Важнейшие приобретенные микроэлементозы у человека

Микроэлемент	Важнейшие заболевания, синдромы и признаки
	дефицита		избытка
эссенциальных микроэлементов
Fe	Гипохромная анемия, атрофический ринит, гастрит, гингивит и хейлит; железодефицитная эзофагопатия; трофические изменения ногтей		Сидерозы сердца, легких, поджелудочной железы, глаз; липомиодистрофия на месте внутримышечных иньекций препаратов железа
Co	Пернициозная анемия при инвазии лентецом широким		Профессиональные поражения органов дыхания, кроветворения, сердечно-сосудистой и нервной систем. Аллергический дерматит. Хронический бронхит. Кобальтовая миокардиопатия, гиперплазия щитовидной железы, миокардиодистрофия
Cu	Медьдефицитные анемии, коллагенопатии (аневризмы); медьдефицитные заболевания скелета и суставов		Отравление медьсодержащими препаратами; профессиональный гипертериоз, гемодиализный гипертиреоз
Mn	Диабет, нечувствительный к инсулину; гипохолестеринемия		Техногенные манганозы
Cr	Снижение толерантности к глюкозе, повышение концентрации инсулина в крови; задержка роста; периферические невропатии; нарушение высшей нервной деятельности; снижение оплодотворяющей способности и подвижности спермиев		Действие: общетоксическое, нефротоксическое, гепатотоксическое, канцерогенное, мутагенное
Se	Алиментарный дефицит в эндемических районах: фактор риска возникновения и смертности от злокачественных новообразований желудка, кишечника, молочной железы, яичников, простаты, легких		Повреждение эмали зубов, анемии, нервные расстройства, поражение ногтей и волос
Mo	Не найдено данных		Хронический профессиональный молибденоз, заболевания суставов, анемия, лейкопения
I2	Гипертиреоз под влиянием зобогенных веществ; эндемический зоб, микседема у взрослых; длительно протекающий гипойодоз у детей		Профессиональные и ятрогенные интоксикации йодидами; йодизм – аллергическая реакция на контакт с йодом
Zn	Нарушение клубочковой фильтрации и канальцевой реабсорбции при серповидно-клеточной анемии; нарушение вкуса и отопатия; дерматит при хронических заболеваниях ЖКТ, после гастроэктомии		Отравление содержащими соединениями
условно – эссенциальных микроэлементов
As	Дефицитные состояние не известны	Диспепсические расстройства, помутнение стекловидного тела и роговицы, стоматиты, ларингиты, трахеиты, бронхиты, рецидивирующая экзема, ломкость ногтей, неврологические нарушения
B	Дефицитные состояния у человека не зарегистрированы	Острая интоксикация соединениями бора (нейропатия, некроз, ожирение печени); борный энтерит – эндемическое заболевание желудочно-кишечного тракта
Br	Дефицитные состояния у человека не зарегистрированы	Острое и хроническое отравление бромом (катаральный ринит, бронхит, энтерит); бромодерма – специфическое поражение кожи лица
F	Гипофтороз – типичный кариес зубов в эндемических зонах; фторзависимый остеопороз скелета	Эндемический флюороз зубов, костей скелета; фторный гепатоз; миокардиодистрофия
Li	У человека не описаны	Отравления аэрозолями лития: трахеит, бронхит, ожоги кожи и слизистых; неврологический синдром (сонливость, головокружение, боль при глотании и др.)
Ni	У человека не описаны	Нарушение подвижности сперматозоидов, увеличение щитовидной железы; профессиональные интоксикации (лихорадка, недомогание, слабость, отек легких, гепатит, изъязвление слизистой носа, никелевый рак слизистой носа, придаточных полостей, легких)
Si	Сведений у человека не имеется	Гиперсиликоз при избыточном поступлении кремния и при нарушении его экскреции; локальные формы силикоза – пневмокониоз, нефросиликоз
V	У человека не описаны	V2O5 вызывает выраженное токсическое действие на дыхательную, сердечно-сосудистую системы, печень, почки

Концентрация элементов в живом веществе прямо пропорцио­нальна содержанию их в среде обитания с учетом растворимости их соединений. Согласно учению А.П. Виноградова (1933), которому принадлежат фундаментальные труды об элементном составе раз­личных видов растений и животных, химический состав организма есть его признак – видовой, родовой и др. Различные области зем­ной поверхности различаются по элементному составу, что приво­дит к различию в содержании микроэлементов в организмах и свое­образным биологическим реакциям в ответ на эти различия. Эти представления лежат в основе учения о биогеохимических провинциях и биогеохимической патологии (эндемических болез­нях), которое разработано детально В.В. Ковальским.

Биогеохимические провинции – это области на поверхности Земли, различающиеся по содержанию в почвах, водах и других средах химических элементов или их соединений, с которыми связаны определённые биологические реакции у растений, животных и человека. Основой выделения биогеохимической провинции является отклонение содержания элементов в земной коре от среднего значения (кларка).Термин «биогеохимическая провинция» был введен в науку в 1938 году А.П. Виноградовым.

На территории России выделяются следующие биогеохимические регионы биосферы, представляющие собой совокупности нескольких биогеохимических провинций (В.В. Ковальский, 1974):

• таежно-лесной нечерноземный – биологические реакции организмов обусловлены недостатком кальция, фосфора, кобальта, меди, йода, бора, молибдена, цинка, достаточным, в некоторых случаях избыточным, количеством марганца, повышенным содержанием стронция, особенно в поймах рек;

• лесостепной, степной черноземный – биологические  реакции  организмов  определяются  достаточным, реже избыточным, количеством кальция, достаточным количеством кобальта, меди, йода, иногда недостатком калия,  марганца   и   часто   недостатком фосфора.

Черноземы принято считать почвами оптимального микроэлементного состава, своего рода эталонами. Однако при детальном изучении оказалось, что это не совсем так. В определенных геохимических условиях даже плодородные черноземы могут испытывать недостаток или избыток тех или иных микроэлементов или их подвижных форм. Например, по сравнению с кларком (средним, нормальным содержанием в почвах) черноземы ЦЧР имеют дефицит таких микроэлементов, как бериллий, стронций, ванадий, хром, подвижных форм цинка и молибдена (Н.А. Протасова, 1998).

• сухостепной, полупустынный, пустынный – биологические реакции организмов связаны с повышенным содержанием сульфатов, бора, цинка, часто стронция, иногда молибдена, недостатком меди, иода, марганца, в некоторых случаях – избытком нитритов и нитратов;

• горные регионы – биологические реакции организмов разнообразны и определяются изменчивой концентрацией и соотношением многих геохимических элементов, недостатком йода, иногда кобальта, меди, цинка, избытком молибдена, меди, свинца, цинка, стронция и других элементов. Среди заболеваний отмечаются различные эндемичные болезни, химическая и морфологическая изменчивость организмов, эндемичный зоб, гипо- и авитаминозы.

Кроме биохимических провинций и регионов, выделяются также субрегионы. Отдельную группу составляют биогеохимические провинции, характеризующиеся по какому-либо одному элементу (например, недостаток или избыток железа).

Содержание микроэлементов в окружающей среде имеет большое значение для организма человека. Знание аномальных в биогеохимическом отно­шении регионов и провинций природного происхождения как источников биогеохимических эндемий очень важно для эпидемиологической оценки этих очагов, разработки научно обоснованных ме­тодов профилактики таких болезней. Однако в последнее время еще более остро встала проблема техногенных эндемий, заболева­ний антропогенного происхождения. Существенные наблюдения накоплены фитопатологами и специалистами по болезням живот­ных. Они показывают, что микроэлементные загрязнения сред жиз­ни по своему значению начинают приобретать характер «лимитиру­ющих факторов», которые угрожают не только нормальному развитию, но и самому существованию различных видов живых существ (Ю. Одум, 1975)

Микроэлементные загрязнения окружающей среды представля­ют большую опасность в индустриально развитых городах, где в результате деятельности человека образуются техногенные биогеохимические провинции. Это территории с аномально высоким содержанием нитратов в колодезной и грунтовой воде, районы, в которых произошло оседание радионуклидов в результате аварии на Чернобыльской АЭС или в которых сосредоточены предприятия машиностроительной и приборостроительной промышленности, где в почвах аномально высокое содержание свинца, бора, никеля, меди, ванадия, вольфрама,  хрома и других металлов. Микроэлементные загрязнения возникают и на значительном отдалении от предприятий в результате переноса загрязнителей воздушными массами и водными потоками. Такой перенос может быть эпизодическим (например, в результате катастроф), но может быть и постоянным (например, кислотные дожди, выпадения окси­дов серы и азота) и носит не только локальный, но и глобальный ха­рактер.

В условиях микроэлементных загрязнений происхо­дит накопление различных токсичных элементов в плаценте, воло­сах, органах эндокринной системы. Происходят явления дезадаптации, нарушения физического и психического развития, диспластические изменения скелета и другие нарушения.

Из всех микроэлементов необходимо выделить стронций, хром и бериллий, которые находятся в дефиците во всех почвах ЦЧР. Исследования микроэлементного состава почв выявили положительную корреляционную связь между содержанием в почве стронция и распространением гипертонической болезни; стронция, титана, хрома, никеля и ишемической болезни сердца у жителей Тамбовской области. Также установлена прямая зависимость между содержанием йода в почвах области и распространением облитерирующего эндартериита (заболевания сосудов), стронция – и болезни крови и кроветворных органов (Н.А.Протасова, И.М. Голубев, 1998). Исследованиями В.П. Ситниковой, В.Н. Пенкина и Т.Л. Настаушевой (1993) выявлены высокие коэффециенты корреляции для частоты встречаемости нефропатий и содержания в почве ванадия, стронция, галлия, кобальта и молибдена в п. Грибановка Воронежской области.

Помимо этого с питьевыми водоисточниками население Центрального Черноземья получает избыточное содержание марганца, железа и кальция и недостаточное количество йода во всех областях региона, фтора в Воронежской Курской и Липецкой областях.

В связи с вышеперечисленным на территории Центрального Черноземья выделяют ряд эндемических заболеваний. К ним относится патология щитовидной железы и мочекаменная болезнь (уролитиаз).

Дефицит йода в почве и воде, а, следовательно, и в пищевых продуктах растительного и животного происхождения приводит к развитию у жителей региона йододефицитных расстройств. Исследования по изучению распространенности заболеваний щитовидной железы среди детского населения города Воронеж показали, что частота увеличения щитовидной железы по показателям ультрасонографии составляет 9,3% и превышает спорадический уровень заболеваемости в 1,9 раза, что свидетельствует о легкой степени эндемии. Результаты скрининга новорожденных на гипотиреоз указывают на среднетяжелую эндемию (М.И. Чубирко, Н.М. Пичужкина, Л.А. Масайлова, И.С. Подрезова, 2012). Йодная недостаточность особо опасна для школьников начальных классов, когда психоэмоциональная нагрузка на ребенка особенно высока. Дефицит йода приводит к ослаблению памяти, функции внимания, способности быстро и правильно выполнять задания, нарушается умственное и физическое развитие, становле­ние репродуктивной функции. Ребенок начинает резко отставать в психическом развитии. В далеко зашедших случаях развивается эндемический зоб. Доказано, что для прояв­ления зобной эндемии очень важно соотношение содержания в почве йода с другими элементами: Со, Мо, Сu, Zn, Мn (В.В. Ковальский,1974). Работы Е.П. Новиковой (1963, 1965), И.И. Швайко, И.Н. Цветковой (1977) подтверждают зобогенную роль Со, а исследования И.Н. Аксюк (1966), Э.С. Турищевой (1972) – зобогенное действие Мn.

Важным свойством щитовидной железы при дефиците в рационе йода является ее способность к повышенному его погло­щению. Это особенно опасно при ситуациях, когда окружающая среда заражена радиоактивным йодом, что наблюдалось при аварии на Чернобыльской АЭС. Неблагоприятным последствием этого может быть злокачественная опухоль щито­видной железы. В таких ситуациях чрезвычайно важно в первые же часы после катастрофы обеспечить организм этим элементом и тем самым не дать возможности радиоактивному йоду накопиться в щитовидной железе.

Использование для питья жёсткой воды с большим содержанием в ней растворенных солей магния (Mg) и кальция (Ca) может способствовать развитию уролитиаза (мочекаменной болезни). Наибольшая заболеваемость отмечается в регионах, где питьевая вода имеет жесткость от 16,0 до 23,0 ммоль ∙ л^-1, наименьшая в пределах – 6,0 -7,0 ммоль ∙ л^-1. Жесткость воды от 7,0 до 16,0 ммоль ∙ л^-1 характеризует средний уровень заболеваемости. При употреблении вод, жесткость которых превышает 10 ммоль ∙ л^-1, происходит усиление местного кровотока, изменяются процессы фильтрации и реабсорбции в почках. Данное явление служит защитной реакцией организма, но из-за продолжительного влияния происходит истощение регуляторных систем, что приводит к развитию патологических изменений. Например, питьевые воды Белгородской области имеют преимущественно повышенную жесткость (от 7,0 до 11,0 ммоль ∙ л^-1), особенно в Алексеевке. В этом районе отмечается рост заболеваемости населения мочекаменной болезнью (Л.Ф. Голдовская-Перистая, В.А. Перистый, А.А. Шапошников, 2008).

Если анализировать эндемии зоба и уролитиаза в ряде регионов, то согласно литературным данным, была выявлена прямая связь между распространением эндемического зоба и уролитиаза (В.В. Сусликов, 1980; М.М. Гасымов, 1990).