ENVIRONMENTAL LEAD CONCENTRATIONS AND INCIDENCE OF HYPERTENSION IN THE KIZILYURT DISTRICT, DAGESTAN

Full Text

Бесспорные достижения в лечении сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) в XXI веке не привели к уменьшению заболеваемости, патология и в настоящее время является глобальной проблемой здравоохранения. Российской Федерации принадлежит лидирующее место в мире по смертности населения от ССЗ, ведущее место среди данных заболеваний занимает артериальная гипертензия (АГ) [14]. Артериальная гипертензия, стойкое повышение артериального давления от 140/90 мм рт. ст. и выше, - важнейшая проблема современного здравоохранения, фактор риска ССЗ, болезней легких и некоторых других патологий [18, 19] - является многофакторным заболеванием. Одним из факторов риска развития заболеваний являются химические элементы, которые определяют строение клеток и тканей, участвуют в обмене веществ, образовании крови, деятельности нервной системы, входят в состав витаминов, ферментов, гормонов. Нарушение минерального баланса вследствие недостатка или избытка элементов в организме человека приводит к изменениям в эндокринной, иммунной, сердечно-сосудистой системах и к патологиям [5, 20]. Статус элементного состава организма зависит от условий окружающей геохимической среды. Многочисленные исследования [12, 21, 22, 30] выявили, что заболевания, имеющие распространение в разных регионах, непосредственно связаны со спецификой химического состава почв и продуктов питания, производимых на этих территориях. В развитых странах в рацион населения дополнительно включают продукты питания, производимые в других геохимических областях, вследствие чего устраняются условия, оказывающие воздействие на здоровье населения вследствие геохимических особенностей местности. Дисбаланс химических элементов - геохимическая основа развития ССЗ, являющихся существенными в структуре заболеваемости населения. Одной из злободневных является АГ - заболевание, носящее характер пандемии и определяющее структуру ССЗ и смертности во всём мире. Согласно оценкам ВОЗ, 16,5 % всех случаев смерти вызвано повышением артериального давления (АД) [25], которое является основным фактором риска развития ишемической болезни сердца (ИБС), а также ишемического и геморрагического инсультов [23]. Около 51 % случаев смерти наступает в результате мозговых инсультов, 45 % - в результате ИБС [24]. Большое значение в этиологии АГ принадлежит тяжелым металлам. Выявлена положительная корреляция между воздействием свинца в различных дозах и показателями АД у пациентов [17], свинец увеличивает тонус симпатической нервной системы, увеличивает содержание катехоламинов в крови и отдельных структурах мозга, определяя увеличение АД [28], стимулирует работу гладкомышечных волокон сосудов [26]. Актуальность изучения связи содержания тяжелых металлов в окружающей среде и этиологии АГ обусловлена влиянием факторов окружающей среды на здоровье человека, является ключевой проблемой современных научных исследований. Выявление алиментарных факторов риска, объясняющих этиологию данного заболевания, поможет сформировать новые подходы к ее лечению и профилактике. Цель настоящего исследования - оценка связи содержания свинца в почвах, водоисточниках и продуктах питания фоновых территорий Кизилюртовского района Дагестана и заболеваемости населения эссен-циальной артериальной гипертензией. Методы Работа относится к описательному экологическому исследованию. Данные по заболеваемости населения первичной АГ за 2015 год были получены в ГБУ РД «Кизилюртовская ЦРБ» (отчетная форма 12). Исследованием было охвачено взрослое население 18-60 лет. Для обнаружения связи концентрации свинца в почвах и заболеваемостью населения района эссенциальной АГ были исследованы почвы населенных пунктов с проживающим здесь коренным населением с минимальной миграцией. Исследования проб почв, вод и продуктов питания на содержание свинца проведены в 2014 году. В качестве пробных площадей были выбраны участки, не имевшие как природных геохимических аномалий в содержании свинца, так и антропогенных источников загрязнения окружающей среды. Образцы почв для анализа отобраны в летние месяцы. Экспедиционные исследования на территории Кизилюртовского района проводились на базе передвижной лаборатории экологического мониторинга Дагестанского государственного университета (ДГУ). На исследуемых участках находили площади с одинаковым почвенно-растительным покровом (25 м2), с которых на глубине пахотного слоя отбирали пробы почв (50 - 70 г). Из пяти отдельных образцов составляли смешанную усреднённую пробу (около 300 г), освобождая ее от корней, камней, включений, помещали в чистый тканевой мешочек, вкладывая в него сопроводительный талон (МУ 2.1.7.730-99). В дальнейшем из мешочка отбирались пробы для определения свинца с использованием ААС МГА-915МД [4]. Метод основан на извлечении элемента из проб почв с последующим измерением его массовой концентрации методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Отбор почвенных проб и их первичная подготовка к анализу осуществлялись согласно ГОСТ 17.4.4.02-84. Изучение химического состава речных вод велось путем маршрутных экспедиционных обследований. Пробы воды отбирались в летние месяцы в пластиковые сосуды объемом 2 л. В качестве продуктов питания были исследованы местные сельскохозяйственные культуры и продукты животного происхождения, преимущественно используемые населением Кизилюртовского района. 5 Окружающая среда Экология человека 2020.05 В каждом населенном пункте было отобрано 10 проб почв, вод, продуктов питания растительного и животного происхождения. Содержание свинца в пробах вод и продуктов питания определяли методом ААС в режиме электротермической атомизации на спектрометре contrAA 700 (Analytik Jena AG, Германия) [6] на кафедре аналитической и фармацевтической химии ДГУ. Полученные экспериментальные данные были обработаны в программе Statistica 6.0. Для описания количественных данных использовали среднее арифметическое (M), стандартное отклонение (SD). Тип распределения данных определяли с помощью критерия Шапиро - Уилка. Для определения тесноты и значимости связи между параметрами, имеющими нормальное распределение, применяли коэффициент корреляции Пирсона. За критический уровень значимости принимали значение p < 0,05. С целью выявления различий между населенными пунктами в содержании свинца в почвах, водах, продуктах питания использовался однофакторный дисперсионный анализ (One-Way ANOVA). Результаты Кизилюртовский район расположен в центральной части Дагестана, на стыке равнин Терско-Сулакской низменности и предгорьями Северо-Восточного Кавказа. Территория района занимает площадь 524 км2, лежит на высоте примерно 325 м над уровнем моря. На территории района образовано 13 муниципальных образований - сельских поселений с числом населенных пунктов 16 и числом жителей 68 966 человек (01.01.2016 г.). Ведущей отраслью экономики района является сельское хозяйство, в особенности такие его направления, как растениеводство и животноводство. Исследуемые населенные пункты Акнада, Киро-ваул, Гельбах, Нечаевка являются фоновыми территориями для Кизилюртовского района, на которых отсутствуют промышленные предприятия и карьеры по добыче полезных ископаемых, имеющиеся на территории других поселений данного района. Заболеваемость первичной АГ населения варьирует в разных населенных пунктах. Максимальная заболеваемость населения отмечена в Кировауле, минимальная - в Нечаевке (рисунок). Показатели заболеваемости взрослого населения первичной артериальной гипертензией по населенным пунктам Кизилюртовского района, 2015 г. (сведения ГБУ РД «Кизилюртовская ЦРБ») Большую роль в развитии заболеваний населения играет геохимическая среда, роль эта обусловлена использованием химических элементов, получаемых по цепи «почва - природные воды - продукты питания - организм человека» в процессах метаболизма, вхождением их в состав ферментов, гормонов, витаминов и других соединений, влияющих на гомеостаз организма человека. Связь содержания химических элементов в почвах Дагестана и развития АГ населения изучена недостаточно. Имеются отдельные исследования, которые указывают на корреляционные отношения между содержанием в почвах Fe, Cu, Ni, Co [1], Mg, Cu, Mn, Zn, Mo, Co [16] и заболеваемостью населения АГ. Тяжелые металлы являются факторами риска АГ, поскольку способны к миграции по пищевым цепям и накоплению в организме человека, проявлению негативного воздействия даже в незначительных концентрациях. Предельно допустимая концентрация (ПДК) подвижной формы свинца в почве (экстрагент 1н. HCl) [13] составляет 60 мг/кг, ПДК в водах [9] - 0,03 мг/л. Исследования выявили, что содержание свинца в почвах населенных пунктов Кизилюртовского района колебалось в пределах 13-38 мг/кг, что составило 0,22-0,63 ПДК подвижной формы элемента, в водоисточниках его содержание также варьировало, достигая 0,46-0,6 ПДК (табл. 1). Таблица 1 Содержание свинца (M ± SD) в почвах и водоисточниках Кизилюртовского района (n = 10) Объект ис- Населенный пункт следования Акнада Кироваул Гельбах Нечаевка Почва, мг/кг 28,65 ± 0,78 38,33 ± 0,60 37,67 ± 0,51 13,0 ± 0,44 Водоисточники, мг/л 0,0163 ± 0,0006 0,0178 ± 0,0004 0,0171 ± 0,0004 0,0137 ± 0,0005 Содержание свинца в пробах продуктов питания населения также различалось в местах отбора (табл. 2). ПДК свинца в продуктах питания [11]: молоко - 0,1; творог, яйцо куриное - 0,3; остальные - 0,5 мг/кг. В продуктах питания содержание свинца сильно варьировало - от 0,1 ПДК в тыкве до 1,88 в фасоли. Среднее содержание элемента в овощах составило 0,75 ПДК, в мясных продуктах - 0,17 ПДК, в яйцах - 0,22. По результатам однофакторного дисперсионного анализа содержание свинца в объектах исследования (почва, вода, продукты питания) в населенных пунктах Акнада, Кироваул, Гельбах и Нечаевка различалось (F = 110-3 890; p < 0,001). Установлена сильная прямая корреляция между концентрациями свинца в объектах окружающей среды (почва, вода, продукты питания) и первичной заболеваемостью АГ населения в исследуемых населенных пунктах (г = 0,97-0,99; р = 0,013). 6 Экология человека 2020.05 Окружающая среда Таблица 2 Содержание свинца в продуктах питания (M ± SD) населения Кизилюртовского района, мг/кг (n = 10) Объект Населенный пункт исследования Акнада Кироваул Гельбах Нечаевка Кукуруза 0,42 ± 0,02 0,55 ± 0,02 0,48 ± 0,01 0,24 ± 0,01 Фасоль 0,83 ± 0,03 0,94 ± 0,03 0,90 ± 0,02 0,63 ± 0,03 Картофель 0,36 ± 0,02 0,58 ± 0,04 0,42 ± 0,02 0,30 ± 0,02 Чеснок 0,25 ± 0,02 0,40 ± 0,02 0,37 ± 0,02 0,17 ± 0,01 Морковь 0,39 ± 0,02 0,59 ± 0,03 0,44 ± 0,02 0,33 ± 0,02 Свекла 0,35 ± 0,02 0,47 ± 0,02 0,39 ± 0,02 0,26 ± 0,01 Томаты 0,19 ± 0,01 0,24 ± 0,01 0,22 ± 0,01 0,16 ± 0,01 Тыква 0,041 ± 0,002 0,084 ± 0,004 0,064 ± 0,003 0,021 ± 0,001 Молоко 0,040 ± 0,001 0,049 ± 0,001 0,045 ± 0,001 0,034 ± 0,001 Творог 0,060 ± 0,001 0,069 ± 0,001 0,065 ± 0,001 0,050 ± 0,001 Баранина 0,083 ± 0,002 0,097 ± 0,002 0,093 ± 0,002 0,074 ± 0,001 Говядина 0,077 ± 0,001 0,095 ± 0,002 0,090 ± 0,001 0,070 ± 0,001 Яйцо куриное 0,063 ± 0,001 0,079 ± 0,001 0,070 ± 0,001 0,053 ± 0,001 Обсуждение результатов Немаловажную роль в развитии заболеваний населения играет геохимическая среда, которая влияет на состав объектов окружающей среды (почва, природные воды, растения). Миграция металлов совершается по пищевой цепочке: почва - вода - пищевые продукты растительного и животного происхождения - организм человека. Подтверждением данного утверждения являются также наши предыдущие исследования [2, 7, 10, 15], которые указывают на то, что дисбаланс металлов в почвах в конечном итоге приводит к возникновению неинфекционных заболеваний населения Дагестана. Исследование, проведенное в одной из гимназий Санкт-Петербурга, показало, что уровень АД зависел от Са2+-М§2+ баланса в организме подростков. Нормализация минерального состава воды может служить одним из методов первичной профилактики нарушений со стороны сосудистого тонуса [3]. Работа [8], проведенная в Казанском государственном медицинском университете, показала, что воздействие неблагоприятной экологической обстановки на детский организм, приводящее к накоплению токсического элемента свинца и дисбалансу эссенциальных элементов (цинка, медь, магний, кальций), приводит к снижению активности антиокислительных систем, угнетению тканевого дыхания, развитию функциональных отклонений и клинических проявлений эссенциальной АГ. Исследователи Индии [27] также указывают на роль ионов H+, Na+, K+ и Ca2+, Cu2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ в продуктах питания населения в регуляции окислительно-восстановительных ферментов, нарушение баланса которых приводит к АГ. Исследователи США [29] показали, что смертность от АГ высока в юго-восточных штатах, концентрация почвы в которых имеет значительную связь с пространственными различиями в показателях эссенциальной АГ и смертности, связанной с ней, в 48 штатах в период 1999-2014 годов. Эти исследования согласуются с концепцией нашей работы, отличием которой является выявление роли свинца в заболеваемости населения первичной АГ, по которой обнаружена значимая корреляция с содержанием в почвах, водах, продуктах питания. Однако наша работа локально ограничена одним районом исследования, в дальнейшем планируется перенести исследования на другие территории. В результате проведенного исследования выявлена статистически значимая связь заболеваемости первичной (эссенциальной) АГ взрослого населения фоновых территорий Кизилюртовского района Дагестана со статусом свинца в почвах, который по пищевой цепи «почва - вода - продукты питания» попадает в организм человека. Полученная информация может быть использована для принятия научно обоснованных решений в области экологии, сельского хозяйства, здравоохранения.

About the authors

M. A. Yahyaev

Research Institute of Environmental Medicine, Dagestan State Medical University; Precaspian Institute of Biological Resources of the Dagestan Federal Research Centre RAS

Sh. K. Salikhov

Precaspian Institute of Biological Resources of the Dagestan Federal Research Centre RAS

Z. V. Kurbanova

Dagestan State Medical University

B. A. Abusueva

Dagestan State Medical University

S. G. Luganova

Dagestan State Pedagogical University

References

Supplementary files