Chelation

Den chelation (udtalt kélassion , græsk χηλή , khêlê "klemme" relateret til χηλός, khêlós "trunk") er en fysisk-kemisk proces, hvor der dannes et kompleks , chelat, mellem en ligand , sagde "chelator" (eller chelaterende), og en metal kation (eller atom ) , derefter sammensat, kaldet "chelateret".

Chelatet adskiller sig fra det enkle kompleks, idet metalkationen er bundet til chelateringsliganden ved mindst to koordinationsbindinger. Metallet klemmes således mellem ligandens kemiske funktioner. Antallet af metal-ligandbindinger i et ligandmolekyle definerer "denticitet": vi taler om ligander eller bidentat, tridentat, tetradent (eller bidentat, tridentat, tetradentat). Det centrale atom er forbundet med nærliggende atomer ved mindst to bindinger, der danner en ringformet struktur, en chelatring. De mest stabile chelatringe er 5- og 6-leddede chelatringe. Takket være denne effekt er chelaterne mere stabile komplekser end komplekserne af monodentatligander med de samme kemiske funktioner.

Chelatorer bruges som medicin (f.eks. I blyforgiftning ), men de skal bruges med forsigtighed, da de kan interferere med andre metaller end målmetallet og med immunitet .

Den chelatbehandling anvendes i medicin med påvist virkningsfuldhed i tilfælde af forgiftning med tungmetaller. I ukonventionelle medicin , er denne behandling også tilbudt at afgifte kroppen af formodede toksiner (fx fra tandfyldninger eller vacciner ) eller fjerne calcium ioner fra blodet (betragtes en kilde til arteriosclerose ). Men intet klinisk forsøg har vist effektiviteten af ​​disse alternative tilgange med en fare forbundet med faldet i bestanden af elektrolytter i blodet.

Chelateffekt

Lad os sammenligne følgende to kemiske reaktioner:

Cu (OH 2 ) 6 (II) + da ⇌ Cu (en) (OH 2 ) 4 (II) + 2H 2 O Standard enthalpi : -54 kJ / mol.Cu (OH 2 ) 6 (II) + 2 NH 3 ⇌ Cu (NH 3 ) 2 (OH 2 ) 4 (II) + 2H 2 O Standardenthalpi: -46 kJ / mol.

I begge tilfælde er Cu-N-bindingerne ens, men dannelsen af ​​chelatet foretrækkes af kemiske termodynamiske grunde.

Shriver og Atkins konkluderer:

”Chelateffekten er den øgede stabilitet af komplekser, der indeholder en koordineret polydentatligand sammenlignet med komplekser, der indeholder et ækvivalent antal analoge monodentatligander. "

Typologi af chelatorer

Der er svage chelateringsmidler, der danner labile og ustabile komplekser, og stærke chelateringsmidler, såsom EDTA , som kan danne ekstremt stabile og inerte komplekser, kendetegnet ved dissociationskonstanter under 10-27 , det vil sige den sammensatte form er en milliard milliard milliarder milliarder gange mere stabil end den adskilte form.

Biologiske funktioner

Chelation er et grundlæggende naturfænomen.

• I Biouorganisk kemi  : for eksempel cobalt -ioner i vitamin B 12 , magnesium i klorofyl , kobber i hæmocyanin eller jern i hæmoglobin er chelateret.
• I biologi  : de fleste levende organismer producerer specielle proteiner ( metallothionein ), rige på svovl, som hjælper med at afgifte organismen. Derudover udskiller de fleste planter chelatorer fra deres rødder for at lette absorptionen af ​​visse grundstoffer i jorden.
• Hos mennesker gør enkeltpersoner dette mere eller mindre effektivt afhængigt af deres genetiske sammensætning . Dem, hvis krop ikke afgiftes hurtigt nok, har større risiko for at udvikle neurodegenerative sygdomme (især Alzheimers sygdom (AD)), især i tilfælde af eksponering for uorganisk kviksølv tabt ved tandfyldninger . Hos mennesker, der er genetisk mindre egnede til afgiftning, stiger kviksølv kvantitativt, og dets toksiske virkninger forværres ( hydrargyrism ). Bemærk: Genetisk modtagelighed for kviksølv er relateret til polymorfismen af apolipoprotein E- eller APOE-genet  ; det er korreleret med en meget højere risiko for at udvikle AD og udvikle det i en yngre alder. Mild kognitiv svækkelse har også mere forudsigelig værdi i sidstnævnte. Dette APOE-gen findes i 3 former (APOE2-, APOE3- og APOE4-alleler). APOE2 er ret beskyttende, mens APOE4 udsættes for den maksimale risiko (inklusive for alderen). For eksempel har en kaukasisk homozygot for APOE2 25 gange mindre risiko for AD end hans homozygote modstykke til APOE4 (ELLER = 0,6 vs 14,9).

Toksikologi, økotoksikologi

Nogle naturlige chelatorer anvendes til deres fordel af levende organismer, men nogle chelatorer, der skyldes syntetisk kemi, ved at interferere negativt med de økologiske og biologiske cyklusser af visse mineraler og metaller, der er sporstoffer eller giftige metaller ( bly , kviksølv , cadmium ...) eller radioaktive, visse chelaterende forurenende stoffer, der er meget til stede i vores miljø, kan have toksiske og økotoksikologiske virkninger

Ansøgninger

Anvendelserne af chelatorer er mange, for eksempel:

• inden for medicin: under forgiftning med metalgifter eller intern kontaminering med radiologiske produkter ( plutonium , americium , berkelium , curium , yttrium , californium osv.) bruges denne egenskab med modgift - for eksempel Zn-DTPA eller Ca-DTPA - hvilken form et chelat, der elimineres under vandladning . Denne evne til at fjerne metalkationer fra mediet kaldes sekvestrering: chelatorer får derfor også navnet sekvestreringsmidler ; vi forsøger at udvide panelet med tilgængelige medicinske chelatorer, for eksempel til at chelate aluminium og fosfor.
• i medicinsk billeddannelse  : i MR anvendes gadolinium som et kontrastmiddel i form af et chelat for at begrænse dets toksicitet på den levende organisme;
• i analytisk kemi  ;
• i den nukleare industri  ;
• i renserierne  ;
• inden for metallurgi  ;
• i agronomi  : disse midler kan enten passivere en metaloverflade (såsom kobber) ved kompleksdannelse (vedhængende binding på overfladen) eller flytte metalionerne væk fra overfladen;
• i histologi  : Ca ++ chelatorer (af EDTA-typen) anvendes under afkalkningstrin af knogle- og tandvæv. Dette trin er generelt nødvendigt for at tillade skæring af prøven; vær dog forsigtig, det bør undgås, hvis det er muligt, da det forårsager ændring af den del, der skal undersøges;
• til behandling af vand, der er for fyldt med metaller (f.eks. svømmebassiner).

Der er også naturlige chelatorer, såsom molekyler indeholdt i burdock , hvidløg , malet vedbend , alger og koriander .

Autisme

Brugen af kelation om autistiske børn er blevet meget almindeligt i USA i begyndelsen af XXI th  århundrede . Blood test udført på autistiske børn har vist, at nogle af dem gemmer en unormal mængde af tungmetaller i deres kroppe, lancering teorien om større vanskeligheder med at fjerne dem naturligt. Anekdotiske tilfælde af forbedret adfærd efter chelation er rapporteret. I lang tid har der ikke været nogen undersøgelser af effektiviteten af ​​denne tilgang til autisme.

En 2007 forundersøgelse af 10 børn bemærkede, at "offentliggjorte undersøgelser, der rapporterer effekten af chelatbehandling og / eller miljøstyring på autisme og opmærksomhed underskud uorden er sjældne." . I 2008 rapporterede tidsskriftet Clinical Toxicology om et 5-årigt autistisk barns død som et resultat af chelation og konkluderede, at "effektiviteten af ​​denne terapi for autistiske børn ikke er blevet valideret og kan have tragiske konsekvenser" . Hvis det administreres forkert, kan chelation dræne "nyttige" mineraler eller metaller fra vævene. Det anbefales ikke af HAS i forbindelse med forskning at reducere symptomer forbundet med autisme.

Noter og referencer

1. "  Koordinater  " , på Termium plus ,8. august 2014(adgang til 27. august 2014 )
2. (i) Roger Segelken , "  Almindelig anvendt terapi til blyforgiftning kan ændre immunforsvaret, viser Cornell dyreforsøg  " på Cornell Chronicle ,22. februar 1999(adgang til 17. juli 2021 )
3. Simon Singh og Edzard Ernst ( oversat  fra engelsk af Marcel Blanc), Alternativ medicin: info eller intox? ["  Trick eller behandling? Alternativ medicin på prøve  ”], Paris, Cassini,2014, 416  s. ( ISBN  978-2-84225-208-3 , OCLC  886619515 )
4. DF Shriver og PW Atkins ( oversat  fra engelsk af André Pousse), Chimie inorganique ["  Inorganic Chemistry, Third Edition  "], Paris, De Boeck University,2001, 763  s. ( ISBN  2-7445-0110-7 , læs online ) , del 1, kap.  7 ("Komplekser af d metaller  "), s.  243
5. Groupe Universitaire d'Innovation Pédagogique (GUIP) i kemi, Kemisk fakultet, "  Kompleks stabilitet: chelateffekt  " , Ulysse, University Bordeaux 1,12. maj 2005(adgang til 17. juli 2021 )
6. Jean-François Morot-Gaudry, "  Minerals ernæring af planter: molekylært aspekt  ", French Academy of Agriculture ,2013
7. Mutter J, Naumann J, Sadaghiani C, Schneider R, Walach H. Alzheimers sygdom: kviksølv som patogenetisk faktor og apolipoprotein E som moderator ; Neuro Endocrinol Lett. Oktober 2004; 25 (5): 331-9.
8. Blacker D, Haines JL, Rodes L, Terwedow H, Go RC, Harrell LE, Perry RT, Bassett SS, Chase G, Meyers D, Albert MS, Tanzi R. ApoE-4 og alder ved starten af ​​Alzheimers sygdom: NIMH genetikinitiativ . 1: Neurologi. Januar 1997 Jan; 48 (1): 139-47
9. Olarte L, Schupf N, Lee JH, Tang MX, Santana V, Williamson J, Maramreddy P, Tycko B, Mayeux R. Apolipoprotein E epsilon4 og alder ved starten af ​​sporadisk og familiær Alzheimers sygdom i Caribien Hispanics . ; Arch Neurol. November 2006; 63 (11): 1586-90
10. Aggarwal NT, Wilson RS, Beck TL, Bienias JL , Berry-Kravis E, Bennett DA. ; Apolipoproteinet E epsilon4-allel og hændelse af Alzheimers sygdom hos personer med let kognitiv svækkelse. Neurokase. Februar 2005; 11 (1): 3-7
11. Huang Y .; Apolipoprotein E og Alzheimers sygdom.  ; Neurologi. 2006 24. januar; 66 (2 Suppl 1): S79-85
12. Slooter AJ, Cruts M, Kalmijn S, Hofman A, Breteler MM, Van Broeckhoven C, van Duijn CM Arch Neurol; Risikovurderinger af demens af apolipoprotein E-genotyper fra en populationsbaseret incidensundersøgelse: Rotterdam-undersøgelsen. Juli 1998; 55 (7): 964-8
13. Effekter af alder, køn og etnicitet på sammenhængen mellem apolipoprotein E-genotype og Alzheimers sygdom. En metaanalyse. APOE og Alzheimers Disease Meta Analysis Consortium. Farrer LA, Cupples LA, Haines JL, Hyman B, Kukull WA, Mayeux R, Myers RH, Pericak-Vance MA, Risch N, van Duijn CM JAMA. Oktober 1997; 2-29; 278 (16): 1349-56.
14. Jayasumana C, Gunatilake S, Senanayake P (2014). Glyphosat, hårdt vand og nefrotoksiske metaller: er de synderne bag epidemien med kronisk nyresygdom med ukendt etiologi i Sri Lanka? Int J Environ Res Public Health; 11: 2125–47. doi: 10.3390 / ijerph110202125
15. Graff L (1996). Forskning og undersøgelse af nye aluminium- og fosforchelatorer, der kan bruges i medicin (doktorafhandling, Metz) | resume .
16. Princip for MR, kontrastmidler , CultureSciences-Chimie, ENS, 10. maj 2010
17. (in) Arla J. Baxter og Edward P. Krenzelok, "  Pædiatrisk dødelighed sekundært til EDTA-chelation  " , Clinical Toxicology , bind.  6,2008, s.  1083–1084 ( ISSN  1556-9519 , DOI  10.1080 / 15563650701261488 ).
18. (i) Stephen M. Shore og Linda G. Rastelli ( trans.  Josef Schovanec og Caroline Glorion ) Forståelse Autisme for Dummies , førsteudgaver,marts 2015, 384   s. ( ISBN  2-7540-6581-4 ).
19. (i) Bernard Metz , James A. Mulick og Eric M. Butter , "Autisme: En sen af det 20. århundrede Fad Magnet" i Kontroversielle terapier for udviklingshandicap: Fad, mode, og videnskab i professionel praksis , CRC Press,2005, 528  s. ( ISBN  1135636117 og 9781135636111 ) , s.  248-249.
20. (in) Kalpana Patel og Luke T. Curtis , "  En omfattende tilgang til behandling af autisme og opmærksomhedsunderskud hyperaktivitetsforstyrrelse: en prepilot-undersøgelse  " , Journal of Alternative and Complementary Medicine (New York, NY) , bind.  13,1 st december 2007, s.  1091–1097 ( ISSN  1075-5535 , PMID  18166120 , DOI  10.1089 / acm.2007.0611 , læst online , adgang til 24. april 2016 ).
21. Metz, Mulick and Butter 2005 , s.  249.
22. Shore og Rastelli 2015 , s.  145-149.

Tillæg

Relaterede artikler

• Kompleks (kemi)
• Ligand (kemi)
• Sekwestrering

eksterne links

• (en) Beskrivelse og anvendelse af trinatriumcalciumdiethylentriaminepentaacetat til eliminering af transuranprodukter ved chelation , Radiation Emergency Assistance Center / Training Site.
• Behandling af arbejdere, der er forurenet med radiologiske produkter med infusioner af Ca-DPTA. Strålingsbeskyttelse 2004, bind. 39, nr .  3, side 383-387 .