Эндемическое значение почвы
Почва является средой, в которой происходят процессы трансформации солнечной энергии. Растения ежегодно аккумулируют почти 0,5 х 1015 кВт солнечной энергии. Человечество же использует в виде топлива, пищевых продуктов и корма для скота лишь 7 х 1012 кВт. Доказано, что сегодня и в будущем система почва — растения — животные в жизни людей останется главным поставщиком трансформированной энергии Солнца.
Почва является тем элементом биосферы, который формирует химический состав пищевых продуктов, питьевой воды и частично — атмосферного воздуха. Ежегодно на Земле вырабатывается 8,3 х Ю10 т живого вещества, представленного в основном фитомассой растений. За всю историю биосферы общая масса произведенного ею живого вещества почти в 2 раза превысила неорганическую массу земной коры. За год человечество нашей планеты использует в пищу около 3,6 х 108 т живого растительного вещества, что составляет 0,5% от производимого на Земле. Естественно, что потребляемая человеком с пищей фитобиомасса непосредственно или через продукты питания животного происхождения должна быть безвредной по химическому составу. Научно обосновано, что химический состав фитобиомассы зависит от естественного химического состава почвы, т. е. эндогенных химических веществ, присутствующих в почве, а также от качества и количества экзогенных химических веществ, которые попали в почву случайно или целенаправленно вносятся с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Описаны случаи отравления людей и животных, употреблявших фитомассу растений, выращенную на земельных участках эндемичных районов, которая содержала повышенную концентрацию некоторых химических веществ. Известны также и заболевания, связанные с недостаточным содержанием в почве, и соответственно, в суточном рационе, определенных микроэлементов.
Так, растения, которые выросли в районах, эндемичных по содержанию в почве селена, могут накапливать до 5000 мг/кг этого микроэлемента. Употребление такой фитомассы, полученной на щелочных землях США, Канады, Ирландии, приводило к отравлению людей и массовой гибели сельскохозяйственных животных. Селеновый токсикоз получил название «щелочной » болезни. В то же время селен — биомикроэлемент, и он обязательно должен поступать в организм человека в физиологически оптимальной суточной дозе (0,05-0,2 мг). В некоторых регионах Китая, Египта и Швеции содержание селена в почвах значительно меньше кларка (среднее содержание в земной коре). Такое низкое содержание селена в почве и соответственно в растительных продуктах является причиной возникновения болезни Кешана — селенового гипомикроэле-ментоза, при котором наблюдается ювенильная кардиопатия, повышен риск развития атеросклероза, гипертонической болезни, эндокринопатий, новообразований, встречаются хронический дерматит (зуд, слущивание кожи), артралгия.
Установлена связь между повышенным содержанием в почве молибдена и заболеваемостью молибденовой подагрой, раком пищевода, нарушением репродуктивной функции. Молибденовая подагра (гипермикроэлементоз молибдена) является эндемическим заболеванием для некоторых районов Армении (Анкаван и Кадражан). Избыточное поступление молибдена в организм человека (суточная потребность составляет 0,1-0,3 мг) приводит к повышению активности ксантиноксидазы и усиленному образованию мочевой кислоты и ее солей (уратов).
В некоторых районах Забайкалья, Восточной Сибири (Читинская, Амурская, Иркутская области), Кореи и Китая зарегистрирована так называемая уровская болезнь, или болезнь Кашина-Бека. В почвах этих регионов повышено содержание многих микроэлементов (стронция, железа, марганца, цинка, свинца, серебра, фтора) на фоне низкого содержания кальция. Болезнь Кашина- Бека (эндемический полигипермикроэлементоз) протекает в виде остеодеформирующего остеоартроза, особенно межфаланговых (медвежья лапа), тазобедренных суставов и позвоночника (утиная походка).
Чрезвычайно актуальной проблемой в Украине был эндемический зоб, который регистрировали у людей, длительное время проживающих в Карпатах и Полтавской области. В почвах этих местностей очень низкое природное содержание йода, что приводило к недостаточному его поступлению (суточная потребность человека — 0,2-0,3 мг) в организм с местными продуктами питания. Недостаток йода обусловливал гиперплазию щитовидной железы за счет гипертрофии соединительной и атрофии железистой ткани, т. е. отмечались признаки гипотиреоза (снижение обмена веществ, повышение температуры тела, ожирение, пассивность, апатия, снижение трудоспособности, выпадение волос). У детей наблюдались врожденные дефекты развития, умственная отсталость.
Загрязнение почвы мышьяком приводит к копытной болезни, которую впервые зарегистрировали в Японии. Заболели свыше 12 тыс. лиц, из них 120 детей умерли. Заболевание проявлялось признаками гиперкератоза, наблюдались выпадение волос, ломкость ногтей, неврит, паралич, нарушение зрения, поражение печени. Была доказана связь между содержанием мышьяка в почве и уровнем заболеваемости раком желудка.
В настоящее время, кроме естественных эндемичных по тому или иному химическому элементу почвенных регионов, появились искусственные биогеохимические районы и провинции. Их появление связано с использованием различных пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений, а также с поступлением в почву промышленных выбросов, сточных вод и отходов.
Население, длительно проживающее в этих провинциях, постоянно подвергается неблагоприятному воздействию экзогенных химических веществ. В таких искусственных геохимических провинциях отмечаются повышение уровня заболеваемости, количества случаев врожденных уродств и аномалий развития. Кроме того, уменьшается способность почвы к самоочищению. Помимо отдаленных последствий, в искусственных геохимических провинциях наблюдаются случаи не только хронических, но и острых отравлений при использовании ручного труда и проведении механизированных работ на сельскохозяйственных полях, приусадебных участках, садах, обработанных пестицидами, а также на земельных угодьях, загрязненных экзогенными химическими веществами, содержащимися в атмосферных выбросах промышленных предприятий. Так, например, загрязнение почвы фтором за счет выбросов промышленных предприятий приводило к некрозу листьев виноградной лозы и абрикосовых деревьев в долине Роны (Швейцария). Употребление продуктов растительного происхождения, выращенных на почве с высоким содержанием фтора, приводило к развитию флюороза. Регистрировали нарушение кроветворения у детей, а также фосфорно-кальциевого обмена, увеличение количества больных с поражением печени и почек, гастритом.
Такой загрязнитель, как никель, является токсичным для растений, почвенных микроорганизмов и человека. Он угнетает гидролитические ферменты в грубогумусной оподзоленной лесной почве. Техногенное загрязнение почвы никелем отрицательно влияло на здоровье населения, в результате чего повышался уровень заболеваемости шизофренией, раком легких и желудка.
Повышенное вследствие поступления с промышленными выбросами содержание в почве бора приводило к возникновению борного энтерита.
В незагрязненной почве ртуть обычно находится в виде следов. Поступление же в почву даже незначительных количеств ртути влияет на ее биологические свойства. Ртуть понижает амонифицирующую и нитрифицирующую активность, действие дегидрогеназ. Повышенное содержание ртути неблагоприятно влияет на организм человека. Наблюдаются увеличение частоты заболеваний нервной и эндокринной систем, мочеполовых органов у мужчин, снижение фертильности.
В свинцовых искусственных биогеохимических провинциях увеличивалось число случаев заболеваний кроветворной и репродуктивной систем, органов внутренней секреции, учащались случаи злокачественных новообразований разной локализации. Кроме того, свинец угнетает деятельность не только нитрифицирующих бактерий, но и микроорганизмов — антагонистов кишечной и дизентерийной палочек Флекснера и Зонне, увеличивает сроки самоочищения почвы. К микроэлементам, повышенное содержание которых в почве приводит к неблагоприятным изменениям, относятся также ванадий, таллий, вольфрам и др.
Аналогично накоплению в почве неорганических химических элементов и веществ избыточное содержание органических химических соединений приводит к образованию искусственных геохимических провинций. К ним относятся прежде всего пестициды.
Использование в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов стойких в окружающей среде полихлорированных бифенилов привело к значительному загрязнению ими почв на рисовых полях Японии. Именно здесь в Кюсю впервые зарегистрировали болезнь Юшо, или масляную болезнь. Заболели тогда более 1000 человек. Причиной заболевания стало употребление рисового масла, содержащего полихлорированные бифенилы. Отравление сопровождалось тошнотой, рвотой, слабостью, гиперкератозом кожи, хлоракнэ, бронхитом, гепатитом, неврологическими нарушениями. Полихлорированные бифенилы обладают способностью преодолевать трансплацентарный барьер и попадают в молоко. Поэтому заболевание регистрировали даже у новорожденных, матери которых во время беременности употребляли загрязненное растительное масло. Доказано канцерогенное действие полихлорированных бифенилов.
В искусственно созданных эндемических провинциях вследствие миграции экзогенных химических веществ из почвы в атмосферный воздух, воду или растения наблюдаются случаи острого и хронического отравления, аллергических заболеваний. Отмечается также повышение бластомогенной опасности почвы, что связано с повышенным содержанием в ней бензпирена и подобных ему соединений. Обычно это бывает вблизи аэродромов, а также вдоль «коридоров» движения самолетов. Искусственные геохимические провинции с повышенным содержанием канцерогенных веществ в почве наблюдаются также вблизи ТЭЦ с малоэффективными золоуловителями, автомагистралей, после лесных пожаров и т. п.
Источник
Эндемические заболевания почвы это
ФГБОУ ВПО «Череповецкий государственный университет»
Проблема профилактики эндемических заболеваний и микроэлементозов у человека
Журнал: Профилактическая медицина. 2019;22(3): 92-100
Артеменков А. А. Проблема профилактики эндемических заболеваний и микроэлементозов у человека. Профилактическая медицина. 2019;22(3):92-100.
Artemenkov A A. The problem of the prevention of endemic human diseases and microelementoses. Profilakticheskaya Meditsina. 2019;22(3):92-100.
https://doi.org/10.17116/profmed20192203192
ФГБОУ ВПО «Череповецкий государственный университет»
В данном обзоре обсуждается проблема профилактики эндемических заболеваний (эндемий) и микроэлементозов человека. В нем представлены сведения о значении работ В.И. Вернадского, А.П. Виноградова, В.В. Ковальского и А.П. Авцина для становления и развития как науки геохимической экологии. Показано, что данная проблема комплексная и еще далека от решения. В статье рассматривается значение биогенных (эссенциальных) макро- и микроэлементов для нормальной жизнедеятельности организма человека (особенно детей и беременных женщин). В работе широко обсуждается тема биогеохимических провинций биосферы и техногенных геохимических аномалий, сформированных на территории России и за рубежом. Показана привязанность к этим ландшафтам таких эндемических заболеваний, как эндемический зоб, флюороз, уровская болезнь, рахит. Выяснено, что пониженное или повышенное содержание некоторых элементов в организме приводит к возникновению стойких нарушений минерального обмена — микроэлемнтозов. Как выяснилось, причиной таких нарушений может быть также дисбаланс микроэлементов, возникший вследствие загрязнения окружающей среды токсичными металлами в промышленных регионах страны. Высказывается мнение, что такие нарушения обмена веществ приводят к срыву регуляторных механизмов в организме человека и возникновению дезадаптивных состояний. В связи с этим делается вывод, что профилактика эндемий является проблемой мирового уровня. В качестве основных направлений предупреждения заболеваний этой группы рассматриваются составление элементного «портрета» человека, обогащение продуктов питания недостающими элементами и витаминами, проведение скрининговых исследований по установлению элементного статуса населения. В заключение отмечается, что изменение морфофункциональных структур тела человека под влиянием микроэлементозов приводит к развитию дезадаптационных нарушений. Определена универсальная роль общегигиенических мероприятий, режима дня, физических упражнений, рационального питания и общеглобальных мер по охране окружающей среды для сохранения здоровья населения.
ФГБОУ ВПО «Череповецкий государственный университет»
К настоящему времени хорошо известно, что многие химические элементы в виде минеральных солей, ионов и комплексных соединений входят в состав живой материи и являются незаменимыми нутриентами, которые ежедневно должны поступать в организм человека с водой и пищей. При недостатке, избытке или дисбалансе того или иного биогенного элемента в организме человека возникают эндемические заболевания и происходит нарушение минерального обмена. Принципиально важно то обстоятельство, что эндемические заболевания и микроэлементозы человека напрямую взаимосвязаны с геохимическими факторами местности и экологической средой, в которой проживает население. Именно дисбаланс этих двух составляющих является основным патогенетическим фактором, приводящим к развитию эндемических заболеваний у человека и нарушению минерального обмена.
Не так давно возникло новое научное направление – геохимическая экология эндемических заболеваний, основы которой заложены академиком В.И. Вернадским, его ближайшим учеником А.П. Виноградовым и проф. В.В. Ковальским. Согласно биохимической теории В.И. Вернадского, в природе существует биогенная миграция атомов по цепочке почва → вода → пища → человек, в результате которой практически все элементы окружающей среды поступают в организм [1].
А.П. Виноградов является основоположником учения о биогеохимических провинциях биосферы — территориях, характеризующихся повышенным или пониженным содержанием одного или нескольких химических элементов в почве или воде, а также в организмах, обитающих на этой территории. Под руководством В.В. Ковальского и его сотрудников была проведена огромная работа по изучению содержания и распределения микро- и макроэлементов в различных регионах нашей страны и составлению общей карты и атласа биогеохимических провинций [2, 3].
По мнению А.П. Авцына и соавт., до некоторых пор подавляющее большинство болезней и синдромов этого класса почти не регистрировалось, так как на них не обращали достаточного внимания [4]. Однако в настоящее время эта группа болезней все больше привлекает внимание исследователей как в России, так и за рубежом. Так, например, в работе [5] акцентируется внимание на том, что микроэлементы необходимы для нормального роста, развития и функционирования здорового организма. Если в потребляемой пище имеются как недостаток, так и избыток микроэлементов, то это может привести к различным, порой необратимым нарушениям в организме, приводящим к развитию серьезных заболеваний.
Сегодня общепризнано и то, что микроэлементный состав почв в естественных условиях и при их техногенном загрязнении оказывает большое влияние на здоровье человека [6]. Так, в Германии загрязнение почвы редкоземельными элементами (скандием, иттербием и лантаноидами) от антропогенных источников (медицинских учреждений, нефтепереработки, горнодобывающей промышленности, сельского хозяйства) создает определенные риски для возникновения микроэлементозов [7].
Таким образом, мы видим, что биогеохимическая концепция существования биосферы основывается на признании процессов биогенной миграции химических элементов как необходимых факторов ее эволюции. Они преобразуют земную кору и обусловливают возможность развития жизни. Наше представление о биохимической пищевой цепи усложняется, если рассматривать проблему в аспекте геохимической мозаичности среды. Исследования в этом направлении очень важны, так как служат основой понимания связи организмов с геохимической средой на молекулярном уровне. Несомненно, пищевые продукты растительного происхождения являются основным источником многих микроэлементов для человеческого организма, так как микроэлементы извлекаются корнями растений из глубоких слоев почвы и накапливаются в различных частях растений, а затем переходят в организм человека [8].
Но не все проблемы в этом направлении еще решены. Крайне мало известно о механизмах биогенной миграции химических элементов, причинах и условиях возникновения и развития эндемических заболеваний у населения, проживающего в разных, особенно экологически неблагополучных регионах России. Там особенно остро стоит проблема эффективной профилактики эндемических заболеваний и коррекции микроэлементозов человека.
Цель этого исследования — обобщение данных о влиянии геохимического состава биосферы на элементарный статус организма человека, на развитие эндемических заболеваний, а также данных по профилактике эндемий.
Значение микроэлементов для жизнедеятельности организма человека
Ведущие специалисты по гигиене и профилактике заболеваний утверждают, что наиболее значимыми по степени негативного воздействия на организм человека являются хронический недостаток или избыток микронутриентов — витаминов, макро- и микроэлементов и других биологически активных соединений. Для нормального функионирования всех физиологических систем организма необходимы эссенциальные микроэлементы, которые входят в состав не менее 2000 ферментов, катализирующих множество реакций. Нарушение химического гомеостаза обозначается термином «микроэлементоз» [9].
Рассмотрим значение макро- и микроэлементов для человека. Особенно опасны микроэлементозы, возникающие у детей. Неадекватное поступление минеральных элементов с пищей в детском и подростковом возрасте отрицательно сказывается на показателях физического развития, способствует развитию нарушений обменных процессов и хронических заболеваний [10]. А хронический недостаток селена в организме взрослых и детей может грозить серьезными заболеваниями, такими как эндемическая кардиомиопатия, так как множество продуктов, которые мы употребляем сегодня, недостаточно обогащены данным микроэлементом [11, 12].
Некоторыми авторами рассматривается физиологическая роль таких микроэлементов, как цинк, селен, йод, хром, молибден, кремний, ванадий, и их участие в качестве кофакторов ключевых ферментов в нормальной жизнедеятельности организма взрослых и детей [13]. Обсуждается вопрос о биологической роли в организме цинка, который является важным микроэлементом для людей. Однако до сих пор не найден чувствительный и специфический биомаркер для оценки физиологического статуса Zn. По имеющимся данным [14], таким биомаркером может являться соотношение линолевой и дигомо-γ-линоленовой кислот (LA: DGLA). В другом исследовании [15] показана корреляция между наличием дефицита цинка и развитием осложнений у беременных женщин. Приведенные данные косвенно свидетельствуют в пользу того, что наиболее значимым является сочетание эндогенных и экзогенных факторов, вызывающих дефицит микроэлементов (железа, цинка, селена) и накопление их в крови [16].
Предполагают также, что железо как микроэлемент имеет важное значение для различных клеточных процессов, но избыток железа может вызвать повреждение органов за счет образования активных форм кислорода. Поэтому количество железа в организме должно строго контролироваться, особенно при хронических анемиях [17]. Высказывается мнение, что перегрузка железом из-за повторного переливания крови и повышенной абсорбции железа вследствие гемолиза эритроцитов является основной причиной повышенного окислительного стресса у этих пациентов [18].
Таким образом, мы видим, что макро- и микроэлементный гомеостаз является необходимым условием нормальной жизнедеятельности человека, так как его дисбаланс приводит к нарушению многих функций организма. В связи с этим необходимо найти четкие критерии оценки каждого биогенного элемента.
Биогеохимические провинции биосферы
Распределение химических элементов в биосфере — один из важнейших факторов формирования живых систем в абиогенной среде. В процессе эволюции живые организмы адекватно приспосабливаются к характерному для того или иного региона геохимическому составу почвы и воды [19]. Выявлена взаимосвязь содержания биогенных элементов в объектах среды обитания и организме человека. Результаты исследований свидетельствуют, что продукты питания и питьевая вода являются основными источниками поступления микроэлементов в организм человека. От их минерального состава напрямую зависят особенности формирования его микроэлементного статуса [20].
Под влиянием биогеохимических идей В.И. Вернадского сформировалась новая область знаний — геохимическая среда и здоровье, которая занимается изучением влияния макро- и микроэлементов на организм человека. Рассмотрим условия и причины формирования природных и антропогенных геохимических аномалий на территории Забайкальского края, на примере которого, по данным большого количества источников литературы, достаточно хорошо изучена эндемическая патология населения региона, а именно проблема формирования состояний, обусловленных естественными геохимическими особенностями местности.
В статье [21] дана характеристика таких заболеваний, как эндемический зоб, флюороз, селенодефицитный микроэлементоз, уровская болезнь. Отмечено, что ведущими причинами деградации геохимической среды в крае являются освоение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых. Видно, что содержание химических элементов в природных средах обусловлено комплексом ландшафтных и минералого-геохимических особенностей пород, эндогенными и экзогенными геологическими процессами, происходящими в земной коре. В этом контексте рассматривается трехкомпонентная модель формирования геохимических зон в регионах с повышенной геодинамической активностью и действием рудоформирующих систем. Модели рудогенеза, обусловливающие формирование высоких концентраций природных токсикантов, могут быть использованы для медико-геологического районирования территорий [22].
Нет сомнения и в том, что геохимические условия территорий оказывают влияние на химический состав компонентов медоносных ландшафтов. Физико-химические свойства почвенного покрова в медосборных ландшафтах, оказывая влияние на подвижность элементов, являются одним из ведущих факторов формирования минерального состава меда [23].
Как уже было указано выше, одним из важных минеральных компонентов пищевых продуктов является селен. Показано, что среди факторов, определяющих селеновый статус у населения, наиболее важным является геохимическая характеристика почвы. Высокая вариабельность показателей селенового статуса у населения определяет необходимость комплексного подхода к выявлению экологических факторов, связанных с недостатком или избытком селена в окружающей среде [24].
В Челябинской области выявлены биогеохимические провинции, которые по своему происхождению являются естественными и антропогенными. Под действием природных и техногенных факторов сформировались геохимические аномалии с избыточным накоплением одних элементов — никеля, свинца, хрома, реже кобальта и дефицитом других — селена, цинка, марганца, йода. Недостаток микроэлементов в почве через биохимические пищевые цепи формирует аналогичный недостаток минеральных веществ в пищевом рационе человека. В связи с этим обосновывается необходимость развития производства продуктов питания массового потребления, обогащенных Se и I, и обсуждается возможность производства пищевых продуктов специального (лечебно-профилактического) назначения, обогащенных Zn и Cu [25].
Исходя из вышесказанного, большое значение сейчас имеет выращивание качественной сельскохозяйственной продукции. Но формирование высокой урожайности сельскохозяйственных культур зависит от комплекса природных факторов, интегрирующим показателем которого является тип агромикроландшафта [26]. Например, в разных экологических зонах Республики Дагестан концентрация микроэлементов в пищевых продуктах зависит от вида продукта и почвенно-климатических условий экологических ландшафтов [27].
Нет сомнения в том, что поступление микроэлементов с продуктами питания зависит от климатических и географических условий проживания, а техногенная миграция связана с геохимией ландшафта. Следует обратить внимание на то, что для наиболее отдаленной от Дагестана Кыргызской Республики имеется большой список эндемических заболеваний, ведущими из которых являются эндемический зоб, селенодефицитная кардиомиопатия, кариес и флюороз зубов [28].
Данная закономерность позволяет рассматривать возникновение эндемических заболеваний как следствие формирования ноосферы, в котором выделяют два этапа: 1) этап клонизации, когда заболевания обусловливались миграцией атомов химических элементов на территории с неоптимальными условиями существования; 2) этап техногенеза, когда к фактору переселения добавляется фактор искусственного изменения геохимических условий существования. На примере Брянской области апробирован данный подход, позволяющий создавать карты риска распространения эндемических заболеваний [29].
С другой стороны, мы видим, что Республика Узбекистан остается зоной высокой распространенности йоддефицитных состояний. В связи с этим в ней активно проводится работа по снижению и ликвидации йоддефицитных состояний: 1) обеспечение йодирующими установками и йодатом калия соледобывающих и солеперерабатывающих предприятий; 2) проведение регулярного мониторинга содержания йода в соли и моче; 3) проведение санитарно-просветительских мероприятий среди различных слоев населения [30].
Известно, что в Обь-Иртышском междуречье имеются обширные территории с низким или высоким содержанием в почвах и воде отдельных химических элементов (B, Cu, F, I, Br, As), что может привести к возникновению эндемических заболеваний животных и человека [31]. Аналогично на территории естественной геохимической и природно-техногенной аномалии, расположенной на территории Свердловской области в районе пос. Уралец, установлено увеличение общей заболеваемости населения по сравнению с фоновым участком. Из этих примеров можно сделать вывод об универсальности действия геохимического фактора для аномальных участков земной поверхности [32].
Действительно, природный дефицит микроэлементов является одной из причин особенностей течения заболеваний органов пищеварения у человека. Так, в Чувашии население биогеохимической провинции испытывает недостаток в рационе питания Se, Cu, Mn и Fe, что сказывается на течении многих заболеваний [33]. В Центральном Иране изучалось гидрогеохимическое поведение фтора в грунтовых водах и почвах и проводилась оценка риска для здоровья в области развития эндемического флюороза [34].
Таким образом, миграция химических элементов из почвы, воды в растения, а затем в организм человека имеет свои особенности для каждой биогеохимической провинции биосферы и зависит от элементного состава земной коры, что отражает специфику эндемических заболеваний.
Эндемические заболевания и микроэлементозы человека
В настоящее время эндемические заболевания и микроэлементозы человека относят к экологически обусловленной патологии, при которой отмечаются недостаток, избыток или дисбаланс того или микроэлемента в организме взрослых и детей. Интересно отметить одну особенность, которая заключается в том, что количество химических элементов в воде, почве и пище может стать причиной нарушения кальциевого обмена у детского населения. Так, например, дети племени Гбагги, проживающего в 100 км к юго-востоку от Кадуны в Северной Нигерии, страдают от тяжелого рахита. Эти результаты свидетельствуют о том, что недостаток кальция в пище и окружающей среде может стать причиной возникновения данного заболевания [35].
Напротив, в провинциях Индии (Ропар и Пенджаб) с преобладанием водно-болотных угодий серьезной проблемой является содержание тяжелых металлов в почвенных и пищевых культурах (пшенице, рисе, кукурузных зернах и семенах горчицы). Анализ образцов почв и культурных растений выявил наличие в почве высокого содержания Co и Pb. По этой причине поступление тяжелых металлов через продовольственные культуры представляет высокий риск развития различных заболеваний для жителей этих провинций [36].
Эти сведения позволяют рассматривать концепцию микроэлементозов, согласно которой химические вещества, находящиеся в природе и организмах живых существ, обусловливают взаимодействие живых существ друг с другом и с окружающей их природной средой. Предполагается, что различные микроэлементы в зависимости от их концентрации в организме человека по-разному влияют на процессы жизнедеятельности человека и его здоровье [37]. Примечательно, что у беременных женщин Намангана (Республика Узбекистан) выявлено снижение содержания селена, кобальта, молибдена и значительное превышение уровня железа, что является одним из значимых геохимических факторов йоддефицитных состояний и свидетельствует о дисмикроэлементозе [38].
Изучение содержания 28 макро- и микроэлементов (Al, Ag, Li, В, Вa, Bi, Ca, Cd, Со, Сr, Сu, Fe, Ga, In, К, Mg, Mn, Na, Ni, Mo, P, Zn, Se, Tl, Pb, Sr, S, Si) в волосах детей и подростков, проживающих на Европейском Севере Российской Федерации (Архангельская область), выявило как пониженное, так и повышенное содержание некоторых элементов. Выявлены значительная индивидуальная вариабельность макро- и микроэлементного статуса детей-северян и некоторая гендерная зависимость [39].
Сопоставительный анализ данных позволил установить связи между частотой патологии щитовидной железы у жителей города Пензы и Пензенской области и содержанием микроэлементов в воде и почве. Установлена сильная корреляционная связь между содержанием цинка в почве и частотой заболеваемости диффузным зобом, содержанием кадмия в почве и частотой заболеваемости гипотиреозом и диффузным зобом, содержанием фтора в воде и уровнем заболеваемости тиреотоксикозом [40].
Анализ содержания в организме йода в связи с йодным дефицитом на территории Челябинской области и в городе с развитой отраслью черной металлургии показал, что на фоне проводимой йодной профилактики йодированной солью у детей происходит снижение йоддефицитных состояний: снижается частота эндемического зоба, увеличивается содержание йода в организме. Однако полностью йодный дефицит не исчезает, что, по-видимому, связано с наличием в окружающей среде дополнительных струмогенных факторов [41].
Изучение микроэлементного состава пищевых рационов, проб воды и проб волос больных язвенной болезнью и здоровых людей в республиках Чувашия и Непал показало, что язвенная болезнь тесно связана с содержанием в организме магния, железа, фтора, кремния, молибдена, мышьяка, цинка, хрома, марганца, кадмия и их соотношением с йодом в суточных рационах питания [42]. Не исключено, что и на территории Забайкальского края разнообразная геохимическая обстановка приводит к возникновению таких эндемических заболеваний, как кешанская и уровская болезни, эндемический зоб, флюороз [43].
В развивающихся страх (Йемен, Ирак, Бангладеш, Сирия) большой проблемой для населения является качество питьевой воды. Потребление населением питьевой воды, содержащей в больших количествах такие химические элементы, как мышьяк и фтор, здесь приводит к возникновению флюороза [44]. В России в биогеохимических провинциях Крымского полуострова причинами возникновения и развития эндемических заболеваний также являются факторы окружающей и природной среды (химический состав почвы и питьевой воды). В местной питьевой воде выявляется недостаток содержания фтора и йода. Заметим, что у 40% населения Российской Федерации (а на отдельных территориях до 95%) выявляются патологические изменения в щитовидной железе. Заболевания щитовидно-паращитовидного комплекса являются социальной проблемой, требующей комплексного подхода [45, 46].
На территории Башкортостана выявлена тесная связь микроэлементного и тиреоидного профиля больных зобом с геохимическими условиями местности проживания. Так, проживание в зоне развития карбонатных пород является наиболее благоприятным, способствующим снижению уровня соматических заболеваний и патологии щитовидной железы [47].
Геохимические аномалии Большого Кавказа и Азово-Кубанской равнины, находящиеся в зонах недостатка или избытка химических элементов, оказывают негативное влияние на здоровье человека и способствуют развитию эндемического зоба и флюороза [48]. В Республике Дагестан среди детей, страдающих эндемическим зобом, частота встречаемости психических расстройств значительно выше [49]. Однако изучение содержания йода в почвах и водах Республики Дагестан и сопоставление полученных данных с показателями заболеваемости позволили установить, что заболеваемость населения республики не всегда связана с низким содержанием йода в природных средах. Значит, причиной возникновения патологии щитовидной железы являются нарушения дисбаланса других микроэлементов и ранее не известные зобогенные факторы [50].
Высказывается мнение, что распространенность эндемического зоба среди подростков и взрослого населения Приморского края зависит от проживания в различных биоклиматических зонах и экологических условий. Иными словами, данная патология щитовидной железы ярко проявляется в районах континентальной и прибрежной зон и наименее — в переходной биозоне [51]. Следовательно, в этих зонах действительно имеется группа факторов, ассоциированных с дефицитом йода у населения, приводящих к нарушению обмена йода в организме. По-видимому, дисбаланс микроэлементов в природной среде является причиной развития эндемических заболеваний и микроэлементозов человека [52].
Можно заключить, что в организме человека существуют пороговые концентрации химических элементов, за пределами которых происходят срыв регуляторных механизмов, возникновение дезадаптивного состояния и развитие эндемического заболевания, сопровождающегося нарушением минерального обмена.
Профилактика нарушений минерального обмена у человека
Итак, мы видим, что дефицит микронутриентов в питании населения является одной из основных современных проблем здравоохранения мирового уровня, наиболее частой причиной многих заболеваний. Причины возникновения микроэлементозов и вероятные последствия от недостатка микроэлементов в организме человека должны учитываться в процессе производства продуктов питания и их обогащения микроэлементами [53]. Несомненно, большинство эндемических заболеваний человека так или иначе связано с нарушениями баланса макро- и микроэлементов. Возникшие на этой почве микроэлементозы непосредственно взаимосвязаны с влиянием окружающей среды, соотношением концентрации химических элементов в окружающей среде и организме в целом [54].
В связи с этим перспективным направлением современной профилактической медицины является изучение элементного «портрета» населения отдельных биогеохимических регионов с целью научной разработки и внедрения мероприятий по устранению выявленных микроэлементозов и профилактике заболеваний [55]. Имеющиеся экспериментальные данные говорят о необходимости включения в рацион питания детей и подростков с диффузным нетоксическим зобом, проживающих в условиях легкого йододефицита, продуктов животного происхождения, морепродуктов, а также об обязательном использовании йодированной соли с целью профилактики и лечения данной патологии [56].
Было отмечено, что рацион беременных женщин характеризуется низким уровнем Fe, Zn, Ca, Mg, витамина D и фолиевой кислоты. Диетические добавки с витаминами и минералами значительно увеличивают ежедневное потребление железа и фолиевой кислоты у беременных женщин [57]. В связи с выявленной высокой распространенностью эндемического зоба у подростков (19,4%) профилактика йододефицитных состояний должна начинаться с неонатального периода и продолжаться после рождения ребенка [58].
Как мы видим, различные отклонения в содержании химических элементов в организме человека могут быть вызваны неблагоприятными факторами среды. Накопленные данные в литературе [59] подтверждают перспективность скрининговых исследований по установлению содержания макро- и микроэлементов в биосубстратах у различных групп населения с целью коррекции их элементного статуса, улучшения показателей здоровья и качества жизни в целом.
В разных регионах России разрабатываются программы и новые методы профилактики геохимически обусловленной патологии. Обсуждается необходимость разработки модели оптимизации питания населения Рязанской области, осведомления о принципах рационального питания и применения профилактических комплексов для снижения риска заболеваний щитовидной железы [60].
Для выявления формирующихся очагов болезни Кашина—Бека и ее стертых форм предлагается не только отслеживать гидрогеохимическое соотношение Ca/Sr, но и фиксировать атипичное течение рахита с определением содержания фосфора в плазме крови, нормализовать потребление соли и чая, богатого биодоступным Mn [61]. В целях профилактики болезни Кашина—Бека и эндемического деформирующего остеоартроза рекомендуется устранять недостаток Ca и Se в воде и почве эндемических районов [62].
В случае возникновения в организме селеновой недостаточности при проживании в селенодефицитной провинции рекомендуется применение пищевых добавок, которые приводят к положительным изменениям состояния крови, дыхательной системы, общефизического состояния и физической работоспособности [63]. Однако сегодня высказывается мнение, что традиционные добавки селена обычно имеют низкую степень абсорбции и повышенную токсичность. Поэтому крайне важно разработать инновационные системы в качестве переносчиков соединений селена для организма взрослых и детей [64, 65].
Отметим, что некоторые зарубежные авторы [66, 67] предлагают использовать редкоземельные элементы как биоиндикаторы эндемий и микроэлементозов человека. Для снижения возникающих рисков от высокотехнологичных редкоземельных элементов антропогенного происхождения предлагаются следующие профилактические мероприятия: 1) выявлять антропогенные источники, механизмы передачи и экологическое поведение редкоземельных элементов; 2) определять риски для здоровья человека и окружающей среды и предлагать меры по их минимизации.
Таким образом, для предупреждения возникновения эндемических заболеваний и микроэлементозов у человека необходимо строго соблюдать правила рационального питания, своевременно проводить оценку пищевого рациона, а при выявлении нарушений минерального обмена применять биологически активные добавки к пище. Но здесь, конечно, могут возникнуть и другие проблемы, связанные с плохой всасываемостью необходимого организму элемента или наличием у человека заболевания желудочно-кишечного тракта.
Заключение
Таким образом, в основе адаптации организма человека к избытку или недостатку поступления в организм биогенных элементов лежат адекватные изменения морфофункциональных структур тела человека. При нарушении морфофункционального резерва вследствие избытка, недостатка или дисбаланса необходимых элементов в организме повышается возможность развития дезадаптационных повреждений и возникновения эндемических заболеваний.
Как нам представляется, профилактика эндемических заболеваний и микроэлементозов у человека является наиболее успешной в том случае, если развитие болезни связано только с избыточным или недостаточным поступлением того или иного микроэлемента в организм. В этом случае профилактика строится в основном на рациональном подборе тех или иных продуктов питания, а при необходимости — на обогащении рациона необходимыми макро- и микроэлементами и употреблении биологически активных добавок. Если же нарушение минерального обмена и развитие выраженного микроэлементоза происходит из-за повреждения определенных систем организма иными патогенными факторами, то профилактика должна включать комплекс общегигиенических мероприятий. Огромную роль в этом комплексе играют систематические занятия физической культурой, правильное чередование труда и отдыха, полноценный сон, ежедневное пребывание на свежем воздухе.
Однако до сих пор не совсем понятно, какие именно биогенные элементы (и в каком количестве) должны поступать в организм, как они действуют на организм. Ведь существует и большая группа условно эссенциальных элементов. Отсюда становится понятной и сложность профилактики эндемических заболеваний и микроэлементозов у человека, которые могут быть предупреждены, по всей вероятности, только общеглобальными мерами охраны воздуха, почвы и воды. Несомненно, правильный пищевой рацион, культура здоровья и физические упражнения могут в сочетании со средствами профилактики оградить человека в какой-то степени от возникновения эндемических заболеваний и микроэлементозов и сохранить здоровье населения на многие десятки лет.
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
The author declare no conflicts of interest.
Источник