Не менее одной трети заболеваний в популяции определяется неблагоприятными воздействиями факторов окружающей среды [1–4]. На здоровье горожан влияют многие факторы, но более всего – загрязнение окружающей среды антропогенными химическими веществами (АХВ) [3, 5].
Для территории России характерно разнообразие климатических условий, которые могут способствовать усилению или ослаблению антропогенного воздействия на человека. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются выбросы от промышленных производств и автомобильный транспорт, которые выделяют токсичные вещества: оксид углерода, диоксид серы, ртуть, свинец, кадмий, бенз(а)пирен [5, 6]. В больших городах выбросы загрязняющих веществ плохо рассеиваются из-за большого количества плотно стоящих высотных домов, создавая высокие концентрации АХВ в приземном слое атмосферы. На здоровье человека влияет также загрязнение воздуха внутри помещений за счет использования искусственных отделочных материалов, содержащих стирол и формальдегид [5–7].
В формировании суммарной антропогенной химической нагрузки на организм человека немаловажное значение имеет и табакокурение. По данным ВОЗ, наша страна лидирует по количеству курящих женщин репродуктивного возраста. В России курят 30% работающих женщин, из них 48% беременных [8, 9]. При выкуривании сигарет в организм и атмосферный воздух поступает более4000 различных АХВ, из них – в больших концентрациях никотин, кадмий, свинец, бенз(а)пирен, углекислый газ, синильная кислота и др. [7–9].
Беременные наиболее подвержены влиянию различных АХВ, так как у них имеют место более интенсивный воздухообмен, снижение дезинтаксикационных способностей и активности ферментативных систем, снижение скорости метаболизма АХВ и, как следствие, повышение чувствительности к их токсическому воздействию [4, 5]. Беременность является периодом, когда воздействие загрязнителей окружающей среды может вмешиваться в физиологию клеток, тканей и органов [10, 11]. Воздействие АХВ на эмбрион/плод зависит от их кумулятивных свойств, периода полувыведения из организма, способности проникать через плаценту и способности оказывать эмбрио/фетотоксический эффект. Данные по отрицательному воздействию на плод некоторых АХВ представлены в табл. 1, 2.
Таблица 1. Виды антропогенных химических веществ.
Таблица 2. Распределение АХВ и микроэлементов у беременных с рецидивирующими спонтанными абортами (РСА) в анамнезе.
Пармская декларация, принятая в ходе Пятой министерской конференции по окружающей среде и охране здоровья в 2010 г., призывает интенсифицировать усилия государств – членов Европейского региона ВОЗ по защите здоровья детей от воздействия факторов окружающей среды [12]. В Пармской декларации беременные женщины были названы целевой популяцией для мероприятий, направленных на выявление и уменьшение воздействия вредных факторов окружающей среды в максимально возможной степени к 2015 г. Приоритетными репродуктивными токсикантами, в рамках выполнения Пармских обязательств, экспертами ВОЗ были названы: кадмий, мышьяк, ртуть, свинец, формальдегид, бенз(а)пирен. Было решено, что для их определения должны применяться преимущественно неинвазивные, легкие в использовании типы биологических проб: волосы матери, моча матери и пуповинная кровь. Большинство загрязнителей можно анализировать при помощи газовой хроматографии (ГХ) или жид- костной хроматографии (ЖХ) в сочетании с массспектрометрией (МС) и многомерной ГХ [11].
Кадмий (Cd) — элемент высокой токсичности. Основным источником загрязнения почвы кадмием являются промышленные и сточные воды. Значительное количество металла поступает в почву с фосфорными удобрениями, известковыми материалами и выбросами автотранспорта. Отравление кадмием происходит также при активном и пассивном курении. Особенность кадмия состоит в том, что он очень медленно выводится из организма, и длительное поступление даже небольших доз может привести к развитию нарушений деятельности сердечно-сосудистой, нервной, иммунной систем, функций почек, печени, развитию онкологических заболеваний, появлению врожденных пороков развития у потомства [14, 15]. Соли кадмия обладают мутагенными и канцерогенными свойствами и представляют потенциальную генетическую опасность [11, 13, 14]. Под действием кадмия происходит нарушение обмена химических элементов как в организме в целом, так и в отдельных его системах, отвечающих за репродукцию [11, 12, 14]. Изменения проявляются не только в нарушении стромально-фолликулярных, ауто- и паракринных связей, но и в дисфункции гипоталамо-гипофизарного звена [11–13]. Установлено, что пренатальный и неонатальный периоды являются столь чувствительными для токсического воздействия, что даже незначительные концентрации кадмия, проникающие к плоду, способны вызывать изменения в функционировании глутатионовой системы, нарушать процессы свободнорадикального окисления и становиться причиной увеличения мутаций в генофонде [11, 13, 15]. При одновременном отравлении ртутью и кадмием эмбриотоксический эффект усиливается [13, 14]. В ходе обсуждения с экспертами ВОЗ кадмий как биомаркер получил высокие баллы по критериям важности, обоснованности и достоверности и рекомендован для определения в моче или крови матери [11].
Ртуть и ее соединения, в особенности органические, причисляют к опаснейшим высокотоксичным веществам. Антропогенными источниками выделения ртути являются горение топлива, работа электростанций, добыча золота, производство цемента, пестицидов, каустической соды, зеркал и медицинского оборудования, сжигание мусора и кремация. Также ртуть используется при производстве ядов (киноварь, каломель и сулема), в стоматологии (пломбы из амальгамы) и косметологии, при производстве термометров и вакцин, содержащих мертиолят. Ртуть может попадать в организм в виде несвязанного химического соединения (из пломб, термометров, косметики, а также промышленных источников), хлорида ртути (из воздуха, пестицидов, китайских трав, препаратов индийской и карибской народной медицины) и органических соединений – метил- или этилртути (из рыбы и зоопланктона водоемов и вакцин) [6, 10]. Особую опасность представляют органические соединения ртути. Симптомы отравления включают нарушение моторики, парестезию в конечностях, ослабление зрения и слуха, а в тяжелых случаях — паралич и нарушение сознания, завершающиеся летальным исходом. По мнению Food and Agriculture Organization (FAO), содержание ртути в пищевых продуктах не должно превышать 0,3 мг/кг [17, 18]. В настоящее время беременным женщинам рекомендуется исключить некоторые виды рыбы (акулу и рыбу-меч) из рациона и ограничить употребление других сортов рыбы. Одна порция акулы или рыбы-меч содержит 200 мкг ртути в средней 200-граммовой порции [19].
Ртуть может стать причиной разрушения миелиновой оболочки нервов образующимися антителами к основному белку миелина и клеток глии [5, 20]. Из-за высокой жирорастворимости метилированная ртуть легко проникает через плаценту, обусловливая пренатальное отравление [2, 11, 20]. Ртуть снижает уровень прогестерона, что может привести к потере беременности [20]. Пренатальное отравление может способствовать развитию церебрального паралича вследствие атрофии коры головного мозга и мозжечка, а постнатальное отравление – парестезии, головным болям, нарушению зрения, слуха и речи, неврастении, потере памяти и координации, эретизму [16, 17, 20]. Исследования, проведенные в Новой Зеландии и на Фарерских островах, показали корреляцию между пренатальным воздействием ртути и неврологическим развитием детей, что проявлялось снижением интеллекта (низким уровнем IQ), снижением памяти и внимания, расстройствами речи и пространственных познаний [21, 22]. Результаты долгосрочного когортного исследования свидетельствуют о том, что пренатальное воздействие метилртути приводит к повышению артериального давления и снижению вариабельности сердечного ритма у 14-летних подростков [22].
В мире существует несколько неправительственных организаций, которые принимают участие в глобальных проектах по сокращению использования ртути: «Компания против ртути», «Европейское экологическое бюро», группа «Здравоохранение без вреда» и альянс «Здоровье окружающей среды». На совещании ВОЗ в 2012 г. в г. Катанья было определено, что общий уровень ртути в волосах матери является основным биомаркером пренатальной экспозиции к метилртути. Этот биомаркер получил высокий балл по всем критериям выбора, включая распространенность экспозиции, риск для здоровья, воздействие на общественное здоровье и озабоченность населения. Биомаркер подходит для отражения экспозиции на ранних этапах жизни и прогнозирования долговременного воздействия на здоровье населения [11, 12].
Мышьяк рассматривают как основной пищевой токсикант, обладающий доказанным канцерогенным действием [6, 11, 16]. Неорганический мышьяк является мировым природным загрязнителем питьевой воды и одним из приоритетных опасных веществ [23]. Приблизительно 1 человек из 100, потребляющих воду с содержанием мышьяка более 0,05 мг/л в течение длительного периода времени, может умереть от онкологического заболевания, обусловленного мышьяком [18, 23]. В настоящее время в 12 странах Азии в грунтовых водах наблюдается концентрация мышьяка, превышающая допустимые уровни. По крайней мере, 50 млн человек потребляют воду, содержащую мышьяк в количестве 50 мкг/л [24]. Выражается озабоченность тем, что в результате совокупного экологического воздействия к настоящему моменту около 200 тыс. человек больны арсеникозом – болезнью, являющейся неизлечимой и приводящей к прогрессирующей утрате работоспособности, инвалидности и смерти. Кроме того, у детей в результате воздействия мышьяка нарушается когнитивное развитие и увеличивается вероятность неблагоприятных последствий для здоровья на более поздних этапах жизни [24, 25]. Неорганические соединения мышьяка не проходят через гематоэнцефалический барьер, но проникают через плаценту [2, 10, 11]. Основной механизм токсического действия мышьяка – блокирование тиоловых групп ферментов. При этом нарушаются процессы клеточного и тканевого дыхания. В качестве активатора фермента мышьяк действует как заместитель фосфата. Как ингибитор мышьяк реагирует с сульфгидрильными группами ферментов. Это приводит к торможению обменных процессов в организме. Поступивший в организм мышьяковистый водород проникает преимущественно в эритроциты, в результате чего наступает их гемолиз. Мышьяк оказывает влияние на окислительные процессы в митохондриях. Он способен вызывать повреждение капилляров и оказывать прямое токсическое действие на органы и ткани. Воздействие мышьяка приводит к развитию рака, диабета и атеросклероза [24–27]. В немногочисленных исследованиях показано, что у беременных, подверженных действию мышьяка, увеличивалось количество самопроизвольных
прерываний беременности, преждевременных родов и рождения детей с внутриутробной задерж- кой роста [28]. Нормальные уровни содержания мышьяка в крови не должны превышать 30 мкг/л или 100 мкг на 1 л в моче [6, 11, 24]. Уровень мышь- яка можно измерять, согласно рекомендациям ВОЗ, в крови, пуповинной крови, волосах и моче при помощи валидизированных аналитических методов. Биомаркер достоверен и реалистичен для отражения экспозиции на ранних этапах жизни, что позволяет прогнозировать долговременное воздействие на здоровье населения [11, 12].
Свинец является опасным АХВ глобального значения. При пероральном поступлении он, в зависимости от соединения в котором находится, усваивается взрослыми на 10%, а детьми – на 20% [4, 5, 16, 17]. Максимально допустимая доза для грудных детей, дошкольников и беременных еще не уста- новлена, но, по мнению некоторых авторов, она должна быть в пределах 0,0004–0,005 мг/кг [16, 17]. При интоксикации свинцом в организме человека, особенно детей, могут отмечаться как общие (повышение чувствительности к инфекции), так и специфические нарушения, выражающие в нефротоксических и энцефалопатических изменениях [5, 16, 17]. Высокое содержание свинца в почве наблюдается вблизи металлургических предприятий, вдоль автомобильных дорог. Существенным источником поступления свинца в почву являются сточные воды и их осадки, инсектициды, минеральные удобрения. Источником заражения являются также краски и пыль, содержащие свинец, которые попадают в организм путем ингаляции или заглатывания. При отравлении свинцом возникает состояние сатурнизма, проявляющееся в психотропном, нейротоксическом и гематотоксическом воздействиях [16, 17]. Неблагоприятное действие свинца на репродуктивную систему проявляется в бесплодии, выкидышах, осложнениях течения беременности и родов, задержке внутриутробного роста плода, патологии и пороках развития новорожденных [29, 30]. Под воздействием ацетата свинца в период беременности уменьшается число эритроцитов и концентрация гемоглобина в цельной крови, морфофункциональные изменения в печени [5, 16, 17]. Длительная свинцовая интоксикация материнского организма инициирует замедление темпов остеопластического процесса и внутренней реконструкции трубчатых костей после рождения. Полученные изменения костной ткани трубчатых костей не компенсируются. Наиболее чувствительными структурами костей скелета при свинцовой интоксикации матерей являются эпифизарный хрящ и периостальная зона диафиза трубчатых костей [29, 30]. В условиях свинцовой интоксикации морфофункциональные изменения гематоплацентарного барьера приводят к уменьшению массы плаценты и к снижению темпов роста плода [29, 30]. Штат Нью-Йорк в США является единственным, где проводится активный мониторинг концентраций свинца у беременных женщин[31]. Повышение концентраций свинца и кадмия и снижение цинка и меди в сыворотке крови способствует привычной потери беременности (табл. 2) [32].
Уровень свинца в моче и пуповинной крови является биомаркером, который получил высокий балл по всем критериям выбора, включая распространенность экспозиции и риск для здоровья. Биомаркер хорошо подходит для отражения экспозиции на ранних этапах жизни и прогнозирования долговременного воздействия на здоровье человека [11].
В воздушный бассейн городов России ежегод- но попадает 2,5–5,0 тыс. тонн формальдегида [5]. Его содержание контролируется в атмосферном воздухе более 100 городов России. Формальдегид оказывает общетоксическое действие, обладает раздражающим, аллергенным, мутагенным и канцерогенным действиями [5, 7, 11, 12]. У беременных при избыточном поступлении в организм формальдегида отмечено увеличение частоты самопроизвольных абортов и преждевременных родов, зарегистрировано уменьшение массы тела и роста у потомства [16, 17, 33]. По данным метаанализа, четко определена связь между экспозициями формальдегида и развитием бронхиальной астмы у детей [34]. Оценка долгосрочных последствий, включая злокачественные опухоли, основана на подходе NOAEL (No Оbservable Adverse Effect Level). Уровень, не вызывающий видимых неблагоприятных изменений, с использованием оценочных факторов, так же как и расчетов на биологически мотивированных моделях, составляет 0,2 мг/м. Биомаркер подходит для отражения экспозиции на ранних этапах жизни и прогнозирования долговременного воздействия на здоровье человека. Уровень формальдегида может быть определен в крови и моче [11, 12].
Бенз(а)пирен является прототипом полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Источником бенз(а)пирена являются энергетические установки, транспорт; он образуется в процессах горения практически всех видов горючих материалов. В большинстве промышленных центров России среднегодовая концентрация бенз(а)пирена в воздухе превышает среднесуточную предельно допустимую концентрацию (1 нг/м3) в 2–3 раза, а в отдельные месяцы (как правило, зимой в отопительный период) – в 5–15 раз. Опытным путем установлено, что бенз(а)пирен способен проникать через плаценту у животных.
Молекула бенз(а)пирена способна метаболизироваться с образованием фенольных продуктов и реактивных эпоксидов и создавать прочные молекулярные комплексы с ДНК, образуя ПАУ- ДНК аддукты. Встраиваясь в спираль молекулы ДНК, бенз(а)пирен нарушает ее связи, вызывая генетические мутации и некоторые формы рака [35]. Экспериментальные исследования на животных показали, что мозг и нервная система плода особенно чувствительны к действию бенз(а)пирена, что отражается в нарушениях поведенческих реакций, включая ухудшение памяти и способность к обучению, появление симптомов тревоги и депрессии [16, 17]. Концентрация бенз(а)пирена в моче матери названа наиболее подходящим биомаркером экспозиции к ПАУ [11]. Однако референтных значений для интерпретации рисков для здоровья до сих пор не существует. Для обследования общей популяции этот биомаркер получил высокие баллы по критериям важности, актуальности и приемлемости, средние баллы по критериям обоснованности и валидности и низкие баллы по критерию интерпретируемости [11]. Результаты гигиенических и клинических наблюдений свидетельствуют о том, что АХВ могут вызывать изменения метаболизма и функций ряда органов и систем, повышать уровень заболеваемости и смертности, в том числе перинатальной и детской. Для решения проблемы в декларации Пармской конференции сформулированы обязательства государств – членов по ослаблению конкретных рисков для здоровья, связанных с воздействием окружающей среды. Впервые в истории в ней были определены конкретные сроки выполнения пяти обязательств по профилактике заболеваемости
с целью охраны здоровья детей.
Исследования биоконцентраций АХВ у бере- менных на территории России немногочислен- ны, а результаты их достаточно противоречивы и разрозненны. Поэтому для решения проблемы, связанной с их неблагоприятным воздействием на организм, необходимо создать единую систему научных исследований; провести комплексные исследования по изучению воздействия тяжелых металлов на здоровье беременной и состояние плацентарной системы; разработать методические подходы к оценке комплексных исследований.
