Медико-экологические вопросы северной биоэлементологии. Обзор литературы



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Показана витальная роль химических элементов, как связующего звена между неорганической и живой природой. Приведены некоторые частные и общие медико-социальные следствия нарушений минерального обмена (болезни цивилизации, проблемы демографии), обусловленные региональными особенностями геохимической среды. Показаны цели и задачи научно-практического направления – биоэлеменологии и медицинской элементологии.

На основе литературных и частично собственных данных рассмотрена биогеохимическая характеристика районов Севера, и показана слабая изученность микроэлементного статуса жителей северных регионов. Приведены данные о техногенном загрязнении биосферы севера тяжелыми металлами. Сделан акцент на аккумуляции в биосфере ртути, оказывающей нейротоксичный эффект. На примере ртути и селена показаны антагонистические отношения между химическими элементами в живом организме, следствием чего может быть формирование вторичных микроэлементозов. Причиной отклонения от нормы физиологических и биохимических параметров человека в условия современного Севера является нарушение структуры и качества питания. Сделан вывод о том, что для сохранения здоровья жителей необходим биогеохимический мониторинг арктических регионов, выявление «предрасположенности» отдельных территорий к биогеохимическим эндемиям, профилактика экологически зависимых заболеваний.

Полный текст

На современном этапе развития общества жизненные показатели человека (здоровье, про­должительность жизни, ее качество) становятся все более зависимыми от состояния окружающей среды. Связующим звеном между косной при­родой и биосферой выступают химические эле­менты, и в этом смысле биохимические и физио­логические параметры живых организмов являются производным от геохимического окружения. Высказано предположение, что в процессе эволюции именно хими­ческие элементы (микроэлементы, биоэлементы, металлы жизни) стали основой для формирования всех механиз­мов регуляции (эндокринных, иммунных, нерв­ных), которые по отношению к системе биоэлементов являются надстройкой [1, 2]. Физиологическая система микроэлементов у высших организмов является интегрирующей, объединяя нейро-иммуно-гормональные регуляторные комплексы [3]. Биологическая роль микроэлементов заключается в их участии в построении макро- и микроструктур живых организмов и в обеспечении метаболических процессов, благодаря поддержанию активности ферментов, гормонов, витаминов, цитокинов и других биологических молекул.

Со второй половины прошлого века отмечается активная эволюция элементного состава биосфе­ры, обусловленная антропогенным воздей­ствием на природную среду и усилением мигра­ции химического вещества. Следствием техноге­неза биосферы явилась трансформация биогеохими­ческих циклов и формирование искусственных геохимических провинций [4, 5], характеризующихся нарушением содержания химических элементов в почве и воде, а также в организме, обитающих на этой территории растений, животных и соответственно, человека.

Высокий динамизм социально-экологических про­цессов, техногенный перенос неорганического вещества, нарастание скорости биосферного обмена химических элементов, со­циально обусловленная миграция продуктов пи­тания приводят к нарушению элементного гомеостаза и трансформации элементного профиля человеческих популяций, неспособных динамично реагировать на революционные преобразования социума и геохимической среды.

Микроэлементный гомеостаз подразумевает вы­сокую устойчивость индивидуума к воздействию внешней среды. Но чрезмерные экологические нагрузки, сопровождающиеся изменением химического состава среды обитания, приводят к дисбалансу био­элементов в живых организмах (дефицит, избыток). В результате нарушения нормативных концентраций отдельных элементов и их взаимоотношений происходят деструктивные изменения клеточно-тканевых компонентов, на­рушения металло-лигандных комплексов, дис­функции регуляторных систем и развитие микроэлементозов - заболеваний биогеохими­ческой природы человека, животных, растений [6, 7]. Причем, в основе подобных заболеваний лежат, как правило, полиэлементные нарушения, где один из элементов является ведущим фактором патологии. Хорошо известны такие эколого-обусловленные заболевания как железодефицитная анемия (железо, магний, медь и другие элементы), йоддефицитные заболевания (йод, селен и др.), иммунодефицитные состояния (селен, цинк, йод и др.), сердечно-сосудистые заболевания (калий, магний, селен, железо), заболевания опорно-двигательного аппарата (кальций, магний, стронций, кремний) и другие структурно-функциональные нарушения, связанные с дисбалансом биоэлементов.

Сформулировано и обосновано представление, что нарушение в организме элементного профиля является эколого-патологической основой болезней цивилизации (сердечно-сосудистые заболевания, онкология, сахарный диабет, нейро-дегенеративные заболевания и др.) [8].

Среди жителей экологически неблагоприятных регионов с дефицитом жизненно важных элементов отмечают нарушения фертильности [2], повышение частоты бесплодных браков, нарастающий демографический кризис [9, 10], а также процессы депопуляции малых народов севера[11, 12, 13]. Особенности элементного статуса жителей определенных биогеохимических территорий могут определять психофизиологические черты человека. Показана потенциальная роль биологически значимых элементов в развитии у человека различных форм девиантного поведения (агрессивность, депрессивность, риск алкоголизации, потребления наркотических веществ) [14, 15].

Перечисленными проблемами занимается относительно новое научное направление Биоэлементология - междисциплинарная наука, изучающая единство неорганического и органического мира на базе химического состава экологических систем биосферы, включая организм человека [16, 17, 18, 19]. Одним из направлений Биоэлементологии является Медицинская элементология, в задачи которой входит исследование биоэлементного профиля человека при нарушениях минерального обмена, его коррекция, а также разработка научно-практических мероприятий по профилактике элементозов [20, 21, 22]. По мнению исследователей, устранение дефицита биоэлементов и коррекция металло-лигандного комплекса по физиологической значимости сопоставимы с редакцией генетического аппарата [9].

Учитывая медико-социальную значимость неорганического компонента биосферы, прин­ципиальное значение приобретают знания ре­гиональной биогеохимии, распределения хи­мических элементов в окружающей среде (вода, почва) и ор­ганизме человека, животных, растений. В этой связи во многих развитых странах исследуются природные и антропогенные факторы, определяющие содержание и распределение химических элементов в почвах, их доступность растениям, способность переходить в гидросферу и атмосферу. В последние десятилетия в целях установления референтных значений химических элементов в биосубстратах человека проводятся региональные обследования населения. На основании полученных данных делаются заключения об элементном статусе популяций, формируется политика государств и международных организаций (ВОЗ, ЮНИСЕФ, ЮНЕСКО и др.) в отношении питания населения, продовольственной и экологической безопасности [23, 24]. Хорошо известны масштабные проекты, посвященные изучению обеспеченности населения разных территорий железом, йодом, селеном, а также техногенных нагрузок тяжелыми металлами, и прежде всего ртутью, свинцом, кадмием, мышьяком.

 В рамках федеральной про­граммы «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Феде­рации (2009-2014 годы)» проведено масштабное исследование микроэлементного статуса населе­ния России. Получены сведения о фоновых уров­нях химических элементов у жителей различных регионов (федеральных округов), на основании чего издано 5-томное руководство «Элементный статус населения России» [25].

По результатам указанного элементного скри­нинга наименее исследованными оказались северные регионы России. Объяснением слабой биогеохи­мической изученности Севера явились финан­совые, кадровые и методические трудно­сти, связанные с исследованием труднодоступных и малона­селенных северных территорий. Между тем, Север России представляет собой огром­ную биогеохимическую провинцию со снижен­ными адаптивными возможностями человека, где нарушения минерального обмена проявляют­ся на популяционном уровне и требуют медико­-экологического контроля [26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33]. Причем биогеохимические исследования указывают на общность элементного статуса, жителей Азиатского и Европейского Севера, что согласуется с геохимическими данными и свидетельствует о биогеохимическом родстве северных территорий России. Предполагается, что однотипная картина элементных отклонений указывает на общие механизмы биохимической адаптации человека к условиям среды [34].

Геохимическая среда северных регионов за счет бедных минералами подзолистых почв, сла­боминерализованной питьевой воды характери­зуется крайне низким содержанием биогенных элементов. Почвенные и гидрологические условия Севера создают биологические на­грузки для проживающего населения и предопределяют риск развития ма­нифестных и скрытых форм микроэлементозов.

Одной из эколого-медицинских проблем жителей Севера является дефицит со­лей кальция и магния, что связано с преимуще­ственным употреблением населением поверхностных вод, отличающихся слабой минерализа­цией и пониженной жесткостью [35, 36, 32, 37, 38].

Установлены различия в заболеваемости органов кровообращения и смертности в зависимости от «жесткости» питьевой воды: низкая концентрация ионов Ca2+ и Mg2+ в воде коррелирует с повышением заболеваемости и смертности [10]. Дефицит этих элементов   способствует формиро­ванию заболеваний сердечно-сосудистой систе­мы, в том числе гипертонической болезни. В ре­гионах с мягкой водой уровень заболеваемости гипертонической болезнью на 25-30% выше по сравнению с другими регионами. Ведущее значе­ние в развитии артериальной гипертензии при­дается магнию: именно его дефицит рассматри­вают в качестве первичного звена патогенеза [39, 40, 41]. Вместе с тем при достаточном уровне кальция, магния или основных микроэлементов отмечено защитное действие жесткой воды, в частности понижение показателей смертности [42].

Пониженное содержание кальция является ключевым показателем у жителей Севера. Кроме использования мягкой питьевой воды, дефицит кальция обусловлен действием и других североспецифических факторов: гипоинсоляции (дефицит вит.Д), акклиматизационного понижения элемента, хронического действия низких температур (участие в терморегуляции). Инициированное холодом понижение кальция у жителей базируется на классических представлениях о роли ионов кальция в поддержании температурного гомеостаза [43]. Показано, что адаптация организма к холоду приводит к достоверному снижению в крови ионов кальция [44].

Сла­боминерализованная (ультрапресная) вода кроме сердечно-сосудистых заболеваний является причиной развития вторичных авитаминозов. Возможный дефицит витаминов связан с физиологической (конкурентной) ролью минеральных веществ (соли меди, железа) в ассимиляции организмом некоторых витаминов (вит. В1, В12) [45].

Показано, что у мигрантов Севера по мере проживания в экстремальных условиях отмечается снижение уровня не только кальция, но и других эссенциальных элементов – железа, селена, фтора, что расценивается как функциональное истощение их резервов и формирование акклиматизационного дефицита [46, 47, 48].

 Проблема природных (эндемических) элементозов значительно усиливается антропогенным фактором. Неблагоприятная биогеохимическая природа Севера усугубляется загрязнением окружа­ющей среды, включая питьевую воду [49, 50] и аккумуляцией в живых организ­мах токсических элементов, главным образом, за счет глобального переноса загрязнителей из средних широт в Арктику [51, 42, 52]. Увеличение содержания хи­мических веществ в биосфере, в частности в реках и морях, а также ухудшение их санитарно­-микробиологических показателей происходят настолько стремительно, что грозят непрогнозируемыми последствиями экологии водных систем и здоровью человека [53].

 По мнению исследователей, при рассмо­трении географических различий в загрязнении арктических территорий следует учитывать дви­жение воздушных масс и океанических течений, переносящих загрязняющие вещества на огром­ные расстояния, а также дальность и географию миграционных путей птиц, рыбы и морских млекопи­тающих.

Экологические иссле­дования арктической среды свидетельствуют об усилении загрязнения тяжелыми металлами. Выявлено, что содержание Fe, Zn, V, Cu, Ni, Mo, Co в арктических льдах существен­но выше, чем в поверхностных водах, в связи с чем таяние ледников является потенциальным источником тяжелых металлов. Показана акку­муляция в биосфере север­ных регионов токсичных элементов в растениях (ягель), мясе (олени­на, морские млекопитающие), птице, рыбе и морепродуктах [54].

Комплекс тяжелых металлов через пищевые цепи провоцирует патогенез хронической сердечной недостаточности, нейроде­генеративную патологию, воспалительные забо­левания кишечника, хронические болезни почек, иммуноаллергические расстройства, а также развивает репродуктивную токсичность и проявля­ет свойства дисрегуляторов эндокринной систе­мы [22, 55].

При сравнении уровней экспозиции к токси­ческим веществам населения циркумполярной Арктики с соответствующими данными биомо­ниторинга в других регионах планеты показано, что арктические популяции ис­пытывают более тяжелые нагрузки некоторыми поллютантами. Например, кон­центрации ртути в крови резидентов Арктики гораздо выше, чем среди неарктического населе­ния США и Канады [52].

Ртуть является загрязнителем, вызывающим особую озабоченность состоянием арктических экосистем и здоровья человека. По уровню воз­действия на живой организм - это один из наи­более токсичных металлов, действующий как кумулятивный яд [55]. Всемир­ная организация здравоохранения считает, что ртуть входит в число 10 основных химических веществ, представляющих «серьезную проблему для общественного здравоохранения» [56].

Мета-анализ данных о содержании ртути в образцах индикаторных организмов Севе­ра продемонстрировал отчетливую тенденцию к повышению уровня металла с запада на восток. В последнее время уделяется большое внимание изучению аккумуляции ртути водными экосисте­мами, в частности отмечено увеличение уровня ртути в арктических озерах. Основным пищевым источником ртути в регионах Севера являют­ся пресноводная и морская рыба, морепродукты, мясо морских млекопитающих, в мышечной ткани которых происходит биоаккумуляция рту­ти в виде органического соединения метилрту­ти, являющейся сильнодействующим нейротоксином. Установле­но увеличение содержания ртути и свинца в мясе северных оленей; за последние десятилетия про­изошло существенное повышение ртути и селена в печени полярных медведей Канады, Аляски и Гренландии (селен в избытке оказывает токсиче­ский эффект) [57].

У беременных женщин, проживающих в Гренландии, концентрация ртути и кадмия в кро­ви также была взаимосвязана с потреблением морепродуктов. Показано, что ртуть представля­ет серьезную опасность для фертильности и ис­хода беременности, так как может вызывать на­рушения репродуктивной функции [58].

Несмотря на то, что традици­онная пища аборигенов является важнейшим ис­точником макро- и микронутриентов, в ней отме­чается повышенный уровень тяжелых металлов, хлорорганических соединений, а также радио­нуклидов. Так, среди всех случаев загрязнения образцов пищи в россий­ской Арктике, Сибири и на Дальнем Востоке за­грязнение ртутью, свинцом, мышьяком и кадми­ем распределено примерно в равных пропорциях [52]. Повышенное содержание ртути отмечено у 96% аборигенов Ханты-Мансийского авто­номного округа (континентальный регион); уро­вень ртути был повышен в 4 раза и коррелировал с высоким содержанием этого элемента в пресноводной рыбе [59]. В рыбе, отловленной на территории Чукотки, обнаружено высокое содержание ртути и свинца. Показано превышение допустимых значений ртути в горбуше, выловленной в реках континентальной Чукотки - источниках пить­евой воды для местных жителей [60]. Исследования жителей Мага­данской области и Чукотки показали наличие ртути и свинца в волосах коренного населения примор­ских поселков, основу питания которых состав­ляет рыба. Концентрация ртути не превышала безопасно допустимого уровня, но была выше фоновых показателей по РФ [61].

При анализе токсичных элементов в организ­ме человека следует учитывать проявления слож­ных конкурентно-антагонистических отноше­ний между биоэлементами, следствием чего мо­жет быть вытеснение эссенциальных элементов токсичными с формированием вторичных гипоэлементозов. Физиологическими антагонистами ртути выступают селен и сера. Селен, как мощ­ный антиоксидант и иммуномодулирующий эле­мент, является функциональным антидотом рту­ти, которая, в свою очередь, при избыточных концентрациях, вытесняет селен из биологиче­ских сред.

Известно о наличии сильной положительной связи между концен­трациями ртути и селена в тканях многих видов рыбоядных диких животных, особенно хищных морских млекопитающих. Взаимосвязь отношений ртуть - селен представляет собой взаимодействие системы «токсикант - ну­триент», что необходимо учитывать при оценке окружающей среды. Млекопитающие и птицы с высоким тро­фическим уровнем могут быть частично защи­щены от токсичного воздействия метилртути вследствие хела­тирования неорганической ртути селеном в мо­лярном соотношении 1:1. Эти отношения ртути и селена в мышцах, печени и почках изучены у большого числа видов морских животных Гренландии; результаты показали, что у большин­ства исследованных особей молярные концен­трации селена преобладали над содержанием в тканях ртути [62].

Дальнейшая техногенная аккумуляция ртути в Мировом океане не может быть нейтрализова­на элементами-антагонистами, что представля­ет потенциальную угрозу общественному здоро­вью. Повышенное содержание ртути у абориге­нов Чукотки (чукчи, эскимосы) отмечено еще в 70-х гг. прошлого века [63]. Причем его избыточное содержание уже в то время соответствовало районам геохимических аномалий. Но высокие показатели ртути были сбалансированы и большим содержанием селе­на. Высокие концентрации обоих элементов объяснимы особенностями диеты аборигенных жителей - употреблением мяса морских живот­ных (кит, морж, тюлень), богатого как селеном, так и аккумулирующего метилртуть.

В регионах Севера аккумуляция в организме жителей нейротоксичной ртути с одновремен­ным дефицитом эссенциального селена может быть основой малоизученных микроэлементозов. Кроме участия в развитии неврологических заболеваний, существуют данные, что повышен­ный уровень ртути провоцирует развитие сахар­ного диабета и гипертонии, также обсуждается роль ртути в формировании аутистического поведения [65].

Как отмечено, у мигрантов Севера, по мере проживания на арктических территориях, отмечается функциональное истощение резервов некоторых эссенциальных элементов. Но аналогичная ситуация характерна и для со­временной популяции коренного населения, в частности аборигенных жителей Северо-Востока России, (эвены, коряки, чукчи), у которых отмечено по­ниженное содержание большой группы эссенциальных элементов (кобальт, магний, хром, йод), включая и селен [65, 66].

Биогеохимическая ситуация северных терри­торий, относительно пригодная для коренных жителей, может оказаться дискомфортной и даже экстремаль­ной для приезжего населения. Адаптивные пе­рестройки мигрантов в условиях Севера сопровождаются напряжением обменных процессов, формированием акклиматизационного дефици­та элементов и, в конечном счете, нарушением элементного гомеостаза, что усугубляет природную недостаточность жизненно важных элемен­тов. Кроме этого, миграционная активность на­селения и несоответствие физиологии приезжих жителей среде обитания, в том числе и региональной биогеохимии, ведут к срыву адаптации и могут быть основой различных болезней многофакторной природы[67], включая и комплексные элементозы.

Природные условия Севера (особенно аркти­ческих территорий) с большой долей условности можно назвать комфортной зоной проживания человека. Территории севера - это среда, где человек подвержен жесткому воздей­ствию комплекса природно-климатических фак­торов. Это экстремальный температурный и ве­треный режимы, повышенные энергетические траты, контрастный ритм фотопериодичности, резкие перепады атмосферного давления, ги­поксия, аномалии геомагнитных полей, пустын­ность и однообразие ландшафта и др. [68, 42, 69, 70, 37, 71]. Адаптация мигрантов протекает здесь с очень сильным напряжением адаптационных систем с тенденцией к декомпенсации. Эти территории абсолютно непригодны для формирования постоянного населения из пришлых контингентов даже при создании специализированных систем жизнеобеспечения [72].

Комплекс природно-климатических факторов Севера фор­мирует глобальный медико-биологический фе­номен - синдром полярного напряжения [73], приводящий к нарушению обменных процессов и развитию краевых форм патологии. В то же время Север представляет собой свое­образную природную лабораторию для исследования адаптивных реакций человека. Проживание человеческих популяций длительное историческое вре­мя в экстремальных условиях (аборигенное население), равно как и наличие на Севере приезжего населения - мигрантов из комфортных природно-климатических регионов, проявление при этом адаптивных и дезадаптив­ных реакций, являются идеальной натурной ба­зой для исследования вопросов экологической физиологии, включая изучение резервных воз­можностей человека в условиях Арктики. Осо­бый интерес представляют еще существующие «изоляты» - аборигенные сообщества, прожива­ющие в отдаленных местах Севера и сохранившие этнические традиции, обычаи и быт. Изо­лированные сообщества аборигенов являются уникальной моделью для изучения возможностей выживания человека в экстремальных усло­виях (климат, биогеохимия, питание, здоровье, продолжительность жизни).

Считается, что действие североспецифиче­ских факторов практически не компенсируется социальными или другими мерами защиты [69]. Но современные возможности цивилизации (функ­циональная одежда, адекватное обмену веществ питание) способны частично нивелировать экс­тремальное воздействие Севера. Но не все средовые факторы могут быть ослаблены, нейтрали­зованы или компенсированы «благами» цивили­зации. Кроме сезонной светопериодики, геомагнитных аномалий и перепадов атмосферного давления, к неизменным, постоянно действующим природным факторам Севера, следует отнести геохимические особенности арктических регио­нов - слабоминерализованную питьевую воду и бедные минералами местные продукты питания, что предопределяет физиологический дефицит эссенциальных микронутриентов. Кроме того, природная нехватка микроэлементов у приезжих жителей усугубляется их акклиматиза­ционным дефицитом (железо, селен, кальций), а также несбалансированной структурой рационов питания как мигрантов, так и коренного населе­ния. Причем главную роль в обеспечении обмен­ных и адаптивных процессов в условиях Севера играет именно питание [74, 75, 76, 77, 78].

Аборигенное население Се­вера относительно адаптировано к природно­-климатической среде, включая и биогеохими­ческое окружение. Известно, что для аборигенов Севера с традиционным укладом жизни характерен особый обмен веществ - «по­лярный метаболический тип» с доминировани­ем в диете белково-липидных компонентов и минимумом углеводов [73. Та­кой тип метаболизма обладает антистрессорным эффектом, предотвращает развитие сердечно-сосудистых заболеваний и способствует адаптации к экстремальным условиям среды [79, 80]. Этот феномен связывают с поступлением в организм ненасыщенных жирных кислот омега-3 (рыба, мясо морских животных), оказывающих анти­склеротическое и кардиопротекторное действие [81, 82].

Исследователи считают, что эволюционно вы­работанные механизмы обмена веществ являют­ся генетически закрепленными [83, 67]. Однако революционные преобразования природно-социальной среды (экология, питание, образ жизни) способны эпигенетически «сломать» на­следственные механизмы обмена. Разрушение традиционного уклада жизни аборигенного насе­ления Севера изменило их рацион питания [74]. Переход на европейскую кухню (смешанное питание, избыток простых углеводов) привел к срыву адаптивных процессов и развитию метаболических заболеваний, связанных с интен­сификацией углеводного обмена и повышени­ем в крови атерогенных липидов[80, 82]. Метаболическая зависимость от липидно-белкового питания и недостаточное содержа­ние в нем адаптогенных компонентов, включая минеральные вещества, при западном типе питании приводят к дополнительному снижению биологической устойчивости организма человека в условиях Севера [79]. При этом у аборигенов отмечены авитами­нозы и появление нехарактерных ранее болезней, в частности рахита [83]. Эпидемиологические исследования эскимосов Аляски выявили распространенность в популяции забо­леваний атеросклеротической этиологии [84].

Природный дефицит биогенных элементов, усиленный потерей биологически ценного традиционного питания, на фоне метаболических нарушений, сопровожда­ется у аборигенных жителей Севера нарастанием дефицита эссенциальных микронутриентов, в том числе железа, цинка, меди, марганца, селена и ряда других элементов [85, 67, 86].

При планировании биогеохимических исследований в арктических регионах уже априори мож­но прогнозировать микроэлементозы, инициированные дефицитом железа, йода, кальция, магния и из­бытком ртути, свинца, кадмия. Возможные эндемии природного или техногенного генеза могут быть связаны как с нарушением баланса отдельных элементов, так и с негативным воздействием на человека их не­предсказуемых комбинаций.

Особое внимание при исследовании биогео­химии арктических территорий следует уделить йоду. Йодный дефицит по-прежнему остается актуальной и острой медико-социальной про­блемой, которая не решена даже в странах, где достаточно отработаны и внедрены методы ин­дивидуальной и коллективной профилактики йоддефицитных заболеваний [87].

Изменение структуры питания и снижение в рационе рыбы и морепродуктов у жителей ар­ктических регионов являются предиктором формирования у них йоддефицитных заболеваний. В условиях йодного дефицита биосферы и отсутствия долж­ной йодной профилактики, у населения арктиче­ских регионов можно предполагать наличие тяжелых форм йодного дефицита, что может сопровождаться патологией щи­товидной железы, нарушением физического и ментального развития, иммунодефицитными состоя­ниями, нарушением репродуктивной функции, ран­ним старением. Согласно данным литературы, при высокой распространенности йодного дефицита, в некоторых регионах Севера, Сибири и Дальнего Востока (республика Саха-Якутия, Тыва, Хакасия, некоторые районы Архангельской области) обнаружены очаги тяжелой йодной недостаточности [88, 89, 90].

При анализе йодных провинций следует учитывать, что не все регионы России являются йоддефицитными. На территории России также существуют регионы с достаточным и даже повышенным содержанием в биосфере йода, что обусловлено высоким уровнем элемента в природных водах. Аккумуляция йода в воде, обнаруживается в тех местностях, где нефте- и газоносные слои располагаются близко к водоносным слоям. Подземные воды этих районов, используемые для водоснабжения и орошения сельскохозяйственных культур, содержат высокие концентрации йода, позволяющие проводить его промышленную добычу.

Согласно данным биогеохимической лаборатории АН СССР [91], в России граница естественной распространенности йоддефицитного зоба проходит через реку Вычегда (Республика Коми, Архангельская обл.). Территории, расположенные к северу от р. Вычегда являются йодобеспеченными [92]. Примером йоднасыщеннной природной воды на Европейском севере являются подземные воды Северодвинской впадины. Показано, что содержание йода в водоносном комплексе дельты Северной Двины составляет 5-30,5 мг/л [93], что позволило разрабатывать на этой территории технологию получения кристаллического йода.

Заключение. Таким образом, население арктических регионов подвержено негативному воздействию северо-специфических факторов, включая влияние бедной минералами среды обитания. Результатом является проявление специфических элементозов, нарушающих адаптивные возможности северных популяций, что требует медико-экологического контроля регионов севера и профилактики заболеваний биогеохимической природы. Насущная потребность в освоении северных территорий, разработке арктическо­го шельфа, разведке и добыче полезных ископае­мых, защите границ усиливает приток на Север лю­дей из других регионов России (воинская служ­ба, вахтовый метод производства, длительное проживание). Социально-миграционная активность диктует необходимость проведения биогеохимических исследований, геохимическо­го районирования арктических ре­гионов (вода, почва, продукты питания, элементный статус населения), выявле­ния «предрасположенности» отдельных террито­рий к биогеохимическим эндемиям и проведения коррекции и профилактики северных элементозов.

×

Об авторах

Анатолий Леонидович Горбачев

ФГБУН Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gor000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2432-3408
SPIN-код: 7050-3412
Scopus Author ID: 7103379782
ResearcherId: JFK-2466-2023

докт. биол. наук, главный научный сотрудник лаб. регуляторных механизмов иммунитета 

Россия, 163020 Россия, Архангельск, пр-кт Никольский, 20

Список литературы

  1. Список литературы
  2. Шендеров Б. А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. Пробиотика и функциональное питание. М.: Грант, 2001. Т. 3. С. 360-415.
  3. Кожин А. А., Владимирский Б. М. Микроэлементозы в патологии человека экологической этиологии. Обзор литературы // Экология человека. 2013. № 9. С. 56-64.
  4. Акмаев И.Г. Нейроиммуноэндокринология: истоки и перспективы развития // Успехи физиологических наук. 2003. Т. 34. № 4. С. 4-15.
  5. Виноградов А.П. Биогеохимические провинции и эндемии //ДАН СССР. 1938. Т.18. №4/5. С. 283-286.
  6. Ермаков В. В. Геохимическая экология и биогео¬химические критерии оценки экологического со¬стояния таксонов биосферы // Геохимия. 2015. № 3. С. 203-221.
  7. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Строчкова Л.С. Принципы классификации заболеваний биогеохимической природы // Архив патологии. 1983. № 9. С.3-14.
  8. Авцын А.П., Жаворонков А.А. Микроэлементозы – заболевания, обусловленные дефицитом, избытком и дисбалансом микроэлементов в организме человека и животных // Экология человека. 1994. №2. C. 53-57.
  9. Шатова О.П., Зуйков С.А., Заболотнева А.А. Биоэлементы: роль в развитии болезней цивилизации // Восточно-Европейский научный журнал. Медицинские науки.2021. №11(75). С.45-58. doi: 10.31618/ESSA.2782-1994.2021.4.75.175
  10. Оберлис Д., Харланд Б., Скальный А. Биологиче¬ская роль макро- и микроэлементов у человека и жи¬вотных. Санкт-Петербург: Наука, 2008. 544 с.
  11. Агаджанян Н.А., Скальный А.В., Детков В.Ю. Элементный портрет человека: заболеваемость, де¬мография и проблема управления здоровьем нации // Экология человека. 2013. №11. С.3-12.
  12. Надточий Л.А., Смирнова С.В., Бронникова Е.П. Депопуляция коренных и малочисленных народов и проблема сохранения этносов Северо-Востока России // Экология человека. 2015. Т. 23, No 3. С. 3–11.
  13. Чащин В. П., Ковшов А. А., Гудков А. Б., Моргунов Б.А. Социально-экономические и поведенческие факторы риска нарушений здоровья среди коренного населения Крайнего Севера // Экология человека. 2016. № 6. С. 3-8.
  14. Талыкова Л. В., Мегорский В. В., Быков В. Р. Тенденции смертности коренного населения трудоспособного возраста Корякского округа и населения моногорода арктического региона в 1968–1991 гг. // Экология человека. 2022. Т. 29, № 9. С. 617-629.
  15. Скальный А.В., Кухтина Е.Н., Ольховская И.П., Глущенко Н.Н. Снижение добровольного потребления этанола под влиянием препарата цинка пролонгированного действияю // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1992. № 4. С. 383-385.
  16. Мулик А.Б., Назаров Н.О., Улесикова И.В., Юсупов В.В., Срослова Г.А., Соловьев А.Г., Шатыр Ю.А. Элементный статус и психологическая предрасположенность населения России к девиантному поведению // Экология человека. 2023. Т. 30. № 6. С. 457–467. DOI: https://doi.org/10.17816/humeco409629
  17. Скальный А.В. Развитие концепции биоэлементов и перспективы биоэлементологии // Микроэлементы в медицине. 2009. Вып. 3-4. С.1-6.
  18. Быков В.А., Скальный А.В. Биоэлементология как направление науки о жизни // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2011.№6. С.3-8.
  19. Биккулова А.Т. Научные основы биоэлементологии: роль биоэлементов в биосфере и медицине // Микроэлементы в медицине. 2011. Т.12. Вып.3–4. С.54–58.
  20. Тамбиев А. Х. Биоэлементология и ее связь с другими дисциплинами (обзор) // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2015. № 12. С. 23–37.
  21. Зайчик В.Е., Скальный А.В. Медицинская элементология. Предмет исследования, постулаты, определения, стратегия и тактика развития // Вестник ОГУ. 2004. № 4 (29). С. 36-40.
  22. Зайчик В.Е., Агаджанян Н.А. Некоторые методологические вопросы медицинской элементологии // Вестник восстановительной медицины. 2004. Т. 9. № 3. С. 19.
  23. Шафран Л. М. Медицинская элементология: но¬вое направление, новая парадигма // Микроэлементы в медицине. 2019. Вып. 20. № 4. С. 63-68.
  24. Черешнев В.А., Позняковский В.М. Проблема продовольственной безопасности: национальные и международные аспекты // Индустрия питания. 2016.№1: 6-14.
  25. Скальный А.В. Оценка и коррекция элементного статуса населения – перспективное направление отечественного здравоохранения и экологического мониторинга // Микроэлементы в медицине. 2018. Т. 19. Вып. 2. С. 5–13.
  26. Элементный статус населения России / [Афтанас Л. И. и др.]; под ред. А. В. Скального, М. Ф. Киселева; Федеральное медико-биологическое агентство, Федеральное гос. учреждение науки Ин-т токсикологии. - Санкт-Петербург: Медкнига "ЭЛБИ-СПб", 5 частей. 2010-2014.
  27. Горбачев А. Л., Ефимова А. В., Луговая Е. А., Бульбан А. П. Особенности элементного статуса жителей различных природно-географических территорий Магаданского региона // Экология человека. 2003. № 6. С. 12–16.
  28. Журавская Э.Я., Куценогий К.П., Чанкина О.В. и др. Микроэлементы и некоторые параметры здоровья // Бюллетень СО РАМН. 2006. №4(122). С.116-120.
  29. Корчина Т.Я. Эколого-биогеохимические факторы и микроэлементный статус некоренного населения, проживающего в Ханы-Мансийском автономном округе // Экология человека. 2006. №12. С.3-8.
  30. Егорова Г.А. Элементный статус взрослого населения, проживающего в различных медико-географических зонах республики Саха (Якутия) // Экология человека. 2007. №1. С.55-59.
  31. Зайнуллин В.Г., Боднарь И.С., Кондратенок Б.М. Особенности накопления химических элементов в волосах детского населения республики Коми // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2014.Вып 2(18). С.24-31.
  32. Луговая Е. А., Степанова Е. М. Региональные показатели содержания макро- и микроэлементов в организме жителей г. Магадана: научно-практические рекомендации / НИЦ «Арктика» ДВО РАН. Магадан : Типография «Экспресс-полиграфия» : ИП Чингилян, 2019. 27 с.
  33. Горбачев А.Л. Некоторые эколого-медицинские проблемы Севера // Вестник СВНЦ ДВО РАН, 2020. №4. С.105-113.
  34. Виноградова И. А., Варганова Д. В., Луговая Е. А. Оценка содержания макро- и микроэлементов у жителей Европейского Севера в зависимости от пола и возраста // Успехи геронтологии. 2021. Т.34. №1. С.572-580.
  35. Горбачев А.Л. Скальный А.В., Луговая Е.А. Некоторые закономерности элементного статуса жителей северных регионов России на фоне биогеохимической характеристики Севера // Вестник восстановительной медицины. 2008. №5А (28). С.22-25.
  36. Жестяников А. Л. Дисбаланс некоторых макро- и микроэлементов как фактор риска заболеваний сердечно-сосудистой системы на Севере // Экология человека. 2005. № 9. С. 19–25.
  37. Горбачев А.Л. Роль химического состава питьевой воды в формировании элементного статуса человека // Микроэлементы в медицине. 2006.Т.7. Вып.2. С.11-24.
  38. Гудков А. Б., Попова О. Н., Небученных А. А., Богданов М. Ю. Эколого-физиологическая характеристика климатических факторов Арктики. Обзор литературы // Морская медицина. 2017. Т.3 № 1. C.7-13. https://doi.org/10.22328/2413-5747-2017-3-1-7-13
  39. Виноградова И.А. Варганова, Д.В., Матвеева Ю.П., Жукова О.В., Луговая Е.А. Распространенность дефицита кальция в волосах у жителей разного пола, проживающих в условиях Европейского Севера // Успехи геронтологии. 2023. Т. 36. № 1. С. 109-114.
  40. Кириллова А. В., Доршакова Н. В., Дуданов И. П. К вопросу о патогенезе гипертонической болезни и ишемической болезни сердца при дефиците потребления кальция и магния в условиях Севера // Экология человека. 2006. № 1. С. 3–8.
  41. Горбачев А.Л., Добродеева Л.К., Теддер Ю.Р., Шацова Е.Н. Биогеохимическая характеристика северных регионов. Микроэлементный статус населения Архангельской области и прогноз развития эндемических заболеваний // Экология человека. 2007. № 1. С.4–11.
  42. Яхияев М. А., Салихов Ш. К., Абдулкадырова С. О. и др. Содержание магния в окружающей среде и заболеваемость населения артериальной гипертензией // Гигиена и санитария. 2019. Т. 98(5). С.494-497. DOI: http://dx doi org/10 18821/0016-9900-2019-98-5-494-497
  43. Чащин В. П., Гудков А. Б., Попова О. Н., Одланд Ю. О., Ковшов А. А. Характеристика основных факторов риска нарушений здоровья населения, проживающего на территориях активного природопользования в Арктике // Экология человека. 2014. № 1. С. 3–12.
  44. Иванов К.П. Можно ли восстановить функции нервной системы млекопитающих при глубоком охлаждении без отогревания? Новые факты и эволюция взглядов // Успехи физиологических наук. 1999. Т.30. №1. С.73-89.
  45. Козырева Т.В., Ткаченко Е.Я. Афферентное и эфферентное звенья системы терморегуляции при адаптации организма к холоду // Очерки по экологической физиологии. Под ред. В.А.Труфакина и К.А.Шошенко. Новосибирск: СО РАМН, 1999. С.61-72.
  46. Коденцова В.М., Погожева А.В., Громова О.А., Ших Е.В. Витаминно-минеральные комплексы в питании взрослого населения // Вопросы питания. 2015. Т. 84. № 6.С.41-150.
  47. Марачев А.Г., Жаворонков А.А. Акклиматизационный дефицит железа // Физиология человека. 1987. Т.13. № 4. С.640 –646.
  48. Агаджанян Н.А., Марачев А.Г., Бобков Г.А. Экологическая физиология человека. М.: Крук, 1998. 416 с.
  49. Теддер Ю. Р., Гудков А. Б. Медико-биологические проблемы Европейского Севера // Экология человека. 1999. № 4. С. 22–24.
  50. Бузинов Р.В., Мироновская А.В., Унгуряну Т.Н. Качество питьевой воды в Архангельской области и ее влияние на здоровье населения // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2011. № 8. С. 10-14.
  51. Ковшов А.А., Новикова Ю.А., Федоров В.Н, Тихо¬нова Н.А. Оценка рисков нарушений здоровья, связан¬ных с качеством питьевой воды, в городских округах арктической зоны Российской Федерации // Вестник уральской медицинской академической науки. 2019. Т. 16. №2. С. 215-222. doi: 10.22138/2500-0918- 2019-16-2-215-222.
  52. Зимовец А.А. Некоторые особенности распределения тяжёлых металлов в почвах Севера Европейской территории России (на примере почв Архангельской области) // Антропогенная трансформация природной среды. 2010. № 1. С. 303–309.
  53. Дударев А. А., Одланд Й. О. Здоровье человека в связи с загрязнением Арктики - результаты и пер¬спективы международных исследований под эгидой АМАП // Экология человека. 2017. № 9. С. 3-14.
  54. Трахтенберг И. М. Проблема микроэлементов: прошлое и настоящее (приоритетные медицинские аспекты). Актуальные вопросы современной микроэлементологии, г. Киев, 2018. С. 7-9.
  55. Rigét F, Bignert A, Braune B, Dam M et al. Temporal trends of persistent organic pollutants in Arctic marine and freshwater biota // Sci Total Environ. 2019. V.649. P.99-110. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.08.268. Epub 2018 Aug 23. PMID: 30172138.
  56. Khan F, Momtaz S, Abdollahi M. The relationship between mercury exposure and epigenetic alterations re¬garding human health, risk assessment and diagnostic strategies // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2019. V.52. P.37-47. doi: 10.1016/j.jtemb.2018.11.006. Epub 2018 Nov 14. PMID: 3073289
  57. World Health Organization [Internet]. Mercury and health (Fact sheet No. 361). Geneva: WHO; 2013. Avail¬able from: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/ fs361/en/ [accessed 11 October 2013].
  58. Bechshoft T, Derocher AE, Richardson E et al. Mercury and cortisol in Western Hudson Bay polar bear hair // Ecotoxicology. 2015. V.24.P.1315–1321. https://doi.org/10.1007/s10646-015-1506-9
  59. Bjorklund G., Chirumbolo S., Dadar M., Aaseth J. Mercury exposure and its effects on fertility and pregnan¬cy outcome // Basic & Clinical Pharmacology and Toxico¬logy. 2019. V.125 (4). P.317-327.
  60. Корчина Т. Я. Взаимосвязь концентрации ртути, свинца и кадмия в волосах коренных жителей Ханты- Мансийского автономного округа и их содержание в местных продуктах питания // Вестник РУДН. Серия Экология и безопасность жизнедеятельности. 2008. № 4. С. 62-69.
  61. Куценогий К. П., Савченко Т. И., Чанкина О. В., Журавская Э. Я., Гырголькау Л. А. Элементный со¬став крови и волос коренных жителей Севера России с разной биогеохимической средой обитания // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. Т. 18, № 1. С. 51-61.
  62. Горбачев А.Л. Ртуть как приоритетный загрязнитель окружающей среды // Микроэлементы в медицине. 2016. Т.17. Вып. 2. С. 3–9.
  63. Dietz R., Mosbech A., Flora J., Eulaers I. Interac¬tions of climate, socio-economics, and global mercu¬ry pollution in the North Water // Ambio. 2018. V.47 (2). P.281-295.
  64. Зорина Д. Ю., Бацевич В. А. Микроэлементный статус коренного населения Арктики (чукчи, эски¬мосы) по результатам анализа волос // Вестник Мо¬сковского университета. Серия 23. Антропология. 2011. № 4. С. 105-111.
  65. Горбачев А. Л., Луговая Е. А. Особенности элементного статуса детей с расстройством аутистического спектра // Микроэлементы в медицине. 2019. Т.20. № 3. С. 20–30.
  66. Горбачев А. Л., Луговая Е. А. Элементный профиль организма аборигенных жителей Северо-Востока России // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2015. № 1. С. 86–94.
  67. Похилюк Н.В., Горбачев А.Л. Этнические аспекты содержания токсичных элементов у жителей Северо-Востока России // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2022. Т. 30. № 1. С. 58–66.
  68. Кучер А. Н. Ген-средовые взаимодействия как основа формирования здоровья // Экологическая ге¬нетика. 2017. Т 15, № 4. С. 19-32.
  69. Барбараш Н.А. Периодическое действие холода и устойчивость организма // Успехи физиологических наук. 1996. № 27 (4). С. 116-131.
  70. Гудков А.Б., Лабутин Н.Ю. Влияние специфических факторов Заполярья на функциональное состояние организма человека // Экология человека. 2000. №2. С.18-20.
  71. Гудков А. Б., Попова О. Н., Лукманова Н. Б. Эколого-физиологическая характеристика климатических факторов Севера. Обзор литературы // Экология человека. 2012 № 1 С. 12–17.
  72. Корчин В.И., Корчина Т.Я., Терникова Е.М., Бикбулатова Л.Н., Лапенко В.В. Влияние климатогеографических факторов Ямало-Ненецкого автономного округа на здоровье населения (обзор) // Журнал медико-биологических исследований. 2021. Т. 9. № 1. С. 77–88. doi: 10.37482/2687-1491-Z046
  73. Прохоров Б.Б. Экология населения на Российском Севере // Проблемы прогнозирования. 1999. № 3. С. 130-142.
  74. Казначеев В. П. Механизмы адаптации человека в условиях высоких широт. Л.: Медицина, 1980. 190 с.
  75. Козлов А.И., Нувано В., Здор Э. Диета Чукотки // Химия и жизнь. 2008. № 4. С. 42-45.
  76. Чанчаева Е.А. К вопросу об адекватности питания аборигенного населения Сибири. Обзор литературы // Экология человека. 2010. №3. С.31-34.
  77. Истомин А. В., Федина И. Н., Шкурихина С. В., Кутакова Н. С. Питание и Север: гигиенические проблемы арктической зоны России (Обзор лите¬ратуры) // Гигиена и санитария. 2018. Т. 97, № 6. С. 557-563. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018- 97-6-557-563
  78. Никифорова Н. А., Карапетян Т. А., Доршакова Н. В. Особенности питания жителей Севера (Обзор литературы) // Экология человека. 2018. № 11. С. 20¬-25.
  79. Андронов С.В., Лобанов А.А., Бичкаева Ф.А., Попов А.И. и др. Традиционное питание и демография в Арктической зоне Западной Сибири // Вопросы питания. 2020. № 89. № 5. С. 69-79. DOI: 10.24411 / 0042-8833-2020-10067.
  80. Кершенгольц Б.М. Неспецифические биохимические механизмы адаптации организмов к экстремальным условиям среды // Наука и образование. 1996. №3. С.130-138.
  81. Севостьянова Е. В. Особенности липидного и углеводного метаболизма человека на Севере (лите¬ратурный обзор) // Бюллетень сибирской медицины. 2013. Т 12. № 1. С. 93-100.
  82. Кривощеков С. Г., Охотников С. В. Производствен¬ные миграции и здоровье человека на Севере. Ново¬сибирск: СО РАМН, 2000. 117 с.
  83. Бичкаева Ф.А., Волкова Н.И., Галстян Д.С., Бичкаев А.А., Лобанов А.А. Изучение состава полиненасыщенных жирных кислот и их индивидуальных соотношений у лиц зрелого возраста климатогеографически разных районов Севера // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2020. Т. 106. № 7. С. 898-915. doi: 10.31857/S0869813920050039.
  84. Богословская Л. С., Слугин И. В., Загребин И. А., Крупник И. И. Основы морского зверобойного промысла : науч.-метод. пособие. Москва – Анадырь : Институт Наследия, 2007. 480 с.
  85. Greenberg C. R., Dilling L. A., Thompson G. R., Seargeant L. E. et al. The paradox of the carnitine palmitoyltransferase type 1a P479L variant in Canadian Aboriginal populations // Molecular Genetic and Meta¬bolism. 2009. V.96. P.201-207.
  86. Боринская С. А., Козлов А. И., Янковский Н. К. Гены и традиции питания // Этнографическое обозрение. 2009. № 33. С. 117–137.
  87. Kuhnlein H. V., Receveur O., Soueida R., Egeland G. M. Arctic indigenous peoples experience the nutrition transi¬tion with changing dietary patterns and obesity // Journal of Nutrition. 2004. V.134 (6). P.1447-1453.
  88. Рекомендации по мониторингу программ йоди¬рования соли и оценке статуса йодной обеспеченно¬сти населения // Клиническая и экспериментальная тиреоидология. 2018. Т 14, № 2. С. 100-112. Doi: 10.14341^9734
  89. Осокина И.В., Манчук В.Т. Состояние зобной эндемии в Республике Тыва // Проблемы Эндокринологии. 1999. Т.45. №4. С.24-27. https://doi.org/10.14341 / probl199945424-27
  90. Шарапова О.В., Дедов И.И., Корсунский А.А. и др. Йоддефицитные заболевания у детей в Российской Федерации // Вопросы современной педиатрии. 2004. Т.3. №3. С. 8-14.
  91. Трошина Е.А. Устранение дефицита йода – забота о здоровье нации. Экскурс в историю, научные аспекты и современное состояние правового регулирования проблемы в России // Проблемы эндокринологии. 2022. Т. 68. №4. С.4-12. doi: https://doi.org/10.14341/probl13154
  92. Ковальский В.В. Геохимическая экология эндемического зоба // Геохимическая экология. М.: Наука, 1974. С.214-229.
  93. Терпугова О.В., Селятицкая В.Г., Калмыкова А.И. и др. Региональные особенности йодообеспеченности пищевых цепей в очагах эндемического зоба на примере гг. Ярославля и Ухты. Роль пробиотиков в повышении биологической усвояемости йода в условиях техногенного пресса. Материалы 1-го съезда РОСМЭМ // Микроэлементы в медицине. 2004. Т.5. Вып.4. С.142-144.
  94. Малов А.И. Подземные воды Европейского Севера // География Европейского Севера. Проблемы природопользования, социально-экономические, экологические: Сб. научных трудов / Отв. ред. Н.М. Бызова. Архангельск: Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова. 2002. С.59-69.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Эко-Вектор,

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 78166 от 20.03.2020.