Избыточное содержание некоторых элементов у жителей Республики Карелия в аспекте возможности определения вероятной территории проживания и связанных с элементным составом тела патологий

Количество и состав микро- и макроэлементов в человеческом организме в значительной степени зависят от целого ряда биологических, географических и химических факторов. Главный канал, посредством которого человек включается в окружающую биосферу и круговорот химических элементов в ней, — это пищевые цепи.

Высокая приспособляемость человека к геохимическим характеристикам окружающей среды служит залогом его более или менее эффективной жизнедеятельности. Ответ организма на особенности этих характеристик скорее специфичен для популяции в целом, нежели индивидуален [1—3].

Существует гипотеза, что набор характеристик адаптивного типа не находится в какой-либо зависимости от принадлежности индивида к тем или иным этносу или расе. Известен также тот факт, что регуляторный механизм намного эффективнее работает у коренных жителей региона, нежели у тех, кто переехал в регион. Так, болезнь Кашина—Бека, которой часто страдают дети переселенцев в Забайкалье, практически не встречается у детей коренного населения [2].

Отличия в структурном составе элементов жителей разных геохимических ареалов и популяционный тип реакции создают предпосылки для эффективной судебно-медицинской диагностики этнотерриториальных групп населения. Для индивидуальной дифференциации они могут служить в нижеперечисленных случаях:

1. В случае поступления на экспертизу неопознанного человеческого тела (фрагментов тела, в том числе зубной и костной тканей) возможно определение вероятного региона проживания и экологической обстановки в нем;

2. В случае имеющихся в наличии останков человека возможно диагностировать микроэлементозы, т.е. патологии, имеющие взаимосвязь с обменом элементов, в регионе, где человек проживал длительное время;

3. В случае необходимости опознания тел (либо установления целого по частям), разрушенных в результате крупной катастрофы с большим числом жертв либо извлеченных из массового захоронения.

Для установления возможности решения указанных задач в судебно-медицинской экспертизе, а именно определения видовой принадлежности, изучен уровень содержания макро- и микроэлементов в бедренной и грудинной костях человека, коровы и свиньи [4]. А уже позднее [5] были исследованы возможности изучения особенностей коренных жителей определенного региона как лиц, имеющих наилучшую адаптацию к биогеохимическим характеристикам региона. Для этого проводили эмиссионный спектральный анализ фрагментов костной ткани черепа, принадлежащих лицам среднего возраста, мужчинам и женщинам, имеющим как монголоидное, так и европеоидное происхождение.

Следует отметить появление публикаций, в которых подтверждается вероятность произвести групповую дифференциацию лиц, проживающих в одном регионе, но принадлежащих к разным этносам, на основании анализа структуры элементов зубной ткани [6]. Были выявлены пути дифференциации групп лиц, объединенных территориальным признаком, на основе палеоантропологического материала и обнаруженных посредством атомно-абсорбционной спектрометрии концентраций кальция, цинка, меди, марганца, железа, свинца и стронция [7]. Дополнительное изучение костных останков, взятых в разных регионах (отдельных областях европейской части России, Средней Азии, района Чукотки [8]), показало, что концентрация означенных химических элементов имеет выраженную взаимосвязь с природно-климатической зоной проживания. Авторы полагают, что указанные совпадения нельзя считать случайными, хотя для однозначных выводов недостаточно данных. И действительно, территориальные границы прогноза достаточно широки, а количество изучаемых элементов невелико.

Таким образом, научные исследования элементного состава тканей, целью которых являлось выявление территории, где человек с большой вероятностью проживал длительное время, осуществлялись в природно-климатическом, экологическом и геохимическом аспектах. Достигнуты убедительные результаты, подтверждающие наличие возможности различать этнотерриториальные группы лиц по указанной системе признаков. Однако для проведения такого рода экспертиз необходимы не только исследования групп населения, постоянно проживающих в различных климатогеографических зонах на территории Российской Федерации, но и наличие единых рабочих моделей, с помощью которых диагностируется вероятное место проживания.

Цель работы — рассмотрение научных данных об избыточном содержании некоторых элементов у жителей Республики Карелия в аспекте возможности определения вероятной территории проживания и связанных с элементным составом тела патологий.

Исследовали источники литературы, включающие научные данные о содержании макро- и микроэлементов в волосах у жителей Республики Карелия, обладающих разными половозрастными характеристиками, а также об их отличиях от референсных значений (за референсные приняты значения жителей средней полосы России), в контексте возможного решения судебно-медицинским экспертом вопросов о вероятном месте проживания человека и имеющихся патологиях, исходя из структуры и состава элементов в теле.

Использовали такие методы исследования, как обобщающее и аналитическое оценивание.

Человек способен осуществлять нормальную жизнедеятельность только при определенных условиях: если ему доступны продукты питания, вода, воздух, в которых содержится достаточное для поддержания физиологических функций количество микро- и макроэлементов.

Анализ наличия и взаимообмена этих элементов в организме дает возможность дать достаточно верное заключение о том, как действуют все его физиологические системы и каковы перспективы появления определенных патологий. Для жителей северных областей это имеет особую важность, поскольку они постоянно находятся под воздействием хронического экологически обусловленного стресса [9].

Микроэлементозы — патологии и заболевания, причиной которых становится дисбаланс (профицит или недостаток) элементов — настоящий бич современного человечества. Все ключевые функции организма могут быть нарушены в результате дисбаланса химических элементов. При этом важно понимать, что чаще всего это не носит острых клинических проявлений, но проблемы накапливаются постепенно, в ходе очень тонких и трудно отслеживаемых процессов на молекулярном уровне.

Исходя из этого, оценивать этиологию микроэлементозов логичнее всего на базе оценки баланса элементов и выявления их совокупных концентраций. Лишь каждый 4-й человек, согласно статистическим данным, имеет сбалансированную структуру элементов в организме. Более ¹/₂ населения планеты имеют либо умеренные, либо выраженные патологии, причина которых — избыток или недостаток тех или иных химических элементов [10, 11].

Все микроэлементозы подразделяются на эндогенные (полученные по наследству) и экзогенные (возникшие в результате воздействия биогеохимических факторов).

Экзогенные микроэлементозы, в свою очередь, подразделяются на техногенные и природные [12, 13]. Природные микроэлементозы обусловлены характеристиками биосферы региона, техногенные — возникают вследствие более или менее близкого соседства с промышленными производствами. Техногенные микроэлементозы чаще всего связаны с профицитом конкретных элементов и их соединений, в числе которых висмут, барий, бериллий, ртуть, свинец, кадмий, алюминий. Чтобы в организме накопился избыток этих элементов, не обязательно находиться в зоне самого производства или рядом с ним. В силу действия водных и воздушных потоков указанные элементы могут переноситься на достаточно большие расстояния.

Наиболее токсичные элементы из окружающей среды воздействуют на детей. Накопление их в организме начинается еще в то время, когда дитя находится в материнской утробе. Под угрозой также беременные и кормящие женщины, пожилые люди.

За последнее время наблюдается еще один ярко выраженный источник так называемых ятрогенных (имеющих лечебно-диагностическую причину) микроэлементозов. В числе означенных причин следующие:

— проведение интенсивной терапии с использованием медикаментов, содержащих те или иные химические элементы, вводимых путем ингаляций, парентерально или перорально. В ряде случаев источником микроэлементоза становятся поддерживающая терапия (к примеру, полностью парентеральное питание), лечебные процедуры (типа диализа);

— хирургические операции на желудочно-кишечном тракте, в результате чего повреждаются (или полностью «выключаются») важные зоны всасывания элементов.

Причиной развития вторичного микроэлементоза может также стать гельминтоз, протекающий в особо тяжелой форме.

Важно понимать, что микроэлементоз может развиться в результате недостатка или переизбытка как одного, так и нескольких элементов. При этом проблема дефицита зачастую возникает не только из-за того, что нужные элементы не поступают в организм, но и из-за их неусвоения. В свою очередь, причинами неусвоения могут стать нарушение всасывания в желудочно-кишечном тракте, антагонизм самих элементов, проблемы с транспортировкой и обменом веществ. Иными словами, в патологический процесс на разных его стадиях так или иначе оказывается вовлечено большинство систем организма.

Необходимость адаптации к экстремальным условиям жизни также может провоцировать недостаток определенных элементов.

К сожалению, на сегодняшний день судебная медицина мало знакома с микроэлементозами. Экспертных исследований в этом направлении также почти нет. Если человек скончался по причине той или иной болезни, судебно-медицинская экспертиза не будет проводиться (если это не скоропостижная смерть).

Поскольку, как указано выше, микроэлементозы развиваются долго и медленно, исследование элементного состава тела судебными экспертами может проводиться лишь на основании того, что следствию не удалось установить личность покойного. А значит, выявление вероятного места проживания покойного имеет немаловажное значение.

Оценивая данные, полученные в результате исследования элементной структуры тела, следует всегда обращать внимание на выраженные повышательные или понижательные пики значений количества макро- и микроэлементов, постоянно присутствующих в тканях. Такие пики могут говорить либо о наличии определенных заболеваний, для которых подобная картина характерна, либо о воздействии геохимических и/или экологических факторов региона постоянного проживания.

Если исследуются останки в стадии скелетирования, следует как можно более полно определить наличие и количество как постоянно присутствующих, так и редких макро- и микроэлементов. Если хотя бы один элемент из числа непостоянных встречается во множественных пробах, это позволяет утверждать, что кости принадлежат одному и тому же человеку. Если же редкие элементы встречаются в костях в разных количествах, то это останки, принадлежащие разным людям.

Исследование сбалансированности химических элементов в биосистеме «человек — среда обитания» на конкретных территориях будет способствовать решению существенного количества проблем междисциплинарного характера. В их числе следующие:

— осуществление профилактического мониторинга здоровья жителей региона;

— выявление групп риска по признакам избытка/недостатка элементов;

— анализ взаимозависимостей в системе многосторонних связей между человеком и его средой жизни;

— составление карт регионов, на которых отражены ареалы, экологически неблагополучные с точки зрения техногенных или природных факторов.

Крайне важным результатом может стать составление обоснованных рекомендаций по исправлению дисбаланса микронутриентов. Эти рекомендации могут использоваться как основной гигиенический критерий оценки действенности профилактической работы с жителями конкретных местностей.

При исследовании элементного состава у жителей Республики Карелия обнаружено следующее. По содержанию мышьяка, бериллия и алюминия отклонений ни у одного из участников референтной группы не выявлено. В то же время отмечены отклонения от нормы, но в пределах не более 2%, по селену, ванадию, кадмию, никелю и литию, а также более значимые превышения концентрации ртути, бора и свинца [14].

Избыток ртути был зафиксирован более чем у 14% жителей Республики Карелия, принявших участие в исследовании, при этом не было установлено его зависимости от гендерных показателей. Однако достоверно чаще избыток этого элемента встречался у обследуемых старше 60 лет, нежели в возрастных группах 20—25 лет [14]. Это, вероятно, связано с кумулятивным характером соединений ртути и их накоплением с возрастом.

Ртуть входит в число максимально токсичных для организма металлов. Основные каналы ее попадания в организм — с пищей, водой, воздухом (в том числе с курением и вдыханием табачного дыма) [15—17]. Антагонисты ртути — цинк и селен. Соответственно, их недостаток также был обнаружен у обследованных жителей Республики Карелия [18, 19].

Повышенная концентрация бора определялась более чем у 9% обследованных лиц. При этом она была характерна в одинаковой степени как для мужчин, так и для женщин в возрасте 20—25 лет и 60 лет и старше [10, 14, 20]. Бор является элементом, оказывающим токсическое действие на иммунную систему, его повышенное содержание может вызывать предпатологические нарушения углеводного обмена, сбои в функционировании женской и мужской половых систем [13, 20].

Избыток свинца был обнаружен более чем у 5% участников референтной группы. Превышение по свинцу оказалось более характерным для людей старше 60 лет, а также выявлялось в большей степени у мужчин, чем у женщин [14]. Это соответствует утверждениям ряда специалистов о том, что организм мужчины накапливает свинец активнее, чем организм женщины [10, 21]. В нашей стране до 30% населения страдают от избытка свинца, что специалисты связывают с высоким уровнем индустриального загрязнения.

Обнаруженный у участников исследования недостаток железа, магния, фосфора, кальция и цинка вносит свою лепту в повышение способности организма по усвоению свинца [14, 18, 22]. Сера и аскорбиновая кислота являются антагонистами ртути и свинца, но их всасывание ухудшается при избыточных количествах бора [10, 21].

Повышение уровня свинца в тканях приводит к увеличению риска гипертонии, ускоряет прогрессирование хронических болезней почек, оказывает отрицательное влияние на кроветворную систему и минеральную плотность костной ткани [23, 24].

Приведенные данные наглядно демонстрируют наличие у обследованных жителей Республики Карелия (северо-запад европейской части России), имеющих сопоставимый возраст, специфики минерального обмена. Эта специфика появляется как реакция на воздействие совокупности эколого-биогеохимических факторов и имеет выраженное отличие от действующих физиологических норм. Выявленный дисбаланс элементов влечет за собой многочисленные нарушения минерального обмена и развитие эндемических микроэлементозов.

1. Исследование состава и структуры химических элементов в биосистеме «человек — среда обитания» в привязке к конкретной местности может позволить решать целый ряд междисциплинарных проблем.

2. Выявлена выраженная специфика элементного состава тела у населения Республики Карелия в сравнении с параметрами физиологической нормы, характерными для жителей средней полосы России. Одной из характерных особенностей является избыточное содержание ртути, бора и свинца: бора — у лиц в возрасте 20—25 лет и 60 лет и старше, а свинца и ртути — только у лиц старше 60 лет. Это свидетельствует о том, что последние накапливаются в организме в ходе жизни человека, что напрямую связано с увеличивающимся дефицитом эссенциальных элементов, являющихся антагонистами токсичных.

3. На основе анализа уровня содержания макро- и микроэлементов в организме конкретного человека в сопоставлении с данными по закономерностям их распределения в разных геохимических ареалах, в том числе в Республике Карелия, возможны судебно-медицинская диагностика этнотерриториальных групп населения и индивидуальная дифференциация человеческих останков.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.