Анализ взаимосвязей между геохимическим фоном и распространением эндемических заболеваний

Биогеохимическая карта Северной Евразии.

В Северной Евразии (территория бывшего СССР) регионы биосферы выделены в соответствии с ярко выраженными различиями в химическом составе почв и растений. Различия в содержании макро- и микроэлементов отражаются на распространении эндемических болезней.

Наиболее крупная структурная единица биосферы – таежный лесной регион – географически совпадает с таежной зоной. Согласно теории В. В. Ковальского, в этом регионе отмечен дефицит и/или избыток ряда элементов, вызывающих эндемические заболевания человека и животных. Так, повсеместно встречаемый дефицит Co в экосистемах с подзолистыми, дерново-подзолистыми, песчаными и торфяными почвами и соответствующее низкое среднее содержание Co в растениях (≤5мкг/кг) вызывает ряд биологических эффектов: уменьшение содержания Co в тканях, витамина в печени (сл. – 130мг/кг), в тканях (сл. – 0,05мг/кг) и в молоке (сл. – 3мг/кг); ослабление синтеза витамина и белков; дефицит Co и витамина . Заболевания животных уменьшаются в ряду: овцы – крупный рогатый скот – свиньи и лошади; наблюдается низкая продуктивность мяса и шерсти и низкое воспроизводство. При низком содержании Cu в зональных почвах и особенно в торфяных, содержание Cu в фуражных культурах также низкое (≤3мкг/кг). Это сопровождается 3-кратным уменьшением содержания Cu в крови овец и коров, 30-40-кратным уменьшением содержания Cu в печени; n·10-кратным увеличением содержания Fe в печени при депрессированном синтезе окислительных ферментов. Показана анемия у овец и коров. В болотных экосистемах и в кормовых культурах, выращиваемых на зональных почвах, встречается совместных дефицит Cu и Co, при котором у животных и человека депрессирован синтез витамина и окислительных ферментов. Дефицит Co и витамина осложнен дефицитом Cu.

В этом же регионе повсеместно распространен дефицит J. Около 75% всех почв содержит 1мг/кг J, в 40% природных вод содержание J от 3 до 0,06мкг/л. Низкое содержание J в пище и фураже: 75% фуражных культур содержат <80мкг/кг J. Дефицит J в биогеохимических пищевых цепях является наиболее характерным признаком таежного лесного региона. При этом наблюдается нарушение обмена J и синтеза J -содержащих аминокислот и тироксина в щитовидной железе, уменьшение синтеза белка, распространены эндемические заболевания щитовидной железы и эндемический зоб, которым подвержены все домашние животные и человек. В районе верхней Волги в экосистемах с дерново-подзолистыми и песчаными почвами встречается дефицит Co+ J, сопровождающийся снижением содержания этих элементов в продуктах питания и фураже, что влечет за собой нарушение йодного обмена и ослабление синтеза тироксина. Эндемическое увеличение щитовидной железы и эндемический зоб часто наблюдается у овец и человека. В районе средней Волги распространен дефицит J при одновременном избытке Mn. При этом нарушения йодного обмена в связи с его дефицитом усиливаются за счет избытка Mn. Отмечены эндемическое увеличение щитовидной железы и эндемический зоб. На юге Восточной Сибири и Туве, особенно в долинах рек, выявлен дефицит Ca при избытке Sr. Кроме того, в почвах подзолистого и дерново-подзолистого типа, песчаных и торфяных отмечены дефицит Ca, P, J, Cu, Co, избыток Sr и Ba и уменьшение отношения Ca: Sr: когда содержание Ca уменьшено, а Sr увеличено. Выявлены нарушения обмена Ca, P, S в сочленительных тканях, нарушен рост и развитие костей при уменьшении в них соотношения Ca: Sr. У человека и домашних животных часто наблюдается Уровская болезнь; дикие животные страдают в раннем возрасте.

В лесостепном и степном регионах биосферы, расположенных в зоне лесостепей и степей, содержание химических элементов и их соотношения близки к оптимуму, дефицит J распространен в речных долинах. В почвах и фуражных культурах содержание многих питательных элементов оптимально, однако в отдельных местах проявляется дефицит J, P, K, Mn. Эндемическое увеличение щитовидной железы и эндемический зоб отмечены у жителей, проживающих на серых лесных и пойменных почвах.

В сухостепном, полупустынном и пустынном регионах биосферы на Предкавказной равнине, в Каспийской низменности и в западно-сибирских степных экосистемах с мощными черноземами, солончаками, лугово-степными и песчаными почвами встречается дефицит Cu при избытке Mo и . У человека это приводит к уменьшению содержания Cu в центральной нервной системе (ЦНС), депрессированию функции окислительных ферментов и активации катализы, демиелинизации ЦНС, нарушению движений и конвульсиям. Распространена эндемическая атаксия. Среди животных преобладают заболевания ягнят.

В Аралокаспийской низменности (Казахстан) распространен избыток B. Коричневые почвы, солончаки и солонцы обогащены B до 280мг/кг, увеличено содержание B в фуражных культурах – до 0,15% на сухой вес. Накопление B в живых организмах приводит к нарушению боровыделительной функции в выделительном тракте человека и овец. Распространены эндемические борные энтериты, иногда осложненные пневмонией, часто наблюдается заболеваемость человека, овец и верблюдов. В пустынных экосистемах Центральной Азии избыток приводит к избытку нитратов в пище и кормах и распространению эндемической метгемоглобинемии.

В горном регионе биосферы дефицит J, Co и Cu встречается в горных почвах Карпат, Кавказа, Крыма и Тянь-Шаня. Распространены эндемическое увеличение щитовидной железы и эндемический зоб, дефицитность Co и витамина .

Наиболее сложная картина нарушений биогеохимических пищевых цепей отмечена в азональных субрегионах и биогеохимических провинциях, признаки которых отличаются от типичных признаков регионов биосферы.

Так, в Северном Азербайджане обогащение Co каштановых и коричневых почв и фуражных пастбищных культур приводит к избыточному синтезу витамина . На Южном Урале и Башкирии наблюдается избыток Cu и обогащение Cu черноземов и каштановых почв в степных экосистемах и дерново-подзолистых – в лесных с высоким содержанием Cu в продуктах питания и фураже. Это приводит к избыточной аккумуляции Cu во всех органах. Распространены прогрессивное изнурение, эндемическая анемия и гепатит у человека и овец. На Южном Урале и Северном Казахстане встречаются каштановые почвы и солонцы на Ni -обогащенных почвообразующих породах, что сопровождается 20-кратным увеличением содержания Ni в фуражных пастбищных культурах по сравнению с контрольными аналогичными экосистемами. Избыток Ni вызывает увеличенное содержание Ni во всех тканях, особенно в кожных, происходит избыточная аккумуляция в роговице глаз – до 0,4мг/кг. Распространены заболевания кожи человека, остеодистрофия скота, болезни ягнят и телят.

Избыток Ni, Mg и Sr, дефицит Co и Mn на Южном Урале приводит к несбалансированному соотношению жизненно важных элементов во всех биогеохимических пищевых цепях и развитию эндемической остеодистрофии у человека и животных.

В Армении в районах молибденовых месторождений распространен избыток Mo при дефиците или оптимуме Cu. Наблюдается увеличенное отношение Mo:Cu в горных каштановых и коричневых почвах: высокое содержание Mo (9мг/кг) и низкое содержание Cu (1мг/кг) в фуражных культурах, высокое отношение Mo:Cu в биогеохимических пищевых цепях. Увеличенное содержание Mo в тканях, увеличенный синтез ксантооксидазы и 2-4-кратный уровень мочевой кислоты сопровождаются эндемическим нарушением пуринового обмена у овец и коров и развитием эндемической молибденовой подагры у человека.

Избыток Pb в горных районах Армении показывает 25-кратное увеличение содержания Pb в горных каштаноземах и лесных бурых почвах (50-1700мг/кг), 7-кратное увеличение содержания Pb в растениях (0,5-11,6мг/кг) и 2-10-кратное увеличение Pb в продуктах питания. Потребление Pb человеком составляет 0,7-1,0 мг/день. Аккумуляция Pb приводит к эндемическим заболеваниям ЦНС.

Во многих районах северной Евразии (Прибалтийские государства, Беларусь, Молдова, Центральная Якутия, Казахстан) наблюдается избыток F в природных водах (>1,0-1,5мг/л), что приводит к разрушению эмали зубов, флюорозу у человека и животных. Дефицит F, наблюдаемый также в биогеохимических провинциях различных регионов биосферы (например, содержание F в природных водах < 0,5-0,7мг/л), сопровождается уменьшенным содержанием F в зубной эмали, эндемическим кариесом зубов у человека и животных.

Дефицит Mn, связанный с пониженным содержанием Mn в почвах и растениях, приводит к пониженному его содержанию в костях человека, уменьшенной активности фосфатазы, фосфорилазы и изоцитратной дегидрогеназы. Такой дефицит проявляется в биогеохимических провинциях различных регионов биосферы с высокими значениями окислительно-восстановительного потенциала.

Дефицит Se выражен в прибалтийских странах, Северо-Западной России, в ее средневолжских регионах и на юге восточной Сибири. Низкое содержание Se в фуражных культурах (0,01-0,1мг/кг) депрессирует активность глютатионпероксидазы и приводит к развитию беломышечной болезни. В Туве и во многих регионах Китая встречается избыток Se в биогеохимических пищевых цепях с его увеличенным содержанием в опесчаненных каштаноземах (до 2-4мг/кг) и растениях (до 13мг/кг). Наблюдается деформация рогов и потеря шерстяного покрова, гипохромные анемии, селеновые токсикозы у овец и коров. У человека выражена болезнь Кешан-Бека, связанная с поражением сердца.

В Иссыккульской долине (Киргизия) распространен избыток U, приводящий к его увеличенному содержанию в почвах, растениях, продуктах питания и фураже. Характерные признаки связаны с морфологическими изменениями растений при аккумуляции U. Дефицит Zn в подножьях горных хребтов в Центральной Азии проявляется в 1,5-2 – кратном уменьшении содержания Zn во всех подтипах сероземов, в растениях снижение зафиксировано до <7,5мг/кг. Наблюдается уменьшение содержания Zn в крови (1,8мг/л) и шерсти животных, снижение активности Zn -содержащих ферментов и эндемический паракератоз.

Избыток Li в среднем и нижнем течении реки Заравшан (Узбекистан) приводит к его высокому содержанию в сероземах и бурых почвах, к 2.5-3.0 – кратному увеличению в растениях и их морфологическим изменениям. Избыток Mn в биогеохимических пищевых цепях Чиатурского месторождения (Грузия) сопровождается эндемическими болезнями растений. Избыток Cu в сероземах пустынь Узбекистана – нарушениями обмена Cu и эндемической терогемоглобинемией.

На основании изложенных географических данных составлена биогеохимическая карта-схема Северной Евразии (территории бывшего СССР).

Рис. Биогеохимическая карта Северной Евразии

1-11 – Зональные биогеохимические регионы, субрегионы и биогеохимические провинции:

1-4 – таежно-лесной регион биосферы. Биогеохимические провинции:

1 – дефицит Co, Cu, Co+Cu, Ca+P;

2 – дефицит J+Co;

3 – дефицит Ca и избыток Sr;

4 – дефицит Se.

5-6 – лесостепной и степной регионы биосферы. Биогеохимические провинции:

5 – дефицит J в пойменных почвах;

6 – нарушенное соотношение Ca: P.

7-10 – сухостепной, полупустынный и пустынный регионы биосферы. Биогеохимические провинции:

7 – дефицит Cu;

8 – дефицит Cu, избыток Mo и сульфатов;

9 – избыток B;

10 – дефицит Co и Cu, избыток Mo и B.

11 – горный регион биосферы.

12-29 – Азональные биогеохимические провинции:

12 – избыток Co;

13 – дефицит J и Mn;

14 – избыток Pb;

15 – избыток Mo;

16 – избыток Ca и Sr;

17 – избыток Se;

18 – несбалансированные соотношения Cu:Mo:Pb;

19 – избыток U;

20 – избыток F;

21 – избыток Cu;

22 – нарушенный обмен Cu;

23 – избыток Ni, Mg и Sr, дефицит Co и Mn;

24 – избыток Ni;

25 – избыток Li;

26 – избыток Cr;

27 – избыток Mn;

28 – дефицит F;

29 – дефицит Zn.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: