorporarea slabă proximală a alogrefei afectate. În esență, a avut loc o fractură de oboseală într-o tulpină falsă de cobalt-crom care nu avea un defect de fabricație evident la locul defectării. Ambele defecțiuni au fost aparent legate de proiectarea implantului și tehnica operativă, mai degrabă decât de defectele introduse în timpul procesului de fabricație.

O revizuire sistematică a 284 de rapoarte publicate de toxicitate sistemică atribuită metalelor eliberate din implanturile de șold a găsit 26 care conțin date originale despre cazurile din 18 cazuri individuale [11]. Zece dintre acestea au fost supuse revizuirii de la un rulment care conține ceramică la unul care conține o componentă metalică; celelalte opt aveau proteze metal-pe-metal. Semnele de toxicitate sistemică au apărut pentru prima dată la câteva luni și, adesea, la câțiva ani după plasarea articulației care conține metal. Au existat trei categorii principale de caracteristici sistemice: toxicitate neuro-oculară (n = 14), cardiotoxicitate (11) și toxicitate tiroidiană (9). Neurotoxicitatea a dus la neuropatie periferică (n = 8), pierderea auzului senzorial neural (7) și declin cognitiv (5); toxicitate oculară prezentată ca insuficiență vizuală (6). Acolo unde s-au raportat concentrații de sânge sau de metale serice (n = 17 pentru cobalt și n = 14 pentru crom), concentrația mediană de cobalt a fost de 398 (14-6521) μg/l și concentrația mediană de crom a fost 48 (4,1-221) μg/l. Protezele care conțin metal au fost îndepărtate la toți pacienții, cu excepția a doi pacienți, de obicei asociați cu o scădere a concentrației circulante de cobalt și ameliorarea unora sau a tuturor caracteristicilor. Autorii au propus următoarele criterii pentru evaluarea probabilității că caracteristicile clinice sunt legate de toxicitatea cobaltului:

efecte clinice în concordanță cu efectele neurologice, cardiace sau tiroidiene cunoscute ale cobaltului și pentru care orice altă explicație este mai puțin probabilă;

concentrații crescute de cobalt din sânge (substanțial mai mari decât cele la pacienții cu proteze care funcționează bine) la câteva luni după înlocuirea șoldului;

ameliorare după îndepărtarea protezei, însoțită de o scădere a concentrației de cobalt din sânge.

Ei au ajuns la concluzia că cel mai mare risc de toxicitate sistemică a cobaltului părea să fie din uzura accelerată a revizuirii conținând cobalt a unei proteze ceramice eșuate, mai degrabă decât din eșecul primar al unei proteze metal pe metal.