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, опубликованных 3000 лет до нашей эры 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 гг.) один из первых привел примеры из области медицинской геологии. В 1271 г. он предпринял путешествие в Китай. В 1275 г. экспедиция достигла китайской области Кублай Кхан. Однако, через некоторое время лошади, вывезенные им из Европы, погибли. Им же были описаны симптомы заболевания животных, которые, как выяснили гораздо позже, были обусловлены высоким содержанием в почве данной области селена, вызывающего хроническую интоксикацию и гибель животных.

В начале XX в. новый тип заболеваний был зарегистрирован в северо--востоке Китая. Регистрировалась эта патология в области Кешань и позже получила название болезни Кешана (эндемическая кардиомиопатия). Связана с поражением сердечной мышцы и развитием сердечной недостаточности. В 1960 году было предположено, что заболевание имеет связь с окружающей средой, а 10 лет спустя эта гипотеза нашла свое подтверждение. Было обнаружено, что болезнь встречается в зонах, которые отличались низкой концентрацией селена в почве и грунтовых водах. Компенсация в организме дефицита селена полностью ликвидировало симптомы заболевания и оказывало 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 16 в. Впервые описал эту болезнь русский врач Н.И. Кашин (1825--1872 гг.). Начальными симптомами этой патологии являлись отеки и боли в суставах, атрофия мышц. В дальнейшем происходило утолщение проксимальных межфаланговых суставов кистей, локтевых и голеностопных суставов при полной сохранности функций или незначительном ограничении их. 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 короткопалость и низкорослость. Поражались, в основном, дети 6--13 лет. Болезнь Кашин--Бека встречалась исключительно среди сельских жителей, хотя имели место случаи заболеваний и среди другого населения, которые употребляли продукты питания из эндемических областей. Количество заболевших не было точно известно, но приблизительно оценивалось цифрой 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 йоддефицитных 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 остатками.

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 дейодиназ, участвующих в конверсии тироксина (Т4) в трийодтиронин (Т3) 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, церулоплазмина 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 других элементов, в том числе токсичных. Примером этого является мышьяк. В воде колодцев 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 3 урожаев риса в год. Минералом, содержащим мышьяк являлся железный пирит, который входил в состав грунта. В обычных условиях он в незначительной мере освобождал 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 котором было высоким. Пострадавшими оказались около 400000 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.10.3).

Существуют данные о том, что факторы окружающей среды могут вносить вклад в этиологию сахарного диабета первого типа среди детей. Эта форма заболевания имеет аутоиммунное происхождение и является инсулин--зависимой. 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 и распределение. Миграция и взаимодействие элементов - очень тонкий вопрос. К большому сожалению, антропогенная деятельность нарушает естественный баланс и равновесие. Одна из самых серьезных экологических проблем - окисление почвы, которая несет потенциальную угрозу для здоровья людей. В этом плане, проблема закисления почвы имеет под собой две проблемы: прямой эффект из--за ингаляции кислых аэрозолей, образовавшихся с участием оксидов серы и азота и непрямой, связанный с увеличением поглощения некоторых токсичных металлов.

Как уже упоминалось, литосферные элементы освобождаются и перераспределяются в других частях биосферы за счет процессов выветривания. Это процесс может модифицироваться за счет попадания в почву оксидов серы и азота. За счет эффекта подкисления металлы, находящиеся в верхнем слое почвы могут становиться более растворимыми, что увеличивает и подвижность и биодоступность для растений. К таким компонентам относятся: кальций, магний, марганец, алюминий, никель, цинк, кадмий и в меньшей степени ртуть, свинец и медь. С другой стороны, таким элементы как селен, молибден становятся менее растворимыми в кислой среде и в силу этого в меньшей степени могут мигрировать в растения. Подобное изменение баланса способно изменять нормальное соотношение макро-- и микроэлементов в тканях животных и, следовательно, по пищевой цепочке изменять 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 негативный эффект 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, наиболее подвижного элемента, имеющего, в основном, антропогенное происхождение кадмия.

Происхождение кадмия в основном антропогенное. 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 ней медленнее происходит процесс миграции загрязнителей;

• в почве хорошо накапливаются ксенобиотики.