Журнал «Здоровье ребенка» 4 (39) 2012

Несмотря на значительные успехи в диагностике и лечении многих заболеваний сердечно­сосудистой системы (ССС), во всем мире, в том числе и в нашей стране, продолжается рост их частоты как у взрослых, так и у детей [6, 19]. За последние 25 лет распространенность кардиоваскулярной патологии среди населения Украины возросла в 3 раза, а уровень смертности от нее увеличился на 45 % [65]. При этом, по данным Всемирной лиги сердца, Украина занимает одно из первых мест среди стран Европы по уровню смертности от болезней системы кровообращения и инсультов [27]. По данным Министерства здравоохранения, в Украине в 2009 году умершие от кардиоваскулярной патологии составили 65,2 % от общего числа смертей [27]. В 2009 г. вследствие заболеваний ССС Украина ежедневно теряла свыше 220 человек трудоспособного возраста [27]. Результаты многочисленных исследований подтверждают, что одной из этиопатогенетических причин может быть влияние экологических факторов: выбросы промышленных предприятий и автотранспорта, радиационное загрязнение, химизация сельского хозяйства, использование красителей, консервантов и других химических добавок в производстве продуктов питания [7, 8, 17, 36, 62].

Известно, что попадание из воздуха, воды и пищи токсичных и потенциально токсичных веществ в организм человека способно вызывать острую и хроническую интоксикацию [23]. Гомеостаз может нарушаться и при недостаточном поступлении или повышенной потере эссенциальных (жизненно важных) химических элементов [22]. В последние годы как в нашей стране, так и за рубежом активизировалось изучение роли химических элементов в этиологии, патогенезе и саногенезе ряда заболеваний внутренних органов, в том числе сердечно­сосудистой системы.

На сегодняшний день доказана способность 108 997 токсических субстанций оказывать тератогенное воздействие на плод и нарушать эмбриогенез, в том числе кардиогенез [13]. Химические тератогены разделяют на лекарственные и индустриальные [1]. Так, R.A. Goyer et al. [37] выявили, что мышьяк, поступающий в организм человека с пестицидами, способен проникать через плацентарный барьер к плоду с последующей кумуляцией в его организме. При этом доказана способность мышьяка вызывать различные врожденные аномалии развития, в том числе пороки сердца, у лабораторных животных [5]. Предполагают, что тяжесть поражения плода определяется полученной дозой и временем воздействия данного тератогена [13].

R.A. Goyer et al. [37] доказали, что свинец начиная с 12–14­й недели гестации легко переходит из организма матери к ребенку через плаценту, а после рождения — через грудное молоко [5]. Известно, что этот токсичный химический элемент широко используется при производстве красок, стекла, керамики, поэтому причиной его поступления в организм может стать воздействие в бытовых условиях содержащей свинец краски, присутствие его в детских игрушках, употребление кислых продуктов и напитков, хранившихся в глиняной посуде, покрытой глазурью со свинцовым суриком [22, 24]. Свинец медленно элиминируется, поэтому способен постепенно накапливаться в организме плода с наибольшей концентрацией в головном мозге [13]. У младенцев, подвергшихся внутриутробному воздействию свинца, может наблюдаться VACTERL­синдром (пороки развития позвоночника, сердца, почек, конечностей, свищи трахеи и пищевода, атрезия заднего прохода), детский церебральный паралич [13]. Доказано, что содержание свинца в грудном молоке может достигать 126,6 мкг/л, тогда как, по данным ВОЗ, его уровень не должен превышать 2–5 мкг/л [37]. Даже при условии, что в популяции нет проблемы свинцового отравления, Международный центр по контролю за заболеваниями (CDС) рекомендует проводить универсальный скрининг всех детей в 1­й день жизни и, если возможно, в 12 и 24 мес. [33].

Согласно результатам исследования P. Sura et al. [59], сердце относится к органам­мишеням кадмиевой интоксикации. De L. Costello et al. [33] обнаружили у плода низкие концентрации данного металла, в связи с чем ими предложена гипотеза о способности плаценты ограничивать поступление кадмия в организм плода и таким образом ингибировать его токсический эффект [37].

Г.Н. Окуневой и соавт. [18] исследовано содержание 17 химических элементов в ткани аортального клапана у взрослых пациентов с приобретенными пороками сердца. Авторами отмечено, что прогрессирование морфологических изменений в аортальном клапане (минерализация в виде мелко­ и крупноглыбчатых кальцинатов) сопровождается снижением содержания калия, хлора, рубидия и увеличением содержания кальция, мышьяка, ванадия, стронция. Выявлено, что при кальцинозе прогрессируют процессы деструкции аортального клапана за счет выраженных нарушений метаболических взаимоотношений кальция с цинком, железом, медью и марганцем, что приводит к разрушению соединительной ткани.

Известно, что вход кальция в кардиомиоциты происходит при непосредственном участии таких химических элементов, как алюминий, медь, железо, литий, марганец, молибден, свинец, стронций, ванадий и цинк, а отклонение от нормы содержания в организме любого из них может стать причиной формирования диастолической дисфункции левого желудочка (ЛЖ) [35, 57], нарушения коронарного кровообращения [17] и вентрикулярной фибрилляции [3, 39]. По данным W. Nordhoy et al. [47], одной из причин укорочения интервала PQ и удлинения QT может быть дефицит кальция.

Доказана роль мышьяка в возникновении желудочковой тахикардии, фибрилляции желудочков, удлинении интервала QТ [10].

O. Ostrer et al. [63] выявили положительную корреляционную связь между фракцией выброса левого желудочка и содержанием селена, меди, цинка и фосфора в ткани сердца. При этом авторами получена прямая корреляционная зависимость между содержанием селена, цинка, меди, железа, магния, калия в сыворотке крови и ткани сердца.

Экспериментальными исследованиями, проведенными в Институте медицины труда АМН Украины под руководством Т.К. Короленко [11], доказано, что введение солей тяжелых металлов сопровождалось негативными изменениями в сердечно­сосудистой системе крыс, усиливающимися по мере взросления животных. Так, длительное поступление хлорида ртути и марганца у молодых крыс вызывало брадикардию, у старых крыс введение хлорида ртути приводило к развитию тахикардии с признаками дистрофии миокарда. Влияние ацетата свинца на электрическую активность сердца у опытных животных оказалось менее значительным по сравнению с контрольными особями.

О.А. Решетняк и соавт. [20] оценили содержание токсичного химического элемента кадмия и эссенциальных элементов калия и кальция в волосах у студентов­спортсменов, занимающихся футболом, и их сверстников, посещающих занятия по физическому воспитанию, а также изучили функциональное состояние их сердечно­сосудистой системы. Анализ полученных результатов выявил, что кадмий оказывал влияние на электрокардиографические показатели деятельности сердца спортсменов (интервал РQ, комплекс QRS, интервал QТ, сегмент SТ, интервал RR при –0,35 £ r £ –0,56 и 0,01 £ р £ 0,04) и ударный индекс (r = –0,55; р £ 0,02) в состоянии физиологического покоя, при физической нагрузке и в восстановительном периоде. У студентов, не занимающихся спортом, кадмий не обладал столь выраженной значимостью, за исключением его общего влияния на длительность сердечного цикла за счет удлинения атриовентрикулярного проведения (интервал PQ, r = 0,40; р £ 0,01) и периода общего возбуждения желудочков (сегмент ST, r = 0,46; р £ 0,02) во время физической нагрузки.

В ряде исследований М.П. Чекунова и соавт. [25, 26] установлено, что при длительном повышенном поступлении в организм потенциально токсичного элемента сурьмы наблюдается изменение комплекса QRS, увеличение вольтажа зубцов Р и Т, смещение интервала ST выше изолинии. Авторы подразделяют исследованные металлы по механизму патогенетического действия на миокард: 1) на не обладающие избирательной кардиотоксичностью и характеризующиеся преимущественно тиоловым механизмом действия (свинец и медь) и 2) отличающиеся выраженным кардиотоксическим действием по катехоламиновому механизму (кадмий и кобальт).

В исследованиях H.M. Koch et al. [41, 60] продемонстрировано, что отравление барием может стать причиной желудочковой экстрасистолии, желудочковой тахикардии, фибрилляции желудочков, асистолии вследствие барийиндуцированной гипокалиемии.

Среди многочисленных этиологических факторов дилатационной кардиомиопатии (ДКМП) предполагается и возможное пролонгированное токсическое кардиодепрессивное влияние таких соединений металлов, как медь, кадмий, кобальт, цинк, свинец [39].

Хорошо известно так называемое «пивное сердце», развитие которого обусловлено избыточным поступлением в организм хлорида кобальта, который использовали в качестве стабилизатора пены в одной из технологий изготовления пива в Западной Европе и США в 60­е годы XX века [19]. Глубокие дистрофические изменения в миокарде таких больных, вплоть до некроза, сопровождавшиеся признаками миокардиальной недостаточности, развивались сравнительно быстро вследствие угнетения ионами кобальта поглощения кислорода митохондриями кардиомиоцитов и тем самым нарушения их энергообеспечения [28].

Получены данные о значительном (в среднем в 2 раза) повышении уровня кадмия в крови больных идиопатической ДКМП, что представляет интерес, несмотря на отсутствие корреляции со степенью нарушений гемодинамики и изменениями суточной экскреции этого металла с мочой [59].

Согласно экспериментальным данным, добавление небольшого количества кадмия в рацион крыс в течение длительного времени приводило к уменьшению содержания в миокарде макроэргических фосфатов, предположительно, в результате соединения ионов металла с ферментами, участвующими в обмене энергии, и/или структурными белками мембран [2].

При ДКМП отмечено увеличение сывороточного содержания меди, выраженность которого обратно пропорциональна величине ФВ и сердечного индекса таких больных, а также снижение уровня цинка по сравнению со здоровыми и больными другими сердечно­сосудистыми заболеваниями, в частности ишемической болезнью сердца (ИБС) [28]. Однако значение этих изменений в возникновении заболевания остается пока предметом исследований.

К настоящему времени наиболее полно изучена связь патологических изменений миокарда с дефицитом селена. Установлено, что недостаточное поступление этого металла с пищей приводит к развитию патологического процесса, весьма сходного по морфологии и клинике с ДКМП. Это состояние получило название «болезнь Кешана» от названия одной из китайских провинций, где отмечено низкое содержание селена в почве и жители которой подвержены тяжелому некоронарогенному поражению миокарда с дилатацией полостей сердца и синдромом застойной сердечной недостаточности [2]. Единичные спорадические случаи развития ДКМП, обусловленной дефицитом селена, описаны в США в 90­е годы XX века вне эндемического очага у некитайского населения [28]. Существенный интерес представляют также данные исследователей из Новой Зеландии, обнаруживших у жителей этой страны, больных идиопатической ДКМП, сниженное содержание селена в крови [15].

Согласно результатам исследования A. Frustaci et al. [48], токсичный элемент ртуть, потенциально токсичные сурьма и серебро являются индукторами образования свободных радикалов в пораженных тканях сердца. При исследовании биопсийного материала ЛЖ у пациентов с идиопатической дилатационной кардиомиопатией авторы выявили достоверное превышение содержания мышьяка, ртути, сурьмы, хрома, цинка, кобальта, а также дефицит селена по сравнению с больными, имеющими вторичную дилатационную кардиомиопатию [48]. Было отмечено, что пациенты с желудочковой тахикардией и фракцией выброса ЛЖ ниже 30 % имели более высокий уровень ртути и сурьмы. Было высказано предположение о том, что повышение концентрации микроэлементов в миокарде может зависеть от увеличения в нем количества фиброзной ткани и/или от повышения внутриклеточной концентрации этих микроэлементов.

В.И. Капелько и соавт. [2] на экспериментальной модели у крыс выявили, что введение в организм животных пестицидов вызывало развитие заболевания, сходного по клиническим проявлениям, нарушениям кардиогемодинамики, а также характеру и выраженности морфологических изменений в миокарде с дилатационной кардиомиопатией.

По мнению Д.Д. Зербино и соавт. [9], о патогенетической роли ксенобиотиков при ДКМП может свидетельствовать преобладание среди пациентов лиц мужского пола, занимающихся физическим трудом, связанным с контактом с этими веществами.

Согласно результатам исследования, проведенного Е.Н. Амосовой и соавт. [2], у 78 больных с дилатационной кардиомиопатией 27 % имели профессиональный контакт со смазочными веществами, 17 % — с токсическими металлами и их соединениями (свинец, тетра­этилсвинец, цинк и хром), 14 % — с промышленными аэрозолями, 13 % — с бензином и дизтопливом, 5 % — с промышленной пылью, 5 % — с фармакологическими веществами, 4 % — с фенолами, формальдегидом, ацетоном, 4 % — с неорганическими кислотами и щелочами, 3 % — с ненасыщенными углеводородами, 2 % — с пестицидами и минеральными удобрениями. Только 23 % больных не контактировали с токсическими веществами в процессе своей профессиональной деятельности. Авторы предполагают, что ксенобиотики могут оказывать кардиодепрессивный эффект путем повреждения мембран и митохондрий кардиомиоцитов, что приводит к угнетению окислительно­восстановительных процессов, гипоксии и снижению сократительной способности миокарда.

P. Zatta et al. [64] при экспериментальном изучении воздействия токсичного металла алюминия на сердечно­сосудистую систему установили, что инъекционное введение ацетата алюминия белым кроликам уже на второй день привело к повышению уровня креатинкиназы в крови до 1500–1800 МЕ, на 5–7­й день — до 2000–2300 МЕ, а к 9–10­му дню эксперимента все животные погибли. При гистологическом исследовании желудочков сердца были выявлены гипоплазия ткани, некроз кардиомиоцитов, признаки миокардита. В миокарде было обнаружено и значительное повышение содержания алюминия (в 3–4 раза) по сравнению с контрольной группой животных, которые в течение 16 дней получали только ацетат. Гистологические изменения в миокарде кроликов контрольной группы отсутствовали, уровень креатинкиназы крови находился в пределах нормы.

В ряде экспериментов М.П. Чекунова и соавт. [25, 26] установили кардиотоксические эффекты токcичных элементов кадмия, свинца и потенциально токсичных никеля и сурьмы. Авторы доказали, что в основе наблюдаемых функциональных нарушений лежат биохимические изменения, в частности снижение уровня гликогена, усиление процессов гликолиза, рост концентрации пировиноградной кислоты в миокарде, снижение активности лактатдегидрогеназы, рост активности лизосомальных гидролаз, фосфорилазы, кислой фосфатазы, нарушение обмена норадреналина и адреналина уже при однократном воздействии. В подострых и хронических экспериментах у животных отмечено достоверное увеличение активности моноаминоксидазы, кислой рибонуклеазы и фосфатазы, фосфорилазы и катепсинов [39, 59].

Согласно результатам исследования T.L. Broderick et al. [32], дополнительное введение молибдена в организм позитивно изменяет геометрию левого желудочка сердца, а вместе с никелем воздействует на a­адренорецепторы аорты с ее дальнейшей дилатацией (чаще) либо констрикцией [44]. Наряду с вышеуказанным никель вызывает изменения активности креатинкиназы, протеинкиназы­3, лактатдегидрогеназы и аденозинтрифосфатазы, вследствие чего могут возникать повреждения тканей сердца [40].

Этиология эндомиокардиального фиброза (эндомиокардиальная болезнь без эозинофилии) окончательно не известна. При этом высказываются предположения о значении повышенного поступления в организм человека химических элементов группы тория и цезия (из почвы, с загрязненной пищей) с последующим их накоплением в миокарде [15]. Одновременно в миокарде описан дефицит магния, способствующий нарушению состояния микроциркуляторного русла, выходу из сосудистого русла цезия, проникновению его и других веществ в миокард, что сопровождается пролиферацией фибробластов, усиленным синтезом коллагена, развитием эндомиокардиального фиброза [2].

Согласно данным T.G. Kazi et al. [41], J.R. Erickson et al. [35], увеличение концентрации свинца в организме всегда оказывает кардиотоксический эффект с развитием эндотелиальной дисфункции сосудов и гиперкоагуляцией крови. Д.Д. Зербино и соавт. [9] доказали, что свинец накапливается в мембранах эритроцитов, соединяясь со свободными SH­группами белков. Это сопровождается изменением структуры эритроцитов, уменьшением их размеров и формы, сокращением сроков функционирования, обусловливающих возникновение гипоксии. Уже через одну неделю после начала воздействия свинца на организм животных его соединения обнаруживались в эндотелии сосудов. Исследованиями ряда авторов доказано, что свинец повышает тонус симпатической нервной системы, увеличивает чувствительность синапсов к катехоламинам, повышает их содержание в крови и некоторых мозговых структурах, обусловливая повышение артериального давления (АД) [4]. Описана способность свинца стимулировать и пролонгировать сокращения гладкомышечных волокон сосудов [9].

Свинецсодержащие соединения характеризуются выраженным вазоконстрикторным действием, преимущественно проявляющимся в мелких сосудах и капиллярах. При содержании в питьевой воде 50 мкг/л свинца в эксперименте у крыс отмечено существенное увеличение показателей АД [25]: уже на 15­й секунде опыта системное АД возрастало на 19,7 мм рт.ст. и через 3 мин не возвращалось к исходному уровню, как это наблюдалось в контрольной группе, не получавшей указанное соединение. При морфологическом исследовании тканей миокарда были выявлены гипертрофия левого желудочка вследствие повышенной гемодинамической нагрузки, утолщение сосудов мышечно­эластичного типа, преимущественно за счет средней оболочки, достоверное повышение уровня холестерина в крови [26].

В экспериментальных исследованиях А.К. Митциева [14] показано, что у животных, получавших изолированно внутрижелудочное введение ацетата свинца, повышалось среднее артериальное давление, что было обусловлено увеличением прежде всего удельного периферического сосудистого сопротивления (УПСС), тогда как сердечный индекс (СИ) уменьшался вследствие снижения ударного индекса (УИ) и нарастания частоты сердечных сокращений (ЧСС). Таким образом, системная гемодинамика приобретала признаки артериальной гипертензии гипокинетического типа. В группе животных, получавших подкожно только ацетат свинца, констатировано повышение среднего артериального давления. Гипокинетический тип системной гемодинамики у экспериментальных животных, которым вводили изолированно подкожно ацетат свинца, был обусловлен увеличением УПСС и одновременным уменьшением СИ вследствие снижения УИ, тогда как ЧСС превышала контрольные значения. Необходимо отметить, что изменения показателей системной гемодинамики были более выражены при внутрижелудочном введении ацетата свинца [14].

S. Tubek [61] доказал участие повышенного содержания токсичных элементов кадмия, свинца и сурьмы, а также эссенциальных элементов кобальта и цинка в патогенезе первичной артериальной гипертензии.

Как свидетельствуют систематические обзоры Cochrane Central Register of Controlled Trials, изменения содержания в организме многих микроэлементов являются факторами риска развития метаболического синдрома (МС): дефицит марганца, молибдена, никеля, стронция и цинка, повышенное содержание железа и лития [10]. При этом если повышение уровня железа сопровождается увеличением периферического сосудистого сопротивления и уменьшением сократительной способности миокарда желудочков и левого предсердия [59], то литий таким действием не обладает [27]. Согласно данным Т.В. Аникеевой и соавт. [3], ишемическая болезнь сердца у 29 % больных сочетается с метаболическим синдромом, который протекает не только с инсулинорезистентностью, гипергликемией, гиперлипидемией, гиперурикемией, избыточной массой тела и артериальной гипертензией, но и с микроэлементозом, проявляющимся увеличением содержания в организме кадмия, хрома, железа, свинца и олова и уменьшением уровня никеля. Согласно результатам исследования C.O. Simpkins [58], инсулин является кадмийсодержащим гормоном и определяет состояние инсулинорезистентности, а к снижению инсулина приводит повышенное содержание в организме кобальта, меди и ванадия [34].

Как свидетельствуют результаты исследования H.I. Afridi et al. [28], у пациентов с ИБС достоверно чаще, чем у здоровых людей, наблюдается превышение содержания в волосах меди и железа, снижение содержания селена и цинка.

R. Masironi et al. [50] выявили, что у пациентов с атеросклерозом и инфарктом миокарда концентрация хрома в тканях сердца снижена. В эксперименте на животных F. Dong et al. [34] продемонстрировано, что хром уменьшает инсулинорезистентность и увеличивает сократимость миокарда, в связи с чем предполагаются перспективы успешного использования хрома у больных ИБС в сочетании с метаболическим синдромом. В то же время хром может быть одним из маркеров тяжести течения инфаркта миокарда, поскольку накапливается в зоне некроза мышцы сердца [58].

Согласно результатам исследования R. Masironi [50], при ИБС в тканях сердца отмечается повышение количества меди и снижение цинка, а в корковом веществе почек — повышенное содержание этих микроэлементов.

H.I. Afridi et al. [28] доказали, что индикаторами ранней диагностики инфаркта миокарда является быстрое и резкое повышение содержания никеля и магния в сыворотке крови у пациента с ИБС.

Согласно результатам исследования E. Altekin et al. [29], у пациентов с инфарктом миокарда имеют место корреляционные связи содержания меди, железа, селена и цинка с уровнем в крови С­реактивного протеина и активности ферментов антиоксидантной защиты.

Исследования по выявлению причин увеличения заболеваемости и смертности от инфаркта миокарда в Донбассе, проведенные в 80–90­х годах XX века В.С. Сорокой, доказали, что у лиц, погибших от инфаркта миокарда, в органах и тканях, особенно в поврежденном сердце, в больших количествах содержались тяжелые металлы: кадмий, свинец, ванадий, никель [1].

В исследованиях W.C. Prozialeck [55] доказана роль кадмия в формировании дисфункции сосудистого эндотелия и апоптозе кардиомиоцитов. S.M. Hays et al. [39] указывают на необходимость постоянного мониторинга содержания кадмия в организме людей с ИБС.

Согласно данным A. Linna et al. [44], повышенное содержание кобальта в организме людей в определенных условиях может приводить к повреждению миокарда. В то же время M.R. Hoenig et al. [40] указывают на возможность этого микроэлемента улучшать эндотелиальную функцию сосудов при ИБС.

Таким образом, анализ имеющихся данных свидетельствует о наличии различных изменений содержания химических элементов у больных с заболеваниями сердечно­сосудистой системы. В то же время остается не до конца изученным механизм возникновения дисэлементоза. Проведенные исследования зачастую носят экспериментальный характер, в то время как данные клинических исследований немногочисленны, особенно у детей. Нет сведений о том, какое влияние оказывает дисэлементоз на сердечно­сосудистую систему больных, которые уже имеют врожденную или приобретенную кардиоваскулярную патологию. Перспективным представляется выяснение особенностей содержания химических элементов у детей с сердечно­сосудистыми заболеваниями, их участия в этиологии, патогенезе и саногенезе кардиоваскулярной патологии, что позволит разработать адекватные меры профилактики и лечебно­реабилитационные мероприятия.