Кобальт в медицине и биологии¶

Кобальт в медицине и биологии — совокупность аспектов применения химического элемента кобальта (Co, атомный номер 27) и его соединений в биологических системах, медицинской диагностике, терапии и фармакологии. Кобальт относится к микроэлементам: он необходим живым организмам в малых количествах, но в повышенных концентрациях токсичен. Ключевая биологическая роль элемента связана с витамином B₁₂ (кобаламином), в составе которого атом кобальта находится в центре корринового макроцикла.

¶Биологическая роль

Кобальт входит в состав кобаламина — единственного известного природного соединения, содержащего этот элемент в форме, усваиваемой организмом. Витамин B₁₂ участвует в кроветворении, синтезе ДНК, функционировании нервной системы и метаболизме жирных кислот. В организме человека кобальт не синтезируется, а поступает с пищей (мясо, печень, рыба, молочные продукты) и всасывается преимущественно в тонком кишечнике.

Помимо кобаламина, кобальт входит в активные центры ряда нерибосомальных ферментов и участвует в реакциях у некоторых бактерий и архей. У человека собственных кобальтсодержащих ферментов, кроме B₁₂-зависимых, не выявлено.

¶Суточная потребность и источники

Физиологическая потребность оценивается в единицы микрограммов в сутки, причём она практически полностью покрывается за счёт витамина B₁₂. Дефицит кобальта как такового встречается редко и обычно проявляется как B₁₂-дефицитная анемия.

¶Применение в медицине

¶Витамин B₁₂ и его формы

Цианокобаламин, гидроксокобаламин и метилкобаламин применяются для лечения пернициозной и других мегалобластных анемий, при дефиците B₁₂ после резекции желудка, при некоторых неврологических нарушениях. Препараты вводят парентерально, поскольку всасывание зависит от внутреннего фактора Касла.

¶Радиотерапия

Изотоп кобальт-60 (⁶⁰Co) — источник гамма-излучения, исторически широко применявшийся в дистанционной лучевой терапии («кобальтовые пушки») для лечения злокачественных опухолей. В современных установках его всё чаще заменяют линейными ускорителями, однако ⁶⁰Co сохраняет значение в стереотаксической радиохирургии (гамма-нож) и в стерилизации медицинских изделий.

¶Диагностика и радиофармпрепараты

Изотопы кобальта (⁵⁷Co, ⁵⁸Co) используются как радиоактивные метки в исследованиях метаболизма витамина B₁₂ и в радиоиммунном анализе. ⁵⁷Co применяется в мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих и кобальтсодержащих биомолекул.

¶Токсикология и профессиональная патология

Соединения кобальта (оксиды, соли, пыль при обработке твёрдых сплавов) могут вызывать профессиональные заболевания: «кобальтовое лёгкое» (интерстициальный пневмонит), дерматиты, кардиомиопатию. Описаны случаи кобальтовой интоксикации при имплантации металлических эндопротезов с высоким содержанием кобальта. Кобальт и его соединения классифицируются как возможные канцлерогены для человека.

¶Применение в биологии и биотехнологии

В микробиологии кобальт добавляют в питательные среды для культивирования микроорганизмов, синтезирующих B₁₂. В биотехнологии соли кобальта служат кофакторами в ферментативных реакциях и в производстве кормовых витаминов. В молекулярной биологии ионы кобальта применяются для аффинной хроматографии рекомбинантных белков с гистидиновыми метками (Ni²⁺/Co²⁺-смолы).

¶Классификация соединений

¶Меры предосторожности

При работе с соединениями кобальта и источниками ионизирующего излучения на основе ⁶⁰Co соблюдаются нормы радиационной безопасности и промышленной гигиены. Медицинское применение изотопов регулируется национальными органами здравоохранения.