ОРИГІНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

НАДЛИШОК ФТОРУ В ПИТНІЙ ВОДІ І ФТОРИСТА ІНТОКСИКАЦІЯ

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

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


РЕЗЮМЕ. В статье изложены материалы собственных исследований и данные литературы о токсическом влиянии избытка фтора на организм человека. Эндемический флюороз является общим заболеванием организма человека, проявляющимся не только поражением зубов, но и многих органов и систем. Фтор вызывает нарушение окислительного фосфорилирования, снижение биосинтеза АТФ и накопления энергии в клетках организма.

SUMMARY. The materials of own investigations and scientific data about toxic effect of fluorine are represented in this article. Endemic fluorosis is common disease which manifested by lesions in the teeth and many organs and systems. Fluorine causes the lesions of oxidizing phosphorilation, reduction of ATP biosynthesis and energetic accumulation in the cells of organism.


Фтор належить до елементів високої хімічної і біологічної активності. Його кількість у навколишньому середовищі постійно збільшується. Надлишок фтору в питній воді викликає флюороз скелета. На Лівобережній Україні розташована Бугацька біогеохімічна провінція з надлишком фтору в питній воді. Тут близько 60% усіх діючих артезіанських свердловин забезпечуються водою із бучацького водоносного горизонту (глибина 140–220 м). У 83% цих свердловин концентрація фтору перевищує гранично допустиму концентрацію для цього регіону (1,5 мг/л), а максимальна концентрація може досягати 12–18 мг/л і більше. Високий рівень фтору в артезіанській воді Бугацької біогеохімічної провінції зумовлений покладами фосфоритових пісків із значною домішкою флюоритів [1].

Крім надлишку фтору, води бучацького горизонту, як правило, містять велику кількість хлоридів (більш як 300 мг/л), мало кальцію і магнію. Лужність води переважає над жорсткістю, що посилює біологічну агресивність фтору, а її кип'ятіння не сприяє зменшенню, навіть навпаки, підвищує концентрацію цього галоїда (у зв'язку з випаруванням).

Ендемічний флюороз — це хронічне захворювання кісткової тканини, яке характеризується болями в кістках, суглобах, м'язах, деформацією кісток і анкілозами суглобів. Під час рентгенографії скелета виявляють численні відхилення від норми (остеосклероз, остеопенія та ін.). Для ендемічного флюорозу характерною є інтенсифікація метаболізму в кістковій тканині, про що свідчить підвищення активності лужної і кислої фосфатаз.

Плямистість емалі зубів — ранній і часто єдиний чітко видимий вияв ендемічного флюорозу. В разі концентрації фтору в питній воді до 1 мг/л, відсоток дітей, уражених флюорозом зубів, становить менш як 10%, а ураження ІІ ступеня практично не реєструють. У разі збільшення концентрації фтору в питній воді з 1,2 до 1,5 мг/л спостерігається різке збільшення відсотка осіб, уражених флюорозом зубів (до 30%).

Донедавна флюороз розглядали майже виключно у сфері стоматологічної патології або як захворювання опірно-рухового апарату. Інші патологічні зміни у випадку флюорозу зубів мало вивчені. Оскільки флюороз, як правило, несмертельне захворювання, то лише достатньо повне і систематичне обстеження різних органів і систем в експериментальних умовах може дати нові матеріали відносно розуміння патогенезу ендемічного флюорозу.

В разі ендемічного флюорозу розвивається клінічна картина генералізованого остеосклерозу, яка характеризується ущільненням і потовщенням компактного шару кісток, появою екзостозів у місцях суглобів, потовщенням трабекул, кальціфікацією сухожиль, зв'язок, фасцій та утворенням синостозів різних суглобів, їхньою малорухомістю. Вважають, що дія фтору на кісткову тканину зумовлена інкорпорацією його в кристали оксипатиту з утворенням фторапатитів, а також прямим стимулюючим впливом фтору на остеобласти, внаслідок чого виникає утворення кістки без пластинчатої структури.

Для ендемічного флюорозу характерним є поширення екзостозів ("пташині шпори") та артритів неспецифічного походження серед дорослого населення, особливо серед людей похилого віку, які мешкають в осередках ендемічного флюорозу. Характерно, що екзостози виявляють, в першу чергу, в тих частинах тіла, які більше приймають участь в фізичній діяльності і сильніше втомлюються (п'яточні екзостози).

Серед мешканців міст, які вживають з питною водою надлишок фтору, реєструють у 1,5 рази більшу частоту уроджених вад. Уроджені вади можуть бути наслідком ембріотоксичного впливу патогенного чинника, що підтверджує результати експериментальних досліджень та спостережень на людях, які свідчать про можливість порушення бар'єрної функції плаценти при надлишковому надходженні фтору.

Фтор може порушувати функціональний стан шлунково-кишкового каналу і навіть викликати його патологію. Так, в разі вживання надлишку фтору серед населення Бугацької біогеохімічної провінції зростає поширеність гіпоацидних гастритів, а при концентрації фтору у питній воді 9 мг/л 10% мешканців осередку ендемічного флюорозу страждають гастритами гіпо- та анацидного характеру.

Масові метричні обстеження міських жителів Бугацької біогеохімічної провінції показали, що в разі вживання з питною водою 4 та 9 мг/л фтору у людей віком 30–40 років збільшується частота втрати слуху, а вживання питної води з 2,4 мг/л і більшої кількості фтору приводить до зниження кольорової чутливості очей.

Фтор гальмує гліколіз, посилення якого є характерною особливістю злоякісних утворень. Великі дози фтору гальмують розвиток пухлин печінки, індукованих гепатоканцерогеном парадиметиламіноазобензолом. В цьому випадку зареєстровано зниження гліколізу в період канцерогенезу.

Ендемічний флюороз відрізняється від виробничого більшою вираженістю явищ, пов'язаний з залученням у процес нервової системи, що пояснюють більшим звуженням кісткових каналів і отворів, через які проходять нерви. Має місце підвищення колінних рефлексів, зниження больової та температурної чутливості, з' являються симптоми, пов'язані з тиском на спинний мозок (табл. 1)

Нестача в раціоні кальцію та фосфору робить зуби більш чутливими відносно негативної дії фтору, а введення комплексу вітамінів групи В (В1, В2, В6 та РР) викликає зменшення токсичних проявів фтору. Ще в 50-х роках ХХ ст. встановлено, що споживання свіжих фруктів зменшує кількість випадків плямистості зубів. Щоденне введення вітаміну С протягом 42 діб викликає зменшення болю в суглобах, покращення рухливості кінцівок, загального стану організму.

Результати визначення вмісту кальцію в харчових раціонах дітей дошкільного віку свідчать про його нестачу в усіх обстежених. Балансові дослідження показали, що в разі надходження з раціоном від 412,6 до 694,4 мг (у середньому 508,4 мг) кальцію, його ренальна екскреція становила 9%, з фекаліями виділялось 26%, сумарна екскреція становила 35%. Отже, баланс кальцію був високопозитивний.

Високий рівень затримки в організмі дітей кальцію (в середньому 63%) свідчить про те, що споживання надмірних кількостей фтору з питною водою (6 мг/л) за умов дефіциту кальцію в харчових раціонах істотно не впливає на процес його абсорбції в тонкому кишечнику. Організм дітей адаптується шляхом збільшення абсорбції кальцію в кишечнику.

Обговорюючи результати дослідження балансу і ретенції кальцію, можна вважати, що на ступінь затримки його в організмі могла впливати також значна лужність питної води в Бугацькому біогеохімічній провінції. Підтвердженням цієї гіпотези слугують результати інших дослідників, які встановили, що лужний характер їжі сприяє збільшенню абсорбції кальцію і його ретенції в організмі. Показано, що метаболічний алкалоз, викликаний пероральним введенням хлористого амонію, сприяє підвищенню виведення фтору з організму та зменшенню його токсичності. При цьому надлишок фтору не впливає на екскрецію фосфору.

Жири їжі активують абсорбцію сполук фтору в кишечнику. Результати експериментальних досліджень свідчать про уповільнення росту тварин, які одержували фтор при одночасному збільшенні кількості жиру в харчовому раціоні. При цьому плазма, печінка і стегнові кістки містили підвищену кількість фтору. Пояснити цю дію можна затримуючим ефектом жиру і фтору на шлункове звільнення. Результати гістологічних та електронномікроскопічних досліджень свідчать про появу під впливом йонів фтору в цитоплазмі клітин печінки великої кількості і значних за обсягом ліпідних включень. За умов фтористої інтоксикації зменшується пероксидна резистентність еритроцитів, а також зростає гістидазна і уроканідазна активність сироватки крові. Поява цих ферментних активностей свідчить про пошкодження цитоплазматичних мембран гепатоцитів і міграцію ферментів у кров.

Використання харчових раціонів з високим вмістом жиру при фтористій інтоксикації погіршує показники ліпідного обміну, підвищує рівень ліпідної пероксидації, сприяє зниженню вмісту вітаміну Е і підвищенню мембранотоксичної дії.

Вивчення частоти хронічних захворювань показало, що в осередках ендемічного флюорозу і в місцевості, вільній від цієї ендемії, захворюваність хронічним тонзилітом, психоневрологічними порушеннями, порушенням осанки і сколіозами, хронічними захворюваннями легень, нирок практично ідентичні. Разом з тим звертала на себе увагу більш висока частота захворювань хронічним ревматизмом в осередках ендемічного флюорозу (в 1,7 рази).

Із збільшенням концентрації фтору в питній воді знижується захворюваність населення карієсом зубів. Але карієсзатримуюча дія фтору не безмежна. Нами встановлено, що при вживанні фтору у кількості 0,3 мг/л питної води, ураженість молочних і постійних зубів карієсом дітей віком 4–17 років не перевищувала в середньому 75,8%, а при 1,2–1,5 мг/л — вона знижувалась до 45,7%. Подальше збільшення вмісту фтору у воді (9 мг/л) не посилює його протикарієсну дію. В осередках ендемічного флюорозу наявність поєднаних уражень зубів флюорозом і карієсом зареєстрована в 31,4% випадків, що не дозволяє вважати ці захворювання взаємно виключними. Між ураженістю зубів флюорозом і концентрацією фтору в питній воді існує пряма, але не пропорційна залежність. Все ж захворюваність зубів флюорозом в Бугацькій біогеохімічній провінції може служити показником інтенсивності ендемічного флюорозу. Якщо концентрація фтору становить 1,2–1,5 мг/л, то відсоток уражених флюорозом дітей не перевищував 25%, при 2,5 мг/л — збільшується до 35, при 4,0 мг/л — до 42, при 6 мг/л — до 68,7%, при 9 мг/л — до 96%.

Високий вміст фтору в питній воді може негативно впливати на фізичний розвиток дітей. В осередках ендемічного флюорозу (6 мг/л фтору у воді; ураженість флюорозом зубів — 68,7%) ми спостерігали збільшення кількості середньо- і низькорослих дітей та зменшення кількості дітей вище середнього та високого росту порівняно з ростом школярів із близько розташованих сіл з оптимальним вмістом цього галоїда в питній воді. Це можна пояснити надлишковим вживанням фтору, тому що інші соціальні і побутові умови, зокрема стан харчування, були ідентичні в місцевостях з надлишком і оптимальним для даного регіону вмістом фтору в питній воді.

Одержані дані узгоджуються з матеріалами досліджень інших дослідників, які встановили, що при вживанні фтору в дозі 4 мг/л у дітей виникає затримка окостеніння кісток зап'ястка, а також уповільнення росту пястних кісток. Отже, у молодому віці дія надлишку фтору на кісткову тканину в Бугацькій біогеохімічній провінції проявляється у вигляді зниження темпу її росту і розвитку, що не слід розлядати як несуттєві для дитячого організму зміни. Тенденція до погіршення фізичного розвитку у дітей Японії виявлялась при концентрації фтору в питній воді 4 мг/л, а статистично вірогідна затримка росту виявлена при 10 мг/л.

Нами вивчена залежність між вмістом фтору в питній воді і захворюваністю рахітом дітей 1-го року життя. Спостереження свідчать, що із збільшенням вмісту фтору в питній воді відсоток дітей, хворих на рахіт, зростає (табл. 2). Індійські вчені встановили високу частоту таких захворювань, як рахіт, остеомаляція, остеопороз у населення, що мешкає в осередках ендемічного флюорозу.

Вплив фтору на кісткову тканину проявляється стимуляцією остеобластичної активності з утворенням слабкомінералізованих остеоїдів, пригніченням обміну цитрата, ліпідів і синтезу інгібіторів циклу Кребса. Нами встановлено (табл. 3), що в разі одержання експериментальними тваринами надлишку фтору, в кістках зменшується вміст кислих глікозаміногліканів і активність лужної фосфатази в сироватці крові, одночасно зменшується вміст кальцію і підвищується вміст колагену в кістках.

В експериментальних дослідженнях при введенні широкого діапазону доз фтору (від 0,71 до 31 мг/кг) протягом 1 місяця вчені спостерігали дегенеративні зміни в м'язових волокнах серцевого м'язу щурів і навіть їх розрив. Але запальних змін в серцевому м'язі в цьому випадку не спостерігали. Вважають, що дегенеративні зміни у серцевому м'язі пов'язані з гальмуванням активності глюкозо-6-фосфатази, що порушує процес гліколізу у м'язових волокнах. Пригнічення обміну в серцевому м'язі та зменшення вмісту кальцію в ньому при фтористій інтоксикації повинно викликати зменшення скорочувальної здатності серцевого м'яза. Очевидно, ступінь дистрофічних змін у міокарді залежить від дози і терміну контакту з фтористими сполуками.

Висловлена думка про два шляхи дії іонів фтору на обмін речовин. Один з них зумовлений здатністю фтору активувати аденілатциклазу і посилювати утворення в клітинах циклічного аденозинмонофосфату (сАМР). Інший — легкою проникністю фтору через біологічні мембрани і прямою дією його на внутрішньоклітинні структури, внаслідок чого можуть виникати зміни процесів біосинтезу білків, ферментивного каталізу та ін. Характер цих змін залежить від спеціалізації клітин, їх функціонального стану, кількості фтору та інших факторів. Разом з тим слід враховувати, що аденілатциклаза є ферментом, окремі компоненти якого знаходяться на зовнішній і внутрішній поверхнях біологічної мембрани. Отже, є всі підстави стверджувати, що дія фтору на аценілатциклазу передує надходженню галоїда в клітину. Виходячи з багаточисленних даних, вплив фтору на аденілатциклазу однонаправленно мало залежить від концентрації галоїда і спеціалізації клітини.

Виконані Л.Ф. Лаврушенко [3] експериментальні дослідження показали, що фторид натрію інгібує активність як розчинної, так і мембранозв'язаної сукцинатдегідрогенази (рис. 1). Разом з тим мембранозв'язаний фермент більш стійкий до дії фторида, ніж розчинний. Повільне гальмування препаратів Кейлін-Хартрі в присутності фториду натрію спостерігали e.К. clater з співавт. Але, на відміну від досліджень Л.Ф. Лаврушенко, вивчення впливу іонів фтору на сукцинатдегідрогеназу раніше були виконані не на розчинному ферменті, а на препаратах сукцинатдегідрогенази, в яких фермент функціонально і структурно пов'язаний з іншими ферментами дихального ланцюга. Так само надлишок фтору гальмує активність nadh-дегідрогенази та цитохромоксидази в печінці. Фторид натрію у надлишку інгібує швидкість дихання мітохондрій, коефіцієнт дихального контролю, швидкість фосфорилювання та коефіцієнт фосфорилювання (рис. 2). Отже, надлишок фтору негативно впливає на процеси обміну енергії в організмі.

Висловлена думка про взаємодію між фторидами і ферментами, які містять мідь, в процесі синтезу колагену і про зменшення біосинтезу окремих колагенових фракцій в присутності фторидів. За цих умов виникає гальмування транспорту амінокислот в рибосоми, де синтезується колаген, і комплексування іонів міді, які є кофакторами лізилоксидази. Гальмування активності лізилоксидази в тканинах приводить до недорозвитку утворення поперекових зв'язків, які стабілізують структуру колагена, до зниження механічної міцності колагену і росту його розчинності. Зв'язування іонів міді хелатуючими сполуками майже повністю переносить каталітичну активність лізилоксидази.

Відомим є антагонізм між фтором і йодом, пов'язаний з ним вплив фтору на діяльність щитовидної залози. Накопичення фтору в щитовидній залозі приводить до зниження процесу біосинтезу гормонів в ній.

Ряд харчових продуктів відрізняється властивістю акумулювати флориди (чай, горох, криль та ін.). Фтор, який міститься в їжі, не завжди повністю засвоюється живими організмами. Біодоступність фтору, а особливо абсорбція з шлунково-кишкового каналу, є важкою, але необхідною процедурою під час підрахунку балансу фтору в організмі. Це має відношення до допустимої дози фтору для людей і тварин.

У Німеччині допустима доза фтору для людей була встановлена на рівні 300–900 мкг/день в залежності від віку і статі, для жінок — 500 мкг/день, для чоловіків — 700 мкг/день. Стоматологи вважають, що фтор корисний також для дорослих людей, оскільки він зменшує виникнення остеопорозу в похилому віці.

Як правило, рівню фторидів в слині не надають великого значення. Чи це вірно? Адже слина живить емаль і дентин, редукує розчинність емалі. Вміст фторидів в слині дорівнює приблизно їх вмісту в крові і становить 0,002 мг/100 мл (1,05 мкМ). Давно доведено, що слина не є ультрафільтратом крові і відрізняється від крові концентрацією іонів глюкози, білків та інших компонентів.

Слина гіпотонічна відносно сироватки крові. Виділення слини — це процес, який потребує енергії. У світлі цих даних виникає питання, який метаболізм фторидів в слині, яке їхнє походження? Слину виробляють слинні залози, і присутність фторидів у слині може бути наслідком активного транспорту фторидів і дії фторидного насосу. Дехто вважає, що флориди також виводяться із організму слиною. Гіпотеза про те, що рівень фторидів в слині визначає лише або, головним чином, фторування води, не переконлива. Процеси десорбції фторидів із зубного осаду, розчинення емалі або ендогенні методи фторування також не переконливі.

Повідомлення окремих дослідників інформують про підвищену смертність немовлят в осередку з підвищеним рівнем фтору в питній воді порівняно з іншими місцевостями, свідчать про можливість проникнення фторидів через плаценту. Плаценту вважають сховищем фтору, а кількість фторидів, які проходять через неї, по-різному оцінюють і інтерпретують різні дослідники. Дослідження гемодинаміки за умов перфузії поза організмом свідчать, що концентрація фторидів на рівні 1 ммоль в перфузійній рідині не приводить до метаболічних порушень плаценти і не впливає на гладеньку мускульну тканину її судин. До цього часу не проведені епідеміологічні дослідження в галузі охоронної ролі плаценти за умов забруднення навколишнього середовища фтором. Після введення вагітним тваринам великих доз фтору виникали викидні або розсмоктування плодів, у той час як менші концентрації викликали зміни в зубній тканині та щелепах. Чим більше фтору потрапляє в організм матері, тим більше його накопичується в кістковій тканині.

Результати морфологічних і електронномікроскопічних досліджень печінки свідчать про значне зниження функціональної активності її клітин і порушення, в першу чергу, її білоксинтезуючої функції, а також істотне порушення кровообігу, що проявляється у значному зменшенні гранулярного ендоплазматичного ретикулуму та кількості рибосом в гепатоцитах. Значне ураження печінки при флюорозі, хоча воно не є запальним, заслуговує особливої назви — фторний гепатит. Підсумовуючи вищенаведене, слід прийти до висновку, що ендемічний флюороз — це загальне захворювання організму, яке проявляється не лише ураженням зубів, а й багатьох органів і систем людини. Надлишок фтору негативно впливає на ріст і розвиток дітей, процес дітонародження. Фтор викликає порушення окисного фосфорилювання в мітохондріях, зниження утворення високоенергетичних аденозинтрифосфатів і накопичення енергії в організмі.

Література
1. Смоляр В.И. Гипо- и гипермикроэлементозы. —К.: Здоров'я,1989. —150 с.
2. Окунев В.Н., Смоляр В.И., Лаврушенко Л.Ф. Патогенез, профилактика и лечение фтористой интоксикации. —К.: Здоров'я, 1987. —150 с.
3. Лаврушенко Л.Ф. Окислительные процессы в митохондриях печени под влиянием ксенобиотиков и их алиментарная коррекция. Автореферат докт. дисс. К., 1998. —20 с.


| Зміст |