Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I
ВОЗМОЖНЫЕ ОНКОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ОКРУЖАКЩЕЙ СРЕДЫ РАЙОНОВ С ВЫСОКО! ЧАСТОТОЙ РАКА ПИЩЕВОДА (Обзор литературы)
1.1 Биогеохимические провинции 7
1.2 Окружающая среда и рак 10
ГЛАВА II
ХАРАКТЕРИСТИКА СОБСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
2.1 Анализ бэнз(а)пирена 38
2.2 Анализ нитрозаминов 4-3
2.3 Анализ микроэлементов 47
Эмиссионно-спектральный анализ 47
Количественный анализ молибдена 50
Количественный анализ марганца, меди, ванадия 50
Метод пламенной фотометрии.. 51
Метод атомной абсорбции. 53
ГЛАВА III
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ РАКА ПИЩЕВОДА В РАЙОНАХ С РАЗЛИЧНОЙ ЧАСТОТОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ. 57
ГЛАВА ІV
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВЫ И ВОДЫ ИЗУЧАЕМЫХ РАЙОНОВ
4.1 Почвы районов с различной заболеваемостью раком пищевода 74
4.2 Особенности химического состава вод... 87
ГЛАВА V
КАНЦЕРОГЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА И ХИМИЧЕСКИЕ.ЭЛЕМЕНТЫ ВРАСТЕНИЯХ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 104
ГЛАВАVI ДЕФИЦИТ МОЛИБДЕНА КАК ВОЗМОЖНЫМ ОНКОГЕННЫЙ ФАКТОР 124
3 А К Л Ю Ч Е Н И Е 144
ВЫВОДЫ 156
ЛИТЕРАТУРА 158
- Биогеохимические провинции
- Анализ бэнз(а)пирена
- ЭПИДЕМИОЛОГИЯ РАКА ПИЩЕВОДА В РАЙОНАХ С РАЗЛИЧНОЙ ЧАСТОТОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ.
- Почвы районов с различной заболеваемостью раком пищевода
- КАНЦЕРОГЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА И ХИМИЧЕСКИЕ.ЭЛЕМЕНТЫ ВРАСТЕНИЯХ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Введение к работе
Актуальность проблемы. Учащение случаев рака отдельных локализаций в последние десятилетия привлекает внимание не только врачей, но и ученых самых различных профессий - биологов, физиков, химиков, геологов, почвоведов и т.д.1 Исследования, проводящиеся различными специалистами, преследуют одну цель - изучить причины возникновения злокачественного процесса, условия и особенности его развития, а также возможности профилактики и лечения.
Начиная с ЗО-х годов XX века получает признание учение о причинной связи некоторых заболеваний человека с химическим составом среды его обитания. Работами В.И.Вернадского (1931, 1934) и А.П.Виноградова (1938, 1949) показано существование биогеохимических провинций и эндемий человека и животных, вызванных недостатком или избытком в окружающей среде какого-либо элемента. В наши дни продолжение этих исследований осуществлено В.В.Ковальским (1958, I960, 1964, 1974, 1976).
Приблизительно в то же время появились первые сообщения о возможной связи заболеваемости человека раком с длительным его проживанием на почвах определенного типа, потреблением воды и пищи особого химического состава и т.д. В последние годы число работ, посвященных роли факторов внешней среды в этиологии рака, значительно возросло и весьма примечательны слова Александра Хэддоу из его доклада на IX Международном конгрессе в Токио: "Мы поражены вероятностью того, что окружающим условиям приходится приписывать гораздо большее число случаев рака у людей, чем мы предполагали совсем недавно".
На протяжении ряда лет некоторые районы Казахстана отличаются чрезвычайно высокой заболеваемостью раком пищевода, причем показа- - ц- - тели этого заболевания во много раз выше средних величин как по Советскому Союзу, так и по другим странам» Возможно, в этом процессе играют определенную роль условия труда, быта и некоторые особенности окружающей среды.
Примечательно, что на земном шаре столь высокая заболеваемость раком пищевода наблюдается чаще в местностях, граничащих с Гурьев-ской областью, что дает возможность предположить близость или общность этиологии в указанных случаях. Кроме того, при столь высокой поражаемооти населения, онкогенный фактор должен быть выражен весьма отчетливо. На основании двух экспедиций Института онкологии АМН СССР (I954--I957 гг. и 1964 г.) сделан вывод, что "..., вероятно, в Гурьевской области существуют какие-то общие для всего населения условия внешней среды, способствующие развитию рака пищевода" (Б.Д.Кауфман и др., 1965). Однако, до настоящего времени каких-либо ;; ;угубленных исследований в этом плане не проводилось;1
Проведенные в КазНЙИ онкологии и радиологии эпидемиологические исследования (Н.И.Колнчева, 1963; Н.И.Колычева и сотр., 1970, 1972; М.К.Кайракбаев, 1975, 1978, 1980; Е.К.Сарсебеков, Х.А.Абисатов, 1980) и экспериментальные (М.А.Каримов и сотр., 1980, 1981) показали роль ряда факторов в генезе рака пищевода. При этом окружающая среда почти не было затронута. С нашей точки зрения определенного внимания заслуживают исследования А.Н.Гусейнова (1978), посвященные ландшафтно-геохимическим особенностям Северного Прикаспия, в связи с заболеваемостью населения раком пищевода.
Тем не менее отдельные частные разработки не дают комплексной оценки окружающий среды, в аспекте её влияния на онкогенез.г Неполная изученность вопроса определяет необходимость дальнейших исследований, направленных на поиски возможных онкогенных факторов рака пищевода в районах с высокой заболеваемостью.1
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось выявление возможных онкогенных факторов в регионах республики, отличающихся высокой интенсивностью заболеваемости раком пищевода. Для этого выбрано три области республики: Гурьевская, Кокчетавская и Алма-Атинская. В первой из них наиболее высокие показатели рака пищевода, во второй - средние, в третьей - низкие. В Кокчетавскои и Алма-Атинской областях, в свою очередь, выбрано по два района с высокой и низкой заболеваемостью.
Для проведения работы в указанных регионах были поставлены следующие задачи:
Провести анализ заболеваемости населения раком пищевода и изучить особенности химического состава окружающей среды (вода, почва, растения и пищевые продукты).
При помощи ЭВМ показать возможную связь между заболеваемость населения раком пищевода и особенностями окружающей среды.
В биологическом эксперименте проверить возможное онкогенное влияние выявленных особенностей и рекомендовать профилактические мероприятия.
Научная новизна и практическая значимость. Впервые на большом материале дана комплексная оценка объектов окружающей среды в районах Казахстана с интенсивной заболеваемостью населения раком пищевода. Показаны особенности химического состава воды, почвы, растений и пищевых продуктов указанных районов по сравнению с террито-риями, где наблюдается низкая заболеваемость. Впервые в Советском Союзе установлено, что раку пищевода наиболее подвержено население, проживающее в местностях, среда которых бедна молибденом.' Выявлены также факторы, способствующие созданию в организме дефицита этого элемента. К ним относятся высокая сульфатация почвы и повышенное содержание в ней меди и марганца - антагонистов молибдена^' - б -
На основании полученных данных предложены мероприятия по ликвидации дефицита молибдена как в окружающей среде, так и в организме жителей районов с высокой заболеваемостью раком пищевода.
Апробация Работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на П-ом Объединенном съезде гигиенистов, эпидемиологов, микробиологов, паразитологов и инфекционистов Казахстана (Алма-Ата, 1975), на Ш-ем Всесоюзном симпозиуме по современным методам определения микроэлементов (г.Кишинев, 1977), на УШ Всесоюзной конференции "Биологическая роль микроэлементов в сельском хозяйстве и медицине" (г.Ивано-Франковск, 1978), на I съезде географов Казахстана, секция "Проблемы медицинской географии Казахстана" (г.Алма-Ата,1981) на Ш-ей конференции биохимиков республики Средней Азии и Казахстана (г.Душанбе, 1981), на научно-практической конференции онкологов Киргизии (г.Фрунзе, 1981), на заседании Республиканского научного общества онкологов Казахстана (1981), на межлабораторной конференции КазНИИ онкологии и радиологии МЗ КазССР..'(1981), на научной конференции КазНИИ онкологии и радиологии МЗ КазССР (1982), на пленарном совещании научного Совета АН СССР по проблемам микроэлементов в биологии (г.Москва, 1982), на У№-ой Всесоюзной конференции по медицинской географии (г.Ленинград, 1983).
Публикации. По материалам диссертации опубликрваны 23 печатных работ и методических указаний.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 182 страницах машинописи (чистого текста - 143 страницы), состоит из введения, б глав, заключения, рекомендаций, выводов, иллюстрирована 31 цифровой таблицей, 16 фотографиями и I картограммой. Список использованной литературы включает 318 источников: из них 183 отечественных и 135 иностранных.
Биогеохимические провинции
Взаимоотношения организма с внешней средой с давних времен привлекали внимание медиков. Было замечено, что отдельные зобо-левания чаще всего встречаются в определенных районах, отличающихся некоторыми характерными признаками.
По мере развития естественных наук были высказаны предположения о неразрывной связи организма с химическим составом земной коры, а также о необходимости изучения этой связи. Основоположник этих взглядов академик В.И.Вернадский (1934) создал науку геохимию, в современном её понимании, и определил основные направления и задачи этой науки,
Розвитию геохимии способствовало учение о строении атома и растущая потребность промышленности в полезных ископаемых. Трудами В.И.Вернадского (1922, 1931, 1940), а также работами его учеников А.Е.Ферсмана (1939) и А.П.Виноградова (1932, 1938, 1949, 1950) показана огромная биологическая роль элементов, входящих в состав земной коры.
В 1937 г. А.П.Виноградов разработал учение о биогеохимических провинциях - районах, характеризующихся избытком или недостатком элементов, приводящим к выраженным изменениям организмов. В ряде случаев реакция организма осложняется биогеохимическими эндемиями. Нередко подобные эндемии занимают целые материки, так называемые, биогеохимические зоны, которые имеют в своем составе биогеохимические провинции. В свою очередь, провинции могут делиться на биогеохимические округи (О.В.Макеев и сотр., 1964).
Высокий уровень какого-либо элемента в воде или почве влечет за собой, в первую очередь, повышение содержания этого элемента в растениях (биогеохимические аномалии) и живых организмах (С.М.Ткалич, 1961; В.В.Поликарпечкин и сотр., 1964). Недостаток элементов также приводит к определенным физиологическим сдвигам. При любом существенном отклонении содержания элементов от нормы реакция живых организмов проявляется либо в морфологических изменениях, либо в гибели. В редких случаях имеет место некоторая физиологическая резистентность.
В Сезерных районах Китая и Кореи, в связи с недостатком в почвах кальция и избытком стронция и бария часто встречаются уровская болезнь, поражающая костную систему человека и животных (А.П.Виноградов, 1938). Это же заболевание встречается в Читинской и Амурской областях (В.В.Ковальский, 1958). В Шотландии недостаток железа в кормовых растениях вызывает анемии скота, в провинциях, обогащенных молибденом (Англия, Закавказье) у крупного рогатого скота наблюдается поражение шерсти и расстройство пищеварения. У человека в этих же условиях встречается эндемическая подагра, что наглядно выражено в селении Анкован Армянской ССР (В.В.Ковальский, 1958, 1974). Недостаток в окружающей среде меди приводит к заболеванию скота лизухой, марганца - перозисом, кобальта - анемией, избыток бериллия сопровождается рахитом, (Н.И.Хлебников, 1964).
Анализ бэнз(а)пирена
Определение бенз(а)пирена проводилось в пробах воды и почвы. После доставки проб в лабораторию и проведения описанной подготовки они подвергались экстрагированию серным эфиром. Для этого 500 мл воды насыщали хлористым натрием, добавляли 30 мл серного эфира, переводили в делительную воронку и энергично встряхивали в течение нескольких минут. Воду сливали в другую делительную воронку и экстрагировали новой порцией эфира. Аналогичное экстрагирование производилось до прекращения флуоресценции эфира, после чего экстракты объединяли, добавляли сульфат натрия до полного обезвоживания и оставляли на несколько часов.
Обезвоженный экстракт упаривали (при температуре не выше 50) под вытяжным шкафом до объема 4-5 мл и переносили в колбочки. Колба, в которой проводилось упаривание, ополаскивалась чистым эфиром, после чего эфир добавлялся в экстракт и полностью выпаривался. Колбочка взвешивалась до помещения в нее экстракта и после упаривания.
Экстрагирование почвы проводилось либо в аппарате Соксле-та, либо в стаканчиках. В качестве растворителя использовался бензол. Экстракт отгонялся или упаривался, как было описано выше.
Смолистые вещества экстрактов содержат различные компоненты (в том числе и ПАУ), которые мешают анализу бенз(а)-пирена. Поэтому для устранения помех проводилось разделение сложных смесей на отдельные фракции путем хроматографии.
Среди различных видов хроматографии при анализе ПАУ наиболее распространены колоночная и тонкослойная. Первая применялась при наличии большого количества смолистых веществ, вторая - при малой навеске пробы, а также для лучшей очистки фракции.
Для колонок использовались стеклянные трубки с суженным нижним концйом и воронкообразным верхним. Диаметр колонки -1,5 - 2,0 см, а высота 15 - 20 см. В суженный конец колонки вставлялся клочок ваты, затем в колонку зсыпалось небольшое количество активированной для хроматографии окиси алюминия и заливался пётролейный эфир до половины колонки. Затем небольшими порциями добавлялась окись алюминия до получения слоя требуемой высоты и равномерной плотности.
Экстракт смолистых веществ из проб растворялся в небольшом количестве петролейного эфира, а раствор выливался в колонку. После впитывания в адсорбент всего раствора в колонку доливался сначала чистый пётролейный эфир, а затем эфир с небольшой примесью бензола. Колонка освещалась ультрафиолетовым светом.
Эпидемиология рака пищевода в районах с различной частотой заболеваемости
В настоящее время изучение различных аспектов эпидемиологии рака пищевода является одной из ведущих проблем Международного агентства по изучению рака в Лионе ( МАИР )» Рост частоты этого заболевания, причем неравномерной в различных районах, трудность лечения и нередко поздняя диагностика привлекают внимание не только онкологов, но и специалистов других профессий»
Как уже было отмечено в обзоре литературы, наибольшая частота рака пищевода в СССР отмечается в трех республиках: Казахстане, Туркменистане и Узбекистане, причем не на всей их территории, а лишь в отдельных районах, В Казахской ССР - это Г рьевская область (в старом административном делении), в Туркменвкой - западная зона республики, в Узбекской - Каракалпакская АССР» Если же взять самую высокую заболеваемость в мире, то к трем указанным районам Советского Союза следует добавить остан Мазендеран в Иране»
При нанесении этих территорий на карту (рис» 6).обращает на себя внимание то, что их границы сливаются, составляя одну зону. Широким полукольцом охватывает она Каспийское море с северо-востока, востока и юго-востока» Восточная часть зоны простирается от Каспия до Аральского моря.
Почвы районов с различной заболеваемостью раком пищевода
Почвы Советского Союза характеризуются большим разнообразием, как по Казахской ССР, так и в изучаемых нами районах. На рис. 8-9 приводятся две карты из книги В.В.Добровольского "География почв" (1968). На них весьма ориентировочно обозначены зоны сухих и пустынных степей и пустынь СССР.
Обращает на себя внимание и то обстоятельство, что границы указанных зон, обозначенных на рис. 8-9, совпадают с границами районов высокой частоты рака пищевода. Примечательно, что в эту же зону входит Балхашский район Алма-Атинской области. Как уже отмечалось выше, Гурьевская область и Балхашский район образован древними трансгрессиями. Для всей указанной территории характерны реликты плиоценового и нижнечетвертичного гипергенеза и почвообразования.
Значительный интерес представляет анализ типовой принадлежности почв в связи с неоднородной онкологической заболеваемостью населения различных районов. Серьезные исследования в этом направлении были проведены в Карелии (З.А.Татти, М.А.Тойкка, В.В.Двойрин, 1970). Объединив все типы почв республики в 8 основных групп, авторы определили их удельный БЄС для каждого района и сравнили с заболеваемостью раком отдельных локализаций. Результаты работы позволяют выявить существенные закономерности и сделать весьма определенные выводы.
Аналогичная работа проведена нами на примере Гурьев-ской области, характер почв которой представлен в книге К.Ш.Фаизова (1970). На основании этих данных мы вычислили процентное соотношение типов почв для каждого из районов, сопоставив их с заболеваемостью населения раком пищевода (табл. 5).
Как видно из табл;. 5, наибольшая заболеваемость раком пищевода наблюдается в Макатском, Кзыл-Кугинском и Эмбйнском районах, наименьшая - в Денгизском и Балыкшинском. В Макатском районе основную часть территории занимают солончаки и солонцы, в Кзыл-Кугинском - бурые почвы пустыни и солонцы, в Эмбйнском - бурые почвы и солончаки. В Балыкшинском и Денгизском районах с более низкой заболеваемостью местность, преимущественно, представлена луговыми почвами и песками. Тем не менее, в том же Денгизском районе 20$ территории занимают бурые почвы и 12/3% - солонцы, а в Балыкшинском -около 20$ района-покрыто солонцами и солончаками. Однако, не следует забывать, что самая низкая заболеваемость по области является в то же время самой высокой по Союзу.
Канцерогенные вещества и химические.элементы врастениях и пищевых продуктах
Представления о пустынных районах обычно связаны с почти полным отсутствием всякой растительности, что является верным и в то же время неверным положением. Действительно как в пустынях, так и в полупустынях встречаются территории, совершенно лишенные растительности. С другой стороны, на этих же пространствах в весенний период можно встретить довольно разнообразную флору. Зона сухих степей имеет растительность не только весной, но также летом и осенью. Территория Гурьевской области, как и Балхашскол?район 1лма-Атинской, в основном,представлены этими двумя зонами.
Растительный мир этих районов представляют, преимущественно, ксерофиты и эфемеры. К первым относится группа растений, характерных для местностей с сухим и жарким климатом. Эфемеры отличаются очень бурным весенним цветением при наличии влаги, и быстрым увяданием при наступлении засухи. Из растений - ксерофитов наиболее часто встрячаются сухолюбивые полукустарники (хамефиты), некоторые виды полыней (A-rtemisia) и растения семейства Chenopodiaceae . В полупустынных зонах помимо этих видов появляются степные дерновинные злаки - ковыль, типчак, келерия, иногда типчаково-ромашниковые формации.
Приспособление ксерофитов к засухе проявляется в уменьшении поверхности с одновременным накоплением запасов влаги путем развития особой водоносной ткани. Такие мясистые растения называются суккулентами. Различают стебловые и листовые суккуленты. Весенние эфемеры делятся на две группы: однолетние и многолетние, причем последних значительно меньше. Это представители семейства крестоцветных, бобовых, гвоздичных , злаков и др.
Помимо, ксерофитов и эфемеров встречаются виды растений, имеющие, глубокую корневую систему, доходящую до грунтовых вод. Они сохраняют жизнеспособность даже в услових палящего зноя пустынь. Про такие растения говорят: "Голова в огне, а ноги в воде". Типичным представителем этого вида является верблюжья трава Ulhagi caraelorura).
Повсеместно в этих районах встречаются белая полынь ( Artemisia terra albaa), биюргун (Anabasis oalsa) и кокпек ( Atriplex сапа). В зависимости от преобладания того или иного вида различают комплексы: полынно-биюргуновый, полынно-кокпе-ковый, полынно-такырный. В тех местах, где пустынные степи переходят в солонцы и солончаки, растительность состоит из галофитов, в основном представленных стеблевыми суккулентами. Главное значение имеет семейство Salsoiaceae, к которому относится подавляющая часть солянок. Эти растения обладают большой солеемкостью, ввиду сильного развития водоносной ткани и значительного объема вегетативных частей. Имеются также галофиты-несуккуленты, не обладающие солеемкостью и выделяющие те соли, которые получают из почвы ( Tamarix,Cresaa,Reaurauria И др.).
