Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современные представления о взаимосвязи микроэлементов в окружающей среде и биологической сфере человека 18
1.1 Взаимодействие микроэлементов в окружающей среде 18
1.2 Влияние экологических факторов на элементный статус и здоровье населения 47
1.3 Пути поступления цинка, меди, кадмия и свинца в организм человека 50
1.4 Биогеохимическая провинция Южного Урала 53
1.5 Экологическая характеристика Оренбургской области 56
Глава 2 Объекты и методы исследований 68
2.1 Методологические принципы отбора проб и проведения мониторинга биологической среды населения Оренбургской области 68
2.2 Методы оценки содержания цинка, меди, кадмия и свинца в биологической среде Оренбургской области 78
2.3 Принципы формирования групп риска населения по содержанию микроэлементов 84
Глава 3 Экологическая оценка содержания цинка и его антагонистов в биосфере Оренбургской области 86
3.1 Экологическое состояние питьевых вод Оренбургской области 86
3.2 Содержание цинка, меди, кадмия и свинца в почвах Оренбургской области 103
3.3 Выводы по третьей главе 114
Глава 4 Оценка экологического статуса растительных и животных продуктов питания населения Оренбургской области 116
4.1 Содержание цинка, меди, свинца и кадмия в яровой пшенице 116
4.2 Содержание микроэлементов в продуктах животного происхождения 124
4.3 Выводы по четвертой главе 133
Глава 5 Экологический статус Оренбургской области по результатам исследования содержания микроэлементов в пищевых продуктах и волосах населения 135
5.1 Содержание цинка в пищевых продуктах 135
5.2 Установление референтных интервалов содержания микроэлементов в волосах жителей Оренбургской области 143
5.3 Содержание цинка, меди, свинца и кадмия в волосах жителей Оренбургской области по сравнению с ПФО и УФО 152
5.5 Выводы по пятой главе 157
Глава 6 Экологозависимый дефицит цинка и его влияние на качество жизни и медико-демографические показатели населения Оренбургской области 159
6.1 Взаимодействия эссенциальных (цинк, медь) и токсичных элементов (кадмий, свинец) в исследованной биохимической провинции 159
6.2 Содержание цинка, меди, свинца и кадмия в биосфере и волосах жителей Оренбургской области 165
6.3 Корреляционный и регрессионный анализ содержания металлов в волосах, объектах окружающей среды и продуктах растительного происхождения Оренбургской области 170
6.4 Взаимосвязь между уровнем содержания металлов в окружающей среде и здоровьем населения 173
Заключение 182
Выводы 186
Список сокращений 189
Основные понятия и термины 191
Список литературы 193
Приложение А 242
- Взаимодействие микроэлементов в окружающей среде
- Методологические принципы отбора проб и проведения мониторинга биологической среды населения Оренбургской области
- Содержание цинка в пищевых продуктах
- Взаимосвязь между уровнем содержания металлов в окружающей среде и здоровьем населения
Взаимодействие микроэлементов в окружающей среде
Из сотни химических элементов, встречающихся в окружающей среде, необходимыми для функционирования живых организмов являются около 40 (Скальный А.В. и др., 2004). Поступлению в организм химических элементов способствуют потребляемая вода и питание. Основными причинами роста дефицита жизненно важных элементов и избытка токсичных, приводящих к серьезным нарушениям в организме, являются возрастание стрессовых ситуаций, неблагоприятная экологическая обстановка и современные способы обработки продуктов питания, которые «убивают» биологически активные вещества.
Химические элементы, содержащиеся в незначительных количествах в организме (менее 0,001 %), называются микроэлементами. К микроэлементам относятся цинк, марганец, медь, железо, кобальт, йод, селен и еще около 40 других элементов (ВОЗ, 1996). Условно их подразделяют на жизненно необходимые (эссенциальные) и токсичные (Шафран Л.М. с соавт., 2011). Так называемые эссенциальные микроэлементы (цинк, медь, железо, йод, кобальт, хром, марганец, молибден, селен), условно эссенциальные (бром, бор, фтор, мышьяк, никель, литий, ванадий, кремний), ультрамикроэлементы (серебро, золото, платину, цезий и ртуть), токсичные (кадмий, свинец) (Мирошников С.В., 2014). Еще мало изучены функции в организме человека многих ультрамикроэлементов.
Основоположниками учения о микроэлементах являются зарубежные (A.S. Prasad, A.L. Page, J.F. Hodson, R.L. Mitchell, H.J.M. Bowen, D. Oberliz) и отечественные ученые (В.И. Вернадский, В.В. Ковальский, А.П. Виноградов, В.А. Ковда, А.П. Авцын, Г.А. Бабенко). Их исследования касались не только содержания микроэлементов в водах, почвах, растениях, животных, породах, форм соединений, закономерностей их миграции и аккумуляции, но и влияния недостатка или избытка микроэлементов на развитие растений, животных и человека.
Отечественное учение о микроэлементах и микроэлементозах заложено в 20-е годы ХХ столетия выдающимся русским ученым В.И. Вернадским.
В дальнейшем оно было углублено А.П. Виноградовым, В.В. Ковальским, Г.А. Бабенко, А.П. Авцыным, А.А. Жаворонковым, А.В. Скальным, В.Л. Сусликовым и др. В здоровом питании человека, как подтверждают исследования ученых, исключительно важную роль играют эссенциальные микроэлементы (Агаджанян Н.А. с соавт., 2001; Бабенко Г.А., 2001; Цыган В.Н. с соавт., 2012; Радыш, И. В. с соавт., 2015; Campbell J.D., 2001; Kim J. et al., 2014).
Недостаток в организме эссенциальных, а также избыток токсичных микроэлементов способствуют нарушению процессов жизнедеятельности, ухудшению здоровья, как отдельно взятых жителей, так и населения целых регионов (Афтанас Л.И. и др., 2010).
Микроэлементы – это неотъемлемые компоненты сложной физиологической системы, которая регулирует на всех стадиях развития организма показатели гомеостатического баланса. По мнению А.П. Авцына с соавторами (1991) вышеназванное утверждение основано на трех принципах:
1) избирательность поглощения определенных микроэлементов;
2) избирательность концентрации микроэлементов в органеллах клетки и определенных тканях;
3) селективная элиминация микроэлементов.
Микроэлементы являются важными компонентами питания, независимо от формы и количества поступления (Тутельян В.А. с соавт., 2002; Оберлис Д. с соавт., 2008; Янин Е. П., 2012; Бурцева Т.И., 2016; Anke М., 1999, 2004; Kim J. et al., 2014).
Взаимодействие между химическими элементами в организме человека осуществляется по типу синергизма и антагонизма. Элементы синергисты взаимно способствуют усвоению друг друга в желудочно–кишечном тракте (ЖКТ) и взаимодействуют в осуществлении какой–либо обменной функции на тканевом и клеточном уровне (Оберлис Д. с соавт., 2008, 2015; Халиуллина С.В., 2013; Мирошников С.В., 2014; Maret W. et al., 2006). Антагонисты оказывают противоположное влияние на биохимические функции организма и тормозят абсорбцию друг друга в ЖКТ. Можно предположить возможность антагонистических взаимоотношений между элементами, исходя из их положения в периодической системе. В основе этих взаимодействий лежит способность элементов к комплексообразованию, их физико-химическая аналогия, большее или меньшее сродство к соответствующим активным группировкам биополимеров. Следовательно, антагонистами являются химические аналоги и гомологи, например, кальций – магний, а также элементы с одинаковой степенью окисления и способностью образовывать аналогичные комплексы. Синергизм бывает только взаимным, а антагонизм либо односторонним, либо обоюдным. Так, магний и фосфор, цинк и медь взаимно тормозят абсорбцию друг друга в кишечнике; кальций ингибирует абсорбцию цинка и марганца, но не наоборот (Мирошников С.В., 2014; Kaim W. et al., 1995). Антагонизм часто выполняет защитную роль в отношении биохимических функций (Меньшикова М.Г. с соавт., 1992; Momcilovic B., 1988; Kaim W. et al., 1995; Goyer R.A., 1997; Flora G. et al., 2012).
Наибольший интерес для исследований содержания химических элементов в биосфере и их влияние на здоровье человека представляют такие элементы как цинк, медь, свинец и кадмий. Цинк и медь относятся к эссенциальным микроэлементам и играют важную биологическую роль в экосистемах и отдельных организмах растений, животных и человека. Нехватка и избыток всего лишь одного элемента может привести к серьезным нарушениям в живых организмах. Свинец и кадмий являются токсичными элементами, они имеют химическое сходство с цинком и медью и поэтому легко включаются в их круговорот в экосистемах. Токсичные элементы легко атакуют жизненно важные центры в клетках, например белки-ферменты, ДНК, конкурируя с подобными им биогенными элементами и легко вытесняя их. Функциональными антагонистами цинка являются медь, свинец, кадмий, особенно на фоне дефицита белка (Скальный А.В. и др., 2004; Мирошников С.В., 2014; Kaim W. et al., 1995; Plum L. M. et al., 2010; Prasad A.S., 2012; Maret W. et al., 2013, Maares M. et al., 2016). Например, недостаток цинка может приводить к усиленному накоплению свинца, кадмия и меди из окружающей среды. В то же время избыточное поступление цинка может понизить общее содержание и поступление в организм такого важного элемента, как медь (Фролова О.О., 2007; Мирошников С.В., 2014; Детков В.Ю., 2017). Характер распределения свинца между органами и тканями видоизменяется под действием цинка: повышается содержание свинца в почках и печени и снижается в скелете (Оберлис Д. с соавт., 2008; Плетенва Т.В. с соавт., 2013; Flora G. et al., 2012).
При поступлении кадмия в среду, где уже есть смесь меди и цинка, общее токсическое действие трех металлов резко усиливается. Известен также антагонизм для некоторых групп металлов: цинк – кадмий, медь – свинец, медь – кадмий (Бокова Т.И., 2011). Взаимный антагонизм между кадмием и цинком является следствием их изоморфного замещения в биологических системах, а именно: повышение потребления одного из них может вызвать дефицит другого, путем замещения на некоторых функциональных участках связывания (Moulis J.M., 2010).
Цинк – элемент II группы побочной подгруппы 4–го периода Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с XVI века известен в Китае и Индии. Кадмий и ртуть также входят в эту подгруппу. Все три элемента – цинк, кадмий и ртуть – имеют на наружном слое атома два электрона и на предыдущем восемнадцать. У атомов вышеназванных элементов целиком заполнен d–подуровень второго снаружи электронного слоя, также как и у атомов элементов подгруппы меди. Однако, у элементов подгруппы цинка этот подуровень вполне стабилен и удаление из него электронов требует затраты энергии. Поэтому цинк и кадмий в своих соединениях проявляют степень окисления + 2, в отличие от ртути и меди, которые могут образовывать соединения со степенью окисления + 1. В биологии и аналитической химии радиоактивные изотопы цинка используют для изучения метаболизма цинка в организме при различных внешних воздействиях (в эксперименте) и в норме в качестве изотопного индикатора. Как самородный металл цинк в природе не проявляется. Сегодня известно около 66 минералов, содержащих цинк: сфалерит, виллемит, смитсонит, цинкит, франклинит, каламин. Большое значение в промышленности имеет сфалерит (цинковая обманка ZnS или (ZnFeS)). Существует несколько разновидностей сфалерита: марматит, клейофан, вюрцит. Месторождения цинка имеются на Северном Кавказе, Дальнем Востоке, Урале, в Сибири, Казахстане, Иране, Боливии и Австралии. Основные изверженные породы содержат 1,310-2 % цинка, кислые 610-3 %, а в земной коре (кларк) его 8,3.10-3 % по массе (Добровольский В.В., 2003).
Методологические принципы отбора проб и проведения мониторинга биологической среды населения Оренбургской области
Характеристика исследуемых объектов
Комплексный мониторинг распределения микроэлементов цинка, меди, кадмия и свинца в биосфере Оренбургской области был проведен после обстоятельного рассмотрения современной информационной базы об экологических условиях и антропогенном влиянии на эти условия.
Методологический подход к отбору проб для исследования обусловлен тем, что Оренбургская область представляет собой весьма протяженную территорию в направлении с запада на восток – 755 км, с севера на юг – 425 км. Область расположена на стыке двух частей света – Европы и Азии, имеет границы с Татарстаном, Башкортостаном и Челябинской областью на севере, с Казахстаном – на востоке и юге, Самарской областью – на западе. Общая протяженность границ 3700 км (рисунок 2.1). По геохимическим признакам Оренбургскую область можно разделить на три зоны: восточную, центральную и западную (Прихожай Н.И., 2004). На картах рассматриваемых зон (рисунки 2.2 – 2.4) в каждом районе области отмечены белыми точками по 35 населенных пунктов (включая районные центры), в которых отбирали пробы для проведения исследований.
Объектом исследования служили подземные воды из 35 административных районов Оренбургской области (n = 525). Отбор и подготовка проб подземных вод осуществлялась из колодцев, скважин и каптажей родников в сельской местности Оренбургской области с глубины не менее 10 метров в пластиковые пробирки, обработанные горячей азотной кислотой, затем добавляли хлористый натрий до концентрации 3 % (ГОСТ Р 51593–2000 «Вода питьевая. Отбор проб»). При отборе проб, подлежащих хранению, перед закрытием емкости пробкой верхний слой воды сливали так, чтобы под пробкой оставался слой воздуха и при транспортировании пробка не смачивалась. Отобранную пробу консервировали и хранили согласно установленным требованиям ГОСТ Р 51592.
Содержания химических элементов в пробах воды сравнивали с предельно допустимыми концентрациями, утвержденными СанПиН 2.1.4.1074–01 («Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»).
Отбор проб почвы
Отбор проб почвы осуществлялся согласно МУ по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения (М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003) по следующей методике:
отбор почвенных проб проводили методом маршрутных ходов. Маршрутный ход прокладывали посередине каждого элементарного участка вдоль удлиненной стороны;
отбор проб почвы проводили по элементарным участкам: с каждого элементарного участка отбирали одну пробу почвы;
каждая объединенная проба почвы состояла из точечных проб, равномерно отбираемых на элементарном участке по маршрутному ходу, при этом первую точечную пробу отбирали не на краю обследуемого земельного участка, а на расстоянии, равном половине расстояния между точками точечного отбора;
из почвенного образца отбирали корни, почву разминали и пропускали через сито с диаметром отверстий 1 мм; затем почву тщательно перемешивали и рассыпали равномерным слоем на ровной поверхности и высушивали при комнатной температуре в отсутствие прямого солнечного света до воздушно сухого состояния.
Валовые формы элементов являются малоподвижными, а наиболее достоверную информацию о загрязнении экосистемы несут подвижные формы элементов, поэтому в работе определяли содержание подвижных форм цинка, меди, свинца и кадмия. Данные сопоставляли с предельно допустимой концентрацией (ПДК) (ГН 2.1.7.204106 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве») подвижных форм определяемых элементов, а для цинка и меди также с концентрациями подвижных соединений микроэлементов, установленными предыдущими исследователями для территории Оренбургской области (Русанов А.М. с соавт., 2012; Климентьев А.И. и др., 2013).
Отбор проб продуктов растительного и животного происхождения
Всего было отобрано 875 продуктов растительного происхождения в осенний период согласно ГОСТ:
зерно пшеницы, 525 проб (ГОСТ 26312.184 «Крупа»);
хлеб пшеничный, 350 проб (ГОСТ 566765 «Хлеб и хлебобулочные изделия»).
Продукты животного происхождения отбирали из 35 районов Оренбургской области в соответствии с ГОСТ осенью 2013 года.
Всего было отобрано 1050 проб пищевых продуктов животного происхождения (пробы были отобраны в осенний период согласно ГОСТ):
молоко, 350 проб (ГОСТ 362268 «Молоко и молочные продукты»);
мясо говядины, 350 проб (ГОСТ 726979 «Мясо»);
рыбные продукты, 350 проб (ГОСТ 7631-85 «Рыба и продукты переработки»). Оценка проведена в соответствии с требованиями санитарноэпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».
Все исследуемые образцы продуктов и воды хранили до начала анализа при температуре 20о С.
Отбор проб биологических субстратов населения Выбор волос в качестве объекта анализа обусловлен многочисленными исследованиями, подтверждающими пригодность волос как объекта в исследованиях элементного статуса популяции (Скальный А.В. и др., 2001). Волосы – это легкодоступный биологический материал, сбор их прост и безболезнен. Длительность хранения волос практически не ограничена и не требует каких–либо особых условий. В связи, с малой скоростью роста волос результаты их анализа показывают не сиюминутное содержание макро– и микроэлементов в образце, а усредннный уровень за несколько месяцев. Химический состав волос отражает как внутреннее состояние организма, так и следствие воздействия различных экзогенных факторов (Скальный А.В., 2004).
В нашем исследовании приняли участие 420 человек, постоянно проживающих на территории Оренбургской области. C целью оценки влияния экологобиогеохимических факторов на элементный статус взрослого населения Оренбургской области проведено обследование жителей из трех природно – климатических зон Оренбургской области. В связи с экономическими трудностями большинство трудоспособного населения вынуждено в поисках вакансий обращаться на крупные предприятия, что приводит к миграции населения не только в пределах района, но и по всей Оренбургской области. Кроме того, более половины трудоспособного сельского населения является работниками промышленных предприятий и учреждений городов Оренбургской области.
Содержание цинка в пищевых продуктах
Благополучие биологической среды человека напрямую связывают со статусом цинка, поэтому необходимы периодические исследования по оценке содержания цинка в пищевых продуктах. В связи с этим, автором на базе комплексной аналитической лаборатории Всероссийского научно– исследовательского института мясного скотоводства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии) атомно– абсорбционным методом на содержание цинка были проанализированы мясные (n = 350), молочные (n = 350), рыбные продукты (n = 350) и хлеб пшеничный (n = 350), приобретенные в магазинах районных центров Оренбургской области.
Анализ полученных данных представлен на рисунках 5.1 – 5.6 и в таблицах 5.1 – 5.3. Автором настоящего исследования выявлены пищевые продукты с повышенным и недостаточным содержанием цинка.
Установлено, что содержание цинка в пшеничном хлебе Западной и Центральной зон колеблется от 9,9 ± 0,4 до 18,3 ± 0,7 мг/кг и это значительно ниже допустимого уровня равного 50 мг/кг (рисунок 5.1 – 5.2).
Экспериментальные данные показывают, что среднее содержание цинка в молочных продуктах Западной зоны составляет 3,3 мг/кг. В двух районах (Октябрьском и Оренбургском) Центральной зоны этот показатель находится на верхней границе допустимого уровня (5 мг/кг), но не превышает его.
В воде и почве выше названных районов также установлены повышенные содержания цинка. В молочных продуктах Восточной зоны среднее содержание цинка больше, чем в Центральной и Западной – в 1,2 и 1,4 раза соответственно. В целом, по области среднее содержание цинка в молочных продуктах составило 3,7 ± 0,04 мг/кг, при допустимом уровне (ДУ) равном 5 мг/кг. Данные, представленные в таблице 5.1, свидетельствуют о том, что содержание цинка в мясных продуктах Центральной и Западной зон изменяется от 16 до 52,7 мг/кг и не превышает ДУ (70 мг/кг).
В шести районах (Адамовском, Гайском, Кваркенском, Кувандыкском, Новоорском, Светлинском) из восьми, расположенных на востоке области, содержание цинка в пищевых продуктах выше среднего значения допустимых уровней (рисунок 5.3).
В четырех районах (Гайском, Кваркенском, Новоорском и Ясненском) Восточной зоны в молочных продуктах обнаружены максимальные значения содержания цинка (4,8 – 4,9 мг/кг).
На рисунках 5.4 – 5.6 представлены средние значения содержания цинка в пищевых продуктах относительно единиц допустимых уровней по всем трем зонам Оренбургской области. Видно, что в хлебе пшеничном, в мясных и рыбных продуктах Западной зоны содержание цинка составило 0,35 ДУ, 0,4 ДУ и 0,28 ДУ, соответственно. В молочных продуктах этот показатель оказался наибольшим 0,8 ДУ (рисунок 5.4).
В пищевых продуктах Центральной зоны содержание цинка не превышает допустимые уровни и составляет в среднем: в хлебе пшеничном – 0,24 ДУ, в молочных продуктах – 0,75 ДУ, в мясных продуктах – 0,39 ДУ и в рыбных – 0,3 ДУ (рисунок 5.5).
В хлебных продуктах, в частности, пшеничном хлебе, производимом в Восточной зоне, среднее содержание цинка в 2 раза больше, чем в Западной и Центральной зонах. В молочных продуктах при среднем показателе 3,7 мг/кг содержание цинка в Восточной зоне несколько выше, чем в двух других зонах, что подтверждает результаты анализа взаимосвязи содержания цинка в различных средах геохимических провинциях, приведенных в главе 4. Недостаток цинка в продуктах питания Центральной и Западной зоны может привести к дефициту этого микроэлемента в организме жителей выше названных зон.
Из таблицы 5.1 видно, что минимальное содержание цинка в мясных продуктах Восточной зоны составило 18,4 мг/кг, а максимальное – 60,7 мг/кг.
Среднее значение содержания цинка в мясных продуктах Восточной зоны составило 43,1 мг/кг, что в 1,6 раз выше, чем в Центральной и Западной зонах. Медиана (Me) выборки по содержанию цинка показывает сближение результатов по всем исследуемым пищевым продуктам (таблица 5.1).
Содержание цинка в рыбных продуктах Оренбургской области составило в среднем 12,5 мг/кг, при минимальном значении 9,1 мг/кг и максимальном – 18,9 мг/кг. Видно (таблица 5.1), что содержание микроэлемента цинка в хлебе пшеничном снижено в 1,3 раза, в рыбных продуктах в 1,2 раза относительно справочных данных при этом необходимо отметить, что именно зерновые и рыбные продукты относятся к основному источнику цинка в рационе человека. Что касается молочных и мясных продуктов, то среднее содержание в них цинка приближается к табличным значениям. Полученные результаты сопоставили с исследованиями прошлых лет (Дунаев В.Н. с соавт., 2006; Фролова Е.Г., 2008) и установили, что содержание цинка в хлебе пшеничном, мясных и рыбных продуктах увеличивается с годами (таблица 5.2), не превышая ДУ.
Видно, что в молочных продуктах начиная с 1998 г. по 2003 г. содержание цинка увеличивается от 3,2 до 4,9 мг/кг, а начиная с 2004 г. по 2015 г. уменьшается от 4,8 до 3,7 мг/кг.
В хлебе пшеничном с 1998 г. по 2006 г. наблюдается незначительный рост содержания микроэлемента цинка (5,63 – 8,1 мг/кг). А с 2011 года - резкое увеличение, в 1,9 раз, что возможно связано со сменой посевных культур в Оренбургской области (портал Оренбургской области) и/или использование современных удобрений.
В рыбных продуктах динамика роста содержания цинка составила от 8,92 до 12,5 мг/кг, т.е. увеличилось в 1,4 раза. Сравнение результатов показывает, что содержание цинка с годами резко увеличилось в мясных продуктах, почти в 1,6 раз. Мы считаем, что эта тенденция в основном благоприятна для населения и обозначает, вероятно, изменение кормовой базы, в животноводстве повышается качество питания скота.
Взаимосвязь между уровнем содержания металлов в окружающей среде и здоровьем населения
Для установления взаимосвязи между содержанием металлов в образцах волос жителей Оренбургской области и объектах окружающей среды с общей заболеваемостью с 2010 г. по 2015 г. (Информационный ресурс (4), стат. сборник, 2011 – 2015) провели корреляционно–регрессионный анализ, результаты которого представлены в таблицах 6.12 – 6.13.
Наиболее отчетливо продемонстрирована роль факторов окружающей среды в развитии онкологических заболеваний (Ashford N. A. et al., 2015), заболеваний крови (Nikoli M. et al., 2008; Hegazy А.А. et al., 2010), нервной системы (Marras С. et al., 2011; Modgil S. et al., 2014), дыхательной системы (Hackett T.L. et al., 2011; Sheehan W.J. et al., 2015), сердечно-сосудистой системы (Cosselman K.E. et al., 2015), а также врожденных пороков.
Свинец оказывает негативное влияние на состояние общественного здоровья (Kim J. et al., 2014), что связано с выраженной токсичностью металла для ряда систем и органов (Flora G. et al., 2012) и в первую очередь для нервной системы (Mason L.H. et al., 2014).
Установлено влияние свинца на материнский организм и развитие врожденных аномалий сердца у новорожденных (Liu H. et al., 2015; Ou Y. et al., 2017), а также врожденных дефектов нервной трубки (zel S. et al., 2018). Так, содержание свинца в зубной эмали родителей детей с врожденными пороками было выше контрольных значений на 40 % (Al-Sabbak M. et al., 2012). Данная взаимосвязь может быть обусловлена способностью свинца нарушать регуляторные механизмы метилирования ДНК (Montrose L. et al., 2017; Sanchez O.F. et al., 2017).
Взаимосвязь между содержанием свинца в почве и заболеваемостью эндокринной патологией обусловлена ролью свинца в качестве эндокринного дисраптора (endocrine disruptor), нарушающего функционирование эндокринной системы (Sobolewski M. et al., 2018). В частности, продемонстрирована возможная взаимосвязь между воздействием свинца и развитием карциномы и аденомы щитовидной железы, а также узелковым зобом (Li H. et al., 2017). Повышение уровня свинца в организме человека связано с ожирением (Wang N. et al., 2015). Экспериментальные исследования также показали, что воздействие свинца может способствовать развитию сахарного диабета при ожирении (Tyrrell J.B. et al., 2017).
Система кроветворения является одной из мишеней токсического действия кадмия (Bernhoft R.A., 2013). В частности, было показано, что повышение уровня кадмия в крови жителей Китая связано со снижением концентрации гемоглобина (Chen X. et al., 2015). Установлена прямая взаимосвязь между уровнем кадмия в крови и распространенностью железодефицитной анемии (Suh Y.J. et al., 2016). Также была продемонстрирована взаимосвязь между повышением уровня кадмия в волосах и наличием железодефицитной анемии (Shah F. et al., 2011).
Экспериментальные исследования показали, что воздействие кадмия сопровождается сдвигом формулы крови в сторону миелопоэза (Zhang Y. et al., 2016), а также гемолизом и недостаточной продукцией эритропоэтина (Horiguchi H. et al., 2011).
Несмотря на то, что дефицит меди, участвующей в нормальном транспорте железа, может сопровождаться развитием железодефицитной анемии (Lazarchick J., 2012), избыточное содержание е может приводить к антагонизму между четырьмя металлами вследствие наличия общих путей транспорта, в первую очередь, белка DMT-1 (divalent metal transporter 1) (Collins J.F. et al., 2010). В частности, отмечено увеличение уровня меди в волосах пациентов с железодефицитной анемией (Grgze M.K. et al., 2006).
Установлено, что медь играет важную роль в пролиферации раковых клеток и метастазировании (WittungStafshede P., 2016), поскольку раковые клетки характеризуются высокой потребностью в меди (Denoyer D. et al., 2015). Воздействие на подвижность ионов меди может являться одним из инструментов противораковой терапии (Denoyer D. et al., 2015). При этом, у пациентов с раком поджелудочной была выявлена увеличенная концентрация меди в крови (Lener M.R. et al., 2016). Имеются указания на связь высоких значений уровня меди в волосах с риском развития рака простаты (Karimi G. et al., 2012), а также новообразованиями у детей (Donma M.M. et al., 1993). В то же время, отмечается, что в условиях физиологического уровня поступления меди в организм (0,6 – 3 мг/сут) маловероятно существование взаимосвязи между медью в организме и онкологией (Bost M. et al., 2016).
По полученным результатам проведено картографирование Оренбургской области по содержанию цинка, меди, свинца и кадмия в объектах окружающей среды, продуктах растительного происхождения и волосах жителей (рисунки 6.2 – 6.5). При составлении графического изображения, максимальное среднее значение величины среди районов Оренбургской области было принято за 100% (100% интенсивность цвета). Исходя из абсолютных значений, рассчитывалась интенсивность окрашивания районов с меньшими значениями показателя.