3. Целительные атомы
По следам Парацельса
В городской книге города Страссбурга 5 декабря 1526 г. была сделана следующая запись: «Итак, Теофраст Гогенгеймский, доктор медицины, приобрел права гражданина и состоит в цехе „фонари“. Актом закреплено. В среду после дня апостола Андрея». К этому цеху принадлежали хлебопекари, булочники… и хирурги.
Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, чаще называемый Парацельсом, был тогда в расцвете творческих сил (ему едва исполнилось 35 лет). Резкие черты лица свидетельствовали о сильной воле и незаурядных способностях. Смелый и проницательный взгляд обнаруживал в нем борца и мыслителя. Таким он и был в действительности.
Посвятив себя медицине, Парацельс смело вступает в бой с укоренившимися воззрениями, унаследованными медиками от прежних эпох. Отрицая авторитет Гиппократа, Галена, Авиценны — общепризнанных столпов медицины, — он создает свою систему, которая одновременно является, по существу, и его философским мировоззрением. Он впервые стремится найти взаимосвязь различных наук, считая, что все они должны быть подчинены задачам лечения людей от недугов.
В наш век тесное взаимодействие разных отраслей науки, прочная дружба физики, химии, биологии — основа развития медицины (так же, как и всего технического прогресса). Статьи Парацельса, в которых он подчиняет медицине тогдашние основные науки: теологию, философию, астрономию и алхимию, вызывали бурю гнева.
В основу знаний Парацельс ставит не схоластические рассуждения, а опыт. «Никто не может стать врачом без науки и опыта», — пишет он в одном из своих трудов.
Развивая свои взгляды на медицинскую науку и ее задачи, Парацельс заявляет, что лекарства — это волшебные стрелы, поражающие болезнь. Искать их, однако, нужно не в духовном мире, а в дарах природы — растениях, минералах, животных.
Медики давно наряду с лекарственными растениями пользовались препаратами из животных тканей. Ведь животный мир гораздо богаче растительного. Зоологи насчитывают теперь свыше 100 тысяч видов моллюсков, 30 тысяч паукообразных, 20 тысяч червей. Однако собирать в старину животное сырье было труднее растительного, и потому при изготовлении медицинских препаратов им пользовались значительно реже.
Получали в древности некоторые лечебные препараты и из минералов. Например, в Риме и Греции врачи широко использовали соединения ртути, мышьяка, сурьмы.
Сохранилось предание, будто монгольский хан Тамерлан, завоевав Иран в XIV веке, пощадил Тавриз только потому, что городские лекари ртутной мазью избавили его воинов от насекомых.
Однако применение лекарств из минерального сырья носило лишь случайный характер. Парацельс впервые высказал мысль о том, что все процессы, совершающиеся в человеческом и животном организмах, — сложные химические превращения, а следовательно, основной целью химии должно быть приготовление лекарств. Его высказывания были подобны разорвавшейся бомбе. Они вызвали бурное негодование среди медиков и алхимиков. Вокруг взглядов Парацельса развернулась упорная борьба. Противники даже после его смерти отвергали мысль о плодотворности содружества медицины с химией.
Рассматривая болезни как результат нарушения химических процессов в организме, Парацельс все же остается в плену алхимических воззрений своего времени. Он считает, что основными составными частями (компонентами) нашего организма являются сера, ртуть и соли; их гармоническое сочетание — залог здоровья, нарушение же установившегося равновесия приводит к болезни. «Если количество серы в организме, — говорил он, — увеличится, человек заболевает лихорадкой, преобладание солей порождает водянку». Отсюда он делает вывод, что каждую болезнь надо лечить особым лекарством, например, водянку — серой, солями железа, желудочно-кишечные заболевания — опием. Парацельс разделял и учение о сигнатурах, считая, подобно другим средневековым врачам, что природа отмечает лекарства определенными знаками, которые могут служить путеводной нитью при лечении болезней.
Пропагандируя необходимость применения в качестве лекарств вещества в чистом виде, т. е. настоек и экстрактов, выделенных с помощью спирта, он глубоко ошибался, принимая их за «действующие начала».
Несмотря на примитивность химических понятий Парацельса, неоспоримо далеких от настоящей, химии, его учение сыграло прогрессивную роль в дальнейшем развитии медицины и химии. Основоположник нового направления в науке — ятрохимии, он еще долгое время оказывал значительное влияние на медицину. Его статьи и научные трактаты в течение многих десятилетий изучались врачами разных стран.
Его приверженцы и сторонники создали обширную алхимико-медицинскую школу, обогатившую арсенал медиков многочисленными новыми лекарствами и фармацевтическими препаратами. Среди них видное место занимают минеральные соли.
Парацельс оставил обширное литературное наследие, печатавшееся в течение многих лет после его смерти. Он умер в 1541 г. В 1589–1590 г. Иоганн Хузер в Базале издал собрание сочинений Парацельса, однако и после этого немало его рукописей остались неопубликованными.
Благодаря учению Парацельса и успехам химии в деле изучения природных веществ стало возможным изготовление новогаленовых препаратов, т. е. лекарств, содержащих одно или несколько действующих начал, извлеченных из растений и лишенных балластных веществ. Для длительного хранения лекарство консервируют в спирте и других веществах. Например, в современной медицинской практике широко используют коргликон — новогаленовый препарат, представляющий собой смесь сердечных гликозидов, извлеченных из листьев майского ландыша.
Кристаллы жизни
На восточном побережье Каспийского моря широко раскинулся залив, овеянный в течение столетий тайнами и страхами. Кочевники-туркмены издавна называли его Кара-Бугас, что в переводе означает «черная пасть». Из поколения в поколение передавались о заливе мрачные и страшные легенды. Одни утверждали, что это бездонная пучина, которая непрерывно сосет воду из Каспия, а затем уходит в Индийский океан, другие — что в нем не водится рыба, а если полетит через него птица, то падает замертво. Трудами русских и советских ученых были раскрыты секреты таинственного залива и подсчитаны его богатства. Он оказался огромной кладовой ценных минеральных солей и стал теперь главным поставщиком сульфата натрия. Эта соль нужна бумажным фабрикам и стекольным заводам. Без нее не обходятся и фармацевтические предприятия.
Сульфат натрия применяют в качестве слабительного средства. Его раствор плохо всасывается стенками кишечника, поэтому накапливающееся количество воды приводит к тому, что содержимое кишечника разжижается, увеличивается в объеме и в результате наблюдается усиление перистальтики. Сульфат натрия, принятый внутрь при отравлении некоторыми солями, задерживает всасывание ядов в кишечнике, что способствует быстрому выведению их из организма. При отравлении хлоридом бария или растворимыми солями свинца он вызывает образование нерастворимых солей этих металлов, безвредных для организма.
Столь же широко известна в медицинской практике и другая натриевая соль — двууглекислая сода. Ее часто прописывают для полоскания горла, нередко рекомендуют для приема внутрь при повышенной кислотности и во многих других случаях.
Заслуженной известностью пользуется и бура (тетраборат натрия), часто применяемая для полоскания и примочек и обладающая хорошими антисептическими свойствами.
Еще большую роль играет в медицинской практике и в нашей жизни другое соединение натрия — знакомая человеку с незапамятных времен поваренная соль (хлорид натрия). Любое самое вкусное блюдо становится несъедобным, если оно будет несоленым, даже хлеб. Соль необходима не только для удовлетворения вкусовых ощущений, но и для правильного обмена веществ в организме, для нормальной физиологической деятельности.
Хлорид натрия содержится в крови и тканевых жидкостях организма, служит для образования в желудочном соке соляной кислоты. Концентрация его в крови составляет около 0,5–0,6 %.
При значительной потере организмом хлорида натрия могут возникать спазмы гладкой мускулатуры, иногда поражаются центры нервной системы, а в особо тяжелых случаях наступает смерть.
Для восстановления солевого баланса в организме больным вводят раствор хлорида натрия. Внутривенные инъекции рекомендуют в некоторых случаях и при сильной рвоте, приводящей к потере жидкости организмом. Изотонический раствор применяют при сильных кровотечениях, шоке, коллапсе.
Солевое голодание губительно для животных и человека. Организм, не получая соли извне, будет черпать нужный ему хлорид натрия из собственной крови и тканей. Однако не менее вреден для организма и избыток соли, который может вызвать острое отравление и привести к параличу нервной системы.
Человек сразу же чувствует нарушение солевого баланса в организме — появляется мышечная слабость, наступает быстрая утомляемость, пропадает аппетит, возникает неутолимая жажда.
Роль поваренной соли в жизни человека нашла отражение в многочисленных народных поговорках и пословицах: «Соли нет, так и слова нет», «В этом вся соль», «Чтобы узнать человека, нужно с ним пуд соли съесть». В нашу эпоху поваренная соль стала источником получения многих химических продуктов: щелочей, соды, хлора.
Гроза микробов
В 70-х гг. XVIII века на заседании шведской Академии наук впервые в истории академиком был избран не седобородый маститый ученый, профессор или доктор наук, а молодой аптекарский ученик 33-летний Карл Вильгельм Шееле, сделавший много блестящих открытий, обогативших химическую науку и обессмертивших его имя.
Шееле первым получил чистые кислород и хлор (греческое слово «хлорос» означает зеленый), выделил из растений органические винную, молочную, щавелевую кислоты. Он открыл молочный сахар, глицерин, синильную кислоту. Ему принадлежит также честь открытия и некоторых минеральных кислот: плавиковой, молибденовой, вольфрамовой, мышьяковой.
Еще в начале XIX века ткани отбеливали, расстилая их на воздухе. Открытый хлор привлек внимание текстильных фабрикантов. Оказалось, что растворы хлора в щелочах — прекрасное отбеливающее средство. Особенно дешевой и удачной была признана белильная известь. Вскоре ее стали применять и медики для дезинфекции.
Для дезинфекции стали использовать и хлорную воду, приготовляемую пропусканием струи газообразного хлора через воду в соотношении 1: 250. Молекулы хлора, вступая в химическое взаимодействие с водой, образуют растворы двух кислот — соляной и хлорноватистой. На свету хлорная вода быстро разлагается с выделением атомарного кислорода за счет его отщепления от хлорноватистой кислоты.
Незаменимы в медицине растворы хлористого кальция. Они понижают проницаемость стенок кровеносных сосудов, т. е. являются прекрасным кровоостанавливающим средством. Хирурги пользуются им для повышения свертываемости крови — при лечении воспаления легких, заболевании печени, бронхита, плеврита. Применяются растворы хлористого кальция и при аллергических заболеваниях — сывороточной болезни, крапивнице.
С развитием органической химии появилось множество сложных хлорорганических препаратов. Если хлорировать углеводороды жирного ряда — метан, этан, пропан и т. д., то получаются препараты, обладающие наркотическими и анестезирующими свойствами. Действие будет тем сильнее чем больше атомов водорода замещено атомами хлора в молекуле углеводорода. Однако с увеличением в молекуле углеводорода числа атомов хлора возрастает, как правило, токсичность препарата. Так, хлороформ (CHCl3) обладает более сильным наркотическим действием, чем хлорид этилена (C2H5Cl).
Широко популярны теперь многочисленные препараты, полученные на основе хлорированных соединений ароматического ряда.
Хорошим противомикробным средством служит хлорамин Б, содержащий до 25–29 % активного хлора. Это белый или слегка желтоватый кристаллический порошок со слабым запахом хлора, хорошо растворимый в воде и еще лучше в спирте. Его растворы применяют для дезинфекции рук, обработки кожи, пораженной отравляющими веществами (особенно нарывного действия). Широко используют его также для дезинфекции предметов ухода за больными брюшным тифом, холерой и другими инфекциями кишечной группы. Другое хлорсодержащее соединение — пантоцид — применяют для обработки ран и спринцеваний.
Наиболее сильное дезинфицирующее средство — подлинная гроза вредителей растений, вредных насекомых и микробов — хлорорганический препарат — гексахлоран. Белые кристаллики этого маслянистого на ощупь вещества пахнут плесенью. Он нерастворим в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях — бензоле, ацетоне, четыреххлористом углероде.
Почему же препараты, содержащие хлор, обладают столь сильным обеззараживающим действием? Химия помогла установить истинную причину.
Оказалось, что атомы хлора, вступая в соединение с аминогруппами аминокислот, входящих в состав белков, разрушают их структуру, вызывая гибель микробов. Так, ядовитый хлор в руках медиков с помощью химии стал служить благородному делу исцеления больных.
Бром задерживает ответ
Важную роль в медицине играет бром — другой представитель семейства солеродов (галогенов — от латинского слова «гено» — рождаю и греческого «галус» — соль).
Полученный впервые французским ученым Анри Баларом в 1825 г. из соляных маточников (растворов солей, остававшихся после извлечения поваренной соли из морской воды) бром сначала поступил на «вооружение» фотографов. Однако вскоре новым элементом заинтересовались и медики. Вначале бромистые соли применяли для лечения венерических заболеваний (вместо иодистых), а позднее заметили, что их растворы успокаивают нервы. Растворы бромида калия и натрия стали прописывать при бессоннице, расстройствах нервной системы, эпилепсии.
Бром, как и хлор, иод, фтор, является элементом, жизненно необходимым для нашего организма. Бром содержится в крови, мозге, печени, почках. Больше всего его в мозге. В гипофизе брома в 25–50 раз больше, чем в крови, и в 15–20 раз больше, чем в печени.
При нервных заболеваниях количество брома в крови и мозге уменьшается. Замечено, что во время сна мозг обогащается бромом, а когда человек бодрствует, то его количество в мозге уменьшается.
Пользуясь соединениями брома для лечения нервных расстройств, рекомендуя их против бессонницы, врачи, однако, долгое время не знали механизма действия брома. Одни ученые считали, что бром успокаивает нервы потому, что он ослабляет раздражительность, другие же усматривали целительное действие брома в уменьшении возбудимости.
Лишь в начале нашего века академику И. П. Павлову и его ученикам (Г. М. Никифоровский и др.) удалось раскрыть эту тайну, пользуясь методом условных рефлексов.
Если человек нечаянно дотронется рукой до раскаленной печки, то, получив ожог, моментально отдернет руку. Такое явление называется врожденным, или безусловным, защитным рефлексом. Возбуждение (импульс) от ожога по нерву передается в мозг, приказ от мозга возвращается к мускулу. Мускул сокращается, и рука отдергивается. Это движение происходит моментально, автоматически.
В рот собаке попала капля кислоты. Почувствовав ее едкий вкус, собака выделяет слюну. Это безусловный защитный рефлекс. Затем собака начинает выделять слюну уже при одном только виде кислоты. Это тоже рефлекс, но не врожденный, а приобретенный. Он возникает только в определенных условиях. Если собаке показать несколько раз кислоту, но не подносить ее ко рту, то слюна выделяться не будет. Рефлекс угасает.
«Рефлекс, возникающий и повторяющийся при определенных условиях, — говорит знаменитый физиолог академик И. П. Павлов, — условный рефлекс».
Слюнная железа оказалась ключом к разгадке тайн внутреннего мира. Она дала возможность «увидеть» условный рефлекс. Шаги сторожа, приносящего животному пищу, кусок мяса, показанный издали собаке, — все это вызывает немедленное истечение слюны. Опыты на собаках помогли найти правильное объяснение действию брома на нервную систему.
Проток одной из шести слюнных желез собаки выводили наружу через щеку. Слюна этой железы собиралась в специальный баллончик, приклеенный к щеке. На время опыта собаку помещали в звуконепроницаемую камеру — большой куб с толстыми бетонными стенками и с массивной дверью. В камере так тихо, что можно услышать биение собственного сердца. Недаром ее называют «башней молчания». Ничто не должно мешать проведению опыта: ни шум улицы, ни шаги людей в коридорах института, ни лай собак.
Собаке давали через каждые пять минут сухой мясной порошок и подсчитывали капли падающей в баллончик слюны. Затем в течение нескольких дней перед кормлением применяли различные раздражители (телефонный звонок, стук маятника, журчание воды, вспышка лампочки) и снова подсчитывали капли слюны. Затем видоизменили опыт: использовали те же раздражители, но собаку не кормили. Однако слюна при этом выделялась, т. е. образовался условный рефлекс. Спустя некоторое время за час до опыта собаке стали давать молоко, смешанное с раствором бромида натрия. Она охотно выпивала молоко, вылизывала даже чашку. Во время опыта, как обычно, подсчитывали капли слюны. С каждым разом ее становилось все меньше и меньше, а затем и вовсе выделение слюны прекратилось. Животное перестало реагировать на раздражение. Условные рефлексы постепенно угасали.
Бром задерживал «ответ» собаки на раздражение. Как только собаке перестали давать бромистые соли, у нее снова «потекли слюнки» при гудении телефона, стуке маятника, вспышке лампочки.
Теперь уже не вызывало сомнений, что бром не уменьшает возбудимость, а усиливает процессы торможения; в этом и заключается его целительное действие на нервную систему.
Исследования на собаках помогли рассеять еще одно заблуждение в отношении действия брома на наш организм. Раньше большое значение медики придавали концентрации соединений хлора в крови. Между тем оказалось, что при замене 40 % хлоридов сывороткой, содержащей бромиды, не наблюдалось симптомов, характерных для действия брома. Повышение концентрации хлоридов в крови приводит к ускорению выведения бромидов из организма.
В организме человека ежесуточно накапливается примерно одна пятая часть всего поступающего брома. Наоборот, уменьшение количества хлоридов (например, поваренной соли) приводит к большому накоплению бромидов в организме.
Бромиды плохо проходят сквозь мембраны клеток, но легко проникают в красные кровяные шарики. Их концентрация в эритроцитах бывает нередко весьма высокой.
Применять препараты брома следует только по назначению врача. При передозировке может возникнуть явление бромизма: на коже появляется сыпь, набухают слизистые оболочки, начинаются кашель, насморк.
Накопление большого количества брома в желудке вызывает отравление — местное раздражение и рвоту. Поэтому обычно прописывают водные растворы бромидов. Слабые водные растворы брома (так называемая бромная вода) и бромидов (бромистого калия, натрия и аммония) оказывают различное влияние на активность пищеварительных органов или, вернее, их соков.
Важное значение для регулирования центральной нервной системы имеет выделяемый гипофизом бромсодержащий гормон, который восстанавливает и усиливает процессы торможения в коре головного мозга. Он угнетает и моторные двигательные сферы, ослабляет рефлексы и действует на спинной мозг. Потому препараты брома часто применяют для лечения эпилепсии.
Физиологическая роль брома и его соединений в нашем организме проявляется также и в действии его на щитовидную железу. При длительном поступлении в организм ионы брома препятствуют накоплению в щитовидной железе ионов йода, тем самым угнетая ее деятельность.
При злоупотреблении препаратами брома возможны психические и двигательные расстройства — понижается кожная чувствительность, ослабляется память, походка становится неустойчивой.
Химики создали много новых препаратов на основе броморганических соединений — сабромин, бромицин, бромурал.
Бромуралом широко пользуются в качестве успокаивающего и снотворного средства. Его обычно прописывают для приема внутрь 1–2 раза в день. Дают это лекарство и детям при бессоннице и коклюше. Как снотворное его принимают за два часа до сна, запивают слабым теплым сладким чаем.
Лекарства, представляющие собой соединения брома с белковыми веществами (бромальбуцид, бромпротеин), не вызывают бромизма даже при длительном употреблении.
Нередко в медицинской практике, особенно при сложных операциях, приходится прибегать к наркозу. Раньше чаще всего пользовались хлороформом, теперь же химиками синтезированы новые, более эффективные и удобные наркотические средства. Среди них большую популярность завоевал флуотан (галотан), открытый в 1954 г. Эта жидкость почти в два раза тяжелее воды (плотность 1,87). В отличие от других наркотических средств галотан не разлагается при длительном хранении, не взрывается при взаимодействии с кислородом и, что самое главное, не вызывает никаких побочных эффектов. Широко применяется теперь в качестве эффективного наркотика этилбромид.
Подчеркивая важную физиологическую роль брома для нашего организма, И. П. Павлов говорил: «Человечество должно быть счастливо тем, что располагает таким драгоценным для нервной системы препаратом, как бром».
Иод и зобная болезнь
Неизменный спутник брома в круговороте в природе — йод — оказался не менее важным, жизненно необходимым элементом. Анализы показали, что содержание его в организме достигает 20–25 мг. Примерно половина этого количества обнаружена в мышцах.
Подсчитано, что для нормальной жизнедеятельности человек должен поглощать с пищей 200–300 мкг йода в сутки. Недостаток его в воде, воздухе, продуктах питания вызывает нарушения нормальной работы нашего организма.
В деревушках французских Альп, в высокогорных аулах Кавказа, Памира, Тянь-Шаня, в горных селениях Гималаев и Кордильер многие жители раньше болели эндемическим зобом. По подсчетам ученых, еще до сих пор 200 млн. человек на земном шаре страдают этой болезнью. Долгое время врачи не знали истинной причины возникновения эндемического зоба и не умели правильно его лечить.
Многие думали, что эта болезнь, подобно тифу, скарлатине, холере, инфекционная. В этом убеждала медиков широкая ее распространенность среди горцев разных стран. В царской России передовые ученые призывали правительство обратить внимание на тяжелые последствия зобной болезни для населения Кабарды, Сванетии, Осетии.
После Великой Октябрьской социалистической революции в нашей стране начато планомерное изучение зобной болезни и ее последствий. В аулы кабардинцев, лезгин, осетин были посланы экспедиции врачей и ученых, внимательно исследовавших течение заболевания, сделаны анализы воды, почвы, продуктов питания, злаков, овощей. Планомерные исследования проведены и в других областях распространения эндемического зоба: на Урале, в Сибири, Таджикистане, Киргизии, Казахстане. Оказалось, что в горных районах в воде и почве, растительной и животной пище содержится гораздо меньше йода, чем в равнинных районах Советского Союза.
Сразу после открытия йода французским фармацевтом Куртуа в 1811 г. медики заинтересовались новым элементом. Было высказано предположение, что возникновение зобной болезни каким-то образом связано с недостатком йода в организме. Однако эта гипотеза не нашла поддержки ни среди медиков, ни среди химиков. Причиной возникновения зоба продолжали считать разряды атмосферного электричества или пятна на солнце. Было выдвинуто еще два-три не менее нелепых объяснения.
Спустя свыше 40 лет (в 1854 г.) французский химик А. Шатен опубликовал в научном журнале статью, в которой на основании проведенных многочисленных анализов доказал, что зобная болезнь непосредственно зависит от содержания йода в почве, воде, воздухе. Его выводы были приняты в штыки, а французская Академия наук даже признала их вредными. Прошло почти полстолетия, прежде чем истина восторжествовала.
Блестящие опыты выдающихся немецких химиков Баумана и Оствальда, обнаруживших много йода в щитовидной железе, заставили химиков всего мира признать правоту взглядов А. Шатена.
Обнаружив истинную причину возникновения зобной болезни, врачи научились лечить ее, пользуясь препаратами йода и его солями. Успешно была решена и эта проблема.
В нашей стране борьба с эндемическим зобом планомерно проводится во всех районах, где возможно его распространение. В городах и селениях этих районов в магазинах продают йодированную поваренную соль, в столовых и ресторанах ее добавляют во все блюда — супы, кашу, жаркое.
Поскольку йод из соли постепенно улетучивается, йодированную соль чаще всего хранят в деревянных бочках или ящиках и непременно в сухом месте. Срок хранения не должен превышать полугода. По истечении этого времени она теряет свои целебные свойства.
В 1 кг соли содержится всего лишь 10 г йодида калия, но эта ничтожная добавка в пищу предупреждает заболевание.
При недостатке йода в почве, воде и растениях зобной болезнью болеют и животные. У овец снижается настриг шерсти, уменьшаются упитанность и вес. Нередко ягнята рождаются с зобом. У кобыл появляются на свет ослабленные жеребята. Коровы дают меньше молока и худшего качества: в нем снижается содержание жира.
Больных животных теперь лечат йодированными кормами, выращенными на почве, в которую вносят немного йодистого калия или натрия. Количество йода в растениях увеличивается при этом в 10–40 раз. Так, обычная кукуруза содержит всего лишь 0,03 мг йода на килограмм сухого веса, а после добавки йодистого удобрения — 0,92 мг, т. е. в тридцать раз больше.
Ученые нередко замечали, что при одинаковом уровне йодной недостаточности в окружающей среде в одних районах болезнь проявлялась резче, в других — слабее. Долгое время это казалось необъяснимым. Теперь доказано, что в возникновении зоба важную роль играет содержание в окружающей среде микроэлементов — меди, марганца, кобальта, фтора, ртути и др.
Роль меди в развитии зобной болезни показана М. Г. Коломийцевой при исследовании ее в Горно-Алтайской автономной области в начале 60-х гг. В питьевой воде, пищевых продуктах и в почвах содержание меди было гораздо ниже обычного, а у больных зобом в 1,5 раза выше в крови и щитовидной железе.
Замечено, что авитаминоз у людей приводит к увеличению зоба и является одним из условий развития йодной недостаточности в организме. Добавление витамина С в рацион питания способствует накоплению йода (брома) в щитовидной железе.
Возможно, что целебное действие водорослей при зобной болезни, известное китайцам еще за три тысячи лет до открытия йода, обязано не только высокому содержанию в них йода, но также присутствию микроэлементов и витаминов.
Йод и его соединения широко применяют теперь и для лечения многих других болезней — ревматизма, атеросклероза, бронхита. Необходимы йодные препараты и в хирургии, и при лечении кожных болезней. Например, спиртовая настойка йода широко используется для обеззараживания ран, для дезинфекции рук хирурга при операциях. Йодоформ применяют для лечения больных с инфильтрированными ранами, для заживления язв. Используют его и в ветеринарной практике.
Большой известностью пользуется сайодин. Его таблетки рекомендуют принимать 1–3 раза в день при хроническом бронхите и ревматизме. При атеросклерозе, для лечения хронического воспаления легких и дыхательных путей применяют йод-гиперсол — смесь йодистого натрия с поваренной солью, сульфатом натрия, двууглекислой содой и гидрофосфатом натрия.
Йод оказался ценным помощником рентгенологов. Для того, чтобы сделать рентгеновский снимок желчного пузыря или печени, необходимо сначала ввести в вену раствор какого-либо рентгеноконтрастного вещества. Для рентгенологических исследований почек, кровеносных сосудов и сердца широко используют специальный йодный препарат, широко известный в клиниках всего мира, — кардиотраст, имеющий и много других названий (иодурон, артериодон, периодал и др.). Это белый кристаллический порошок, легко растворимый в воде, содержащий до 50 % йода.
Не менее знаменито и другое йодное рентгеноконтрастное средство — уротраст, которое применяют главным образом при рентгенодиагностике болезней почек и мочевыводящих путей.
Во всех случаях, когда врач принимает решение воспользоваться для рентгенологического исследования кардиотрастом или другим подобным препаратом, например билигностом, содержащим около 65 % йода, за 1–2 дня до исследования проводят опыт на чувствительность больного к йоду. Для этого в вену вводят 2 мл 35 или 50 % раствора йодного препарата. Если у больного появятся насморк, крапивница, отеки, то применение йодного рентгеноконтрастного средства противопоказано.
Различные йодсодержащие препараты применяют для исследования трахеи и бронхов, спинного мозга, его оболочек и корешков, желчных путей и кишечного тракта. Йодистые соли при приеме внутрь быстро окисляются. Они вступают в реакцию с белками, углеводами, липидами, образуя сложные органические соединения.
В воспалительных очагах, инфекционных гранулемах, злокачественных опухолях накапливается йода в 2–3 раза больше, чем в здоровых тканях.
За последние годы медики взяли на вооружение много различных йодорганических препаратов — йодальбацид, йодглицин — соединения йода с белками, йодолипол, йодизан — смеси йода с жирами и белками. Обладая сходным действием с неорганическими препаратами йода, они медленно и в меньших количествах отщепляют йода. Поэтому их теперь чаще рекомендуют для лечения воспаления слизистых оболочек горла, носа, дыхательных путей и других болезней.
В конце 50-х гг. советскими учеными на основе йода и полимеров винилового спирта созданы новые ценные лекарственные препараты.
Если кристаллики йода опустить в спирт, то получится раствор коричневого или бурого цвета. При взаимодействии с крахмалом он окрашивается в синий цвет. Оказалось, что при сочетании йода с поливиниловым спиртом также получается синий йод. Однако сходство здесь только внешнее. Изучение действия нового препарата на бактериях показало, что свойства синего йода во много раз выше, чем обыкновенного.
Так, с помощью этого препарата удается убивать палочки брюшного тифа, уничтожать гноеродные бактерии, излечивать дизентерию. Действует он при разведении 1:80 тысячам. Безвредность йода подтверждена на ряде опытов. Введенный в кровь животных он не вызвал никаких изменений в их жизнедеятельности.
Испытания нового препарата, проведенные в 60-х гг. в Сухумском питомнике, показали, что с его помощью можно успешно лечить болезни желудочно-кишечного тракта. Животные, зараженные чистыми культурами бактерий, прекрасно переносят значительные дозы синего йода. Все подопытные животные выздоровели в течение 3–7 дней.
Синим йодом, называемым йодинолом, теперь успешно лечат гаймориты, воспаления среднего уха и другие микробные заболевания. У больных, пользующихся новым препаратом, не наблюдается никаких побочных явлений. Он служит эффективным профилактическим средством в борьбе с вирусным гриппом. Его охотно применяют хирурги для обработки ран и дезинфицирования кожных покровов. Если пленку йод-поливинилового спирта (полученную испарением его растворов) наложить на кожу, то наблюдается быстрое заживление ран, особенно при ожогах.
Проверка действия синего йода в клинической практике показывает, что он лишен многих недостатков, присущих антибиотикам.
При длительном лечении йодистыми препаратами и избыточном поступлении йода в организм возможно возникновение йодизма, который проявляется в виде насморка, кашля, крапивницы, слюно- и слезоточения, кожной сыпи. Нередко сильно падает давление крови, учащается сердцебиение, наблюдается затруднение в дыхании, ощущаются боли в желудке, позывы к рвоте. Иногда йодизм проявляется в припухании заушных и подчелюстных желез.
При разумном употреблении йод остается надежным средством против многих болезней. Почти 75 % всего добываемого на земном шаре йода потребляет фармацевтическая промышленность.
Фтор и заболевание зубов
В 1810 г. английский химик Дэви (тот, который открыл натрий и калий) получил письмо от французского физика и химика Ампера. Ученый обращал внимание своего коллеги на плавиковую кислоту. Он особо отметил в письме, что эта кислота, подобно соляной, не содержит атомов кислорода и представляет собой соединение водорода с неизвестным элементом.
Письмо Ампера заинтересовало Дэви и побудило заняться поисками этого элемента. Он ставил сотни экспериментов, пользуясь всеми известными в то время химическими и электрическими методами, однако все его усилия были тщетны. Но его опыты показали, что этот элемент самый активный из всех химических элементов, открытых ранее.
Лишь спустя почти три четверти века, после многочисленных поисков загадочного «незнакомца», в которых принимали участие лучшие химики Европы, он был, наконец, выделен в чистом виде в 1886 г. французским химиком Анри Муассаном.
Еще Ампер назвал этот элемент флуором (от латинского «флуере» — течь), потому что он входит в состав плавикового шпата, применяемого при плавке металлов. Познакомившись ближе со свойствами плавиковой кислоты, ученый позднее переименовал его во фтор (от греческого «фторос» — разрушающий). Однако название фтор было принято только русскими химиками.
Если струю газообразного фтора пропустить через воду, то он разлагает ее со взрывом, выделяя свободный кислород и образуя фтористо-водородную (плавиковую) кислоту.
Пожалуй, это единственный элемент, открытие которого было связано со столь большим числом драматических и трагических событий. При попытке получить свободный фтор отравились и умерли ирландский химик Т. Нокс, бельгийский химик П. Лайет, погиб французский ученый Э. Никлес.
Долгое время фтор не находил промышленного применения из-за исключительно высокой химической активности и разрушительной силы. Лишь в наш век ему нашли «работу». Фтор стал родоначальником многих ценных фторорганических веществ — хладагенов, пластмасс, химических волокон. Пригодился он и медикам.
Подобно брому и йоду, фтор совершает непрерывный круговорот в природе и содержится повсюду — в горных породах, почве, воде, атмосфере, тканях животных и растений. Главный поставщик его — мировой океан. Попадая с брызгами морской воды в атмосферу, фтор переносится ветрами на большие расстояния в глубь материков и с осадками выпадает на землю. По подсчетам советского ученого Р. Д. Габовича, только на территории Украины в год с дождем и снегом выпадает до 15 тыс. т фтора.
Растения поглощают фтор из почвы, а люди и животные получают его с пищей и водой. У человека фтор содержится во всех органах и тканях. Больше всего его находится в волосах, ногтях, костях и зубах, меньше всего — в мозгу, мышцах, печени и почках. С возрастом его содержание увеличивается примерно на 0,02 % в год.
В местности, где в питьевой воде низкое содержание фтора (менее 0,5 мг на литр), у людей и животных начинают разрушаться зубы.
В 60-х гг. в одном из городов Алтайского края, где в воде содержалось мало фтора — всего 0,1 мг в литре, — были обследованы зубы у школьников. Почти у половины детей они оказались больными. Кариес зубов — обычное явление и у взрослого местного населения. Он имеет широкое распространение во многих районах (особенно в сельских местностях), где для снабжения питьевой водой часто пользуются открытыми источниками, в которых содержание фтора не достигает 0,5 мг в литре.
Химики сделали анализ здоровых и больных зубов и определили в них содержание фтора. В кариозных зубах фтора оказалось в несколько раз меньше, чем в здоровых. Одна из причин кариеса — недостаток фтора в организме. Для его предупреждения достаточно ежедневно добавлять в питьевую воду 0,5 мг фтора на литр. В районах с недостаточностью фтора в питьевой воде и продуктах питания население для профилактики пользуется фторированной солью, таблетками с фтором, фторированным молоком и хлебом.
Разрушаются зубы и при избытке фтора в организме — возникает флюороз. При этом заболевании зубы легко крошатся, ломаются и стираются до самой десны, эмаль усыпана мелкими непрозрачными меловидными крапинками. Иногда вместо крапинок на поверхности эмали видны тусклые малозаметные полоски. На центральных и боковых резцах могут быть пятна разной величины коричневого, светло-желтого цвета.
У рабочих, связанных с применением фтористых солей и соединений, флуороз проявляется в поражении костей (остепороз и остеосклероз) и общем истощении организма. При содержании в питьевой воде свыше 1,5 мг фтора в литре возможны и серьезные расстройства нервной системы.
Поражаемость людей флуорозом при количестве фтора в питьевой воде 2 мг/л — 39 %, а 4 мг/л — 42 %. В РСФСР пресные воды, содержащие свыше 5–6 мг/л фтора, встречаются крайне редко. Однако в Молдавии, Казахстане, Азербайджане в колодезных и артезианских водах концентрация фтора достигает такой величины.
Для выяснения причин возникновения флуороза при избытке фтора в окружающей среде были проведены опыты на животных, которым давали пищу с повышенным содержанием фтора. Химический анализ золы костей показал, что фтора в ней гораздо больше, чем в норме, а кальция меньше. Оказалось, что при разрушении отдельных участков зубной эмали в зубах накапливается фтор и уменьшается количество кальция. Ионы фтора способны связывать ионы не только кальция, но и магния.
При флуорозе нередко нарушается не только фосфорно-кальциевый обмен, но и работа почек, сердца, печени, наблюдается угнетение функции щитовидной железы и некоторых ферментов. Фтор влияет на обмен жиров и углеводов. Он поражает дыхание тканей, поэтому при вдыхании газообразного фтора может наступить моментальная смерть от удушья.
Флуороз поражает и домашних животных — коров, овец, свиней. При избытке фтора в кормах (30–50 мг на килограмм) у них размягчаются кости, пропадает аппетит, рождается мертвое потомство.
Целительные свойства металлов и неметаллов
В столице Индии Дели на одной из городских площадей можно увидеть высокий железный столб, который был воздвигнут полторы тысячи лет назад. При раскопках пирамиды Хеопса в Египте найдено стальное долото, изготовленное почти за три тысячи лет до нашей эры. Возможно, что еще раньше древние металлурги выплавляли железо из руд.
Когда же медики познакомились с железом и его соединениями и по достоинству оценили его свойства? По-видимому, также очень давно. Есть сведения, что о лечебном действии железа как средства, укрепляющего организм, было известно китайцам и египтянам свыше четырех тысяч лет назад.
В XVII веке в некоторых европейских странах врачи прописывали при малокровии настой железных опилок в красном вине. Уже тогда было подмечено, что железо помогает при анемии, потому что участвует в процессе образования гемоглобина — переносчика кислорода.
В наш век детальное исследование роли микроэлементов у теплокровных животных показало, что железо активно участвует не только в кроветворении, но и в важнейших окислительно-восстановительных процессах. В организме человека в среднем содержится 4–5 г железа. Почти три четверти его находится в эритроцитах, много — в печени, селезенке, а также в костном мозге. Железо совершает непрерывный круговорот в нашем организме. Часть его распадается и выделяется кишечником и почками. Главный регулятор содержания железа в крови — печень. Анемия, т. е. малокровие, связана с недостатком железа в пище.
Суточная потребность человека в железе около 0,015 г. При недостатке его в пище врачи рекомендуют употреблять продукты, богатые этим элементом, например яблоки, сладкий стручковый перец, говяжью печень или специальные препараты.
Лекарства, содержащие железо, особенно необходимы тогда, когда организм плохо усваивает железо, содержащееся в пище. Так нередко бывает при некоторых хронических заболеваниях.
В современной медицинской практике пользуются препаратами, изготовленными из соединений двух- и трехвалентного железа, которые образуют соли с органическими и неорганическими кислотами. С белками железо образует сложные соединения — альбуминаты, способствующие всасыванию железа. В медицинской практике ассортимент препаратов железа обширен: железо восстановленное, молочнокислое, сульфат закиси железа и т. д.
Известна человеку с глубокой древности также и ртуть. Греческие врачи назвали ртуть «гидраргирум» (от греческих слов «хюдор» — вода, «аргюрон» — серебро), т. е. серебряная вода. Латинское название «меркурий» было дано ртути за способность ее капелек быстро «бегать», так как, по древнегреческим легендам, вестник воли богов Меркурий передвигался с исключительной быстротой.
В древнем Китае добывали киноварь (сернистая ртуть), которую за внешнее сходство с артериальной кровью называли «кровью дракона». Еще в третьем, тысячелетии до нашей эры китайские врачи пользовались ртутными мазями для лечения разных болезней, преимущественно проказы. Известны были ртутные препараты и на Ближнем Востоке — в Индии, Египте, Иране. Еще более широкое применение нашли они в медицине в наше время. Раньше для дезинфекции обычно пользовались растворами ртутных неорганических солей (например, сулемой). В наше время применяют различные неорганические соединения ртути, которые меньше раздражают слизистые оболочки.
Многочисленные ртутные препараты как органические, так и неорганические, обладают разной растворимостью в воде. Чем выше эта способность, тем быстрее всасываются они через слизистые оболочки и кожу и тем они эффективнее.
Препараты ртути применяют в качестве дезинфицирующих средств, а также при паразитарных заболеваниях кожи. При хроническом отравлении соединениями ртути поражаются различные органы и ткани.
К числу микроэлементов, без которых невозможна нормальная жизнедеятельность и развитие организма, принадлежат также медь, цинк, марганец, кобальт.
В крови человека и высших животных содержится органическое вещество, называемое гемоглобином. Ему красные кровяные тельца крови обязаны своим цветом.
Без гемоглобина мы не могли бы дышать, двигаться, работать. Недостаток этого вещества в крови свидетельствует о нехватке в организме кобальта, марганца и меди. Недостаток меди в нашем теле снижает уровень адреналина в крови, замедляет биосинтез гемоглобина, пагубным образом отражается на тканевом дыхании, обменных процессах.
Марганец активизирует окислительно-восстановительные процессы, благотворно действует на рост, регулирует артериальное давление. Молодые животные при недостатке марганца медленно растут, у них задерживается формирование костей. Куры плохо несутся, меньше выводят цыплят из яиц.
Снижение нормы цинка замедляет рост и нарушает обмен веществ. Продолжительность жизни подопытных белых мышей, которым в течение нескольких месяцев давали пищу с содержанием цинка в 100 раз меньшим нормального, была в два раза короче. Цинк участвует в синтезе ряда важных ферментов, а также инсулина.
Микроэлементы сопутствуют друг другу и взаимно усиливают биологическое действие. Например, при сахарном диабете в поджелудочной железе блокируется цинк. Это немедленно отражается на содержании меди и марганца в организме — их становится меньше.
Нехватка какого-либо микроэлемента качественно изменяет ход важнейших реакций и приводит к нарушению обмена веществ. Потому нередко определение содержания микроэлементов в крови и лимфе помогает врачам установить правильный диагноз заболевания.
Каждый микроэлемент накапливается у теплокровных животных в определенном месте. Медь предпочитает серое вещество коры головного мозга, почки, печень. Марганец и цинк присутствуют в разных органах и тканях, но больше всего марганца в печени и трубчатых костях, а цинка — в печени, почках и мышцах. По мере старения организма микроэлементы меняют свои «квартиры». У пожилых людей содержание меди уменьшается в головном мозгу и увеличивается в костной ткани, марганца, наоборот, становится меньше в костях, но больше в крови.
Чтобы пополнить убывающее количество микроэлементов, людям в пожилом и старческом возрасте следует чаще употреблять в пищу овощи, фрукты, которыми они особенно богаты. И что самое важное, микроэлементы в них находятся в соотношении, наиболее удобном для усвоения и проявления ими полезного действия.
Пожилому человеку в сутки необходимо 2 мг меди, 5—10 мг марганца и 10 мг цинка.
Микроэлементы действуют и на нервную систему. При ощущении боли в крови становится больше меди, в печени — меньше. Соли кобальта уменьшают возбудимость.
Издавна в Китае, Индии, на Руси мышьяком пользовались для истребления грызунов и насекомых. Сильный яд — мышьяк — оказался и эффективным лечебным средством. На основе мышьяковистого соединения немецкий бактериолог П. Эрлих и японский химик Хата в 1909 г. синтезировали препарат, убивающий бледную спирохету — возбудителя сифилиса, — сальварсан 606. Он получил свое название потому, что по порядковому номеру был 606-м в цепи многочисленных попыток создать эффективный препарат. Этот препарат в 1912 г. был ими заменен синтезированным менее токсичным неосальварсаном. Его успешно применяли для лечения и других заболеваний — сонной болезни, возвратного тифа.
Еще в глубокой древности были известны природные сернистые соединения мышьяка — золотисто-желтый аурипигмент и темно-оранжевый реальгар. В первом веке нашей эры был описан способ получения белого мышьяка (мышьяковистого ангидрида) прокаливанием аурипигмента.
Древним медикам были хорошо известны лечебные свойства мышьяка и его соединений. В Европе же препараты, содержащие мышьяк, были введены в медицинскую практику лишь в XVI веке Парацельсом.
Для лечения болезней применяется множество новых препаратов мышьяка — преимущественно его органических соединений — осарсол, новарсенол, миарсенол и др. При лечении хронического миелоидного лейкоза врачи прописывают арсенаты натрия и калия, в зубной практике — мышьяковистый ангидрид.
Кариес считается одной из самых распространенных болезней. Сначала разрушается эмаль зуба, затем постепенно образуется дупло — кариозная полость. Если вовремя не обратиться к зубному врачу, то может обнажиться пульпа — ткань, в которой находятся кровеносные, лимфатические сосуды и нервы. Иногда начинается воспаление пульпы. В таких случаях, прежде чем пломбировать зуб, врач вынужден сначала убить нерв. Пациенту на обнаженную пульпу кладут несколько мельчайших крупинок мышьяка. Спустя сутки-двое ощущается его целительное действие. Теперь уже врач может спокойно удалить пульпу, заполнить кариозную полость каким-либо антисептиком и запломбировать зуб.
Хотя мышьяк в организме человека был найден еще в 1838 г. французским ученым Орфили, его биологическая роль до сих пор окончательно не выяснена. Малые дозы мышьяка благотворно влияют при потере аппетита, малокровии, некоторых нервных расстройствах. Его действие, с другой стороны, проявляется в блокировании активности ферментов у микроорганизмов. Это вызывает торможение окислительных процессов и, следовательно, задержку в размножении микробов.
Из общего количества мышьяка (0,008 мг на 100 г живой ткани) большая часть его содержится в волосах, ногтях, коже, печени, почках.
Издавна знакомы медикам и целебные свойства аналогов мышьяка, находящихся с ним в одной группе таблицы Менделеева, — сурьмы и висмута.
Египетские и вавилонские женщины пользовались румянами, содержащими сурьму, еще за 2500 лет до нашей эры. На восточных базарах торговали краской для чернения бровей, в состав которой входили сернистые соединения сурьмы (от турецкого слова «сурьма» — натирание бровей). В русскую химическую номенклатуру название сурьмы было введено лишь в 1824 г. М. Ф. Соловьевым. Препараты сурьмы наряду с косметическими средствами применяли в древности и для лечения кожных болезней.
Наиболее полные сведения о сурьме, ее использовании в медицине и косметике приведены в труде известного немецкого средневекового алхимика Василия Валентина «Триумфальная колесница Антимония». Как и многие другие алхимики, он считал, что болезни возникают в организме человека и животных в результате накопления в крови каких-то вредных примесей. В то время алхимикам и металлургам было хорошо известно, что расплавленная сурьма растворяет многие металлы. Уже тогда ею пользовались для очистки золота от примесей. Следовательно, как рассуждал Василий Валентин, сурьма пригодна для очищения человеческого тела от болезней. Исходя из этих соображений, он усиленно пропагандировал препараты сурьмы для лечебных целей и сам пытался ими лечить. Высоко оценивая целительное действие сурьмы, он предупреждал, что это сильный яд и пользоваться им нужно осторожно, в малых дозах.
Будучи близким «родственником» мышьяка, сурьма оказывает сходное с ним фармакологическое и токсическое действие. Подобно мышьяку, она угнетает активность биологических катализаторов. При остром отравлении также раздражаются слизистые оболочки верхних дыхательных путей, глаз и кожи. При длительном соприкосновении с соединениями сурьмы отравление может стать хроническим: нарушается обмен веществ, возможны изменения в сердечной мышце, наблюдается расстройство нервной системы, возникают дерматиты (воспаление кожи).
Все лекарственные препараты сурьмы быстро всасываются и накапливаются преимущественно в печени, причем соединения трехвалентной сурьмы более активны и токсичны, чем пятивалентной. В современной медицинской практике пользуются препаратами сурьмы для лечения гельминтозов и лейшманиоза.
Подобно сурьме, висмут и его соединения были известны медикам и алхимикам с древних времен.
Впервые висмут (от старонемецкого слова «бисмут» — белый металл) был выделен в чистом виде И. Поттом.
Висмутовые мази и препараты применяют для лечения дерматитов, некоторых форм экземы, язвах желудка и двенадцатиперстной кишки. Нерастворимые или труднорастворимые соединения висмута плохо всасываются, обладают хорошими вяжущими противовоспалительными и антисептическими свойствами.
При длительном пользовании висмутовыми лекарствами иногда по краю десен появляется серая каемка — признак пересыщения организма висмутом. В таких случаях прописывают аскорбиновую кислоту.
Так в одном строю издавна несут медицинскую службу соединения разных металлов и неметаллов.
