ПРОБЛЕМНІ СТАТТІ

АЛІМЕНТАРНІ ГІПО- ТА ГІПЕРМІКРОЕЛЕМЕНТОЗИ

В.І.Смоляр, доктор мед. наук, професор
Г.І. Петрашенко, кандидат мед. наук

Національний університет харчових технологій
Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя, Київ

РЕЗЮМЕ. В статье суммированы материалы о гипо- и гипермикроэлементозах алиментарного происхождения, представлены данные о потребности взрослого человека в микроэлементах и максимально допустимых их концентрациях в пищевых продуктах.

SUMMARY. The summarized materials about nutritional hypo- and hypermicroelementosis, the data about reguirement of adults in the microelements and their maximal possible concentrations in foodstuffs are adduced in this article.

Забезпечення організму людини низкою мінорних компонентів їжі, зокрема мікроелементами, з різних причин часто є критичним, призводячи до розвитку специфічних захворювань, які одержали загальну назву "мікроелементози". Мікроелементози об'єднують усі хвороби й симптоми, зумовлені дефіцитом, надлишком і дисбалансом мікроелементів в організмі [1, 2]. Неадекватне надходження мікроелементів в організм людини призводить (в залежності від ступеня їх дефіциту або надлишку) або до фізіологічних змін в межах звичайної регуляції, або до значних порушень метаболізму, або до виникнення специфічних захворювань. Патологія виникає, коли регуляторні процеси перестають забезпечувати гомеостаз.

Класифікація гіпомікроелементозів наведена на рис. 1. Найвідоміший у світі приклад гіпомікроелементозу — це ендемічний дефіцит йоду, який призводить до розвитку зоба. Про те, що ендемічний зоб є наслідком дефіциту йоду, відомо ще з 20-х років ХХ ст. [3]. Ендемічний зоб найчастіше виявляється в гірських місцевостях. Тепер на цю хворобу страждає більш як 200 млн. жителів нашої планети. Дефіцит йоду виявлений у західних і північних регіонах України, у так званій Поліській біогеохімічній провінції з нестачею йоду в ґрунті, воді та харчових продуктах. Крім ендемічного зоба, в районі Карпат, в Поліській біогеохімічній провінції реєструється підвищена частота гіперплазії щитовидної залози. Між ступенем ендемічності по зобу й виділенням йоду з сечею та вмістом його в материнському молоці одержана корелятивна залежність (табл. 1).

Залізодефіцитна анемія — ще один яскравий приклад поширеного гіпомікроелементозу, який часто зустрічається в педіатричній практиці, акушерстві та гінекології. Залізодефіцитна анемія спостерігається майже у 500 млн. жінок і дітей. За статистичними даними залізодефіцитна анемія реєструється у кожного п'ятого жителя планети Земля. Найчастіше вона виникає у осіб, які мають підвищену потребу в залізі (діти, жінки репродуктивного віку, люди похилого віку), але споживають їжу відносно низької енергетичної цінності. Залізодефіцитна анемія часто виникає на першому році життя внаслідок виснаження запасів заліза в організмі і недостатньому надходженні його з їжею.

Симптомокомплекс недостатності міді включає кілька синдромів. Перший характеризується гіпохромною анемією, гіпопротеїнемією, низьким вмістом міді й заліза в сироватці крові. В разі цієї форми дефіциту у дітей на 5—9 місяцях життя зменшується вміст гемоглобіну, кількість еритроцитів, рівень заліза й міді в сироватці крові. В таких випадках показане одночасне введення в організм препаратів міді і заліза.

Другому синдрому дефіциту міді та заліза притаманні анемія, нейтропенія, діарея і кісткові порушення. Цей синдром описаний у дітей 8—11 місяців, які протягом 2 місяців знаходились на молочній дієті. Характерно, що додавання заліза або білка до раціону цих дітей не давало лікувального ефекту. Лише додаткове введення міді ліквідує симптоми захворювання. Експериментальними дослідженнями нами доведено, що при дефіциті міді виникає затримка формування кісткової тканини епіфіза, витончення зони росту, зменшення кількості кісткових трабекул та значне витончення кортикального шару стегнових кісток [2].

Недостатність цинку поширена в багатьох країнах (серед підлітків Ірану, Єгипту, серед населення Туреччини, Португалії, Марокко, Панами, Сербії, США та ін.). У наш час із дефіцитом цинку пов'язують три види поширеної патології. Одна з них — хвороба Прасада, яка характеризується низьким ростом (навіть карликовістю), недостатністю статевого розвитку, зрощуванням епіфізів, огрубінням шкіри, летаргією, зниженням апетиту, збільшенням розміру печінки і селезінки. Таке захворювання спостерігається майже у 3% сільських підлітків Ірану та Єгипту.

Другий вид недостатності цинку характеризується різними формами спотвореного апетиту, смаку й нюху (гіпо- та дисгевзія) при низькому рівні цинку в плазмі, еритроцитах, волоссі, сечі і супроводжується геофагією. Такий синдром спостерігається у осіб, які перенесли важкі інфекційні захворювання, у дітей із затримкою росту, у хворих при опіках, при захворюваннях печінки. Порушення смакової чутливості пояснюють змінами у синтезі цинквмісного білка (густина) привушною залозою, а також порушенням структури слинних залоз. Третій синдром дефіциту цинку характеризується гальмуванням заживлення ран, що зв'язують із зменшенням синтезу ДНК, білка, зокрема колагену. Дерматити кінцівок та слизової оболонки рота, анального отвору, статевих органів, які поєднуються з пароніхією і загальною алопецією, відносять до дерматологічних проявів недостатності цинку. Діарея — один із перших їх проявів. До найбільш ранніх ознак недостатності цинку в організмі відносяться також апатія й депресія, дратівливість, емоційні порушення, тремор, іноді атаксія. Недостатність цинку пов'язують із його впливом на біосинтез білка, зменшенням активності цинквмісних ферментів. Відомі два види патології генетичного походження (ентеропатичний акродерматит та серповидноклітинна анемія), зумовлені порушенням абсорбції цинку в слизовій оболонці кишок.

Вторинна недостатність цинку внаслідок цинкурії виникає при алкогольному цирозі печінки, цукровому діабеті, вагітності та її токсикозах, тяжких опіках, травмах, при мальабсорбції, голодуванні, безбілковому та парентеральному харчуванні.

У зв'язку з умовами життєдіяльності (надлишок рафінованих та технологічно оброблених продуктів) відносно великі групи населення знаходяться у групі ризику виникнення недостатності цинку.

Для людини необхідний 3-валентний хром. Він є складовою частиною фактора толерантності до глюкози (ФТГ). ФТГ являє собою комплекс 3-валентного хрому, двох молекул нікотинової кислоти та трьох амінокислот — гліцину, глютамінової кислоти та цистину. При його нестачі виникає порушення вуглеводного обміну — стійка гіперглікемія або зниження толерантності до глюкози. Симптоми недостатності хрому часто спостерігають у людей похилого віку та у вагітних жінок. У багатьох регіонах світу зареєстровані значні порушення обміну глюкози в разі недостатнього білкового харчування. Виявлена висока частка змін утилізації глюкози при ожирінні та атеросклерозі. Можливо, в їхньому розвитку відіграє роль нестача хрому.

Результати численних досліджень дали можливість вважати, що основна фізіологічна роль хрому пов'язана з інсуліном. Хром стимулює формування дисульфідних зв'язків між дисульфідними містками інсуліну і сульфідними групами мітохондріальної мембрани шляхом утворення потрійного комплексу. Завдяки цьому інсулін збільшує потік глюкози, що проходить через мембрани. Запропоновано три варіанти взаємодії хрому з інсуліном: утворення хром-інсулінового комплексу підвищеної активності, пригнічення хромом активності тканинної інсулінази та формування трикомпонентного комплексу між ділянкою мембрани, інсуліном і хромом. Тепер дослідники віддають перевагу гіпотезі про утворення хром-інсулінового комплексу. Хром може полегшувати реакції обміну між SH-групами мембрани і дисульфідними містками ланцюга інсуліну шляхом участі в утворенні трикомпонентного комплексу, він знаходиться у вигляді багатоядерних часток типу

На обмін вуглеводів впливає багато чинників. Хром ліквідовує лише частину порушень у разі його нестачі. Тому хром не слід вважати ні засобом від гіпоглікемії, ні замінником інсуліну, ні протидіабетичним засобом. Основна дія хрому — це попередження виразних порушень обміну вуглеводів і супутніх хронічних захворювань, зумовлених його нестачею.

Недостатність селену для людини встановлена у 1979 році при обстеженні хворих на юнацьку кардіоміопатію (хвороба Кешана), ендемічну для окремих регіонів Китаю. У науковій літературі є повідомлення про розвиток кардіоміопатії у дітей США та Нової Зеландії, зумовленої нестачею селену. При цьому виявлено зниження концентрації селену в сироватці крові до 0,3 мкг/100 мл (норма — 1—2 мкг/100 мл) та активності селенвмісного ферменту глутатіонпероксидази в еритроцитах та гранулоцитах до 6—11% від норми. Встановлено, що в зоні поширення хвороби Кешана вміст селену в продуктах харчування найнижчий (менш як 50% адекватного рівня). Латентна недостатність селену виявлена у жителів Фінляндії. Дефіцит селену зв'язують також із синдромом "колискової" або "раптової" смерті дітей.

Розмаїття симптомів недостатності селену свідчить про порушення основних процесів обміну. Відомо, що селен має антиоксидантну дію: захищає мембрани від пошкоджень продуктами перекисного окислення ліпідів, виконує функції каталізатора у ферментативних реакціях. Селен може виконувати багато функцій токоферолу. Добова потреба дорослої людини в мікроелементах наведена в таблиці 2.

До числа природних моногіпермікроелементозів відносять борні ентерити, ендемічну кремнієву нефропатію, молібденову подагру, флюороз зубів, алюмінієву хворобу та сурм'яну сечокам'яну хворобу (рис. 2).

Ендемічний борний ентерит описаний на території Арало-Каспійської низовини, де в ґрунті, воді і харчових продуктах накопичується надлишок бору.

Ендемічна нефропатія описана в окремих регіонах Балканського півострова, зокрема на території Болгарії та Сербії, а також в Росії, зокрема в південно-західних районах Чувашії, де в період повені вміст кремнію в крові у 8—10 разів перевищує норму. З 1960 року з'явилось багато публікацій про поєднання ендемічної нефропатії з розвитком пухлин у сечових шляхах. Заміна води сприяла нормалізації ситуації.

Описана анемія у людей, які мешкають у Баймакській біогеохімічній провінції (Росія), де з добовим раціоном та питною водою надходить більш як 13 мг міді (норма — 2—3 мг) та мало молібдену (0,08 мг/добу замість 0,2—0,3), що порушує оптимальне співвідношення між ними — 1:170 замість 1:10.

У жителів, що мешкають в Анкаванській біогеохімічній провінції на території Вірменії з великим вмістом молібдену в ґрунті внаслідок підвищення активності ферменту ксантиноксидази і утворення сечової кислоти виникає ендемічне захворювання типу подагри. В окремих населених пунктах захворюваність ендемічною подагрою досягає 37%.

На території сурм'яних біогеохімічних провінцій Ферганської долини (Узбекистан) діти мають більш високий зріст, масу тіла і більшу окружність грудної клітки.

У багатьох країнах виявлені біогеохімічні провінції з надлишком фтору. Однією з найбільших (площа 34 тис. км2) є Бучацька провінція в Лівобережній Україні [4]. У воді 85,5% артезіанських свердловин цієї провінції концентрація фтору перевищує 1,5 мг/л (максимальна концентрація досягає 18 мг/л). Надлишок фтору негативно впливає не лише на формування зубів, а й на роботу багатьох органів і систем, збільшує частоту розвитку гіпо- і анацидних гастритів, ревматизму, виникає гальмування росту внаслідок впливу фтору на процеси біогенезу колагену, зменшення чутливості очей до кольорів. Значно поширені екзостози та артрити неспецифічного походження. В разі фтористої інтоксикації значно пошкоджується підшлункова залоза, спостерігаються дистрофічні, некробіотичні та мікроциркуляторні зміни в екскреторній і інкреторній паренхімі. Причому діти — найбільш чутливі до дії токсичних рівнів фтору.

Останнім часом приділяється увага вивченню алюмінієвої хвороби, викликаної токсичною дією надлишку алюмінію. Алюмінієва енцефалопатія зареєстрована в 17 країнах у хворих, які знаходились на гемодіалізі. Її причиною вважають накопичення алюмінію в тканинах печінки та головного мозку.

Прикладом ендогенного мідного гіпермікроелементозу є гепатоцеребральна дистрофія, що спричиняє спадкове порушення синтезу церулоплазміну на рівні транскрипції, призводить до накопичення міді в печінці та центральній нервовій системі.

До полігіпермікроелементозів можна віднести хворобу Кашина-Бека (урівську хворобу), яка реєструється в Читинській та Амурській областях (Росія), в Таджикистані, в північно-східному Китаї. Причина захворювання ще не зовсім з'ясована, але вважають, що надлишок стронцію, фосфатів, марганцю відіграє провідну роль.

Причиною техногенних гіпермікроелементозів є забруднення навколишнього середовища токсичними елементами, перш за все свинцем, кадмієм, ртуттю та арсеном. Свинець — небезпечна нейротоксична речовина, яка впливає на центральну та периферійну нервові системи (свинцева енцефалопатія) та нирки (свинцева нефропатія). Дослідники висловлюють все більшу тривогу з приводу збільшення забруднення свинцем навколишнього середовища в економічно розвинених країнах і його негативної дії на здоров'я населення. В наш час практично всі харчові продукти, вода й інші об'єкти навколишнього середовища забруднені свинцем. Максимальне забруднення атмосферного повітря свинцем характерне для районів, розташованих навколо свинцевоплавильних комбінатів та в безпосередній близькості від доріг з інтенсивним рухом автотранспорту.

Хімічна дія свинцю призводить до зниження розумових здібностей, до порушення пам'яті і психічного розвитку дітей. Доведено, що навіть при низькому рівні свинцю в крові він викликає серйозні порушення метаболізму. Доведено, що свинець гальмує утворення активної форми вітаміну D у нирках і тим самим може сприяти збільшенню частоти рахіту серед дітей. Нами показано, що середньодобове навантаження свинцем у центральній зоні України — 165 мкг. Це достатньо високий рівень, якщо врахувати, що чутливість організму дітей на порядок вища, ніж у дорослих. При вживанні 600—700 мкг можуть з'являтися скарги, властиві свинцевому астеновегетативному синдрому (цефалгія, ішіалгія, гінгівіт, зниження зорової адаптації та ін.). Необхідно прийняти заходи до того, щоб знизити вміст свинцю в дитячому харчуванні до мінімально можливого рівня (менш як 60 мкг/добу).

Рухові шляхи периферійної нервової системи — основна мішень токсичної дії свинцю. Патологічні зміни в цих волокнах, викликані свинцем, зумовлені як сегментарною демієлінізацією, так і дегенерацією аксонів. Параліч м'язів із виникненням симптому "звисаючої кисті або стопи" давно вважається класичною ознакою клінічного отруєння свинцем. Тепер доведено, що безсимптомне уповільнення швидкості проведення збудження по руховому нерву, яке реєструється у робітників із рівнем свинцю в крові не більше, як 70 мкг/100 мл, є проявом токсичності свинцю. Уповільнення провідності в дрібних рухових волокнах ліктьового нерва є найчутливішим показником нейротоксичної дії свинцю. В трансверзальних дослідженнях показано загальне зниження провідності ліктьового нерва при вмісті свинцю в крові менш, як 50 мкг/100 мл. Останнім часом у проспективних дослідженнях на підприємствах свинцевої промисловості уповільнення провідності ліктьового нерва виявлено при більш низьких рівнях свинцю в крові — 30—40 мкг/100 мл.

Клітини, які вистеляють внутрішню поверхню проксимальних канальців, найчутливіші до дії свинцю. Вміст свинцю в крові менш, як 25 мкг/100 мл, викликає пригнічення активації вітаміну D у цих клітинах.

Механізм розвитку свинцевої анемії має два напрями: пошкодження біосинтезу гему й прискорення руйнування еритроцитів. Гальмування біосинтезу гему зумовлене пригніченням активності цитоплазматичної D-амінолевулінової кислоти, і цей ефект пов'язаний з дозою. При рівні свинцю в крові 10—20 мкг/100 мл вже виникають початкові зміни в крові.

Гальмування активності мітохондріального ферменту ферохелатази є другим напрямом у біосинтезі гему, який пригнічується свинцем. Ферохелатаза каталізує перехід іона заліза феритина у протопорфірин для утворення гему. Гальмування ферохелатази викликає посилене виділення копропорфірина із сечею й накопичення протопорфірину в еритроцитах. У дорослих його рівень починає перевищувати фон у разі вмісту свинцю в крові 25—30 мкг/100 мл.

Для інтоксикації кадмієм характерним є ураження нирок та кісток. Найвідоміший у світі приклад аліментарної інтоксикації кадмієм — це хвороба "Ітай-ітай" у населення префектури Тояма (Японія), що зв'язано із забрудненням кадмієм річкової води, яку використовували для поливу плантацій рису. Добове споживання кадмію у цьому випадку становило 600—800 мкг (замість 30—50).

Виробнича діяльність людини сприяє надходженню значної кількості ртуті в навколишнє середовище (спалювання палива, виробництво сталі, цементу та фосфатів, виплавка металів та ін.). Лише внаслідок спалювання вугілля в навколишнє середовище щорічно викидається близько 3000 т ртуті (1 кг вугілля містить до 1 мг ртуті). Масові отруєння ртуттю зареєстровані в багатьох країнах (Пакистан, Гватемала, Ірак, Японія та ін.). Найбільший спалах аліментарного отруєння метилртуттю спостерігався в Іраку в 1971—72 рр., коли було госпіталізовано більш як 6000 осіб, із них померло 500. Причиною отруєння було вживання хліба, спеченого з борошна злаків, оброблених алкілртутними препаратами. Другий відомий приклад аліментарного отруєння ртуттю — це "хвороба Мінамата", яка уразила населення одного з прибережних районів Японії. Воно вживало забруднені ртуттю продукти моря. Загальна кількість постраждалих від "хвороби Мінамата" перевищила 10 тисяч чоловік, із них 520 померли. Ця хвороба стала грізною пересторогою відносно тяжких наслідків впливу ртуті на організм людини. У зв'язку з цим у багатьох країнах, населення яких вживає значну кількість риби, встановлені національні норми надходження ртуті з їжею в межах 0,03—1 мг/кг.

Клінічні прояви "хвороби Мінамата" нагадують церебральний параліч. У новонароджених захворювання проявляється спастичним паралічем, сліпотою й супроводжується відставанням у розумовому розвитку. Найбільш серйозний результат забруднення біосфери і навколишнього середовища ртуттю криється в генетичних наслідках. У японських дітей з вродженим отруєнням метилртуттю виявлена надзвичайно висока частота аномалій фізичного розвитку. Учені Швеції довели, що у дітей, які харчуються рибою, що містить метилртуть, підвищена частота хромосомних аберацій. Дози ртуті, нешкідливі для матерів, можуть ушкоджувати мозок плода. Чи варто говорити, що концентрація ртуті у рибі 0,15 мг/кг є абсолютно нешкідливою для дорослих і дітей? Якщо хтось з'їсть рибу один раз на тиждень, чи не піддається він небезпеці?

Масові аліментарні отруєння арсеном мали місце в багатьох країнах світу (у Великій Британії — пивом, у Японії — молочною сумішшю, в Канаді — соєвим соусом, в Мексиці — питною водою, на о. Тайвань — питною водою та ін.). Загальним клінічним проявом хронічної інтоксикації арсеном вважають зміни шкіри (пігментація, кератоз), а специфічним симптомом — ураження судин (на о. Тайвань — хвороба "чорна стопа"). Основною неврологічною аномалією, зумовленою дією арсена, є сенсорна нейропатія.

Вперше наслідки надмірного вживання селену з харчовими продуктами (селеноз) для здоров'я населення були описані у людей, які мешкали на фермах Південної Дакоти (США), де сільськогосподарські тварини потерпали від отруєння селеном, викликаного кормом місцевого виробництва, вирощеного на землях, багатих на селен.

Значна частота шлунково-кишкових порушень і жовтувате забарвлення шкіри (табл. 3), можливо, є результатом дисфункції печінки внаслідок селенозу.

Описано захворювання дітей, які мешкали в селено-залізному регіоні Венесуели. Воно проявлялось нудотою та патологією нігтів, високим рівнем селену в крові та сечі. Спалах захворювання селенозом стався також в селено-залізному регіоні Китаю у 1961—64 роках. Характерними ознаками селенозу були патологія нігтів — підвищена ламкість, білі плями та поздовжні смуги; втрата волосся та нігтів, запалення шкіри, випадіння волосся, у важких випадках — парестезія. Ці симптоми виявлені у 49,2% жителів п`яти сіл. Як з'ясувалось, причиною захворювання виявився рис, забруднений селеном, що забезпечувало його надходження в організм у кількості 3000—7000 мкг на добу (допустиме добове споживання становить 750—800 мкг). Вважають, що при надходженні селену в кількості 3000 мкг на добу виникають перші симптоми його інтоксикації.

Класифікація гіпермікроелементозів наведена на рис. 2.

Максимально допустимі концентрації хімічних елементів у харчових продуктах наведено в таблиці 4.

У зв'язку з викладеним, створення уніфікованої системи моніторингу продуктів харчування з метою оцінки контамінації токсичними елементами та їхнього впливу на біологічні системи організму й стан здоров'я населення становить важливе завдання контролю навколишнього середовища.

Література
1. Коломийцева М.Г., Габович Р.Д. Микроэлементы в медицине. —М.: Медицина, 1970. —288 с.
2. Смоляр В.И. Гипо- и гипермикроэлементозы. —К.: Здоров'я, 1989. —150 с.
3. Dunn J.T., F. van der Haar. A practical Guide to the correction of iodine deficiency. —WHO, 1990. —62 p.
4. Окунев В.Н., Смоляр В.И., Лаврушенко Л.Ф. Патогенез, профилактика и лечение фтористой интоксикации. —К.: Здоров'я, 1987. —152 с.

| Зміст |