Журнал «Здоровье ребенка» 5 (26) 2010

Вступ

У населення сучасного мегаполісу внаслідок впливу ряду негативних факторів оточуючого середовища спостерігається накопичення в організмі різних хімічних, у тому числі токсичних, елементів, що становить проблему для лікарів різного профілю, суспільства. Така ситуація веде до погіршання стану здоров’я, особливо дитячого населення.

За даними літератури та особистими спостереженнями, в організмі дітей сучасного мегаполісу визначено перевищення біологічно допустимих рівнів ряду токсичних металів, серед яких значне місце займає накопичення кадмію [5, 7, 14].

Кадмій не є життєво необхідним хімічним елементом для організму людини. Цей елемент практично відсутній в організмі новонароджених, з віком акумулюється організмом, і до 50 років його загальний вміст може досягати 20–30 мг [8]. За середнім умістом в організмі тварин і людини кадмій зараховують до мікроелементів. У природі кадмій присутній у грунті, рудах, морській воді, в атмосферу надходить у результаті вулканічних вивержень і вивільнення з рослин [1, 3]. Суттєве джерело забруднення навколишнього середовища кадмієм — це видобуток і металургія цинку, електронна промисловість, виробництво фарб, електротехнічна промисловість та суперфосфатні добрива [1]. Із розвитком сучасних технологій антропогенний ­внесок надходження кадмію в атмосферу від сталеливарних заводів та заводів із переробки відходів у 3 рази перевищує надходження природними шляхами [8]. Кадмій належить до токсикантів із високою здатністю акумулюватися в тканинах і органах.

Кадмій надходить в організм людини через шлунково-кишковий тракт (за добу в середньому 20–50 мкг з харчовими продуктами та 0,1 мкг з питною водою) і дихальні шляхи (0,02 мкг) [8]. Уміст кадмію в харчових продуктах підвищується при використанні в сільському господарстві добрив та стічних вод, забруднених цим металом. Забрудненню їжі кадмієм сприяє використання ядохімікатів, що містять цей метал, посуду з полівінілхлориду, стабілізованого кадмійорганічними сполуками, посуду, покритого емалями і пігментами, в яких присутній кадмій, пакувальних матеріалів на основі целюлози [9, 10].

Особливістю біологічної дії кадмію є його здатність негативно впливати на здоров’я людини при тривалому впливі низьких рівнів забруднення у зв’язку з високим коефіцієнтом біологічної кумуляції (до 40 років). Відомо, що кадмій може значною мірою змінювати метаболізм і функції таких есенціальних елементів, як цинк, залізо, мідь, марганець, кальцій, селен [2, 13].

Органами-мішенями при інтоксикації кадмієм є нирки, кістковий мозок, сперма, печінка, трубчасті кістки та частково селезінка. Відомо, що важкі метали відкладаються у волоссі, нігтях і кістках, таким чином реалізуючи захисну реакцію організму від деяких важких металів, у тому числі кадмію, коли здійснюється механізм депонування й інактивації. Токсичний вплив кадмію менш виражений, ніж в інших токсичних елементів, у зв’язку з частковим зв’язуванням його білком металотіонеїном.

Кадмій належить до імунотоксичних елементів. При хронічному кадміозі уражаються сечостатева, бронхолегенева системи, розвивається анемія, пов’язана зі зниженням всмоктування заліза в кишечнику і лізисом еритроцитів, підвищується артеріальний тиск, порушується сперматогенез.
Адекватне оцінювання забезпеченості мікронутрієнтами і рівня навантаження токсичними елементами потребує застосування сучасних ефективних аналітичних методів, що можуть бути використані при масових обстеженнях населення [13]. Порівняно з аналізом крові або сечі елементний аналіз волосся має ряд переваг, серед яких відносно високий вміст хімічних елементів у волоссі, неінвазивність відбору проб, переваги при транспортуванні та зберіганні. Вміст мікроелементів у волоссі відбиває мікроелементний статус людини в цілому [6]. Індикатором умісту кадмію в організмі також є волосся.

Мета роботи — вивчення вмісту кадмію у волоссі та можливих шляхів його надходження в організм дітей шкільного віку, визначення впливу кадмію на організм для розробки рекомендацій щодо профілактичних заходів цим дітям.

Матеріали та методи

Нами обстежено 282 дитини (142 хлопчика і 140 дівчаток) віком 11–14 років однієї із шкіл Святошинського району м. Києва. Діти проходили комплексне клініко-інструментальне обстеження в дитячій клінічній лікарні № 5 м. Києва. Для деталізації скарг проводилося анкетування батьків дітей, що включало також питання щодо вивчення мікросередовища дитини стосовно тютюнопаління. Діти були оглянуті педіатром, невропатологом і ЛОР-лікарем. Проводились клінічні аналізи крові, сечі, калу. Інструментальне обстеження включало електрокардіографію, ультразвукове обстеження органів черевної порожнини, за необхідності — гастрофіброскопію та рН-метрію, реографію судин головного мозку.
У дітей, яких спостерігали, проведений аналіз прикореневої зони волосся на вміст 7 хімічних елементів (Cd, Ni, Zn, Se, Fe, Cr, Mn). Вміст мікроелементів у волоссі вивчався за допомогою рентген-флюоресцентного спектрометра ElvaX.

Відхилення індивідуального мікроелементного профілю дитини фіксували, використовуючи визначені М.Г. Скальною (2009) біологічно допустимі рівні (БДР) токсичних і межі нормального вмісту есенціальних хімічних елементів у волоссі дітей. Так, біологічно допустимий рівень для кадмію у волоссі дітей не повинен перевищувати 0,15 мкг/г [11]. Референтні значення концентрації кадмію у волоссі, за А.В. Скальним (2003), становлять 0,03–0,18 мкг/г [12].

Дослідження були відкритими контрольованими рандомізованими. Статистична обробка даних проводилась з використанням програмних пакетів МS Excel та SPSS for Windows.

Результати дослідження та їх обговорення

Проведеними дослідженнями визначено, що перевищення біологічно допустимого рівня кадмію у волоссі мали 33,7 % дітей (95 з 282 обстежених). Проте накопичення кадмію у волоссі мало різний рівень. На рис. 1 подано розподіл рівнів умісту кадмію у волоссі школярів.
Встановлено, що вміст кадмію, який перевищував БДР, у 20,2 % дітей був у межах 0,15–0,20 мкг/г, тобто на третину перевищував БДР. Практично вдвічі перевищували БДР (0,25–0,45 мкг/г) визначені показники у 8,9 % школярів.

Середній рівень кадмію у волоссі обстежених школярів становив 0,10 ± 0,01 мкг/г. У 95 дітей із перевищенням БДР кадмію середній вміст його сягав 0,21 ± 0,01 мкг/г; у дітей, у яких рівні кадмію не перевищували БДР, середні значення його вмісту були в 5 разів меншими — 0,040 ± 0,001 мкг/г (р < 0,01).

Більша частота перевищень БДР кадмію у волоссі мала місце у дівчаток — 38,57 % (у 54 із 140), ніж у хлопчиків — 28,87 % (41 із 142), проте серед цих дітей вищі показники вмісту кадмію мали саме хлопчики — 0,23 мкг/г у порівнянні з дівчатками, в яких уміст цього елементу дорівнював 0,19 мкг/г (р < 0,05). Вважається, що організм дівчаток має більшу стійкість до накопичення кадмію. Це пояснюється тим, що естрогени посилюють виведення кадмію [14].

За результатами наших досліджень, у дітей із підвищеним умістом кадмію у волоссі мало місце більш виражене зниження рівня есенціальних елементів. Так, у 91,6 % дітей із перевищеним умістом кадмію було зниження рівня заліза у волоссі, що сягало показників 6,16 ± 0,48 мкг/г. При нормальних рівнях кадмію у 82,4 % дітей теж були низькі показники вмісту заліза, проте середні значення не опускалися так низько і становили 8,48 мкг/г (р < 0,05). Удвічі частіше в дітей із перевищенням умісту кадмію в порівнянні з іншими дітьми мало місце зниження рівня марганцю (у 76,8 та 39 % обстежених відповідно; р < 0,01). Дефіцит хрому у школярів із підвищеним рівнем кадмію був у 55,8 %, при нормальному рівні кадмію — у 34,8 %. Показники селену у волоссі в обох групах були в межах норми, проте у дітей із перевищеним рівнем кадмію — удвічі нижчими (табл. 1).

Залежність між есеціальними і токсичними елементами характеризується значенням їх співвідношення. Антагоністичні зв’язки між цинком і кадмієм визначають високу інформативність співвідношення цинк/кадмій. Умовно допустимим рівнем вважається 500 [15]. Низькі показники коефіцієнту (менше 500) свідчать про порушення вмісту цинку, вказують на негативний вплив токсичного елементу, навіть тоді, коли його показники не виходять за межі допустимих. У наших дослідженнях співвідношення цинк/кадмій нижче 500 встановлене у 41 дитини (14,54 %). Усі ці діти мали підвищений вміст кадмію. Таким чином, негативний вплив кадмію на обмін цинку у 95 школярів із надмірним умістом кадмію зареєстровано в 43,16 % дітей. Саме кадмій здатний витискувати цинк з організму, призводячи до ряду порушень обмінних процесів. Важливими є роль цинку у переробці алкоголю і формування схильності до алкоголізму при дефіциті цинку у зв’язку з надмірним рівнем кадмію [4].

В умовах дефіциту есенціальних елементів відзначено накопичення токсичних елементів. Встановлено, що перевищення біологічно допустимої межі токсичних металів у волоссі було у 132 дитини (46,8 % обстежених). Підвищення вмісту одного з них виявлено у 35,1 % школярів (кадмію — у 22 %, нікелю — у 12,8 %, стронцію — у 0,4 % дітей) (рис. 2). Перевищення біологічно допустимого рівня двох токсичних металів одночасно було в 11,4 % дітей (кадмію та нікелю — 10,6 %, кадмію та стронцію — 0,8 % обстежених), трьох токсичних металів — в 1 дитини (0,4 %).

При підрахунку перевищень біологічно допустимого рівня окремих токсичних елементів встановлено, що накопичення кадмію в обстежених зустрічалося найчастіше. Так, підвищений вміст кадмію було визначено у 95 (33,7 %) школярів. Дещо рідше визначався підвищений вміст нікелю — у 67 (23,8 %) дітей та стронцію — у 4 (1,4 %) школярів.

Для визначення однієї з причин накопичення кадмію в організмі дітей проведено обстеження 282 школярів на предмет тютюнопаління людей, які безпосередньо проживають разом із ними в родинах. Самі школярі заперечували активне тютюнопаління, їх батьки також вказували, що їх діти не палять. Тютюновий дим містить високі концентрації кадмію, викурювання однієї сигарети збільшує надходження кадмію в організм на 0,1 мкг [13]. При тютюнопалінні 70–80 % тютюнового диму та його інгредієнтів виходить в оточуюче курця мікросередовище та діє в безпосередній близькості до дітей, які самі не палять, проте є пасивними курцями.

У найближчому оточенні у 61 % школярів встановлені найближчі рідні, які палять. Так, батько палив у родинах 71,5 % дітей, мати — в 16,8 %, дід або баба — у 18,6 %, брат або сестра — в 11,6 %, дядько або тітка — в 33,14 % школярів (рис. 3).

У безпосередньому оточенні разом із дитиною проживає велика кількість курців, які створюють значне пасивне тютюнове навантаження. Так, із дитиною в родині проживали: по одному курцю — у 62,8 % дітей, по два курці — у 26,2 %, по три курці — у 8,1 %, по 4 курці — у 2,9 % дітей (рис. 4). У середньому на одну дитину припадало в її безпосередньому оточенні по 1,5 курця.

Серед обстежених 282 школярів перевищення біологічно допустимої межі кадмію було в 95 (33,7 %) дітей. У їх безпосередньому оточенні в 1,5 раза частіше зустрічалися рідні, які палять. Таким чином, пасивне паління може бути однією з причин надходження кадмію в організм дитини і розвитку інтоксикації кадмієм.

Проаналізовано наявність патології різних органів і систем у 95 дітей, в яких був підвищений вміст кадмію у волоссі порівняно з 187 дітьми, вміст кадмію у волоссі яких не перевищував біологічно допустимого рівня. Так, захворювання серцево-судинної системи зустрічалися при підвищеному рівні кадмію в 41,1 % дітей, що в 1,7 раза частіше, ніж у дітей із нормальним рівнем кадмію (у 23,5 %) (р £ 0,01). Патологічні зміни сечовидільної системи були виявлені в 22,1 % дітей із перевищеним рівнем кадмію у волоссі, і тільки 12,3 % дітей — у групі порівнянні, тобто збільшення частоти патології нирок зустрічалося в 1,8 раза частіше (р £ 0,05). Значної різниці в частоті хронічної патології органів травлення, ЛОР-органів, ендокринної системи не встановлено (р £ 0,05). Діти з підвищеним рівнем кадмію частіше хворіли на ГРЗ (в 1,4 раза). Таким чином, у дітей з перевищенням біологічно допустимого рівня кадмію у волоссі має місце збільшення патологічних станів серцево-судинної і сечовидільної систем, ці діти частіше хворіли на респіраторні інфекції.

При детальному вивченні самопочуття дітей у вищезазначених групах встановлено, що тільки 4,2–6,4 % дітей не мали скарг на його погіршення. Діти з перевищенням рівня кадмію в організмі частіше скаржилися на головний біль — у 84,2 % обстежених, дратівливість — у 48,4 %, плаксивість — у 35,8 % (р £ 0,05) дітей. Такі симптоми, як слабкість (23,2 %), швидка втомлюваність (23,2 %), зниження пам’яті (9,5 %) зустрічалися практично однаково в обох групах (р ³ 0,05).

Таким чином, проведений аналіз свідчить, що негативна екологічна ситуація сучасного індустріального міста суттєво впливає на внутрішне мікросередовище дитини, змінюючи мікроелементний склад організму. Особливе значення має накопичення в організмі дитини кадмію. У таких умовах ускладнюються обмінні процеси, що в подальшому призводить до формування хронічної патології. Оздоровлення мікросередовища, а саме відмова від тютюнопаління в оточенні дитини, сприятиме зменшенню надходження і негативного впливу кадмію на її організм.

Висновки

1. Серед токсичних металів у волоссі дітей, які мешкають в сучасному мегаполісі, переважає накопичення кадмію. Визначено, що перевищення біологічно допустимого рівня кадмію у волоссі мали 33,7 % школярів 11–14 років.

2. У дітей із підвищеним умістом кадмію у волоссі визначено більш виражене зниження рівня есенціальних елементів — цинку, селену, заліза, хрому, марганцю.

3. Пасивне паління може бути однією з причин надходження кадмію в організм дитини. Встановлено, що в безпосередньому оточенні дітей з перевищеним рівнем кадмію у волоссі в 1,5 раза частіше зустрічалися рідні, які палять. При реалізації програм оздоровлення дитячого населення необхідно враховувати роль пасивного тютюнопаління в накопиченні токсичних елементів в організмі дитини.

4. У дітей із перевищенням біологічно допустимого рівня кадмію у волоссі в 1,7 раза частіше зустрічаються захворювання серцево-судинної системи і в 1,8 раза частіше — патологія сечовидільної систем. Діти в 1,4 раза частіше хворіли на респіраторні інфекції.