Исследование микроэлементов — Медицинский журнал
Медицина как призвание

Исследование микроэлементов

Исследование микроэлементов

Исследование микроэлементов

Наблюдения, сделанные в разных районах мира, показали, что имеется определенная связь между содержанием в почве и воде ряда микроэлементов и частотой возникновения некоторых заболеваний. Естественно, на человека воздействует целый комплекс факторов, и микроэлементы являются лишь одной из сторон указанных связей.

Если говорить о почвах, то известно, что именно количество подвижных форм любого элемента в почве оказывает решающее влияние на его содержание в растениях и продуктах питания. Исследования А. П. Виноградова и В. В. Ковальского показали, что в среднем в почвах содержание кальция — 1,37 %, стронция-0,03, марганца — 0,085, цинка — 0,005, меди — 0,002, кобальта — 0,008 и йода — 0,0005%. Однако в отдельных геохимических зонах эти показатели могут быть значительно выше или относительно ниже.

Сложная цепь миграции микроэлементов из почвы и воды в организм животных, а затем в организм человека через растения имеет свои особенности для каждого биогеохимического района и зависит от очень многих климатогеографических условий.

В понятие «почва» входит целый комплекс представлений, куда входит совокупность таких условий, как физико-химический состав почв, наличие определенных микроорганизмов, концентрация микроэлементов, которые могут прямо или косвенно, часто через пищевые продукты, влиять на здоровье человека.

Сильный ветер и жара способствуют попаданию сухих взвешенных частиц почвы как в легкие, так и в пищеварительный тракт. Это также может оказаться небезразличным для здоровья человека.

Микроэлементы в почве имеют свою судьбу, и от этого в ряде случаев многое зависит, и прежде всего геохимические эндемии некоторых заболеваний, имеющих определенную локальность.

Учение Докучаева о почвах также способствовало развитию географии здоровья, установлению связей состава почв, их радиоактивности, особенностей растительной флоры с уровнем здоровья популяции, проживающей на тех или иных территориях.

Особое внимание при этих исследованиях уделяется изучению генетических особенностей почв. Недостаток или избыток химических элементов в почвах влияет на все звенья пищевых цепей, приводит к недостатку или избытку их в животном организме, к изменению характера декодирования, ослаблению или усилению синтеза биологически активных веществ, содержащих микроэлементы, к перестройке процессов промежуточного обмена веществ, к выработке новой адаптивной нх слаженности или дисфункциям, ведущим к эндемическим заболеваниям человека и животных.

В естественных условиях биохимические процессы, приводящие к качественным изменениям окружающей человека природной среды, протекают медленно, и поэтому животный организм, нередко проявляя избирательную способность к определенным химическим элементам или веществам, успевает адаптироваться, и катастрофы биогеохимической «эпидемии» не наступает. В настоящее время, при стремительном развитии производительных сил и освоении все новых и новых энергетических мощностей, процессы биогеохимической миграции и концентрации веществ в биосфере (литосфере, атмосфере) протекают настолько быстро, что организм человека не успевает приспосабливаться к новым биогеохимические условиям, к новым уровням содержания химических элементов в питьевых водах, продуктах питания, воздухе.

Существует еще один аспект — почва может служить источником заражения гельминтами (глистами). Некоторые гельминты — аскариды, власоглавы и другие проходят одну из стадий своего развития — цикл почве, следовательно, в распространении гельминтозов отбросы (главным образом, нечистоты) и загрязненная ими почва имеют особенно большое значение. Яйца аскарид в зависимости от климата и почвы могут оставаться жизнеспособными более 7 — 8 лет. На поверхности почвы яйца гельминтов гибнут под влиянием солнечного света. В результате высыхания, но в затемненных местах они сохраняют жизнеспособность несколько месяцев и даже лет.

Санитарная охрана почвы очень важна для предупреждения; кишечных инфекций — брюшного тифа, холеры, дизентерии; зоонозов — бруцеллеза, сапа, сибирской язвы; инфекций, в распространении которых играют роль грызуны,— чумы, туляремии, инфекционной желтухи, крысиного риккетсиоза; инфекций, передаютцихся с пылью,— туберкулеза, гнойничковых заболеваний; инфекций, микробы которых часто встречаются в почве,— столбняка, газовой гангрены и др.

Петтенкофер считал, что существуют почвы, которые способствуют развитию болезнетворных микроорганизмов, и иммунные — неблагоприятные для их развития. К последним он относил глинистые и торфяные. При этом он придавал большое значение грунтовым водам. Развитие микробиологии показало, что почвенная теория Петтенкофера была несколько односторонней. Orr был прав, подчеркивая влияние почв на здоровье населения, но недооценил всех форм этого влияния, оно гораздо сильнее и многообразнее, чем он предполагал.

Все процессы, протекающие в клетках организма, связаны с получаемой из почв водой, и пищей, в то же время в почву поступают и поглощаются продукты его обмена.

При оценке концентрации отдельных химических элементов в почве чрезвычайно важно знать, на каком уровне они находятся, встречаются ли в питьевой воде, каков путь попадания химических элементов в организм человека или влияния на него.

Радиоактивные вещества, соли магния, соли кальция, калия, фосфорные соединения могут оказывать влияние на целый ряд заболеваний в смысле учащения их у групп населения, проживающих на данных территориях.

Если речь идет о полезных ископаемых, то определенные группы населения, работающие на их добыче, могут оказываться в зонах риска — речь идет о добыче горных сланцев, каменной соли, самородной серы, битумов и некоторых других. Тут возникает сразу вопрос о формах охраны труда и мерах, принимаемых для предупреждения отрицательного влияния некоторых химических соединений на человека.

Большое влияние оказывает на человека, естественно, и питьевая вода. Общеизвестно, что потребление пищи и воды, бедной йодом, является поводом для возникновения эндемии зоба, а недостаток фтора приводит к развитию кариеса зубов. Но избыток фтора ведет к склерозу костей и к развитию тугоподвижности суставов.

Гидронимики и геохимики не раз указывали, что употребление населением вод с различной минерализацией в совокупности с другими природными факторами оказывает большое влияние на здоровье человека. Естественно, что эти факторы нельзя отрывать от социально-экономических условий, однако несомненно, что потребление с водой различных соединений сказывается в ряде районов на состоянии здоровья населения и требует самого тщательного санитарного надзора.

Говоря о связи здоровья с микроэлементами, нельзя обойти еще один вопрос — это засоленность почв и питьевых вод. Сколько нужно человеку соли и как соль действует на его здоровье?

Не случайно соленость — это одно из 4 основных вкусовых ощущений, Ведь вкус человека помогает выбрать ему доброкачественную пищу. Химический состав соли следующий; в ее молекуле 1 атом натрия соединен с 1 атомом хлора. Было показано, что солевой дефицит приводит не только к постоянной жажде, но и к утрате большинства вкусовых ощущений, даже острая пища как бы теряет свой аромат. История мира тесно связана с получением и торговлей солью, которая у некоторых народностей заменяла даже денежные знаки. Действительно, организм нуждается в соли, но ее недостаток или избыток влияет на здоровье отдельных групп населения.

Одна из важнейших проблем в мире — это получение урожаев, обеспечивающих жителей нашей планеты питанием. При этом широко используются различного рода химические соединения, в том числе пестициды. Результаты применения пестицидов, вызывающих острые отравления нередко с летальным исходом, в настоящее время наиболее часто регистрируются в развивающихся странах. По данным одного исследования, проведенного в Бразилии в 1967 — 1979 гг., было зарегистрировано 3445 случаев отравления пестицидами, 208 из которых закончились смертью.

В Сан-Пауло было показано, что примерно 7 % фруктов и 13 % овощей, выращиваемых в этом штате, содержат остаточные количества пестицидов, превышающие максимально допустимые уровни.

В промышленно развитых странах в результате запрещения или ограничения использования многих пестицидов отмечено снижение концентрации в организме хлорорганических соединений.

Почвы содержат различные концентрации макро- и микроэлементов, которые поглощаются растениями. Почвенно-климатические зоны имеют свои характеристики и при сравнении могут резко отличаться одна от другой.

Растущие на почвах культуры содержат различные концентрации как минеральных веществ, так и белков, жиров, углеводов и витаминов.

Употребление населением сельскохозяйственных продуктов, выращенных на различных почвах, может в той или иной степени сказываться на состоянии здоровья. Многое при этом зависит от калорийности пищи, наличия в ней витаминов, концентрации некоторых микроэлементов.

От почв зависят как вкусовые качества, так и питательность многих выращиваемых на них сельскохозяйственных растений. Даже одни и те же сорта при их посевах на разных почвах дают различную по вкусу продукцию. Примером этому служат картофель, зернобобовых, виноград, различного рода овощи, сахароносные и др.

Если взять некоторые горные районы с лугами и пастбищами, которые широко используются в животноводстве, то на северных склонах произрастают более сочные, способствующие образованию молока травы, а на южных склонах они низкорослые, но очень питательные. Доказано, что травы с южных склонов способствуют накоплению у животных высококалорийного мяса. Приведенные выше примеры доказывают большое значение характера почв для развития как животных, так и растений. Учитывая, что человек употребляет в пищу продукты как растительного, так и животного происхождения, становится понятным, как опосредованно почвы влияют на здоровье человека. При этом речь идет не только о микроэлементах, но и о других частях нашей пищи.

В группе заболеваний, вызываемых различными биологическими причинами, косвенное влияние природных факторов несомненно. Так, например, в почвах могут находиться болезнетворные микроорганизмы, как, например, бациллы столбняка, гангрены, сибирской язвы, злокачественного отека и многих других.

География здоровья во многом определяется микроэлементами почвы, через воду попадающими в организм человека. Урологические и ряд других заболеваний тесно связаны с характеристикой питьевой воды Тем более что во многих городах она подвергается специальной обработке — хлорированию и другим видам обработки. Ее микроэлементарный состав весьма разнообразен.

Причины эндемического зоба до настоящего времени полностью не выяснены. Общепризнано, что эндемический зоб тесно связан с йодной недостаточностью во внешней среде. Среди биогеохимических условий, способствующих развитию эндемического зоба, известная роль отводится содержанию микроэлементов во внешней среде и в организме человека.

Из работ А. П. Виноградова » известно, что из суточной физиологической нормы йода — 120 гамм — основное количество человек получает с растительной пищей — 70 гамм и 40 гамм с пищей животного происхождения. Иначе говоря, организм человека получает йод через местные продукты питания, в основном с растительной пищей. Не вызывает в настоящее время ни у кого сомнения тот факт, что недостаточное содержание йода в почве ведет к его дефициту в растениях, выращенных на этих почвах Растения являются промежуточным звеном между йодом почв и человеком,


Теория А. П. Виноградова о том, что горные и подзолистые почвы повсюду бедны йодом, получила широкое признание всеми исследователями.

Медико-географические исследования зоба в настоящее время проводятся во многих странах с помощью ряда методов, и в том числе в зонах йодной недостаточности используется радиоактивный изотоп йода, который дает возможность выявить изменения в щитовидной железе.

В долине реки Сох в Ферганской долине отмечена повышенная концентрация сурьмы. При длительном и непрерывном поступлении неорганических соединений сурьмы в организм происходит их избирательное накопление в щитовидной железе, и это сказывается на изменениях в ее морфологической структуре. Существование сурьмяных бногеохнмическнх провинций дало возможность изучить особенности зобных эндемий и показать, что повышенная концентрация сурьмы в щитовидной железе способствует эндемии зоба.

Оказалось, что на функциональное состояние гипофиза и щитовидной железы оказывает определенное влияние обмен йода. Но тут есть еще одна связь: при избыточном содержании во внешней среде фтора может быть нарушение обмена йода в организме. При этом функция гипофиза направлена на нормализацию родного обмена. Изучение .этой проблемы представляет большой интерес и показывает, что на эндемии зоба оказывает влияние не только йод, но и фтор и сурьма.

С развитием такой клинической дисциплины, как эндокринология, в ряде республик страны были открыты эндокринологические отделения и кабинеты. Особое внимание при этом было уделено географии зоба. В районах высокогорий с недостаточностью йода были созданы специальные диспансеры, которые проводили работы не только по выявлению и лечению больных, но и по профилактике этого заболевания, проведены медико-географические исследования.

В результате многолетнего систематического применения разработанного в РФ комплекса противозобных мероприятий распространенность зоба во всех эндемичных районах резко снизилась. Полностью ликвидированы наиболее тяжелые проявления эндемии, такие, как эндемический кретинизм, глухонемота и др.

А вот еще один пример результатов медико-географических исследований. В Якутии уролитиазмочекаменная болезнь является одним из самых распространенных урологических заболеваний: напряженность мочекаменной эндемии достигает здесь наиболее высоких цифр — 12,86 на 10000 населения. В звеньях пищевой цепи несбалансированность некоторых микроэлементов, в частности соотношения йода к марганцу и йода к кобальту, может оказать влияние на развитие мочекаменной болезни, особенно в тех районах, где наблюдается избыток кремния в воде.

Но и в пределах Якутии отмечается неравномерность географического распространения уролитиаза, а именно: приуроченность районов наибольшей интенсивности заболевания к биогеохимическим провинциям с ландшафтом кальциевого типа.

Результаты проведенных исследований дают основание для разработки методов профилактики мочекаменной болезни в условиях Якутии и ряда других районов Крайнего Севера: создание оптимальных условий для более благоприятной акклиматизации здесь пришлого населения тщательная терапия и профилактика воспалительных заболеваний органов мочевой системы и мочевых диатезов; раннее выявление больных уролитиазом в процессе специализированных профилактических осмотров населения; проведение в ряде районов Якутии специальных мероприятий, направленных на корригирование существующей неблагоприятной биогеохимической ситуации, восполнение в пищевом рационе населения дефицита некоторых витаминов (особенно А, С, Д) и таких элементов, как фосфор, магний, йод и фтор.

А. П. Авцыным в 1962 г. были установлены более высокие показатели распространения заболеваемости уролитиазом в зонах сухого и жаркого климата  по сравнению с зонами холодного и влажного климата.

Определенное влияние климат оказывает и на возникновение ряда других соматических заболеваний.

Повышенное содержание стронция приводит к учащению уро болезни, рахита, ломкости костей. Стронций накапливается преимущественно в костной ткани, особенно в опухолях. При углубленном исследовании возможных связей между содержанием стронция и частотой опухолей костей была показана относнтельно частая регистрация этой патологии в районах Приамурья. Но и стронций имеет разные формы своего существования. И многое зависит от степени его радиоактивности.

Что касается кальция, то он чрезвычайно необходим нашему организму и его дефицит приводит также к эндемии уро болезни, к ряду заболеваний костей.

Марганец благодаря своей высокой валентности легко переходит из одной подвижной формы в другую. Он принимает активное участие в дыхании растений, имеются указания на некоторую связь концентрации этого элемента в почве с заболеваемостью раком желудка (Я. Г. Райхман, 1980). Наряду с этим ионы этого элемента стимулируют процессы остеобразования, и недостаточность его ведет к деформирующим коксоартрозам. В то же время резкое повышение содержания марганца в крови появляется при менингоэнцефалитах у детей.

Что касается меди, то данные в отношении ее влияния на организм весьма разноречивы. Известно, что при нормальном содержании кальция и фосфора в почвах, но пониженном содержании меди относительно часто встречается рахит. Медь в комплексе с другими элементами принимает участие в кроветворения. Было отмечено, что при шизофрении, менингоэнцефалитах у детей и при активных формах легочного туберкулеза содержание меди в крови повышается. У больных различными локализациями злокачественных опухолей содержание меди в сыворотке крови увеличивается, а после удаления опухоли показатели нормализуются.

Следует отметить, что большинство исследователей берут тот или иной элемент и рассматривают его количественное соотношение с уровнем заболеваемости. В то же время любой элемент в организме находится в определенных химических связях, и для решения вопроса о влиянии микроэлементов требуется многофакторный анализ.

Большое количество работ посвящено кобальту, который участвует в процессе кроветворения и входит в состав витамина В. С дефицитом кобальта связывают некоторые аллергические заболевания, остеодистрофии, авитаминозы. Естественно, надо различать радиоактивный кобальт и нерадиоактивный.

Можно привести ряд примеров в отношении таких элементов, как никель, ванадий, молибден, бор.

Установлена также связь между содержанием подвижного марганца в почвах и частотой опухолей костей. В зонах с высокой концентрацией их регистрируется в 1,2 раза больше, чем в зонах с низкой.

Цинк является одним из важных элементов для организма человека. Недостаток цинка нарушает процесс образования костей, в то же время введение цинка ускоряет процесс регенерации. При кариесе в зубах нарастает содержание этого элемента. Важно учитывать, что цинк входит в ряд ферментов, которые играют большую роль в окислительно-восстановительных реакциях. Он необходим для синтеза белков и образования хлорофилла, синтеза витаминов В, С и Р. Дефицит цинка отмечен в очагах ортопедических заболеваний, сколиоза, плоскостопия и др. Установлено, что в зонах с высокой распространенностью опухолей кожи содержание цинка значительно выше, чем в зонах с пониженной распространенностью. Отмечено, что избирательно цинк концентрируется в печени, железах внутренней секреции, почках, сердце, эритроцитах крови. Он усиливает активность половых и гонадотропных гормонов гипофиза. В эксперименте было показано, что избыточное поступление в организм цинка способствует опухолеобразованию. Особое внимание уделено возможной связи между уровнем заболеваемости злокачественными опухолями и повышенным содержанием цинка в почвах, растениях и воде.

Говоря о влиянии почвы и питьевой воды на здоровье населения, хотелось бы особенно остановиться на концентрации фтора. Повышенное содержание фтора в воде в отдельных случаях может вызвать флюороз зубов, учащение заболеваний периферической нервной системы, анацидные гастриты, повышенное выпадение волос. При кипячении воды из источников центрального водоснабжения концентрация фтора в воде уменьшается. Значение микроэлементов для нормальной деятельности организма человека несомненно.

С появлением работ В. И. Вернадского (1922, 1934) многие вопросы были решены. Эндемии некоторых заболеваний были объяснены. И среди них флюороз. Установлено, что при содержании фтора более 5 мг/л пораженность населения флюорозом становится 100%-ной.

По частоте флюороз занимает второе место после эпдемичных тиреопатий среди биогеохимических эндемий.

Фтор по-разному действует на здоровье человека. При производстве полимеров и отсутствии должной охраны труда наблюдается индустриальный флюороз. При лечении остеопароза фторидом натрия может возникнуть флюороз скелета, который был назван “ятрогенным флюорозом”.

Весьма важно учитывать, что огромное количество фтора поступает в атмосферу с кислыми вулканическими выбросами.

Было сообщение, что дождевая вода в Швейцарии содержит 0,015 — 0,026 мг/л фтора. Такие же сообщения поступили из США и ФРГ.

Круговорот фтора в природе достаточно изучен. В растениях и продуктах растительного происхождения фтор содержится в различных количествах, в зависимости от содержания фтора в почве и в воде.

К оценке роли микроэлементов в определенной степени примьнсает вопрос о влиянии радиации на здоровье человека.

Американские ученые установили, что средняя годовая доза облучения от естественной радиации составляет около 100 мбэр, что эквивалентно трем рентгеновским обследованиям грудной клетки. 1—3 % всех случаев рака в год вызывается фоновой радиацией, а от 0,5 до 2 % случаев — облучением в медицинских целях. Увеличение облучения по сравнению с фоновым в 10 раз может привести к появлению 2400—9400 дополнительных заболеваний раком на миллион женщин и 1200—4200 случаев на миллион мужчин.

Различаются три группы поражений вследствие радиации: романтические (телесные) поражения как результат непосредственного действия облучения; соматические поражения как результат отдаленных последствий облучения, которые иногда сказываются спустя десятки лет; поражения генетического характера, которые проявляются в последующих поколениях.

Медико-географические исследования дают возможность выделить районы с повышенной естественной радиацией. Изучение особенностей заболеваемости в этих районах представляет особый интерес, так как повышенная радиация способствует возникновению некоторых болезней, и в частности, лейкоза.

Бомба, взорвавшаяся над Хиросимой, показала, что последствия атомного взрыва — это не только гибель сотен тысяч людей, но и отдаленные последствия, которые выражаются в заболевании людей лейкозами.

Александр Васильевич Чаклин, География здоровья.