Глава V. Мягкая вода и болезни сердца? (Мартин Гарднер) [1979 -

Обратная взаимосвязь между смертностью от болезней сердца и жесткостью местных источников водоснабжения - один из самых спорных разделов современной эпидемиологии. В последнее время специалисты обратили внимание на то, что во многих странах частота смертей от сердечных заболеваний в районах с жесткой водой ниже, чем в районах с мягкой водой. Гипотеза о том, что в районах с мягкой питьевой водой может быть больше сердечных заболеваний казалась и все еще кажется сомнительной большинству людей, которые в свете наших представлений о развитии сосудистых заболеваний не усматривают в ней прямой причинный механизм. Так, известно, что один из путей перерождения артериальных сосудов заключается в их стенозировании при отложении на стенках кальция - так называемой кальцификации (уплотнении артерий). "Водная" гипотеза предполагает наличие обратного процесса, а именно у людей, которые пользуются питьевой водой с высоким содержанием кальция, реже возникают сердечные заболевания. Тем не менее в медицине имеется немало примеров, когда и недостаток, и излишек чего-то могут нанести вред здоровью человека, и в этом плане лучше некая середина. Вполне возможно, что если недостаток кальция в питьевой воде влияет на развитие сердечной болезни, то механизм этого процесса отличается от того, при котором наблюдается избыток кальция. Однако кальций является лишь одним из многих элементов, определяющих жесткость или мягкость воды, и все эти элементы необходимо иметь в виду при изучении рассматриваемой взаимосвязи. Перед тем как приступить к более подробному анализу имеющихся доказательств, хотелось бы отметить, что если эта взаимосвязь действительно имеет причинно-следственный характер, то в одной только Англии и Уэльсе число смертей среди населения, потребляющего мягкую воду, составляет около 10000 человек в год среди мужчин в возрасте 45-64 лет. Эта цифра показательна и свидетельствует о проблеме глобального масштаба. Ее решение, судя по всему, еще не найдено, несмотря на привлечение многочисленных ученых из различных областей науки в течение десяти с лишним лет. Их вклад очень велик; благодаря усилиям специалистов появилась возможность изменить или искусственно создать жесткость воды, что потребовало внести соответствующие коррективы в промышленные установки и водоносные трубы.

Остановимся вкратце на некоторых сведениях о рассматриваемых заболеваниях и качестве воды. Речь пойдет главным образом о группе сердечно-сосудистых заболеваний, т. е. болезнях сердца и снабжающих его кровеносных сосудов. Согласно Международной классификации болезней, в эту группу входят: ишемическая болезнь сердца (сердечные приступы), заболевания сосудов головного мозга (инсульты), дегенерация миокарда, гипертоническая болезнь сердца (при высоком кровяном давлении) и категория, называемая "прочие болезни сердца". Если рассматривать только диагностируемые случаи, то в Англии наиболее часто встречаются сердечные приступы и инсульты. Этот вопрос интенсивно исследовался с различных сторон. Так, было собрано множество факторов риска, влияющих на возможность возникновения заболевания у индивидуума; как известно, частота каждого из них широко варьирует во всем мире. В воде содержится целый ряд ингредиентов, определяющих ее качество, но мы ограничимся рассмотрением лишь степени жесткости и содержания минералов. В частности, будут обсуждаться такие главные элементы, как кальций и магний, и микроэлементы - кадмий и свинец - для доказательства их взаимосвязи с сердечно-сосудистыми болезнями. Правда, в последнее время немало говорят и о других причинах, например о загрязнении воды из промышленных и других источников, но этих тем мы касаться не будем. "Жесткой" воду делают соли кальция и магния: жесткость, обусловленная присутствием сульфатов и хлоридов, известна как постоянная, а бикарбонатов - как временная. Последняя устраняется при кипячении воды; при этом растворимые бикарбонаты превращаются в нерастворимые карбонаты кальция и магния, которые выпадают в осадок и образуют накипь в чайнике. Постоянной жесткости мы обязаны образованием пены на поверхности воды при мытье с мылом, в состав которого обычно входят растворимые соли калия или натрия. В процессе реакции с водой они превращаются в кальциевое и магниевое "мыла", которые плавают на поверхности. До тех пор пока не удалены ионы кальция и магния, мыльная вода с трудом проникает в материю и почти не смачивает ее. Поэтому в некоторых районах жесткую воду искусственно смягчают как для технических, так и для бытовых нужд.

Исторические предпосылки

Первое предположение о том, что качество местных источников питьевой воды влияет на развитие сердечно-сосудистых заболеваний, пришло из Японии в конце 50-х годов. Японский химик Кобаяши, работавший в сельском хозяйстве, заинтересовался качеством речной воды в Японии. Он обратил внимание на связь между кислотностью воды и высокими показателями смертности от инсульта. Это не было праздным интересом, поскольку кровоизлияния в головной мозг были основной причиной смерти в Японии. Не удивительно, что любое предположение о новом факторе, касающемся их этиологии, казалось очень важным. Большинство рек в Японии берут свое начало в вулканических районах; они характеризуются высокой кислотностью и низким содержанием кальция и магния - фактически все источники воды в Японии мягкие. Многие из избыточно кислых рек протекают на севере и востоке острова Хонсю, и по данным японских префектур кислотность воды, потребляемой населением, зависит именно от кислотности речной воды.

Результаты, полученные в Японии, позднее были проверены американским врачом Шредером, который также пытался определить, имеется ли взаимосвязь между кислотностью воды и показателями смерти от болезни сердца. Он повторил исследования Кобаяши, но не выявил корреляции между качественными показателями воды, включая кислотность, и заболеваниями сердца, частота которых, кстати, в Японии очень низка.

На основании японского опыта Шредер попытался установить возможную связь между качеством источников питьевой воды и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний в своей стране. Информация о национальных источниках водоснабжения в США (как и в Англии) ограничена, и эпидемиолог, по крайней мере в первое время, вынужден работать с имеющимися данными. Специальные исследования различных характеристик воды могут быть чрезвычайно дорогостоящими и трудоемкими, а важно быстро получить хоть какие-либо сведения более легким путем. Шредер сумел найти не только показатели средней жесткости источников воды, но и более подробную информацию обо всех главных элементах как в сырой, так и в обработанной воде в 1300 муниципалитетах. Ему удалось установить очень важную зависимость между частотой смертей от сердечно-сосудистых заболеваний среди лиц обоего пола и жесткостью воды в 49 штатах. Полученные данные были дополнены отдельным исследованием 163 крупнейших округов США, по которым имелись показатели смертности. При этом была найдена обратная связь между показателями смерти горожан от сердечных болезней и отдельными качественными показателями воды, в частности концентрацией магния и кальция, но она не была чрезмерно впечатляющей.

Вскоре после этого, в 1961 году, в Англии и Уэльсе были проведены исследования, которые выявили сходную картину. Главное различие заключалось в том, что в Англии и Уэльсе взаимосвязь с концентрацией кальция была намного сильнее, в то время как корреляции с содержанием магния в питьевой воде вообще не было найдено. Это главные катионы, которые находятся в английских источниках питьевой воды, а содержание других (например, калия и натрия) неизвестно. Исследования в Англии и Уэльсе были выполнены в 83 городах-графствах^*, а год спустя были опубликованы данные по четырем городам Шотландии. Все полученные результаты находились в соответствии друг с другом и подтверждали основной вывод: потребление очень мягкой воды сопровождалось высокими показателями смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. До того исключительно высокая смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в Шотландии долгое время была загадкой; проведенные исследования дали первое возможное объяснение. Эксперименты в Великобритании проводились Медицинским исследовательским советом, в основном усилиями ныне покойной леди Кроуфорд. В последующие годы был опробован ряд методов, который нашел применение во многих странах мира.

^* (Город-графство - город в Англии с населением свыше 50000 жителей, административно выделенный в самостоятельную единицу. - Прим. перев.)

Мероприятие в целом можно уподобить массовому расследованию, при котором пути прослеживаются до тех пор, пока они либо дают отрицательный ответ, либо упираются в проблемы, требующие дальнейшего изучения. При такого рода исследованиях временной масштаб огромен, что объясняется различными причинами, а стоящие перед учеными проблемы можно сравнить с проблемой окончательного выявления связи между курением и развитием рака легких и других заболеваний. По своему характеру такого рода наблюдения не могут быть окончательными. Что же касается экспериментов на человеке, то в требуемых масштабах их почти невозможно произвести, даже если с точки зрения этики они возможны. Кроме того, этиология сердечно-сосудистого заболевания, несомненно, зависит от многих факторов (это, по всей вероятности, относится и к раку легких), а мы пока имеем дело лишь с одним фактором, значение которого в общей картине следует установить.

Англия, Уэльс и Шотландия. Чтобы были понятны некоторые трудности эпидемиологического подтверждения гипотезы, которая вытекает из только что рассмотренных предпосылок, проанализируем информацию, полученную по Англии, Уэльсу и Шотландии. В табл. 5.1 приведены данные о взаимосвязи между общей (постоянной и временной) жесткостью местной питьевой воды и частотой смертей от сердечно-сосудистых заболеваний в 83 городах-графствах Англии и Уэльса по итогам переписи населения в 1951 и 1961 годах (показатели смертности за такой же период по переписи 1971 года пока еще не получены).

Таблица 5.1. Жесткость местной питьевой воды и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний среди мужчин в возрасте 45-64 лет в городах-графствах Англии и Уэльса

^а (Цифры в скобках указывают количество городов, обследованных с различными интервалами для получения наиболее достоверной информации о жесткости воды в указанные периоды времени.)

Из таблицы, в которой приведены сведения только для мужчин в возрасте 45-64 лет, видно, что частота смертей в обоих временных периодах снижается по мере увеличения жесткости воды. Показатели смертности в городах с самой мягкой питьевой водой в среднем на 25% больше, чем в городах с жесткой водой. Если мы рассмотрим крайние примеры, то окажется, что в Ипсуиче, городе с самой низкой частотой смертей от сердечно-сосудистых заболеваний (499 человек на 100 000 жителей), в период с 1958 по 1964 год жесткость воды составляла 358 мг/л, в то время как в Галифаксе, городе с самой высокой смертностью (862), вода была мягкая (34 мг/л). Оба города имеют также огромные различия по общей смертности. Постоянную существенную разницу в показателях смертности между различными городами Великобритании можно проследить по крайней мере до начала текущего столетия. Мужчины среднего возраста были выбраны в качестве примера для табл. 5.1 по той причине, что современная "эпидемия" сердечных заболеваний затрагивает их больше всего, причем (как видно из изменений показателей в двух временных периодах) со все возрастающей силой в еще более молодом возрасте. В других возрастных группах наблюдается такая же картина как для женщин, так и для мужчин.

Как уже упоминалось, взаимосвязь с кальцием (определяющим жесткость воды) с особой силой проявилась в Великобритании (рис. 5.1). Для иллюстрации взяты только большие города со статистически достоверными показателями смертности. Из рисунка видно, что по мере увеличения концентрации кальция эти показатели четко снижаются. В среднем с каждым увеличением содержания кальция на 25 мг/л смертность снижается примерно на 50 на 100000 жителей. Одна из причин более тесной связи частоты смертей с содержанием кальция, чем с общей жесткостью воды, объясняется тем, что в очень жесткой воде ряда городов содержится относительно большее количество магния, чем кальция. К таким городам относятся Саутпорт (жесткость 315 мг/л в 1961 году, концентрация магния - 31 мг/л), Саут-Шилдс (соответственно 322 и 43), Сандерленд (354, 43) и Вест-Хартлпул (399, 42); показатели смертности от сердечно-сосудистых заболеваний для мужчин в возрасте 45-64 лет за период с 1958 по 1964 год в этих городах составили соответственно 777, 729, 698 и 664 на 100000 жителей. Эти показатели намного выше средних цифр для городов с общей жесткостью воды более 250 мг/л (в табл. 5.1 показаны цифрой 602), но при графическом изображении на рис. 5.1 в соответствии с содержанием кальция они расположены лучше (город Вест-Хартлпул не показан).

Рис. 5.1. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 100000 мужчин в возрасте 45-64 лет (1958-1964 гг.) в зависимости от концентрации кальция в воде в 61 городе-графстве Англии и Уэльса

Очевидно, все эти данные нуждаются в дальнейшем изучении. Возникает целый ряд вопросов, в частности, наблюдается ли аналогичная картина в других странах? Влияют ли другие местные факторы окружающей среды на частоту смертей и отмечается ли подобная взаимосвязь? Что произошло бы с показателями смертности при изменении жесткости местных источников водоснабжения? Одной из характерных особенностей заболеваний сердца является то, что смерть во многих случаях наступает внезапно. Наблюдается ли больше внезапных смертей в областях с мягкой водой? Можно ли произвести патологоанатомический анализ кусочков тканей для получения какой-либо информации и объяснения возможных механизмов? Какие другие качественные показатели воды, быть может микроэлементы, также оказывают воздействие? Обнаруживается ли такая же взаимосвязь жесткости или мягкости воды с заболеваемостью сердечными болезнями? Не дадут ли клинические обследования населения, живущего в городах с мягкой и жесткой водой, какие-нибудь ключи к решению проблемы, в частности возможность определить, отличаются ли индивидуальные факторы риска развития сердечного заболевания, такие, как курение и артериальное давление? Можем ли мы выяснить что-нибудь с помощью экспериментов на животных?

Положение в других странах. Вслед за первоначальными сообщениями исследователи ряда других стран на протяжении 60-х - начала 70-х годов изучали частоту смертей среди своих сограждан для вы явления ее взаимосвязи с жесткостью воды. При вычислении отдельно показателей смертности от инсультов, сердечных приступов, гипертонической болезни и дегенерации миокарда для мужчин и женщин различного возраста можно получить ряд оценок "местного риска". Можно также отыскивать связь с различными показателями качественных свойств воды (некоторые из них уже упоминались).

Если проводить подобного рода исследования изолированно, то такой подход таит в себе много опасностей, в частности не исключены статистические ошибки при установлении очень тесной зависимости от случайного воздействия; но наличие устойчивых примеров во многих странах может быть впечатляющим. Как оказалось, исследователи нашли важные связи между различными видами сердечно-сосудистых заболеваний и качественными показателями воды в разных странах, но иногда они не обнаруживали вообще никакой корреляции.

Так, для Швеции такие связи оказались несущественными; заслуживала внимания только зависимость между частотой смертей от дегенерации миокарда среди мужчин и содержанием кальция в воде. Такая же зависимость между общей жесткостью воды и содержанием кальция, с одной стороны, и смертностью от сердечных заболеваний - с другой, была установлена в Голландии, но только среди женщин. В Дании отмечена значительная обратная корреляция между степенью жесткости воды и смертностью от инсульта и дегенеративных поражений сердца. Исследование, недавно проведенное в Канаде, выявило весьма значительную тенденцию к снижению показателей смертности от сердечно-сосудистых болезней в местностях с жесткой водой, но в равной степени такая взаимосвязь была обнаружена для показателей смертности от всех других причин. Раздельный анализ, проведенный в округах провинции Онтарио, показал, что смертность от сердечных заболеваний среди жителей округов с мягкой водой выше, чем среди жителей округов с жесткой водой.

В Ирландии вначале не удалось установить никакого соответствия, но исследования 60-х годов дали определенные результаты. Отдельные сообщения из округов американских штатов Вашингтон и Оклахома не выявили никакой связи; такие же результаты получены при беглом знакомстве с данными крупнейших австралийских городов. Недавние исследования смертности в трех районах Лос-Анджелеса, сравнимых во всех отношениях, кроме источников водоснабжения, также позволили исключить возможность устойчивой взаимосвязи между смертностью от болезней сердца и степенью жесткости воды.

Подводя итог, мы вправе сказать, что общая картина влияния жесткости воды на смертность от сердечно-сосудистых заболеваний далеко не ясна. Наиболее интересные данные, основанные на изучении больших групп населения и показателей их смертности, а также местностей с различными степенями жесткости питьевой воды, получены в США и Великобритании. Особую важность имеет число обследованных, ибо в тех местах, где население невелико, колебания ежегодной частоты смертей могут оказывать сильное влияние на сравнение показателей смертности в различных районах. Несомненно, именно это обстоятельство послужило причиной результатов первоначальных исследований в Ирландии, и весьма вероятно, что та же картина характерна для штатов Вашингтон и Оклахома.

Другие факторы окружающей среды

При такого рода "экологическом" исследовании одна из главных задач - определить, является ли найденная взаимосвязь между жесткостью воды и заболеваниями сердца причинно-следственной. Жизненно важно увериться в том, что эта зависимость не отражает влияния других факторов, с которыми связаны водоснабжение и смертность. Например, поскольку речь шла о городах-графствах Англии и Уэльса, следует отметить, что источники мягкой воды найдены главным образом в городах Ланкашира, западного Йоркшира и на юге Уэльса.

На рис. 5.2 показано общее распределение содержания кальция в питьевой воде в городах четырех главных районов Великобритании. Не исключено, что в них имеется целый ряд местных факторов, которые обусловливают высокую смертность от болезней сердца среди населения, и мягкость воды - всего лишь случайный фактор. Известно, например, что мягкая Вода, собираемая из озер и водосборных земель, поросших вереском, послужила одной из причин промышленной революции, которая началась именно на юго-востоке Ланкашира и в западном Йоркшире. Поэтому повышение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, быть может, объясняется социальными условиями и ростом городов, связанными с развитием промышленности, а не составом местной воды.

Любопытно, что если исключить города трех упомянутых графств, то в остальных городах Англии и Уэльса по-прежнему отмечается зависимость сердечных заболеваний от мягкости воды. Этот пример позволяет проверить гипотезу о роли местных факторов в выявленной зависимости для данных районов - читателю не трудно в этом убедиться, глядя на. рис. 5.1. С учетом ряда стран и областей, в которых была обнаружена подобного рода взаимосвязь, мало вероятно, что те же общие факторы окружающей среды могли бы быть причиной ложной связи. Тем не менее такая возможность существует, и она была исследована.

С этой целью в Англии и Уэльсе произвели суммирование самых различных показателей. К ним относились: плотность городского населения и перенаселенность, классовый состав, средний доход, наличие недвижимой собственности и автомобиля, безработица, возрастной состав. Проводились также измерения загрязнения воздуха дымом и двуокисью серы; были собраны данные о потреблении угля, количестве осадков, температуре и числе солнечных дней. Путем анализа данных повседневной статистики или результатов специальных исследований для каждого города была получена информация более общего порядка, включая уровень медицинского обслуживания, затраты местных властей на уход за детьми и престарелыми, количество учащихся в школах, средний уровень курящих среди населения и многие другие данные. Два из этих показателей оказались тесно связанными с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Первым, как и следовало ожидать, была географическая широта, поскольку уже давно известно, что смертность от многих причин на севере выше, чем на юге. Кроме того, как регулярно наблюдалось каждый год, смерть от сердечных заболеваний чаще наступает в холодные месяцы года, чем летом. Только по одной этой причине, при среднем температурном градиенте между севером и югом около 2°С, взаимосвязь между болезнями сердца и широтой можно считать предопределенной.

Во-вторых, было выявлено, что в городах с наибольшим количеством осадков смертность от болезней сердца наивысшая. Осадки в Великобритании являются фактором, который связан с долготой, а не с широтой (так же, как температура и солнечный свет). В западных районах, прилежащих к Атлантическому океану, уровень осадков выше, чем в более сухих восточных районах. Распределение количества осадков в Великобритании очень сходно с распределением мягкой воды; иными словами, там, где источники водоснабжения мягкие, средний уровень осадков в год высокий, и наоборот. По самой своей природе дождевая вода - мягкая, и в городах с большим количеством осадков обычно пользуются поверхностными источниками воды, в то время как в большинстве других городов воду берут из скважин и колодцев, вырытых в известняке. Возможно, что количество осадков - лучший показатель местных различий в содержании минералов в воде и почве, но, быть может, оно отражает некоторые прямые климатические или другие географические факторы, влияющие на частоту смертей, которые не принимались во внимание?

При рассмотрении этого вопроса заслуживают упоминания три вида исследований. Во-первых, в некоторых европейских странах была выявлена связь между смертностью от инсульта и возрастом скальных пород: чем старше породы, тем выше показатели смертности. На основании этого ученые предположили, что определенное значение может иметь выщелачивание минералов из скальных пород осадками. Во-вторых, немаловажным может оказаться какой-то климатический фактор, подобный упомянутому выше температурному градиенту; вполне возможно, что существует, пока еще непосредственно не установленная, связь с погодой. Последнее предположение подтверждается третьим видом исследований. Группа ученых штата Мичиган, исследуя данные смертности в США, предположила, что на развитие болезней сердца каким-то образом влияет хронический внешний дискомфорт. Они обнаружили, что климатический "показатель комфорта", т. е. комбинация величины относительной влажности и температуры, находится в обратной связи со смертностью от сердечных заболеваний: он оказывает большее влияние на частоту смертей, чем жесткость воды. В Великобритании температура и относительная влажность не имеют таких широких колебаний, как в США, и англичане ощущают дискомфорт скорее от дождя и холода. Однако результаты исследований, проводимых в обеих странах, в чем-то сходны и указывают на наличие возможного климатического фактора (количество осадков плюс географическая широта, определяющая температуру и количество солнечных дней).

Изменение жесткости

Как уже упоминалось ранее, одна из трудностей интерпретации рассматриваемого вида эпидемиологических доказательств заключается в том, что на основании доступных статистических данных не всегда возможно сделать заключение о причине и следствии. Если не существует какого-то теоретического довода и возможности его обоснования, которые позволили бы объяснить наблюдаемую картину, необходимо искать другие связи и возможные причины, которые объясняют полученные результаты.

Одним из приемлемых решений дилеммы является выполнение эксперимента. Аналогичный метод применяли для проверки гипотезы о влиянии фторирования воды на снижение кариеса зубов у детей. С этой целью были выбраны несколько пар городов со схожими характеристиками и одинаковыми источниками водоснабжения. В каждой паре был выбран город, который в течение всего эксперимента снабжался водой с добавлением фтора. После того как было начато фторирование воды, во всех городах приступили к проверке зубов у группы детей с интервалом, достаточным для выявления разрушения зубной эмали. Довольно быстро было найдено, что добавление фтора к воде оказывает благоприятное воздействие на зубы. Эксперименты такого рода проводились в Великобритании и в США, причем в обеих странах с положительными результатами.

Упомянутый метод исследования известен в медицине как "контрольный", он считается приемлемым и широко распространенным способом разрешения важных вопросов, на которые трудно получить однозначный ответ. К нему часто прибегают при испытаниях новых лекарств или способов лечения заболеваний.

Контрольные эксперименты на населении, которые позволили бы выявить зависимость между жесткостью воды и болезнями сердца, гораздо опаснее, чем исследования по фторированию воды. А кроме того, изменить жесткость воды технически значительно труднее, чем повысить содержание фтора, и в настоящее время трудно предсказать, как изменять жесткость (если ее вообще следует изменять), чтобы снизить смертность. Есть ли необходимость провести воду из жестких источников в районы с мягкой водой или достаточно просто добавить карбонат кальция? А быть может, в этот процесс вовлечены более сложные качественные показатели воды, например микроэлементы? Какие физиологические или патологические воздействия на человеческий организм желательно устранить или каких достигнуть? Таковы некоторые научные проблемы, и их необходимо рассматривать в совокупности с другими, более практическими вопросами. Известно, например, что врачи меняют форму заполнения свидетельств о смерти по мере накопления новых медицинских знаний и в соответствии с духом времени (что случается и в любой другой профессии). Высказывались предположения, что изменения частоты многих заболеваний, возникающие время от времени, объясняются, по крайней мере отчасти, указанной причиной, хотя это трудно или даже невозможно установить. Вот почему получение надежной и объективной информации о тенденциях смертности от сердечных заболеваний может представлять определенные трудности.

А кроме того, неясно, сколько должен длиться эксперимент. С практической и этической точек зрения желательно, чтобы он был коротким, но это может не удовлетворять научной и медицинской стороне дела. И в данном случае мы не располагаем убедительными сведениями. Следует также иметь в виду социально-экономические условия проведения эксперимента и не в последнюю очередь реальную стоимость его выполнения. Повышение жесткости воды благоприятно сказалось бы, например, на развитии промышленности северо-западных районов Великобритании, а также могло иметь немаловажное значение для домашних хозяек. Возможности осуществления подобного эксперимента подробно обсуждались в Великобритании, однако в настоящее время никаких практических шагов в этом направлении не сделано.

В связи со сказанным напрашивается вопрос: есть ли города, в которых за последние 30 или около того лет изменилась жесткость источников водоснабжения? Если да, то отмечены ли какие-нибудь существенные изменения показателей смертности в этих городах по сравнению с теми, в которых жесткость воды оставалась неизменной? В состоянии ли доступная информация помешать рассматриваемому проблематичному исследованию? Не произошли ли по ряду причин в городах с существенными изменениями жесткости воды "самопроизвольные эксперименты"? Ответ на эти вопросы фактически заключается в том, что в одиннадцати городах-графствах за указанный период времени произошли изменения жесткости воды на 50 мг/л или более. В шести из них жесткость уменьшилась, а в остальных - увеличилась, хотя изменения произошли по различным причинам. Они были вызваны либо введением (или прекращением) искусственного смягчения, либо смешиванием воды из различных источников, например из колодцев или из речных бассейнов. Изменения эти происходили в различное время, некоторые накапливались постепенно в течение ряда лет.

Изучение смертности в этих городах в 1951-1961 годах выявило тенденцию, согласующуюся с гипотезой о том, что мягкая вода причинно связана с сердечными заболеваниями (табл. 5.2). За это время частота смертей от сердечно-сосудистых заболеваний возросла главным образом среди мужчин в возрасте 45-64 лет в среднем на 11%. В городах, где жесткость источников питьевой воды повысилась, средний рост оказался меньше (9%), а в городах, где вода стала мягче, - больше (20%). Изучение показателей смертности от всех других причин не выявило такой закономерности.

Таблица 5.2. Смертность за период 1958-1984 гг. (в процентах к смертности за период 1948-1954 гг.) в возрастных группах 45-64 лет в зависимости от изменения жесткости воды в городах-графствах Англии и Уэльса

Аналогичные данные были получены и для женщин, у которых смертность от сердечно-сосудистых заболеваний за этот период времени снизилась. При этом в городах, где вода становилась более жесткой, сердечно-сосудистых заболеваний было меньше, чем в городах с мягкой водой. Однако это не позволяет нам сделать достоверного заключения о времени воздействия изменяющихся характеристик воды на заболевания, а также о том, какое именно изменение имеет отношение к происшедшему. Правда, можно сослаться на интересный пример округа Монро (штат Флорида). В этом районе снабжение дождевой водой (жесткостью 0,5 мг/л) сменилось снабжением водой из глубоких колодцев (жесткость 220 мг/л), и за каких-нибудь четыре года смертность от сердечно-сосудистых заболеваний снизилась там ровно наполовину. Были высказаны предположения, как и после сообщений, рассмотренных в предыдущем разделе, что в будущих исследованиях следует обратить особое внимание на климатические факторы, а не на жесткость воды. Но, по нашему мнению, заслуживают дальнейшего изучения оба аспекта.

Внезапная смерть

Тот факт, что такой качественный показатель воды, как содержание кальция, очень тесно коррелирует с колебаниями частоты смерти, по крайней мере по данным, полученным в Великобритании, а также то обстоятельство, что на возбудимость мышечных нервных окончаний влияет концентрация ионов кальция в крови, побудили канадских исследователей из провинции Онтарио сопоставить более высокую смертность от болезней сердца в районах с мягкой водой с повышенной восприимчивостью к фатальным аритмиям. Аритмии обычно возникают при нарушении электрической активности сердца и выявляются на электрокардиограмме. Наблюдения за больными в отделениях интенсивной терапии и реанимации выявили, что аритмии чаще всего возникают в первые часы после сердечного приступа. Кроме того, было установлено, что смерть вследствие механической недостаточности сердца наступает, как правило, не столь быстро. Поэтому не исключено, что большая часть так называемых "быстрых" смертей, когда пациента не успевают довезти до больницы, происходит в результате фатальных аритмий. Выдача свидетельств именно о такого рода смертях производится коронером^*. После того как были подсчитаны показатели смертности для таких внезапных смертей, оказалось, что они-то и составляют разницу между областями с мягкой и жесткой водой в провинции Онтарио. Частота смертей от сердечных заболеваний при обычных обстоятельствах была найдена почти одинаковой.

^* (Коронер-следователь, ведущий дела о насильственной или скоропостижной смерти. - Прим. перев.)

После опубликования этой работы исследователи из штата Вашингтон попытались повторить данные канадских ученых, но без видимого успеха. Только когда под понятием "внезапная смерть" они стали подразумевать смерть, наступившую либо в момент госпитализации больного, либо у него дома до прибытия скорой помощи, независимо от свидетельства коронера, им удалось получить данные, сходные с теми, что поступили из Онтарио. Недавние исследования в Великобритании в шести городах с мягкой и в пяти городах с жесткой водой были сконцентрированы на той же проблеме. Ученые изучали случаи смерти за 1970 год. Как было установлено, показатели смертности от всех видов сердечно-сосудистых заболеваний, как внезапных, так и обычных, были выше в городах с мягкой водой. При этом под "внезапной смертью" имели в виду смерть, наступающую в течение суток с момента первого приступа. Но и в тех случаях, когда смерть наступала в течение часа, это относительно чаще происходило в городах с мягкой водой. Судя по всему, перед нами еще одна проблема; доказательство ее достоверности потребует проведения дальнейших исследований.

Патологоанатомические данные

Рассматриваемая взаимосвязь между частотой смертей от сердечно-сосудистых заболеваний и жесткостью воды позволяет предположить, что значение может иметь любой из патогенетических механизмов болезни, например изменения и отложения на стенках артерий, образование тромбов в кровеносных сосудах, высокое кровяное давление или даже неспецифический механизм сердечной недостаточности. Тем не менее в нескольких проведенных исследованиях не удалось найти подтверждения ожидаемой зависимости между жесткостью воды и поражением артерий. Международные исследования в различных географических районах (Северной и Южной Америке, Азии, Южной Африке и Норвегии), во время которых сравнивался аутопсийный материал нескольких городов, не дали положительных результатов. В английских городах с очень мягкой и очень жесткой водой вскрытия не выявили существенных различий в поражении артерий. Эксперименты на двух группах свиней, получавших один и тот же корм, но разное питье, показали, что содержание минералов в воде не оказывает влияния на возникновение заболеваний коронарных артерий.

Эти результаты, возможно, указывают на наличие какого-то фактора, воздействующего скорее на мышцу сердца, чем на артериальные сосуды, иными словами, на большую восприимчивость сердечной мышцы к мягкой воде. Такой вывод совпадает с ранее рассмотренным предположением о том, что мягкость воды - весьма важный фактор, особенно в случаях внезапной смерти.

Недавно независимо друг от друга были проведены три исследования, которые показали, что у умерших от болезни сердца концентрация магния в сердечной мышце ниже, чем у умерших от других болезней. В одном из этих исследований выявлено также, что в тканях сердца людей, погибших в результате несчастных случаев в областях с мягкой водой, магния меньше. Это - первая публикация, подтвердившая различия для мышцы сердца, хотя аналогичные данные о содержании магния и кальция в коронарных артериях приводились и раньше.

Одна из первых гипотез пыталась объяснить высокую смертность среди населения, потребляющего мягкую воду, по крайней мере отчасти, попаданием в мягкую и кислую воду металлических загрязнителей, в особенности свинца из водопроводных труб. В прошлом в Англии наличие свинца в мягкой воде было проблемой. Однако недавно специалисты обнаружили содержание свинца выше допустимых пределов безопасности в воде, которая скапливалась в кранах в течение ночи, иными словами, в первой порции воды, потребляемой поутру. Как известно, свинец накапливается в костях, если его поступление в организм превышает выведение. И действительно, исследования ребер умерших людей выявили значительно более высокую концентрацию свинца у тех, кто потреблял мягкую воду. Вряд ли загрязнением свинцом можно полностью объяснить описываемую ситуацию, но, возможно, оно является усиливающим фактором. Это помогает объяснить различие данных между Великобританией и США - в последней стране свинец не так часто используют при изготовлении труб. В большинстве стран трубопроводы для новых жилищ в настоящее время делают главным образом из меди.

Состав воды

За первоначальными наблюдениями последовало изучение состава воды в районах с мягкой и жесткой водой. Сейчас такие исследования особенно широко проводятся в США, а также в Великобритании и Швеции. Наряду с изучением роли основных химических элементов в питьевой воде - кальция, магния и натрия - важно выяснить влияние микроэлементов. Что касается основных элементов, то в Великобритании наибольшая связь обнаружена с кальцием, а в Соединенных Штатах Америки - с магнием и калием. Полученные данные позволяют предположить, что жесткая вода обладает защитным действием благодаря содержанию минералов, хотя следует помнить, что поступление некоторых минералов, например натрия, обеспечивается главным образом с пищей.

Наличие кальция в воде важно по двум соображениям. Во-первых, кальций способствует замедлению абсорбции токсических элементов из водопроводных труб и почвы. Как было установлено, поглощение таких микроэлементов, как свинец, кадмий и цинк в жидкой среде, зависит от концентрации в ней кальция. Мягкая вода, особенно из кислых поверхностных вод, обладает корродирующим действием на металлические трубы, жесткая же вода покрывает трубы слоем нерастворимых солей кальция и тем самым предотвращает коррозию.

Во-вторых, кальций, содержащийся в воде, может служить хорошей добавкой к кальцию, поглощаемому с пищей, хотя это положение и спорно. Разница в потреблении кальция в районах с жесткой и мягкой водой может достигать 2 г в день, и для части населения, которая получает бедную кальцием пищу, такая разница весьма значительна. Принято считать, что всасывается менее 30% кальция, попадающего в организм, и если учесть факторы, действующие на всасывание, то значение воды как источника кальция может быть больше, чем считалось ранее. Более того, овощи, сваренные в мягкой воде, теряют в воде значительную часть содержащегося в них кальция, в то время как содержание кальция в овощах, приготовленных в жесткой воде, может значительно повыситься за счет осаждения на их поверхности кальция, который находится в воде. Биохимические исследования, проведенные в США, показали, что у горожан, потребляющих мягкую воду, средние величины кальция (и магния) в крови ниже, чем у потребляющих жесткую воду.

Что касается содержащихся в воде микроэлементов, то о свинце мы уже упоминали. Уместно добавить, что советские ученые обнаружили более высокую концентрацию свинца в крови и ткани аорты у людей, страдающих заболеваниями сердца, по сравнению с теми, у кого таких заболеваний не выявлено. Изучение содержания кадмия в связи с сердечно-сосудистыми заболеваниями проводилось особенно тщательно, так как этот микроэлемент, судя по всему, обладает целым рядом вредных воздействий, в частности способствует повышению артериального давления. При введении крысам кадмия в тех дозах, в которых его обнаруживают в тканях человека, выяснилось, что он вызывает повышение кровяного давления, расширение левого желудочка сердца, уплотнение стенок артерий почек, сердца и других органов, а также увеличивает жировые отложения на стенках аорты. Американские ученые высказали предположение, что кадмий, растворяющийся из гальванизированных труб, может быть "водным" фактором. В Финляндии наибольшую связь между болезнями сердца и ингредиентами питьевой воды усматривают в содержании иода. В этиологии сердечных заболеваний существенную роль играют и другие микроэлементы. Например, полагают, что среди прочих литий, ванадий, марганец и хром могут обладать защитным действием, влияя главным образом на жировой обмен и артериальные поражения. В то же время известно, что свинец, кадмий и кобальт обладают вредным воздействием.

Однако исследования, проведенные в США, Швеции и Великобритании, в которых сравнивались концентрации микроэлементов в мягкой и жесткой воде, не внесли ясность в рассматриваемую проблему. Ни в мягкой, ни в жесткой воде не было обнаружено постоянного высокого содержания какого-либо элемента. Вместе с тем не было найдено, что какой-то элемент содержится в токсической концентрации, как это было установлено в воде, скопившейся за ночь в водопроводных трубах. Вполне возможно, что истинная концентрация элементов не так и важна, скорее следует принять во внимание внутреннюю взаимосвязь ионов. Например, выяснилось, что у крыс повышалось артериальное давление, если в составе их пищи снижали соотношение кальций/натрий. Аналогично этому наблюдению поступали сообщения о том, что у людей, живущих в районах с очень высокими концентрациями натрия в питьевой воде, отмечалось повышенное артериальное давление. Самый распространенный метод смягчения воды заключается в замене ионов кальция ионами натрия, но если приводимые сведения верны, то эта замена может оказаться особенно вредной для здоровья.

Индивидуальные факторы риска

В упоминаемых нами исследованиях о географической зависимости между сердечно-сосудистыми заболеваниями и составом местной питьевой воды рассматривались показатели смертности, но не заболеваемости. Это лишь отражает тот факт, что информацию о смерти получить легче, чем сведения о несмертельных случаях заболеваний. Сегодня в промышленно развитых странах данные о смертности без труда получают через официальные организации, ведающие регистрацией рождений и смертей. Сведения о заболеваемости можно собрать при анализе заявлений на выдачу пособия по болезни, при изучении историй болезни лиц, выписавшихся из больниц, или используя регистрационные карточки врачей общей практики, но все эти методы несовершенны и не дают полной картины заболеваемости. Единственно достоверный ответ может быть получен при хорошо спланированном исследовании населения различных городов по методу случайной выборки. Можно только приветствовать любое начинание в этой области, которое существенно дополнило бы наши знания.

За последние три десятилетия было высказано немало предположений и собрано множество доказательств о факторах, влияющих на возникновение болезней сердца у отдельных лиц, живущих в различных местностях. В качестве примера можно сослаться на такие изучавшиеся факторы, как потребление пищи с высоким содержанием жиров, недостаток физических упражнений, ожирение, высокое артериальное давление, повышенный уровень холестерина в крови, курение и некоторые аспекты поведения (спешка, конкуренция, нехватка времени, озабоченность безвыходным положением и связанное с этим крушение надежд). Насколько можно судить, большинство из перечисленных факторов тесно связано с внезапной смертью людей среднего возраста от первого приступа стенокардии. С инсультом и сердечными приступами, возможно, связано потребление мягкой воды, а общим фактором для них может быть гипертонический синдром. Для того чтобы установить, имеют ли индивидуальные факторы риска отношение к воде, и найти возможное объяснение, Медицинский исследовательский совет Великобритании провел два клинических и биохимических исследования среди людей, живущих в городах с мягкой и жесткой водой.

Первое исследование не выявило существенных отличий по уровню факторов риска у лиц, выбранных в качестве представителей широкого населения. Во втором исследовании среди группы лиц одной и той же профессии более высокие цифры артериального давления, содержания холестерина в крови и частоты пульса оказались у жителей городов с мягкой водой. Это позволило специалистам сделать заключение, что полученные результаты могут объяснить существенную разницу в смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, которая имеется в городах с жесткой и мягкой водой. На основании этих двух противоречивых исследований пока неясно, достаточны ли различия по преобладанию индивидуальных факторов риска в разных местностях для объяснения роли воды.

Другие причины смерти

При изучении влияния фактора окружающей среды на заболевание в ситуации, подобной дискутируемой, когда не существует заранее определенной гипотезы или теоретического положения, осторожность особенно необходима. Ранее мы рассматривали различные признаки окружающей среды с целью возможного объяснения выявленной взаимосвязи; теперь коснемся вкратце влияния качества воды на смерть от других причин, а не от сердечно-сосудистых заболеваний. Хотя это и не обязательное условие, но чем специфичнее связь с одним заболеванием (или с группой болезней), тем более вероятно наличие истинного этиологического фактора.

Вот почему в некоторых оригинальных исследованиях изучался целый ряд других причин смерти. Американские ученые установили обратную связь между жесткостью воды и смертностью от различных причин, а именно врожденных пороков развития, несчастных случаев в результате аварии транспорта, рака дыхательных путей и цирроза печени, но эта связь не прослеживалась столь отчетливо, как при сердечно-сосудистых заболеваниях. В Англии и Уэльсе, в городах с мягкой водой, значительными оказались только показатели смертности от бронхита и смертности среди детей грудного возраста. Известно, что многие люди, страдающие бронхитом, умирают от сердечных осложнений: в свидетельствах о смерти существует даже некоторое чередование диагнозов бронхита и "дегенерации" миокарда. Бронхит также чаще встречается в промышленных городах с мягкой водой, характеризующихся загрязнением воздуха, плохими социальными условиями и суровым климатом. Частота смертей среди детей грудного возраста (до 1 года) долгое время считалась показателем социально-экономических условий общества, взаимосвязь с мягкой водой может просто отражать эти условия. Два недавних сообщения, однако, противоречат друг другу: одно согласуется с только что высказанным утверждением, другое предполагает, что даже с учетом возраста матери, ее социального положения и количества детей, разница в показателях смертности детей грудного возраста связана с жесткостью воды. Как уже отмечалось, в Канаде не обнаружено различий между смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний и от других болезней в связи с мягкостью воды. Однако нам кажется, что взаимосвязь всех прочих заболеваний с мягкой водой, о которой поступают сообщения из целого ряда стран, не столь значительна, как с группой сердечно-сосудистых болезней.

Рекомендации и будущее

Из всего сказанного нетрудно заключить, что "проблема воды" еще далека от разрешения. Вместе с тем позволительно спросить: существуют ли какие-нибудь меры, которые мы могли бы или обязаны были принять, основываясь на имеющихся данных? Ситуация аналогична проблеме курения и рака легких: есть связь, зависимость частоты смертей от изменения "подозреваемой причины" и некоторые предположения о возможных этиологических факторах. Окончательно решить, что накопленных доказательств достаточно для принятия профилактических мер, обычно нелегко. Однако, по мнению английского главного медицинского инспектора, получено уже немало сведений. В 1971 году он разослал письма санитарным инспекторам страны, в которых изложил доказательства взаимосвязи между смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний и мягкостью воды и предложил местным властям воздержаться от дальнейшего искусственного смягчения воды. Это предложение касалось новых установок и тех источников водоснабжения, где смягчение воды для бытовых нужд уже проводилось. Эта акция не вызвала бы значительных технических трудностей; более сложной представлялась проблема столкновения с общественным мнением.

Другое предложение, уже сугубо на персональном уровне, относилось к тем, кто сам пользуется смягчителями воды для бытовых нужд. По современным представлениям, благоразумно оставить хотя бы один кран с жесткой водой для питья. Но пока не созданы средства, повышающие жесткость воды для бытового применения в районах с мягкой водой, и сейчас мы не располагаем данными о том, сколько воды выпивается прямо из-под крана, хотя, вероятно, так ее пьют в очень небольших количествах. Обычно же воду используют для приготовления различных напитков (чая, кофе и пр.), пива, безалкогольных напитков и при готовке пищи, например супов. Более того, как предполагают, количество воды, которое выпивают непосредственно из-под крана, неуклонно уменьшается. Интересно, приведет ли это к всеобщему снижению числа сердечных приступов и инсультов или же, наоборот, к уменьшению эффективности защитных механизмов?

Болезни, связанные с источниками водоснабжения, долгое время были предметом изучения эпидемиологов. Первоначально они изучали эпидемии, вызываемые патогенными микроорганизмами, которые находятся в воде. Именно так, например, произошло знаменитое открытие Джона Сноу, который в 1854 году установил, что холера передается с водой. Позднее ученые переключили внимание на обменные заболевания, связанные с недостатком минералов в воде. Так был обнаружен зоб в местностях с низким содержанием иода. Сейчас эпидемиологи усматривают связь между возникновением рака желудка и геологическими факторами; исследуется возможная взаимосвязь между содержанием микроэлементов в питьевой воде и заболеванием костей; полагают также, что канцерогенные химические вещества попадают в источники водоснабжения в результате загрязнения. Будет интересно проследить дальнейшую судьбу этих гипотез, равно как и гипотезы "о мягкой воде". А пока, пользуясь выражением одной газеты, скажем: "Капля жесткой воды может вам помочь".

Литература

1. Armstrong В. К., Mann J. I., Adelstein A. M., Eskin F. J. Chronic Diseases, 28, 455-469 (1975).

2. Crawford M. D., Clayton D. G. Towns with Hard and Soft Water, Brit. Med. J., 2, 21-23 (1973).

4. Elwood P. C, Bainton D., Moore P., Davies D. F., Wakley E. J., hangman M., Sweetnam P. Brit. Med. J., 2, 362-363 (1971).

7. Neri L C, Hewitt D., Schreiber G. B. Amer. J. Epidemiology, 99, 75-88 (1974).

10. Stilt F. W., Clayton D. G., Srawford M. D., Morris J. N. Lancet, 1, 122-126 (1973).

Глава V. Мягкая вода и болезни сердца? (Мартин Гарднер)

Введение