Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния проблем влияния экологиче ских факторов среды на ситуацию по йодному дефициту 8
Глава 2. Объем и методы исследования 25
2.1. Характеристика объекта исследования 25
2.2. Объект, методы исследования, используемые средства 25
Глава 3. Экологическая оценка влияния факторов окружающей среды на йодный дефицит у населения 31
3.1. Анализ содержания йода в окружающей среде 31
3.2. Анализ потребления рыбы и морепродуктов 33
3.3. Оценка потребления йода с пищевыми продуктами 35
3.4. Экологическая оценка суммарного йодного дефицита и долевой вклад факторов окружающей среды в его формирование.. 48
Глава 4. Региональная характеристика биологического ответа популяции на йодный дефицит 58
4.1. Методическая схема и алгоритм анализа экологических биомаркеров йоддефицита 58
4.2. Региональные характеристики экологических биомаркеров 60
4.3. Особенности биологического ответа популяции в антропогенно загрязненных территориях Оренбургской области 86
Глава 5. Экологическая диагностика йодного дефицита 95
Заключение 112
Практические рекомендации 116
Список использованных источников 119
Приложения
- Характеристика объекта исследования
- Оценка потребления йода с пищевыми продуктами
- Региональные характеристики экологических биомаркеров
Введение к работе
Актуальность работы. Неравномерность распределения микроэлементов в земной коре, почве и воде, деградация природных экосистем под влиянием воздействий человека на биосферу, снижение социально-экономического уровня жизни значительной части населения России в совокупности определяют ухудшение ситуации по йодному дефициту. В современных условиях в России нет регионов, свободных от йоддефицита: 98 миллионов ее жителей страдают от йодде-фицитных состояний [29;46]. Изменение экологической обстановки вносит существенные коррективы в оценки причин и механизмов развития йоддефицита [125; 144]. Все отмеченное выше относится и к территории Оренбургской области. Низкое содержание йода в почве и питьевой воде, обусловило его недостаток в кормах и растениеводческой продукции. Следствием этого явления стало низкое потребление йода населением [5; 16].
Вместе с тем остаются недостаточно изученными особенности формирования йодного дефицита под воздействием комплекса факторов окружающей среды. До настоящего времени не разработаны методические подходы к оценке йодной обеспеченности организма с учётом комплексного поступления йода в организм на основе использования современных технологий экспрессного микроанализа и биомониторинга. Отсутствие адекватных современному методическому уровню экологически обоснованных систем оценки ситуации по йодцефициту и ее целенаправленной коррекции, фрагментарность большинства выполненных исследований не обеспечивают эффективность мер по снижению отрицательного влияния йоддефицита на функционирование экосистемы «среда обитания - популяция населения». Перечисленный круг нерешённых вопросов определил актуальность настоящей работы.
Целью работы является оценка связи между природно-экологическими и социально-экологическими условиями, сложившимися в пределах Оренбургской области, с ситуацией по йодному дефициту у проживающего на ее территории населения.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи: изучить особенности формирования йодного дефицита у населения, проживающего на территории региона, от воздействия комплекса факторов среды, в том числе социально-экономического характера; провести экологическую оценку биологического ответа населения на йодный дефицит; рассчитать максимальные уровни йодной недостаточности по данным биомониторинга; обосновать модель йодной обеспеченности организма человека с учётом комплекса факторов, определяющих поступление йода в организм человека.
Предметом исследования является воздействие дефицита йода в биосфере на формирование йодной недостаточности у населения.
Новизна исследований заключается в следующем: - впервые разработан алгоритм экологической оценки биологического ответа популяции на йодный дефицит, предусматривающий анализ динамики, структуры, пространственных, демографических и частоты встречаемости экологических биомаркеров, результаты которого использованы для оценки влияния природных и социальных факторов среды на ситуацию по йодному дефициту, а также в системе государственного контроля Роспотребнадзора и экологического мониторинга территории в целях верификации полученных данных; разработан новый комплексный методический подход к экологической диагностике йодной недостаточности у отдельного человека; впервые проведена оценка комплекса экологических факторов, влияющих на формирование ситуации по йодному дефициту у населения агропромышленного региона с использованием данных биомониторинга; дана системная экологическая оценка биологического ответа популяции на йодный дефицит, изучены динамика, структура, пространственные и демографические характеристики экологических биомаркеров йодного дефицита.
Практическая значимость заключается в следующем: - впервые проведена углубленная экологическая диагностика йодной недостаточности населения ре-
6 гиона, на основе которой определены первоочередные мероприятия по коррекции риска; - разработаны биолого-географические картограммы по параметрам йодной недостаточности и созданы компьютерные базы данных мониторинга йодного дефицита.
Результаты исследования внедрены в деятельность Центра гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области при организации и ведении экологического мониторинга природно-обусловленных рисков здоровью населения и эколого-географическом картографировании территории области, использованы в практике работы Управления Роспотребнадзора по Оренбургской области при медико-демографическом картографировании территории Оренбургской области по параметрам йодной недостаточности в соответствии с «Региональным планом действий по гигиене окружающей среды Оренбургской области на 2002-2007 гг.». Разработанный методический подход к экологической диагностике йодной недостаточности одобрен Федеральным центром гигиены и эпидемиологии и Федеральной службой Роспотребнадзора и направлен во все субъекты Российской Федерации в виде информационного бюллетеня ЗНиСО (2008, №1). Он использован также медико-санитарной частью Оренбургского государственного университета в рамках программы сохранения и укрепления репродуктивного здоровья обучающихся и ведения мониторинга здоровья студенческой молодежи, программе диспансеризации профессорско-преподавательского состава и сотрудников, разработке «Комплексного плана оздоровительных мероприятий на 2010-2015гг.».
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на III Международной научной конференции «Эколого-гигиенические проблемы регионов России и стран СНГ» (Москва-Барселона, 2006), Международном форуме «Фундаментальные и прикладные проблемы питания» (Санкт-Петербург, 2007), II Международной научно-практической конференции «Биоэлементы» (Оренбург, 2007), III Всероссийской конференции «Научно-методологические основы формирования физического и психического здоровья детей и молодежи» (Екатеринбург, 2006), VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2007), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование» (Оренбург, 2008), четырех Всероссийских научно-практических конференциях (Оренбург, 2007-2009).
Личный вклад автора. Участие автора в сборе материала для исследования составляет - 80%, в анализе и внедрении результатов - 90%.
Основные положения, выносимые автором на защиту: алгоритм комплексной оценки взаимосвязи экологических факторов среды с формированием йодного дефицита у населения; закономерности формирования и экологическая оценка биологического ответа популяции людей на йодный дефицит, в том числе в условиях высокой антропогенной нагрузки; комплексный методический подход к экологической диагностике йодного дефицита.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 13 печатных работах, из них 8 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников из 242 наименования, из них 54 иностранные. Общий объем диссертационной работы составляет 145 страниц текста, в том числе рисунков - 15, таблиц - 68, приложений - 3.
Характеристика объекта исследования
2005—2006 гг. - Анализ результатов исследований проведенных в предыдущие годы по факторам и условиям формирования йодного дефицита, биомаркеров йодного дефицита, организация анкетирования студентов первого курса на предмет выявления факторов и условий риска йодной недостаточности. Создание, ведение и корректировка компьютерных баз данных экологического мониторинга.
2006-2008 г. - Оценка суммарного йодного дефицита и изучение особенностей формирования биологического ответа популяций во взаимосвязи с социально-экологическими и природно-экологическими условиями.
2007-2008 гг. - Расчет модели йодной обеспеченности организма и разработка методических приемов донозологической экологической диагностики, расчет долевого вклада популяционных стратегий в ликвидацию йодного дефицита в Оренбургской области.
2009 г. - Оформление кандидатской диссертации и представление ее к защите.
Для решения поставленных задач проведена экологическая оценка собственных данных и данных различных учреждений и организаций, обладающих информацией, относящейся к изучаемой проблеме.
Объектами исследования явилась совокупность природно-экологических и социально-экологических факторов среды обитания и состояние йодной обеспеченности популяции населения урбанизированных и сельских экосистем, качественные и количественные связи между ними. Методическая схема представлена серией исследований с использованием прямых биологических маркеров ситуации по йодному дефициту (йодурии и уровню тиреотропного гормона в крови новорожденных) в экосистемах территориальных образований Оренбургской области с общим населением 2187 тыс. человек (
Для группировки комплекса средовых факторов использована классификация ВОЗ (1991). Последовательность и этапы изучения отдельных факторов среды и условий формирования йодной недостаточности сформулирована на основе графической модели анализа причин йодной недостаточности для контроля и преодоления проблемы, представленной в докладе Генерального Директора ВОЗ «Национальные стратегии преодоления недостаточности питания с точки зрения питательных элементов» (1991).
Для оценки содержания йода в питьевой воде проведена выкопировка данных о результатах исследования проб из скважин и водопроводной сети, отобранных в соответствии с ГОСТом 24481-80 в 1998-2003 гг. во всех городах и районах области. Определение йода проведено в соответствии с ГОСТом 23268.16-78. Всего проанализировано 1238 проб воды. Оценка среднего содержания йода в кормах, растениеводческой продукции и продуктах животного происхождения проведена в сопоставлении с Временными гигиеническими нормативами содержания некоторых химических элементов в основных пищевых продуктах (МЗ СССР, 1982). Определение содержания йода проведено по Бурштейн А.И. (1963). Проанализировано 148 проб. Полученные данные сопоставлены с результатами исследований почвы, проведенных другими авторами [5, 42].
Среднесуточное потребление йода с пищевыми продуктами рассчитано с использованием данных Государственного комитета статистики о потреблении пищевых продуктов в Оренбургской области (2002-2007 гг.). В расчетах на душу населения использована среднегодовая численность населения Оренбургской области по официально изданным сборникам Государственного комитета по статистике (2002-2007 гг.). Минимальная потребность в йоде оценивалась на основе «Норм физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии», утверждённых МЗ СССР от 29.05.1989 г. (4-ая редакция, действующая в настоящее время). Для оценки значимости отдельных видов продуктов в суточном балансе потребления йода использована формула Виноградова А.П. (1949) в части соотношения продуктов животного и растительного происхождения. Экологическая оценка структуры, динамики и региональных особенностей суммарного йоддефицита проведена расчётно-балансовым методом [87] с использованием данных 500 исследований йодурии, полученных ВЭНЦ РАМН (Свириденко Н.Ю.) и рассчитанных суточных доз потребления в период полного отсутствия йодной профилактики [87]. Приоритетность отдельных средовых факторов и их долевой вклад в формирование йодной недостаточности у населения приняты по их ранговым местам и долевым весам в региональной структуре суммарного йодного дефицита.
Изучение региональной структуры, динамики и пространственных характеристик биологического ответа популяции на йодный дефицит проведено по результатам определения частоты встречаемости неонатального тиреотропного гормона (ТТГ) при проведении флюориметрических исследований в генетической лаборатории областной детской клинической больницы во всех экологически значимых диапазонах концентраций. При этом принималось во внимание, что в соответствии с рекомендациями ВОЗ содержание этого гормона в интервале 20 МЕ/л - 50 МЕ/л определяет высокую степень тироксинемии, а возрастание его до уровня 50 МЕ/л является критерием риска врождённого гипотиреоза.
Всего проанализированы результаты обследований 183990 новорождённых за период 1996-2007 гг. по следующему алгоритму:
1. Анализ охвата новорожденных неонатальным скринингом на врожденный гипотиреоз.
2. Сравнительный анализ йодной недостаточности по частоте встречаемости неонатального ТТГ 5 МЕ/л:
- в целом по области;
- в городской и сельской местности;
- по городам и районам области.
3. Экологическая оценка максимальных уровней йодной недостаточности по территориальным образованиям области за весь период наблюдений.
4. Анализ динамики частоты встречаемости неонатального ТТГ в различных экологически значимых диапазонах концентраций в целом по области. 5. Анализ динамики высокой тироксинемии в городской и сельской местности, среди новорожденных мальчиков и девочек и согласование полученных результатов.
6. Изучение биологического ответа популяции в антропогенно наиболее загрязненных территориях.
7. Согласование полученных результатов на различных этапах экологической оценки, а также изучения суммарного йодного дефицита и верификация по международным критериям оценки.
Оценка потребления йода с пищевыми продуктами
Известно, что недостаточное поступление йода с пищевыми продуктами является вторым важнейшим средовым фактором, определяющим развитие ситуации по йоддефициту. При этом в качестве основной причины в модели анализа причин [123] эксперты идентифицируют низкое содержание йода в пищевых продуктах, являющееся следствием неблагоприятных, в первую очередь природных экологических условий. Вместе с тем, проведенный анализ данных мониторинга потребления рыбы и морепродуктов, показал, что даже при высоком содержании йода в морепродуктах, в качестве основной причины низкого потребления выступает их малая доступность для населения в связи с неблагоприятными социально-экологическими условиями жизни населения.
Поэтому представлялось важным охарактеризовать не только вклад низкого содержания йода в пищевых продуктах, опосредованным природно-экологическими условиями территории, но и недостаточное потребление йода в связи с пониженным потреблением основных продуктов питания в связи с социальными условиями и определить региональную структуру суточного потребления йода в современных условиях на основе мониторинга потребления пищевых продуктов населением Оренбургской области, а также региональную структуру суммарного йоддефицита и приоритетность отдельных факторов и условий в формировании йодной недостаточности у населения.
Известно, что алгоритм решения данной задачи содержит 9 этапов [87]. С учетом того обстоятельства что результаты 1, 2, 3 и 6 этапов являются величинами постоянными (1 этап - реальное потребление йода детьми школьного возраста по прямому индикатору йодурии в период отсутствия йодной профилактики, 2 этап — среднее содержание йода в основных продуктах питания по таблицам химического состава, одобренным МЗ СССР 7.12.1986 г., 3 этап — теоретическое суточное потребление йода при потреблении продуктов в соответствии с рекомендуемыми нормами при нормальном содержании йода, соответствующем рассчитанным средним значениям, 6 этап — итоговая математическая формула расчета реального потребления йода детьми школьного возраста) и, таким образом могут быть непосредственно использованы в расчетах, рабочий алгоритм решения задачи может быть отражен следующей последовательностью:
1. Расчет нормативного среднего потребления йода на 1 жителя Оренбургской области в условиях сложившегося потребления основных продуктов питания по данным государственного комитета по статистике при нормальном содержании йода, соответствующем средним значениям, рассчитанным в ходе 2 этапа.
2. Расчет нормативного среднего потребления детьми школьного возраста мкг/сутки в современных условиях.
3. Расчет реального потребления йода детьми школьного возраста в современных условиях с использованием итоговой формулы (уравнения) расчетного метода по йодурии.
4. Расчет и анализ динамики и структуры суммарного йодного дефицита в Оренбургской области в современных условиях.
5. Расчет относительного йодного дефицита, обусловленного недостаточным потреблением морепродуктов и ранжирование отдельных факторов и условий по их долевому вкладу в формирование суммарного йоддефицита.
Принципиальное значение имеет то обстоятельство, что в расчетах использован прямой экологический биомаркер йодной обеспеченности - йоду-рия, который наряду с частотной характеристикой неонатального ТТГ с начала девяностых годов используется в развитых странах в качестве интегрального показателя влияния факторов среды на развитие ситуации по йоддефи-циту.
В нормативном документе, принятом в России в 2001 г. [102] содержится четкое указание, что нет ни малейшей необходимости проводить определение йода в продуктах питания, в воде или почве. В «Концепции охраны здоровья населения Российской Федерации на период до 2005 г. в области ликвидации заболеваний связанных с дефицитом йода» четко определено, что целью биологического мониторинга является оценка величины потребления йода и биологического эффекта на уровне популяции. В этом документе подтверждено, что биохимические показатели являются количественными прямыми индикаторами йодной обеспеченности и нет «ни малейшей необходимости проводить определение йода в продуктах питания, в воде или почве». Проведенный анализ нормативного среднего поступления йода с продуктами питания в современных условиях (табл. 3.6) выявил существенный рост (р 0,001) по сравнению с 2002 г. во все последующие годы за исключением 2003 г. (существенное снижение потребления) и 2006-2008 гг. (р 0,01).
Региональные характеристики экологических биомаркеров
. В рамках проведенного исследования принципиальное значение имеет наличие достаточного числа наблюдений, что опосредуется необходимым охватом новорожденных неонатальным скринингом на врожденный гипотиреоз.
Анализ охвата неонатальным скринингом новорожденных, как в целом по области (табл. 4.1), так и в городской и сельской местности (табл. 4.2) выявил достаточную репрезентативность собранных данных, обеспечивающих достоверные результаты анализа с вероятностью ошибки р 0,01. Таблица 4.1 - Охват неонатальным скринингом новорожденных Оренбургской областиПроведенный сравнительный анализ йодной недостаточности по частоте встречаемости неонатального ТТГ 5 МБ (табл. 4.3) в целом по области выявил снижение йодной недостаточности с 33,90+0,53 в 1997 г., что соответствует средней степени тяжести йодного дефицита по критериям ВОЗ до 2,86+0,16 в 2003 г. (р 0,001), что ниже порогового уровня в 3%, квалифицируемого ВОЗ, как ликвидация йодного дефицита на популяционном уровне.
Однако с 2004 по 2007 гг. отмечается выраженная вариабельность биологического ответа популяции, рост йодной недостаточности в 2004 г. сменяется снижением в 2005 г., затем рост в 2 раза в 2006 г. и в 2007 г. опять некоторое снижение. Выявлена неоднозначность биологического ответа популяции в городской и сельской местности (табл. 4.4).
Таблица 4.4 - Сравнительный анализ йодной недостаточности по частоте встречаемости неонатального ТТГ 5 МЕ/л в городской и сельской местности Оренбургской области
Если в 1997 г. различия в частоте встречаемости неонатального ТТГ 5 МЕ/л в городской местности 33,6+0,95% и сельской местности 34,2+1,03% были статистически незначимы, то в 2003 г. при существенном различии по сравнению с 1997 г. как в городской, так и сельской местности (р 0,001), выявлены существенные различия между частотной характеристикой неонатального ТТГ 5 МЕ/л в сельской местности 3,17+0,19% и городской 2,64+0,13% (р 0,05).
Причем если в городской местности йодный дефицит был ликвидирован, то в сельской местности зафиксирована легкая степень йодного дефицита, то есть ликвидации не произошло. В последующие годы в 2004, 2006 йодная недостаточность существенно выше в сельской местности по сравнению с городской (р 0,001) в 2007-2008 гг. она также выше, но различия статистически незначимы, а в 2005 г. наоборот существенно выше йодная недостаточность в городской местности по сравнению с сельской (р 0,001). Для выявления доминирующей тенденции в современный период необходимо использование анализа интервального ряда, что будет реализовано на последующих этапах.
Полученные результаты согласуются с положениями нормативных документов [102], а также национальной концепцией охраны здоровья населения Российской Федерации в области ликвидации заболеваний, обусловленных дефицитом йода о том, что ликвидация йодного дефицита на популяци-онном уровне по международным критериям оценки еще не гарантирует ликвидации его у каждого отдельного индивидуума, и возможности отдельных групп и контингентов, где он сохраняется в силу разных местных причин.
Отсюда следует важный вывод о необходимости выявления таких групп, контингентов и территорий для целенаправленной его коррекции и, в конечном счете, ликвидации.
Проведенный анализ йодной недостаточности в разрезе территориальных образований области (табл. 4.5, 4.6) свидетельствует о выраженной вариабельности.
