|
ОРИГІНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ УДК 613.2/.3:541.49 СВИНЕЦЬ В ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ І РАЦІОНАХВ.І. Смоляр, доктор мед. наук, професор, Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя РЕЗЮМЕ. В статье приведены данные о содержании свинца в пищевых продуктах и рационах, а также о его токсичности. SUMMARY. The materials about contents of lead in foodstuffs and diets, his toxicity are represented in this article. Свинець, внаслідок низької температури плавлення (328–347°), був одним з перших металів, який почала використовувати людина. Вважають, що його одержали одразу ж після початку використання вогню. У Єгипті та в греко-римський період свинець одержували як побічний продукт під час видобування срібла. Отруєння свинцем відомі ще 6000 років тому, у IV ст. до н.е. Гіппократ детально описав симптоматику інтоксикації свинцем. У греко-римській період та в середньовіччі ацетат свинцю, який має солодкий смак, використовували як харчову добавку до вина та їжі [1]. Це було причиною повсякденного поширення свинцевої інтоксикації серед населення Європи, а окремі автори вважали свинцеву інтоксикацію у патриціїв Римської імперії однією з причин її занепаду. Психічні розлади у римських імператорів також пов'язують з отруєнням свинцем. Відомо, що у Велику Британію ввозили з Іспанії та Португалії вина, які містили добавки ацетату свинцю аж до XIX століття. Вони зумовили масові свинцеві інтоксикації, головним чином серед багатих споживачів. Дистиляція рому у вест-індійських колоніях з використанням деталей із свинцю, а також виготовлення сидру на аналогічному обладнанні зумовили поширення свинцевої інтоксикації і серед широких верств населення Великої Британії. Лише у 1970 році Національний інститут професійної безпеки і гігієни США почав проводити моніторинг навколишнього середовища, а Центром контролю за захворюваністю встановлені нормативи ГДР свинцю в крові (менш як 20 мг/100 мл). Внаслідок цього останнім часом вміст свинцю в повітрі, воді, харчових продуктах, а також в організмі людей трохи зменшився. Аналогічні заходи проведені в розвинених країнах Європи та в Японії. Але проблема забруднення навколишнього середовища свинцем залишається гострою в країнах третього світу, де дотепер відсутнє законодавче регулювання. Світове виробництво свинцю невпинно зростає. 4000 років тому воно становило лише 160 т на рік, 2700 років тому — 10 тисяч тонн на рік, у епоху Римської імперії — 80 тисяч тонн на рік. Тепер світове виробництво свинцю збільшилось до 3 мільйонів тонн на рік. Встановлено, що вміст свинцю у кістках сучасних людей у 10–100 разів більший, ніж у людей, які жили 1350 та 3330 років до н.е. Тривале використання великої кількості свинцю протягом багатьох років привело до широкого забруднення навколишнього середовища [2]. Свинець легко поширюється в атмосфері у вигляді аерозолів, пилу та смогу. Щорічно в атмосферу надходить 1250 кілограмів свинцю. У наш час основними джерелами забруднення свинцем навколишнього середовища є вихлопні гази автомобілів (70%) та викиди промисловості [2]. Основними промисловими джерелами свинцю є виплавляння заліза (12%), свинцю (5%), міді (9%), спалення вугілля (4%). Найбільше забруднені свинцем ділянки, які прилягають до автострад, адже бензин містить свинцеву присадку як детонатор. Лише з вихлопними газами автотранспорту щорічно у повітря потрапляє 0,5 млн. тонн свинцю. Джерелом надходження свинцю у питну воду є свинцевий припій, який використовують для запаювання водогінних труб. Світовий океан діє як очисний механізм: свинець, проходячи через харчовий ланцюг "фітопланктон — зоопланктон — риба", в кінці кінців осідає на дно. У такий спосіб світ звільняється від половини свинцю, що потрапляє в атмосферу. Внаслідок забруднення навколишнього середовища міграція свинцю в системі "вода — ґрунт — атмосфера — харчові продукти — людина" набуває гігантських розмірів. Найбільше забруднені свинцем регіони, де сконцентровані галузі важкої промисловості, в Україні — Донецько-Придніпровський регіон, але свинець з повітрям досягає найвіддаленіших районів земної кулі. Результати визначення вмісту свинцю в пластах льоду на півночі Європи свідчать про 200-кратне збільшення його концентрації за останні 3000 років; 4-кратне збільшення за останнє сторіччя у віддалених ставках, які містять воду осадів, що випадають, 2-кратне збільшення в ґрунті за останні 50 років. Основна частина свинцю як забруднювача навколишнього середовища в кінці-кінців з повітрям осідає на землю та воду, а звідси потрапляє до харчових продуктів. Середній рівень свинцю в їжі жителів Європи та США становить близько 0,2 мг/кг. Оскільки кожна доросла людина щодня споживає в середньому 1,5 кг їжі, то вона поглинає 0,3 мг свинцю. Рослинні продукти, вирощені на землях, зрошуваних стічними водами, в середньому поглинають на 10% свинцю більше, ніж рослини, вирощені на землях без таких добрив. Листкові овочі поглинають свинцю найбільше. Свинець всмоктується в травному каналі у кров і з'єднується з молекулами гемоглобіну. Далі свинець з крові надходить у кістки, де накопичується. Згідно з висновком комітету ООН з охорони навколишнього середовища, свинець визнаний одним із пріоритетних глобальних забруднювачів, які потребують першочергового контролю. Перші (доклінічні) прояви хронічного отруєння свинцем носять неспецифічний характер: безсоння, підвищена активність, які пізніше змінюються значною втомлюваністю, навіть депресією (рис. 1). Все це — зміни з боку центральної нервової системи, тому часто свинцеві отруєння лікують як нервові захворювання. Основними симптомами хронічного свинцевого отруєння є зниження розумових здібностей, порушення пам'яті та психічного розвитку (у дітей). Всі процеси, які потребують мовних навичок та уваги, дуже чутливі навіть до відносно малих концентрацій свинцю. Проведені на мавпах експериментальні дослідження показали, що свинець в дозі 2000 мкг/кг маси тіла на день дуже впливає якраз на ті ділянки мозку, які відповідають за дешифровку візуальних стимулів. Доведено, що свинець є специфічним, сильним, конкурентним і оберненим блокатором потоків кальцію в нейронах і, очевидно, діє, конкуруючи з кальцієм у зв'язуванні з ділянкою всередині Са++ каналу. Останнім часом встановлено, що свинець гальмує утворення активної форми вітаміну Д в ниркових канальцях і тим самим може сприяти збільшенню частоти рахіту у дітей. Крім того, свинець, навіть у малих дозах, викликає серйозні порушення в діяльності серця, нирок, підвищення кров'яного тиску та анемію. Мірилом токсичної дії свинцю є його вміст в крові [3]. Граничним рівнем вмісту свинцю в крові дітей вважають кількості менші як 10–15 мкг на 100 мл (табл. 1). У випадках його збільшення виникає порушення здоров'я. Доведено, що при щоденному споживанні 600–700 мкг свинцю виникають симптоми хронічного отруєння. Харчовий раціон дорослих жителів України містить в середньому 165 мкг свинцю. Всесвітня організація охорони здоров'я встановила, що 300 мкг свинцю є граничною допустимою межею його поглинання для дорослих. Це означає, що середня кількість свинцю, яка надходить у кров, не повинна становити більш як 10% від загальної кількості крові, тобто рівень вмісту 30 мкг на 100 мл крові або навіть менше є безпечним, але ця величина не може бути використана для дітей. Несприятливі ефекти (гальмування активності ферментів, синтезу глобіна і еритроцитів, руйнування амінолевулінової кислоти та провітаміну Д, зменшення синтезу гемоглобіну, наслідком чого є анемія) спостерігаються у дітей, якщо вміст свинцю становить 10—15 мкг/100 мл крові. Більшість наведених порушень безпосередньо або навпрямки впливає на розумову діяльність дітей. Поглинання організмом дитини невеликої кількості свинцю протягом періоду найбільш інтенсивного росту головного мозку (від народження до 5 років) може призвести до повного розумового відставання. Ці данні свідчать про те, що для дітей взагалі не існує безпечного рівня поглинання свинцю. Концентрація свинцю в крові дітей, що перевищує 80 мег/100 мл, приводить до паралічів і загибелі дитини [4]. Зважаючи на нейротоксичність свинцю, в багатьох країнах було заборонено виготовлення етильованого бензину. Двоступеневе законодавче зменшення вмісту свинцю у бензині автотранспорта з 1976 по 1985 р. у Німеччині привело до зниження його вмісту в крові дітей з 12,7 до 7,2 мкг/100 мл. У США, після заборони використання етильованого бензину у 1984 році, та свинцевого припою у 1986 році, основним джерелом надходження в організм свинцю стала питна вода. Згідно із правилами, введеними Агентством з захисту навколишнього середовища США у 1992–1993 роках, обумовлено, щоб у 90% населених пунктів водогінна вода не містила більше як 15 ррm свинцю (раніше — 50 ррm). За умов додержання цієї вимоги середній рівень свинцю не буде перевищувати 5 ррm. Для зменшення вимивання свинцю з водогінних труб, які мають герметизовані свинцем стики, запропоновано нейтралізувати питну воду до подачі її у водогінну мережу. Новим державним стандартом США обумовлений контроль за вмістом свинцю у воді виробництв в періоди можливого максимального його вмісту (ранкові години) та в місцях найбільшого ризику, тобто в будинках, де стоки герметизовані свинцем. У останні 50 років знизилась кількість випадків сатурнізму в Італії, головним чином, за рахунок зменшення вмісту свинцю в паливі автомобілів, внаслідок чого зменшилось його кількість в атмосферному повітрі та рівень свинцю в крові населення. Викликає тривогу забруднення свинцем спиртних напоїв, якщо їх зберігають в кришталевому посуді. Зберігання вина в такому посуді протягом 4 годин сприяє підвищенню концентрації свинцю з 33 до 99 мкг/л. Доведено, що скляна тара, яка в своєму складі містить свинець, може різко підвищувати його вміст в міцних алкогольних напоях. В бренді 5-річної витримки вміст свинцю досягає 839 мкмоль/л, а якщо витримці більше як 5 років — 21530 мкмоль/л. Вживання таких напоїв може призвести до розвитку хронічної інтоксикації свинцем з тяжким ураженням центральної нервової системи (енцефалопатія), травного каналу, еритропоезу (анемія), інтестинальних нефропатій. Інтоксикація свинцем при цьому загрожує і дітям, тому що свинець виділяється з материнським молоком. В Аргентині до групи високого ризику інтоксикації свинцем відносять хворих на алкоголізм, якщо вони щоденно вживають 1,5–2 л вина. У всякому випадку надходження свинцю до організму досягає 600—1200 мкг на тиждень, або 86–172 мкг щоденно. В Індії описані свинцеві отруєння у працівників, зайнятих очисткою срібних ювелірних виробів, які протягом 12–50 років знаходились під дією свинцю. Симптомами отруєння були болі в животі (свинцеві кольки), присмак у роті, анорексія. Клінічні обстеження підтвердили отруєння свинцем. Значна поширеність захворювань нервової системи серед населення зумовлює необхідність виявлення частоти поведінкових реакцій в епідеміологічних дослідженнях. При незначних дозах багатьох токсичних елементів, зокрема свинцю, виникають погіршення функції візуального сприйняття та візуальнорухової координації, а також безсимптомні ураження інтелекту та поведінкової функції, які, однак, не приводять до розвитку клінічної картини енцифалопатії. Серед фізіологічних маркерів психофізіологічного статусу привертає увагу безсимптомне уповільнення швидкості проведення збудження по руховому нерву. Доведено, що уповільнення провідності по ліктьовому нерву спостерігається при достатньо низьких концентраціях свинцю в крові (30–40 мкг/дл). Вважають, що уповільнення провідності в дрібних рухових волокнах ліктьового нерва є найбільш чутливим показником нейротоксичної дії свинцю. Проведені дослідження з метою встановлення, чи свинець викликає безсимптомні ураження інтелекту та поведінкової функції при незначних дозах, які не призводять до розвитку клінічної картини енцефалопатії. В процесі дослідження був встановлений взаємозв'язок між дією свинцю та погіршенням нейропсихічної функції у людей без симптомів захворювання, причому у всіх у них рівень свинцю в крові був менший ніж 70 мкг/100 мл крові. Найбільш виразним було погіршення функції візуального сприйняття та візуально-рухової координації. Виявлена також значна втомлюваність та ослаблення короткочасної пам'яті у людей, які зазнали дії малих доз свинцю, їхня залежність від вмісту свинцю в крові. Встановлено, що підвищення концентрації свинцю в крові у дітей віком 6 місяців до більш як 30 мкг/100 мл на 3% зменшує рівень психічного розвитку за шкалою Bayley порівняно з дітьми, які мають концентрацію 10 мкг/100 мл. Недавно стало відомо, що свинець викликає неврологічні порушення у плода навіть при таких низьких рівнях свинцю в крові, як 15–20 мкг/100 мл. Свинець практично безперешкодно проходить через плаценту, а неврологічні порушення, які він викликає у плода, є незворотними. Крім ураження центральної нервової системи з розвитком свинцевої енцефалопатії, свинець токсично діє на периферійну нервову систему. Основною мішенню токсичної дії свинцю є рухові шляхи периферійної нервової системи. Патологічні зміни в цих волокнах, які викликає свинець, зумовлені як сегментарною демієлінізацією, так і дегенерацією аксонів. М'язовий параліч розгиначів з в'ялим звисанням кисті або стопи здавна вважається класичною клінікою свинцевого отруєння. Останнім часом одержано підтвердження безсимптомного уповільнення швидкості проведення збудження по руховому нерву у людей з рівнем свинцю в крові не більше як 70 мкг/100 мл. Свинець викликає суттєве ураження серцево-судинної системи (рис. 2). В США, Великій Британії, Нідерландах та в Канаді виявлено корелятивну залежність між вмістом свинцю в крові та артеріальним тиском у чоловіків. Вона не залежила від раси і статі обстежених. Вміст свинцю в крові був значно вищим у групі з підвищеним діастоличним артеріальним тиском (більш як 90 мм рт.ст.) [5]. У дорослих та дітей при концентрації свинцю в крові, що перевищувала 100 або 60 мкг/100 мл, встановлені дегенеративні і запальні зміни в міокарді, порушення атріовентрикулярної та внутрішньошлуночкової провідності, передсердної та шлуночкової аритмії, порушення реполяризації шлуночків та збільшення тривалості їх скорочення. У працівників, які контактували із свинцем на виробництві, виявлено зниження амплітуди зубців Р, Т, депресії сегмента ST на ЕКГ, дегенеративні зміни коронарних артерій, проліферація періваскулярної сполучної тканини, зменшення толерантності до фізичного навантаження, порушення функції серцево-судинної системи на фізичне навантаження. Крім ураження центральної нервової та серцево-судинної систем, для дії свинцю характерним є ураження нирок. Виникає свинцева нефропатія. Розвиток свинцевої нефропатії, як правило, проходить скрито. Основними моментами, очевидно, є прогресуюче руйнування канальцевих клітин і їх заміщення фіброзною тканиною. Клітини, які вистилають внутрішню поверхню проксимальних канальців, найчутливіші до дії свинцю. При вмісті свинцю в крові менш як 25 мкг/100 мл виявлене гальмування активації вітаміну Д в цих клітинах. У цих же клітинах при рівні свинцю в крові від 40 до 80 мкг/100 мл утворюються щільні внутрішньоядерні включення, які складаються з свинець-білкового комплексу. Гіперуремічна подагра проявляється, очевидно, внаслідок посиленої реабсорбації канальцями сечової кислоти і становить собою третій метаболічний кореят ураження нирок, викликаного свинцем, — свинцеву нефропатію. Четвертим симптомом токсичності свинцю є свинцева анемія. Механізм розвитку свинцевої анемії має два напрями: пошкодження біосинтезу гема та прискорення руйнування еритроцитів. Пригнічення біосинтезу гема зумовлене, по-перше, гальмуванням цитоплазматичної дегідратази d-амінолевулінової кислоти і цей ефект зв'язаний з дозою свинцю. При рівні свинцю в крові 10–20 мкг/100 мл виникають початкові зміни в крові. Мітохондріальний фермент ферохелатаза є другим ферментом в біосинтезі гема, активність якого пригнічує свинець. Ферохелатаза каталізує перехід йону заліза із феритину в протопорфірин для утворення гема. Гальмування ферохелатази викликає посилення виділення копропорфірину з сечею і накопичення протопорфірину в еритроцитах. У дорослих осіб його рівень починає перевищувати фон при вмісті свинцю 25–30 мкг/100 мл. Крім того, з боку крові виявляють підвищену швидкість руйнування еритроцитів (гемоліз), зменшення активності d-амінолевулінатдегідрогенази в еритроцитах, ретикулоцитоз. У сечі виявляють збільшення вмісту свинцю, d-амінолевуліневої кислоти, копропорфірину. Отруєння неорганічним свинцем проявляються також симптомами з боку травного каналу (збільшене слиновиділення, присмак металу в роті, нудота, блювання, свинцеві кольки в животі, діарея), а також зниження температури тіла і кров'яного тиску, брадикардія або тахікардія, холодний піт, диспное, колапс (падіння серцевої діяльності). "Свинцеві кольки" (біль, кишкові спазми, запор) — давно відомий ранній клінічний симптом хронічної інтоксикації свинцем. Вважають, що це результат не прямої токсичної дії свинцю, а попередників порфірину, збільшена кількість якого подразнює нервові закінчення. Із загальної кількості свинцю, яка потрапляє в організм людини, 30–45% надходить з їжею, 30% — з пилом; 10–20% — з питною водою і 5–20% — з повітрям. В таблиці 2 наведені типові рівні свинцю в об'єктах навколишнього середовища. Рівень свинцю у волоссі 20 мкг/кг вважається нешкідливим для здоров'я. Хоча мірилом токсичної дії свинцю на організм людини вважають його вміст в крові, але ряд експериментальних робіт свідчать, що у випадках, коли в організмі створюються умови, які сприяють демінералізації, виникає мобілізація свинцю з місць його депонування в кістковій тканині і виходом у кров'яне русло. Через те, що більша частина свинцю, яка надходить в організм людини, накопичується в ньому, відкладаючись в кістках, і затримується там протягом тривалого часу (період його напіввиведення становить близько 20 років), довготривале надходження його в організм навіть у малій кількості приводить до перевантаження кісткових депо, які у випадках мобілізації останніх можуть приводити до утворення в крові токсичних концентрацій свинцю. Найбільш поширеними станами, які сприяють процесу демінералізації кісток, є вагітність, лактація і остеопороз. У патологічних випадках при вагітності і лактації втрати мінерального складу кісткової тканини можуть досягати 10%. Дуже поширеним захворюванням, яке уражає мільйони жінок похилого віку, є післяменопаузальний остеопороз, внаслідок якого в перші 2–4 роки менопаузи кісткова тканина втрачає від 2 до 10% мінеральних речовин, що в ній містяться. Слід підкреслити серйозне значення мобілізації свинцю в період вагітності і лактації щодо токсичної дії на розвиток плода і немовляти. Висловлена думка про можливу етіологічну роль свинцю у розвитку остеопорозу, маючи на увазі порушення внутрішньоклітинного обміну кальцію на ґрунті уніфікованого механізму токсичної дії свинцю на клітини печінки, головного мозку та кісткової тканини, а також дані про гальмуючу дію свинцю на активацію вітаміну Д. Отже, депонування свинцю в кістках не слід розглядати як безпечний механізм його знешкодження: свинець зберігає свою токсичність для організму, виводячи його з депо в критичні моменти фізіологічної гормональної перебудови. Його токсичність проявляється і безпосередньо на кісткову тканину, в яку він депонується не як інертне тіло, а як мінеральний компонент, який піддається тим же обмінних перетворенням, що і інші складові частини мінеральної основи кісток. Виявлена значна пошкоджуюча дія свинцю на генетичний матеріал, безпосередня його гонадотоксичність і негативний вплив на репродуктивну функцію. У чоловіків, які працюють із свинцем, зареєстровано збільшення кількості хромосомних аберацій, зменшення лібідо і рівня тестостерону в плазмі крові, а також морфологічні зміни сім'яних залоз, зокрема перітубулярний фіброз, гіпосперматогенез, олігоспермія, порушення морфології сперматозоїдів, вакуалізація клітин Сертолі. Має місце ураження репродуктивної системи чоловіків на гіпоталамо-гіпофрізарному рівні. Вважають, що порушення репродуктивної функції у чоловіків, що працюють з свинцем, можуть приводити до виникнення значних уроджених дефектів у нащадків. Висловлена думка, що свинець відіграє етіологічну роль в поширеності бічного аміотрофічного склерозу (БАС) серед жителів провінції Модена (Італія). Ця хвороба характеризується значною смертністю. Через 5 років після появи перших симптомів БАС в живих залишилось лише 24,4% хворих. Вважають, що причиною поширеності захворювання БАС є висока концентрація підприємств по виготовленню виробів з кераміки в провінції Модена. Крім визначення вмісту свинцю в крові і сечі (табл. 3), як діагностичні тести використовують вміст АЛК (амінолевулінової кислоти) сечі та активність Д-АЛК еритроцитів (табл. 4). В таблицях 5, 6 і 7 наведений вміст свинцю в харчових продуктах та раціонах жителів України та інших країн. Його вміст перевищує допустимий рівень в Італії, Бельгії та Казахстані. В Україні в середньому 3,5% продуктів мають надлишкову кількість свинцю. Більше всього забруднені свинцем хлібопродукти: у 9,8% проб рівень свинцю перевищував гранично допустимий рівень (табл. 8). Підсумовуючи вищенаведені факти, слід прийти до таких висновків: Література |