Что такое биохимические эндемии и каковы причины их происхождения
Биогеохимические эндемии
Смотреть что такое «Биогеохимические эндемии» в других словарях:
Биогеохимические эндемии — заболевания растений, животных или человека, вызываемые недостатком или избытком в среде определённых химических элементов. См. Биогеохимические провинции … Большая советская энциклопедия
Биогеохимические провинции — области на поверхности Земли, различающиеся по содержанию (в их почвах, водах и т.п.) химических элементов (или соединений), с которыми связаны определённые биологические реакции со стороны местной флоры и фауны. Состав почв влияет на… … Большая советская энциклопедия
ЭНДЕМИИ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ — эндемические заболевания растений, животных и человека, вызываемые недостатком или избытком в среде определенных химических элементов, концентрация которых ниже или выше соответственно нижних или верхних пороговых значений. Концепция эндемии… … Экологический словарь
биогеохимические провинции — биогеохимические провинции, области на поверхности Земли, в которых в ответ на геохимические факторы (недостаток или избыток определенных химических элементов во внешней среде) у живых организмов возникают соответствующие биологические реакции.… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОВИНЦИИ — области на поверхности Земли, в к рых в ответ на геохим. факторы (недостаток или избыток определ. хим. элементов во внеш. среде) у живых организмов возникают соотв. биол. реакции. Напр., для зон подзолистых и дерново подзолистых почв Сев.… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
Эндемические болезни у животных — биогеохимические эндемии у животных, болезни, возникающие вследствие недостатка или избытка в почве, воде и кормах жизненно необходимых химических элементов. Проявляются в определенных биогеохимических провинциях (См. Биогеохимические… … Большая советская энциклопедия
Виноградов, Александр Павлович — [р. 9(21) авг. 1895] сов. геохимик, биогеохимик и химик аналитик, акад. (с 1953, чл. корр. с 1943), Герой Социалистического Труда (1949). Ученик и ближайший сотрудник В. И. Вернадского. Окончил в 1924 Военно мед. академию и Ленинград. ун т. Труды … Большая биографическая энциклопедия
Географическая патология — медико биологическая наука, изучающая патологию человека, животных и растений в связи с географическими факторами. Она не равнозначна географии болезней, поскольку объектом патологии, в том числе и географической, являются не только хорошо… … Экология человека
Биогенные элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Прежде всего это кислород (составляющий 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), кальций, азот, калий, фосфор, магний,… … Большая советская энциклопедия
Виноградов Александр Павлович — [р. 9(21).8.1895, Петербург], советский геохимик, академик АН СССР (1953: член корреспондент 1943), вице президент АН СССР (1967), Герой Социалистического Труда (1949). Окончил Военно медицинскую академию и химический факультет Ленинградского… … Большая советская энциклопедия
1. Дайте определения понятий.
Элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева.
Микроэлемент — элемент, который в организме находится в очень низких концентрациях.
Макроэлемент — элемент, который в организме находится в высоких концентрациях.
Биоэлемент — химический элемент, участвующий в жизнедеятельности клетки, составляет основу биомолекул.
Элементный состав клетки — процентное содержание химических элементов в клетке.
2. Что является одним из доказательств общности живой и неживой природы?
Единство химического состава. Никакаих элементов, характерных только для неживой природы, не существует.
3. Заполните таблицу.
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ КЛЕТКИ
4. Приведите примеры органических веществ, молекулы которых состоят из трех, четырех и пяти макроэлементов.
3 элемента: углеводы и липиды.
4 элемента: белки.
5 элементов: нуклеиновые кислоты, белки.
5. Заполните таблицу.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ
6. Изучите в § 2.2 раздел «Роль внешних факторов в формировании химического состава живой природы» и ответьте на вопрос: «Что такое биохимические эндемии, и каковы причины их происхождения?»
Биохимические эндемии – это заболевания растений, животных и человека, вызванные резким недостатком либо избытком какого-либо элемента в определенной области.
7. Какие вам известны заболевания, связанные с нехваткой микроэлементов?
Недостаток йода – эндемический зоб. Снижение синтеза тироксина и разрастание вследствие этого тканей щитовидной железы.
Недостаток железа – железодефицитная анемия.
8. Вспомните, по какому признаку химические элементы распределяют на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Предложите свою, альтернативную классификацию химических элементов (например, по функциям в живой клетке).
Микро-, макро- и ультрамикроэлементы делятся по признаку, основанному на процентному содержанию их в клетке. Кроме того, можно классифицировать элементы по функциям, регулирующие деятельность определенных систем органов: нервной, мышечной, кровеносной и сердечно-сосудистой, пищеварительной и т.д.
9. Выберите правильный ответ.
Тест 1.
Какими химическими элементами образовано большинство органических веществ?
2) С, О, Н, N;
Тест 2.
К макроэлементам не относится:
4) марганец.
Тест 3.
Живые организмы нуждаются в азоте, так как он служит:
1) составным компонентом белков и нуклеиновых кислот; 10. Определите признак, по которому все нижеперечисленные элементы, кроме одного, объединены в одну группу. Подчеркните этот «лишний» элемент.
Кислород, водород, сера, железо, углерод, фосфор, азот. Входит в состав только ДНК. А остальные все в белках.
11. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.
12. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – органоген.
Соответствие: термин, в принципе, соответствует своему первоначальному значению, но сегодня существует более точное определение. Ранее значение было таким, что элементы принимает участие лишь в построении тканей и клеток органов. Теперь же выяснено, что биологически важные элементы не только образуют химические молекулы в клетках и т.д., но и регулируют все процессы в клетках, тканях и органах. Они входят в состав гормонов, витаминов, ферментов и других биомолекул.
13. Сформулируйте и запишите основные идеи § 2.2.
Элементный состав клетки — это процентное содержание химических элементов в клетке. Элементы клетки принято классифицировать, в зависимости от их процентного содержания, на микро-, макро- и ультрамикроэлементы. Те элементы, которые участвуют в жизнедеятельности клетки, составляет основу биомолекул, называются биоэлементы.
К макроэлементам относятся: C N H O. Они – главные компоненты всех органических соединений в клетке. Кроме того, P S K Ca Na Fe Cl Mg – входят в состав всех важнейших биомолекул. Без них невозможно функционирование организма. Недостаток их приводит к смерти.
К микроэлементам: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B и др. Они также необходимы для нормального функционирования организма, но не так критично. Недостаток их вызывает болезнь. Они входят в состав биологически активных соединений, влияют на обмен веществ.
Есть ультрамикроэлементы: Au Ag Be и др. Физиологическая роль окончательно не установлена. Но они важны для клетки.
Существует понятие «биохимические эндемии» – заболевания растений, животных и человека, вызванные резким недостатком либо избытком какого-либо элемента в определенной области. Например, эндемический зоб (недостаток йода).
При недостатке элемента из-за образа питания также может возникнуть заболевание или недомогания. Например, при недостатке железа – анемия. При недостатке кальция – частые переломы, выпадение волос, зубов, боли в мышцах.
Что такое биохимические эндемии и каковы причины их происхождения
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.