Флюороз скелета - гигиенические проблемы фторирования питьевой воды
V. 3. Флюороз скелета
Диффузный остеосклероз человека как следствие хронической интоксикации фтором был впервые описан К. Roholm в 1932 г. после рентгенологического обследования рабочих криолитового завода [236]. К. Roholm высказал предположение, что флюороз скелета обнаруживается у лиц, в организм которых поступает не менее 0,5 мг фтора на I кг массы тела в сутки (количество, соответствующее употреблению питьевой воды, содержащей около 10 мг фтора в 1л). К. Roholm предложил различать три степени поражения скелета при флюорозе.
При I степени, наступавшей не ранее 3 лет работы на заводе, кости таза, позвонки и ребра уплотняются и выглядят на рентгенограмме необычно белыми, отчетливо выделяющимися на фоне мягких тканей, утолщаются трабекулы, стушевывается структура губчатой части кости, появляются разрастания периоста.
При II степени поражения, отмечающейся у лиц, проработавших на заводе не менее 5 лет, трабекулы выглядят еще более расплывчатыми, а очертания костей нерезки ввиду обызвествления прилегающих сухожилий и связок. Заметно также начинающееся обызвествление связок позвоночника.
У лиц, работавших на заводе больше 12 лет, обнаруживалась III степень поражения. При ней кости имеют вид диффузной мраморной тени- детали строения кости неразличимы. В длинных трубчатых костях, кроме сужения костной полости, часто отмечаются периостальные разрастания. Из-за обызвествления межпозвоночных связок ограничивается подвижность головы и туловища. В этой стадии заболевания больные жалуются на ревматические боли, чувство скованности в позвоночнике и «свинцовую тяжесть» конечностей.
Вскрытие трупов случайно погибших рабочих криолитовой фабрики выявило, что кости по сравнению с обычными более тверды и хрупки. Гистологически обнаруживалось усиленное рассасывание кости, однако регенерация и новообразование костной ткани превалировали над процессом резорбции, в силу чего заболевание получило название диффузного остеосклероза. Впоследствии исследователи вызывали у различных животных экспериментальный флюороз скелета [12]. При этом в зависимости от дозы фтора, возраста животного и длительности экспозиции наблюдались разные соотношения между процессами остеопороза и остеосклероза. Большие дозы фтора у молодых животных приводили к превалированию остеопороза.
Опубликованные в литературе данные о профессиональном и экспериментальном флюорозе скелета натолкнули на мысль о возможности флюороза скелета среди населения, пользующегося водой с высокими KF-. Проведенные рентгенографические и клинические наблюдения подтвердили эту гипотезу. В Северной и Южной Африке, Ливане, Саудовской Аравии, Китае, Индии, Японии и ряде других мест был выявлен эндемический флюороз скелета и описана его клиническая картина, во многом идентичная профессиональному флюорозу. Эндемический флюороз скелета не столь выражен, как профессиональный, за исключением «гиперэндемических очагов». Течение эндемического флюороза отличается от производственного большей выраженностью явлений, связанных с вовлечением в процесс нервной системы, что объясняется большим сужением костных каналов и отверстий, через которые проходят спинномозговые нервы. Отмечаются мышечная слабость, повышение коленных рефлексов, нарушение болевой и температурной чувствительности, акропарестезии, различные симптомы, зависящие от компрессии спинного мозга или его корешков. Рентгенографически флюороз скелета можно диагностировать до появления характерных неврологических симптомов. Масса скелета при флюорозе может в 2 раза превышать обычную, а отдельные кости (позвонки, таз) еще тяжелее. В костях значительно больше золы (до 70% вместо 56%). В то же время сравнительно незначительно изменяется химический состав золы костей. Так, например, J. Singer приводит следующий химический состав золы ребра человека, употреблявшего в условиях Индии воду с 9,5 мг/л F- (в скобках указаны нормальные величины): F-* — 11500 мг/кг (800 мг/кг), Са — 36,3% (38,8%), Р — 17,68% (16,45%), Mg —0,61% (0,5%), Na —1,12% (0,79%), С02 —7,14% (5,41%), цитрата — 1,07% (1,92%). Обращает на себя внимание весьма характерное для флюороза снижение содержания цитрата, который играет определенную роль в мобилизации костного кальция [259]. У лиц, употреблявших воду с 4 мг/л F-, в костях возрастало содержание F (до 8000 мг/кг), золы (на 3—4%), не изменялось содержание Са, Р, Na, уменьшалось количество цитрата (на 30%), Mg (на 15%), СО2 (на 10%). Флюороз скелета появляется после 20—30 лет пользования водой с 7—10 мг/л F- и через 10—20 лет пользования водой с KF-, превышающей 10 мг/л. Лишь при сочетании ряда неблагоприятных условий сравнительно слабое поражение скелета наблюдалось в Индии при пользовании водой, содержавшей свыше 2,5—3мг/л F (табл. 10). К неблагоприятным условиям, способствующим развитию остеосклероза, относят жаркий климат и тяжелый физический труд, ведущие к увеличению водопотребления и отложению фтора в костях, а также неполноценное питание, с недостаточным количеством витаминов, белков и кальция.
В 1961 г. был описан очаг эндемического флюороза в Сахаре. Жители пользовались питьевой водой, содержавшей всего 3—4 мг/л F. Однако водопотребление здесь достигает 8—10 л в сутки. На каждые 10 обследованных в возрасте от 20 до 40 лет у 8 был обнаружен флюороз скелета. Среди жителей Адена, употреблявших воду с 6 мг/л F-, наблюдался остеосклероз с кальцификацией связок. Долгое время описывались лишь случаи флюороза скелета v взрослых. В 1971 г. впервые в Индии был описан [278] выраженный флюороз у детей И—14 лет, которые пользовались водой с 10- 13,5 мг/л F-. Содержание фтора в костях больных детей варьировало от 1120 до 6050 мг/кг. Заболевание начиналось у детей с болей в суставах кисти, стопы, колена, из-за чего предполагался ревматизм или остеоартрит. Затем появлялись ограничение движения в суставах, боль в спине и пояснице, ригидность позвоночника, постепенно развивался кифоз. Хотя в США имелось свыше 500 очагов эндемического флюороза, в которых KF достигала 8 мг/л и более, американские исследователи описывают небольшое число случаев флюороза скелета. Даже в настоящее время в США имеется до 300 водопроводов с KF до 2,5—3 мг/л.
С. Stevenson, Н. Watson [161], изучив в 1957 г. 170 000 рентгенограмм жителей штатов Техаса и Оклахомы, выявили лишь 23 случая выраженного остеосклероза- в 15 из них наблюдалась кальцификация межпозвоночных связок. Вольные являлись жителями мест, в воде которых содержалось от 4 до 8,2 мг/л F&rdquo- Среди лиц, пользовавшихся водой с менее 4 мг/л F% выраженный остеосклероз не был выявлен. Giver и соавт., изучив в сравнительном плане кости людей, проживавших в 0,05-городе и 1—4-городах, гистологической разницы не обнаружили. В костях людей из 4—8-городов были обнаружены остеосклеротические проявления, но, по мнению исследователей, даже они еще далеки от выраженной патологии. P. A. Afram (Швеция) обнаружил лишь утолщение кортикальной части кости и трабекул при рентгенографии людей из 4—6,8-городов по сравнению с 0,2— 0,4-городами [117]. D. S. Bernstein и соавт. сообщают, что у людей в возрасте старше 45 лет они чаще наблюдали остеопороз и переломы бедра в 0,45—0,3-городах по сравнению 4—5,8-городами [129].
Развитию флюороза скелета способствуют те же факторы, что и флюороза зубов [165]. Поэтому в Индии и Африке флюороз скелета наблюдается при таких KF-, которые в США его не вызывают. Кроме климатических условий, ему способствует низкий жизненный уровень населения, приводящий к недостаточному и нерациональному питанию. Возможно, играют роль и особенности химического состава местных продуктов питания. Флюороз скелета в Индии наблюдался при пользовании водой, содержащей свыше 2,5— 3 мг/л F-, а в отдельных случаях и при более низкой KF- [160, 278]. По данным японских исследователей, тенденция к ухудшению физического развития обнаруживается у детей, пользующихся водой с более 5 мг/л F, а достоверное понижение роста наблюдается лишь у тех, кто употреблял воду с KF- не менее 10 мг/л.
Таким образом, о влиянии значительных KF- на скелет человека собрано немало сведений (табл. 10). Однако для обоснования оптимальных и предельно допустимых KF в воде значительно больший интерес представляют работы, посвященные изучению влияния на развитие скелета сравнительно невысоких KF-, около 1—2 мг/л. В США в этом направлении выполнена крупная работа F. McKay и F. McClure (1954). Эти авторы при организации своих исследований исходили из того, что процессы синостозирования и сроки окостенения костей запястья являются достаточно хорошим показателем хода окостенения всего скелета.
Они провели исследования на 2050 детях в возрасте от 7 до 14 лет из городов с 0,12 (контрольный город) и 3,5 мг/л F-. Разницы не было обнаружено. Демоле и Хелд (1953) не обнаружили изменения костей у лиц, пользовавшихся водой с 1,0—1,4 мг/л F.
В США не были отмечены какие-либо отклонения со стороны скелета в течение 15-летнего рентгенографического наблюдения за контрольными группами лиц в населенных пунктах, где проводилось фторирование воды [160, 197]. В Англии не был обнаружен остеосклероз в городах, где KF- равнялась 1- 1,9 и 4 мг/л [160].
В СССР для систематического централизованного водоснабжения источники с KF~ более 4—5,5 мг/л не использовались, и поэтому описаний выраженных поражений скелета нет. Комплексная экспедиция Института морфологии человека АМН СССР, проведенная в 1963 г. в Казахстане, не установила наличия сколько-нибудь тяжелых форм костного флюороза у людей, периодически употребляющих воду с 11,8 мг/л фтора (В. Д. Арутюнов и др., 1964). В работе, выполненной под руководством С. Н. Черкинского, подверглись сравнению рентгенограммы костей жителей двух городов-близнецов с 0,6 и 4,6—5,5 мг/л F-. У детей второго населенного пункта наблюдались изменения костей, которые носили характер склероза: утолщение костных трабекул и коркового слоя, подчеркнутость контуров кости. У некоторых школьников 8—10-летнего возраста обнаруживалась небольшая задержка окостенения мелких костей запястья. Подтверждая влияние KF- 5 мг/л, эти данные не отвечают на вопрос о действии воды с 1 мг/л F- на развитие костей.
Ближе к ответу на этот вопрос подошли Р. Д. Габович и П. Н. Майструк, выполнившие рентгенографическое исследование костей верхней конечности у 736 школьников из городов, в воде которых содержалось 0.15- 1- 2 и 4 мг/л F-. Статистическая обработка полученных данных и сопоставление их с анатомическими стандартами позволили сделать вывод, что процессы развития костей у детей из городов, пользующихся водой с 0,15- 1 и 2 мг/л F-, не различаются между собой и находятся в пределах вариабельности общепринятых стандартов. У детей из 1-города обнаружилась даже тенденция к незначительному ускорению роста и окостенения некоторых костей запястья по сравнению с детьми из 0,15-города без каких-либо сопутствующих отрицательных проявлений.
У детей с флюорозом зубов III и IV степени из населенного пункта, жители которого пользуются водой с 4,0 мг/л F-, определялось заметное отставание в окостенении костей запястья, сочетающееся с замедлением роста пястных костей. У части детей наблюдался незначительный остеопороз, а также наличие намечающихся или выраженных ложных эпифизов. К концу периода полового созревания отклонения уменьшались. Эти же исследователи не обнаружили каких-либо отклонений в показателях роста, массы тела и окружности груди у детей, употреблявших воду с 1 и 2 мг/л F-, по сравнению с аналогичными показателями физического развития детей, употреблявших воду с 0,1—0,4 мг/л F-. Г. В. Булычев, Н. М. Боглевская и Р. М. Никольская (1964) на основе рентгенографических исследований (1527 рентгенограмм), произведенных в городах с 0,12 мг/л F- в воде (Норильск, Зеленодольск), отмечают, что и при низкой KF ими не были выявлены существенные отклонения в развитии костной системы растущего организма от средних возрастных норм.
Резюмируя материалы о влиянии фтора питьевой воды на развитие и состояние скелета, можно сделать следующие выводы.
- У лиц, проживающих в условиях умеренного климата, пользующихся природной водой, содержащей около 1 мг/л F-, антропометрические измерения, рентгенографические и гистологические исследования, а также изучение химического состава и механических свойств костей не обнаружили каких-либо отклонений от общепринятых средних возрастных норм и аналогичных показателей в 0,1-городах. Не обнаружены отклонения в росте и развитии скелета и у детей в населенных пунктах, где в течение 15 лет вода фторируется. Отдельные исследования даже говорят о несколько более благоприятном развитии костей у детей из населенных пунктов с KF около 1 мг/л. С другой стороны не обнаружено существенных отклонений и у детей из 0,1-городов.
- В условиях умеренного климата даже у лиц, пользующихся водой с 2,0 мг/л F-, не обнаруживаются существенные и стабильные отклонения в росте и развитии скелета. Незначительное отставание в окостенении и росте костей, а также начальные явления пороза и склероза костей отмечаются лишь у небольшой части людей, пользующихся водой с 4,0 мг/л F-. Эти изменения более выражены у детей с флюорозом зубов III и IV степени, которые, по-видимому, в силу ряда экзо- и эндогенных причин более чувствительны к F-.
- KF-, приводящая к выраженному остеосклерозу, как правило, находится в пределах 5—13 мг/л- лишь при сочетании ряда особо неблагоприятных социальных и природных условий вода, содержащая 2,5— 3 мг/л F&ldquo-, может вызвать рентгенографически диагностируемое поражение скелета. Для развития выраженного остеосклероза требуется длительное пользование водой эндемической местности, не менее 10— 15 лет при 10 мг/л F&ldquo- и около 20—30 лет при 5— 6 мг/л F-.
- Питьевая вода с 1—1,5 мг/л F- даже в условиях повышенного водопотребления и снижения толерантности к F не оказывает негативного влияния на скелет людей.
