Медицинская экология
 |
стр. 1
Медицинская экология
РАЗДЕЛ II
ЭКОЛОГИЯ И ПИТАНИЕ ЧЕЛОВЕКА
Глава 7
РОЛЬ АЛИМЕНТАРНОЙ ЧУЖЕРОДНОЙ НАГРУЗКИ В ФОРМИРОВАНИИ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ НАСЕЛЕНИЯ
Эволюционное развитое человека как социально-биологическоговида привело его в начале XXI в. к необходимости решать чрезвычайно сложные экологические проблемы, обусловленные многолетней нерациональной практикой использования планетарных ресурсов, нарушением структурных связей в биосфере и интенсивным изменением элементного и структурного состава биосферы (загрязнением окружающей среды). Последнее в настоящее время является одним из важнейших лимитирующих факторов безопасного существования человека.
Во всех средах: в воздухе, воде, почве и, в конечном счете, в продовольственном сырье постоянно возрастают концентрации многочисленных химических веществ и соединений, которые или по своей природе (вновь синтезированные, полусинтетические и т.п.), или в силу количественных характеристик (превышающих эволюционно сложившееся количество) являются чужеродными веществами (ксенобиотиками) для организма человека.
Постоянно растущая чужеродная нагрузка вызывает либо острые отравления (при надпороговом поступлении ксено биотика), либо, что гораздо чаще, хронические дисфункции различных органов и систем в соответствии со специфической тропностью ксенобиотика или/и из-за снижения общей резистентности в результате декомпенсации адаптационно-защитных механизмов.
Дисбаланс гомеостаза может также усугубляться изменением нейрогуморальной и генетической регуляции за счет сенсибилизации (антигенная нагрузка) и нарушений наследственной информации (химический и радиационный мутагенез). В рамках данной проблемы питание рассматривается в качестве важнейшего фактора адаптации организма к новым условиям существования. С одной стороны, до 95 % общего объема ксенобиотиков поступают в организм алиментарным путем (с пищевыми продуктами и питьевой водой).
Этот факт подчеркивает значимость контроля за качеством продовольственного сырья и пищевых продуктов на всех этапах их получения, переработки и реализации, осуществляемого соответствующими государственными органами.
Все продовольствие должно соответствовать требованиям безопасности, изложенным в санитарных правилах и нормах «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» (Минздрав России, 2002). Пищевые вещества (нутриенты) на всех этапах метаболизма вступают в непосредственный контакт с чужеродными веществами (конкурентные, синергические или нейтральные взаимодействия) и обеспечивают устойчивость гомеостатических систем и адаптационно-защитных механизмов.
стр. 2
Медицинская экология
С позиции науки о питании пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные смеси (системы) сотен химических соединений. Среди них выделяют нутриенты (белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, пищевые волокна), имеющие пищевое значение: энергетическое, пластическое, регуляторное; биологически активные соединения (алкалоиды, гликозиды, сапонины, полифенолы, органические кислоты), участвующие в регуляции обменных процессов; антиали-ментарные факторы, препятствующие перевариванию, усвоению или утилизации нутриентов (ингибиторы протеаз, антивитамины); а также природные (фазин, соланин, амигдалин) и антропогенные токсические вещества (ксенобиотики).
Антиалиментарные факторы и природные токсины, как правило, содержатся в традиционных продуктах питания в незначительных количествах, к которым существует эволюционная адаптация.
Чужеродные вещества антропогенного происхождения можно разделить на две большие группы: целенаправленно используемые человеком в процессе сельскохозяйственного и пищевого производства и экологически обусловленные.
7.1. Качество продуктов питания
Качество — интегральный показатель, отражающий совокупность полезных свойств любого продукта. Для продуктов питания он складывается из параметров пищевой ценности и безопасности.
Пищевая ценность в свою очередь характеризуется по следующим показателям:
- нутриентный состав — количество и качество основных пищевых веществ (белков-, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон);
- органолептические свойства — внешний вид, цвет, консистенция, запах, вкус;
- энергетическая ценность — количество энергии, образующейся в организме при употреблении пищевого продукта (в ккал или МДж) в результате диссимиляции белков, жиров и углеводов;
- биологическая ценность — относительная степень задержки азота белка в организме, зависящая от сбалансированности аминокислот;
- перевариваемость — соответствие химического состава продукта ферментным системам организма (в желудочно-кишечном тракте, клетках);
- усваиваемость — относительная степень использования отдельных нутриентов организмом;
- приедаемость — скорость выработки отрицательного динамического стереотипа употребления того или иного пищевого продукта.
стр. 3
Медицинская экология
Безопасность пищевого продукта определяется содержанием в нем чужеродных веществ биологической (прионы, вирусы, бактерии, простейшие, гельминты, токсины) и химической (тяжелые металлы, пестициды, нитраты, нитрозамины, бифенилы, добавки) природы, количества которых не должны превышать существующие гигиенические нормативы.
7.3. Ксенобиотики, поступающие в организм алиментарным путем
7.3.1. Пестициды
Пестициды — собирательное название химических соединений, используемых с целью уничтожения бактерий, вирусов, спор, грибов, насекомых, грызунов, растений, причиняющих вред сельско- хозяйственным культурам и животным, а также с различными технологическими целями. Химический способ защиты культурных растений и животных в настоящее время является самым массовым из-за его технологической простоты, невысокой стоимости и эффективности (характеристики даны без учета риска экологического воздействия). Этим обусловлен значительный рост производства и использования пестицидов.
В качестве пестицидов применяют значительное, количество соединений, различных как по химической структуре, так и по характеру действия.
В настоящее время используются различные классификации пестицидов: производственная, химическая, гигиеническая. В основе производственной классификации лежат назначение пестицидов, цель и направление их использования: инсектициды, фунгициды, гербициды, дефолианты, десиканты и т.д. На основании химической структуры различают хлорорганические, фосфорорганические, ртутьсодержащие, мышьяксодержащие, производные карбаминовых кислот и др.
При попадании пестицидов в организм в зависимости от дозы могут развиваться острые, подострые и хронические интоксикации. Они имеют скрытый период (от момента поступления в организм до возникновения первых проявлений интоксикации) от нескольких часов для острых отравлений до нескольких суток у подострых; период предвестников, для которого характерны неспецифические, однотипные для воздействия многих химических соединений проявления (тошнота, рвота, общая слабость, головная боль); период выраженной интоксикации, когда наряду с общими для многих химических веществ изменениями проявляются специфические признаки действия яда на организм. Для подострых отравлений характерны менее бурная реакция организма на действие пестицида, чем при острых состояниях, и более продолжительное течение патологического процесса. Хроническиеинтоксикации развиваются при длительном поступлении в организм подпороговых доз пестицидов и их кумуляции в органах-мишенях.
Важное значение в развитии интоксикации имеет состояние организма. Высокой чувствительностью к пестицидам отличаются дети, подростки, больные и ослабленные лица. Особую опасность представляет контакт с пестицидами во время беременности и в период кормления ребенка.
стр. 4
Медицинская экология
Многие пестициды, попадая в организм, проникают через плацентарный барьер и могут пагубно влиять на развитие плода, оказывать эмбриотоксическое и тератогенное действие. В период лактации пестициды могут попадать в организм младенца с молоком матери и вызывать у него интоксикации. Ряду пестицидов присущи гонадотоксическое, мутагенное, канцерогенное действие, а также аллергенные свойства.
По химической структуре соединения группы фосфорорганических пестицидов (ФОП) являются эфирами фосфорной, тио- и дитиофосфорной, а также фосфоновой кислот. В механизме токсического действия большинства ФОП ведущая роль принадлежит угнетению ряда ферментов, относящихся к эстеразам (холинэстеразы), в связи с их фосфорилированием. Происходящее в результате этого накопление медиатора нервной системы ацетилхолина приводит к нарушению передачи нервного возбуждения через нервные клетки и ганглионарные синапсы. Основные симптомы отравления ФОП определяются мускариноподобным, никотиноподобным, курареподобным и центральным действием ацетилхолина. Мускариноподобное действие имеет парасимпатомиметическую направленность (брадикардия, миоз, спазм гладкой мускулатуры, стимуляция секреции слезных, слюнных, бронхиальных желез). Никотиноподобное действие состоит в нарушении передачи импульса в постганглионарном волокне (мышечные подергивания век, языка, лица, шеи, артериальная гипертензия). Курареподобное действие состоит в развитии периферических параличей. Центральное действие определяется токсическим влиянием ацетилхолина на кору головного мозга и продолговатый мозг (головная боль, нарушение сна, возбуждение, нарушения психики и сознания, судороги). К нехолинергическим механизмам действия ФОГТ относится их способность фосфорилировать некоторые белки, воздействовать на протеолитические ферменты, изменять картину периферической крови, воздействовать на печень. Нехолинергические механизмы играют обычно большую роль при повторном поступлении в организм малых доз ФОГТ, неспособных вызвать выраженные холинергические реакции.
Чрезвычайно важно отметить также, что при пероральном пути поступления ФОП они быстро проникают в печень, где происходит их метаболизация по типу летального синтеза (метаболической активации) с образованием более токсичных продуктов. Летальная доза для человека при попадании внутрь метафоса — 0,2 — 2,0 г, карбофоса, хлорофоса — 5,0 — 10,0 г.
Легкие формы острой интоксикации проявляются жалобами на головную боль, головокружение, слабость в конечностях, снижение зрения, беспокойство, тошноту, схваткообразные боли в животе, диарею, усиленное слюноотделение. Пострадавшие тревожны, зрачки сужены, реакция их на свет вялая, развивающийся спазм аккомодации приводит к ухудшению видимости вдаль, нарушению темновой адаптации и зрения в условиях плохой освещенности. Появляются нистагм при крайних отведениях глазных яблок, отечность лица, повышенное потоотделение.
стр. 5
Медицинская экология
Со стороны органов дыхания: аспирационно-обтурационные расстройства — дыхание несколько затруднено, выдох удлинен и усилен, может наблюдаться приступообразный кашель. На всем протяжении легких выслушивается жесткое дыхание, сухие хрипы.
Со стороны сердечно-сосудистой системы: наблюдается тахикардия с последующей брадикардией и гипертензия (может сменяться падением давления), приглушенность сердечных тонов, на ЭКГ отмечается удлинение PQ интервала, уменьшение зубцов Р и Т, смещение сегмента S— Т. Эти изменения свидетельствуют о первоначальном угнетении синусового узла. Измененная ЭКГ после отравления держится довольно стойко в течение 7—10 дней. Со стороны центральной нервной системы: на ЭЭГ умеренные изменения фоновой активности в виде дезорганизации основной активности мозга. Нерегулярная а-активность (временами заостренная в виде пиков невысокой частоты — 8—13 колебаний в 1 с, амплитудой 20—100 мкВ) сменяется нерегулярной (3-активностыо (14—20 колебаний в 1 с, амплитудой 5—10 мкВ) и диффузно возникающими элементами медленных волн.
Лабораторная диагностика: в крови снижена концентрация кислорода, ацидоз, гипокалиемия, признаки гиперкоагуляции, падение активности холинэстеразы (АХЭ) сыворотки крови (норма 160—340 мкмольДч- мл) — первые симптомы интоксикации по холинергическому типу появляются при снижении АХЭ на 30 % и более.
При наличии соответствующих условий ФОП может быть определен в крови, плазме или моче методом газожидкостной хроматографии (пороговый уровень концентрации ФОП в крови (мкг/мл): карбофос — 0,01—0,2, хлорофос — 0,02—0,8, метафос — 0,05-0,3).
Диагностика при отравлении ФОП основывается на данных анамнеза (в том числе и пищевого), клинической картине интоксикации и лабораторных исследованиях.
Дифференциальная диагностика проводится с отравлениями другими антихолинэстеразными веществами, особенно из группы лекарственных препаратов (прозерин, галантомин, пилокарпин). При этом необходимо учитывать, что указанные фармакологические средства обладают свойством обратимо ингибировать холинэстеразу и их действие легко купируется атропином, в то время как эффект действия ФОП сохраняется длительное время и может быть снят атропином только после многократных введений холинолитика. Необходима также дифференциальная диагностика с отеком легких, острыми хирургическими заболеваниями брюшной полости, острыми нарушениями мозгового кровообращения.
Клиническая картина хронической интоксикации (наиболее вероятной при алиментарном поступлении ФОП) проявляется упорными головными болями, преимущественно в височных областях, тяжестью в голове, головокружением, снижением памяти, нарушением сна, отсутствием аппетита, общей вялостью, тошнотой. В крови активность холинэстеразы незначительно угнетена, анемия, метгемоглобинемия, нейтрофильный лейкоцитоз.
стр. 6
Медицинская экология
Отмечаются нарушения ритма сердца в виде брадикардии, синусовой аритмии; на ЭКГ снижение вольтажа зубца Р, высокий зубец Т в грудных отведениях. Часто развивается артериальная гипотония. У части больных отмечаются нарушения функции желчевыводящих путей, секреторной функции желудка с признакамихронического гастрита и аллергические реакции, протекающие по типу аллергического дерматита, астматического бронхита.
7.3.2. Тяжелые металлы
С позиций санитарной токсикологии приоритетное значение среди тяжелых металлов имеют свинец, ртуть и кадмий, а также мышьяк (традиционно рассматриваемые в комплексе), обладающие высокой токсичностью, способностью накапливаться в организме при длительном поступлении с пищевыми продуктами и обуславливать отдаленные последствия (мутагенные, канцерогенные).
Особое внимание следует уделять содержанию тяжелых металлов в продовольственном сырье, полученном в районах геохимических аномалий с повышенным уровнем их в объектах природной среды; в зонах расположения предприятий металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, химической промышленностей; вблизи крупных автомагистралей и городов; при интенсивном использовании минеральных удобрений. На степень накопления токсикантов в сельскохозяйственной продукции влияют: уровень загрязненности почвы и других объектов природной среды; биологические особенности растений (например, особой способностью аккумулировать кадмий из почвы обладают листовые овощи, свекла и морковь); нерациональное применение минеральных удобрений, пестицидов; гео- и агрохимическая характеристика почв. Так, ртуть хорошо проникает в растения прямопропорционально ее концентрации в почве. Исключением являются кислые почвы, в которых ртуть находится в плохо растворимых формах (в отличие от других тяжелых металлов и мышьяка).
При концентрации ртути в почве до 2,5 мг/кг в растениях не может накапливаться опасное для человека количество этого элемента.
При планировании профилактических мероприятий по максимальному снижению поступления свинца с пищевым рационом необходимо учитывать все пути загрязнения им продуктов; как экологически обусловленные (описанные выше), так и при использовании луженой, глазурованной керамической и эмалированной посуды, консервных банок, красителей, упаковочных материалов (из поливинилхлорида). Так, показано, что многочисленные тяжелые отравления свинцом наблюдались при хранении кислых продуктов жидкой консистенции (простокваши, домашнего вина, пива, яблочного сока и др.) в керамической посуде. Концентрация свинца в этих продуктах составляла 200—1500 мг/л.
7.3.3. Нитраты, нитриты
Нитраты и другие азотсодержащие соединения (нитриты, нитрозамины) могут накапливаться в сельскохозяйственной продукции выше МДУ при несоблюдении правил, регламентов и технологий использования различных средств химизации, в первую очередь азотных удобрений.
стр. 7
Медицинская экология
Поступление повышенных количеств нитратов в организм может привести к существенному нарушению здоровья, в первую очередь у лиц из крайних возрастных групп.
Всасывание нитратов происходит главным образом в желудке.
В течение 8 ч до 90 % введенных нитратов выделяется с мочой.
Нитраты сами по себе не обладают выраженной токсичностью, не являясь метгемоглобинобразователями. Однако при определенных условиях, зависящих от параметров хранения продуктов (блюд) и микрофлоры, в пищевых продуктах или пищеварительном канале ??? (особенно при диспепсии у детей) часть нитратов восстанавливается в более токсичные нитриты с развитием нитритной метгемоглобинемии. Нитрозирующие свойства хорошо выражены у 50 % штаммов кишечной палочки, выделяемых из кишечника человека. Низкая кислотность желудочного сока у детей раннего грудного возраста или больных гипоацидным гастритом может способствовать накоплению нитратредуцирующей флоры. У грудных детей с неспецифической диареей рН желудочного сока равняется 5,6 при норме у взрослых 2,7. Среднее содержание метгемоглобина в крови нормальной популяции людей — 2%, при 8—10% может отмечаться бессимптомный цианоз, при 30 % и более — симптомы острой гипоксии (одышка, тахикардия, коричнево-серый цианоз, гипотония, слабость, головная боль). Токсичность нитритов (нитратов) зависит как от дозы, так и от активности метгемоглобинредуктазы, восстанавливающей метгемоглобин.
Пороговая доза при однократном пероральном введении для нитрата натрия равна 182 мг/кг массы тела, а при хроническом поступлении близка к 10 мг/кг. При этом отмечались небольшое повышение уровня метгемоглобина в крови и фазовые изменения активности ряда ферментов, диспепсические расстройства, сдвиги условно-рефлекторной деятельности, изменения ЭКГ, ЭЭГ, а также ультраструктуры гепатоцитов. Допустимая суточная доза нитратов для человека 300—325 мг, из них 210 мг приходится на долю пищевых продуктов.
7.3.4. Канцерогенные вещества в пищевых продуктах
Одна из острейших медицинских проблем «Питание и рак» с каждым годом привлекает все большее внимание. Это обусловлено тем, что пища может содержать канцерогенные химические вещества (КХВ) и их предшественников. Кроме того, питание в целом и даже отдельные компоненты пищи могут модифицировать действие факторов канцерогенеза. Циркулирующие в биосфере канцерогены могут быть природного и антропогенного происхождения (рис. 7.1).
Природные являются метаболитами живых организмов (биогенные) или возникают абиогенно (выбросы вулканов, фотохимические и радиоактивные процессы, воздействие УФ-лучей).
Биогенные канцерогены — метаболиты микроорганизмов, низших и высших растений. Так, многие виды плесневых грибов могут продуцировать канцерогенные микотоксины, полиароматические углеводороды (ПАУ).
В некоторых высших растениях (семейство сложноцветных) синтезируются оказывающие онкогенное действие пирролизидиновые алкалоиды, циказин, сафрол, нитрозамины.
стр. 8
Медицинская экология
В организме млекопитающих могут накапливаться стероидные гормоны, нитрозосоедиения, обладающие канцерогенной активностью. Чрезвычайно важно, что человеческий организм в процессе эволюции в определенной степени адаптировался к такой онкогенной нагрузке. Во много раз по сравнению с природным фоном может возрасти онкогенная нагрузка на человека при загрязнении пищевых продуктов КХВ антропогенного происхождения. К источникам этих КХВ, прежде всего, принадлежат отходы промышленных пред-приятий, тепловых электростанций, отопительных систем и транспорта. Важным источником загрязнения пищевых и кормовых растений КХВ могут быть пестициды и особенно продукты их трансформации в биосфере. К числу потенциально канцерогенных примесей к пищевым продуктам можно отнести также гормональные и другие препараты, использующиеся в качестве стимуляторов роста (или в ветеринарной практике).
Доказана возможность образования ПАУ и нитрозосоединений в мясных и рыбных продуктах при их обработке коптильным дымом; в растительных продуктах при сушке горячим воздухом, содержащим продукты сжигания топлива; при перегревании жиров во время жаренья. Канцерогенные вещества могут мигрировать в пищевые продукты при их изготовлении, хранении и транспортировке из материалов оборудования, тары и упаковок.
Особенно важно в современных экологических условиях помнить о взаимном усилении онкогенного эффекта при комбинированном действии даже слабых химических канцерогенов или сочетанном влиянии КХВ и физических факторов (радиации, УФ-излучения) за счет суммирования или потенцирования их действия.
В настоящее время в продуктах питания официально нормируются остаточные количества ряда ксенобиотиков, обладающих потенциальной канцерогенной активностью: пестицидов, гормональных препаратов, афлотоксинов, N-нитрозаминов, мышьяка, кадмия, полихлорированных бифенилов.
Рис. 7.1. Источники загрязнения пищевых продуктов канцерогенными веществами
