Біомоніторинг металів та його значення в з’ясуванні механізмів формування стану здоров’я населення під впливом хімічних та соціальних факторів.

Ляшенко В.І.

Український науковий гігієнічний центр МОЗ України.

Сьогодні, висновок про вплив факторів оточуючого середовища на стан здоров’я населення проводиться на основі вивчення захворюваності та результатів дослідження забруднення об’єктів оточуючого середо-вища. Це дозволяє кваліфікувати таку систему досліджень як констатую-чу, запізнілу, що не дозволяє приймати своєчасні рішення по нормалізації еколого-гігієнічної ситуації. Спроби втілити в експериментальну практику, навіть на дослідницькому рівні, методи вивчення метаболічної поведінки ксенобіотиків та їх реактивних метаболітів /наприклад, накопичення та ковелентне зв’язування з активними центрами білкових молекул/, як показників ранньої стадії неблагополуччя організму, наштовхується на недостатню чутливість існуючих методів аналітичного моніторингу.

Особливої уваги в гігієні оточуючого середовища заслуговує питання біомоніторингу металів.

Детоксикація в організмі техногенних хімічних сполук, що знаходяться в повітрі забруднених міст відбувається в мітохонодріальній системі при участі молекулярного кисню і супроводжується явищем всерединно-клітинної гіпоксії та утворенням реактивних метаболітів. Зниження ак-тивності мітохондріального окисного фосфорілювання на фоні всередин-ноклітинної гіпоксії виклакає енергетичний дефіцит. Порушення енергетики клітини та гіпоксичні явища обумовлюють створення в орга-нізмі “адаптаційного синдрому”, в якому головне регуляторне наван-таження покладається на металоферментативну систему. Негативні процеси в організмі, пов’язані з розвиваючими процесами, наростають повільно, по мірі накопичення в організмі реактивних метаболітів і залежать від регуляторної функції гіпоталамуса, якому належить ведуча роль в формуванні адптаційного синдрому цілостного організму в від-повідь на вплив факторів оточуючого середовища.Регуляторна функція гіпоталамуса залежить від вікових особливостей, по мірі старіння орга-нізму вона знижується. Ведуче місце в регуляторній діяльності гіпо-таламуса належить дофамінергичній системі, де провідну роль відіграють мідьвмісні ферменти дофамін-b-монооксігеназа та дофамін-оксідаза, які приймають участь в синтезі в організмі нейротрнасміттерів. Головний мідьвмісний білок плазми крові - церулоплазмін, відновлюює кисень до води та оксинює залізо-11 до залізо-111, тим самим відіграючи майже основу роль в окисно-відновних процесах, які протікають в організмі. Цинк та мідь входять до складу такого важлового металоферменту, яким є супероксиддісмутаза. Значну роль в процесах окиснення ксенобіотиків мітохондріях відіграє цитохром-с-оксидаза, теж мідьвмісний фермент. Цинквмісний металофермент карбоангідраза каталізує зворотню гідратацію діоксиду вуглецю та гідроліз деяких складних ефірів та альдегідів і займає ключову позицію в гідролітичних процесах та процесах переносу груп (амінування, переамінування та інше).

Із приведених вище міркувань можна зробити висновок про те, що найбільш показниковими металами в метало-біомоніторингу є цинк та мідь. Разом з тим слід відмітити, що близкість електронодонорних влас-тивостей іонів металів є причиною їх заміни в металоферментах на екзогенні метали, що знаходяться в забрудненому середовищі. Так, цинк може замінюватись свинцем, ртутью, кадмієм, нікелем, мідью, кобальтом та залізом, а магній -марганцем (переважно в карбоксіангідразі та карбоксідепдитазі).

З гігієнічних позицій головною задачею біомоніторингу металів є : з одного боку- вивчення поведінки біологічно значимих в організмі металів, як “індикаторних” показників стану здоров’я, що формується під впли-вом оточуючого середовища (хімічних та фізичних факторів і соціальних умов прживання); з другого, приватно-гігієнічного - встановлення зв’язку між вмістом металів в оточуючуючому середовищі і в організмі та станом здоров’я населення.

Для оцінки ролі біомониторингу металів в виявлені впливу хімічних та соціальних факторів на організм були вибрані жителі міст Кривий Ріг, Дні-пропетровськ та Нікополь – промислові центри з розвинутою металургічною, гірночодобувною та машинобудівною промисловістю.

Дослідженно більш як 500 проб волосся жителів різних вікових категорій. Парелельно проводився анкетний опит волонтерів, який включав: вік та довгостроковість проживання в місті, професійну зайнятість, соціальні умови проживання, здатність до негативних звичок та сімейний стан. Досліджені не висловлювали нарікань на стан здоров’я.

Важливою складовою частиною біомоніторингу металів є їх фізико-аналітичне дослідження в біологічних матеріалах. Найбільш часто вико-ристовуваним методом аналітичного дослідження металів в біоматеріалах є атомно-абсорбційний. Але, недивлячись на його широку афішованість в гігієнічних дослідженнях, що пов’язана з чутливістю, мало хто з дослід-ників звертав увагу на його недостатню селективність по відношенню до металів, яка викликана перекриванням їх ліній поглинання світла лініями поглинанням світла матричними іонами, що містяться в досліджуваному розчині (лужні та лужно-земельні елементи, кремній та інші). Ця обста-вина призводить до завищення результатів.Тому, при кваліфікованому, на професійному рівні аналітичному визначенні металів в біологічному об’єктах та об’єктах оточуючого середовища, аналізовані мікроелементи відділяють від матричних іонів за допомогою екстракційних методів шляхом екстракції трифторацетилацетоном в присутності 1,10-фенантроліну, комплексів з ізофтальгідроксамовою кислотою, ацетил-ацетонату, з бензиламіном та піридином.

Враховуючи цю обставину, нами розроблено перцезійний чутливий газохроматографічний метод визначення металів в вигладі їх метало-хелатів з 8-оксі- (6,7) дібром-хіноліном.

В результаті досліджень встановлено, що концентрація металлів в біо-логічних матеріалах не перевищувала їх фізиологічної норми.

Вміст свинцю в волоссі з віком та терміном проживання людей в містах збільшувався, але не перевищува 4,50,3 мкг/г при його фізіологічній нормі 1,7-4,4 мкг/г. Це є ознакою того, що здатний до кумуляції в орга-нізмі свинець в умовах, не перевищуючих його санітарно-гігієнічних норм в атмосферному повітрі досліджених міст, здатний до накопичення орга-нізмі. Причому, процес накопичення носить інтенсивний характер до 45-50 років. Після цього інтенсивність накопичення знижується. Інтенсивність накопичення, оцінена нами по приросту вмісту свинцю в волоссі з роками проживання, є майже однаковою в Дніпропетровську та Кривому Розі, і дещо меншою в Нікополі, що зв’язується із його більш провінціальним характером з значно меншою інтенсивністю автомо-більного руху. В дослідженних містах відсутні свинецьпереробні підприємства і єдиним джерелом забруднення повітря в цих містах є автомобільний транспорт і зазначені факти є безперечним доказом його впливу, як фактору невисокої інтенсивності на кумуляцію свинцю в організмі.

В жителів Нікополя, спорадично (до 5%), в обстежених виявлено в волоссі підвищений вміст марганцю до 12-16 мкг/г, що в три-чотири рази вище фізіологічної норми. При цьому, по результатах наших досліджень, в грунтах м. Нікополя вміст сполук цього металу становив 600150 мкг/кг проти природнього кларку для грунтів України 5015 мкг/кг.

Що стосується хрому та нікелю, біологічна роль яких в організмі є не з’ясованою, то їх вміст в волоссі досліджених майже не змінювався з роками.

Вміст в волоссі жителів досліджених районів біологічно важливих мета-лів таких як мідь, цинк та ванадій знижується з віком. В віковій групі 18-35 та 35-45 років динаміка зниження вмісту цих металів не досить значна. В віковій категорій 45-55 років це зниження майже відсутнє.Особливо динаміка зниження вмісту металів спостерігається в віковій категорії 55-70 років. Це безумовно наслідки біологічного старіння організму.

В той же час, як показав кореляційний аналіз, існує зворотній зв’язок між динамікою зниження цинку та міді в найбільш біологічно стабільній групі населення 35-45 років з показниками забруднення повітря місць проживання, що є відносним доказом негативного впливу забрудненого повітря на благополуччя організму.

Аналіз динаміки зниження вмісту в волоссі цинку та міді в найбільш стабільній віковій групі (35-45 років), в якій більш ніж 70% із групи обстежених займаються тютюнопалінням та більше 90% вживають алкоголь в помірних дозах, 2-3 рази на тиждень, показав, що в цій группі спостерігається достовірне зниження вмісту цинку та міді, порівняно з групою, яка не має цих звичок. Вживання алкоголю не впливало на вміст свинцю в волоссі, проте, вміст свинцю в обстеженних, які займаються тютюнопалінням був на 20% вищим. Негативні зміни вмісту цинку та міді особливо замітні в жителів м. Кривий Ріг. З одного боку, це можна пояснити високим показником забруднення повітря, з іншого- невлаштованістю соціального та сімейного статусу жителів, більшість з яких є мігрантами з різних кінців бувшого СРСР, це люди, відірванні від сімейного устрою життя та традицій. Більшість обстежених висловлювали нарікання на неза-довільність планування міста, на тривалість переїздок, на шум транспорту в житлових районах, на перебої з водопостачанням.

Таким чином, апробований нами на прикладі жителів промислового регіону біомоніторинг металів, засвідчує його наукову здатність для встановлення впливу факторів оточуючого середовища на формування здоров’я населення.

Медекопортал