EKOLOGO-BIOLOGIChESKIY MONITORING MIKROELEMENTNOY ENDEMII YuGO-ZAPADNYKh TERRITORIY BRYaNSKOY OBLASTI, EE VLIYaNIE NA ZDOROV'E PODROSTKOVOY POPULYaTsII REGIONA

Abstract

В статье содержится обзор проблем о влиянии сочетанного воздействия дисбаланса микроэлементов и относительной йодной недостаточности на подростково-юношескую популяцию региона в условиях новейшей геоэндемической провинции.

Full Text

Актуальность. Исследования данных мониторинга окружающей среды юго-западных районов Брянской области (Новозыбковского, Злынковского, Унечского, Климовского, Клинцовского, Стародубского) позволяет говорить о сформировавшейся здесь новейшей геоэндемической провинции. В ее основе сочетанное воздействие пестицидного фактора в условиях повышенного ионизирующего излучения и выраженной йодной эндемии с дефицитом ряда эссенциальных микроэлементов (селена, фтора, цинка, меди, железа и др.) В условиях сформировавшейся новейшей геоэндемической провинции в ЮЗТ Брянской области геохимическая среда оказывает существенное воздействие на популяционное здоровье. Особенно уязвимым, оказывается организм детей и подростков, обладающих повышенной сенситивностью в силу биологического и социального напряжения организма, более чувствительного к состоянию окружающей среды. Ранжирование территорий юго-запада области по степени выраженности отмеченных аномалий позволило выделить три экологические группы районов: 1 группа - районы с интенсивным техногенным загрязнением и выраженными аномалиями геохимической среды (Новозыбковский и Злынковский районы); 2 группа - районы средней градации загрязнения (Клинцовский и Климовский районы); 3 группа (Стародубский, Унечский районы). Материал и методы исследования. Скрининг данных ежегодных диспансеризаций, антропометрических и психофизиологических исследований и индивидуальных анкет позволил провести корреляционный и множественный регрессионный анализ между показателями здоровья, интенсивностью воздействия неблагоприятных экологических факторов и социальным статусом обследуемых. Полученные результаты и их обсуждение. Установлено, что в каждой группе районов формируется особая картина заболеваемости. Среди нозологических форм выделяют патологии эндокринной, сердечно-сосудистой системы, болезни органов дыхания, пищеварения, мочевыделения. В двух экологических группах районов патологии эндокринной системы (кистозный зоб, аутоиммунный тиреоидит, гиперплазия щитовидной железы), являются решающими в структуре общей заболеваемости студентов педагогического колледжа. Это обусловлено тем, что Брянская область является эндемической по содержанию йода в почве и воде. Особенно это актуально для юго-западных территорий, где наблюдается наиболее высокий уровень заболеваний щитовидный железы. По данным академика РАМН, директора эндокринологического научного центра РАМН, главного эндокринолога МЗ РФ И.И.Дедова распространенность эндемического зоба у детей и подростков центральной России составляет 15-25%, а по отдельным регионам до 40%. (Дедов И.И. 2000; Абдусалямов А.А.). Влияние дефицита йода на организм полностью подчиняется третьему закону биогеохимии (закону В.В. Ковальского) - биологические эффекты дефицита микроэлемента в биогеохимической пищевой цепи проявляются последовательно. В результате эволюционно выработанных механизмов адаптации 80-90% организмов приспосабливаются к данному дисбалансу и лишь 5-20% популяции не способны справиться с регуляцией метаболических процессов и развивают эндемическую патологию (Сусликов В.Л., 2000). Эндемический зоб является ярким примером специфического экологически обусловленного заболевания, зависящего от свойств биогеоэндемической провинции, т.е. проявлением биогеохимической эндемии. Нарушение функции тиреоидной системы приводит к целому ряду патологических состояний и заболеваний, которые принято объединять под термином «йоддефицитные заболевания». В настоящее время к ЙДЗ относят снижение фертильности, мертворождения, врожденные аномалии развития, повышенную перинатальную смертность, кретинизм, зоб эутиреоидный или с гипотиреозом или (много) узловой токсический, задержку психического и физиологического развития у детей и подростков, ухудшение интеллектуальных способностей у взрослых. Все эти последствия йодного дефицита связывают с недостаточной продукцией тиреоидных гормонов и компенсаторными реакциями, направленными на преодоление этой недостаточности (Велданова М.В.,2000). ВОЗ определила ряд параметров, по которым следует оценивать состояние йоддефицитных заболеваний. Они включают: распространенность зоба в популяции, уровень экскреции йода с мочой, уровень ТТГ у новорожденных, уровень тиреоглобулина в крови. Чтобы судить о тяжести ЙДЗ целесообразно оценивать как минимум два параметра с обязательным определением распространенности зоба (пальпация /УЗИ) и концентрацией йода в моче. В районах, свободных от дефицита йода, частота зоба не должна превышать 5%, показатели экскреции йода с мочой должна быть выше 100 мкг/л и частота уровня ТТГ в крови более 5 мЕ/мл у новорожденных. Брянская область (частота зоба 12-30%; концентрация йода в моче детей и подростков 69-84 (медиана йодурии) мкг/л; степень тяжести ЙДЗ - легкая - средняя) пострадавшая при аварии Чернобыльской АЭС, является эндемичной по зобу. Дефицит йода обусловил повышенное накопление радиактивного йода в щитовидной железе у значительного числа жителей (особенно детей) и ныне является фактором повышенного риска развития онкологических заболеваний. В условиях сформировавшейся новейшей геоэндемической провинции в юго-западных районах Брянской области, характеризующейся дисбалансом микроэлементов и относительной йодной недостаточностью, имеет место увеличение расстройств здоровья в подростково- юношеской популяции региона, повышение риска возникновения экологически обусловленных заболеваний. Как известно, Белорусское полесье, куда исторически включается и юго-западная часть Брянской области, относится к зоне зобной эндемии, что является первым клиническим симптомом йодного дефицита. Почвы Русской равнины, по данным Н.Г.Зырина и Ю.Н.Зборищука, по содержанию йода делятся на три группы: автоморфные кислые таежные почвы с низким содержанием йода; автоморфные почвы лесостепей и степной зоны с высокой концентрацией йода; торфяно-болотные луговые, пойменные почвы, где йода больше всего. Концентрация йода в почве У (в мг/кг) прямолинейно связана с содержанием органического вещества Х (в%) по уравнению у= 0,25+0,43х, что свидетельствует о связывании йода органическим веществом (ТихомировФ.А.,1983) Разрабатывая идеи биогеохимического районирования, В.В.Ковальский рассматривал в единстве как геохимическую среду (породы, природные воды, почвы), так и биохимические и физиологические особенности организмов. При таком анализе выявляются связи между недостатком или избытком микроэлементов и состоянием живых организмов вплоть до появления эндемических (местных заболеваний). В основу такого районирования В.В.Ковальский положил биогеохимические провинции - физико-географические зоны, в которых наблюдается недостаточность отдельных элементов (отрицательные аномалии) или их избыток (положительные аномалии). Всего он выделил четыре зоны на территории бывшего СССР, которые характеризуются единством зональности почвообразования, климата, миграции элементов и типом биологических реакций организмов на геохимические факторы среды. Брянская область относится к таежно-лесной нечерноземной зоне, провинции которой характеризуются бедностью йода и недостатком селена (по В.В.Ковальскому). Классификация контрастных природных ландшафтов Брянской области относит ее юго-западные территории к Белорусской провинции дерново-подзолистых слабогумусированных почв и низинных болот (Г.Т.Воробьев, И.Н.Чумаченко, З.Н.Маркина и др. 2002). Приуроченность региона к природно-специфической биогеохимической провинции отражается на общем статусе питания жителей территории, характеризующемся хроническими микроэлементозами. В таблице приведены данные о микроэлементном дефиците юго-западных территорий Брянской области (по В.И.Коваленко, 1995). Таблица. Микроэлементный дефицит юго-западных территорий Брянской области Элемент Содержание в почвах, мг/кг Содержание в теле, г Доля от нормы.% У 0,53 (очень низкое) 0,006 46 Se 0,49 (очень низкое) 0,0045 35 V 30,0 (-/-) - - Cz 35,0 (-/-) - - Ni 20,0 (низкое) - - Cu 30,0 (низкое) - - Pb 60 (крайне высокое) - - Fe 38000 (пониженное) 0,6 62 F - 1,3 50 Ca - 682 68 K - 0,8 70 Хронические деформации гомеостаза подтверждаются результатами анализа содержания химических элементов в почвах г. Новозыбкова. Содержание титана здесь составляет 0,9от среднего значения, ванадия - 0,3; хрома - 0,5; меди-0,2; цинка - 0,5; селена - 0,2; йода- 0,1 (Д.К. Попов и др.,1994). Содержание необходимых микроэлементов в рационах исследуемой популяции в сопоставлении с нормальной физиологической потребностью составляет в %: V - 20; Сr - 30; Mn -100; Со - 30; Cu - 20; Zn - 50; Se - 30; У - 40, что отражается их устойчивые корреляционные соотношения в пищевой цепи «почва - вода - растения-животные - продукты питания - человек» (Целоусов А.Г., 1996). Микроэлементы обладают широким спектром синергических и антагонистических взаимоотношений. Дефицит или избыток как эссенциальных, так и токсических микроэлементов в окружающей среде вызывает нарушения физического и психофизиологического развития. Влияния природного фактора на здоровье подростково- юношеской популяции региона обусловлено наличием биогеохимической провинции с недостаточным содержанием йода. Его недостаток приводит к развитию целого ряда патологических и йоддефицитных состояний. Наличие ЙДЗ в Брянской области было подтверждено установлением эндемического зоба в 1963 - 1964г. (МоскаленкоО.П.). Углубленные обследования 1996 - 1997гг. В.Шахтарина, Е.Паршкова и академика РАМН А. Цыба подтвердили эти данные определением йодурии. До середины 80-х годов на этих территориях существовал противозобный диспансер, проводивший йодную профилактику и лечение тиреоидной патологии. В дальнейшем его работа была свернута, и плановая профилактика йодного дефицита прекращена. Йод относится к эссенциальным микроэлементам, которые не обладают способностью накапливаться в организме и поэтому, должны постоянно пополнятся с пищей. Поскольку за сутки выводится около 90% поступившего йода, по величине его экскреции можно расчетным способом оценить его потребление рекомендуемого WHO/ UNICEF (1992г), как наиболее информативного показателя для этих целей. Медиана концентрации йода в моче детей и взрослых юго-западных районов Брянской области указывает на йодную недостаточность (Шахтарин В., Цыб А., Паршков Е., 1997). Использованная для эпидемиологических оценок ЙДЗ карта йодной обеспеченности региона, позволяет выделить 4 зоны йодной обеспеченности: первая зона > 10,0 мкг/дл; вторая -10,0-7,5 мкг/дл; третья - 7,5 -5 мкг/дл; четвертая - < 5 мкг/дл. Данные по отдельным районам свидетельствуют о существующем различии йодного дефицита. По выраженности йодной недостаточности можно выделить Злынковский, Новозыбковский, Красногорский, Клинцовский и Стародубский районы, имеющие медиану экскреции йода 7,85; 6,20;5,90; 7,14; и 5,94 мкг/дл соответственно (Шахтарин В.В., Цыб А.Ф., Прошин А.Д., Дорошенко В.Н., Квитко Б.И., Петракова О.И., 2002). К числу лиц проживающих в условиях йодного дефицита средней тяжести, относятся, помимо жителей соответствующих районов и жители пгт. Климово (3,91 мкг/дл) и города Стародуб (4,07 мкг/дл). Легкая степень йодной недостаточности наблюдалась практически на всей территории Клинцовского, а также на границе Унечского районов. В пубертатном периоде, несмотря на повышенную потребность подростков в тиреоидных гормонах и усиленное поглощение йода щитовидной железой, выделение йода с мочой тоже повышается, что приводит к относительному дефициту этого микроэлемента, даже в условиях его нормального поступления извне. У девочек экскреция йода достоверно превышает таковую у мальчиков в среднем на 10% (Велданова М.В., 2000). Предположительные объяснения сводятся к специфическому действию эстрогенов на гипоталамо-гипофизарно - тиреоидную систему или более частым у лиц женского пола врожденным дефектам тиреоидного гормоногенеза, ведущим к снижению поглощения и (или) органификации йода (Касаткина и др., 1999). В исследованиях В.В.Шахтарина, А.Ф.Цыба отмечается более выраженная медиана концентрации йода в моче у детей и подростков, однако определенной зависимости от пола ими не наблюдалась (1997г.). Доказано существование обратной связи между объемом щитовидной железы у детей и экскрецией йода; развитие зоба наблюдается, когда содержание йода в моче оказывается ниже критического уровня 100 мкг/л (Hetzel, 1989; Cuteкunst, Delangе, 1992). Индивидуальные особенности реакций на йоддефицит моделируются генетическими факторами и факторами окружающей среды (Schlieger et al., 1997; Pinchera et al., 1998;Шеплягина, 1997). Дети и подростки с эндемическим зобом имеют худшие показатели физического развития по сравнению со сверстниками получающих адекватное количество йода, особенно часто отмечается низкие показатели роста (Ибрагимова, 1999), задержка физического и интеллектуального развития, усиление инфальтильности (Гурский, 1988). Риск развития хронических заболеваний повышается при зобе 1 степени на 24%, при зобе 2-3 степени - на 45% (Шеплягина, 1997). Выявлена достоверная отрицательная корреляция между распространенностью зоба и медианой содержания йода в моче (r = - 0,35; p=0,025), (Ashizawa et al, 1997). В литературе представлены данные о коррелятивной зависимости между распространением зобной болезни и аномалиями содержания в окружающей среде фтора, брома, кальция, марганца, кобальта, стронция, цинка, молибдена, хрома, меди, ртути, селена (Коломийцева, 1968,1972; Ковальский 1974; Кашин 1987). Открытие эссенциальности Se положило начало многочисленным исследованием его биологических эффектов. Селен участвует в метаболизме тиреоидных гормонов, поскольку является компонентом дейодиназ - семейства селеноэнзимов. Особенно важная роль принадлежит дейодиназе 2-го типа, катализирующей активирующее дейодирование Т4 с образованием Т3,тем самым моделируя наличие Т3 в отдельных тканях (Canettieri et al, 1999). Доказано, что гиперпродукция ТТГ при недостаточности селена становится причиной гиперплазии щитовидной железы, связанной со снижением трансформации Т4 в Т3. Дефицит селена рассматривают как фактор экономии йода, но в условиях йодного дефицита сопутствующий дефицит селена способствует снижению функции щитовидной железы (Kvicala et al, Samir et al, 1998), повышает чувствительность тиреоцитов к некрозу. Концентрация селена в почвах юго-западных районов Брянской области и содержание в организме подростков вследствие недостатка этого элемента в воде и продуктах питания ниже референтных величин в 2,85 раза (дефицит 65%). По данным биомониторинга в среднем концентрация селена в сыворотке крови населения составляет 90-100 мкг/л, притом, что оптимальная обеспеченность организма человека селеном достигается при концентрации селена в сыворотке крови на уровне 115мкг/л, а дефицит его регистрируется при содержании в сыворотке крови менее 50 мкг/л. Патология щитовидной железы у исследуемой популяции занимает второе место в структуре общей заболеваемости, поскольку недостаток йода в организме может усугубляться дисбалансом Se, участвующего в метаболизме тиреоидных гормонов. Кроме того, дефицит селена отрицательно сказывается на состоянии иммунитета, репродуктивной функции. Селен, поступая в организм в виде селенита или селеносодержащих аминокислот, включается в большое число белков-селенопротеинов. Предполагается, что 17 кД белок ответственен за поддержание жизнеспособности сперматозоидов, а 56 кД белок печени участвует в предотвращении опухолей под действием химических канцерогенов. При глубоком дефиците селена (менее 0,02 мг/кг диеты) синтез этих белков глубоко подавлен, причем отсутствует, как правило, не только активная форма фермента, но и антигенный полипептид и его мРНК. В целом для Брянской области характерен «субоптимальный» статус Se, не сопровождающийся специфической патологией, но способный привести к снижению общей противоинфекционной, противоопухолевой резистентности организма, его устойчивость к стрессам. Селен является антагонистом ртути и мышьяка, способен защищать организм от кадмия и свинца. Если имеется дефицит Se, эти элементы накапливаются в организме, что в свою очередь усугубляет дефицит селена в организме. Селен принимает участие в окислении восстановленного глуататиона и тесно связан с метаболизмом витамина Е; показаны его радиопротекторные свойства (Беркоу, Флетчер, 1997; Скальный, Кудрин, 2000). Среди причин дефицита Se перечисляют: низкое содержание белков в рационе, радиационное воздействие, влияние токсических металлов т.е факторы имеющие место в юго-западных районах Брянской области. Имеются экспериментальные и клинические данные, подтверждающие гипотезу зобогенного влияния дефицита цинка-важного компонента многих метаболических процессов, особенно в условиях неадекватного потребления йода (содержание Zn в огородных почвах города Новозыбкова - составляет 0,5 от среднего значения). Цинк является компонентом более 200 металлопротеинов, в том числе ядерного рецептора Т3 (Oppenheimеr et al, 1994), что объясняет необходимость этого эссенциального микроэлемента для реализации биологического эффекта тиреоидных гормонов. Установлено, что дефицит цинка потенцирует эффект дефицита йода в развитие эндемического зоба в Турции (Ozata et al, 1999), но не участвует в его генезе в Германии (Hampel et al., 1997). Сведения о значении меди в тиреоидной патологии очень скудные. Cu необходим для перевода неорганического йода в органические соединения, смягчает проявления аутиммунных заболеваний. Полагают, что дефицит меди(ее содержание в почвах юго-западных районов Брянской области составляет 30,0мг/кг, что характеризуется как низкое) может приводить к нарушению синтеза Т4 и женских половых гормонов. Суточную потребность определяют в 1-2 мг для взрослых и 0,4 - 1 мг для детей (Скальный, 1999). Zimmermann et al представили данные о том, что железо (для ЮЗТ, Брянской области его содержание 38000 мг на кг почвы, характеризуется как пониженное) участвует в синтезе тиреоидных гормонов, а его дефицит снижает абсорбцию йода(Zimmermann et al, 2000, Report, 1999). Фтор не накапливается щитовидной железой. Имеются сведения, о том что фтор нарушает конверсию Т4 в Т3, способствует увеличению почечной экскреции йода (Терещенко, 1996). Концентрация фтора в водоисточниках Новозыбковского и прилегающих районах не превышает 0,25 мг/л, что определяет высокую распространенность и интенсивность кариеса зубов подростково- юношеской популяции исследуемого региона (Каплун И.С.,1994). Об истинном количестве поглощенного фтора судят по показателям его экскреции с мочой, с которой выделяется 87% поступившего в организм фтора (Мельниченко М.Э., Терехова Т.Н., 2006). Свинец, его содержание в почвах контролируемых районах характеризуется как крайне высокое (60 мг/кг), оказывает токсическое действие на гипоталамо-гипофизарную систему. В ранней стадии интоксикации возможен гипертиреоз, сменяющийся гипотиреозом (субклиническим или явным) возможен струмогенный эффект (Терещенко, 1996). Выводы. Геоэндемические особенности юго-западных районов Брянской области являются индефикацией общей напряженности нейроэндемического статуса студентов Новозыбковского профессионально-педагогического колледжа вследствие явной недостаточности йода, селена, других эссенциальных микроэлементов в совокупности с ростом напряженности функций этой системы, на фоне резкой деформации состава среды вследствие радиационно-пестицидного загрязнения.