Ендемічний флюороз і безпеку фторированной води - гігієнічні проблеми фторування питної води

глава V
Ендемічний флюороз і безпеку фторированной води
Описи своєрідного захворювання зубів, названого «плямистої емаллю», серед жителів деяких місцевостей стали з`являтися в науковій літературі ще на початку XX століття. Однак лише в 1931 р було доведено, що причиною ендемій «плямистої емалі» зубів є висока концентрація (понад 1-2 мг / л в помірному кліматі і більше 0,5-0,8 в жаркому) фтору в питній воді [87, 89]. Це відкриття стимулювало вивчення ендемічного флюорозу, яке здійснювалося в кількох напрямках:
а) виявлялися і описувалися вогнища ендемічного флюорозу в різних країнах, причому особливий вплив приділялася з`ясуванню залежності між KF ~ і тяжкістю ураження зубов- вивчалися патогенез і клінічна картина «плямистої емалі» зубов- б) виявлялося дію високих KF на скелет, інші органи та фізіологічні системи-в зв`язку з введенням фторування води в останні десятиліття аналогічні дослідження проводилися з метою вивчення безпеки цього заходу, т. е. вживання питної води, що містить близько 1 мг / л F- в хронічному експерименті на тварин всебічно вивчалася дія (токсична, алергенна, канцерогенну, мутагенну та ін.) різних KF- на організм-вивчалася токсікодінамікі фтора- г) вивчався вплив різних умов зовнішнього середовища (особливо клімату і харчування) на захворюваність флюорозом- д) розроблялися гігієнічні норми вмісту фтору в питній воді та заходи щодо попередження виникнення нових і ліквідації існуючих вогнищ ендемічного флюорозу.
З перерахованих питань опубліковано понад 12 000 робіт. Тут викладаються в узагальненому вигляді лише найбільш важливі результати проведених досліджень.

1. Патогенез флюорозу

Іон фтору, легко проникаючи крізь клітинні мембрани, діє переважно інгібує багато ферментів, з чим пов`язують його токсичну дію. Для більшості інгібіруемая F ферментів характерна їх активація іонами металів (Mg, Mn, Zn, Са, Fe і ін.), З якими F утворює комплексні сполуки, в результаті чого метали стають біологічно інертними. F- впливає в ряді випадків на активність ферментів (енолаза, сукціндегідрогеназа) і через фосфор, утворюючи магній- фосфатфторідние комплекси (фтор з`єднаний з магнієм і ферментним білком). In vitro F- в концентрації 1 мг / л настільки змінює властивості білків сироватки крові (зв`язування NH-груп або конформаційні зміни), що биуретовая реакція стає негативною (Р. Д. Габович, П. М. Бур`ян). Таким чином, спектр можливого дії на ферменти вельми широкий, в зв`язку з чим багато хто з них, які беруть участь в ключових реакціях проміжного обміну речовин (енергетичному, вуглеводному, жировому, білковому - аминокислотном, нуклеїновому, а також фосфатази), відзначено зниження нм. У цьому вбачають безпосередній механізм дії F- на найважливіші функції клітин: гліколіз, дихання, скоротливу, захисну, розподіл, ріст і ін.
Однак не можна пройти повз того, що відомості про вплив F- на ферменти отримані в експериментах in vitro, а якщо in vivo, то переважно на тварин, яким вводили значно більші дози F-, ніж впливають на людей в ендемічних осередках. Тому переносити експериментальні дані на людей слід дуже обачно.
Найбільш чутливі до F ліпаза (0,01 мг / л) *, аргінінсукцінатдегідрогеназа (0,01 мг / л), глютамінсінтетаза (1 мг / л), тирозиназа (0,38 мг / л), холінестерази (1 мг / л) , лужна пірофосфатази (0,38 мг / л). Трохи менш чутливі до F енолаза (3_ мг / л), кисла фосфатаза (3,8 мг / л), ката-лази (10 мг / л), аденозинтрифосфатаза (4,7 мг / л) і ін. Багато ферменти ингибируются при концентраціях F&ldquo- від 15 до 200 мг / л. Деякі з названих концентрацій одного порядку з темн, які можуть бути в тканинах організму людей, які проживають в осередках ендемічного флюорозу. Крім того, є підстави вважати, що концентрація F в мітохондріях і рибосомах в кілька разів більше його середньої концентрації в даній тканини. Цю гіпотезу дуже важливо перевірити.

* У дужках вказана концентрація, при якій in vitro починається інгібуючу дію F-.

Великий інтерес представляють дослідження на тканинних культурах. Адже багато ферментів, інгібіруемая F, грають важливу роль в синтезі білків, ДНК, РНК і процесах клітинного ділення. Узагальнені результати досліджень представлені в табл. 10, з якої видно, що граничне дію фтору на культуру кісткової тканини починається при більш низькій концентрації (0,19 мг / л), ніж на культуру HeLa клітин, фібробластів або клітин слизової стравоходу (по багаторазовим експериментів Armstrong з співавт., Не менш 10 мг / л). Лише в дослідах Вегг з співавт. гальмування росту культури HeLa клітин спостерігалося при 0,4-0,5 мг / л F&ldquo-, але перевірка іншими експериментаторами їх дані не підтвердила. Цікаво, що навіть клітини тканинної культури здатні адаптуватися до високих концентрацій фтору. Так, в експериментах J. Hongslo [178] культура фібробластів, гинуть при 45 мг / л F, після адаптації стала добре переносити з мг / л F, причому не втратила цієї властивості протягом 60 генерацій.
Обговорюючи механізми безпосередньої дії F на клітку, не можна пройти повз його впливу на проникність клітинних мембран. F- збільшує їх проникність для одних речовин (наприклад, для неелектролітів, фосфатів і ін.) І зменшує для інших (наприклад, для глюкози, води, Na). Лише у клітин головного мозку при дії F- зменшується проникність для неелектролітів та підвищується для води. Погіршенням проникності мембран можна пояснити падіння активності лужної фосфатази сироватки крові при флюорозе, так як in vitro подібні ж концентрації F НЕ інгібували цей фермент [155].
Таблиця 10
Деякі параметри, що характеризують біологічну дію і гігієнічне значення фтору

Надаючи інгібуючу дію на ферменти in vitro, фтор не завжди негативно (в сенсі уповільнення) впливає на ті чи інші обмінні процеси в організмі. Різноманітний і антагоністичний (за принципом зворотного зв`язку) характер регульованих нервовою системою біохімічних перетворень в організмі може призводити до того, що гальмування одних процесів веде до посилення (прискоренню) інших. При хронічному флюорозе можуть протікати і адаптаційно-компенсаторні процеси, що призводять до посилення деяких видів ферментативної активності тканин. Крім того, якщо основний метаболічний шлях блокований, то іноді залишається більше субстрату для альтернативного шляху. У викладеному криються причини так званого парадоксального дії фтору, коли при вживанні води з більш високою KF ~ змінюється спрямованість зрушень, наприклад, зменшується інгібування будь-якої ланки біохімічних перетворень. A. Schatz, J. Martin [243] і ряд інших супротивників фторування води намагалися звести цей загалом вже давно відомий біологічний феномен в якусь сенсацію, що стосується тільки такого «підступного» отрути, як фтор, і переконати в можливості посилення токсичності фтору при зменшенні його діючої дози. Фактично ж із збільшенням дози фтору понад оптимальної величини все дослідники спостерігали, якщо оцінювали інтегрально, тільки більше порушення обмінних процесів, т. Е. Посилення токсичності, а зі зменшенням KF ослаблення її.
На жаль, відсутні порівняльні дані про чутливість до F- різних ферментів in vivo. Наявність подібної шкали допомогло б розібратися в токсікодінамікі фтору.
У підсумку можна прийти до висновку, що «точок прикладання» (рецепторів) впливу F в організмі багато, від чого його здавна зараховують до протоплазматіческім отрут. У цілісному організмі порушення обмінних процесів позначаються на всіх тканинах, але все ж є підстави вважати, що при флюорозе в першу чергу страждають тверді тканини, в росткових ділянках яких концентрація F- досягає максимальних величин. Недарма токсикологи вважають, що нерідко саме процеси розподілу отрути в організмі лежать в основі специфіки його токсичного ефекту. Оскільки амелобласти приблизно в 5 разів чутливіші до F-, ніж остеобласти, то флюороз зубів спостерігається при менших дозах фтору, ніж флюороз скелета [251]. При розробці фтористих з`єднань з травного тракту органом, який приймає на себе «перший удар» фтору, є печінка, в якій також слід шукати ранні ушкодження.
Крім того, дія фтору повинно позначитися на системах, які забезпечують універсальну реакцію адаптації і підвищують толерантність організму до ядам- ми маємо на увазі функції різних відділів нервової системи, систему гіпоталамус - гіпофіз - кора надниркових залоз [58] та інші ендокринні залози. Хотілося б при цьому підкреслити, що організм має значний потенціал адаптації до фтору.
Крім печінки, в залежності від дози фтору, можуть страждати і інші органи (серцево-судинна і кровотворна системи, нирки та ін.), Що знаходить своє відображення в патогенезі та клініці хронічного флюорозу.
При флюорозе має місце не тільки функціональна, але і матеріальна кумуляція. Однак в основному фтор відкладається в твердих тканинах, де його концентрація в сотні разів більше, ніж в м`яких. Тому при хронічному флюорозе найбільш помітні зміни спостерігаються з боку скелета [60]. Навіть при важкому флюорозе скелета зміни функції внутрішніх органів слабо виражені і дані дослідження вмісту фтору в тканинах пояснюють чому. Так, П. М. Бур`ян газохроматографічному методом визначив вміст фтору в печінці контрольних щурів, що вживали воду з 0,2 мг / л F-, 0,98 мг / кг фтору, у які вживали воду з 10 мг / л - 1,87 і 100 мг / л - 2,34 мг / кг, т. е. при збільшенні KF- в 500 разів вміст фтору в тканини печінки зросла всього в 2,4 рази.