CC BY
13
УДК 612.015-31:564.41]"06:М6.48
Проф. Н. Ю. Тарасенко, Р. С. Воробьева, Л. П. Шабалина, Р. П. Цветкова
КАДМИЙ ВО ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ОБМЕН КАЛЬЦИЯ
I Московский медицинский институт им. И. М. Сеченова
Кадмий является микроэлементом, присущим миру живых существ (А. О. Войнар; Е. Г. Липская; Н. Б. Насельский), и широко распространен во внешней среде. В последние годы резко возрос интерес к кадмию как химическому элементу, загрязняющему окружающую среду и влияющему на здоровье населения. Это обусловлено все увеличивающимся потреблением кадмия и его соединений во многих отраслях промышленности в связи с техническим прогрессом. Расширение масштаба его получения и применения способствует значительному образованию различных отходов, которые при недостаточности или отсутствии очистки приводят к загрязнению атмосферного воздуха и водоемов.
В мировой литературе приводятся сведения о последствиях загрязнения водоемов в районах размещения предприятий добычи и производства кадмия в Японии. Эндемическое заболевание костной ткани — «итай-итай» наблюдалось в бассейне р. Джинцу в префектуре Таяма, где в почве, воде и пище (рисе, сое) содержится большое количество кадмия (Jshizaki; Н. Ф. Измеров). Болезнь характеризуется сильными болями в пояснице и нижних конечностях, самопроизвольными переломами и часто приводит к смертным исходам. Рядом зарубежных авторов (Gervais и Delpech; Ног-stowa и соавт., и др.) описаны изменения в костях рабочих, которые подвергаются воздействию соединений кадмия на производстве. В экспериментальных работах при введении животным с пищей CdCl2 обнаружены повышенная хрупкость резцов (Fitzhugh и Miller), увеличение суставных поверхностей (Powell и соавт.), явления остеомаляции (Jshizaki) и гипокаль-циемия (Kennedy).
Ввиду токсичности кадмия, а следовательно, и большой опасности его для человека он включен в число соединений, которые будут подвергнуты обстоятельному многоплановому гигиеническому изучению в рамках двустороннего сотрудничества между учеными СССР и США. Этой актуальной гигиенической проблеме посвящены многие исследования, выполненные на кафедре гигиены труда I Московского медицинского института (Н. Ю. Тарасенко и Р. С. Воробьева; Л. П. Шабалина, Р. С. Воробьева и Р. П. Цветкова).
В настоящем сообщении приводятся материалы медицинского осмотра, результаты рентгенологических и лабораторных исследований рабочих, занятых на предприятиях по получению кадмия и его соединений при их использовании в производстве, а также данные экспериментов над животными. Под наблюдением находились лица, которые в процессе трудовой деятельности подвергались воздействию различных соединений кадмия (окиси, сернистого, стеарата, растворимых солей) в концентрациях в среднем от 0,1 до 5,5 мг3. Группа обследованных состояла преимущественно из женщин (77%) в возрасте от 20 до 50 лет (87%). Стаж работы с кадмием до 2 лет был у 19,4%, от 2 до 5 лет — у 27,7%, от 5 до 10 лет — у 20,5%, от 10 до 15 лет — у 13,5% и более 15 лет — у 18,9%. При опросе рабочие предъявляли жалобы на боли в костях и суставах, главным образом верхних и нижних конечностей. Чаще всего боль возникала утром, при ходьбе, подъеме на лестницу и поднятии тяжести. Они в основном носили тупой характер и постепенно стихали. Была установлена зависимость между частотой жалоб на боли в костях и стажем работы с кадмием. Максимальное количество жалоб приходилось на рабочих с производственным стажем свыше 15 лет.
Рентгенографическое исследование длинных костей конечностей и кистей рук у 32 рабочих, жаловавшихся на боли, позволило выявить изменения в костях у 18 человек (снимки проконсультированы проф. К. П. Мо-локановым) при стаже работы с кадмием 4—20 лет; в 8 случаях установлены явления деформирующего остеоартроза, в 5 — очаги эностоза, иногда сочетавшиеся с кистовидными просветлениями, в 3 — периостальные разрастания и уплотнения костной ткани и в 2 — поперечные метафизарные полосы уплотнения. Явления деформирующего остеоартроза отмечались у пожилых лиц и, по-видимому, могут быть отнесены к возрастным изменениям. Некоторые авторы (С. А. Рейнберг; А. В. Гринберг) рассматривают генуинный деформирующий остеоартроз как проявление изношенности сустава, ответную морфологическую реакцию на чрезмерную функциональную нагрузку независимо от ее причины. Очаги эностоза обнаружены нами в фалангах пальцев, в других костях кисти и лучевой кости, они имели довольно значительные размеры. По-видимому, можно говорить о нарушении трофики костей. Периостальные разрастания костной ткани наблюдались по внутреннему контуру локтевых и наружной поверхности малых берцовых костей. Сходные изменения описаны (Gervais и Delpech) у лиц, занятых спайкой труб цинково-кадмиевым припоем и подвергающихся воздействию высокодисперсных аэрозолен этих металлов.
В обследованной нами группе рабочих очаги эностоза и периостальные разрастания отмечались при стаже работы с кадмием от 4 до 15 лет. Поперечные метафизарные полосы уплотнения или линии псевдопереломов найдены в длинных костях нижних конечностей у 2 рабочих, контактировавших с кадмией соответственно 16 и 19 лет. Подобные изменения выявлены (Nicaud и соавт.; Horstova и соавт.) у рабочих при длительном воздействии соединений кадмия. По данным С. А. Рейнберга, изменения такого характера могут рассматриваться как результат временного нарушения правильного процесса роста кости, а именно — подавления его.
В связи с этим представляло интерес изучение состояния кальциевого обмена под воздействием кадмия. Кальций определяли в суточном количестве мочи комплексонометрическим методом Хаклена и Брабенковой, а в сыворотке крови — методом фотометрического титрования. Содержание кальция в суточном количестве мочи исследовали у 81 рабочего, контактировавшего с кадмием на производстве от 2 до 19 лет, и у 21 рабочего, не подвергавшегося воздействию токсических веществ и служившего в качестве контрольной группы. У последних содержание кальция в суточном количестве мочи колебалось от 115 до 210 мг, составляя в среднем 154 мг, т. е. не отличалось от нормы. У 47 рабочих, подвергавшихся воздействию кадмия, содержание кальция в моче было ниже 100 мг, т. е. обнаружена гипокаль-циурия. Наиболее часто она выявлялась у лиц при стаже работы с кадмием от 2 до 5 лет. Интересно подчеркнуть, что случаи гипокальциурии встречались и у рабочих, в моче которых пробой с трихлоруксусной кислотой не удавалось выделить специфический альбумин с низким молекулярным весом, являющийся одним из характерных признаков интоксикации кадмием. При сопоставлении данных рентгенографических исследований с содержанием кальция в моче обнаружено, что у рабочих, имевших склеротические изменения в костях, содержание его было ниже или соответствовало нижней границе нормы. В то же время у 3 человек с нормальными рентгенограммами костной ткани выделялось с мочой менее 100 мг кальция в сутки. Таким образом, не установлено строгой зависимости между изменениями костной ткани и количеством кальция, выделенного с мочой. Не было установлено изменений в содержании кальция в сыворотке крови.
Изучая влияние кадмия на обмен кальция в экспериментальных условиях, мы в I серии опытов подвергали 24 крыс-самцов ингаляторному воздействию CdS04 в концентрации 3 и 0,3 мг/м3 по 4 ч ежедневно в течение 4 мес. Через 2 мес затравок зарегистрировано снижение содержания кальция в сыворотке крови и моче. Так, если у контрольных животных количе-
ство кальция в сыворотке крови составляло 8,15 мг%, то у затравливаемых крыс при концентрации 3 мг/м8 оно равнялось 6,17 мг% (Р=0,01), а при концентрации 0,3 мг/м3 уже 7,3 мг% (Р=0,05). Содержание кальция в суточном количестве мочи у затравливаемых животных составляло 0,427 мг, контрольных — 0,542 мг (Я=0,01). Низкое содержание кальция в крови и моче животных, подвергавшихся затравке, сохранялось до конца опыта. При рентгенографическом исследовании выявить каких-либо изменений в их костном склете не удалось.
Во II серии опытов 24 крыс-самок подвергали ингаляторному воздействию CdS04 в концентрации 2,8 мг/м8 по 3 ч ежедневно 6 раз в неделю в течение 7 мес. Учитывая то обстоятельство, что беременность является физиологической нагрузкой на обмен кальция, мы к концу затравки к крысам-самкам подсаживали самцов, а после родов определяли содержание кальция в моче и сыворотке крови, а также рентгенографические исследования скелета. При этом у затравливаемых самок обнаружены явления гипокальциемии и выраженного остеопороза, а у их потомства искривление передних конечностей. Подобных явлений в контрольной группе не наблюдалось.
Результаты исследования позволяют заключить, что соединения кадмия оказывают существенное влияние на обмен кальция в организме. Клиническая картина характеризуется жалобами на боли в костях и суставах, явлениями гипокальциурии и изменениями в структуре костной ткани. Экспериментальные исследования подтвердили способность кадмия влиять на обмен кальция и показали, что у животных возникает отрицательный кальциевый баланс (гипокальциемия, гипокйльциурия). Дефицит кальция в организме, по-видимому, можно связать с нарушениями в функциональном состоянии желудочно-кишечного тракта, приводящими к тому, что животные отказываются от приема пищи, и при расстройствах кишечника, вероятно, кальций транзитом выводится из организма.
При рентгенологических исследованиях костей у рабочих обнаружены явления остеосклероза, тогда как в экспериментах на животных выявлен остеопороз. Эти изменения служат проявлениями дистрофических процессов в костной ткани и при воздействии кадмия могут наблюдаться одновременно. Этот факт установлен Н. Б. Малышевой при гистологическом исследовании костей крыс, затравливаемых кадмием, когда на фоне остеопороза возникали деструктивные очажки, окруженные остеосклерозом. К тому же следует заметить, что рентгенологически остеопороз можно выявить только при значительных потерях (более 10—15%) костной тканью минеральных солей (Н. И. Кузнецов).
В работах зарубежных ученых содержатся указания на то, что при воздействии кадмия наблюдается гиперкальциурия (Kazantis и соавт.) и возникает почечнокаменная болезнь (Axelsson; Adams и соавт.), а медленно развивающаяся и длительно компенсированная кадмиевая нефропатия служит причиной изменений в костях (Pujol и соавт.). Материалы наших исследований позволяют рассматривать патогенез нарушений в кальциевом обмене и, в частности, процессов оссификации под воздействием кадмия с его специфическим влиянием на щелочную фосфатазу. Как известно, этот фермент вырабатывается остеобластами и выполняет кожные функции в жизнедеятельности кости, принимая непосредственное участие в образовании коллагена костной ткани, в процессах минерализации (Б. С. Каса-вина и В. П. Торбенко). В специальных исследованиях мы обнаружили двукратное снижение активности щелочной фосфатазы сыворотки при воздействии соединений кадмия на животных. В литературе также встречаются данные о том, что щелочная фосфатаза почек (Piscator и Axelsson) тонкого кишечника ингибируется кадмием, и высказывается предположение, что кадмий конкурирует с цинком активного центра фермента, связывает меркапто-соединения, блокирующие активный центр щелочной фосфатазы (Г. Т. Адунц и соавт.).
Важным является то обстоятельство, что дефицит кальция в организме усугубляет воздействие кадмия на его обмен. Такой вывод вытекает из наших экспериментальных исследований, в которых более выраженные изменения в обмене кальция возникали у беременных самок по сравнению с самцами. По-видимому, этим можно объяснить развитие болезни «итай-итай» в Японии в основном у многорожавших женщин. К тому же следует подчеркнуть, что в рационе их питания содержание кальция недостаточное.
Приведенные материалы, а также данные о влиянии кадмия на другие органы и системы организма (печень, почки, легкие) позволяют рассматривать этот элемент как токсическое соединение, которое потенциально опасно для здоровья не только для работающих на производстве, но и для окружающего населения в связи с загрязнением внешней среды. В целях профилактики кадмиевых интоксикаций необходимо дальнейшее улучшение условий труда при получении и применении кадмия, неослабное наблюдение за здоровьем рабочих, повышение требований к очистке удаляемых отходов, постоянный гигиенический контроль за содержанием кадмия во внешней среде. Представляет большой интерес дальнейшая научная разработка вопросов гигиены, токсикологии и профпатологии кадмия и его соединений.
ЛИТЕРАТУРА. Адунц Г. Т., Парсаданян Г. К-, Тер-Тате-в о с я н Л. П. — сБнол. ж. Армении», 1972, № 5, с. 10—15. — Войнар А. О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. М., «Советская наука». 1953, с. 292. — Воробьева Р. С., Цветкова Р. П. — Тезисы докл. межкафедральной конференции «Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии» 1-го Мос-ковск. мед. ин-та. М., 1968, с. 5—6. — Гринберг А. В. Рентгенодиагностика профессиональных заболеваний костей и суставов. Л., 1962, с. 184. — Измеров Н. Ф. — «Гиг. и сан.», 1969, № 10, с. 77—80. — Касавина Б. С., Торбенко В. П. Жизнь костной ткани. М., «Наука», 1972. — Кузнецов Н. И. К патогенезу остеопороза. Автореф. дис. канд. М., 1963. — Липская Е. Г. О кадмии в животных организмах и его отношении к цинку. Автореф. дис. канд. Харьков, 1949. — Малышева Н. Б. Рентгенологическое изучение хронической интоксикации соединениями кадмия. Автореф. дис. канд. Л., 1970. — Насельский Н. Б. Исследования по биохимии кадмия. Дис. канд. Донецк, 1951. — Рейнберг С. А. Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов. М., 1964. — Тарасенко Н. Ю., Воробьева Р. С. — «Вестн. АМН СССР», 1973, № 10, с. 37—43. — Шабалина Л. П. Вопросы гигиены труда и промышленной токсикологии при получении и применении соединений кадмиь. Дис. канд. М., 1667. — Adams R., Harrison J., Scott P. — «Quart. J. Med.», 1969, v. 38, p. 425. — Axelsson В. —В кн.: International Congress of Occupational Health 14-th (Proceedings). Amsterdam, 1964, v. 3, p. 937. - FitzhughO., Miller F. — «J. Pharmacol, exp. Ther.», 1941, v. 72, p. 15. — G e г v a i s J., D e 1 p e с h P. — «Arch. Mai. prof.»,. 1963, v. 24, p. 803. —Horstowa H., Sikorski M. e. a. — «Med. Pracy», 1966, т. 17, c. 13. — I s h i z a k i A. — «Jap. J. Hyg.», 1966, v. 20, p. 398. — Idem. Ibid., p. 261. — К a z a n t i s F., F 1 у n n S., S p о w a g e S. e. a. «Quart. J. Med.», 1963, v. 32, p. 165. — Kennedy A. — «Brit. J. industr. Med.», 1966, v. 23, p. 313. — N i -с a n d P. e. a. Ibid., 1942, v. 4, p. 191. —Piscator M., Axelsson B. — «Arch, environm. Hlth.», 1970, v. 21, p. 604. — Po we 1 I G., Miller W., Morton J. e. a. — «J. Nutr.», 1964, v. 84, p. 205. —Pujol M., А г I e t J., В о 1 1 i n e I I i R. e. a. — «Arch. Mai prof.», 1970, v. 31, p. 637.
Поступила 31,'V 1974 r.
CADMIUM IN THE ENVIRONMENT AND ITS EFFECT ON CALCIUM METABOLISM N. Yu. Tarasenko, R. S. Vorobieva, L, P. Shabalina, R. P. Tsvetkova
On the basis of medical and X-ray examinations the determination of calcium content of the urine and the blood serum in workers, who had contact with cadmium, the authors have come to the conclusion that this substance affects the calcium metabolism, causing hypocalciuria and disturbances of the bone tissue structure. This was shown in experimental investigations carried out over animals. The pathogenesis of calcium metabolism disturbances due to cadmium was studied in connection with its specific effect on the alcaline phosphatase.
