10.3. Медицинская геология (геомедицина)

Уже давно стало известно, что некоторые заболевания человека и животных можно связать с определенными гео­графическими областями. В китайских медицинских руко­писях, написанных 3000 лет до н. э., имеются указания на подобные причины некоторых заболеваний домашнего ско­та. Гиппократ более чем 2400 лет назад приводил подобные примеры, связанные с патологией человека. В настоящее время обобщение подобных фактов дает новая отрасль эко­логии — медицинская геология.

Медицинская геология, или геомедицина, — часть экологи­ческой медицины, рассматривающая влияние геологиче­ских факторов на здоровье человека и животных.

Марко Поло (ок. 1254—1324) один из первых привел при­меры из области медицинской геологии. В 1271 г. он пред-

принял путешествие в Китай. В 1275 г. экспедиция достигла китайской области Кублай Кхан. Однако через некоторое время лошади, вывезенные им из Европы, погибли. Марко Поло описал симптомы заболевания животных, которое, как выяснили гораздо позже, было обусловлено высоким со­держанием в почве данной области селена, вызывающего хроническую интоксикацию и гибель животных.

В начале XX в. новый тип заболеваний был зарегистриро­ван на северо-востоке Китая в области Кешань и позже по­лучил название болезни Кешана (эндемическая кардиомио-патия). Связана с поражением сердечной мышцы и развити­ем сердечной недостаточности. В 1960 г. специалисты пред­положили, что заболевание имеет связь с окружающей сре­дой, а 10 лет спустя эта гипотеза нашла свое подтверждение. Обнаружили, что болезнь встречается в зонах, которые от­личаются низкой концентрацией селена в почве и грунто­вых водах. Компенсация в организме дефицита селена пол­ностью ликвидировала симптомы заболевания и оказывала профилактическое действие.

Другим примером патологии, имеющей геомедицинское происхождение, является болезнь Кашина-Бека, которая так­же была давно знакома китайским медикам (эндемический остеоартрит). Заболевание встречалось в Китае еще в XVI в. Впервые описал эту болезнь русский врач Н. И. Кашин (1825—1872). Начальными симптомами этой патологии яв­лялись отеки и боли в суставах, атрофия мышц. В дальней­шем происходило утолщение проксимальных межфаланго-вых суставов кистей, локтевых и голеностопных суставов при полной сохранности функций или незначительном их ограничении. У больных с тяжелой степенью болезни отме­чались заметная деформация многих суставов с развитием контрактур, поясничного лордоза и «утиной» походки вслед­ствие поражения тазобедренных суставов, а также коротко-палость и низкорослость. Поражались в основном дети 6—13 лет. Болезнь Кашина_:Бека встречалась исключительно среди сельских жителей, хотя имели место случаи заболева­ний и среди другого населения, употреблявшего продукты питания из эндемических областей. Количество заболев­ших не было точно известно, но приблизительно оценива­лось в 1—3 млн. Причиной патологии является низкое содер­жание селена в почве.

Почвы на территории Республики Беларусь также счита­ются эндемичными в отношении некоторых микроэлементов.

Основной этиологический фактор возникновения йодде-фицитных состояний в нашей республике — недостаток йода в почвах, воде и, соответственно, продуктах питания, производимых на данной территории. С растительной пи­щей в организм человека поступает 58,3% йода от общей ежесуточной потребности, с мясом — 33,3%, с водой — 4,2%; остальное количество йода поступает ингаляционным пу­тем и через кожу. Содержание йода в окружающей среде за­висит главным образом от типов почв и их способности удерживать и отдавать йод, от расположения над уровнем моря и отдаленности от морей и океанов: по мере удаления почва становится все менее обогащенной данным микроэле­ментом. В случае преобладания в рационе питания продук­тов местного производства развивается дефицит йода раз­ной степени выраженности.

В Беларуси 63,5% территории представлено дерново-под­золистыми почвами, в которых йод содержится в недоста­точном количестве, 14,7 % - торфяными (болотными), ха­рактеризующимися прочным связыванием йода с органи­ческими соединениями.

В формирование эндемического зоба значительный вклад вносит фактор дефицита в почвах Беларуси и, следо­вательно, продуктах питания других микроэлементов: селе­на, меди, цинка, железа, молибдена, магния, марганца, вы­ступающих в роли кофакторов ряда ключевых ферментов обмена. В частности, селен является компонентом дейоди-наз, участвующих в конверсии тироксина (Т4) в трийодти-ронин (ТЗ) путем дейодирования наружного кольца Т4 в тканях и органах-мишенях, например в печени, кишечнике, мозге, бурой жировой ткани, плаценте и др. Дефицит меди приводит к снижению активности цитохромоксидазы, церу-лоплазмина и йодиназы, активирующей присоединение йода к тирозину. Струмогенное действие дефицита кобаль­та реализуется через снижение активности йодпероксидазы щитовидной железы, в результате чего замедляются процес­сы биосинтеза тиреоидных гормонов.

На планете известны регионы, которые отличаются есте­ственным повышенным содержанием некоторых элемен­тов, в том числе токсичных, например мышьяка. В воде ко­

лодцев Западной Бенгалии (Индия) содержание мышьяка достигает 2000 мкг/л (рекомендуемый ВОЗ уровень мышья­ка в воде — 10 мкг/л). Местные жители использовали коло­дезную воду для орошения, что позволяло им получать до трех урожаев риса в год. Минералом, содержащим мышьяк, является железный пирит, который входит в состав грунта. В обычных условиях он в незначительной мере освобождает этот токсичный элемент в воду. Однако интенсивное земле­делие и орошение понизило уровень воды в колодцах. В этих условиях кислород воздуха стал выполнять роль окислителя, что привело к освобождению мышьяка из его сернистых соединений, и он стал растворяться в воде колод­цев. Следовательно, жители Бенгалии употребляли для питья, а также использовали для выращивания риса воду, содержание мышьяка в которой было высоким. Пострадав­шими оказались около 400 тыс. человек. Всего в Индии пот­ребляют воду с повышенным содержанием мышьяка около 30 млн человек.

Существуют и другие регионы с повышенным, как в Ин­дии, содержанием мышьяка. Это Антофагаста в Чили, Кор­доба в Аргентине, Обуаши в Гане, Лагунера в Мексике, Корнвелл в Великобритании, Тайвань, континентальная Монголия, США (рис. 10.2).

Имеются данные о том, что факторы окружающей среды могут вносить вклад в этиологию сахарного диабета перво­го типа среди детей. Эта форма заболевания имеет аутоим-

США, 8 мкг/л''

мунное происхождение и является инсулинзависимой. По­казано, что низкие уровни потребления цинка связаны с вы­соким риском возникновения этой патологии.

Имеется немало доказательств того, что достаточное со­держание основных макроэлементов в окружающей среде (кальция, магния) является фактором, снижающим частоту сердечно-сосудистой патологии. Магниевая недостаточ­ность проявляется у животных в конвульсивном синдроме, так называемой гипомагниевой тетании. Эта патология встречается в весенний период, когда животные переводят­ся на пастбищное содержание и употребляют в пищу траву, обедненную магнием.

Как очевидно, состав естественной окружающей среды очень важен для нашего здоровья. Миграция и взаимодей­ствие элементов — очень тонкий вопрос. К большому сожа­лению, антропогенная деятельность нарушает естествен­ный баланс и равновесие. Одна из самых серьезных эколо­гических проблем — закисление почвы, которое несет потен­циальную угрозу для здоровья людей. Эта проблема разде­ляется на две составляющие:

• прямой эффект из-за сорбции кислых аэрозолей, обра­зовавшихся с участием оксидов серы и азота;

• непрямой эффект, связанный с увеличением поглоще­ния некоторых токсичных металлов.

Как уже упоминалось, литосферные элементы освобож­даются и перераспределяются в других частях биосферы из-за выветривания. Этот процесс может модифицироваться при попадании в почву оксидов серы и азота. За счет эффек­та подкисления металлы, находящиеся в верхнем слое поч­вы, могут становиться более растворимыми, что увеличива­ет их подвижность и биодоступность для растений. К таким компонентам относятся кальций, магний, марганец, алюми­ний, никель, цинк, кадмий и в меньшей степени ртуть, сви­нец и медь. Такие же элементы, как селен, молибден стано­вятся менее растворимыми в кислой среде и в силу этого в меньшей степени могут мигрировать в растения. Подобное нарушение баланса способно изменять нормальное соотно­шение макро- и микроэлементов в тканях животных и, следовательно, по пищевой цепочке — баланс в организме человека.

Подобный эффект касается не только металлов. Фос­фор, который является главным нутриентом для растений, в

кислой среде становится менее доступным для растений, что приводит к торможению их роста и развития.

Известкование почв, которое используется в некоторых странах для борьбы с их закислением, как показывают не­давние исследования, также нежелательно, так как оказыва­ет негативное воздействие на растения и животных.

Несмотря на описанные эффекты, почва может проти­востоять происходящим процессам. От геохимического ста­туса зависит буферная емкость почвы. Если грунт содержит в достаточном количестве карбонаты, которые формируют карбонатную буферную систему, то кислая дождевая или та­лая вода при фильтрации нейтрализуется. Критическая си­туация возникает только в том случае, когда кислотность почвы падает ниже 4,5. В этом случае вступает в действие другая буферная система, в результате действия которой на­чинают растворяться плохо растворимые соли алюминия, что приводит к мобилизации этого компонента. Этот про­цесс протекает весьма быстро, и, следовательно, высокие концентрации алюминия появляются в грунтовой воде. Кроме того, снижение рН приводит к увеличению подвиж­ности других металлов, например кадмия — наиболее под­вижного элемента, имеющего в основном антропогенное происхождение.

В некоторых индустриально развитых странах количе­ство кадмия в почве, доступного для растений, повышено.

Проблема загрязнения почвы имеет свои отличия от ме­ханизмов загрязнения атмосферы и гидросферы:

• почва — малоподвижная среда;

• в почве медленнее происходит процесс миграции за­грязнителей;

• в ней хорошо накапливаются ксенобиотики.