В современных экологических условиях возрастает и значение для организма человека микроэлементных загрязнений окружающей среды. Термин микроэлементоз объединяет все патологические процессы, вызванные избытком, дефицитом или дисбалансом микроэлементов. Микроэлементы – это не случайные ингредиенты тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма на всех стадиях развития. Согласно современным представлениям, ряд микроэлементов (Fe, Cu, Zn, Mn, Cr, Se, Mo, Со) являются абсолютно необходимыми (эссенциальными) для организма: они влияют на оплодотворение, развитие, рост, жизнеспособность организма, его иммунологические свойства и прочие важнейшие функции. Часть микроэлементов является условно эссенциальными: В, Br, F, Zi, Ni, Si, V. Вместе с тем существует группа токсичных и условно-токсичных микроэлементов Al, Cd, Pb, Hg, Be, Ba, Sr, Sb. Накопление их в организме приводит к поражению разных органов и систем. Микроэлементный статус организма тесно связан с возникновение и прогрессированием злокачественных опухолей. Так, при всех формах рака в крови снижено количество Fe. Повышение частоты онкологических заболеваний связывается также с дефицитом Mg, Se, Mo и, напротив, с повышением уровня As, Cd, Ni, Сu, Mn, V, Sr, сульфатов.
Внесение в культуру лимфоцитов человека многих из вышеприведенных химических веществ и их соединений вызывает появление хромосомных аберраций у значительного количества (до 20%) клеток культуры. Грубые хромосомные нарушения, индуцированные химическими агентами, приводят к нестабильности генома, появлению клеточных мутантов, что создает риск возникновения опухолевого роста. Мутагенный эффект химических агентов (формальдегид, бензол, пестициды) в конечном итоге реализуется повышенной частотой новообразований кроветворной и лимфоидной ткани (лейкозы и лимфомы).
Спектр токсического и иммунного действия химических веществ на кроветворную и иммунную системы не имеет строгой направленности. Перечисленные химические факторы характеризуются не только мутагенным действием, важным также является их свойство вызывать гемо- и иммунодепрессии. Производные бензола и толуол вызывают депрессии кроветворения вплоть до аплазии, лимфопению, снижение фагоцитоза и продукции интерферона. Угнетение иммунной системы возникает при производственном контакте с полиэфирными волокнами, хлоропромовым каучуком, многосернистой нефтью, контакте с хлорорганическими и мышьяксодержащими пестицидами, акрилонитрилами, производными хлорфенилуксусной кислоты. Подобными особенностями обладают соединения никеля, молибдена, ртути, свинца, сероводорода. Интоксикация бериллием вызывает некробиотические процессы в костном мозгу, вольфрамом – снижение уровня иммуноглобулинов. Соединения никеля вызывают сенсибилизацию иммунной системы с развитием аллергических реакций.
К физическим факторам, оказывающим вредное воздействие на иммунную систему, относятся все виды излучения, электромагнитные поля, метеорологические, климатические, географические и космические факторы.
Особой формой загрязнения сред жизни служат радиоактивные вещества и создаваемые ими ионизирующие излучения, которые являются реальным мощным экологическим фактором, воздействующим на все живое. Радиоактивное излучение обладает наряду с общебиологическим и локальным действием на иммунную систему организма, угнетая гуморальный и клеточный иммунитет, что провоцирует отсроченное возникновение лейкозов и лимфом. Практически важной является установленная связь между концентрацией радона в жилых помещениях с частотой возникновения лейкозов – считается, что 20–25% случаев лейкозов возникает именно по этой причине. Источником радиации, воздействующей на человека и все живое, является не только естественное (земное и космическое), но и искусственное излучение, создаваемое источниками, используемыми в медицине, испытания ядерного оружия, атомная энергетика.
Радиационный эффект трудно выделить из комплекса экопатологических факторов, оказывающих неблагоприятное и во многом сходное влияние на организм ребенка, особенно в критические периоды его развития. Сведения о действии малых доз ионизирующей радиации на систему иммунитета у детей крайне недостаточны и нередко противоречивы. При определении риска для здоровья детей, создаваемого постоянным действием низких доз радиации, превышающих естественный уровень излучения не больше чем на один порядок, необходимо учитывать ряд условий: 1) количественные и функциональные сдвиги, установленные при действии высоких доз радиации (1 грей = 100 бэр) не могут быть непосредственно экстраполированы на более низкие дозы, так как реакции организма не подчинены линейной зависимости от дозы облучения; 2) низкие дозы радиации, действующие в течение длительного периода, теоретически менее опасны для клеток, чем аналогичная суммарная доза, полученная однократно, так как при дробном облучении включаются механизмы репарации и другие виды защиты; 3) абсолютно безопасных доз радиации не существует (в том числе и в пределах естественного уровня радиации), ибо всего даже несколько десятков беккерелей (беккерель – 1 распад в 1 мин) может вызвать генную мутацию клетки-предшественника (например, стволовой клетки костного мозга, которая в последующем даст начало пролиферации мутантного клона). Таким образом, прогнозирование риска для здоровья на основе экстраполяции влияний от максимальных значений радиации, угрожающих жизни, до фонового излучения Земли представляет в настоящее время крайне сложную задачу.
Известно, что лимфоциты отличаются наиболее высокой чувствительностью к воздействию ионизирующей радиации. В отличие от других клеток, радиочувствительность лимфоцитов проявляется не только в фазе деления (митозов), но и в фазе покоя (интерфазе). В зависимости от мощности дозы и радиочувствительности организма облучение может вызвать радиационную гибель клеток, функциональные отклонения – нарушение кооперации клеток в иммунном ответе, иммунодепрессию или даже активацию отдельных клеточных клонов. Еще более существенно для формирования патологических реакций генотоксическое действие радиации, которое проявляется в лимфоцитах периферической крови как хромосомные аберрации и генные мутации.
Проявления различных типов мутаций в зависимости от дозы радиации зависят в каждом конкретном случае от факторов наследственного (семейного) предрасположения к определенным реакциям организма на ионизирующую радиацию. Характер генотоксического эффекта может зависеть и от наличия дополнительных факторов: экологическое неблагополучие по ксенобиотикам, неадекватное питание, дефицит витаминов А, Е, С, вызывающий недостаточность систем антиоксидантной защиты. Кроме того, должен быть принят во внимание возрастной фактор: при одних и тех же дозах облучения у детей число хромосомных аберраций лимфоцитов на 20% превышает их уровень в лимфоцитах у взрослых.
Особенность радиационного воздействия на иммунную систему заключается в одновременном развитии иммунологической недостаточности и склонности к аутоиммунным процессам. У части детей снижение специфического противовирусного иммунитета сочетается с повышенной концентрацией в крови циркулирующих иммунных комплексов, склонных фиксироваться в сосудистой стенке и вызывать местную воспалительную реакцию, что подтверждает вероятность развития у этих детей аутоиммунных процессов. Однако риск развития аутоиммунной патологии при воздействии радиации невысок, так как усиление образования аутоантител происходит на фоне нарушения кооперации клеток в иммунном ответе, что скорее ведет к состоянию толерантности. Развивающаяся под действием радиации толерантность к чужеродным антигенам (аллергенам) объясняет отсутствие заметного роста заболеваний атонического генеза (бронхиальная астма и другие респираторные аллеризы) у детей, проживающих в зонах особого контроля.
Как известно, мутации лимфоидных клеток, наступающие под влиянием ионизирующей радиации, и иммунологическая толерантность сопровождаются развитием лимфолейкозов, причем риск их возникновения возрастает на 0,7–1,3% на каждые 100 бэр. Так, в 60-е годы был отмечен подъем заболеваемости детей лейкозами в С.-Петербурге до 10 на 100 000 детского населения, когда производились испытания атомного оружия в атмосфере. Запрет на такие испытания снизил величину «пика» заболеваемости лейкозами, хотя тенденция к ее росту сохранялась и в последующие годы.
При исследовании функционального состояния фагоцитирующих клеток, выполняющих в организме важнейшую элиминационную (удаление) функцию, у детей из зон «жесткого контроля» были выявлены значительные нарушения функции нейтрофилов и моноцитов, снижение миграции клеток в зону воспаления, их высокая разрушаемость – все это свидетельствует о дезорганизации клеток ретикуло-эндотелиальной системы.
Необходимо подчеркнуть, что иммунная система ребенка развивается относительно медленно, причем в процессе ее становления существуют критические периоды, когда чувствительность иммунных клеток по отношению к воздействию факторов внешней среды изменена. Помимо возрастной реактивности существуют конституционные и индивидуальные ее вариации, поэтому проявления различной патологии возможны спустя весьма отдаленный период после воздействия радиации, что требует длительного и постоянного наблюдения за детьми из контролируемых территорий.
Важным показателем реагирования организма человека на воздействие электромагнитного излучения в последние годы считается наличие реакций иммунной системы (как показателя резистентности). Электромагнитные поля вызывают повышенный риск уменьшения всех видов лимфоцитов, развития лейкозов, дисмикроэлементозов, анемий.