Гігієнічна характеристика вмісту селену в об єктах навколишнього середовища і організмі людини та

ДЕРЖАВНА УСТАНОВА

«ІНСТИТУТ ГІГІЄНИ ТА МЕДИЧНОЇ ЕКОЛОГІЇ

ім. О.М.МАРЗЄЄВА АМН УКРАЇНИ»

ОНУЛ НАТАЛІЯ МИХАЙЛІВНА

УДК: 614.7:546.23:614.2:711.454

ГІГІЄНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВМІСТУ СЕЛЕНУ В ОБ’ЄКТАХ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА І ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ ТА ЙОГО ВПЛИВ НА ПОКАЗНИКИ ЗДОРОВ’Я НАСЕЛЕННЯ ЕКОЛОГІЧНО НЕСПРИЯТЛИВОГО РЕГІОНУ

14.02.01 – гігієна та професійна патологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Дніпропетровській державній медичній академії МОЗ України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор Білецька Елеонора Миколаївна, Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України, завідуюча кафедрою загальної гігієни

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор, чл.-кор. АМН України Бардов Василь Гаврилович, Національний медичний університет ім. О.О.Богомольця, завідувач кафедри пропедевтики гігієни та радіаційної гігієни

доктор медичних наук, професор Корзун Віталій Наумович, ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзєєва АМН України», завідувач лабораторії спеціальних харчових продуктів

Захист відбудеться «27» червня 2008 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.604.01 ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзєєва АМН України» за адресою: 02660, м.Київ-94, вул. Попудренка,50.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзєєва АМН України» (м. Київ, вул. Попудренка, 50).

Автореферат розісланий «23» травня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Б.Ю.Селезньов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах тотальної урбанізації суспільства, денатурації навколишнього середовища та значного погіршення практично всіх показників популяційного здоров’я (Сердюк А.М., 2007; Тимченко О.І., 2005; Сердюк А.М., Белицкая Э.Н., Паранько Н.М., Шматков Г.Г., 2004; Денисова Е.Л., Гошков А.И., Ляхова Н.П., 2005), потреба людини в мікронутрієнтах, як важливому захисному факторі (Боев В.М., 2002; Скальный А.В., Рудаков И.А., 2004), постає на якісно новому рівні, особливо в умовах промислово забруднених територій, до яких відноситься Дніпропетровська область. Надлишок чи недостатня кількість окремих хімічних елементів та їх сполук приводить до виникнення різних патологічних станів (Корзун В.Н., Парац А.М., Матвієнко А.В., 2006; Combs G.F, Clark L.C, Turnbull B.W., 2001), що потенціюється особливо підвищеною потребою організму людини в елементах-антиоксидантах (Borek C., 2004). Ось чому в останні роки зросла увага вчених до селену – мікроелемента, що володіє антиоксидантними, радіопротекторними властивостями, підвищує імунітет, сповільнює процеси старіння (Сучков Б.П., Бардов В.Г.,1999; Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А. и др., 2002; Alissa E.M., Bahijri S.M., Ferns G.A., 2003). Достатній рівень забезпеченості даним біотиком, в певній мірі, попереджає виникнення та розвиток серцево-судинних та онкологічних захворювань (Щелкунов Л.Ф., Голубкина Н.А., 2000; Cooper L.T., Rader V., Ralston N.V., 2007). Вивчення селенового статусу організму людини - важливий та перспективний напрямок профілактичної медицини, оскільки є гігієнічним обґрунтуванням впровадження активних профiлактичних заходiв по попередженню екологозалежної патологiї, зниженню захворюваностi та змiцненню здоров’я.

Незважаючи на існуючі численні розробки вітчизняних та зарубіжних вчених, не всі аспекти даної проблеми розкрито в повному обсязі. Так, у науковiй лiтературi дещо обмежено представлені результати визначення вмісту селену у його взаємозв’язку з важкими металами, що вкрай важливо за умов загострення екологічної ситуації, практично відсутній аналіз статево-вікових особливостей селенового статусу населення, що актуально з позицій профілактики, дані щодо впливу селену на показники захворюваності та смертності населення від хвороб системи кровообігу та онкологічних захворювань поодинокі та несистематизовані. Крім того, дані по визначенню та аналізу рівня селену в об’єктах навколишнього середовища, організмі людини, активності одного з найпотужніших антиоксидантних ферментів – глутатіонпероксидази еритроцитів на території України спорадичні, а на регіональному рівні – практично відсутні. Проте, як зазначають провідні гігієністи (Боев В.М., Быстрых В.В., Верещагин Н.Н. и др., 2004), об’єктивна гігієнічна діагностика екологічно обумовлених захворювань, особливо мікроелементозів, повинна проводитись з урахуванням регіональних особливостей спектрального складу мікроелементів в біосередовищах організму з метою вчасного попередження виникнення відхилень у стані здоров’я і розробки ефективних профілактичних заходів.

Тому дослідження регіональних особливостей вмісту селену в об’єктах довкілля і забезпеченості ним населення Дніпропетровської області, розробка математичних моделей залежності розповсюдження селену в системі “навколишнє середовище – організм людини”, визначення впливу мікроелемента на показники здоров’я дорослого населення, розробка і впровадження сучасних гігієнічних профілактичних заходів є актуальним напрямком профілактичної медицини.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась як фрагмент державної науково-дослідної роботи програми МОЗ: «Комплексне клініко-гігієнічне обґрунтування заходів збереження та зміцнення здоров’я вагітних в умовах великих промислових агломерацій» (№ держреєстрації 0106V001588, 2006-2008 рр.).

Авторка була співвиконавцем цієї НДР і безпосередньо вивчала вміст мікроелемента селену в об’єктах довкілля, рівень його добового надходження в організм мешканців Дніпропетровської області, селеновий статус дорослого працездатного населення, визначала ступінь впливу важких металів на вміст селену у навколишньому середовищі та організмі людини, досліджувала залежність між надходженням селену і рівнем захворюваності та смертності населення Дніпропетровської області від хвороб системи кровообігу та злоякісних новоутворень, проводила узагальнення даних літератури задля розробки гігієнічних рекомендацій по оптимізації селенового статусу населення промислового регіону.

Мета дослідження: гігієнічна оцінка вмісту селену в навколишньому середовищі та організмі людини, його вплив на показники здоров’я як наукове обґрунтування розробки профілактичних заходів по оптимізації селенового статусу для покращення здоров’я населення індустріально розвинутого регіону.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити ряд задач:

1. Провести порівняльну гігієнічну характеристику вмісту селену, інших есенціальних та токсичних мікроелементів - міді, цинку, свинцю та кадмію в навколишньому середовищі: питній та природних водах, харчових продуктах на території Дніпропетровської області.

2. Визначити рівень добового надходження мікроелементів з харчовими раціонами розрахунковим та лабораторним методами для проведення порівняння у населення промислових та контрольних територій.

3. Дослідити вміст селену, інших біотичних та абіотичних мікроелементів в організмі дорослого населення промислового регіону, встановити їх статево-вікові особливості.

4. Виконати фізіолого-гігієнічну оцінку селенового статусу населення Дніпропетровської області, його залежність від вмісту важких металів – міді, цинку, свинцю та кадмію в організмі мешканців промислового регіону.

5. Встановити вірогідність зв'язку вмісту селену в об’єктах навколишнього середовища та в організмі людини з показниками стану здоров’я населення індустріально розвинутої території.

6. Розробити комплекс профілактичних заходів по оптимізації селенового статусу для зміцнення здоров’я населення промислової агломерації.

Об’єкт дослідження: вплив селену на формування селенового статусу та показники захворюваності і смертності населення Дніпропетровської області від хвороб системи кровообігу та злоякісних новоутворень.

Предмет дослідження: фактори навколишнього середовища (вода питна, вода поверхневих та підземних вододжерел, пшеничне борошно, харчові раціони), показники біомоніторингу (рівень мікроелементів у сироватці крові та активність глутатіонпероксидази еритроцитів), показники стану здоров’я дорослого населення працездатного віку (захворюваність та смертність від хвороб системи кровообігу та злоякісних новоутворень).

Методи дослідження: гігієнічні – для оцінки вмісту селену та інших мікроелементів в об’єктах навколишнього середовища; біохімічні – для визначення концентрацій мікроелементів в організмі людини, активності глутатіонпероксидази еритроцитів; соціологічні – анкетування населення; епідеміологічні – для визначення рівнів захворюваності та смертності населення від хвороб системи кровообігу та злоякісних новоутворень; статистичні і математичні – для оцінки кількісної залежності змін показників стану здоров’я від вмісту селену у довкіллі та селенового статусу.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше: встановлено просторово-часові закономірності розподілу і дана комплексна оцінка вмісту селену у різних об’єктах навколишнього середовища, організмі міських та сільських мешканців промислово розвинутого регіону; визначено взаємозв’язок вмісту селену в організмі дорослої людини з концентрацією в ньому важких металів з урахуванням статево-вікових особливостей; обґрунтовано доцільність проведення біомоніторингових спостережень для виявлення реального рівня забезпеченості селеном організму людини; встановлено залежність ряду показників здоров’я населення промислово розвинутого регіону від вмісту селену в довкіллі та організмі людини; обґрунтовано необхідність індивідуального підходу при розробці профілактичних заходів по корекції селенового статусу у населення Дніпропетровської області.

Практичне значення одержаних результатів. Проведено порівняльну гігієнічну оцінку вмісту селену в об’єктах навколишнього середовища, створена еколого-гігієнічна карта вмісту селену у підземних водах Дніпропетровської області; визначено порогові концентрації селену в об’єктах навколишнього середовища і біосубстратах; побудовано математичні моделі, що дозволяють прогнозувати ймовірність виникнення хвороб системи кровообігу та злоякісних новоутворень у населення Дніпропетровської області в разі дефіциту селену в організмі; обґрунтовано гігієнічні рекомендації по оптимізації вмісту селену в організмі людини з урахуванням селенового статусу населення регіону.

За результатами досліджень видано інформаційний лист «Гігієнічна оцінка селенового статусу населення промислового регіону» №20-2008, який впроваджено у роботу Дніпропетровської обласної санітарно-епідеміологічної станції, санітарно-епідеміологічної станції Новомосковського району, у роботу закладів охорони здоров’я – стаціонарів, поліклінік м. Дніпропетровська, що підтверджується актами впровадження від 12.03.2008, 14.03.2008, 18.03.2008. Результати дисертації також впроваджені у навчальний процес кафедри загальної гігієни Дніпропетровської державної медичної академії (акт впровадження від 21.01.2008) та кафедри гігієни та екології Харківського національного медичного університету (акт впровадження від 15.01.2008).

Особистий внесок здобувача. Самостійно розроблено програму, обґрунтовано вибір адекватних методик виконання наукових досліджень та впровадження профілактичних заходів відповідно до мети та завдань, проведено відбір проб питної води та води вододжерел, пшеничного борошна, харчових раціонів та досліджено в них вміст селену і важких металів; виконано дослідження стану фактичного харчування населення; проведено відбір проб крові та їх пробопідготовка для виконання біомоніторингу і клініко-лабораторних досліджень. Матеріали дисертації отримані при безпосередній участі авторки, а також на основі аналізу і гігієнічної оцінки результатів лабораторних досліджень об’єктів довкілля, що виконані санітарно-епідеміологічною станцією м. Дніпропетровська та КП «Південукргеологія». Самостійно зібрано статистичний матеріал по захворюваності та смертності населення Дніпропетровської області від хвороб системи кровообігу та злоякісних новоутворень, особисто проведено первинну статистичну обробку матеріалів та детальний аналіз отриманих результатів. Сформульовані основні висновки та пропозиції. Дисертанткою не були використані результати та ідеї співавторів публікацій.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи представлено та обговорено на науковій конференції студентів та молодих вчених «Весна наукова» (м. Дніпропетровськ, 2004); науково-практичній конференції «Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України» (другі марзєєвські читання) (м. Київ, 2006); науково-практичній конференції «Актуальні проблеми сучасної медицини» (м. Київ, 2006); науково-практичній конференції «Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України» (треті марзєєвські читання) (м. Київ, 2007); IV міжнародній науково-практичній конференції «Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів» (м. Дніпропетровськ, 2007); міжнародній науково-практичній конференції «Збереження здоров’я населення урбанізованих територій: наукові і практичні аспекти впливу чинників довкілля» (м. Дніпропетровськ, 2007).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 17 наукових робіт, з яких 5 статей у журналах, визначених ВАК України як фахові (2 самостійні), 11 – в матеріалах і тезах наукових конференцій, збірниках наукових праць, 1 інформаційному листі.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Робота викладена на 193 сторінках комп’ютерної верстки, в тому числі обсяг власне тексту становить 149 сторінок, містить 35 таблиць, 4 рисунки, 1 схему і 3 додатки. Бібліографічний покажчик складається із 280 літературних джерел, в тому числі 156 - іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження. Для досягнення поставленої мети і виконання задач дослідження здійснювались із використанням адекватних репрезентативних матеріалів і сучасних методів. Загальна характеристика видів та обсягу проведених досліджень представлена у таблиці 1.

Таблиця 1

Узагальнені дані про зміст та обсяг досліджень

Згідно з програмою, обґрунтовано вибір 4-х міст і 6-и районів епідеміологічного спостереження, в основу якого покладені вимоги однорідності за клімато-географічними даними, рівнем забруднення довкілля, статево-віковим складом населення, рівнем медичного обслуговування і 2-х контрольних, умовно чистих міст та адміністративних районів Дніпропетровської області. Для проведення еколого-гігієнічного картування вмісту селену у підземних водах на території Дніпропетровської області проаналізовані дані КП «Південукргеологія» по 17 адміністративним районам області.

Моніторинг селену та важких металів – міді, цинку, свинцю і кадмію виконано за допомогою інверсійно-вольтамперометричного методу з використанням аналізатору вольтамперометричного АВА-2 фірми «Буревестник» (Росія). Протягом 2005-2007 рр. нами проведено відбір проб питної води та води поверхневих і підземних вододжерел, місцевих продуктів харчування з послідуючою оцінкою результатів згідно існуючих нормативів. Крім того, проаналізовані дані санітарно-епідеміологічної станції м. Дніпропетровська щодо якості водопровідної води та води р. Дніпро за період 2001-2005 рр.

Визначення фактичного добового находження мікроелементів з харчовими продуктами в органiзм дорослого населення проведено лабораторним та розрахунковим методами. Розрахунок добового надходження мікроелементів здійснено на основі результатів анкетного опитування за допомогою спеціально розробленої нами «Карти-схеми» серед населення 18-59 років у трьох вікових категоріях – 18-29, 30-39 та 40-59 років у відповідності з віковими градаціями норм добового споживання мікроелементів, вказаних у «Нормах фізіологічних потреб населення України в основних харчових речовинах та енергії» від 18.11.1999 р. Для оцінки фактичного харчування населення лабораторним методом поводився відбір проб харчових рацiонів у місцях громадського харчування - столових вищих учбових закладів, профілакторіїв, лікарень, заводів та підприємств. Оцінку отриманих даних проводили згідно існуючих норм фізіологічних потреб населення у мікроелементах та даних наукової літератури з цих питань.

Біомоніторинг селену та інших мікроелементів проводився шляхом визначення їх концентрацій у сироватці крові дорослого населення працездатного віку. Крім того, визначали типоспецифічний селенвмісний фермент-маркер - глутатіонпероксидазу еритроцитів за допомогою спектрофотометра СФ-26. Оцінку результатів здійснювали шляхом порівняння отриманих даних з середньонормативними значеннями.

Аналіз захворюваності та смертності від хвороб системи кровообігу та злоякісних новоутворень в цілому і за окремими нозологічними формами проводився протягом 2002-2006 рр. згідно міжнародної статистичної класифікації хвороб МКХ-10 серед дорослого населення обох статей 18-59 років, окремо у вікових категоріях 18-29, 30-39 та 40-59 років, що мешкають у промислових та контрольних територіях. Джерелами вхідної оперативної інформації були статистичні звіти Головного управління статистики Дніпропетровської області та Головного управління охорони здоров’я Дніпропетровської облдержадміністрації (КЗ «Обласний Дніпропетровський інформаційно-аналітичний центр медичної статистики»).

За результатами власних досліджень та аналізу даних літератури обґрунтовано гігієнічні рекомендації по оптимізації селенового статусу для збереження і зміцнення здоров’я населення промислового регіону.

Математичний аналіз включав розрахунок первинних статистичних показників, виявлення вiдмiнностей між групами за статистичними ознаками, встановлення взаємозв’язку між перемінними за допомогою кореляційного аналізу, встановлення виду залежностей (показників від досліджуваних факторів) та розрахунок критичних значень діючих факторів за допомогою регресійного аналізу, оцінки ризиків та прогнозу. Математична обробка виконувалась на ПК з використанням стандартних статистичних пакетів Statgraphics та STATISTICA 5.5. Для первинної підготовки таблиць та проміжних розрахунків використовувався пакет Microsoft Excel.

Результати дослідження та їх обговорення. Проведений гігієнічний моніторинг виявив, що середня концентрація селену у поверхневих водах та водопровідній воді на території Дніпропетровської області становить, відповідно, 0,42±0,03 мкг/л та 0,62±0,08 мкг/л, що відповідає гігієнічним вимогам та даним літератури. Вміст інших мікроелементів – міді, цинку, свинцю і кадмію у поверхневих водах, хоч і відповідає нормативним величинам, проте в 1,1-3,6 рази перевищує дані літератури щодо фонових територій. На сьогоднішній день водопровідна вода за вмістом кадмію та цинку не відповідає вимогам ДСанПіН №383.

Результати еколого-гігієнічного картування (рис.1) свідчать, що вміст селену у підземних водах на території Дніпропетровської області відповідає гігієнічним вимогам, за винятком Криничанського, Солонянського та Магдалинівського районів, середня концентрація мікроелементу у підземних водах яких становить 0,0136±0,0043 мг/дм³ , 0,0119±0,0021 мг/дм³ та 0,0175±0,0039 мг/дм³ відповідно, що у 1,19-1,75 разів вище встановленого нормативу.

Виявлено певну закономірність вмісту селену у природних водах в залежності від виду та глибини залягання вододжерела: концентрація біотика в малих річках у 1,4 – 1,6 разів вища, ніж у р. Дніпро (р<0,001); найбільший вміст селену визначається у воді криниць – 0,0053±0,002 мг/л, що у 1,7 разів (р<0,05) вище у порівнянні з його концентрацією у воді свердловин та у 6,2 рази (р<0,001) вище, ніж у поверхневих вододжерелах. Подібна закономірність характерна і для інших досліджуваних мікроелементів, за винятком свинцю.

Пшеничне борошно Дніпропетровської області містить мікроелементи –мідь, цинк, свинець та кадмій у концентраціях, які, за середніми величинами, відповідають гігієнічним нормативам. Вміст селену, на сьогоднішній день, у даній харчовій сировині не регламентується. У пшеничному борошні, отриманому з зерна, вирощеному на території Дніпропетровської області (табл. 2), відмічається середній рівень вмісту селену – 0,178 мг/кг та міді - 2,18 мг/кг, низький рівень вмісту цинку - 5,61 мг/кг та підвищений - свинцю і кадмію – 0,160 мг/кг та 0,039 мг/кг відповідно.

Таблиця 2

Вміст біотичних та абіотичних металів у пшеничному борошні Дніпропетровської області (M ±m)