Марганцево цинковые: Object reference not set to an instance of an object.

Содержание

Батарейки: рукотворное месторождение

Все знают, что выбрасывать батарейки куда попало нельзя. Для этого есть специальные контейнеры, куда сознательные граждане несут все отработавшее. А вот что происходит со всем этим электротехническим мусором дальше?

Он попадает на утилизирующие предприятия, где батарейки сортируют и разбирают на сырьевые компоненты. Одна из таких компаний находится в Челябинске. Сюда батарейки и аккумуляторы свозят со всей России. Больше всего из Москвы, Санкт-Петербурга и Краснодарского края. Но батарейки – это лишь одно из направлений утилизации. Ими стали заниматься сравнительно недавно, в 2014 году. Начинали же в 2004 году с переработки отходов, содержащих драгоценные и цветные металлы. Это и по сей день основное направление компании. В числе утилизируемого «драгоценного» мусора – сотовые телефоны.

С точки зрения денег, в телефонах, которые попали на утилизацию, больше всего меди.

«Если посмотреть на массу телефона, то в основном ее составляют аккумулятор и плата, – говорит Владимир Мацюк, директор группы компаний «Мегаполисресурс». – Конечно, драгметаллов в ней немного. Но производители до сих пор не могут без них обойтись. Потому что очень суровые условия эксплуатации телефонов: холод, жара. Поэтому, если не будет позолоченных контактов, то коррозия, окисление обеспечены. Даже симка, если с обратной стороны посмотрите, вот этот желтенький слой … Там порядка пяти микрон золотого покрытия. Для того, чтобы обеспечить надежность контакта».

С точки зрения денег, в телефонах больше всего меди. А вот с точки зрения утилизации – самый неподходящий в этом плане элемент телефона – стекло. Оно специфическое и для вторичной переработки не годится.

«Интересно, что суммарная стоимость компонентов, из которых сделан телефон, мы специально посчитали, это порядка полдоллара. То есть разница между тем, сколько стоят вещества, из которых сделан телефон, и сколько стоит само изделие – это такая пропасть, – говорит Владимир Анатольевич. – Но это, видимо, отражает реалии современного мира. Когда многократный технологический передел, интеллектуальная собственность… Одно на другое накручивается».

Случается, в утиль попадают и вполне еще работающие телефоны. Но таков современный мир потребления! Рекламщики не покладая рук трудятся на то, чтобы у нас с вами появлялись новые мечты и желания. Не успели накопить, как уже на походе новая модель. Для переработчиков же вторсырья важно, чтобы все эта техника, некогда бывшая инновацией, не скапливалась на свалках.

Кое-что из техники б/у удается починить и пристроить в новые руки.

Не вся б/у техника разбирается на металлы и составные части. Принтеры и компьютеры тестируют и, если есть возможность, ремонтируют. Кое-что удается вернуть в строй и найти нового хозяина.

«Ситуация экономическая в стране изменилась, – комментирует Владимир Мацюк. – Если когда-то все, что поступало на утилизацию, разбиралось и уходило в сырьевые компоненты, то сейчас возник рынок (и он достаточно живой) техники б/у. Кто-то берет для ремонта. Кто-то берет для использования непосредственно по прямому назначению».

Драгоценный источник сокрыт не только в компьютерах и телефонах. Но и в рентгеновских снимках. Это то, с чего компания начинала. С серебра. Некогда вся технология фотографии была построена на использовании солей серебра. А в 2004 году случился пик потребления. Каждый третий килограмм серебра, добытый в мире, уходил в фотоиндустрию. Например, в паре килограммов снимков чьих-то легких или тазобедренных суставов примерно 7 граммов серебра. Этого вполне хватит на пару сережек.

В паре килограммов рентгеновских снимков примерно 7 граммов серебра.

Но помимо серебра в рентгеновских снимках есть еще и ПЭТ, из которого в последующем можно сделать нетканые материалы. Расторгнуть союз пластика и драгметалла помогают бактерии. По сути, они съедают светочувствительный слой пленки. Дальше все это вымывается. Пластик идет на домывку, а образовавшийся серебросодержащий ил отсаживается в специальных ванных. В 2019 году здесь таким образом получили полторы тонны серебра. Раньше тут его очищали, делали гранулы и слитки. Сейчас все намытое сдается на аффинажный завод.

Ванны, в которых отстаивается серебросодержащий ил.

Все отходы, содержащие драгоценные и цветные металлы, компания покупает. Кроме батареек. Их собирают, по большей части, гипермаркеты и энтузиасты. Любопытно, что на самом деле идейных борцов за экологию не так много, как может показаться.

«Интересно, что в 2019 году у нас количество точек сбора батареек увеличилось в 2,5 раза. Это 150% прироста количества точек в сетях-партнерах, – говорит Владимир Мацюк. – При этом собираемость батареек по году увеличилась всего на 12%. Не на 150%, как этого можно было ожидать, а на 12%. Поскольку объем собираемых батареек не вырос – это значит, что проблема не в отсутствии инфраструктуры, а в отсутствии мотивации. С моей точки зрения, энтузиасты, осознанные, заточенные на экологию люди составляют порядка 2,5% – 3% населения».

За 2019 год на это предприятие в Челябинске со всей России свезли порядка 500 тонн батареек. Это около 20 млн штук. По батарейкам можно понять, кто, где и чем живет. Это такой индикатор нашей бытовой и офисной жизни. И как показывает этот мусор, мы все больше и больше пользуемся аккумуляторами. Портативная электроника становится все более энергоемкой. Такую плотность энергии могут обеспечить только литий-ионные аккумуляторы.

Сортировка – первое, с чего начинается утилизация батареек.

Современный мир батареек удивительно разнообразен. И это касается не только их химического состава. Зачастую тайна содержимого открывается в конце их жизненного цикла. Это может стать большим сюрпризом для переработчика. Как например пальчиковые батарейки в 12 Вт, состоящие, как показывает вскрытие, из нескольких батареек-таблеток. Поэтому первое, с чего начинается утилизация батареек, это их сортировка. В том числе, марганцево-цинковые батарейки отделяются от литий-ионных аккумуляторов, у которых свой процесс переработки.

Раньше батарейки сортировали вручную. Сейчас этот рутинный процесс выполняет компьютер. Да и вряд ли люди справились бы со современным маркетинговым буйством. Ведь только «рубашек», то есть фантиков для батареек, больше 2 тысяч. Но для переработки важно не внешнее, а содержимое. С учетом технологического процесса утилизации батарейки разделяют на несколько групп.

«То есть марганцево-цинковые, щелочные, соляные, никель-кадмиевые, никель-гидридные, свинцово-кислотные, литий-ионные аккумуляторы… А если более пристально посмотреть, те же самые литий-ионные, имея разные годы выпуска, но одинаковый внешний вид, внутри могут быть по-разному устроены, потому что производитель экспериментирует с ними», – комментирует процесс сортировки Владимир Мацюк.

90% батареек, которые здесь перерабатывают, это марганцево-цинковые. Пока они самые ходовые и потребляемые. Они делятся на два типа – соляные и щелочные.

«Щелочная – это соляная батарейка вывернутая наизнанку. Там вместо раствора хлорида аммония в виде электролита – щелочь. Поэтому она и называется щелочная. Поэтому берегите руки… Щелочная, если потекла, это щелочь. Если соляная потекла – это хлорид аммония … Пищевая добавка. Финны в ней даже рыбу солят», – говорит Владимир Мацюк, директор группы компаний «Мегаполисресурс».

Отсортированную партию марганцево-цинковых батареек пропускают через шредер, который все это перемалывает. Пластик, а также железо с помощью магнита удаляются.

Остается марганцево-цинковый концентрат. А дальше начинается химия. Марганцево-цинковый концентрат растворяется. Цинк переходит в раствор, а графит и марганец выпадают в осадок. Из раствора цинк высаживается на пластинах в виде металлической пыли. В итоге технолого-химических процессов получается чистейший фосфат цинка. Его можно использовать в химической промышленности, для антикоррозийного покрытия и т.д. В двух тысячах батареек примерно один килограмм цинка.

И второй элемент, получаемый из марганцево-цинковых батареек – это, собственно, сам марганец.

В двух тысячах батареек примерно один килограмм цинка.

Из марганцево-цинковых батареек здесь стараются выжать максимум полезного сырья. Добыча которого в природе требует куда более значительных затрат и усилий, чем переработка батареек, которые можно и, наверное, правильнее рассматривать, как рукотворное месторождение.

«В природе нет ни одного места, куда можно прийти, капнуть и там будет 20% цинка, 25-30% марганца, графит и железо, – говорит Владимир Мацюк. – Сегодня цинковые концентраты 2-4% – уже считается годная руда. Рабочих же месторождений марганца в России вообще нет. Он ввозится к нам из-за рубежа. При этом мы можем делать его внутри страны, получая из батареек. А можем это просто выбросить».

То есть проще получать цинк, марганец и железо из батареек, чем добывать руду в разных странах, обогащать ее, транспортировать… Зачем такие сложности, если есть более простой и эффективный путь – переработка батареек. Будущее Владимир Мацюк видит в порошковой металлургии.

«Мы сейчас набили руку на цинке, на меди, которые получаем из батареек. Ну и дальше будем развиваться в этом направлении. Это порошки никеля. И, возможно, порошки железа – это материал будущего», – уверен Владимир Анатольевич.

А вот золотая пора батареек привычного нам всем формата, похоже, уже на излете. На их смену приходит альтернативная энергетика, которую несут литий-ионные аккумуляторы. Рост их производства просто феноменальный. И это новый технологический вызов для тех, кто будет заниматься их утилизацией.

Марганцево-цинковый элемент | это… Что такое Марганцево-цинковый элемент?

Марганцево-цинковый элемент.
(1) — металлической колпачок,
(2) — графитовый электрод («+»),
(3) — цинковый стакан («—»),
(4) — оксид марганца,
(5) — электролит,
(6) — металлический контакт.

Марганцево-цинковый элемент, также известный как элемент Лекланше — это первичный химический источник тока, в котором анодом является двуокись марганца MnO₂ (пиролюзит) в смеси с графитом (около 9,5 %), электролитом — раствор хлорида аммония NH₄Cl, катодом — металлический цинк Zn.

Является самым известным первичным элементом (батарея одноразового использования), который сегодня широко используется в переносных устройствах. Изначально элементы заполнялись жидким электролитом. В дальнейшем электролит стали загущать с помощью крахмалистых веществ — это позволяло сделать более практичные элементы питания, называемые сухими, в которых сведена к минимуму возможность вытекания электролита.

Содержание

1 История изобретения
2 Характеристики
3 Принцип действия
4 Устройство
5 Производство
6 Хранение и эксплуатация
- 6.1 Восстановление работоспособности
7 Области применения
8 Примечания
9 Литература
10 Ссылки

История изобретения

Первый марганцево-цинковый элемент был собран Ж. Лекланше в 1865 г^[1].

Характеристики

Теоретическая энергоёмкость:
- Удельная энергоёмкость: 67-99 Вт•час/кг
- Удельная энергоплотность: 122—263 Вт•час/дм³.
ЭДС: 1,51 В.
Рабочая температура: −40 ÷ +55 °C.

Принцип действия

Процессы, происходящие в сухом элементе

При потреблении тока электроны поступают через внешнюю электрическую цепь с цинкового электрода на угольный стержень. Происходят следующие реакции:

Анод: Zn → Zn ²⁺ + 2e⁻

На угольном стержне электроны расходуются на восстановление H₃O⁺-ионов:

Катод: 2H₃O⁺ + 2e⁻ → H₂ + 2H₂O

Ионы H₃O⁺ образуются в результате частичного протолиза NH₄⁺-ионов электролита:

NH₄⁺ + H₂O ↔ H₃O⁺ + NH₃

При восстановлении H₃O⁺-ионов образуется водород, который не может удалиться (корпус герметичен) и образует вокруг угольного стержня прослойку газа (поляризация угольного электрода). Ток медленно затухает. Чтобы избежать образования водорода, угольный электрод окружают слоем диоксида марганца (MnO₂) . В присутствии диоксида марганца H₃O⁺-ионы восстанавливаются с образованием воды:

2MnO₂ + 2H₃O⁺ + 2e⁻ → 2MnO(OH) + 2H₂O

Таким способом избегают поляризации электрода, а диоксид марганца называют деполяризатором. Электролит NH₄Cl диссоциирует и частично протолизируется. В общем:

2NH₄Cl + 2H₂O ↔ 2NH₃ + 2H₃O⁺ + 2Cl⁻

Образующиеся на катоде ионы Zn²⁺ поступают в раствор и образуют труднорастворимую соль:

Zn²⁺ + 2NH₃ + 2Cl⁻ → [Zn(NH₃)₂]Cl₂

В общем:

Анод: Zn — 2e⁻ → Zn²⁺Катод: 2MnO₂ + 2H₃O⁺ + 2e⁻ → 2MnO(OH) + 2H₂OРаствор электролита: Zn²⁺ + 2NH₄⁺ + 2Cl⁻ + 2H₂O ↔ [Zn(NH₃)₂]Cl₂ + 2H₃O⁺

Общая реакция: Zn + 2MnO₂ + 2NH₄Cl → 2MnO(OH) + [Zn(NH₃)₂]Cl₂ Во время разрядки цинковый стакан растворяется. Во избежание вытекания электролита или продуктов реакции цинковый стакан имеет запас по толщине или окружён железной защитной оболочкой.

Устройство

Сухой элемент

В качестве электродов в «сухом элементе» выступают цинковый стакан и угольный стержень. Поэтому сухой элемент называют еще угольно-цинковым элементом. Положительным электродом «+» является угольный стержень, отрицательным — цинковый стакан. Угольный стержень окружен смесью диоксида марганца MnO₂ и угля (сажи). В качестве электролита выступает раствор хлорида аммония NH₄Cl с небольшой добавкой хлорида цинка ZnCl₂, загущенный крахмалом и мукой — это необходимо для того, чтобы электролит не мог вытечь или высохнуть при хранении и эксплуатации элемента. Тем не менее при неправильной эксплуатации или слишком длительном хранении электролит всё же может потечь или высохнуть.

Производство

Хранение и эксплуатация

Восстановление работоспособности

По мере разрядки цинковый стакан покрывается слоем цинкдиамминхлорида, за счёт чего увеличивается внутреннее сопротивление элемента. Частично восстановить ёмкость элемента можно, если удалить слой цинкдиамминхлорида с поверхности цинкового стакана. Сделать это удаётся несколькими способами:

путём деформации цинкового стакана
подачей на выводы батареи переменного тока особой формы.

Второй способ нередко ошибочно называют перезарядкой. Стоит, однако, отметить, что оба способа сопряжены с риском повреждения цинкового стакана и подтекания электролита, а второй способ может также привести к взрыву элемента.

Другой распространённой причиной потери ёмкости является высыхание электролита. Это обычно происходит в тех случаях, когда элемент используется в течение длительного времени в устройствах, потребляющих небольшой ток (например, электронных часах), либо после длительного хранения. В этом случае восстановление работоспособности возможно после шприцевания батарейки водой, однако после необходимо плотно закрыть отверстие, иначе электролит может в скором времени снова высохнуть, либо начать подтекать.

Ещё одной известной неисправностью является коррозия (окисление) цинкового стакана. В результате окисления происходит истончение стакана, а также (при окислении контактных площадок) — увеличение сопротивления элемента. Коррозия в дальнейшем может также перекинуться на другие металлические детали, расположенные близко к батарее. Окислившийся элемент восстановлению не подлежит.

Области применения

Все первичные источники тока, за исключением серебряно-цинкового, обладают большим внутренним сопротивлением — десятки Ом, не допускающим разряда их токами большой силы из-за чрезмерного падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Это надо помнить при использовании их в качестве силовых источников тока.

Примечания

↑ Марганцево-цинковый элемент // Большая советская энциклопедия.

Литература

Кромптон. Т. Первичные источники тока. Москва. «Мир». 1986.г.
ГОСТ 15596-82 Источники тока химические. Термины и определения

Ссылки

Солевые и щелочные батарейки
Батарея электропитания — Энциклопедия Кругосвет

Пищевой иммунитет помимо железа: роль марганца и цинка

Обзор

. 2010 апр; 14 (2): 218-24.

doi: 10.1016/j.cbpa.2009.11.008.

Epub 2009 16 декабря.

Томас Э. Кель-Фи ¹ , Эрик П. Скаар

принадлежность

¹ Медицинский центр Университета Вандербильта, отделение микробиологии и иммунологии, США.

PMID:
20015678
PMCID:
PMC2847644
DOI:
10.1016/j.cbpa.2009.11.008

Бесплатная статья ЧВК

Обзор

Thomas E Kehl-Fie et al.

Curr Opin Chem Biol.

2010 Апрель

Бесплатная статья ЧВК

. 2010 апр; 14 (2): 218-24.

doi: 10.1016/j.cbpa.2009.11.008.

Epub 2009 16 декабря.

Авторы

Томас Э. Кель-Фи ¹ , Эрик П. Скаар

принадлежность

¹ Медицинский центр Университета Вандербильта, отделение микробиологии и иммунологии, США.

PMID:
20015678
PMCID:
PMC2847644
DOI:
10. 1016/j.cbpa.2009.11.008

Абстрактный

Позвоночные изолируют железо от вторгшихся патогенов, и, наоборот, патогены используют множество факторов, чтобы украсть железо у хозяина. Недавняя работа показала, что в дополнение к железу позвоночные секвестрируют цинк и марганец как внутриклеточно, так и внеклеточно для защиты от инфекций. Внутриклеточно позвоночные используют семейства транспортеров ZIP/ZnT для манипулирования уровнями цинка, а также Nramp1 для манипулирования уровнями марганца. Внеклеточно белок S100 кальпротектин связывает марганец и потенциально цинк, подавляя рост микробов. Чтобы обойти эту защиту, бактерии обладают переносчиками с высоким сродством для импорта определенных питательных металлов. Ограничение доступности цинка и марганца в качестве механизма защиты от инфекций расширяет спектр пищевого иммунитета и дополнительно устанавливает секвестрацию металлов в качестве ключевой защиты от микробных захватчиков.

Цифры

Рисунок 1. Цинк и марганец обнаружены…

Рисунок 1. Цинк и марганец обнаруживаются в пониженных количествах в локализованных очагах инфекции…

Рисунок 1. Содержание цинка и марганца в локализованных очагах инфекции снижено по сравнению с окружающими здоровыми тканями.

Лазерная абляция масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (LA-ICP-MS) инфицированных S. aureus органов мышей дикого типа и мышей с дефицитом кальпротектина. На верхней панели показано окрашивание гематоксилином-эозином печени , инфицированной S. aureus . На нижних панелях показаны карты анализа LA-ICP-MS для Ca ²⁺ (кальций-44), Mn ²⁺ (марганец-55) и Zn ²⁺ (цинк-67). Стрелками обозначены места абсцессов. Шкалы представлены в условных единицах. Адаптировано из Корбин и др. . [10]

Рисунок 2. Битва за питательный металл…

Рисунок 2. Битва за питательный металл на границе раздела хозяина и патогена

На основе имеющихся…

Рисунок 2. Битва за питательный металл на границе раздела патогенов-хозяев

На основании доступной литературы ниже представлена рабочая модель, описывающая конкуренцию за нежелезные металлы между позвоночными и бактериальными патогенами. (A) Кератиноциты экспрессируют противомикробные соединения S100A7 и S100A15 для связывания металлов и предотвращения инфекции. После микробной инфекции (B) белки нейтрофилов S100A8/S100A9(кальпротектин) и S100A12 связывают марганец/цинк и медь/цинк соответственно. (C) Активированные дендритные клетки изменяют экспрессию импортеров ZIP и экспортеров ZnT, что приводит к снижению уровня цинка в цитоплазме. ZIP8 экспрессируется макрофагами, дендритными клетками и Т-клетками и приводит к снижению концентрации цинка в лизосомах. Nramp1 широко экспрессируется фагоцитирующими клетками и транспортирует марганец из лизосом. (D) Чтобы конкурировать с опосредованной хозяином секвестрацией цинка и марганца, бактерии экспрессируют переносчики металлов с высоким сродством.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Цитируется

Повышенная гемолитическая активность мезофилов Aeromonas salmonicida SRW-OG1 вызывается повышенными температурами.
Чен И, Ван Дж, Цай Х, Линь М, Чжан И, Хуан Л.
Чен Ю и др.
Микроорганизмы. 2022 14 октября; 10 (10): 2033. дои: 10.3390/микроорганизмы10102033.
Микроорганизмы. 2022.
PMID: 36296309
Бесплатная статья ЧВК.
Смешанные популяции и коинфекция: синегнойная палочка и золотистый стафилококк.
Камю Л., Брио П., Ванденеш Ф., Долеан-Йордхейм А., Моро К.
Камю Л. и др.
Adv Exp Med Biol. 2022;1386:397-424. doi: 10.1007/978-3-031-08491-1_15.
Adv Exp Med Biol. 2022.
PMID: 36258081
Фенотипическая адаптация Mycobacterium tuberculosis к стрессорам, связанным с хозяином, которые вызывают образование персистеров.
Парбху Т., Мутон Дж.М., Сэмпсон С.Л.
Парбху Т. и др.
Front Cell Infect Microbiol. 2022, 27 сентября; 12:956607. doi: 10.3389/fcimb.2022.956607. Электронная коллекция 2022.
Front Cell Infect Microbiol. 2022.
PMID: 36237425
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.
Взаимодействие хозяин-патоген морских грамположительных бактерий.
Гнанагобал Х., Сантандер Дж.
Гнанагобал Х. и др.
Биология (Базель). 2022 5 сентября; 11 (9): 1316. doi: 10.3390/biology11091316.
Биология (Базель). 2022.
PMID: 36138795
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.
Уровень цинка в материнской сыворотке связан с риском преэклампсии: систематический обзор и метаанализ.
Джин С., Ху С., Чжэн Ю.
Джин С. и др.
Фронт общественного здравоохранения. 2022 1 августа; 10:968045. doi: 10.3389/fpubh.2022.968045. Электронная коллекция 2022.
Фронт общественного здравоохранения. 2022.
PMID: 35979462
Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Грантовая поддержка

R01 AI069233/AI/NIAID NIH HHS/США
AI069233/AI/NIAID NIH HHS/США
R01 AI073843-01A2/AI/NIAID NIH HHS/США
R01 AI069233-04/AI/NIAID NIH HHS/США
U54 AI057157-06S10014/AI/NIAID NIH HHS/США

AI073843/AI/NIAID NIH HHS/США
T32 HL094296/HL/NHLBI NIH HHS/США
R01 AI073843/AI/NIAID NIH HHS/США
U54 AI057157/AI/NIAID NIH HHS/США
T32HL094296-02/HL/NHLBI NIH HHS/США

Роль метаболизма ионов цинка и марганца в канцерогенезе человека

Обзор

. 2022 5 мая; 10 (5): 1072.

дои: 10.3390/биомедицина10051072.

Юлиан Маркович Розенберг ¹ , Маргарита Камынина ² , Максим Сорокин ¹

2
, Марианна Золотовская ¹

3
, Елена Королева ¹ , Кристина Кременчугская ¹ , Александр Гудков ² , Антон Буздин ¹

5
, Николай Борисов ¹

Принадлежности

¹ Московский физико-технический институт, Национальный исследовательский университет, 141700 Москва, Россия.
² Группа экспериментальной биотерапии и диагностики, Институт регенеративной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, 119991 Москва, Россия.
³ Корпорация OmicsWay, Уолнат, Калифорния 91789, США.
⁴ Институт биоорганической химии имени Шемякина-Овчинникова РАН, 117997 Москва, Россия.
⁵ ООО «Онкобокс», 121205 Москва, Россия.

PMID:
35625809
PMCID:
PMC9139143
DOI:
10. 3390/биомедицина10051072

Бесплатная статья ЧВК

Обзор

Юлиан Маркович Розенберг и др.

Биомедицины.

2022 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 5 мая; 10 (5): 1072.

doi: 10.3390/biomedics10051072.

Авторы

Юлиан Маркович Розенберг ¹ , Маргарита Камынина ² , Максим Сорокин ¹

2
, Марианна Золотовская ¹

3
, Елена Королева ¹ , Кристина Кременчугская ¹ , Александр Гудков ² , Антон Буздин ¹

5
, Николай Борисов ¹

Принадлежности

¹ Московский физико-технический институт, Национальный исследовательский университет, 141700 Москва, Россия.
² Группа экспериментальной биотерапии и диагностики, Институт регенеративной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, 119991 Москва, Россия.
³ Корпорация OmicsWay, Уолнат, Калифорния 91789, США.
⁴ Институт биоорганической химии имени Шемякина-Овчинникова РАН, 117997 Москва, Россия.
⁵ ООО «Онкобокс», 121205 Москва, Россия.

PMID:
35625809
PMCID:
PMC9139143
DOI:
10. 3390/биомедицина10051072

Абстрактный

Гомеостаз ионов металлов является фундаментальным для жизни. В частности, переходные металлы железо, марганец и цинк играют ключевую роль в митохондриальном метаболизме и выработке энергии, антиоксидантной защите, регуляции транскрипции и иммунном ответе. Неправильная регуляция экспрессии или мутации в переносчиках ионов и соответствующие изменения уровней Mn ²⁺ и Zn ²⁺ предполагают, что эти ионы играют ключевую роль в прогрессировании рака. Более того, скоординированные изменения Mn 9Были обнаружены носители ионов 0009 2+ и Zn ²⁺, что позволяет предположить, что для роста раковых клеток, метастазирования и уклонения от иммунитета могут потребоваться особые механизмы, на которые влияют оба иона. Здесь мы представляем обзор патофизиологии цинка и марганца, предполагающий, что эти ионы могут совместно регулировать канцерогенез. Эффекты Zn и Mn сходятся на индуцированном митохондриями апоптозе, регуляции транскрипции и сигнальном пути cGAS-STING, опосредуя иммунный ответ. Как Zn, так и Mn влияют на прогрессирование рака и эффективность лечения в моделях на животных и в клинических испытаниях. Мы прогнозируем, что новые стратегии, направленные на регуляцию как Zn, так и Mn при раке, будут дополнять существующие терапевтические стратегии.

Ключевые слова:

рак; сигнализация роста клеток; марганец; микроэлементы; молекулярные пути; переходные элементы; туморогенез; цинк.

Заявление о конфликте интересов

Авторы М.С. и А.Б. были наняты компанией OmicsWay Corp. Остальные авторы имели только академическую принадлежность. Все авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов. Спонсоры не участвовали в разработке исследования; при сборе, анализе или интерпретации данных; при написании рукописи; или в решении опубликовать результаты.

Цифры

Рисунок 1

Супероксиддисмутазы (СОД) используют ионы…

Рисунок 1

Супероксиддисмутазы (СОД) используют ионы Cu ²⁺ или Zn ²⁺ и Fe…

фигура 1

Супероксиддисмутазы (СОД) используют ионы Cu ²⁺ или Zn ²⁺ и Fe ³⁺ или Mn ²⁺ для катализа восстановления супероксида O ₂ ^•− до перекиси водорода H _{2 ^{O 9 ]. В свою очередь, реакция Фентона превращает пероксид водорода в гидроксил • ОН-радикал и гидроксид-ионы ОН ^— [53]. Кроме того, перекись водорода превращается в воду с помощью восстановленного глутатиона (GSH), пероксиредоксинов и каталазы.}}

Рисунок 2

Приблизительный Mn ^{2 +} и…

Рисунок 2

Приблизительные диапазоны токсичности Mn ^{2 +} и Zn ²⁺ (подробности см. в тексте).…

фигура 2

Приблизительные диапазоны токсичности Mn ^{2 +} и Zn ²⁺ (подробности см. в тексте). Низкие концентрации Mn ^{2 +} и Zn ²⁺ не токсичны. Примечательно, что Zn ²⁺ в концентрациях ниже 50 мкМ подавляет индуцированную Mn ²⁺ токсичность, а Zn ²⁺ в концентрациях выше 100 мкМ потенцирует токсичность Mn ²⁺ [73].

Рисунок 3

Mn ²⁺ и Zn ^2+…

Рисунок 3

Mn ²⁺ и Zn ²⁺ гомеостаз. ( A ) Типовая схема Mn…

Рисунок 3

Mn ²⁺ и Zn ²⁺ гомеостаз. ( A ) Типовая схема Mn ²⁺ и Zn ²⁺ транспортных и сотовых отсеков. Синие стрелки обозначают переносчики Zn ²⁺ (SLC39A1, SLC30A3), оранжевые стрелки обозначают Mn ²⁺ — транспортеры (SLC39A14, SLC30A10). Двойные стрелки представляют белки, которые переносят как Mn ²⁺, так и Zn ²⁺ (SLC39A8, SLC40A1). В клетке Zn ²⁺ распределяется между металлотионеинами, другими белками и GSH [84,85]. В ядрах Zn ²⁺ связывается с MTF1 [25] и служит координационным металлом для большинства гистон-модифицирующих ферментов [112, 113] и факторов транскрипции цинковых пальцев (ZFTF) [114]. В свою очередь Mn ²⁺ накапливается в гетерохроматине [66]. Оба Мн ²⁺ и Zn ²⁺ могут накапливаться в митохондриях [3,8], а также в аппарате Гольджи и эндоплазматическом ретикулуме [10,11,115,116] (не показано). Как Mn ²⁺, так и Zn ²⁺ могут быть изолированы в специфических везикулах, которые могут быть высвобождены из клетки [9,26,27]. ( B ) Переносчики ионов переносят Mn ²⁺ в митохондрии с помощью Mfrn1 [117] и DMT1 [118] и в клеточные везикулы с помощью SLC30A10 [108]. В свою очередь, Zn ²⁺ накапливается в митохондриях с помощью SLC25A25 и активируется с помощью SLC30A9.[8,23]. В везикулах Zn ²⁺ накапливается гетеродимером SLC30A3-SLC30A10 [107] и активируется SLC39A13 [119].

Рисунок 4

Mn ²⁺ — и Zn…

Рисунок 4

Mn ²⁺ — и Zn ²⁺ -регулируемые сигнальные пути. ( А ) Мн…

Рисунок 4

Mn ²⁺ — и Zn ²⁺ -регулируют сигнальные пути. ( A ) Mn ²⁺ репрессирует глобальное ацетилирование гистонов за счет увеличения HDAC и подавления активности HAT, что приводит к апоптозу, предположительно из-за репрессии ключевых генов, способствующих выживанию [19]. Кроме того, Mn ²⁺ активирует передачу сигналов p53 [151, 152, 153] и p38/MSK1 [72], что приводит к апоптозу. ( B ) В клетках Ras дикого типа Zn ²⁺ активирует передачу сигналов ERK/AKT [146]. Напротив, в мутантных клетках RAS G12V Zn ²⁺ ингибирует p38 и JNK, подавляя апоптоз [147]. Zn ²⁺ ингибирует Nf-kB, что приводит к снижению пролиферации раковых клеток и подавлению воспаления [144, 145, 157]. В отличие от Mn ²⁺, Zn ²⁺ активирует HAT, что приводит к индукции металлотионеина и экспрессии генов, специфичных для дифференцировки кератиноцитов [22]. Следовательно, Zn ²⁺ репрессирует активность ДНК-метилтрансферазы в иммортализованных фибробластах мыши [141]. Zn напрямую регулирует опосредованную MTF1 индукцию генов металлотионеина [25], приводя к экспрессии генов дифференцировки кератиноцитов [22].

Рисунок 5

Сигнальный путь cGAS-STING активирован…

Рисунок 5

Сигнальный путь cGAS-STING активируется как Mn ²⁺, так и Zn ²⁺ .…

Рисунок 5

Сигнальный путь cGAS-STING активируется как Mn ^,2+ и Zn ²⁺ . Mn ²⁺ необходим для эффективного распознавания ДНК, синтеза cGAMP и образования комплекса cGAMP-STING [63], тогда как Zn ²⁺ необходим для фолдинга cGAMP и жидкофазного разделения комплексов cGAMP-ДНК [172, 173, 174]. Mn ²⁺ потенцирует противоопухолевый ответ cGAS-STING, стимулируя созревание дендритных клеток и макрофагов, активацию NK-клеток, презентацию антигена и дифференцировку клеток CD8 [44]. В результате Mn ²⁺ повышает эффективность терапевтических антител [170].

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Цитируется

Пептиды коллагена из куриной кожи, хелатированные цинком, способствуют абсорбции цинка и подавляют рост и инвазию опухоли in vivo путем подавления аутофагии.
Лю Т., Цзоу Л., Цзи С., Сяо Г.
Лю Т. и др.
Фронт Нутр. 2022, 3 августа; 9:960926. doi: 10.3389/фнут.2022.960926. Электронная коллекция 2022.
Фронт Нутр. 2022.
PMID: 359
Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

1. Котруво Дж. А., Стуббе Дж. Металлирование и неправильное металлирование белков железа и марганца in vitro и in vivo: рибонуклеотидредуктазы класса I в качестве примера. Металломика. 2012;4:1020–1036. дои: 10.1039/c2mt20142a.
  —
  DOI
  —
  ЧВК
  —
  пабмед
1. Смит М. Р., Фернандес Дж., Го Ю.-М., Джонс Д.П. Окислительно-восстановительная динамика марганца как митохондриальный переключатель жизни и смерти. Биохим. Биофиз. Рез. коммун. 2017; 482:388–398. doi: 10.1016/j.bbrc.2016.10.126.
  —
  DOI
  —
  ЧВК
  —
  пабмед
1. Гюнтер Т.Э., Гэвин К.Э., Гюнтер К.К. Случай взаимодействия марганца с митохондриями. Нейротоксикология. 2009; 30: 727–729. doi: 10.1016/j.neuro.2009.05.003.
  —
  DOI
  —
  ЧВК
  —
  пабмед
1. Чжэн В. , Рен С., Грациано Дж.Х. Марганец ингибирует митохондриальную аконитазу: механизм нейротоксичности марганца. Мозг Res. 1998; 799: 334–342. doi: 10.1016/S0006-8993(98)00481-8.
  —
  DOI
  —
  ЧВК
  —
  пабмед
1. Chen J.-Y., Tsao GC, Zhao Q., Zheng W. Дифференциальная цитотоксичность Mn(II) и Mn(III): специальная ссылка на митохондриальные ферменты, содержащие [Fe-S]. Токсикол. заявл. Фармакол. 2001; 175: 160–168. doi: 10.1006/taap.2001.

Марганцево цинковые: Object reference not set to an instance of an object.

Батарейки: рукотворное месторождение

Марганцево-цинковый элемент | это… Что такое Марганцево-цинковый элемент?

Содержание

История изобретения

Характеристики

Принцип действия

Устройство

Производство

Хранение и эксплуатация

Восстановление работоспособности

Области применения

Примечания

Литература

Ссылки

Пищевой иммунитет помимо железа: роль марганца и цинка

принадлежность

Авторы

принадлежность

Абстрактный

Цифры

Похожие статьи

Цитируется

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Грантовая поддержка

Роль метаболизма ионов цинка и марганца в канцерогенезе человека

Принадлежности

Авторы

Принадлежности

Абстрактный

Заявление о конфликте интересов

Цифры

Похожие статьи

Цитируется

использованная литература