новости

Хроническое отравление свинцом является значимым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых и когнитивных нарушений у детей и может причинить вред даже при уровнях свинца, ранее считавшихся безопасными. В 2019 году воздействие свинца стало причиной 5,5 миллионов смертей от сердечно-сосудистых заболеваний во всем мире и общей потери 765 миллионов баллов IQ у детей ежегодно.
Свинец присутствует практически повсеместно, в том числе в свинцовых красках, этилированном бензине, некоторых водопроводных трубах, керамике, косметике, парфюмерии, а также в металлургических цехах, при производстве аккумуляторов и в других отраслях, поэтому для устранения отравления свинцом важны стратегии на уровне населения.

Отравление свинцом — древнее заболевание. Диоскорид, греческий врач и фармаколог Древнего Рима, писал:
«Materia Medica», важнейший труд по фармакологии на протяжении десятилетий, описал симптомы явного отравления свинцом почти 2000 лет назад. Люди с явным отравлением свинцом испытывают усталость, головную боль, раздражительность, сильные спазмы в животе и запор. Когда концентрация свинца в крови превышает 800 мкг/л, острое отравление свинцом может вызвать судороги, энцефалопатию и смерть.
Хроническое отравление свинцом было признано более века назад причиной атеросклероза и «свинцово-токсической» подагры. При вскрытии у 69 из 107 пациентов со свинцовой подагрой наблюдалось «уплотнение стенки артерии с атероматозными изменениями». В 1912 году Уильям Ослер (William Osler)
«Алкоголь, свинец и подагра играют важную роль в патогенезе артериосклероза, хотя точные механизмы их действия изучены недостаточно», — писал Ослер. Свинцовая полоса (тонкий синий налёт сульфида свинца по краю дёсен) характерна для хронического отравления свинцом у взрослых.
В 1924 году Нью-Джерси, Филадельфия и Нью-Йорк запретили продажу этилированного бензина после того, как у 80 процентов рабочих, производивших тетраэтилсвинец на заводе Standard Oil в Нью-Джерси, было обнаружено отравление свинцом, некоторые из которых умерли. 20 мая 1925 года Хью Камминг, главный хирург США, созвал ученых и представителей промышленности, чтобы определить, безопасно ли добавлять тетраэтилсвинец в бензин. Янделл Хендерсон, физиолог и эксперт по химическому оружию, предупредил, что «добавление тетраэтилсвинца медленно подвергнет большое количество населения отравлению свинцом и затвердению артерий». Роберт Кихо, главный врач корпорации Ethyl, считает, что правительственные агентства не должны запрещать тетраэтилсвинец в автомобилях, пока не будет доказана его токсичность. «Вопрос не в том, опасен ли свинец, а в том, опасна ли определенная концентрация свинца», — сказал Кихо.
Хотя добыча свинца ведется уже 6000 лет, его переработка значительно возросла в XX веке. Свинец — ковкий и прочный металл, используемый для предотвращения слишком быстрого сгорания топлива, снижения стука в двигателях автомобилей, транспортировки питьевой воды, пайки консервных банок, придания блеска краске и уничтожения насекомых. К сожалению, большая часть свинца, используемого для этих целей, попадает в организм человека. В разгар эпидемии отравления свинцом в США каждое лето сотни детей госпитализировались со свинцовой энцефалопатией, и четверть из них умирали.
В настоящее время люди подвергаются воздействию свинца в концентрациях, значительно превышающих естественный фон. В 1960-х годах геохимик Клэр Паттерсон, который с помощью изотопов свинца оценил возраст Земли в 4,5 миллиарда лет,
Паттерсон обнаружил, что добыча полезных ископаемых, плавка металлов и выбросы транспортных средств привели к накоплению свинца в атмосфере в концентрации, в 1000 раз превышающей естественный фон, зафиксированный в образцах ледниковых кернов. Паттерсон также обнаружил, что концентрация свинца в костях людей в индустриальных странах была в 1000 раз выше, чем у людей, живших в доиндустриальную эпоху.
Воздействие свинца снизилось более чем на 95% с 1970-х годов, но нынешнее поколение по-прежнему несет в себе в 10–100 раз больше свинца, чем люди, жившие в доиндустриальную эпоху.
За некоторыми исключениями, такими как свинец в авиационном топливе и боеприпасах, а также свинцово-кислотных аккумуляторах для автомобилей, свинец больше не используется в США и Европе. Многие врачи считают, что проблема отравления свинцом осталась в прошлом. Однако свинцовая краска в старых домах, этилированный бензин, осевший в почве, свинец, выщелачиваемый из водопроводных труб, а также выбросы промышленных предприятий и мусоросжигательных заводов – все это способствует воздействию свинца. Во многих странах свинец выделяется при плавке металлов, производстве аккумуляторов и в электронных отходах, а также часто встречается в красках, керамике, косметике и парфюмерии. Исследования подтверждают, что хроническое слабое отравление свинцом является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых и когнитивных нарушений у детей, даже при концентрациях, ранее считавшихся безопасными или безвредными. В этой статье кратко излагаются последствия хронического слабого отравления свинцом.

Воздействие, поглощение и внутренняя нагрузка
Основными путями воздействия свинца являются пероральный прием и вдыхание. Младенцы с быстрым ростом и развитием легко усваивают свинец, а дефицит железа или кальция может способствовать его усвоению. Свинец, имитируя кальций, железо и цинк, проникает в клетку через кальциевые каналы и транспортеры металлов, такие как транспортер двухвалентных металлов 1 [DMT1]. У людей с генетическими полиморфизмами, способствующими усвоению железа или кальция, например, вызывающими гемохроматоз, наблюдается повышенное усвоение свинца.
После абсорбции 95% остаточного свинца в организме взрослого человека депонируется в костях; в организме ребёнка — 70%. Около 1% от общего содержания свинца в организме человека циркулирует в крови. 99% свинца в крови находится в эритроцитах. Концентрация свинца в цельной крови (вновь абсорбированный свинец и ремобилизованный свинец из костей) является наиболее широко используемым биомаркером уровня воздействия. Факторы, изменяющие метаболизм костей, такие как менопауза и гипертиреоз, могут высвобождать свинец, депонированный в костях, что приводит к резкому повышению его уровня в крови.
В 1975 году, когда свинец ещё добавляли в бензин, Пэт Барри провёл аутопсию 129 британцев и определил общее содержание свинца в их организме. Среднее содержание свинца в организме мужчины составляет 165 мг, что эквивалентно весу канцелярской скрепки. Содержание свинца в организме мужчин, отравленных свинцом, составило 566 мг, что всего в три раза превышает среднее содержание свинца во всей мужской выборке. Для сравнения, среднее содержание свинца в организме женщины составляет 104 мг. Как у мужчин, так и у женщин наибольшая концентрация свинца в мягких тканях наблюдалась в аорте, причём у мужчин она была выше в атеросклеротических бляшках.
Некоторые группы населения подвержены повышенному риску отравления свинцом по сравнению с общей популяцией. Младенцы и маленькие дети подвержены большему риску проглатывания свинца из-за своего поведения, связанного с отказом от еды, и они с большей вероятностью усваивают свинец, чем дети старшего возраста и взрослые. Маленькие дети, живущие в плохо обслуживаемых домах, построенных до 1960 года, подвержены риску отравления свинцом из-за проглатывания крошек краски и домашней пыли, загрязненной свинцом. Люди, пьющие водопроводную воду из труб, загрязненных свинцом, или живущие вблизи аэропортов или других мест, загрязненных свинцом, также подвержены повышенному риску развития слабого отравления свинцом. В Соединенных Штатах концентрации свинца в воздухе значительно выше в сегрегированных сообществах, чем в интегрированных сообществах. Работники плавильной, перерабатывающей и строительной отраслей промышленности, а также те, кто использует огнестрельное оружие или имеет осколки пуль в своем теле, также подвержены повышенному риску отравления свинцом.
Свинец – первое токсичное вещество, измеренное в ходе Национального исследования здоровья и питания (NHANES). В начале постепенного отказа от этилированного бензина уровень свинца в крови резко снизился со 150 мкг/л в 1976 году до 90 мкг/л в 1980 году.
мкг/л – символическое число. Уровень свинца в крови, считающийся потенциально опасным, снижался несколько раз. В 2012 году Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) объявили, что безопасный уровень свинца в крови детей не определен. CDC снизили стандарт для повышенного уровня свинца в крови у детей (часто используемый для указания на необходимость принятия мер по снижению воздействия свинца) со 100 мкг/л до 50 мкг/л в 2012 году и до 35 мкг/л в 2021 году. Снижение стандарта для повышенного уровня свинца в крови повлияло на наше решение использовать в этой статье в качестве единицы измерения уровня свинца в крови мкг/л, а не более распространенный мкг/дл, что отражает многочисленные доказательства токсичности свинца при более низких уровнях.

Смерть, болезнь и инвалидность
«Свинец потенциально токсичен где угодно, и он есть везде», – писали Пол Мушак и Аннемари Ф. Крочетти, члены Национального совета по качеству воздуха, назначенного президентом Джимми Картером, в докладе Конгрессу в 1988 году. Возможность измерения уровня свинца в крови, зубах и костях позволяет выявить ряд медицинских проблем, связанных с хроническим отравлением свинцом в низких концентрациях, характерных для человеческого организма. Низкие уровни отравления свинцом являются фактором риска преждевременных родов, а также когнитивных нарушений и синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), повышенного артериального давления и снижения вариабельности сердечного ритма у детей. У взрослых низкие уровни отравления свинцом являются фактором риска хронической почечной недостаточности, гипертонии и сердечно-сосудистых заболеваний.

Рост и нейроразвитие
При концентрациях свинца, характерных для беременных женщин, его воздействие является фактором риска преждевременных родов. В проспективном исследовании канадской группы новорожденных повышение уровня свинца в крови матери на 10 мкг/л было связано с 70%-ным увеличением риска спонтанных преждевременных родов. У беременных женщин с уровнем витамина D в сыворотке крови ниже 50 ммоль/л и повышением уровня свинца в крови на 10 мкг/л риск спонтанных преждевременных родов увеличивался в три раза.
В более раннем исследовании детей с клиническими признаками отравления свинцом Нидлман и соавторы обнаружили, что дети с более высоким уровнем свинца в крови чаще развивали нейропсихологические нарушения, чем дети с более низким уровнем свинца, и чаще получали плохие оценки учителей по таким параметрам, как рассеянность, организаторские способности, импульсивность и другие поведенческие черты. Десять лет спустя дети из группы с более высоким уровнем свинца в дентине в 5,8 раза чаще страдали дислексией и в 7,4 раза чаще бросали школу, чем дети из группы с более низким уровнем свинца.
Соотношение снижения когнитивных функций и повышения уровня свинца было выше у детей с низким уровнем свинца. В объединённом анализе семи проспективных когорт повышение уровня свинца в крови с 10 мкг/л до 300 мкг/л было связано со снижением IQ детей на 9 баллов, но наибольшее снижение (снижение на 6 баллов) наблюдалось при первом повышении уровня свинца в крови на 100 мкг/л. Кривые «доза-реакция» были схожи для снижения когнитивных функций, связанного с измеренным уровнем свинца в костях и плазме.

Воздействие свинца является фактором риска поведенческих расстройств, таких как СДВГ. В общенациональном репрезентативном исследовании, проведённом в США среди детей в возрасте от 8 до 15 лет, дети с уровнем свинца в крови более 13 мкг/л вдвое чаще страдали СДВГ, чем дети с уровнем свинца в крови в самом нижнем квинтиле. У этих детей примерно каждый пятый случай СДВГ можно объяснить воздействием свинца.

Воздействие свинца в детском возрасте является фактором риска развития антисоциального поведения, включая поведение, связанное с расстройствами поведения, правонарушениями и криминальным поведением. Метаанализ 16 исследований показал, что повышенный уровень свинца в крови неизменно связан с расстройствами поведения у детей. В двух проспективных когортных исследованиях более высокий уровень свинца в крови или дентине зубов в детстве был связан с более высоким уровнем правонарушений и арестов в молодом возрасте.
Более высокое воздействие свинца в детстве было связано с уменьшением объёма мозга (возможно, из-за уменьшения размера нейронов и разветвления дендритов), и это уменьшение объёма мозга сохранялось и во взрослом возрасте. В исследовании с участием пожилых людей более высокий уровень свинца в крови или костях был проспективно связан с ускоренным снижением когнитивных функций, особенно у носителей аллеля APOE4. Воздействие свинца в раннем детстве может быть фактором риска развития болезни Альцгеймера с поздним началом, однако доказательства этого неясны.

Нефропатия
Воздействие свинца является фактором риска развития хронической болезни почек. Нефротоксическое действие свинца проявляется в образовании внутриядерных включений в проксимальных почечных канальцах, интерстициальном фиброзе канальцев и хронической почечной недостаточности. Среди участников исследования NHANES с 1999 по 2006 год у взрослых с уровнем свинца в крови выше 24 мкг/л вероятность снижения скорости клубочковой фильтрации (<60 мл/[мин · 1,73 м²]) была на 56% выше, чем у тех, у кого уровень свинца в крови ниже 11 мкг/л. В проспективном когортном исследовании у людей с уровнем свинца в крови выше 33 мкг/л риск развития хронической болезни почек был на 49% выше, чем у людей с более низким уровнем свинца в крови.

Сердечно-сосудистые заболевания
Клеточные изменения, вызванные свинцом, характерны для гипертонии и атеросклероза. В лабораторных исследованиях хроническое воздействие свинца в низких концентрациях усиливает окислительный стресс, снижает уровень биоактивного оксида азота и вызывает вазоконстрикцию, активируя протеинкиназу C, что приводит к стойкой гипертонии. Воздействие свинца инактивирует оксид азота, увеличивает образование перекиси водорода, подавляет восстановление эндотелия, нарушает ангиогенез, способствует тромбозу и приводит к атеросклерозу (рис. 2).
Исследование in vitro показало, что эндотелиальные клетки, культивируемые в среде с концентрацией свинца от 0,14 до 8,2 мкг/л в течение 72 часов, вызывают повреждение клеточной мембраны (небольшие разрывы или перфорации, наблюдаемые с помощью сканирующей электронной микроскопии). Данное исследование предоставляет ультраструктурные доказательства того, что вновь абсорбированный свинец или свинец, повторно поступающий в кровь из костей, может вызывать эндотелиальную дисфункцию, которая является самым ранним обнаруживаемым изменением в естественном течении атеросклеротических поражений. В поперечном анализе репрезентативной выборки взрослых со средним уровнем свинца в крови 27 мкг/л и без сердечно-сосудистых заболеваний в анамнезе уровень свинца в крови увеличился на 10%.
При дозе мкг отношение шансов для тяжелой кальцификации коронарных артерий (т. е. оценка по шкале Агатстона >400 с диапазоном оценок 0 [0 указывает на отсутствие кальцификации] и более высокие оценки указывают на больший диапазон кальцификации) составило 1,24 (95% доверительный интервал от 1,01 до 1,53).
Воздействие свинца является основным фактором риска смерти от сердечно-сосудистых заболеваний. В период с 1988 по 1994 год 14 000 взрослых американцев приняли участие в исследовании NHANES и наблюдались в течение 19 лет, из которых 4 422 умерли. Каждый пятый человек умирает от ишемической болезни сердца. После поправки на другие факторы риска, повышение уровня свинца в крови с 10-го процентиля до 90-го процентиля было связано с удвоением риска смерти от ишемической болезни сердца. Риск сердечно-сосудистых заболеваний и смерти от ишемической болезни сердца резко возрастает, когда уровень свинца опускается ниже 50 мкг/л, без четкого порогового значения (рисунки 3B и 3C). Исследователи считают, что четверть миллиона преждевременных сердечно-сосудистых смертей каждый год происходят из-за хронического отравления свинцом в низких концентрациях. Из них 185 000 умерли от ишемической болезни сердца.
Воздействие свинца может быть одной из причин, почему смертность от ишемической болезни сердца сначала выросла, а затем упала в прошлом веке. В Соединенных Штатах смертность от ишемической болезни сердца резко возросла в первой половине XX века, достигнув пика в 1968 году, а затем неуклонно снижалась. Сейчас она на 70 процентов ниже пика 1968 года. Воздействие свинца на этилированный бензин было связано со снижением смертности от ишемической болезни сердца (рисунок 4). Среди участников исследования NHANES, которое проводилось в течение восьми лет с 1988 по 1994 год и с 1999 по 2004 год, 25% общего снижения заболеваемости ишемической болезнью сердца было обусловлено снижением уровня свинца в крови.

В первые годы постепенного отказа от этилированного бензина частота случаев высокого кровяного давления в Соединенных Штатах резко снизилась. В период с 1976 по 1980 год 32 процента взрослых американцев имели высокое кровяное давление. В 1988-1992 годах эта доля составляла всего 20%. Обычные факторы (курение, лекарства от давления, ожирение и даже больший размер манжеты, используемой для измерения давления у людей с ожирением) не объясняют падение кровяного давления. Тем не менее, медианный уровень свинца в крови в Соединенных Штатах снизился со 130 мкг/л в 1976 году до 30 мкг/л в 1994 году, что позволяет предположить, что снижение воздействия свинца является одной из причин падения кровяного давления. В исследовании Strong Heart Family Study, в котором участвовала когорта американских индейцев, уровень свинца в крови снизился на ≥9 мкг/л, а систолическое кровяное давление снизилось в среднем на 7,1 мм рт. ст. (скорректированное значение).
Многие вопросы о влиянии воздействия свинца на сердечно-сосудистые заболевания остаются без ответа. Длительность воздействия, необходимая для развития гипертонии или сердечно-сосудистых заболеваний, до конца не изучена, однако долгосрочное кумулятивное воздействие свинца, измеренное в костях, по-видимому, имеет более сильную прогностическую силу, чем кратковременное воздействие, измеренное в крови. Однако снижение воздействия свинца, по-видимому, снижает артериальное давление и риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний в течение 1-2 лет. Через год после запрета использования этилированного топлива в гонках NASCAR в населенных пунктах, расположенных вблизи трассы, наблюдались значительно более низкие показатели смертности от ишемической болезни сердца по сравнению с более периферийными населенными пунктами. Наконец, необходимо изучить долгосрочные сердечно-сосудистые эффекты у людей, подвергшихся воздействию свинца в концентрациях ниже 10 мкг/л.
Сокращение воздействия других токсичных химических веществ также способствовало снижению заболеваемости ишемической болезнью сердца. Постепенный отказ от использования этилированного бензина в период с 1980 по 2000 год снизил уровень твердых частиц в 51 мегаполисе, что привело к увеличению продолжительности жизни на 15%. Снизилось число курящих людей. В 1970 году курили около 37% взрослых американцев; к 1990 году их число составило всего 25%. У курильщиков уровень свинца в крови значительно выше, чем у некурящих. Сложно выделить историческое и современное влияние загрязнения воздуха, табачного дыма и свинца на ишемическую болезнь сердца.
Ишемическая болезнь сердца является основной причиной смерти во всем мире. Более десятка исследований показали, что воздействие свинца является одним из основных и часто упускаемых из виду факторов риска смерти от ишемической болезни сердца. В метаанализе Чоудхури и соавторы обнаружили, что повышенный уровень свинца в крови является важным фактором риска развития ишемической болезни сердца. В восьми проспективных исследованиях (с участием 91 779 человек) у людей с концентрацией свинца в крови в самом высоком квинтиле риск нефатального инфаркта миокарда, аортокоронарного шунтирования или смерти от ишемической болезни сердца был на 85% выше, чем у людей в самом низком квинтиле. В 2013 году Агентство по охране окружающей среды (EPA)
Агентство по охране здоровья пришло к выводу, что воздействие свинца является фактором риска ишемической болезни сердца; десять лет спустя Американская кардиологическая ассоциация подтвердила этот вывод.