Требования к исходному уровню знаний. Для полного усвоения темы необходимо повторить из:
Для полного усвоения темы необходимо повторить из:
1. Биологии темы: «Общие закономерности развития жизни и условий питания», «Адаптация человека к условиям жизни».
2. Общей химии темы: «Химические реакции при взаимодействии элементов», «Металлы и их соединения», «Азот и его соединения».
3. Органической химии темы: «Биогенные элементы как факторы окружающей среды», «Пищевые вещества и их значение для организма».
Материальное оснащение
1. Курс лекций по экологической медицине.
2. Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп взрослого населения Республики Беларусь» 2.3.710-15-55-2005.
Контрольные вопросы из смежных дисциплин
1. Дать определение – «питательные вещества». Разъяснить их значение для организма.
2. Значение питания для обеспечения жизнедеятельности организма.
3. Действие вредных веществ на организм.
4. Свойства вредных веществ, определяющие их неблагоприятное действие на организм.
Контрольные вопросы по теме занятия
1. Основные показатели, имеющие значение для гигиенической характеристики почв.
2. Особенности почв республики Беларусь.
3. Источники поступления вредных веществ в почву, их характеристика.
4. Условия, способствующие поступлению вредных веществ в пищевые продукты.
5. Классификация ксенобиотиков, содержащихся в пищевых продуктах.
6. Нитраты, нитриты, нитрозамины. Источники поступления их в продукты питания, механизм патологического действия. Меры профилактики.
7. Пестициды. Классификация. Свойства пестицидов, имеющие гигиеническое значение.
8. Механизм действия различных пестицидов и медицинские последствия потребления пищевых продуктов, содержащих различные их количества.
9. Металлы, их токсическое действие на организм. Источники поступления солей тяжелых металлов в пищевые продукты. Механизм действия основных представителей этой группы ксенобиотиков.
10. Полихлорированные бифенилы, источники и пути поступления в организм, механизм патологическогодействия.
11. Биогеохимические провинции, определение, основные характеристики. Эндемические заболевания в Республике Беларусь.
12. Йододефицитные состояния, причины, клинические проявления, профилактика.
13. Селен и его биологическое и физиологическое значение. Способы профилактики недостаточного поступления селена.
14. Особенности попадания ксенобиотиков различные продукты растительного и животного происхождения.
15. Понятие о рациональном питании. Главные положения и принципы.
16. Законы рационального питания. Определение и требования к построению рационов.
17. Требования к безвредности пищи. Основные источники загрязнения продуктов питания.
18. Значение макронутриентов их функциональная роль в организме.
19. Микронутриенты, характеристика, функциональное значение различных представителей этой группы пищевых веществ.
20. Понятие о заменимых и незаменимых (эссенциальных) пищевых веществах, их значение для организма.
21. Критерии оценки качества и безопасности пищевых продуктов.
22. Метаболизм ксенобиотиков в организме человека.
23. Наиболее значимые механизмы детоксикации ксенобиотиков.
24. Участие различных пищевых веществ в процессах детоксикации.
25. Профилактика возможного поступления ксенобиотиков с продуктами питания.
26. Особенности питания населения, проживающего в условиях экологического неблагополучия.
Учебный материал
Литосфера – внешняя сфера «твердой» Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии. Мантия Земли оболочка, расположенная между земной корой и ядром. Почва, или земля – природное образование, залегающее между атмосферой и подстилающими породами. Толщина почвы составляет от нескольких сантиметров до двух метров и более. Почва как неотъемлемая часть экологической системы является важнейшим компонентом обитания человека и животных.
Типы почв различаются определенными комбинациями почвенных горизонтов. В зависимости от соотношения песка и глины все почвы делятся на песчаные, супесчаные, глинистые, дерновоподзольные и суглинистые. На территории Республики Беларусь встречаются различные виды почв, но преобладают дерновоподзолистые почвы. Такие почвы чаще встречаются в Гомельской области.
Химический состав почвы очень сложен, в ней есть минеральные (неорганические) и органические вещества. Минеральные соединения (90-99%) включают соли кальция, кремния, магния, алюминия и др. В минеральный состав почвы входят в меньшем или в большем количестве практически все элементы Периодической системы Д.И. Менделеева.
В зависимости от поведения в живых системах 9 микроэлементов (железо, йод, медь, хром, кобальт, молибден, марганец, цинк, селен), признанный эссенциальными (жизненно необходимыми). При недостатке этих элементов возникают функциональные нарушения в организме. К условно эссенциальным микроэлементам относятся фтор, никель, ванадий, мышьяк, кремний, литий, бор и бром.
В группу токсических элементов входят алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут, таллий и др.). В почве живут и гибнут патогенные бактерии, вирусы, простейшие и яйца гельминтов. Она является одним из основных путей передачи инфекционных и неинфекционных заболеваний. Недостаток или избыток микроэлементов в почве может привести к возникновению эндемичных заболеваний.
С почвой тесно связано и наличие определенных элементов в сельскохозяйственной продукции, как растительного, так и животного происхождения, их качество, полноценность и безопасность.
В последнее время особую значимость приобретает антропогенное загрязнение почвы, т.е. появления в ней химических соединений, не являющихся ее естественной составной частью и несвойственных почве данного типа.
Внесение в почву удобрений химических и органических, пестицидов, попадание в нее промышленных отходов, сточных вод различного происхождения, адсорбция токсических веществ из атмосферного воздуха, загрязненного в том числе и выхлопными газами автотранспорта проводят к все возрастающему ее загрязнению. Множество исследований свидетельствует о токсическом значении загрязнения почвы, из которой по так называемым пищевым цепочкам, то есть через продукты растительного и животного происхождения эти вредные вещества попадают в организм человека, оказывая на него неблагоприятное воздействие. Наиболее значимыми из них являются ксенобиотики.
Ксенобиотики или
Посторонние вредные вещества, которые могут поступать в организм человека с пищей, условно подразделяются на три основные группы:
1. Природные компоненты пищи, оказывающие вредное воздействие.
2. Вещества из окружающей среды, оказывающие вредное воздействие (контаминанты).
3. Вещества, вносимые специально по технологическим соображениям.
Классификация посторонних вредных веществ пищи
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В свою очередь чужеродные вещества могут быть различной природы, как химической, так и биологической.
| Чужеродные вещества | |
| Химической природы | Биологической природы |
| Токсические элементы: свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, цинк, медь, железо, олово, хром, никель. Пестициды: хлорорганические, триазины, фосфор-органические, пиретроиды, нитриты, нитрозоамины Гистамин Бенз(а)пирен Полихлорированные препараты Радионуклиды | Микотоксины: Альфатоксины В, О, М, дезоксиниваленол (вомитоксин), Т-2 токсин, зеарагенон, патулин, охратоксин А, стеригматоцестин. Антибиотики. Бактерии группы кишечных палочек (колиформы) Е.coli. Staph. aureus, Bac. ceraus, бактерии рода протей, сульфитредуцирующие клостридии), патогенные микроорганизмы (в том числе сальмонеллы), дрожжи, плесени. Вирусы Гельминты и простейшие Насекомые |
Одно из важнейших физиолого-гигиенических требований к питанию человека – безвредность пищи.
Потребляемая пища должна быть свободной от вредных химических веществ и биологических агентов или содержать их в количествах (концентрациях) и формах, не способных негативно влиять на здоровье человека и его потомство.
Инфицирование продуктов питания в результате антропогенного загрязнения внешней среды, а также нарушения санитарно-гигиенических норм и правил на различных этапах движения продуктов питания от объектов производства до их потребления в пищу могут вызвать пищевые отравления микробной природы (пищевые токсикозы или токсикоинфекции), инфекции (брюшной тиф, паратифы А и В и другие сальмонеллезы, дизентерию, бруццелез, туберкулез, ящур, туляремию и др.) и гельминтозы (тениидоз, трихинеллез, дифилловотриоз, описторхоз, аскаридоз и др.).
Не менее важным показателем безвредности пищи является степень загрязненности её вредными чужеродными химическими веществами – ксенобиотиками. Загрязненность продуктов питания чужеродными веществами (пестицидами, солями тяжелых металлов, радионуклидами, нитратами и нитритами, нитрозаминами, синтетическими химическими соединениями, полициклическими ароматическими углеводородами, микотоксинами и др.) во многом зависит от экологической обстановки и в частности от качества почвы.
Ксенобиотики из окружающей среды в организм человека поступают в основном с пищевыми продуктами. Так, нитраты поступают в организм человека преимущественно с овощами (около 70%), а остальные попадают с водой, нитриты с мясопродуктами, радионуклиды (94%) с пищевыми продуктами растительного и животного происхождения.
Стойкие в окружающей среде пестициды поступают в продукты питания (95%), с водой (47%), с атмосферным воздухом (только 0,3 %) и совсем незначительные их количества проникают в организм через кожу.
Чужеродные химические вещества попадают внутрь организма по цепочке: «почва-растительность-человек» или «почва-растительность-животные-человек». При этом основная миграция ксенобиотиков по пищевой цепи имеет место во всех биологических видах наземной и водной экосистем.
Вместе с тем наблюдается значительная кумуляция ксенобиотиков в водной пищевой цепи. Это объясняется тем, что гидробионты (рыбы, моллюски, ракообразные и др.) не только лишены механизма, защищающего их от накопления вредных чужеродных химических веществ, но и энергично их накапливают. Степень загрязнения чужеродными химическими веществами увеличивается с ростом трофического положения отдельных видов экосистем. Так, например, концентрация ксенобиотиков в тканях хищных рыб, птиц и животных выше по сравнению с теми видами, которые они употребляют в пищу.
Все пищевые продукты в качестве первоначальных источников имеют вещества, содержащиеся в биосфере. Человек является конечным звеном многочисленных, сложившихся в ходе длительной эволюции пищевых цепей, в которых одни живые организмы служат пищей для других.
В настоящее время для увеличения пищевых ресурсов и повышения качества продуктов в сельскохозяйственном и промышленном производстве широко используются разнообразные вещества, последствия воздействия которых на человека могут быть самыми неблагоприятными. Некоторым из них являются носителями токсических, мутагенных, канцерогенных, тератогенных свойств или предшественниками соединений с такими свойствами. Приобретать они их могут также при нарушении регламентов их использования.
Агрохимикаты, которые сейчас достаточно широко используются для интенсификации производства сельскохозяйственной продукции не являются токсичными соединениями, способными накапливаться в продовольствии и оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека. Но при нарушении регламентов применения по количеству, срокам применения, кратности, срокам ожидания, получаемое продовольственное сырье может содержать достаточно высокие концентрации в первую очередь азотистых соединений, к которым относятся нитраты.
Наличие нитратов в растениях - нормальное явление. Но при поступлении нитратов в количествах, превышающих потребности органического синтеза они начинают накапливаться в корнях, листьях и самое главное в плодах различных сельскохозяйственных культур, как непосредственно употребляемых в пищу человека, так и кормовых культурах, идущих на корм скоту. Непереработанные их излишки под воздействием нитратредуктазы-фермента, содержащегося в растительных тканях восстанавливаются в нитриты, которые и оказывают неблагоприятное воздействие с этими соединениями под влиянием микрофлоры уже непосредственно в полости рта, а затем в желудочно-кишечном тракте. Из сельскохозяйственных продуктов основными поставщиками являются картофель и овощи. Накопление нитратов в овощных культурах во многом определяется их биологическими особенностями. К овощам, характеризующимся способностью аккумулировать большое количество нитратов, относятся зеленые – салат кочанный, шпинат, укроп, капуста кольраби, ревень, редис и особенно свекла столовая, склонны к этому такие патиссоны, тыква. Содержание нитратов в них колеблется от 1200 до 5000 мг/кг сырой массы. Среднее положение занимают баклажаны, дыни, капуста, морковь, огурцы, петрушка, сельдерей, чеснок, фасоль – 100-1000 мг/кг. Сравнительно низкая концентрация их отмечена в арбузах, зеленом горошке, картофеле, луке, перцах, томатах – 60-90 мг/кг. Концентрация нитратов, в овощах, выращенных в закрытом грунте обычно вдвое больше, чем в открытом. В различных частях растений содержания нитратов разное. В кожице и поверхностных слоях плодов содержание нитратов значительно выше. В белокочанной капусте больше всего нитратов в верхних листьях и кочерыжка, в свекле в верхней части и хвостике, в моркови – в центральной части.
Всасывание нитратов происходит главным образом в желудке. В течение 8 часов с мочой выделяется до 90% поступивших нитратов. При поступлении больших количеств нитратов, в результате употребления продуктов, содержащих 800-1300 мг/кг нитрат ионов (пюре из свеклы, шпината, не свежих других овощей) может возникнуть острое отравление. клинические признаки отравления проявляются через 1-6 часов после их попадания в организм и характеризуются диспептическими расстройствами в сочетании с увеличением печени, её болезненностью при пальпации, субэктеричностью скляр. Возможны также симптомы со стороны нервной системы – общая слабость, головокружение, потемнение в глазах, нарушение координации движений. Сосудорасширяющий эффект нитратов проводит к снижению артериального давления, синусовой аритмии, болям груди, одышка.
Нитраты сами по себе не являются метгемоглобин образователями. Однако, уже в самих блюдах при неправильном их хранении, развитии в них микрофлоры, а также в пищеварительном тракте часть нитратов восстанавливается в более токсичные соединения – нитриты – с последующим развитием нитритной метгемоглобинемии. Низкая кислотность желудочного сока у детей грудного возраста может способствовать этому процессу.
Непосредственно нитриты могут поступать в организм с продуктами переработки продовольственного сырья животного происхождения, в частности с мясопродуктами и сырами.
При производстве колбасных и ветчинных изделий нитрит натрия используется в технологии для сохранения розового цвета мясных изделий и частично как консервант. Для этой же цели используются нитриты при производстве сыров.
После поступления в организм повышенных доз, нитратов через 1 час отмечается максимальный уровень метгемоглобина в крови. При содержании его 8-10% может отмечаться бессимптомный цианоз при 30% и более – симптомы острой гипоксии (одышка, тахикардия, коричнево- серый цианоз, гипотония, слабость, головная боль).
Но наибольшую опасность из азотистых соединений представляют нитрозаимны. Эти соединения могут образовываться как непосредственно в продуктах питания, так и в организме при высокой концентрации нитритов в желудке. Необходимым условием является также наличие свободных аминных групп в составе белка.
Основная опасность нитрозаминов заключается в том, что они обладают канцерогенными, мутагенными, тератогенными и эмбриогенными свойствами, причем канцерогенное действие является определяющим. N-нитрозамины встречаются практически во всех мясных, молочных и рыбных изделиях, пивном солоде.
В настоящее время при производстве сельскохозяйственной продукции как растительного, так и животного происхождения достаточно широко используются самые различные химические соединения, объединенные в группу под названием пестициды. Пестициды - это вещества химического и биологического происхождения, предназначенного для химической защиты растений и животных. Применение пестицидов до сих пор имеет существенную опасность экологического воздействия и медицинский риск. Экологическая опасность связана с неизбежным загрязнением не только обрабатываемых территорий, но и глобальным распространением пестицидов в биосфере и в литосфере в частности. Попадая в почву, а затем в растениеводческую и животноводческую продукцию они широко контактируют со значительной частью населения, в том числе детьми, беременными и кормящими женщинами.
В настоящее время используются различные классификации пестицидов: производственная, химическая, гигиеническая.
В основе производственной лежит познание пестицидов, цель и направление их использования:
• инсектициды и акарициды – для уничтожения насекомых-вредителей;
• моллюскоциды – для уничтожения слизней;
• нематициды – для уничтожения нематод (червей);
• родентициды – для уничтожения грызунов;
• репелленты – для отпугивания грызунов;
• фунгициды – для уничтожения плесеней и грибов;
• гербициды – для уничтожения сорных растений;
• дефолианты и десиканты – для предуборочного удаления листьев с культурных растений;
• феромоны – для борьбы с насекомыми методом отлова;
•энтомофаги – для регуляции численности насекомых.
На основании химической структуры различают хлорорганические, фосфорорганические, ртутьсодержащие, мышьяксодержащие, производные карбаминовых кислот, производные мочевины игуанидина, гетероциклические соединения и другие.
Гигиеническая классификация предусматривает разделение пестицидов по степени токсичности, способности к кумуляции, накапливанию, стойкости во внешней среде – времени разложения на нетоксичные элементы, наличию отдаленных последствий действия, действию на плод и аллергенность. По параметрам гигиенической классификации они подразделяются на 4 класса. Большинство пестицидов относятся к соединениям 2 и 3 класса опасности.
В настоящее время применяется около 600 препаратов, созданных на основе 300 действующих веществ.
Нарушение гигиенических норм хранения, транспортировки и регламентов применения пестицидов приводят к их накоплению в кормах, продовольственном сырье и пищевых продуктах. Попадая в организм человека они оказывают разностороннее токсическое действие в зависимости от особенностей химической структуры и дозы поступления.
Особенно опасно действие пестицидов своими отдаленными последствиями и действием на плод. Каждый из них может обладать одним или несколькими из перечисленных действиями: канцерогенность, мутогенность, тератогенность, эмбриотоксичность, гонадотропность, аллергенность.
Большинство пестицидов не относятся к группе относительно безопасных и имеют либо высокую токсичность (фосфорноорганические, ртутьсодержащие, мышьяксодержащие). Либо отличаются высокой кумуляцией и стойкостью (хлорорганические, карбаматы). Они же могут вызывать и отдаленные последствия. При попадании пестицидов в организм в зависимости от дозы они могут вызывать острые, подострые и хронические интоксикации. При этом все пестициды обладают ксенобиотичностью и вызывают в организме адаптационные изменения.
В основе механизмов биологического (токсического) действия малых доз лежат нарушения антиоксидантной защиты, стабильности структурно-функциональных параметров биомембран, приводящее к дезорганизациис структуры и функции клеток. Все это в конечном итоге приводит к изменениям в работе различных систем организма, нарушению защитно-адаптационных механизмов к развитию вторичных иммунодефицитов.
Отравление пестицидами развивается поэтапно и имеют:
- скрытый период (от момента поступления в организм до возникновения первых проявлений интоксикации) – от нескольких часов для острых отравлений до нескольких суток у подострых);
- период предвестников, для которых характерны неспецифические, однотипные для воздействия многих химических соединений появления (тошнота, рвота, общая слабость, головная боль);
- период выраженной интоксикации, когда наряду с общими для многих химических веществ изменениями проявляются специфические признаки действия яда на организм.
Для подострых отравлений характерны менее бурная реакция, чем при острых отравлениях и более продолжительное течение патологического процесса.
Хронические отравления развиваются при длительном поступлении в организм небольших доз пестицидов и кумуляции в тропных органах.
Большое значение имеет то, что особенно высокой чувствительностью к пестицидам отличаются дети, подростки, больные и ослабленные лица.
Особенную опасность представляют они для беременных и кормящих грудью матерей. Многие пестициды, попадая в организм, проникают через плацентарный барьер и могут оказывать токсическое действие на плод, оказывая эмбриотоксическое и торатогенное действие. Попадая с молоком матери в организм грудного ребенка они так же могут вызвать у него интоксикацию.
Результаты мониторинга последних лет показывают возрастание общего содержания пестицидов в продуктах растительного и животного происхождения, включая рыбу. Особенно это касается таких продуктов, как картофель, лук репчатый, капуста, помидоры, огурцы, морковь, свекла, яблоки, виноград, пшеница, ячмень, рыба прудов, водохранилищ, молоко. В них обнаруживается наиболее широкий спектр пестицидов.
Химические элементы хорошо распространены в природе и различными путями, в первую очередь из почвы могут попадать в сельскохозяйственное сырье и через пищу в организм человека.
Большинство химических элементов, в том числе металлов жизненно
необходимы человеку, при этом роль одних в организме уже известна для других её еще предстоит определить. При этом необходимо учитывать, что макро- и микроэлементы проявляют биологическое и физиологическое действие только в определенных количествах. В больших количествах они уже обладают токсическим влиянием на организм. Источниками загрязнения пищевых продуктов химическими элементами являются отходы промышленных предприятий, выхлопные газы транспортных средств, разработка полезных ископаемых. В список наиболее значимых в токсическом отношении элементов включено 8 химических веществ: ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, железо, стронций, мышьяк.
В настоящее время не наблюдается тенденции к снижению загрязнения пищевых продуктов ксенобиотиками, в том числе и солями тяжелых металлов. Это связано с техногенным загрязнением природной среды, нарушением действующих норм и правил при производстве продуктов.
Приоритетное значение с гигиенической точки зрения из металлов имеют ртуть, свинец и кадмий, а также мышьяк (традиционно рассматриваемые в комплексе).
Эти элементы кроме высокой токсичности обладают способностью накапливаться в организме при длительном поступлении даже в небольших дозах и вызывать отдаленные последствия – мутагенные и канцерогенные (для мышьяка и свинца). Другие тяжелые металлы могут попадать в продукты в ходе их производства.
Олово и хром в консервированные продукты при их фасовке в сборную жестяную и хромированную тару, а никель в продукты с гидрогенизированным жиром (маргарином, кулинарными и кондитерскими жирами), железо и медь в длительно хранящихся жировых продуктах, цинк в пектине.
Особенно высока вероятность попадания солей тяжелых металлов в продовольственное сырье, получаемое в районах геохимических аномалий с их повышенным содержанием в почве, в зонах расположения предприятий металлургической, машиностроительной, химической промышленности, а так же вблизи крупных автомагистралей и промышленных городов.
На степень накопления ксенобиотиков в сельскохозяйственной продукции влияет ряд условий. Это, с одной стороны, уровень загрязненности почвы, а с другой – биологические особенности растений. Основными точками избирательной токсичности солей тяжелых металлов и мышьяка является эпителий почек, печени и кишечника, эритроциты и нервные клетки, поэтому нефропатии, токсическая дистрофия печени, выраженная неврологическая симптоматика и гемолиз часто превалируют в клинике этих отравлений.
Так, при свинцовом токсикозе поражаются в первую очередь органы кроветворения (анемия), нервная система (энцефалопатия и нейтропатия), почки (нефропатия).
На ранних стадиях хронической интоксикации свинцом наблюдается снижение адаптационных способностей организма и устойчивости к действию токсических инфекционных и других патологических агентов. Позже присоединяется общая слабость, головная боль, головокружение, неприятный вкус во рту, потеря аппетита, тремор конечностей, уменьшение массы тела, запоры, абдоминальные боли, признаки анемии.
Кадмий, относясь к сильноядовитым веществам при острой интоксикации вызывает тошноту, рвоту, диарею, спазмы в животе, в тяжелых случаях – шок. При хроническом отравлении поражаются кости (остеопороз), почки, развивается гипертензия, анемия. Результатом поражения нервной системы является явления тремора, головокружение, головная боль, дермографизм.
Хронические поражения ртутью характеризуются поражением центральной и вегетативной нервной системы, печени и выделительных органов: почек, кишечника, кто сопровождается головной болью, быстрой утомляемостью, ослаблением памяти, чувством беспокойства, апатией, ухудшением аппетита, снижением массы тела. В тяжелых случаях снижается чувствительность кожи на конечностях, появляется парастезия вокруг губ, сужается поля зрения, расстройство эмоциональной сферы. Ртуть оказывает гонадо- и эмбриотоксическое, тератогенное и мутагенное действие
Клиника отравлений другими металлами протекает с похожими проявлениями. В отличие от этого при хроническом отравлении мышьяком очень полиморфна. После таких начальных симптомов, как потеря аппетита, тошнота, рвота, диспептическое давление, появляется симметричный бородавчатый кератоз ладоней и подошв, меланоз в сочетании с участками депигментации кожи, атрофия и ломкость ногтей (диагностическое значение имеют линии Мее) – поперечные белые полосы на ногтях), выпадение волос. Проявляются неврологические симптомы – интеллектуальные и речевые расстройства, депрессия, полиневриты, заканчивающиеся парезами с последующей атрофией мышц, нарушение вкуса и обоняния.
Мощными источниками загрязнения внешней среды мышьяком являются выбросы элептростенций , стоки промышленных предприятий, мышьяксодержащие пестициды. В организм он поступает с продуктами животного происхождения, в том числе рыбой и морепродуктами.
К ксенобиотикам антропогенного происхождения относится также группа полихлорированных бифенилов, в состав которой входят диоксин и фуран. Они попадают во внешнюю среду в результате деятельности различных производств, связанных с переработкой отходов, в результате сжигания различных видов топлива, производства ряда предприятий нефтехимической, целлюлозно-бумажной и металлургической продукции, синтетических материалов. Особенностью этих веществ является то, что практически не разрушаясь во внешней среде, они накапливаются в различных средах, особенно в воде и придонных отложениях, и прогрессивно концентрируются по ходу пищевой цепи.
Основной путь поступления их в организм – алиментарный. полихлорированные бифенилы относятся к канцерогенным вещствам. Отмечено сенсибилизирующее действие гепатотоксичное, а также способность вызывать вторичный иммунодефицит. У лиц с хронической нагрузкой этими веществами отмечалось увеличение частоты онкологических заболеваний различной локализации, заболеваний эндокринной (сахарный диабет) и сердечно-сосудистой системы, возникновение наследственных и репродуктивных нарушений. Эти вещества могут накапливаться и попадать в организм практически с любыми продуктами животного происхождения, концентрируясь в более жирных продуктах и их составных частях. Из широкого ассортимента продуктов наиболее опасны в этом отношении рыба и морепродукты. Но эти вещества могут содержаться в достаточно опасных концентрациях в мясе и в молочных продуктах, причем отмечена их способность накапливаться в молоке, где их содержание может быть в 40-200 раз выше, чем в тканях животного.
Допустимая суточная доза этих веществ для человека, согласно рекомендаций ВОЗ – 10 нг/кг.
Разнообразие ландшафтов и природных зон определяет особенности круговорота и накопления атомов тех или иных химических элементов в почве. Исходя из этого А.П. Виноградов обосновал учение о биогеохимических прованциях – неравномерности распределения химических элементов на земном шаре в соответствии с особенностями геологических и почвообразовательных факторов. В результате в одних районах почва и получаемая сельскохозяйственная продукция содержит мало некоторых микроэлементов, в других их наоборот больше. Дефицит, избыток или дисбаланс содержания микроэлементов могут приводить к развитию специфических заболеваний, известных под названием геохимических эндемий.
Существуют определенные закономерности и в распределении йода в атмосфере, воде и почве. Наибольшее его количество сконцентрировано в морской воде, воздухе и почве приморских районов. Там же отмечается наиболее высокое содержимое его в растительных продуктах-зерновых, овощах, фруктах и в продуктах животного происхождения – мясе, молоке, яйцах. Много йода в морской рыбе, водорослях, других морепродуктах.
Отмечена зависимость содержания йода в окружающей среде от содержания органических веществ в почве, есть имеет большое значение для возникновения географических районов с недостаточным содержанием йода в окружающей среде, в том числе в почве и как следствие в пищевых продуктах.
Недостаточное поступление йода в организм приводит к возникновению такого заболевания как зоб – видимого увеличения щитовидной железы. Районы, в которых значительная часть населения имеет клинические проявления этого заболевания считаются эндемичными. Эндемии зоба встречаются как в горных районах (Альпы, Алтай, Гималаи, Карпаты и др.), так и в равнинных районах (Западная Украина, верховье Волги, ряд районов Забайкалья и Дальнего Востока, Полесье и других). К этим районам относится большая часть территории Беларуси.
В результате дефицита йода в питании у детей формируется симптомокомплекс, характеризующийся отставанием в умственном и физическом развитии, вплоть до низкорослости и кретинизма. У взрослых йододефицитное состояние характеризуется развитием эндемичного зоба, приводящее к снижению функции щитовидной железы.
Немаловажное значение имеет наличие в рационе и окружающей среде так называемых струмогенных веществ (зобогенов). Их действие основано на способности блокировать этапы обмена йода в щитовидной железе, в результате чего суммарное количество его снижается, что оказывает влияние на щитовидную железу. К зобогенам относятся такие вещества, как ртуть, мышьяк, сурьма, которые вступают в соединение с йодом и переводят его в неактивное состояние. Отрицательное влияние на возникновение поражений щитовидной железы имеет также неполноценное однообразное питание с дефицитом белка и витаминов. В развитии зобной эндемии большое значение имеет недостаточное поступление в организм брома, цинка, кобальта, меди, молибдена, а также неправильное соотношение микроэлементов (избыток фтора, марганца, хрома ).
В районах, загрязненных галогенорганическими соединениями могут создаваться те же условия, что и в очагах зобной эндемии и йодной недостаточности. Высокие концентрации нитратов в питьевой воде также являются усугубляющим фактором в этиологии эндемического зоба на фоне даже легкой недостаточности.
Все вышеуказанные факторы могут как усиливать йодную недостаточность в организме при дефиците, так и снижать результат его дополнительного введения в рацион, то есть влиять на эффективность проведения программ йодной профилактики и комплексного лечения йодзависимых заболеваний.
Как правило, осуществляемые в этой связи государственные программы состоят из таких компонентов, как обмен информацией, совершенствование системы обеспечения йодированной солью и производство пищевых продуктов, содержащих дополнительное количество йода и развитие системы мониторинга для оценки эффективности проводимых мероприятий. В Республике Беларусь на правительственном уровне также принят ряд документов, направленных на устранение йододефицита у населения, в том числе по обеспечению населения йодированной солью.
Часть территорий, в том числе и в Белоруссии отмечается недостаток в почве такого элемента как селен. Жители Финляндии, Новой Зеландии, Китая, испытывают эндемический недостаток селена в пище. Есть такие территории и в России, Забайкалье, Читинская, Ярославская области, Удмуртия и Карелия. В результате у населения отмечаются кардиопатия, возникновение болезни Кешана.
При высоком содержании селена в почве у жителей может наблюдаться селеновый токсикоз. Наиболее типичным проявлением которого является поражение ногтей и выпадение волос, желтушность, шелушение эпидермиса, дерматиты, повреждения эмали зубов, анемии, нервные расстройства.
В странах с дефицитом этого элемента предпринимается ряд мер по профилактике связанных с этим заболеваний. Используются как таблетированные формы селена, так и обогащения продуктов питания. Наиболее эффективным является обогащение селеном дрожжей, что исключает потери его в окружающей среде. Обогащенные селеном дрожжи обладают также химиопрофилактической активностью против онкологических заболеваний человека.
Действенным путем профилактики селендефицитных состояний является также разработка и включение в рацион питания населения обогащенных селеном пищевых продуктов массового потребления.
Обязательным условием эффективной рекреации всех программ по ликвидации дефицита поступления необходимых для организма элементов является организация действенного медицинского контроля за их реализацией.
Организм человека постоянно нуждается в поступлении различных пищевых веществ, которые могут поступать только с продуктами питания. Пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из сотен химических соединений.
Современный человек потребляет в сутки около 800 г пищи и около 2000 г воды. Суточный рацион населения нашей планеты (5 млрд человек) составляет более 4 млн т пищи.
Пища должна полностью удовлетворять физиологическую потребность человека в пищевых веществах и энергии. Физиологическая потребность – это необходимая совокупность алиментарных факторов для поддержания динамического равновесия между человеком как сформировавшимся в процессе эволюции биологическим видом и окружающей средой, направленная на обеспечение жизнедеятельности и воспроизводство вида, а также на поддержание адаптационного потенциала организма. Удовлетворить эту потребность и призвана пища или пищевые продукты.
Пища или пищевые продукты – это все объекты окружающей среды и продукты их переработки, которые используются человеком для питания как источники энергии и пищевых веществ. В это понятие входит продовольственное сырье и непосредственно пищевые продукты растительного и животного происхождения.
Пищевые вещества или нутриенты, входящие в состав пищевых продуктов – это химические соединения, которые организм использует для построения, обновления и исправления своих органов и тканей, а также для получения энергии, обеспечивающей компенсацию всех видов энерготрат.
Различают две группы пищевых веществ. Первая группа называется основными веществами, или макронутриентами (от греч. Mihros – большой). Пищевые вещества другой группы – микронутриенты (от греч. mikros – малый).
К макронутриентам, необходимым человеку в количествах, измеряемых несколькими количествами граммов, относятся белки, жиры и углеводы. Микронутриенты (витамины и минеральные вещества) находятся в пище в очень маленьких количествах – в миллиграммах или микрограммах. Эти вещества не являются источниками энергии, но участвуют в усвоении пищи, получении энергии, в регуляции функций, осуществлении процессов роста и развития организма.
Многие из этих веществ относятся к минорным биологически активным веществам, которые на ранних стадиях развития человека являлись пищевыми компонентами в естественном растительном питании. К ним относятся прежде всего такие биологически активные соединения:
― различные группы флавоноидов (флавонолы и их глюкозиды – кверцетин, кемферол, рутин и др.; флавоны – лютеолин, апигенин и др.; флавононы – нарингенин, геспередин и др.; дегидрофлавоноян, протоцианидины, катехины и др.) физиологические функции которых чрезвычайно разнообразны и важны для снижения риска развития многих широко распространенных в наше время заболеваний;
― индолы, одной из важнейших функций которых является регуляция активности ферментов первой и второй фаз метаболизма ксенобиотиков и протекторная роль в отношении некоторых онкологических заболеваний;
― органические кислоты (янтарная, яблочная, гидроксилимонная и др.)
― фенольные соединения (гидрохинон, арбутин, гидроксикоричные кислоты и др.), обладающие специфическим биологическим влиянием на разнообразные функции отдельных метаболических систем и организма в целом.
К минорным биологически активным компонентам пищи относятся также экзогенные пептиды и отдельные аминокислоты пищевого происхождения и их смеси, а также многие другие биологически активные вещества пищевых растений, животных, одноклеточных микроорганизмов:
β-ситостерины, изофлавоны, изотиоционаты, глюкоманнаны, полифруктаны, инулин, хлорофилл, кофеин, гиперицин, глюкозамины, хондриотинсульфат, хитозан и другие.
Все пищевые вещества, входящие в осиновые две группы имеют свое функциональное назначение. Для обеспечения жизнедеятельности человека, которая связана с непрерывными затратами энергии на совершение различных видов биологической работы необходимо её постоянное восполнение. Единственным источником энергии являются пищевые вещества (жиры, углеводы, белки) в химических связях молекул которых она заключается. Высвобождение её происходит при расщеплении и биологическом окислении пищевых, затем она аккумулируется в макроэнергетических соединениях (главным образом в аденозинтрифосфорной кислоте) и затем расходуется на удовлетворение нужд организма. В этом состоит энергетическая функция пищи. Кроме этой функции пищевые вещества выполняют еще две важнейшие функции: пластическую и регуляторную (каталитическую).
Пластическую функцию выполняют в основном белки, ряд макро- и микронутриентов. Она заключается в снабжении организма различными химическими соединениями (органической и неорганической природы), необходимыми для настроения и обновления тканевых структур.
Регуляторную (каталитическую) функцию выполняют витамины, многие макро- и микроэлементы. Она заключается в том, что из этих веществ осуществляется эндогенный синтез ферментов, участвующих во всех обменных процессах, происходящих в организме.
Важнейшим критерием в систематизации питательных веществ является возможность их эндогенного синтеза, то есть образования в организме человека.
В соответствии с этим выделяют незаменимые или эссенциальные компоненты пищи, несинтезируемые клетками организма и заменимые, образование которых возможно.
Незаменимые вещества обязательно должны поступать с пищей и отсутствие в пище любого из них приводит к заболеванию, а при длительном недостатке – к смерти, независимо от того, мало или много этого вещества нужно. Список таких веществ постоянно расширяется. В настоящее время к ним относятся незаменимые аминокислоты, глюкоза и полиненасыщенные жирные кислоты, линоленовая, арабидоновая кислоты, все минеральные вещества, большая часть витаминов и витаминоподобных веществ. Единственным источником их является пища.
Другие пищевые вещества (углеводы, заменимые аминокислоты, насыщенные и мононенасыщенные жирные кислоты) могут образовываться в организме человека из незаменимых пищевых веществ. Эти вещества называются заменимыми, то есть их можно заменить, имея в достатке незаменимые. Однако поступать с пищей в необходимых, в соответствии с потребностями, количествах.
При любых условиях наиболее эффективным путем достижения конечной цели, которое должно обеспечить питание является выполнение требований, делающих его соответствующим представлениям о рациональном питании.
Рациональное питание – правильно организовано систематическое обеспечение организма хорошо приготовленной пищей, которая по энергосодержанию, набору и соотношению питательных веществ полностью соответствовало физиологическим и метаболическим потребностям человека с учетом его пола, возраста, массы тела, рода деятельности, условий быта и отдыха, других условий среды обитания.
Основу рационального питания составляют 3 принципа:
1. Баланс энергии, который предполагает адекватность энергии, поступающей с пищей и энергией, расходуемой в процессе жизнедеятельности.
2. Удовлетворение потребности организма в оптимальном количестве и соотношение пищевых веществ.
3. Режим питания, подразумевающий соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, а также рациональное распределение пищи при каждом её приеме.
Питание может быть признано рациональным, если при его организации будут соблюдены 5 законов рационального питания.
Закон количественной адекватности питания заключается в том, что общее энергосодержание пищи, потребляемой за определенный период, должно строго соответствовать энерготратам за то же время.
Длительное или кратковременное, но острое нарушение данного закона (полное или частичное голодание, переедание) в той или иной степени изменяет массу и структуру тела, ухудшают функциональные возможности организма, его адаптационные возможности и может явиться фактором риска многих патологических состояний.
Закон качественной адекватности питания гласит о том, что в суточном рационе человека должны присутствовать все компоненты, выполняющие пластические и регуляторные функции в количествах и соотношениях, соответствующих потребностям организма.
Это относится и к макро-, и к микроэлементам. На основании научных достижений, расширении знаний и представлений о роли различных веществ разрабатывают и периодически пересматриваются нормы физиологических потребностей в зависимости от возраста, пола, массы тела, энерготрат, условий обитания человека.
Закон энзиматической или ферментативной адекватности человека заключается в том, что химический состав пищи должен соответствовать ферментативным системам организма, сложившимся в результате длительной эволюции.
Стойкое и продолжительное нарушение этого требования приводит к дезорганизации метаболических процессов, проявляющейся в виде различных энзимопатий.
Закон биоритмологической адекватности питания предусматривает комплекс физиолого-гигенических требований и правил, устанавливающих порядок реализации суточного пищевого рациона, а также количественные и другие показатели его составных частей.
Пища должна приниматься в одно и то же время, 4-5 раз, с промежутками 4-5 часов, с ночным промежутком 8-10 часов. Последний прием пищи должен быть за 1,5-2 часа до сна. Есть следует не торопясь, тщательно пережевывая пищу, что значительно облегчает её последующее переваривание. При четырехразовом питании на завтрак должно приходится по энергосодержанию 25% рациона, на обед – 35%, полдник – 15%, ужин – 25%. Продукты содержащие белки животного происхождения потребляются в первую половину дня, а молочные и растительные – во вторую.
Закон биотической или биологической адекватности питания определяет одно из важнейших физиологических требований к питанию человека – её безвредности.
Это означает, что потребляемая пища должна быть свободна от вредных химических веществ и биологических агентов, либо содержать их в количествах (концентрациях) и формах, неспособных негативно влиять на здоровье человека и его потомство.
Одним из видов загрязнения пищевых продуктов является инфицирование продуктов питания в результате антропогенного загрязнения окружающей среды. Кроме этого продукты могут быть загрязнены самыми различными чужеродными химическими соединениями (ксенобиотиками), оказывающими неблагоприятное воздействие на организм человека.
Аналогичный эффект дают ряд токсических веществ изначально присутствующих в растительном и животном сырье, либо появляющиеся в нем в процессе переработки.
Это так называемые антиалиментарные вещества, к которым относятся биоингибиторы протеиназ, антивитамины, деминерализующие факторы.
При нарушении биотического закона, снижении резистентности и адаптационных возможностей организма возникают патологические состояния.
Чужеродные соединения, попадая в организм, в результате его ответной реакции подвергаются метаболизму и детоксикации. Главным в этих процессах являются процессы образования активного промежуточного метаболита исходного чужеродного соединения и взаимодействие его с биомолекулами клеток-мишеней.
Все многообразие метаболизма ксенобиотиков можно разделить на 2 фазы: К первой фазе относятся все процессы превращений ксенобиотиков, сопровождающиеся окислением, восстановлением, гидролизом или отщеплением химических групп их молекул.
Ко второй фазе относятся процессы коньюгации молекул ксенобиотиков их метаболитов с эндогенными субстратами.
В процессах метаболизма важнейшую роль играют ферментные системы. Общая направленность процессов метаболизма направлена на их превращение в водорастворимые соединеня, что облегчает их выведение из организма.