Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническая оценка юго-восточного Забайкалья с позиции эндемического флюороза

На правах рукописи УДК613.1:616-003.663.4: 616-036.21: (571.55)

КУЗИНА ИНЕССА ВЯЧЕСЛАВОВНА

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЮГО-ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ С ПОЗИЦИИ ЭНДЕМИЧЕСКОГО ФЛЮОРОЗА

14.00.07 - гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Иркутск - 2004

Работа выполнена в ГОУ ВПО Читинской государственной медицинской академии МЗ РФ.

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор-

Борис Гордеевич Осипенко

кандидат медицинских наук, профессор

Лариса Петровна Никитина

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор

Елизавета Петровна Лемешевская

доктор медицинских наук, профессор

Борис Яковлевич Власов

Ведущая организация:

НИИ труда и экологии человека НЦМЭ ВСНЦ СО РАМН (г. Ангарск)

Защита диссертации состоится "01" июля 2004 г. в_часов на заседании диссертационного Совета Д.208.032.02 при ГОУ ВПО Иркутском государственном медицинском университете МЗ РФ по адресу: 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Иркутского государственного медицинского университета МЗ РФ.

Автореферат разослан "_"_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат медицинских наук, доцент ПА. Шилин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. В настоящее время чрезвычайно актуальной является проблема дефицита пресной воды и ее качества. Оценка влияния водного фактора на организм человека - обязательный компонент комплексного анализа факторов окружающей среды с состоянием его здоровья (Б.Л. Ревич, 1990; Е.Н. Беляев и др., 1996; Е.Н. Иванова и др., 1996; ГГ. Шалмина, 2002).

ВОЗ указывает на важность профилактики возникновения массовых неинфекционных заболеваний, таких как кариес и флюороз, и установление связи между гигиеническими условиями среды и особенностями их клинических проявлений (Ю.Л. Рахманин и др., 1998; И.В. Мудрый, 1999; СП. Сапожников, 1999; JI.M. Яновский, 2000; А.В. Алимский, 2002).

Фундаментальные исследования показали способность фторидов предотвращать развитие кариеса, влиять на минерализацию костной ткани, воздействовать на биологические мембраны и активно вмешиваться в процессы обмена веществ (J. Elsair, 1988; Л.М. Лукиных, 2001; И.В. Кузнецова, 2002; А.Л. Горбачев и др., 2003).

Многие макро- и микроэлементы, такие как кальций, магний, железо, молибден, алюминий, фосфаты и сульфаты, влияют на усвоение фторидов из пищевых продуктов и могут оказывать действие на его метаболизм (W. Kizel, 1993; Н.М. Селезнева, 1996, G.K. Stooky et ah, 1997; СЕ. Ketley, 2001).

Установлено, что кремний активно участвует в процессах формирования костной ткани и синтезе коллагена (A. Poole, 1986; А.Д. Хромченко, 2001). Его метаболизм связан не только с фтором, но и с кальцием, фосфором, марганцем и другими МЭ (В.Л. Сусликов, 2001). Избыточное поступление кремния может оказывать токсическое действие на организм (А.С Яценко, 1990; Д.С Эргашов, 1994; В .А. Родионов, 2001).

Биологическая система микроэлементного гомеостаза регулирует поступление, метаболизм, специфическое накопление и выделение МЭ, которые оказывают синергическое или антагонистическое влияние на различные физиологические функции (А.П.Авцын и др., 1991).

В работах некоторых авторов дается описание морфологических повреждений дыхательной, мочевыделительной, сердечно-сосудистой систем без объяснения интимных механизмов развивающихся нарушений при совместном введении фтора и кремния (А.И. Сихарулидзе, 1986; Е. Czerwinski et al., 1988).

Флюороз - это системное заболевание биогеохимической природы, которым страдает более 20 млн. человек. Очаги ФЛ, являясь по своему происхождению сложными гетерогенными системами, нуждаются в комплексной оценке.

Кариес как гипофтороз - один из наиболее массовых заболеваний современного человечества. Не только фтор, кремний, но и другие МЭ, обладая осте-отропными свойствами, имеют большое значение в клинической патологии (М. Teotia, 1998; J.V.Kumar etal., 1999).

Вышеизложенные факты обусловливают необходимость изучения патогенетических аспектов флюороза и кариеса и определяют актуальность разработки новых методов профилактики микроэлементозов.

Цель исследования: изучить гидрохимическую обстановку в Читинской области (Хараноро-Турпшская котловина), оценить содержание фторидов и силикатов в природных водах и выявить их связь с заболеваемостью флюорозом и кариесом

Для реализации этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить микроэлементный состав природных вод Забайкалья с детальной расшифровкой содержания фторидов и силикатов в различных водоисточниках.

2. При длительном воздействии фторидов и силикатов выявить состояние некоторых биохимических показателей крови, морфологическую и рентгенографическую патологию в органах и костях животных.

3. Изучить характер биохимических изменений минерального обмена в ротовой жидкости в различных возрастных группах в зависимости от концентраций фтора и кремния в природных водах.

4. Дать оценку эндемического очага по заболеваемости флюорозом и кариесом. На основании регрессионного анализа вывести математическую зависимость этой патологии от возраста с учетом различных концентраций фторидов и силикатов в природных водах.

Научная новизна. Впервые дана гигиеническая оценка природных вод Ха-раноро-Тургинской котловины юго-восточного Забайкалья как своеобразного эндемического очага флюороза.

Выявлены особенности патофизиологических, морфологических, ренгеног-рафических изменений в модельных экспериментах на крысах при введении различных доз фтора и кремния.

Показаны антагонистические отношения между фтором и кремнием в ответных реакциях со стороны зубо-челюстной системы экспериментальных животных при их совместном поступлении.

Практическая ценность работы. В результате выполненной работы дана характеристика юго-восточного Забайкалья как кремнефтористой биогеохимической провинции - своеобразного очага флюороза, в котором, кроме стоматологических заболеваний, широко распространены артрозы.

Внедрение в практику. Уравнения регрессий рекомендованы для предварительного прогноза флюороза и кариеса в зависимости от возраста населения, употребляющего питьевую воду с различным содержанием фторидов в присутствии высоких концентраций кремния.

Получен патент на изобретение "Способ лечения деформирующего артроза", в основе которого лежит метод физиотерапевтического воздействия, направленного на выведение депонированного фтора у больных, проживающих в эндемическом очаге.

Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедр общей химии, биохимии, стоматологии детского возраста, общей гигиены Читинской государственной медицинской академии.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Природные воды Хараноро-Тургинской котловины юго-восточного Забайкалья содержат повышенные концентрации фтора и кремния, количественные вариации которых определяются происхождением источников.

2. Гидрогеохимическая характеристика природных вод является ведущим фактором в формировании эндемического очага флюороза в Хараноро-Тургинской котловине. Кремний способен снижать токсичность фторидов в костной ткани, уменьшая их депонирование и усиливая их выведение в виде растворимых комплексных соединений.

3. Длительная интоксикация фтором у животных вызывает остеопороз трубчатых костей, нагрузка кремнием не сопровождается серьезными повреждениями в этих тканях. При совместном поступлении микроэлементов наблюдается остеосклероз. Развитие признаков зубного флюороза замедляется в присутствии кремния.

4. Математические уравнения распространенности флюороза в зависимости от возраста могут быть использованы для прогнозирования этой патологии в эндемическом очаге.

Апробация диссертации. Основные положения доложены и обсуждены на: симпозиуме "Особенности липидного обмена в условиях Сибири и Дальнего Востока с учетом бытовых и пищевых факторов" (Чита, 1987); научно-практической конференции "Педиатрия: вопросы диагностики и лечения" (Чита, 1988); I всесоюзной конференции "Геохимическое окружение и проблемы здоровья в зонах нового экономического освоения" (Чита, 1988); международной научно-практической конференции "Вопросы медицинской экологии и проблемы улучшения здоровья населения Забайкалья и КНДР" (Чита, 1989); всесоюзном симпозиуме "Микроэлементозы человека" (Москва, 1989); научно-практической конференции "Поиск лекарственных средств и их использование в клинике" (Чита, 1990); III международной конференции "Экологическая патология и ее фармако-коррекция" (Чита, 1991); научно-практической конференции дерматовенерологов Урала, Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока "Актуальные вопросы дерматологии и венерологии" (Чита, 1993); всероссийской научной конференции "Экологические интоксикации: биохимия, фармакология, клиника" (Чита, 1996); всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы стоматологии11 (Чита, 1998); всероссийской научно-практической конференции "Среда обитания и здоровье населения" (Оренбург, 2001); всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины" (Чита, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 работа, в том числе

получен патент № 1821193 на изобретение "Способ лечения деформирующего артроза".

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы о методах исследованиях, двух глав собственных наблюдений, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложений и указателя литературы.

Текст изложен на 136 страницах, иллюстрирован 24 таблицами, 27 рисунками и 5 фотоснимками. Библиография включает 162 отечественных и 55 иностранных источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Методическая основа изложена в блок-схеме, раскрывающей основные этапы исследований (рис. 1).

I. Проблема гидрофлюороза:

1. Характеристика химического состава природных вод;

2. Распределение источников по содержанию фтора;

3. Корреляция химического состава в природных водах;

4 Предпосылки формирования эндемического очага флюороза и его особенности в присутствии высоких концентраций кремния;

11. Экспериментальная модель флюороза на фоне кремниевой интоксикации (белые беспородные крысы)

I \ X

III. Стоматологическая заболеваемость у населения:

1. Минеральный состав ротовой жвдкосги у детей и взрослых

2. Распространенность и иотенсивность кариеса и флюороза

IV. Математический прогноз стоматологической заболеваемости детей и подростков в зависимости от содержания фтора и кремния в питьевых водах

_V_

Эндемический очаг флюороза средней тяжести

Рис 1. Блок-схема исследований

Для решения поставленных задач в работе использовались гигиенические, биохимические, морфологические, рентгенографические и статистические методы исследования.

В качестве объекта изучения как очага эндемического флюороза была выб-

рана Хараноро-Тургинская котловина, которая расположена на юге Восточного Забайкалья. На севере и юге впадина имеет ширину до 20-25 км, а в центральной части сужается до 7-9 км. В формировании химического состава вод впадины главными являются климатические особенности, слабая дренированность территории, состав водовмещающих пород и наличие рудной минерализации.

Для гигиенической характеристики природных вод было отобрано и проанализировано 160 проб из поверхностных водоемов, 1064 - из децентрализованных источников и 250 - из централизованной системы водоснабжения. При анализе проб использовали общепринятые методики, а подготовку их осуществляли с учетом требовании, предъявляемых к работе по ГОСТу Р51232-98. Анализы были выполнены в гидрохимических лабораториях кафедры общей химии ЧГМА и ЧИПР согласно нормативным документам (СанПиН 2.1.4.544-96, Сан-ПиН 2.1.4.1074-01, СанПиН 2.1.5.980-00).

Химический анализ каждой пробы был проведен по 27 показателям, но при определении вида воды по формуле Курлова было использовано только 12 из них: карбонаты, сульфаты, хлориды, фториды, силикаты, ионы кальция, магния, натрия, калия, железа, рН воды и минерализация.

Дня определения молибдена, вольфрама, олова, цинка, меди, свинца, никеля пробы воды после концентрирования анализировали на атомно-абсор-бционном спектрофотометре (AAS-3) по стандартным методикам (Ю.Ю. Лурье, 1984).

Фторид-ионы определяли потенциометрическим методом (В.П. Григорян, 1998).

Силикаты определяли фотометрическим методом (К. О. Ласточкина, 1986).

Был выполнен картографический анализ содержания в почвах валового фтора по материалам Читагеологоуправления.

В качестве модельного объекта выбран пгт. Шерловая Гора, Борзинского района (район Б), в воде которого регистрировались высокие цифры фторидов и силикатов, и район сравнения - пгт. Новоорловск, Агинского района (район А) Читинской области с низким содержанием фторидов и силикатов. На территории этих поселков располагались ГОКи по переработке свинцово-оловянных и вольфрамо-танталовых руд.

При планировании экспериментального флюороза руководствовались методическими рекомендациями НИИ морфологии человека РАМН (лаборатория географической патологии, зав., д.м.н. А.А.Жаворонков)

Для изучения биологического действия кремния и фтора выбраны - нелинейные крысы-самцы с массой 200-220 г. Животных содержали в виварии в условиях, отвечающих ГОСТу. В их диете учтены содержания вводимых микроэлементов в кормах и питьевой воде. Был реализован трехмесячный эксперимент с ежедневным введением водных растворов фгорида натрия и метасилика-та натрия. Концентрации этих веществ выбирали с учетом области безопасных

уровней совместно действующих доз фтора и кремния. После проверки нагрузки различными дозами 0,1; 0,3; 1,0; 3,0 мг/кг были выбраны величины фтора 5 и 10 мг/кг массы тела и 1 мг/кг кремния (табл. 1).

Таблица 1

Распределение животных по экспериментальным группам

Группы Количество крыс Суточная доза МЭ, мг/кг массы тела Способ введения \1Э

I Контрольная 30 0,85 % ЫаС1 Подкожно

П Опытная 20 5 мг фтора Подкожно

ш Опытная 20 10 мг фтора Подкожно

IV Опытная 40 1 мг кремния Перорально

V Опытная 40 1 мг кремния и 10 мг фтора Перорально и подкожно

Биохимические исследования сыворотки крови были выполнены на 150 белых крысах.

Объектами исследования служили сыворотка крови и их органы (печень, почки, сердце, мозг, желудок), зубы и трубчатые кости.

Исследованию подвергали кровь крыс, взятую под гексеналовым наркозом пункцией сердца. У 96 животных были выделены из фрагментов челюстей верхние и нижние резцы (384 зуба), в которых определяли содержание фтора и измеряли их длину. Для морфологических исследований у 62 крыс брали срезы тканей печени, почек, сердца, желудка (толщиной 30 мкм), окрашенных гематоксилин-эозином и изученных световой микроскопией (увеличение Х400).

В конце эксперимента с помощью микрофокусной методики (Б.П. Ерофеев, 1986) исследовали снимки передних (плечевые и локтевые кости, локтевые суставы) и задних конечностей (бедренные кости, коленные суставы и кости голени) у 62 крыс.

Содержание общего кальция и неорганических фосфатов определяли с помощью наборов "Bio-Lahema-Test" (ЧССР).

Активности ферментов лактатдегидрогеназы (КФ 1.1.1.27), щелочной фос-фатазы (ЩФ) (КФ 3.1.2.1), аспартатаминотрансферазы (АсАТ) (КФ 2.6.1.1)

исследовали с помощью реактивов фирмы "Labsystems OY' (Финляндия).

Активность фермента фруктозо-1,6-дифосфатальдолазы (КФ 4.1.2.13) изучали по методу В.И. Товарницкого и Е.Н. Волуйской (1955) в модификации В.А. Ананьевой и Е.Р. Обуховой (1976). В работе использовали спектрофотометр FP-901.

Для установления распространенности ФЛ и кариеса осмотрено 3800 человек. В анализ включено 1014 карт осмотра детей и подростков и 714 карт взрослых. Исходные демографические группы распределяли по возрасту на основа-

нии рекомендаций ВОЗ. Обследованное население из числа местных жителей проживало в однотипных климатических и социально-бытовых условиях.

Выборочные лабораторные наблюдения включали биохимические исследования ротовой жидкости. Забор слюны объемом 3-5 мл проводили в утренние часы через 10 минут после полоскания рта дистиллированной водой.

Фторид-ионы в слюне (1092 анализа) измеряли с помощью фторселектив-ных электродов фирмы "Критур".

Содержание кальция (1653 пробы) в ротовой жидкости определяли микрометодом в модификации В.К. Леонтьева и В.Б. Смирнова (1971).

Неорганические фосфаты (1698 образцов) исследовали по методу Т. А. Грибанова и Т.Л. Базакова (1976).

Активность ЩФ (1588 анализов) определяли, используя наборы "Bio-Lahema-Test".

Математический анализ полученных данных проводился с применением математико-статистических методов (М.Б. Славин, 1989;Г.Ф.Лутай, 1991).Оценка достоверности различий параметров рассчитывалась по величине ^критерия Стьюдента для малых выборок.

Для выявления связей между исследуемыми показателями были применены регрессионный и корреляционный анализы.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Гигиеническая характеристика природных вод Забайкалья

Территория Читинской области почти полностью находится в пределах Восточно-Сибирской системы складчатых областей, образуя Даурскую (Забайкальскую) сложную гидрогеологическую область. Основу ее составляют массивы трещинных вод, включающих в себя отдельные артезианские бассейны трещинно-пластовых вод с тектоническими границами, разделенными речными долинами, которые выполнены рыхлыми отложениями с порово-пластовыми водами.

На содержание фторидов и силикатов в природных водах оказывают влияние не только ландшафтно-климатические, мерзлотные факторы, но и содержание фтора в почвах Читинской области. Были определены зоны с превышением его кларка в 10-100 раз, общей площадью 7400 км2.

Характеристика природных вод ХТК представлена в таблице 2.

Минерализация в них изменяется от 0,34 мг/л в реках до 14,3 г/л в озерах.

Фториды и силикаты в природных водах имеют следующие концентрации • соответственно:

- реки и ручьи - 1,3+0,28 мг/л и 9,92+1,81 мг/л;

- озера - 11,9+0,64 мг/л и 40,5+3,93 мг /л;

- колодцы, родники - 1,56+0,28 мг/л и 6,53+1,79 мг/л;

- воды артезианских скважин - 3,11+0,19 мг/л и 13,5+2,1 мг/л.

Щелочные гидрокарбонатно-сульфатные, натриевые воды способствуют

Таблица 2

Характеристика катионно-анионного состава природных вод ХТК

Природные воды Формула Курлова Характеристика

Реки и ручьи г.. //со^да'.с/,, „ „ „ Щелочные, гидрокарбонатно-сугсьфатные, натриево-магвиевые

Озера ЧЛи „„ ' -г„ „ /'«м'иЛл Щелочные, хлоридно-сульфагные, нафиевые с содержанием фторидов, силикатов, железа, стронция, лития, превышающими ПДК

Грунтовые воды нсо^^о^а» Щелочные, гидрокарбонатно-сульфатные, магниево-натриевые с содержанием фторидов и марганца, превышающими ПДК

Артезианские воды НС01„50^С1,а реч<мс,7 ■ - А/иЯн Слабощелочные, гидрокарбонатно-сульфатные, патриево-магниевые с содержанием фторидов, силикатов, марганца, железа, лития, свинца, превышающими ПДК

извлечению фторидов и силикатов из горных пород, что может быть одной из причин увеличения их концентрации в подземных и озерных водах. В воде артезианских скважин по сравнению с грунтовыми определялось в 2 раза больше фтора, в 1,8 раз - железа, в 4,4 раза - свинца, в 3 раза - лития и олова в концентрациях, превышающих ПДК. В грунтовых водах, только уровни марганца и фтора были выше нормативов ГОСТа.

63% населения используют артезианские воды, а 37% - грунтовые воды.

В реках Турга и Борзя, воды которых относятся к гидрокарбонатно-сульфат-ным натриево-магниевым, концентрация макро- и микроэлементов находится в пределах санитарно-гигиенических нормативов. Хлоридно-сульфатные натриевые соленые воды озер, которых насчитывается около десяти на территории котловины, имеют высокую щелочность. В них уровни фтора, кремния, железа, стронция, лития превышают ПДК соответственно в 7,9; в 4; в 3,3; в 1,3; в 5 раз.

Проведенный корреляционный анализ анионно-катионного состава обнаружил следующие закономерности. Выявлена сильная связь между величинами концентраций: для фтора - с кальцием (г=+0,52), с вольфрамом (г=-ю,51), с фосфатами (г=+О,86) и, особенно, с окисляемостью (г=+0,93). Кремний имел среднюю связь со значениями фтора (г=+0,30), кальция (г=+0,47) и магния (г=+0,35).

Обратные взаимоотношения были обнаружены между концентрациями фтора и бикарбонатов (г=-О,63). Содержание марганца было функционально связано с цифрами меди, свинца и цинка (г=+0,99) и рН (г=-0,68).

Коэффициенты корреляции показали, что в грунтовых водах количество фтора слабо зависело от уровня силикатов (г=-0,21), но было в более тесных отношениях с величинами хлоридов (г=+0,42) и, особенно, цинка и никеля (г=+0,54), свинца, меди и марганца (г=+О,55), кобальта (г=+0,63) и железа (г=-0,49). Интересно, что значения кремния имели связи средней силы с содержанием сульфатов (г=-0,40), хлоридов (г=+0,44), но сильные - с количеством ионов натрия (г=+0,62), калия (г= -0, 54), рН (г=+0,73). Практически функционально были связаны между собой концентрации марганца, никеля, меди, свинца, цинка (г=+ 0,99).

В артезианских водах района Б содержание кремния было больше в 9,6 раз, фторидов - в 6 раз (р<0,001), хлоридов - в 2 раза, магния - в 1,6 раза (р<0,01); гидрокарбонатов - в 2,5 раза, кальция - в 2 раза, калия - в 2,5 раза, диоксида углерода- в 6 раз, сульфатов - в 1,6 раза, натрия - в 1,5 раза (р<0,05); минерализации - в 2 раза (р<0,001), чем в районе А.

Таким образом, высокие уровни фтора и кремния, а также и других МЭ, в природных водах Хараноро-Тургинской котловины, связаны преимущественно с наличием свинцово-оловянных руд и повышенным их содержанием во вмещающих породах. Эти факторы создали предпосылки для формирования своеобразного эндемического очага.

Морфометрические и биохимические исследования при фтористо-кремниевой интоксикации у крыс

Клиническая картина экспериментального флюороза зубов была получена к концу второй недели интоксикации. Введение фтора в дозе 5 мг/кг массы после 3-х месяцев вызывало на верхних резцах крыс флюороз Г-ГГ степени, а дозы 10 мг/кг - флюороз пятнисто-крапчатой формы с пигментацией на верхних и нижних резцах (ГГГ-ГУ степень). При сочетанном введении крысам фтора и кремния эта патология развивалась только на нижних резцах, в которых содержание фтора было на 42,6% больше по сравнению с контролем, а их длина практически не отличалась от интактных животных. В верхних зубах крыс депонировалось фтора на 55,9% больше, и они стачивались сильнее нижних.

Таким образом, признаки флюороза в присутствии кремния оказались менее выраженными.

При длительном воздействии МЭ наблюдали снижение общей массы животных: при введении фтора в дозе 10 мг/кг - на 18,6%, кремния - на 22,4%, а при их совместном воздействии - на 21,3%. Длительная нагрузка фтором в дозе 10 мг/кг вызвала уменьшение массового коэффициента печени на 10,5%, а в дозе 5 мг/кг - увеличение на 29,3%. При этом относительная масса сердца снизилась на 23,4%. При интоксикации кремнием относительная масса органов не изменя-

лась. При совместной нагрузке биотиками относительный коэффициент увеличился на 12,3% только у легких.

Таким образом, оценка относительных массовых коэффициентов может служить объективным показателем токсичности фтора и кремния для определенных органов.

Биохимические исследования сыворотки крови крыс показали, что концентрация общего кальция возросла на 32,5% при дозе фтора 10 мг/кг, а при сочетан-ном введении МЭ его уровень был даже снижен на 6,2% по сравнению с интак-тными животными. Это могло свидетельствовать в пользу того, что кремний оказывал положительное влияние на кальциевый гомеостаз. Уровень неорганических фосфатов в сыворотке крови повышался на 2 3 % у крыс, получавших кремний.

Са/Р молярный коэффициент отражал вышеуказанные изменения в сыворотке крови: в третьей группе он увеличивался на 27,7% за счет роста концентрации кальция (р<0,01), а в четвертой - уменьшался на 15,7% из-за избыточного содержания фосфатов. При совместном введении МЭ эти различия в сыворотке крови нивелировались.

Количество кремния в сыворотке крови снижалось с введением фтора в дозе 5 мг/кг на 15% и увеличивалось на 12% при большей нагрузке. В конце эксперимента содержание его было в два раза больше у крыс, получавших этот био-тик, но совместное введение МЭ вызвало меньший эффект: его уровень возрастал всего в 1,4 раза(р<0,001).

Активность ферментов при введении различных доз фтора и кремния была неоднозначной. Фториды увеличивали активность ДДГ (на 48% при использовании фтора в дозе 5 мг/кг и на 3 9 % - при воздействии фтора в 10 мг/кг). Силикаты не изменяли ее активности, но совместное введение биотиков приводило к росту ее активности на 29,4% (р<0,001). При кремниевой нагрузке активность 1,6-дифосфатальдолазы повышалась на 25%. Совместное введение МЭ снижало скорость распада фруктозо-1,6-дифосфата на 26,8%.

Интенсивность переаминирования аспартата независимо от дозировок фтора уменьшалась в 1,2 раза (р<0,001). Более заметным было снижение активности АсАТ при введении кремния (в 1,3 раза, р<0,001), а при сочетанной интоксикации отмечали ускорение скорости каталитической реакции в 1,6 раза (р<0,001).

В сыворотке крови крыс во всех опытных группах активность ЩФ была повышена (р<0,001), особенно при кремниевой интоксикации (в 1,9 раза, р<0,001). Однако при сочетанном введении МЭ скорость гидролиза органических фосфорных эфиров была снижена в сравнении с данными, полученными при интоксикации кремнием (на 33,2%) и фтором (III группа) (на 25%, р<0,001).

Таким образом, изменения активности ферментов были неоднозначными при фтористой и кремниевой интоксикациях.

Спектр патоморфологических повреждений органов крыс при фтористо-кремниевой интоксикации

Трехмесячная интоксикация фторидом натрия в дозе 5 мг/кг массы тела сопровождалась развитием зернистой дистрофии печени; реже - мелко капельной жировой инфильтрацией. Можно было видеть гепатоциты, лишенные ядер или находящиеся в состоянии лизиса. Некоторые ядра представлялись гиперхром-ными по сравнению с контролем. Наблюдали полнокровие синусоидов.

У животных при введении фтора в дозе 10 мг/кг массы тела, регистрировали более выраженное полнокровие синусоидов. Некробиотические изменения паренхимы этих крыс, получавших различные дозы фтора, были сходными. Кроме того, визуально отмечали увеличение числа двуядерных гепатоцитов, преимущественно с мелкими ядрами.

Нагрузка силикатами способствовала неравномерному кровенаполнению печени. Цитоплазма отдельных печеночных клеток была просветлена, зерниста; в других - напротив, представлялась уплотненной, гомогенной. Мелкокапельные вакуоли, как правило, локализовались по периферии клетки. Отмечали повышенное содержание гиперхромных купферовских клеток.

При сочетанном введении МЭ патогистологическая картина печени крыс характеризовалась еще более выраженным полнокровием паренхимы. Характер дистрофических явлений был аналогичен описанной выше картине. Встречались мелкие лимфо-макрофагальные скопления, локализующиеся в зонах некробиоза печеночных клеток.

Морфологические изменения в почках крыс при введении различных доз фтора сопровождались неравномерным кровенаполнением, а также выраженной зернистой и вакуольной дистрофией эпителия извитых канальцев, заполненных гомогенной, интенсивно красящейся эозином массой. Наблюдались многочисленные участки некроза.

При кремниевой интоксикации в почках отмечалась гомогенизация и эози-нофилия цитоплазмы эпителия прямых канальцев с резко выраженным пикно-зом ядер. Просвет прямых канальцев был резко сужен, или они не определялись.

При сочетанной интоксикации были заметны более значительные дистрофические и некробиотические изменения эпителия извилистых канальцев и нижележащих отделов нефрона. В нижележащих отделах нефрона можно было видеть массивный некроз клеток.

В сердечной мышце животных, получавших фтор в дозе 10 мг/кг, можно было видеть выраженные повреждения кардиомиоцитов, проявляющиеся зернистой дистрофией, иногда веретенообразным утолщением мышечных волокон с глыбчатым распадом. Обращал на себя внимание полиморфизм ядер.

При совместном введении фтора и кремния имело место четкое чередование гипертрофированных и атрофированных, лентовидных форм, а полиморфизм ядер был слабо выражен. Поперечная исчерченность миоцитов не всегда

контурировалась.

При исследовании срезов желудка крыс, получавших фтор в дозе 10 мг/кг, было отмечено умеренное отечное разрыхление собственной пластинки слизистой с наклонностью к слущиванию эпителиоцитов поверхностных слоев.

При введении кремния поверхность слизистой желудка не была покрыта протекторной пленкой, а слой эпителия имел точечные эрозии. В измененной слизистой очень четко определялись расширенные просветы кровеносных сосудов. Вокруг капилляров можно было наблюдать мелкоклеточные инфильтраты в ее поверхностной зоне и скопления макрофагов, эозинофилов в области дна собственных желез.

При комбинированном введении фтора и кремния у крыс регистрировали выраженную десквамацию эпителиоцитов с поверхностных слоев слизистой желудка.

Таким образом, на основе экспериментальной модели крыс был изучен фтористо-кремниевый гипермикроэлементоз. Патоморфологическая архитектура длительной интоксикации этими МЭ печени укладывалась в обычную картину гепатоза, а для почек - характеризовалась выраженными дистрофично-некроби-отическими изменениями эпителия извитых канальцев и дистальных отделов нефрона. В миокарде наблюдали слабо выраженные дистрофические и атрофи-ческие процессы, а в слизистой оболочке желудка - десквамацию эпителиоци-тов поверхностных слоев и эрозию.

Рентгенографическая картина костей и суставов крыс при фтористо-кремниевой интоксикации

Анализ рентгенограмм позволил выявить особенности воздействия различных доз МЭ на состояние субхондральных пластин и структуру губчатого вещества суставных концов трубчатых костей.

У крыс, получавших фтор в дозе 5 мг/кг, в 50% случаев наблюдали равномерный остеопороз суставных концов костей в форме крупнопетлистой перестройки губчатого вещества и относительное повышение их прозрачности.

У животных при введении фтора в дозе 10 мг/кг в 90% случаев была выражена кистозно-лакунарная перестройка губчатых структур эпифизов, особенно костей, образующих коленный сустав.

При интоксикации кремнием регистрировали признаки остеосклероза в виде снижения прозрачности костей.

Явные изменения в костной ткани были обнаружены у животных, получавших одновременно фтор и кремний. Обращала на себя внимание мелкопетлистая перестройка рисунка губчатого вещества эпифизов, утолщение субхондраль-ных пластин с потерей четкости контуров, снижение прозрачности всех элементов костной ткани, которые были признаками остеосклероза.

Индексы трубчатых костей позволили оценить нарушения процессов осте-

огенеза под влиянием фтора и кремния.

Как известно, индекс эпифиза характеризует рост бедренной кости в длину. Введение фтора в дозе 5 мг/кг способствовало увеличению этого показателя на 15%. При кремниевой интоксикации рост этих костей усиливался на 10%, а при совместном введении МЭ - на 12%.

Индекс формирования кортикального слоя позволяет оценить интенсивность остеогенеза. В бедренных и плечевых костях крыс регистрировали замедление этих процессов. В локтевых и плечевых костях при интоксикации фтором в дозе 5 мг/кг эти процессы усиливались. При сочетанной нагрузке фтором и кремнием только в локтевых костях наблюдали увеличение этого показателя (за счет уменьшения ширины костно-мозгового канала).

Индекс пропорциональности трубчатой кости отображает скорость процессов резорбции. В бедренных и плечевых костях при дозе фтора в 10 мг/кг и кремния эти явления усиливались, в локтевых - замедлялись у крыс всех опытных групп, особенно, при совместном воздействии МЭ (р<0,001).

Таким образом, длительная интоксикация различными дозами фтора в сочетании с кремнием отразилась на процессах формирования костной ткани, что верифицировалось рентгенографическими изменениями, не характерными для скелетного флюороза. Эти данные позволяют сделать предположение, что присутствие кремния тормозит активированные фтором резорбтивные процессы в бедренных костях более значительно, чем в плечевых и локтевых. Образование ими комплексных соединений, возможно замедляет депонирование фтора в высокоминерализованных тканях.

Зависимость показателей фосфорно-кальциевого обмена и активности: щелочной фосфатазы в ротовой жидкости от содержания фторидов и -

силикатов в воде

В районе А содержание фторид-ионов в смешанной слюне увеличивалось с возрастом и было на порядок ниже (в среднем, 2,86 мкмоль/л), чем у лиц, проживающих в районе Б (в среднем, 17,10 мкмоль/л), у которых не наблюдали различий в значениях этого МЭ от возраста. У жителей района Б было обнаружено снижение уровня кальция, кроме 12-летних детей. Концентрация неорганических фосфатов у них оставалась стабильной, но у подростков этот показатель достоверно увеличивался (р<0,001).

Величина Са/Р коэффициента слюны была достоверно ниже в районе Б за счет уровня кальция (р<0,001). Только у 12-летних детей обоих районов его величины были близкими.

Активность ЩФ была особенно низкой у 12-летних детей из обоих районов. Эти показатели не зависели от концентрации фторидов и силикатов в воде как у детей 7-летнего возраста, так и у взрослых. Лишь в группе 15-летних пациентов были выявлены значительные отклонения: если образцы слюны взяты из

региона с дефицитом фторидов и силикатов, то интенсивность реакции была резко подавлена, и наоборот - довольно высокая активность ЩФ выявлялась у лиц, проживающих в местности с избытком фторидов и силикатов (р<0,001).

Таким образом, избыточные концентрации фтора и кремния способствовали увеличению активности ЩФ, повышению уровня неорганических фосфатов и снижению Са/Р коэффициента слюны. Эти процессы приводили к усилению реминерализации и повышению устойчивости эмали к кариесу.

Гигиенический прогноз стоматологической заболеваемости с учетом концентраций фтора и кремния в воде

Сравнительная характеристика частоты и интенсивности стоматологических заболеваний в зависимости от возраста в исследуемых районах А и Б представлена в таблице 3.

Таблица 3

Сравнительная характеристика частоты и интенсивности стоматологических

заболеваний в зависимости от возраста (М + т)

Возраст, годы Количество людей Флюороз Кариес

Распространенность, % Интенсивность Распространенность, % Интенсивность

Район А

6-7 198 16,8+1,21 1,31+0,60 96,9+1,71 5,91+0,30

11-12 189 23,2+1,03 1,52+0,39 87,5+2,41 4,12+0,30

15 155 28,4+1,41 1,81+0,39 91,1+3,62 4,52+0,31

35-44 295 27,5+1,14 2,91+0,58 93,5+2,81 7,11+0,32

Район Б

6-7 153 38,9+1,51 *** 2,32+0,30 90,2+2,71** 4,83+0,40 **

11-12 177 50,2+2,03 8,61±1Д1 *** 70,1+5,21*** 2,51+0,20 ***

15 112 52,8+1,92 *** 9,21+1,31 *** 93,8+2,61 5,12+0,30

35-44 419 57,7+2,12 *** 8,22+0,78 *** 88,6±5,42 5,41+0,51 *

Примечание: р - достоверность между показателями в районах А и Б.

* -р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001.

В районе Б частота и интенсивность кариеса оказалась достоверно ниже у 7- и 12-летних детей в сравнении с детьми района А. У взрослых района Б распространенность этой патологии была ниже и интенсивность кариозного процесса в 1,3 раза меньше. Частота флюороза увеличивалась с возрастом в обоих районах, но была, в среднем, в 2 раза больше в районе Б. Интенсивность флюороза у 12-летних детей этой местности в 5,7 раза отличалась от показателей района А.

Для прогноза стоматологической заболеваемости был проведен факторно-

регрессионый анализ с учетом концентраций фтора и кремния в воде.

Полученная математическая зависимость для флюороза имела высокие проценты приближения (65,8% и 81,2%) к выборке данных и достоверность (р<0,001), а для кариеса эти показатели были менее значимы (р>0,05).

Таким образом, были выбраны степенные уравнения только для распространенности (у, %) флюороза от возраста детей (х, годы):

При содержании фтора 0,6-1,0 мг/л и кремния 0,8-2,2 мг/л:

При содержании фтора 1,6-3,1 мг/л и кремния 11,4-15,6 мг/л:-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Многочисленные литературные данные, а также собственные исследования показали, что ФЛ, в действительности, многообразен в своих проявлениях и имеет особенности течения в присутствии определенных микроэлементов (ЭМ. Кузьмина и др., 1996; A.M. Хамадеева, 1998; Т.Н. Юшманова 2001).

Анализ картографических данных выявил избыточные концентрации галогена в почвах отдельных регионов Читинской области, приуроченных, в основном, к месторождениям флюоритов и криолитов. Это дало возможность устано--вить биогеохимические ареалы фтора для определения границ эндемического очага.

Усиленное испарение влаги с поверхности почв способствовало повышению минерализации подземных вод, в которых наблюдалась прямая связь ее с гидрокарбонатами (r=+0,80), сульфатами (r=+0,55), натрием (г=+О,86) и обратная - с кальцием (r=-0,47) и магнием (r=-0,56).

В подземных водах диапазон концентраций фтора составил от 1,6 до 3,1 мг/л, а кремния - от 6,5 до 13,5 мг/л. В озерах уровень фторидов в 4 раза больше, а силикатов - в 3 раза. Пробы вод артезианских скважин по сравнению с грунтовыми водами колодцев содержали в 2 раза больше фтора, кремния, железа, в 4,4 раза - свинца, в 3 раза - лития и олова, в 1,4 раза - кобальта. Значения фтора, кремния, марганца, железа и лития превышали ПДК.

Таким образом, полученные гидрохимические данные были основанием для проведения целенаправленного стоматологического обследования населения.

В обоих районax частота и интенсивность ФЛ увеличивалась с возрастом и, особенно, высокие показатели наблюдались среди подростков. У 12-летних детей распространенность и интенсивность кариеса были минимальными по сравнению с районом, в котором регистрировался дефицит фтора и кремния в воде.

В ходе исследований выявлено, что в ротовой жидкости концентрация фторид-ионов была на порядок выше у всех лиц, проживающих в районе с избытком МЭ. Во всех возрастных группах содержание кальция снижалось, кроме 12-летних детей, а уровень неорганических фосфатов оставался стабильным, хотя у

подростков он повышался (р<0,001). Вышеуказанное проявлялось в уменьшении величины Са/Р коэффициент Активность ЩФ слюны увеличивалась во всех группах, особенно, у подростков в районе Б.

Таким образом, при высоком уровне фторидов в воде кремний уменьшает частоту флюороза, а при низком - способствует снижению их кариесингибирую-щего действия за счет образования с фторид-ионами комплексных соединений.

Для детализации патогенетических механизмов развития флюороза были изучены ответные реакции у крыс в модельных опытах.

Длительное воздействие фтора вызывало у них определенную элективность поражения верхних и нижних резцов, а также их коленных, локтевых суставов и трубчатых костей. В присутствии кремния ФЛ поражались только нижние резцы, и содержание фтора в них было достоверно меньше.

Относительные индексы трубчатых костей позволяли оценивать процессы перестройки костной ткани во время интоксикации: интенсивность роста бедренной кости в длину увеличивалась как под воздействием фтора, так и кремния. Кортикальный слой бедренных и плечевых костей при введении кремния истончался, а в локтевых - происходило его утолщение. Фториды усиливали эти процессы во всех костях, кроме бедренных. При совместном действии МЭ наблюдалось ускорение остеогенеза только в локтевых костях. Процессы резорбции под действием кремния замедлялись в локтевых костях, но усиливались в бедренных и плечевых. Фториды действовали подобным образом во всех костях, кроме бедренных. Совместное введение МЭ достоверно снижало резорбцию только в локтевых костях.

Следовательно, фториды и силикаты вызывали специфические реакции со стороны остеокластов и остеобластов: кремний несколько замедлял резорбтив-ные процессы и развитие остеосклероза на ранних стадиях. Их совместное при-сугствие частично предотвращало остеопороз. Возможные механизмы действия фтора и кремния на костную ткань представлены на рисунке 2.

Проведенные морфологические исследования органов экспериментальных животных показали, что фтористой интоксикации в печени наблюдается гепа-тоз, в почках - нефроз, в миокарде - дистрофические и атрофические процессы, в слизистой желудка - эрозии. При совместной интоксикации МЭ дистрофические изменения в печени и почках были более, выраженными.

Кратковременное действие высоких доз (5 мг/кг и 10 мг/кг) фтора во время инъекций могло запустить цепь "аномального" метаболизма, приводящего в конечном итоге к некрозу клеток и тканей.

Вариации массовых коэффициентов подтверждали эти морфологические изменения в печени, почках, в сердце и в ткани легких.

К концу эксперимента введение кремния увеличивало его концентрацию в сыворотке крови в 2 раза. Совместная интоксикация МЭ также способствовала росту уровня кремния, но на 40% меньше. Изменения в минеральном обмене

под действием фтора вызывали гиперкальциемию при стабильном уровне неорганических фосфатов. Во всех опытных группах, кроме крыс, получавших кремний, концентрация фосфатов была больше на 23%. Молярный коэффициент подтверждал зарегистрированные явления: его величина возрастала на 27,7% за счет уровня кальция в третьей группе крыс и уменьшалась на 15,7% в четвертой группе из-за увеличения количества фосфатов. При совместном введении МЭ эти различия нивелировались.

Ответная реакция со стороны ферментов была разнообразной При введении кремния активность ЩФ повышалась в 1,9 раза по сравнению с контролем. При совместной интоксикации скорость гидролиза снижалась на 33,2% по сравнению с кремниевой и на 25% с фтористой нагрузкой. Отдельно фториды и силикаты иигибировали активность АсАТ. Их совместное присутствие стимулировало интенсивность переаминирования в 1,6 раза сильнее, чем в контроле. Кремний не изменял скорости реакций, катализируемых ЛДГ, но в сочетании с фторидами активность фермента увеличивалась на 29,4%. При введении силикатов активность фруктозо-1,6-дифосфатальдолазы возрастала на 25 %, а в присутствии фторидов снижаюсь на 26,8%.

Известно, что при длительной интоксикации фторид-ионы обладают мем-бранотоксическим эффектом, повышая интенсивность липидной пероксидации на фоне ослабления ингибирующей активности антиоксидантной системы (О.А.Антонян, 1982). Мембраносвязанные ферменты обнаруживаются в сыворотке крови в повышенных количествах в результате нарушения целостности клеточных мембран (Л.РШпоуа й аИ, 2000; А.В. Белоусов, 2001).

Действие кремния направлено, в первую очередь, на синтез коллагена путем активации пролингидроксилазы (А.М. Соловьева, 2000; А.В. Скальный, 2003).

Вероятность прямой математической зависимости между концентрацией фтора в воде и распространенностью кариеса невелика из-за влияния разнообразных факторов (П.А. Амвросьев и др., 1997; В.Н. Чуканов, 2000). Проведенный нами регрессионный анализ позволил рассчитать математические уравнения зависимости распространенности флюороза от возраста, которые имели степенной характер. Использование подобных уравнений для кариеса нецелесообразно из-за низкого процента приближения к выборке (р>0,05).

Таким образом, в ходе исследований были получены данные, позволяющие рассматривать ХТК юго-восточного Забайкалья как кремнефтористую биогеохимическую провинцию, в которой флюороз зубоз у населения имеет среднюю распространенность (49,9%).

Для характеристика напряженности эндемии нами была выбрана группа 12-летних детей, у которых в этом возрасте происходит формирование постоянного прикуса. У них регистрировалась самая низкая распространенность (70,1+5,21%) и шггенсивность (2,51+0,20) кариеса, а частота флюороза была близка к средней величине (50,2+2,03%) при высокой его интенсивности (8,61+1,21).

Рис 2. Вероятные механизмы действия фтора и кремния на ткани трубчатых костей.

выводы

1. Природные воды Хараноро-Тургинской котловины юго-восточного Забайкалья содержат повышенные концентрации фтора (от 1,6 до 3,1 мг/л) и кремния (от 6,5 до 13,5 мг/л), количественные вариации которых, определяются происхождением источни-коа

2. У лиц, проживающих в местности с избыточными величинами фторидов и силикатов

в воде, усиливаются реминерализующие свойства ротовой жидкости, т.к. у всех групп независимо от возраста наблюдается снижение уровня общего кальция при стабильном содержании неорганических фосфатов, обмен которых связан с активацией ЩФ в присутствии высоких концентраций кремния."

3. Токсические дозы фторидов у животных вызывают остеопороз трубчатых костей,

нагрузка кремнием не сопровождается серьезными повреждениями в этих тканях. При совместном введении МЭ наблюдается остеосклероз. В присутствии кремния признаки зубного флюороза менее выражены.

4. Патоморфологическая картина при фтористо-кремниевой интоксикации у крыс ха-

рактеризуется нефрозом и гепатозом, в миокарде - атрофически-дистрофическими процессами, в слизистой желудка - явлениями эрозии.

5. Математический анализ результатов исследований позволяет выбрать наиболее при-

ближённые к выборке данных степенные уравнения, отражающие зависимость частоты флюороза от возраста с учётом концентраций фтора и кремния в воде. Эти уравнения могут быть использованы для предварительного расчета распространенности этой патологии в эндемических очагах флюороза.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При разработке региональной программы профилактики стоматологических заболеваний в области следует учитывать гидрохимическую характеристику природных вод Забайкалья.

2. Службе санитарно-эпидемиологического надзора рекомендовать проведение мониторинга фторидов и силикатов в природных водах для прогнозирования экологозави-симых патологий в регионах с высокой общей заболеваемостью взрослого и детского населения. Совместное действие фторидов и силикатов, обладающих гепатогок-сическим и нефропатическим эффектами, особенно удетей, вызывает необходимость пересмотра или уточнения ГОСТов питьевой воды по этим микроэлементам с учетом региональных особенностей.

3. Стоматологической службе области совместно с сетью аптек рекомендовать применение зубных паст, обогащенных органическими соединениями кремния в районах с избытком фторидов в воде для предотвращения возникновения и развития флюороза зубов у детей и остеопороза у беременных.

4. В лечебно-профилактических учреждениях рекомендуется проводить санитарно-про-светительную работу для профилактики остеопорозов у женщин в пред- и постклимактерическом периодах, а также переломов в пожилом возрасте по употреблению пищевых добавок, содержащих в оптимальных суточных дозах кремний в районах с высоким содержанием фтора, а фториды - в районах с низким уровнем силикатов в

воде.

5. В эндемических по флюорозу районах Читинской области заболеваемость костно-мышечной системы занимает ведущее место. Для снижения этой заболеваемости был разработан способ лечения деформирующего артроза ЬП степени с использованием электрофореза 5% раствором сульфата марганца в сочетании с сеансами игло-рефлексотерапии для выведения депонированного фтора и нормализации минерального обмена. Стойкая ремиссия патологического процесса длилась 6 месяцев, поэтому лечение рекомендовалось проводить 2 раза в год.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ'

1. Кузина, И.В. Зависимость фосфорно-кальциевого обмена от содержания фтора в воде /И.В.Кузина, В.Н.Иванов // Сб. трудов. - Чебоксары, 1986. - С.354-356.

2. Кузина, И.В. Содержание ионов кальция, неорганических фосфатов и активность щелочной фосфатазы в слюне детей Читинской области с учетом разной концентрации фтора в питьевой воде /И.В.Кузина, Г.И.Фролова, МП-Сошнянина; Читинск. мед. академия. - Чита, 1987. - 7с. - Деп. во ВИНИТИ 15.01.1987,340-В.

3. Кузина, И.В. Содержание ионов кальция, фосфора, активность щелочной фосфатазы и

кариес зубов у детей в Читинской области с разным содержанием фтора /И.В.Кузина, Г.И.Фролова, Э.А.Раднаев // Педиатрия: вопросы диагностики и лечения: Сб. те-зисов-Чита, 1988.-С.45-46.

4. Кузина, И.В. Влияние кремния на рентгенографическую характеристику крыс при экспериментальном флюорозе /И.В.Кузина, Б.Н.Ерофеев //1 Всесоюзная конференция "Геохимическое окружение и проблемы здоровья в зонах нового экономического освоения": Тезисы докладов. - Чита, 1988. -С. 156-158.

5. Кузина, И.В. Влияние кремния на содержание фтора в резцах крыс при экспериментальном флюорозе /И.В.Кузина, ЭАРадпаев, Ю.В Лесников, С.В.Демидов //1 Всесоюзная конференция "Геохимическое окружение и проблемы здоровья в зонах нового экономического освоения": Тезисы докладов. -Чита, 1988. - С. 158-160.

6. Кузина, И.В. Физиотерапевтическая коррекция минерального обмена у больных с патологией костно-мышечной системы с учетом биогеохимической ситуации /И.В.Кузина, В.ДАхметов // Микроэлементы человека: Материалы II Всесоюзного симпозиума. - Москва, 1989. - С.29-30.

7. Кузина, И.В. Геохимические особенности природных вод юго-восточного Забайкалья /И.В.Кузина, Л.В.Замана, Н.М.Гладкая, Ю.В.Лесников // Эндемические болезни Забайкалья: Сб.трудов. - Чита, 1989. - С.38-40.

8. Кузина, И.В. Рентгенологические особенности состояния костно-суставной системы

при биохимическом дисбалансе /И.В.Кузина, Б.Н.Ерофеев, В.Ю.Погребняков, С.Г.Байнякшин //Вопросы мед. экологии и проблемы улучшения здоровья населения КНДР и Забайкалья: Сб. тезисов. - Чита, 1989. - С.99-100.

9. Кузина, И.В. Кариес зубов и аномалии зубочелюстной системы у детей в местности с различным содержанием кальция в питьевой воде /И.В.Кузина, Г.И.Фролова, Л.А.Фатьянова// Вопросы мед. экологии и проблемы улучшения здоровья населения КНДР и Забайкалья: Сб. тезисов. - Чита, 1989. - С. 136-137.

10. Кузина, И.В. О возможных аспектах влияния слабоминерализованных вод на здоровье населения И.В.Кузина, Л.А.Фатьянова, Э.Л.Раднаев //Реабилитация здоровья рабочих горно-рудной промышленности Забайкалья: Сб. трудов. - Чита, 1990. - С. 125128.

11. Кузина, И.В. Клинико-лабораторная оценка результатов фторпрофилактики кариеса зубов в условиях г. Читы /И.В.Кузина, Г.И.Фролова, Л.А-Елизова, ЭАРаднаев // Реабилитация здоровья рабочих горно-рудной промышленности Забайкалья: Сб. трудов. - Чита, 1990. - С.94-96.

12. Кузина, И.В. Зависимость стоматологической заболеваемости рабочих ГОКов Читинской области от химического состава питьевых вод /И.В.Кузина, Л.А.Фатьянова, Э.А.Раднаев, С.В.Демидов // Реабилитация здоровья рабочих горно-рудной промышленности Забайкалья: Сб. трудов. - Чита, 1990. - С.131-133.

13. Кузина, И.В. Прижизненная растворимость эмали - биохимический тест при адаптации в Забайкалье /И.В.Кузина, О.Б.Ганина, Э.Л.Раднаев // Актуальные вопросы стоматологии: Межвузовский сб. трудов. - Чита, 1991. - С.8-10.

14. Кузина, И.В. Патология почек и печени крыс при хронической интоксикации фтором • и кремнием /И.В.Кузина, АА.Жаворонков // Экологическая патология и ее фарма-кокоррекция: Сб. трудов, Ч. II. - Чита, 1991. - С. 157-158.

15. А.С. 1821193 СССР, ГКИ СССР Способ лечения деформирующего артроза/И.В.Кузина, ВДАхметов; Читинск. мед. ин-т. -4704632/14; Заявл. 14.06.89; Опубл. 15.06.93; Бюл. № 22 // Врачебное дело. -1984. - № 11. - С.З 5.

16. Кузина, И.В. Влияние хронической фтористой и кремниевой интоксикации на кожные покровы и зубы в эксперименте /И.В.Кузина, Э.А.Раднаев // Актуальные вопросы дерматологии и венерологии: Сб. тез. и докл. науч.-практ. конференции Урала, Сибири Забайкалья и Дальнего Востока. - Чита, 1993. - С.74-76.

17. Кузина, И.В. Частота и интенсивность флюороза и кариеса с математическим прогнозом заболеваемости в эпидемическом очаге/И.В.Кузина, ЭА.Раднаев, М.Ф.Сав-ченков // Экологические интоксикации, биохимия, фармакология, клиника: Сб. тезисов Всесоюзной научной конференции. - Чита, 1996. - С.52-54.

18. Кузина, И.В. Содержание фтора и общая минерализация питьевой воды в некоторых источниках Забайкалья /И.В.Кузина, Э .А.Раднаев // Актуальные проблемы стоматологии: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Чита, 1998. - С.29-30.

19. Кузина, И.В. Комплексное лечение деформирующего артроза в эндемическом по флюорозу району /И.В.Кузина, В.Д.Ахметов, Э .А.Раднаев //Среда обитания и здоровье населения: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Оренбург, 2001. - С.290-291.

20. Кузина, И.В. К вопросу об обратном развитии костного флюороза /И.В.Кузина, Е.Д. Фастыковская // Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины: Сб. Всерос. науч.-практ. конф. - Чита, 2003. - С.286.

21. Кузина, И.В. Сравнительная характеристика нарзанов Забайкалья /И.В.Кузина, Л.А.Фатьянова, Н.Н.Коцюржинская //Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины: Сб. Всерос. науч.-практ. конф. - Чита, 2003. - С.337-338.

№11

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЛсЛТ - аспартатаминотрансфераза (КФ 2.6.1.1)

ЛДГ - лакгатдегидрогеназа (КФ 1.1.1.27)

МЭ - микроэлемент

пгт - поселок городского типа

ПДК - предельно допустимые концентрации

рН - водородный показатель

ФЛ - флюороз

ХТК - Хараноро-Тургинская котловина

ЧГМА - Читинская государственная медицинская академия

ЧИПР - Читинский институт природных ресурсов

ЩФ - щелочная фосфатаза (КФ 3.1.2.1)

Лицензия ИД №03077 от 23.10.00. Подписано в печать 19.05.04. Бумага офсетная. Формат 60 х 84 Ч16. Усл.печ.л-1,0 Тираж 100. Заказ № 652004

Отпечатано в информационно-издательском центре ЧГМА 672090, Чита, ул. Горького, 39а.

Актуальность проблемы

В настоящее время чрезвычайно актуальной является проблема дефицита пресной воды и ее качества. Оценка влияния водного фактора на организм человека — обязательный компонент комплексного анализа факторов окружающей среды с состоянием его здоровья (90, 106, 129, 149, 152).

Труды школы А.П. Авцына (1981-1996 гг.) по микроэлементологии показали значимость изучения геохимичекой экологии биогеохимических эндемий в медицине.

Сопряженный анализ природной среды и организма человека дает возможность выявить основные источники МЭ в геохимических ландшафтах, пути их миграции и условия возникновения этих заболеваний (32, 40, 79, 116, 140, 142, 175, 194, 198,207).

ВОЗ указывает на важность профилактики возникновения массовых заболеваний неинфекционной природы, таких как кариес и флюороз, и установление связи между гигиеническими условиями среды и особенностями их клинических проявлений (7, 81, 105, 115, 158).

МЭ принимают активное участие в физиологических процессах, они связаны с такими мощными регуляторами биохимических процессов, как ферменты, гормоны, витамины (139, 163, 184).

Эссенциальность фтора не исключает его токсичности для животных и человека, так как при высоких дозах наступают изменения в минеральном, углеводном, липидном, белковом обменах, которые зависят от длительности и условий поступления в организм (1, 9, 13, 22, 74, 80, 126, 134, 167, 177, 195, 209,213,215).

Фундаментальные исследования показали способность фторидов предотвращать развитие кариеса, влиять на минерализацию костной ткани, воздействовать на биологические мембраны и активно вмешиваться в процессы обмена веществ (68, 74, 91, 102, 180, 209).

Во многих регионах для профилактики кариеса проводится фторирование воды. Отдаленные побочные эффекты у детей и людей пожилого возраста нуждаются в тщательном изучении, т.к. известно о определенной чувствительности организма человека к этому МЭ на определенных стадиях его развития (24, 75, 85, 92, 104, 105, 110, 123, 181).

Многие труды посвящены изучению накопления фтора в зубах в присутствии других МЭ (190, 197, 199, 206).

Многие макро- и микроэлементы, такие как кальций, магний, железо, молибден, алюминий, фосфаты и сульфаты, влияют на усвоение фторидов из пищевых продуктов и могут оказывать действие на его метаболизм в костной ткани (115, 118, 191, 192,210).

Многочисленные литературные данные, что флюороз, в действительности, многообразен в своих проявлениях и имеет особенности течения в присутствии определенных микроэлементов, таких как кремний (34, 83,29, 141, 155).

Но процессы взаимодействия кремния с фтором в эмали зубов практически не освещены в известной нам литературе.

Обобщение данных о кремнии, полученных в последние годы, раскрывает его важную роль в поддержании гомеостаза и мобилизации защитных сил организма в сложной биогеохимической ситуации (113, 151).

Установлено, что кремний активно участвует в процессах формирования костной ткани и синтезе коллагена. Его метаболизм связан не только с фтором, но и с кальцием, фосфором, марганцем и другими МЭ (131, 168, 200). Соединения этого металлоида определяют не только архитектуру соединительной ткани в составе гликозаминогликанов и белков, но и регулируют транспорт ионов, метаболитов и воды (145, 201). Вместе с тем установлено, что избыточное поступление кремния оказывает токсическое действие на организм, но механизм развивающихся при этом биохимических изменений выяснен недостаточно (109, 117, 153, 160).

В работах некоторых авторов дается описание морфологических повреждений дыхательной, мочевыделительной, сердечно-сосудистой систем без объяснения интимных механизмов развивающихся нарушений при совместном введении фтора и кремния (119, 161, 170).

Биологическая система микроэлементного гомеостаза регулирует поступление, метаболизм, специфическое накопление и выделение МЭ, которые оказывают синергическое или антагонистическое влияние на различные физиологические функции (79).

Флюороз - это системное заболевание биогеохимической природы, которым страдает более 20 млн. человек. Очаги ФЛ, являясь по своему происхождению сложными гетерогенными системами, нуждаются в комплексной оценке.

Кариес как гипофтороз - это один из наиболее массовых патологических процессов современного человечества. Не только фтор, кремний, но и другие МЭ, обладая остеотропными свойствами, имеют большое значение в клинической патологии (194, 208, 211).

При экспериментальном моделировании на животных появляется возможность изучения ответных реакций при различных дозах МЭ и особенно при их совместном введении (166, 183, 189, 216).

Вышеизложенные факты обусловливают необходимость изучения патогенетических аспектов флюороза и кариеса, а также актуальность разработки новых методов профилактики микроэлементозов.

Цель исследования: изучить гидрохимическую обстановку в Читинской области (Хараноро-Тургинская котловина), оценить содержание фторидов и силикатов в природных водах и выявить их связь с заболеваемостью флюорозом и кариесом.

Для реализации этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить микроэлементный состав природных вод Забайкалья с детальной расшифровкой содержания фторидов и силикатов в различных водоисточниках.

2. При длительном воздействии фторидов и силикатов выявить состояние некоторых биохимических систем крови, морфологическую и рентгенографическую патологию в органах и костях животных.

3. Изучить характер биохимических изменений минерального обмена в ротовой жидкости в различных возрастных группах в зависимости от концентраций фтора и кремния в природных водах.

4. Дать оценку эндемического очага по заболеваемости флюорозом и кариесом. На основании регрессионного анализа вывести математическую зависимость этой патологии от возраста с учетом различных концентраций фторидов и силикатов в природных водах.

Научная новизна. Впервые дана гигиеническая оценка природных вод Хараноро-Тургинской котловины юго-восточного Забайкалья как своеобразного эндемического очага флюороза.

Выявлены особенности патофизиологических и морфологических изменений в модельных экспериментах на крысах при введении различных доз фтора и кремния.

Показаны антагонистические отношения между фтором и кремнием в ответных реакциях со стороны зубо-челюстной системы экспериментальных животных при их совместном поступлении.

Практическая ценность работы. В результате выполненной работы дана характеристика юго-восточного Забайкалья как кремнефтористой биогеохимической провинции - своеобразного очага флюороза, в котором кроме стоматологических заболеваний, широко распространены артрозы.

Внедрение в практику. Уравнения регрессий рекомендованы для предварительного прогноза флюороза и кариеса в зависимости от возраста населения, употребляющего питьевую воду с различным содержанием фторидов в присутствии высоких концентраций кремния.

Получен патент на изобретение «Способ лечения деформирующего артроза», в основе которого лежит метод физиотерапевтического воздействия, направленный на выведение депонированного фтора у больных, проживающих в эндемическом очаге.

Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедр общей химии, биохимии, стоматологии детского возраста, общей гигиены Читинской государственной медицинской академии.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Природные воды Хараноро-Тургинской котловины юго-восточного Забайкалья содержат повышенные концентрации фтора и кремния, количественные вариации которых определяются происхождением источников.

2. Гидрогеохимическая характеристика природных вод является ведущим фактором в формировании эндемического очага флюороза в Хараноро-Тургинской котловине. Кремний способен снижать токсичность фторидов в костной ткани, уменьшая их депонирование и усиливая их выведение в виде растворимых комплексных соединений.

3. Длительная интоксикация фтором у животных вызывает остеопороз трубчатых костей, нагрузка кремнием не сопровождается серьезными повреждениями в этих тканях. При поступлении избытка микроэлементов наблюдается остеосклероз. Развитие признаков зубного флюороза замедляется в присутствии кремния.

4. Математические уравнения распространенности флюороза в зависимости от возраста могут быть использованы для прогнозирования этой патологии в эндемическом очаге.

Апробация диссертации. Результаты исследования представлены на: - симпозиуме «Особенности липидного обмена в условиях Сибири и Дальнего Востока с учетом бытовых и пищевых факторов» (Чита, 1987);

- научно-практической конференции «Педиатрия: вопросы диагностики и лечения» (Чита, 1988);

- I всесоюзной конференции «Геохимическое окружение и проблемы здоровья в зонах нового экономического освоения» (Чита, 1988);

- международной научно-практической конференции «Вопросы медицинской экологии и проблемы улучшения здоровья населения Забайкалья и КНДР» (Чита, 1989);

- всесоюзном симпозиуме «Микроэлементозы человека» (Москва, 1989);

- научно-практической конференции «Поиск лекарственных средств и их использование в клинике» (Чита, 1990);

- III международной конференции «Экологическая патология и ее фармакокоррекция» (Чита, 1991);

- научно-практической конференции дерматовенерологов Урала, Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока «Актуальные вопросы дерматологии и венерологии» (Чита, 1993);

- всероссийской научной конференции «Экологические интоксикации: биохимия, фармакология, клиника» (Чита, 1996);

- всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы стоматологии» (Чита, 1998);

- всероссийской научно-практической конференции «Среда обитания и здоровье населения» (Оренбург, 2001);

- всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины» (Чита, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 работа и получен патент № 1821193 на изобретение «Способ лечения деформирующего артроза».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы о методах исследованиях, двух глав собственных наблюдений, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы и приложений.

выводы

1. Природные воды Хараноро-Тургинской котловины юго-восточного Забайкалья содержат повышенные концентрации фтора (от 1,6 до 3,1 мг/л) и кремния (от 6,5 до 13,5 мг/л), количественные вариации которых определяются происхождением источников.

2. У лиц, проживающих в местности с избыточными величинами фторидов и силикатов в воде, усиливаются реминерализующие свойства ротовой жидкости, т.к. у всех групп независимо от возраста наблюдается снижение уровня общего кальция при стабильном содержании неорганических фосфатов, обмен которых связан с активацией ЩФ в присутствии высоких концентраций кремния.

3. Токсические дозы фторидов у животных вызывают остеопороз трубчатых костей, нагрузка кремнием не сопровождается серьезными повреждениями в этих тканях. При совместном введении МЭ наблюдается остеосклероз. В присутствии кремния признаки зубного флюороза менее выражены.

4. Патоморфологическая картина при фтористо-кремниевой интоксикации у крыс характеризуется нефрозом и гепатозом, в миокарде -атрофически-дистрофическими процессами, в слизистой желудка -явлениями эрозии.

5. Математический анализ результатов исследований позволяет выбрать наиболее приближённые к выборке данных степенные уравнения, отражающие зависимость частоты флюороза от возраста с учётом концентраций фтора и кремния в воде. Эти уравнения могут быть использованы для предварительного расчета распространенности этой патологии в эндемическом очаге.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При разработке региональной программы профилактики стоматологических заболеваний в области следует учитывать гидрохимическую характеристику природных вод Забайкалья.

2. Службе санитарно-эпидемиологического надзора рекомендовать проведение мониторинга фторидов и силикатов для прогнозирования экологозависимых патологий в регионах с высокой общей заболеваемостью взрослого и детского населения. Совместные действия фторидов и силикатов, обладающих гепатотоксическим и нефропатическим эффектами, особенно у детей, вызывает необходимость пересмотра и уточнения ГОСТов питьевой воды по этим микроэлементам с учетом региональных особенностей.

3. Стоматологической службе области совместно с сетью аптек рекомендовать применение зубных паст, обогащенных органическими соединениями кремния в районах с избытком фторидов в воде для предотвращения возникновения и развития флюороза молочных зубов у детей и остеопороза у беременных.

4. В лечебно-профилактических учреждениях рекомендуется проводить санитарно-просветительную работу для профилактики остеопорозов у женщин в пред- и постклимактерическом периодах, а также переломов в пожилом возрасте путем назначения пищевых добавок, содержащих в оптимальных суточных дозах кремний в районах с высоким содержанием фтора, а фториды — в районах с низким уровнем силикатов в воде.

5. В эндемических по флюорозу районах Читинской области заболеваемость костно-мышечной системы занимает ведущее место. Для снижения этой заболеваемости разработан способ лечения деформирующего артроза 1-Й степени с использованием электрофореза 5% раствором сульфата марганца в сочетании с сеансами иглорефлексотерапии для выведения депонированного фтора и нормализации минерального обмена. Стойкая ремиссия патологического процесса длилась 6 месяцев, поэтому лечение рекомендовалось проводить 2 раза в год.