CC BY
0
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2007 УДК 614.72:546.815/.819]:618.2-074
Л. И. Привалова, О. Л. Малых, Г. В. Матюхина, С. В. Гнездилова
СОДЕРЖАНИЕ СВИНЦА И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ ТОКСИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ В ПУПОВИННОЙ КРОВИ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ КАК БИОМАРКЕРА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННОЙ ЭКСПОЗИЦИИ
Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий, Территориальное управление Роспотребнадзора по Свердловской области, Уральский региональный центр экологической эпидемиологии, Екатеринбург
Проникновение токсических веществ, в частности металлов, в пуповинную кровь (ПК) обусловливает вредную экспозицию организма в критический период его внутриутробного развития, что придает определению концентрации металлов в ПК особое значение в системе биомониторинга токсических нагрузок населения. Остаются пока недостаточно выясненными два важных аспекта этой проблемы:
— в какой мере уровень того или иного металла в ПК отражает загрязнение им среды обитания женщины и может служить биомаркером экспозиции на индивидуальном или популяционном уровне;
— могут ли быть установлены связи между концентрацией металлов в ПК и теми или иными неблагоприятными показателями состояния здоровья новорожденного или ребенка раннего возраста, и какие концентрации должны рассматриваться как потенциально опасные.
На эти вопросы в литературе нет убедительных ответов, даже в отношении свинца — металла, содержание которого в ПК неслучайно исследовали наиболее часто, учитывая его особую опасность для развития детского организма. Высказывается предположение о связи внутриутробной экспозиции к свинцу с психологическими и поведенческими нарушениями, выявляемыми даже в подростковом возрасте [11], однако прямых эпидемиологических подтверждений этой гипотезы мы не встретили. Фактические же данные о концентрации этого металла в крови (РЬПК), приводимые различными исследователями, довольно противоречивы. Так, в 11 ООО проб ПК американские исследователи [7] обнаружили свинец в концентрациях от 0 до 37 (в среднем 6,6) мкг/дл. У 202 горожанок в Малайзии среднее геометрическое значение РЬПК было почти вдвое выше — 12,44 мкг/дл, причем оно также выше, чем в венозной крови рожениц (РЬВ 6,19 мкг/дл), хотя имеется корреляция между РЬВ и РЬПК [8]. По шотландским данным [6], среднее значение этих уровней у 236 матерей почти одинаково (соответственно 12 и 14 мкг/дл). Финские исследователи [5] нашли значительно менее высокие, но также
Таблица 1
Содержание свинца в пуповшшой крови (РЬПК) по данным исследования 2002—2003 гг.
Город (число проб) М ± от, мкг/дл Доля проб (в %) со значениями РЬПК, превышающими
1 мкг/дл 10 мкг/дл
Екатеринбург (265) 1,06 ± 0,10 37,4 0,4
Первоуральск (209) 2,16 ± 0,19 46,4 1,4
Ревда (143) 4,72 ± 0,32 86,0 8,4
близкие друг к другу значения РЬВ и РЬПК — соответственно 4,04 и 3,71 мкг/дл. Ни в одной из этих работ не обращали внимание на связь приводимых показателей с внешними условиями свинцовой экспозиции беременных.
Первое наше исследование было проведено в 2002—2003 гг. на когортах беременных, сформированных в Ревде и Первоуральске и в Верх-Исет-ском районе Екатеринбурга. Полученные с соблюдением единой процедуры отбора 617 проб ПК сохраняли в замороженном виде, а затем доставляли в одну и ту же лабораторию, где анализировали (с помощью атомно-адсорбционной спектрометрии) содержание кальция, железа, хрома, марганца, цинка, никеля, кадмия, свинца, мышьяка, меди и ртути. Результаты определения приведены в табл. 1 и 2. Как видно из этих данных, средняя концентрация и процент проб с повышенными концентрациями РЬПК зависят от близости зоны проживания к основному промышленному источнику эмиссии этого токсичного металла в атмосферу, каким для рассматриваемой зоны является Среднеуральский медеплавильный завод (СУМЗ). Действительно, эти показатели выше всего в Ревде, в которой он расположен; второе место занимает Первоуральск, находящийся на расстоянии 9—10 км от него с подветренной стороны, и ниже всего они в Екатеринбурге, западная окраина которого также находится под ветром от СУМЗ, но на наибольшем от него расстоянии (около 40 км).
Однако для других металлов такая ранговая корреляция менее закономерна или не обнаруживается (см. табл. 2). Например, наивысшая средняя концентрация хрома была обнаружена не в пробах ПК, полученных на территории Первоуральско-Ревдинского промышленного узла, связанной с многолетним загрязнением окружающей среды заводом хромовых солей (АО "Русский хром"), а в Екатеринбурге.
Таблица 2
Концентрации определявшихся металлов в пуповшшой крови по данным исследования 2002—2003 гг., мкг/дл {М ± т)
Металл Екатеринбург
Ревда
Первоуральск
Кальций 11975,06 ± 486,20 10981,73 ± 215,44 11265,8 ± 245,69 Железо 46275,43 ± 760,89 45016,08 ± 616,82 38828,03 ± 470,48
Медь 75,01 ± 1,54 67,70 + 1,83 57,04 + 1,30
Хром 4,52 ± 0,40 3,85 ± 0,37 3,07 ± 0,22
Марга-
нец 0,070 ± 0,01 0,93 ± 0,13 1,21 ± 0,13
Никель 1,56 ± 0,20 1,54 ± 0,32 0,78 ± 0,27
Цинк 197,46 ± 5,36 217,46 ± 7,89 173,76 ± 3,50
Кадмий 0,13 ± 0,02 0,05 ± 0,01 0,06 ± 0,01
Ртуть 0,19 ± 0,02 0,14 ± 0,02 0,03 ± 0,001
Мышьяк 1,97 ± 0,10 2,82 ± 0,24 3,96 ± 0,20
Свинец 1,06 ± 0,10 4,72 ± 0,75 2,16 ± 0,19
Такая противоречивость данных по разным металлам и особое положение свинца в рассматриваемом экологическом аспекте, вероятно, объясняются тем, что именно этот металл полностью чужероден организму, а также сравнительной незначительностью вклада тех источников его экспозиции, которые не связаны с техногенным загрязнением среды обитания и пищи. Между тем для большинства других рассматриваемых металлов существует весьма сложная зависимость их токсикокинетики от сопряженных физиологических механизмов, регулирующих их же кинетику как биологически необходимых микроэлементов, в балансе которых значительную роль играет естественное поступление с продуктами питания, в том числе и не зависящее от техногенного загрязнения последних.
Возможность ориентироваться на средний уровень РЬПК как на биомаркер популяционной экспозиции к свинцу, связанной с техногенным загрязнением среды обитания, в целом подтвердилась и в исследовании, Тпроведенном в 2005— 2006 гг. на меньшем числе проб ПК, полученных вновь в Ревде и Первоуральске, а также в Красно-уральске, в котором основным источником такого загрязнения является другое крупное медеплавильное предприятие (АО "Святогор"). Обнаруженные при этом концентрации свинца (табл. 3) оказались значительно ниже, чем в предыдущем исследовании, хотя и методы получения анализа проб были идентичны, и условия экспозиции за последние 2— 3 года существенно не изменились. Такое снижение можно связать с тем обстоятельством, что роженицы между 20—24-й и 32—35-й неделями беременности получали биопрофилактический комплекс препаратов, направленных на повышение их устойчивости к действию свинца и освобождение организма от него. Состав этого комплекса и оценка его эффективности по данным определения РЬВ у беременных до и после профилактического курса будут рассмотрены в специальной публикации, но судя по всему важнейшим эффектом проведенного биопрофилактического курса и явилось снижение РЬпк-
На таком сниженном фоне в Ревде данные выше, чем в Первоуральске, и по среднему значению этого показателя, и по проценту проб с РЬПК > 1 мкг/дл, но наиболее высокие уровни выявлены в Красно-уральске, где обследовали беременных, проживающих в пределах санитарно-защитной зоны медеплавильного комбината. Та же ранговая корреляция обнаружена и по средним значениям РЬВ на 22—24-й неделе беременности: в Красноуральске — 4,5 ± 1,02 мкг/дл, в Ревде — 3,1 ± 0,42 мкг/дл, в Первоуральске — 2,5 ± 0,33 мкг/дл. Отметим также, что еще в конце 90-х годов мы обнаружили, что непроизводственная свинцовая экспозиция насе-
Таблица 3
Содержание свинца в пуповшшой крови (РЬПК) по данным исследования 2005—2006 гг.
Город (число проб) М ± т, мкг/дл Доля проб (в %) со значениями РЬПК) превышающими
1 мкг/дл 10 мкг/дл
Первоуральск (36) 1,4 ± 0,17 61,1 нет
Ревда (20) 1,9 ± 0,32 70,0 нет
Красноуральск (16) 2,0 ± 0,20 85,7 нет
ления (судя как по расчету связанного с ней накопления свинца в организме детей, так и по фактическим уровням РЬВ у них) в Красноуральске значительно выше, чем в Первоуральске [2].
Между индивидуальными значениями РЬВ, измеренными до проведения курса биопрофилактики, и индивидуальными значениями РЬВПК найдена, хотя и относительно слабая, но все же положительная связь: коэффициент линейной корреляции равен 0,21 в Красноуральске, 0,40 в Ревде, 0,08 в Первоуральске.
Следует отметить, что в известной нам литературе отсутствуют нормативы или хотя бы ориентировочно оцененные нормальные уровни содержания металлов в ПК. Однако в отношении свинца для такой ориентировочной оценки могут быть найдены косвенные основания. Многими авторами показаны неблагоприятные эффекты со стороны развития детей, в том числе их психического развития, при таких уровнях РЬВ, которые намного ниже широко используемого "уровня озабоченности" 10 мкг/дл, даже при уровнях не выше 2 мкг/дл [3, 9—12, 14]. Можно принять, что развивающийся организм плода, в особенности формирующаяся центральная нервная система, еще чувствительнее к повреждающему влиянию этого металла. В связи с этим мы полагаем, что уже уровни РЬПК > 1 мкг/л должны вызывать определенную озабоченность.
Что касается других металлов, то проблема осложняется тем, что (в отличие от свинца) они являются не только токсичными, но при низких уровнях воздействия и незаменимыми биомикроэлементами, находящимися к тому же в сложном взаимовлиянии. Для организма вреден не только избыток, но и дефицит таких металлов, причем граница между этими уровнями не всегда является четкой и смещается в зависимости от многих обстоятельств, в том числе от возраста, физиологического состояния, пищевого рациона и баланса других микроэлементов. Поэтому сложно дать однозначную оценку содержания такого металла в ПК. На наших данных это можно показать на примере меди, которая в высоких дозах безусловно токсична, но в малых необходима для регуляции многих биохимических и физиологических процессов в организме человека и животных. Кроме того, она является хорошо известным антагонистом свинца и некоторых биомикроэлементов [1, 12].
Согласно оценкам Всемирной организации здравоохранения [12], потребление меди с пищей во многих регионах мира, включая Европу, приблизительно на 20% ниже рекомендуемого как достаточное, причем к этому дефициту особенно чувствительны новорожденные с низкой массой тела. Для венозной крови нам удалось найти в литературе рекомендуемые нормальные уровни содержания меди только у взрослых мужчин в довольно широком диапазоне — от 800 до 1200 мкг/л, причем предполагается, что для женщин они должны быть примерно на 10% выше [13]. В известной нам литературе мы не нашли рекомендаций по норме содержания меди в крови у детей и в ПК. Однако, если сравнить средние концентрации этого металла в ПК, найденные в наших когортах (750,1 мкг/л в Екатеринбурге, 570,4 мкг/л в Первоуральске и 677,0 мкг/л в Ревде), с теми нормальными величинами, которые даются для взрослых, то допустимо
предположить, что эти концентрации не только едва ли токсичны но и вполне вероятно физиологически недостаточны, по крайней мере, для тех новорожденных, у которых найденные величины не намного выше средних.
Таким образом, наши результаты позволяют предположить возможность микроэлементной недостаточности для населения даже тех территорий, которые подвергаются техногенному загрязнению этим элементом (по нашим данным, в результате деятельности медеплавильных предприятий). Подтверждением этому могут служить опубликованные нами ранее результаты регрессионного анализа связи между концентрациями металлов в ПК, с одной стороны, и различными показателями нарушения здоровья и развития ребенка в течение 1-го года жизни — с другой [4]. При этом для свинца и большинства других токсичных металлов выявленные статистически значимые связи были за редкими исключениями неблагоприятными, в то время как они оказались только благоприятными не только для кальция, железа, но и для меди. В частности, чем выше была концентрация меди в ПК, тем меньше оказался шанс позднего исчезновения желтухи новорожденного, запоздалой стабилизации стула, недостаточности двигательных навыков и умений к году жизни, болезней нервной системы и отнесения ребенка к группам низкого здоровья.
Выводы. 1. Средние уровни и распределение концентраций свинца в ПК являются дополнительным биомаркером экологически обусловленной популяционной экспозиции к этому токсичному металлу, практическая ценность которого повышается неинвазивностью метода как для матери, так и плода.
2. В качестве ориентировочного уровня озабоченности возможными неблагоприятными последствиями внутриутробной экспозиции к свинцу для здоровья и развития ребенка в раннем возрасте можно принять концентрацию этого металла в ПК, превышающую 1 мкг/дл. Обоснование подобных величин для других токсичных металлов можно рассматривать как одну из приоритетных задач дальнейших исследований.
3. На примере меди может быть показано, что техногенное загрязнение каким-то металлом зоны проживания не исключает возможности проявлений микроэлементного дефицита, если он характерен для региона в целом. В связи с этим можно считать, что даже для населения городов, связанных с размещением медеплавильных заводов, не противопоказаны поливитаминно-полиминераль-ные препараты, содержащие биотические дозы меди, в том числе их использование в целях ком-
плексной биологической профилактики токсических эффектов свинца.
Литература
1. Дегтярева Т. Д. // Медицина труда и промышленная экология. — Екатеринбург, 2001. — С. 49—52.
2. Экологическая эпидемиология: принципы, методы, применение / Привалова Л. И., Кацнельсон Б. А., Кузьмин С. В. и др. — Екатеринбург, 2003.
3. Behrendt J., Norska-Borowka I. // Epidemiology. — 1998. - Vol. 9, N 4. - Suppl. - P. 140 (Abstr.).
4. Katsnelson B. A., Kuz/nin S. V., Privalova L. I. et al. // Eur. Epi Marker. - 2006. - Vol. 10, N 3. - P. 1-8.
5. Korpela H., Louvenia E., Yrjanheikki E., Kaupilla A. I I Am. J. Obstet. Gynecol. - 1986. - Vol. 155. -P. 1086-1089.
6. Moore M. R., Goldberg A., Pocock S. J. // Scott. Med. J.
- 1982. - Vol. 27. - P. 113-122.
7. Rabinowitz M., Needleman H. L. // Science. — 1982. — Vol. 216. - P. 1429-1431.
8. Shamsudin S., Hashim S., Jamal A. R. et al. // Epidemiology. - 2003. - Vol. 14, N 5. - Suppl. - P. 23-24 (Abstr.).
9. Sovickova E., Wsolova L., Ursinyova M. et al. // Epidemiology. - 1998. - Vol. 9, N 4. - Suppl. - P. 139 (Abstr.).
10. Tong S. // Epidemiology. - 1998. — Vol. 9, N 4. -Suppl. - P. 141 (Abstr.).
11. Wakefield J. // Environ. Hlth Perspect. - 2002. -Vol. 110, N 10. - P. A574-A580.
12. WHO. IPCS Environmental Health Criteria 200: Copper. — Geneva, 1998.
13. WHO. Trace Elements in Human Nutrition and Health.
— Geneva, 1996.
14. Wu Т., Buck G. M., Mendola P. // Environ. Hlth Perspect. - 2003. - Vol. Ill, N 5. - P. 737-741.
Поступила 07.12.06
Summary. Groups of pregnant women, which made up in Revda, Pervouralsk, Krasnouralsk, and Verkh-Isetsky District of Yekaterinburg, were studied. Tests of umbilical blood samples (UB) for the levels of calcium, iron, chromium, manganese, zinc, nickel, cadmium, lead, arsenic, copper, and mercury have established that the mean concentration of lead and the proportion of samples with elevated UB lead concentrations depend on how close the residential area is located to the major industrial source of emission of this toxic metal into ambient air. This correlation is less marked for other metals or it is not found. The particular position of lead is likely to be explained by the fact that it is entirely foreign to an organism and by the comparative unimportance of a contribution of the sources of exposure to this metal, which are unas-sociated with man-caused environmental and food pollution. As far as other metals are concerned, the situation is complicated by the fact that they are not only toxic, but when upon minor exposures, also essential biotrace elements with controlled and interdependent toxic kinetics. It is also shown that when a pregnant woman takes a complex of biological protectors promoting a reduction in her body's levels of lead, its concentrations in her body, its UB concentration is much lower than such a bioprophylactic effect is absent.
