ISSN 1505-7054. 2013 Vol. 16 No. 3 www.medycynasrodowiskowa.pl

ISSN 1505-7054 2013 Vol. 16 No. 3 www.medycynasrodowiskowa.pl W numerze: 3 Wolne rodniki palenie 3 Cd i Pb w mleku krowim 3 Rak jelita zachorowalność 3 Rak jelita umieralność 3 Narażenie na rtęć 3 Przewlekłe zatrucie Pb 3 Arsen w stresie tlenowym 3 Zatrucie środowiskowe rtęcią 3 Lotne związki organiczne Content: 3 Free radicals smoking 3 Cd and Pb in cow milk 3 Colonorectal Carcinoma morbidity 3 Colonorectal Carcinoma mortality 3 Mercury intoxication risk 3 Chronic Pb intoxication 3 Arsen in oxidative stress 3 Environmental Hg intoxication 3 Volatile organic compounds

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine Czasopismo Journal Instytutu Medycyny Pracy of Institute of Occupational Medicine i Zdrowia Środowiskowego w Sosnowcu and Environmental Health in Sosnowiec oraz Polskiego Towarzystwa and Polish Society Medycyny Środowiskowej of Environmental Medicine Ukazuje się cztery razy w roku It is published four times a year ZESPÓŁ REDAKCYJNY / EDITORIAL STAFF Redaktor Naczelny / Editor-in-Chief Zastępcy Redaktora Naczelnego / Deputy Editors Redaktor Tematyczny / Feature Editor Redaktor Statystyczny / Statistical Editor Redaktor Językowy / Lingual Editor Sekretarz Redakcji / Co-editor Sekretariat / Editorial Office Webmaster RADA PROGRAMOWA / EDITORIAL BOARD Przewodniczący Rady Programowej / Chairperson Członkowie z Polski / Polish Editorial Board Prof. dr hab. n. hum. Irena Adamek, Kraków Dr n. med. Edmund Anczyk, Sosnowiec Dr n. med. Piotr Z. Brewczyński, Sosnowiec Dr n. med. Zdzisław Brzeski, Lublin Prof. dr hab. n. med. Marian Dróżdż, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Jerzy Filikowski, Gdynia Dr hab. n. med. prof. nadzw. Rafał Górny, Warszawa Prof. dr hab. n. med. Jan Grzesik, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Janusz Hałuszka, Kraków Prof. dr hab. n. med. Wojciech Hanke, Łódź Prof. dr hab. Zofia Ignasiak, Wrocław Prof. dr hab. n. med. Marek Jakubowski, Łódź Prof. dr hab. n. med. Gerard Jonderko, Katowice Prof. dr hab. n. med. Marcin Kamiński, Katowice Prof. dr hab. n. med. Emilia Kolarzyk, Kraków Prof. dr hab. inż. Roman Knapek, Pszczyna Prof. dr hab. n. med. Aleksandra Kochańska-Dziurowicz, Katowice Prof. dr hab. n. przyr. Jerzy Kwapuliński, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Henryka Langauer-Lewowicka, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Zbigniew Rudkowski Prof. dr hab. n. med. Jan Grzesik Prof. dr hab. n. med. Janusz Hałuszka lek. med. Maja Muszyńska-Graca dr n. biol. Krzysztof Pawlicki Maria Berezowska mgr Karina Erenkfeit Liwia Dudzińska mgr Mariusz Migała Prof. dr hab. n. med. Gerard Jonderko Dr n. med. Danuta O. Lis, Sosnowiec Prof. dr hab. n. farm. Jan Ludwicki, Warszawa Prof. dr hab. n. med. Kazimierz Marek, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Jacek Musiał, Kraków Prof. dr hab. n. med. Zofia Olszowy, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Janusz Pach, Kraków Dr hab. n. med. prof. nadzw. Krystyna Pawlas, Wrocław Dr n. med. Natalia Pawlas, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Władysław Pierzchała, Katowice Prof. dr hab. n. med. Zbigniew Rudkowski, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Bolesław Samoliński, Warszawa Prof. dr hab. n. med. Andrzej Sobczak, Katowice Prof. dr hab. n. med. Jerzy A. Sokal, Sosnowiec Prof. dr hab. n. med. Neonila Szeszenia-Dąbrowska, Łódź Prof. dr hab. n. hum. Beata Tobiasz-Adamczyk, Kraków Prof. dr hab. n. med. Barbara Zahorska-Markiewicz, Katowice Prof. dr hab. n. med. Jan E. Zejda, Katowice Prof. dr hab. n. med. Brunon Zemła, Gliwice Dr hab. n. med. Renata Złotkowska, Katowice Prof. dr hab. inż. Jerzy Zwoździak, Wrocław Członkowie Zagraniczni / International Editorial Board Alena Bartonova, PhD, Oslo, Norway Prof. David Bellinger, PhD, Boston, USA Stephan Boese O Reilly, MD, MPH, PhD, Munich,Germany Karin Broberg Palmgren, MSc, PhD, Lund, Sweden Prof. Dmitri Chvoryk, MD, PhD, Grodno, Belarus Eva Csobod, MD, PhD, Szentendre, Hungary Miroslav Dostal, MD, Praha, Czech Republic Prof. Gyula Dura, MD, PhD, Budapest, Hungary Ruth Etzel, MD, PhD, WHO Geneva, Switzerland Donato Greco, MD, Rome, Italy Prof. Helmut Greim, MD, PhD, Munich, Germany Prof. Philippe Hartemann, MD, PhD, Nancy, France Peter van den Hazel, MD, Arnhem, Netherlands Prof. Diane E. Heck, MD, PhD, New York, USA Dorota Jarosińska, MD, PhD, EEA, Copenhagen, Denmark Prof. Ludmiła Klimackaja, MD, PhD, Krasnoyarsk, Russia Hannu Komulainen, MD, Kuopio, Finland Jan Koval, MD, Presov, Slovakia Prof. Jean Krutmann, MD, PhD, Düsseldorf, Germany Ruzena Kubinova, MD, Praha, Czech Republic Won Jin Lee, MD, MPH, PhD, Seoul, Republic of Korea Prof. Robert Malina, Dr h.c.m., PhD, Bay City, USA Dainius Martuzevicius, PhD, Kaunas, Lithuania Mark D. Miller, MD, MPH, Oackland, USA Hans Moshammer, MD, PhD, Wien, Austria Prof. Karl Ernst von Muehlendahl, MD, PhD, Osnabrück, Germany Prof. Yuriy Nechytaylo MD, PhD Tchernivtsi, Ukraine Assoc. prof. Dan Norbäck, PhD, Uppsala, Sweden Peter Ohnsorge, MD, Wurzburg, Germany Mathias Otto, PhD, DSc (Eng), Osnabrück, Germany Anna Paldy, MD, MPH, PhD, Budapest, Hungary Prof. Roberto Ronchetti, MD, PhD, Rome, Italy Peter Rudnai, MD, Budapest, Hungary Prof. Tore Sanner, MD, PhD, Oslo, Norway Piersante Sestini, MD, Siena, Italy Birute Skerliene, MD, PhD, Vilnius, Lithuania Prof. Staffan Skerfving, MD, PhD, Lund, Sweden Prof. Anne Steenhout, MD, PhD, Brussels, Belgium Loreta Strumylaite, MD, PhD, Kaunas, Lithuania Andrzej Szpakow, MD, PhD, Grodno, Belarus Prof. Gerhard Winnecke, MD, PhD, Düsseldorf, Germany

Adres Redakcji i Wydawcy: Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego oraz Polskie Towarzystwo Medycyny Środowiskowej ul. Kościelna 13 41-200 Sosnowiec tel. (32) 266-08-85 wew. 201, 202 fax (32) 266-11-24 e-mail: ms@ imp.sosnowiec.pl Editorial office and publisher s address: Institute of Occupational Medicine and Environmental Health and Polish Society of Environmental Medicine Kościelna 13 Str. 41-200 Sosnowiec, Poland Tel. +48 (32) 266-08-85 ext. 201, 202 Fax: +48 (32) 266-11-24 e-mail: ms@ imp.sosnowiec.pl Warunki prenumeraty: Cena prenumeraty rocznej dla instytucji od 2013 r. wynosi 160 zł (40 zł za jeden numer), dla odbiorców indywidualnych 100 zł (25 zł za jeden numer). Zamówienie prosimy kierować na adres: Redakcja Medycyny Środowiskowej - Environmental Medicine ul. Kościelna 13 41-200 Sosnowiec lub e-mail: ms@imp.sosnowiec.pl Zakup numeru bieżącego i numerów archiwalnych możliwy jest po dokonaniu wpłaty na konto Instytutu Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego w Sosnowcu nr: 13 1160 2202 0000 0000 7623 3258 Wpłat tytułem opłaty członkowskiej można dokonywać na konto Polskiego Towarzystwa Medycyny Środowiskowej nr 56 1020 2498 0000 8502 0172 1018 Osoby zainteresowane zamieszczeniem reklamy w czasopiśmie Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine prosimy o kontakt z redakcją Czasopismo ukazuje się w wersji pierwotnej drukowanej oraz w wersji elektronicznej na stronie www.medycynasrodowiskowa.pl Kwartalnik Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine jest współfinansowany ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego Subscription conditions: Annual subscription for institutions since 2013: 160 zł (40 zł one volume). Annual subscription for individuals: 100 zł (25 zł one volume). Subscription orders should be sent to the following address: Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine Editorial Office Kościelna 13 Str. 41-200 Sosnowiec, Poland or e-mail: ms@imp.sosnowiec.pl Readers or institutions interested in subscribing the journal should send an order to the address of editorial office. Payments could be made to the account no. MILLENIUM Bank S.S. Oddział Katowice PL 13 1160 2202 0000 0000 7623 3258 BIC/SWIFT: BIGBPLPWXXX of the Institute of Occupational Medicine and Environmental Health in Sosnowiec Individuals interested in printing adverts in the magazine Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine are requested to contact editor s office Journal is published in the original printed version and on www.environmental-medicine-journal.eu Journal Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine is co-financed by the Ministry of Science and Higher Education Nakład: 200 egz. Edition: 200 copies Punktacja czasopisma: MNiSW (Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego) 5 p. ICV (Index Copernicus Value) 5,52 p. ISSN 1505-7054

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 www.medycynasrodowiskowa.pl www.environmental-medicine-journal.eu ARTYKUŁ REDAKCYJNY Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne Leon Kośmider, Jakub Knysak, Michał Gawron, Jan Czogała, Maciej Łukasz Goniewicz................. 7 PRACE ORYGINALNE Zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym z wybranych regionów Polski Renata Pietrzak-Fiećko, Sylwia Bakuła, Dominika Jakubowska, Stefan S. Smoczyński.................... 15 Typologia i deskrypcja endemii o długotrwale największych i najmniejszych współczynnikach częstości zachorowań na raka jelita grubego w populacjach województwa śląskiego Brunon Zemła, Tomasz R. Banasik, Zofia Kołosza, Renata Rumińska-Krawczyk....................... 20 Typologia i deskrypcja endemii o długotrwale największych i najmniejszych współczynnikach umieralności na raka jelita grubego w obrębie województwa śląskiego Brunon Zemła, Tomasz R. Banasik, Zofia Kołosza, Renata Rumińska-Krawczyk....................... 28 Analiza przydatności wybranych prób biologicznych dla ocen narażenia na rtęć w aspekcie interakcji z innymi pierwiastkami Jerzy Kwapuliński, Barbara Brodziak-Dopierała, Ewa Nogaj, Bożena Ahnert, Piotr Z. Brewczyński, Elżbieta Rabsztyn, Jarosław Rutkiewicz...................................................... 36 PRACE POGLĄDOWE Wpływ przewlekłego zatrucia ołowiem na zmiany patofizjologiczne w układzie pokarmowym oraz interakcje ołowiu z wybranymi mikroelementami Michał Dobrakowski, Jacek Kiełtucki, Magdalena Wyparło-Wszelaki, Sławomir Kasperczyk.............. 42 Rola związków arsenu w stresie oksydacyjnym oraz w rozwoju cukrzycy Anna Bizoń, Aleksandra Andrzejewska, Halina Milnerowicz....................................... 47 Wpływ środowiskowego narażenia na rtęć na funkcjonowanie organizmu człowieka Maciej Cyran.......................................................................... 55 Problematyka lotnych związków organicznych w farmacji Marzena Jamrógiewicz, Ewelina Kosek, Wiesław Sawicki......................................... 59 KOMUNIKATY Regulamin publikowania prac wskazówki dla Autorów............................................. 69

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 www.medycynasrodowiskowa.pl www.environmental-medicine-journal.eu EDITORIAL Free radicals in tobacco smoke analytical approach and biomedical significance Leon Kośmider, Jakub Knysak, Michał Gawron, Jan Czogała, Maciej Łukasz Goniewicz................. 7 ORIGINAL PAPERS Cadmium and lead contents in drinking milk from selected regions of Poland Renata Pietrzak-Fiećko, Sylwia Bakuła, Dominika Jakubowska, Stefan S. Smoczyński.................... 15 Typology and description of the endemic areas with a long-time biggest and smallest colorectal incidence rates in the Silesia voivodeship populations Brunon Zemła, Tomasz R. Banasik, Zofia Kołosza, Renata Rumińska-Krawczyk....................... 20 Typology and description of the endemic areas with a long-time and smallest colorectal mortality rates within Silesia voivodeship Brunon Zemła, Tomasz R. Banasik, Zofia Kołosza, Renata Rumińska-Krawczyk....................... 28 Analysis of exposure to Hg from the perspective of interaction between elements Jerzy Kwapuliński, Barbara Brodziak-Dopierała, Ewa Nogaj, Bożena Ahnert, Piotr Z. Brewczyński, Elżbieta Rabsztyn, Jarosław Rutkiewicz...................................................... 36 REVIEW PAPERS Effects of a chronic lead intoxication on the pathophysiological changes in the digestive system and interactions of lead with trace elements Michał Dobrakowski, Jacek Kiełtucki, Magdalena Wyparło-Wszelaki, Sławomir Kasperczyk.............. 42 The role of arsenic compounds in oxidative stress and in the development of diabetes Anna Bizoń, Aleksandra Andrzejewska, Halina Milnerowicz....................................... 47 Effect of environmental exposure to mercury on the functioning of the human body Maciej Cyran.......................................................................... 55 Volatile organic compounds in pharmacy the range of the problem Marzena Jamrógiewicz, Ewelina Kosek, Wiesław Sawicki......................................... 59 ANNOUNCEMENTS Instructions to Authors.................................................................... 73

Od Redaktora W dymie tytoniowym zawarte są liczne związki toksyczne takie jak np. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, metale ciężkie i inne, jednak w niniejszym artykule redakcyjnym omawia się przede wszystkim znaczenie dla zdrowia wolnych rodników w dymie tytoniowym oraz metody ich analizy, co jest zagadnieniem na ogół mniej znanym. Podano ich rolę w narządowych procesach patologicznych (narząd krążenia, oddychania) oraz opisano procesy biochemiczne stanowiące przyczyny szkodliwości wolnych rodników. Prace oryginalne przedstawiająstężenia kadmu i ołowiu w 28 próbkach mleka konsumpcyjnego z Podlasia i woj. łódzkiego. Nie wykazano przekroczenia najwyższych dopuszczalnych zawartości tych pierwiastków, co upoważnia do opinii, że pobranie kadmu i ołowiu zawartych w mleku konsumpcyjnym nie stwarza zagrożenia dla zdrowia człowieka. Dwie kolejne prace oryginalne omawiają statystykę zachorowalności oraz umieralności z powodu raka jelita grubego analizowano dane ze wszystkich powiatów woj. śląskiego, w tym 5 powiatów (Częstochowa, Katowice, Bielsko-Biała oraz powiaty: mikołowski i wodzisławski), gdzie długotrwale (11 lat) utrzymywały się największe zagrożenia zachorowania oraz najwyższe wskaźniki umieralności (Chorzów, Ruda Śląska). Prace te stanowią dalszy ciąg z cyklu na temat epidemiologii nowotworów na Śląsku (poprzednie artykuły w MŚ 2012, vol. 15, nr 3, 35 45 oraz 2012, vol. 15, nr 4, 95 103, 2013 vol. 16 nr 1, 35 42 i 2013 vol. 16, nr 2, 31 37). Badano stężenie rtęci i innych metali w tkankach i zaobserwowano, że w głowie kości udowej oraz w złogach żółci rtęć współwystępuje z zależnością potwierdzoną statystycznie ze stężeniami As, Be, Se, Mo, Sb, Cd, Co, Bi. Autorzy przypisują znaczenie tego spostrzeżenia dla oceny narażenia na rtęć. Praca poglądowa omawia wpływ ołowiu na funkcję przewodu pokarmowego. Ołów wpływa na motorykę żołądka i na procesy metaboliczne zachodzące w wątrobie, uszkadza drogi żółciowe. Istotne są interakcje z witaminą D i innymi metalami (cynk, miedź, selen). W kolejnej pracy poglądowej została przedstawiona rola związków arsenu w stresie oksydacyjnym oraz w rozwoju cukrzycy, także liczne działania toksyczne arsenu. Bardzo aktualnym tematem z zakresu toksykologii środowiskowej jest narażenie na zatrucie rtęcią i toksyczne działanie rtęci na układ nerwowy, sercowo-naczyniowy, endokrynny oraz nerki. Skażenie środowiska rtęcią, szczególnie powietrza, np. w wyniku spalaniu węgla oraz wody i żywności, jest narastającym czynnikiem cywilizacyjnym. Wiele leków, w tym także związków chemicznych obecnych w środowisku cechuje się brakiem stabilności stąd wynika konieczność wykonywania testów stabilności, jak również oznaczanie gazowych produktów degradacji nowoczesnymi metodami. W publikowanej pracy przedstawiono wytyczne dotyczące oznaczanych lotnych związków organicznych obecnych w próbkach substancji leczniczych, wyszczególniono rodzaje tych związków i ich klasyfikację w aspekcie badań farmakologicznych oraz opisano metody badań. Redaktor Naczelny Prof. dr hab. n. med. Zbigniew Rudkowski

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3, 7-14 www.medycynasrodowiskowa.pl www.environmental-medicine-journal.eu Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne Free radicals in tobacco smoke analytical approach and biomedical significance Leon Kośmider 1, 2 (b, c), Jakub Knysak 2 (b, c), Michał Gawron 2 (b, c), Jan Czogała 2 (a), 3 (a,b) Maciej Łukasz Goniewicz mgr Leon Kośmider 1 Zakład Szkodliwości Chemicznych i Toksykologii Genetycznej, Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego w Sosnowcu Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. A. Sobczak, dyrektor instytutu: dr n. med. P. Brewczyński 2 Zakład Chemii Ogólnej i Nieorganicznej, Wydział Farmaceutyczny w Sosnowcu Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. A. Sobczak Dziekan Wydziału: dr hab. n. farm. S. Boryczka 3 Department of Health Behaviour Division of Cancer Prevention and Population Sciences Roswell Park Cancer Institute, Buffalo, USA prof. dr A. Hyland, PhD, dyrektor instytutu: prof. D. Trump, MD, FACP (a) koncepcja (b) zebranie materiału do badań (c) opracowanie tekstu i piśmiennictwa STRESZCZENIE SUMMARY Wolne rodniki atomy lub grupy atomów, zawierające jeden lub więcej niesparowanych elektronów, są jednym z wielu czynników odpowiedzialnych za toksyczne właściwości dymu tytoniowego. Rodniki powstają w wyniku procesów spalania oraz procesów pirolizy, zachodzących w stożku żarzenia w trakcie wypalania papierosa. Niektóre rodniki występujące w dymie tytoniowym mają względnie długi okres półtrwania (ponad 5 min.). W niniejszej pracy omówiono nowoczesne metody analityczne służące do identyfikacji i ilościowej analizy wolnych rodników w próbkach dymu tytoniowego, ze szczególnym uwzględnieniem elektronowego rezonansu paramagnetycznego, w połączeniu z metodą pułapkowania spinowego. W pracy dokonano przeglądu istniejących poglądów na temat roli wolnych rodników w etiologii określonych chorób układu krążenia i układu oddechowego u palaczy, a także potencjalnych mechanizmów biochemicznych odpowiedzialnych za różne stany patologiczne (zaburzenia procesów peroksydacji lipidów, modyfikacje struktury i aktywności acylotransferazy lecytyna:cholesterol i poziomu lipoproteiny wysokiej gęstości, nadwrażliwość na substancję P i inaktywację obojętnej endopeptydazy). Słowa kluczowe: wolne rodniki, dym tytoniowy, EPR, pułapkowanie spinowe Free radicals, i.e. atoms or groups of atoms containing one or more unpaired electrons, are significant constituents of tobacco smoke that contribute to its toxic properties. Radicals are generated during complex pyrolysis and combustion reactions in burning a cigarette cone. It has been shown that some free radicals found in tobacco smoke have relatively long half-time life (over 5 mins). We have reviewed modern analytical methods used for identification and quantitative analysis of free radicals in tobacco smoke, particularly the electron paramagnetic resonance combined with a spin-trapping approach. We also discussed the role of free radicals in etiology of respiratory and cardiovascular conditions among smokers. Finally, we reviewed biochemical mechanisms of various pathological conditions, including disturbances in lipid peroxidation, activity modification of lecithin-cholesterol acyltransferase and level high density lipoprotein, hyperactivity to substance P, and inactivation of neutral endopeptidase, that are thought to be contributed by free radicals from tobacco smoke. Key words: free radicals, cigarette smoke, EPR, spintrapping Nadesłano: 17.04.2013 Zatwierdzono do druku: 1.07.2013

8 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Leon Kośmider i wsp.: Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne WSTĘP Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) czynne palenie tytoniu jest jednym z głównych czynników powodujących śmierć wśród ludzi na świecie poprzez choroby spowodowane przez toksyczne składniki dymu tytoniowego. Każdego roku palenie tytoniu zabija ponad 5 milionów ludzi, a liczba ta z roku na rok się zwiększa. Większość zgonów rejestruje się w krajach słabo i średnio rozwiniętych. WHO, szacuje także, że bierne palenie zabija każdego roku 600.000 osób, gdyż około jednej trzeciej populacji dorosłych na świecie jest narażonych na dym tytoniowy z drugiej ręki (ang. second-hand smoke). Jeśli ekspansja wyrobów tytoniowych na rynki azjatyckie i afrykańskie będzie się utrzymywać na stałym poziomie to w 2030 roku z powodu palenia zginie 8 milionów ludzi, a do końca wieku liczba ofiar może sięgnąć miliarda. WHO przewiduje również, że w roku 2020 choroby sercowo-naczyniowe spowodowane paleniem będą główną przyczyną zgonów w skali globalnej [1]. Do głównych toksycznych składników dymu tytoniowego zalicza się m.in. tlenek węgla, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, nitrozoaminy, związki karbonylowe, oraz aminy aromatyczne. Dym tytoniowy stanowiący mieszaninę blisko 6 tysięcy związków chemicznych klasyfikowany jest jako bezpośredni czynnik toksyczny o udowodnionych właściwościach kancerogennych. Wśród tysięcy toksycznych związków zidentyfikowanych dotychczas w dymie papierosowym znajdują się także wolne rodniki [2, 3]. Według nomenklatury związków nieorganicznych Polskiego Towarzystwa Chemicznego i Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej pod pojęciem wolnych rodników rozumie się atom lub grupę atomów mających jeden lub więcej niesparowanych elektronów [4]. Rodniki mogą nie posiadać ładunku (CH 3, NO, NO 2 ), mogą wykazywać ładunek ujemny (O 2 ) lub dodatni (UO 2 ) [5]. Cechą szczególną wolnych rodników jest ogromna reaktywność, wynikająca z obecności na ostatniej powłoce elektronowej niesparowanego elektronu. Z względnie dużej reaktywności wynika fakt, że rodniki są z reguły strukturami nietrwałymi. Przykładowo czas półtrwania rodnika hydroksylowego (OH) wynosi zaledwie 10 9 sekundy [6]. Uważa się, że toksyczne działanie wolnych rodników związane jest głównie z ich destrukcyjnym wpływem na struktury błon komórkowych. Bezpośrednią przyczyną tego działania jest inicjowana przez wolne rodniki reakcja peroksydacji lipidów. Ponadto wolne rodniki mogą wpływać niekorzystnie na inne cząsteczki biogenne w tym na kluczowe enzymy np. acylotransferazy lecytyna : cholesterol (LCAT). Należy zaznaczyć, iż ochronną funkcję w stosunku do rodników pełnią w organizmie niektóre enzymy (dysmutazy ponadtlenkowe, katalaza czy enzymy zależne od glutationu) i przeciwutleniacze (antyoksydanty), do których należą m.in. witamina E, kwas askorbinowy, dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy i zredukowany glutation [7]. WOLNE RODNIKI W DYMIE PAPIEROSOWYM Wolne rodniki, stanowią jedna z grup substancji toksycznych występujących w dymie papierosowym, powstają w wyniku procesów spalania, czyli energicznego utleniania, oraz procesów pirolizy, czyli termicznego rozkładu. Oba wyżej wymienione procesy zachodzą w trakcie wypalania papierosa, w obszarze zwanym stożkiem żarzenia. W obrębie stożka żarzenia wyróżnić można strefę spalania, w której zachodzi egzoenergetyczne utlenianie, oraz obszar pirolizy, gdzie dominują procesy endoenergetycznego rozkładu substancji. Proces wypalania papierosa składa się z powtarzających się po sobie cykli: zaciągnięcia i przerwy między zaciągnięciami. Intensyfikację obu wspomnianych powyżej procesów obserwuje się w trakcie trwania zaciągnięcia. Zarówno proces spalania, jak i pirolizy, mogą mieć charakter wolnorodnikowy. Ze względu na korzystne warunki energetyczne (w trakcie trwania zaciągnięcia temperatura może dochodzić do 900 1000 C) możliwy jest homolityczny rozpad cząsteczki związku na rodniki: A:B A B Jednak decydującą rolę w powstawaniu wolnych rodników odgrywają tlenki azotu: NO i NO 2 które ze względu na obecność w ich cząsteczkach niesparowanego elektronu są rodnikami i określane są często jako reaktywne formy azotu. Wykazano, że wolne rodniki znajdują się zarówno w fazie cząstkowej dymu (często określanej jako substancje smoliste), jak i fazie gazowej. Głównymi rodnikami we frakcji smolistej są rodniki semichinonowe (QH ) będące w równowadze z formami chinonowymi (Q) i hydrochinonowymi (QH 2 ). Rodniki zawarte w dymie papierosowym uzyskują kontakt z wewnętrznymi strukturami organizmu w momencie wniknięcia do przewodu oddechowego w trakcie zaciągania się palacza. Do płuc dostaje się wówczas tzw. główny strumień dymu (GSD), który stanowi główne zagrożenie dla palacza czyn-

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Leon Kośmider i wsp.: Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne 9 nego. Rodniki obecne w dymie wydychanym z płuc palacza, oraz w dymie emitowanym przez tlący się papieros w przerwach między zaciągnięciami, w dymie dyfundującym przez bibułkę papierosa czyli w środowiskowym dymie papierosowym (ang. environmental tobacco smoke ETS) stanowią zagrożenie dla palaczy biernych. Schemat dystrybucji wolnych rodników generowanych w papierosie i przechodzących do dymu papierosowego przedstawiono na Ryc. 1. powodującym ich zanik, czyli tzw. terminacji. Model Pryora i wsp. [8] przewiduje występowanie względnie stabilnego stanu równowagi dynamicznej wolnych rodników w dymie. Reakcją inicjującą powstawanie wolnych rodników jest powolne utlenianie tlenku azotu NO do ditlenku NO 2 (reakcja 1). Tlenek azotu występuje normalnie w dymie papierosowym w ilości ok. 300 mg w przeliczeniu na jeden papieros [9]. 1) NO ½O 2 NO 2 Tlenek azotu jest gazem niereaktywnym, w przeciwieństwie do jego ditlenku, który może wchodzić w reakcję np. z nienasyconymi węglowodorami, co prowadzi właśnie do powstania wolnych rodników (reakcja 2). 2) NO 2 RC CH 2 RCH CH 2 NO 2 (R ) Powstające w powyższej reakcji rodniki alkilowe reagują gwałtownie z tlenem, dając rodniki nadtlenkowe (reakcja 3), a te następnie wchodzą w reakcje z tlenkiem azotu, co prowadzi do otrzymania rodników alkoksylowych (reakcja 4). 3) R O 2 ROO 4) ROO NO RO NO 2 Ryc. 1. Schemat dystrybucji wolnych rodników powstających w czasie wypalania papierosa Fig.1. Generation and distribution of free radicals generated during cigarette smoke Czas, w którym można zidentyfikować wolne rodniki w próbce dymu papierosowego od momentu jego wygenerowania wynosi ponad 5 min., co mogłoby wydawać się sprzeczne z ich wysoce reaktywną naturą, a co za tym idzie bardzo krótkim okresem półtrwania. Jednocześnie zawartość rodników w wygenerowanym dymie papierosowym wykazuje charakterystyczną zmienność. Ich stężenie wzrasta z czasem i osiąga maksimum po 70 80 sekundach, a następnie ulega obniżeniu. Ponieważ analogiczne zmiany stężenia zaobserwowano w przypadku ditlenku azotu NO 2, Pryor i wsp. [8] zaproponowali model, który tłumaczy mechanizm powstawania wolnych rodników w dymie papierosowym. Według zaproponowanej hipotezy wolne rodniki znajdujące się w dymie papierosowym nie powstają wprost w stożku żarzenia w momencie spalania tytoniu, lecz tworzą się stale w reakcjach zachodzących w fazie gazowej, i jednocześnie w tych samych warunkach ulegają eliminacji lub innym reakcjom W końcowym etapie, terminacja powstałych w powyższych reakcjach rodników prowadzi do utworzenia ich adduktów z tlenkami azotu (reakcje 5, 6 i 7). 5) ROO NO 2 RO 2 NO 2 6) RO NO RO NO lub RO NO 2 RO NO 2 7) R NO R NO lub R NO 2 R NO 2 METODY ANALIZY WOLNYCH RODNIKÓW Do analizy wolnych rodników, zarówno ich jakościowego i ilościowego oznaczania, bardzo rzadko stosuje się standardowe metody analityczne jak np. spektroskopię w podczerwieni, spektroskopię UV-Vis, czy spektroskopię fluorescencyjną [9]. Przeszkodą jest mała specyficzność wymienionych metod wzgęldem wolnych rodników, wynikająca m.in. ze składu dymu papierosowego, który zawiera blisko 6 tysięcy związków chemicznych [10]. Selektywne oznaczanie wolnych rodników stanowi również problem ze względu na ich minimalną zawar-

10 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Leon Kośmider i wsp.: Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne tość w dymie papierosowym. Stąd do ich analizy niezbędna jest metoda, która charakteryzuje się wysoką specyficznością względem tych molekuł. Takie wymagania spełnia elektronowy paramagnetyczny rezonans (EPR). EPR (inna nazwa: elektronowy rezonans spinowy ESR), początkowo wykorzystywany był w fizyce do badań strukturalnych kompleksów metali przejściowych i lantanowców. Nowe perspektywy wykorzystania EPR w chemii pojawiły się po odkryciu możliwości jego zastosowania do badań cząsteczek o właściwościach paramagnetycznych. Paramagnetyzm cząsteczek lub jonów wynika z obecności jednego lub kilku niesparowanych elektronów. Elektrony ulegają orientacji przestrzennej pod wpływem przyłożonej indukcji magnetycznej, która może spowodować rozszczepienie poziomów energetycznych i tym samym wystąpienia zjawiska rezonansu. Analizy dokonuje się za pomocą skomplikowanych aparatów, a analizie poddaje się otrzymane za ich pomocą widma [11]. Do głównych zalet metody EPR, oprócz wspomnianej wyżej selektywności względem cząsteczek paramagnetycznych (rodników, birodników itp.), należy także mały wpływ innych substancji znajdujących się w próbce, stąd nie jest konieczny pracoi czasochłonny proces wyodrębniania rodników, a co za tym idzie unika się w ten sposób ewentualnych strat analitu. Analizując widma EPR można wykorzystać również zjawisko nadsubtelnego oddziaływania niesparowanego elektronu ze spinami sąsiednich jąder do przewidywania struktury konstytucyjnej i przestrzennej danej cząsteczki. Słabą stroną metody EPR jest niezadowalająca czułość: w optymalnych warunkach można uzyskać czułość do 10 9 mola/l objętości próbki. Jednak zawartość rodników w próbkach gazowych często jest poniżej podanego progu [11]. Metoda traci również na czułości w przypadku analizy wieloatomowych cząsteczek, kiedy to następują przesunięcia w widmie na skutek oddziaływań momentu obrotowego, spinu elektronowego i orbitalnych momentów magnetycznych. Próbą podwyższenia czułości przyrządów pomiarowych jest spektrometr LMR laserowego magnetycznego rezonansu. W tego typu przyrządach czułość jest o 4 5 rzędów lepsza niż w tradycyjnych spektrometrach EPR. Innym problemem związanym z metodą EPR jest to, że przyrząd pomiarowy umiejscowiony jest zazwyczaj stacjonarnie. Choć postęp w konstruowaniu coraz mniejszych aparatów pomiarowych jest znaczny, często próbki pobierane są w różnych miejscach (m.in. pomieszczenia w których dopuszczalne jest palenie papierosów) i konieczny jest transport próbki z miejsca pobrania do aparatu. Próbki najczęściej zawierają mieszaninę dużej ilości rodników o podobnej strukturze i stąd istnieje konieczność ich selektywnego rozdzielenia. Rozwiązanie tych problemów stanowi opisana poniżej metoda nazwana pułapkowaniem spinowym (ang. spin-trapping). Zasada metody spin-trapping opiera się na związaniu nietrwałego rodnika ze związkiem określanym jako pułapka spinowa, tak aby powstał trwały rodnik tzw. addukt spinowy. Typowymi pułapkami spinowymi są organiczne związki nitrozowe i N-tlenki iminowe (związki nitronowe). W wyniki addycji rodnika powstają odpowiednie N-tlenki, co zilustrowane zostało na Ryc. 2 [11]. Ryc. 2. Powstawanie adduktów spinowych Fig. 2. Generation of spin adducts Różnice między pułapkami typu N-tlenków iminowych i związków nitrozowych są następujące: addukty do związków nitrozowych, ze względu na obecność tylko jednego podstawnika przy grupie funkcyjnej, dają dokładniejsze i łatwiejsze do interpretacji sygnały widma nie ma efektów związanych z oddziaływaniem nadsubtelnym. Kolejną zaletą pułapek nitrozowych jest ich większa reaktywność w porównaniu z N-tlenkami iminowymi, a co za tym idzie łatwiej wyłapują rodniki z mieszaniny reakcyjnej. Do wad pułapek nitrozowych należy ich fotochemiczna i termiczna labilność oraz brak reakcji z rodnikami z niesparowanym elektronem na atomie tlenu. Stąd do analizy wolnych rodników częściej używane są pułapki typu N-tlenków iminowych. Analiza widm EPR mieszaniny rodników również stanowi wyzwanie analityczne. Zbliżone parametry widmowe uniemożliwiają identyfikację składników złożonej mieszaniny rodników. Stąd wynika konieczność ich wstępnego rozdziału, a następnie poddania analizie jakościowej i ilościowej poszcze-

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Leon Kośmider i wsp.: Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne 11 gólnych rodników. Taką procedurę umożliwiają sprzężone ze sobą aparaty analityczne: chromatografy, spektroskopy EPR, a także spektroskopy mas. W analizie rodników zastosowano przykładowe układy: spektometria mas (MS), wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC), chromatografia cieczowa ze spektrometrią mas (LC/MS), chromatografia gazowa ze spektometrią mas (GC/MS) oraz chromatografia cieczowa sprzężona z elektronowym rezonansem magnetycznym oraz spektrometrią mas (LC/EPR/MS). Każda z tych metod posiada zarówno zalety jak i wady. Przykładowo, ze względu na wysoką temperaturę rozdziału w chromatografie gazowym addukty spinowe ulegają rozkładowi. Z drugiej strony sama spektrometria mas nie daje rozdziału rodników. Stąd najlepsze efekty osiągnięto wykorzystując techniki łączone np. układ LC/EPR/MS (oraz jego doskonalszą modyfikację z zastosowaniem MS z jonizacją strumieniem elektronów) [12]. Wadą tej metody okazała się obniżona czułość, którą można w pewnym stopniu skompensować poprzez zapewnienie odpowiednio długiej ekspozycji próbki na pułapkę spinową, co zapewnia odpowiednio wysokie stężenia na starcie analizy. Jak wspomniano we wstępie, podczas generowania GSD powstają zarówno krótkotrwałe, jak i stabilne rodniki. W celu pozyskania obu typów rodników do analizy wykorzystuje się omówioną powyżej metodę pułapkowania spinowego. Pułapką spinową wykorzystywaną w analityce dymu papierosowego jest najczęściej N-tlenek a-fenylo-n-tetrbutyloiminowy (PBN) rozpuszczony w benzenie lub zaadsorbowany na żelu silikonowym [12] albo na szklanych adsorbentach [9]. Wydajność tego typu pułapkowania wynosi do 47%. Ilość rodników wykrytych tą metodą w przeliczeniu na jedno zaciągnięcie dymu (35 ml) wynosi średnio 1 10 18 [12]. Przykładem zastosowania opisanej techniki EPR w połączeniu z pułapkowaniem spinowym jest metoda opisana przez Pryor i wsp. [8]. Badacze zastosowali opisaną powyżej pułapkę spinową PBN i porównali różne techniki pułapkowania: PBN w roztworze, szklany filtr pokryty PBN oraz PBN zaadsorbowany na żelu. Wykorzystując wspomniane techniki w dymie papierosowym wykryto głównie rodniki alkoksylowe, a także rodniki z centralnym atomem węgla oraz addukty homolityczne rodników alkoksylowych do pierścieni aromatycznych. Zawartość wolnych rodników w dymie papierosowym została oszacowana na 10 16 spinów/papieros. Odmienne podejście do problemu oznaczania wolnych rodników w próbkach dymu tytoniowego przedstawili Johnson i wsp. [13]. Wykorzystali oni technikę spektroskopii fluorescencyjnej. Wolne rodniki zawarte w próbce reagowały z pochodną pirolidynylooksylową, w wyniku czego powstawał trwały addukt, który poddawano reakcji z fluoresceiną i w tej postaci oznaczano fluorymetrycznie (Ryc. 3). Ryc. 3. Zasada metody oznaczania wolnych rodników zastosowana przez G. Johnson, S. Caron, N.V. Blough [13] Fig. 3. The principle of free radicals determination method used by G. Johnson, S. Caron, N.V. Blough [13]

12 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Leon Kośmider i wsp.: Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne ZNACZENIE BIOMEDYCZNE WOLNYCH RODNIKÓW ZAWARTYCH W DYMIE TYTONIOWYM Wpływ wolnych rodników znajdujących się w dymie tytoniowym na struktury biologiczne i cząsteczki endogenne jest wielokierunkowy, a obserwowane efekty biologiczne są znacznie zróżnicowane. Wiele efektów objawiających się po ekspozycji organizmu na dym tytoniowy przypisuje się właśnie reaktywnym formom rodnikowym. Główne działanie toksyczne wolnych rodników związane jest z ich mutagennymi właściwościami. Wolne rodniki jako struktury bardzo reaktywne mogą wchodzić w reakcje z biogennymi cząsteczkami, w tym m.in. z kwasami nukleinowymi, powodując w ten sposób zmiany w ich strukturze. Mogą wpływać w ten sposób na cechy fenotypowe i prowadzić do zaburzeń w funkcjonowaniu komórki, a także do procesów nowotworzenia. Można założyć, że w przypadku, w którym wolne rodniki nie ulegną bezpośrednio reakcji z cząsteczką DNA, mogą stanowić aktywator innych cząsteczek, które w wyniku reakcji z wolnym rodnikiem będą nabywały właściwości mutagennych. Przykładowo anionorodnik ponadtlenkowy (O 2 ) reaguje tworząc nadtlenek wodoru, który w kolejnych etapach ulega przemianom do m.in. rodników hydroksylowych OH. Rodniki OH stanowią wówczas bezpośrednią przyczynę zmian w strukturze DNA [14]. Alternatywnym mechanizmem, za pośrednictwem którego wolne rodniki mogą wpływać na aparat genetyczny komórki, jest modyfikacja aktywności enzymów odpowiedzialnych za naprawę cząsteczki DNA. Upośledzony aparat naprawczy nie jest w stanie odpowiednio szybko i dokładnie usuwać powstałych mutacji, które są powielane w kolejnych podziałach komórkowych, i które stają się odpowiedzialne za zmiany aktywności białek kodowanych przez dany gen, w obrębie którego zaszła mutacja. Wykazano, że peroksydaza glutationowa, reduktaza glutationowa, dysmutaza ponadtlenkowa i katalaza stanowią bardzo ważną barierę biologiczną przeciw destrukcyjnemu wpływowi oksydantów, w tym przede wszystkim wolnych rodników [7]. Stwierdzono, że dym tytoniowy w sposób zależny od czasu ekspozycji i dawki, wpływa na aktywność dysmutazy u szczurów. Aktywność peroksydazy glutationowej była dodatnio skorelowana wyłącznie ze stężeniem dymu papierosowego, natomiast nie stwierdzono korelacji z czasem ekspozycji [15]. Innym przykładem wpływu wolnych rodników na procesy biochemiczne zachodzące w organizmie są zmiany w procesach peroksydacji lipidów, prowadzące do powstawania zmian histopatologicznych w krtani, oskrzelach i płucach. Przeprowadzone badania na chomikach eksponowanych na dym tytoniowy [16], potwierdziły jego wpływ na wczesne zmiany nowotworowe w układzie oddechowym. Kojarząc te zmiany z modyfikacją poziomu malonylodialdehydu (wskaźnik aktywności procesów peroksydacji) oraz poziomu form nadtlenkowych lipidów w osoczu, wyprowadzono wniosek o wpływie wolnych rodników na obserwowane patologiczne zmiany [16]. Huang i wsp. postawili hipotezę, że głównym powodem zapadania na raka płuc przez palaczy są reaktywne formy tlenu, które występują w korelacji z wolnymi rodnikami [17]. Na podstawie badań świnek morskich poddanych ostrej ekspozycji na dym tytoniowy, wolnym rodnikom przypisano także udział w inhibicji enzymu obojętnej endopeptydazy oraz nadwrażliwość mięśni okrężnych oskrzeli na mediator jakim jest substancja P [18]. Poszukując przyczyn zwiększonego ryzyka występowania choroby wieńcowej u palaczy, zaproponowano teorię, na podstawie której tłumaczy się wpływ oksydantów zawartych w dymie tytoniowym, w tym także wolnych rodników, na powyższą jednostkę chorobową. Według tej teorii oksydanty powodują inhibicje kluczowego enzymu w gospodarce cholesterolowej organizmu, a mianowicie LCAT. Następuje ponadto zmiana właściwości cząsteczek transportujących lipidy m.in. HDL wzrost ładunku ujemnego oraz wymiana lipoprotein AI z AII [19]. Kolejnym dowodem potwierdzającym toksyczny wpływ wolnych rodników na funkcjonowanie żywego organizmu, jest zmniejszenie skutków ich niekorzystnego działania pod wpływem antyoksydantów, tj. związków eliminujących bądź obniżających poziom wolnych rodników. Do naturalnych wolnych oksydantów zaliczane są m.in. witaminy E i C, oraz b-karoten. Prowadząc doświadczenia na królikach eksponowanych na dym tytoniowy [20], udowodniono, że w przypadku obecności w diecie wysokiej dawki kwasu askorbowego (wit. C), nie stwierdzono uszkodzeń endotelium naczyń krwionośnych, które to zmiany obserwowane były w grupie kontrolnej, poddanej również ekspozycji na dym, ale pozbawionej źródła witaminy C. Udowodniono także redukujący wpływ hemoglobiny i pochodnych zawierających układ hemu, na poziom oksydantów w dymie tytoniowym. Impregnacja konwencjonalnych filtrów papierosowych hemo-

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Leon Kośmider i wsp.: Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne 13 globiną, powodowała obniżenie stężenia m.in. tlenków azotu [21]. Dodatek innego antyoksydantu pycnogenolu do filtrów papierosowych wg. Zhang i wsp. obniżył o 70% zawartość wolnych rodników w GSD oraz spowodował spadek o 48% mutagenności tego dymu oraz zmniejszył zmiany patologiczne w płucach myszy i szczurów narażonych na GSD [22]. Prace Culcasi i wsp., a także Lu i wsp., wskazywały na możliwość zmniejszania toksyczności wolnych rodników w dymie tytoniowym poprzez ich adsorpcje na zmodyfikowanym filtrze papierosowym. Jednak sugerowane rozwiązania nie znalazły odzwierciedlenia w praktyce [16, 23]. Należy też zwrócić uwagę, że wolne rodniki wytwarzane w organizmie mogą pełnić również pozytywną role podczas walki z chorobotwórczymi mikroorganizmami czy aktywacji niektórych enzymów. Opisane powyżej wielokierunkowe oddziaływanie wolnych rodników zawartych w dymie tytoniowym na organizm ludzki zilustrowano na schemacie przedstawionym na Ryc. 4. Ryc. 4. Znaczenie biomedyczne wolnych rodników zawartych w dymie tytoniowym Fig. 4. Pathopysiological activity of free radicals from tobacco smoke WNIOSKI W wypalanym papierosie tworzy się znaczna liczba substancji szkodliwych, w tym reaktywnych wolnych rodników, dodatkowo obecność w dymie tlenków azotu dramatycznie wydłuża czas życia wolnych rodników. Sprzyja to wprowadzaniu ich do ustroju palaczy i ułatwia niebezpieczne interakcje z organizmem Nietrwałość wolnych rodników znacznie utrudnia ich analizę. Stała się ona możliwa dzięki opracowaniu metod pułapkowania spinowego i wykorzystaniu selektywnej dla tych związków metody elektronowego rezonansu magnetycznego lub ulepszonej metody laserowego rezonansu magnetycznego łączonego z innymi metodami instrumentalnymi jak spektroskopią mas. Wpływ wolnych rodników znajdujących się w dymie tytoniowym na struktury biologiczne i cząsteczki endogenne jest wielokierunkowy, a obserwowane efekty biologiczne są znacznie zróżnicowane. Istnieją poważne przesłanki, że wiele obserwowanych negatywnych skutków zdrowotnych, występujących po ekspozycji organizmu na dym tytoniowy, związanych jest z reaktywnymi formami rodnikowymi. Do najważniejszych oddziaływań wolnych rodników na organizmy żywe należy ich destruk-

14 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Leon Kośmider i wsp.: Wolne rodniki w dymie tytoniowym metody analizy i znaczenie biomedyczne cyjny wpływ na strukturę błon komórkowych. Przypisuje się im właściwości mutagenne wynikające z reakcji z kwasami nukleinowymi, lub modyfikacji aktywności enzymów odpowiedzialnych za naprawę cząsteczki DNA. Wolne rodniki powodują zmiany w procesach peroksydacji lipidów, co prowadzi do zmian histopatologicznych w krtani, oskrzelach i płucach. Poprzez inhibicję LCAT mogą powodować chorobę wieńcową. Inaktywują obojętną endopeptydazę co prowadzi do wczesnych zmian histopatologicznych. PIŚMIENNICTWO 1. WHO REPORT on the global TOBACCO epidemic. MPOWER. Brazil: World Health Organization, 2008: 1-342. 2. Scott W.K., Zhang F., Stajich J.M.i wsp.: Family-based casecontrol study of cigarette smoking and Parkinson disease. Neurology 2005; 64: 442-447. 3. Sabbagh M.N., Tyas S.L., Emery S.C.i wsp.: Smoking affects the phenotype of Alzheimer disease. Neurology 2005; 64: 1301-1303. 4. Connelly N.G., Royal Society of Chemistry (Great Britain), International Union of Pure and Applied Chemistry. Nomenclature of inorganic chemistry. IUPAC recommendations 2005. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry Publishing/IUPAC, 2005: 1-377. 5. Nieorganicznej P.T.C.K.N.C. Nomenklatura chemii nieorganicznej. Zalecenia 1990. Wrocław: Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, 1998: 1-377. 6. Feierman D.E., Winston G.W., Cederbaum A.I.: Ethanol Oxidation by Hydroxyl Radicals: Role of Iron Chelates, Superoxide, and Hydrogen Peroxide. Alcohol Clin Exp Res 1985; 9: 95-102. 7. Harper s illustrated biochemistry. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, 2003; 746. 8. Pryor W.A., Tamura M., Church D.F.: Electron-Spin-Resonance Spin-Trapping Study of the Radicals Produced in Nox Olefin Reactions - a Mechanism for the Production of the Apparently Long-Lived Radicals in Gas-Phase Cigarette-Smoke. J Am Chem Soc 1984; 106: 5073-5079. 9. Flicker T.M., Green S.A.: Detection and separation of gasphase carbon-centered radicals from cigarette smoke and diesel exhaust. Anal Chem 1998; 70: 2008-2012. 10. Perfetti T.A. Rodgman A.: The Complexity of Tobacco and Tobacco Smoke. Beiträge zur Tabakforschung International 2011; 24: 215-232. 11. Weil J.A., Bolton J.R.: Electron paramagnetic resonance: elementary theory and practical applications. 2nd ed. / John A. Weil, James R. Bolton. ed. Hoboken, N.J.: Wiley Chichester, John Wiley, 2007: 1-687. 12. Church D.F.: Spin Trapping Organic Radicals. Anal Chem 1994; 66: 418A-427A. 13. Johnson C.G., Caron S., Blough N.V.: Combined Liquid Chromatography/Mass Spectrometry of the Radical Adducts of a Fluorescamine-Derivatized Nitroxide. Anal Chem 1996; 68: 867-872. 14. Bohne C., Faulhaber K., Giese B. i wsp.: Studies on the Mechanism of the Photo-Induced DNA Damage in the Presence of Acridizinium SaltsInvolvement of Singlet Oxygen and an Unusual Source for Hydroxyl Radicals. J Am Chem Soc 2004; 127: 76-85. 15. Florek E., Ignatowicz E., Piekoszewski W. i wsp.: Tobacco smoke effects the activity of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and total antioxidant status in pregnant and non-pregnant animals. Przegl Lek 2004; 61: 1104-1108. 16. Culcasi M., Muller A., Mercier A.i wsp.: Early specific free radical-related cytotoxicity of gas phase cigarette smoke and its paradoxical temporary inhibition by tar: An electron paramagnetic resonance study with the spin trap DEPMPO. Chem Biol Interact 2006; 164: 215-231. 17. Huang M.F., Lin W.L., Ma Y.C.: A study of reactive oxygen species in mainstream of cigarette. Indoor Air 2005; 15: 135-140. 18. Dusser D.J., Djokic T.D., Borson D.B.i wsp.: Cigarette smoke induces bronchoconstrictor hyperresponsiveness to substance P and inactivates airway neutral endopeptidase in the guinea pig. Possible role of free radicals. J Clin Invest. 1989; 84: 900-906. 19. McCall M.R., van den Berg J.J., Kuypers F.A. i wsp.: Modification of LCAT activity and HDL structure. New links between cigarette smoke and coronary heart disease risk. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1994; 14: 248-253. 20. Mays B.W., Freischlag J.A., Eginton M.T. i wsp.: Ascorbic Acid Prevents Cigarette Smoke Injury to Endothelium-Dependent Arterial Relaxation. J Surg Res 1999; 84: 35-39. 21. Deliconstantinos G., Villiotou V., Stavrides J C.: Scavenging effects of hemoglobin and related heme containing compounds on nitric oxide, reactive oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds of cigarette smoke. A new method for protection against the dangerous cigarette constituents. Anticancer Res 1994; 14: 2717-2726. 22. Zhang D., Tao Y., Gao J. i wsp.: Pycnogenol in cigarette filters scavenges free radicals and reduces mutagenicity and toxicity of tobacco smoke in vivo. Toxicol Ind Health 2002; 18: 215-224. 23. Lu X., Hua Z., Du G. i wsp.: Scavenging of free radicals in gas-phase mainstream cigarette smoke by immobilized catalase at filter level. Free Radic Res 2008; 42: 244-252. Adres do korespondencji: Leon Kośmider Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego ul. Kościelna 13 41-200 Sosnowiec tel. 32 634 11 91

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3, 15-19 www.medycynasrodowiskowa.pl www.environmental-medicine-journal.eu Zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym z wybranych regionów Polski Cadmium and lead contents in drinking milk from selected regions of Poland Renata Pietrzak-Fiećko (a, b, c), Sylwia Bakuła (d, e), Dominika Jakubowska (c), Stefan S. Smoczyński (f) Katedra Towaroznawstwa i Badań Żywności, Wydział Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Kierownik Katedry: dr hab. inż. E. Gujska, prof. UWM (a) koncepcja pracy i wykonanie części badawczej (b) opis metodyki (c) statystyczna analiza wyników (d) treść publikacji (e) kompletowanie literatury (f) wskazówki merytoryczne STRESZCZENIE Wstęp. Kadm i ołów zaliczane są do matali toksycznych. Przypisuje się im niekorzystny wpływ na organizm człowieka, dlatego zawartość tych pierwiastków monitorowana jest zarówno w środowisku jak i w żywności. Prowadzone przez wielu naukowców badania wskazują, że więcej kadmu i ołowiu kumuluje się w produktach pochodzenia roślinnego, ale żywność pochodzenia zwierzęcego również nie jest wolna od obecności tych związków. Celem pracy było oznaczenie zawartości kadmu i ołowiu w mleku konsumpcyjnym pochodzącym od czterech wybranych producentów z dwóch różnych województw. Metody. Łącznie przebadano 28 próbek mleka. Materiał badany poddano mineralizacji na sucho. Do oznaczenia zawartości badanych pierwiastków zastosowano metodę płomieniowej spektrometrii absorpcji atomowej. Nie wykazano istotnych różnic w zawartości oznaczanych metali ciężkich między analizowanymi próbkami mleka. Wyniki. W żadnej próbce nie stwierdzono przekroczenia najwyższych dopuszczalnych zawartości oznaczanych pierwiastków. Wnioski. Pobranie kadmu i ołowiu wraz z badanym mlekiem konsumpcyjnym nie stwarza zagrożenia dla zdrowia człowieka Słowa kluczowe: kadm, ołów, mleko, regiony SUMMARY Background. Cadmium and lead are classified as toxic metals. Toxicity is attributed to the adverse effect on the human body, and therefore the content of these elements is analyzed in the environment and in food products. Studies conducted by many researchers indicate that more of cadmium and lead accumulate in products of plant origin, however, food products of animal origin are also not free from these compounds. The aim of this study was to determine the content of cadmium and lead in drinking milk originating from four selected milk producers from two different regions. Methods. A total of 28 milk samples were tested. The tested material was mineralized dry. To determine the content of the analyzed elements the Flame Atomic Absorption Spectrometry method was used. There were no significant differences in the content of heavy metals in the analyzed samples of milk. Results. None of the samples revealed the exceedance of the highest permissible level of these elements. Conclusions. Cadmium and lead content in tested drinking milk does not pose a threat to human health. Key words: cadmium, lead, milk, regions WSTĘP W związku z istniejącym zanieczyszczeniem środowiska do żywności mogą przenikać różne związki chemiczne, w tym także szkodliwe pierwiastki takie jak kadm i ołów. W Polsce, podobnie jak w całej Unii Europejskiej, określono limit poziomu tych metali w środkach spożywczych i wprowadzono ograniczenia w ich emisji [1 3]. Śladowe zawartości kadmu i ołowiu wykrywalne są w produktach spożywczych, między innymi w mleku i jego przetworach [4 8]. Zawartość tych metali w żywności jest ściśle powiązana ze stopniem zanieczyszczenia środowiska, dlatego uznawane są one za indykatory Nadesłano: 26.05.2013 Zatwierdzono do druku: 30.07.2013

16 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Renata Pietrzak-Fiećko i wsp.: Zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym z wybranych regionów Polski zanieczyszczenia środowiska oraz żywności. Koncentracja ich w produktach spożywczych zmienia się w zależności od: zawartości danego pierwiastka w glebie, paszy, wodzie i powietrzu, stopnia bioprzyswajalności, a także zjawiska interakcji międzypierwiastkowej [4, 5]. Mleko jest ważnym elementem w diecie człowieka, zaspokaja jego zapotrzebowanie na białko, jak również na większość witamin i składników mineralnych. Tłuszcz mlekowy jest źródłem cennych dla zdrowia krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (kwas linolowy omega-6 i linolenowy omega-3 występują, w mleku w optymalnych proporcjach) oraz sprzężonego kwasu linolowego (CLA) o działaniu antynowotworowym [9, 10]. Występowanie rożnych substancji obcych w mleku obniża jego walory zdrowotne oraz wykazuje niekorzystny wpływ na zdrowie konsumenta. Metale ciężkie, pomimo występowania w niewielkich ilościach, stanowią poważne zagrożenie dla organizmu, powodując m.in. niedokrwistość, zmiany neurologiczne, osłabienie pamięci, otępienie umysłowe, zaburzenia psychiczne, hamowanie aktywności enzymów, zaburzenia we wchłanianiu żelaza, osteoporozę, uszkodzenia nerek, zanik mięśni, a także nowotwory: płuc, gruczołów rodnych, jamy ustnej [11 14]. Ich działanie toksyczne zależy od wielu czynników, między innymi rodzaju metalu, pobranej dawki czy postaci chemicznej. Pierwiastki te nie ulegają biodegradacji, przez co bardzo długo utrzymują się w środowisku, gromadząc się w łańcuchach troficznych i przedostają się do organizmu ludzkiego. Wieloletnie badania nad skażeniem żywności pochodzenia zwierzęcego potwierdzają, że w przypadku ołowiu i kadmu najczęściej dochodziło do przekroczeń dopuszczalnych zawartości [15, 16]. Toksyczność i zdolność do kumulacji w organizmie metali ciężkich zmusza do prowadzenia badań monitorujących zawartość tych pierwiastków w żywności. Celem badań było określenie zawartości kadmu i ołowiu w spożywczym mleku krowim, pochodzącym z wybranych regionów Polski. MATERIAŁ I METODY Materiał badany stanowiły próbki mleka krowiego UHT dostępnego na rynku olsztyńskim. Mleko krowie pochodziło z czterech wybranych zakładów mleczarskich położonych na terenie dwóch województw: łódzkiego i podlaskiego. Próbki mleka zakupiono w sklepach wielkopowierzchniowych w Olsztynie we wrześniu 2010 roku i bezpośrednio poddano analizie. Ogółem przebadano 28 próbek mleka konsumpcyjnego, w tym producentów A, B, C, D odpowiednio 6, 8, 6, 8. (ryc. 1) Ryc. 1. Położenie zakładów mleczarskich producentów badanych próbek mleka Fig. 1. Location of dairy plants producers of milk samples tested Próbki mleka o objętości 30 cm 3 poddano suszeniu, spopieleniu oraz mineralizacji na sucho. Próbki umieszczono w kwarcowych tyglach i suszono w temperaturze 105 C, a następnie zwęglono. Po zwęgleniu próbki zostały poddane procesowi wstępnego spopielenia w piecu elektrycznym przez okres 6 godzin w temp. 330 C, następnie spopielano w temp. 450 C, do momentu powstania szaro-białego popiołu. Popiół rozpuszczono na ciepło w 1M roztworze kwasu azotowego. Przygotowano również próbki odczynnikowe. Wykonano po dwa równoległe powtórzenia. Kadm i ołów zostały oznaczone (bezpośrednio) metodą płomieniową spektrometrii absorpcji atomowej, z wykorzystaniem spektrometru ice 3000 SERIES THERMO (Anglia) wyposażony w stację danych GLITE, korekcję tła (lampa deuterowa) oraz odpowiednie lampy katodowe. Zakres roboczy metody badawczej dla kadmu i ołowiu ustalono na poziomie najniższego i najwyższego wzorca użytego do kalibracji i wynosił on dla kadmu 0,02 0,40 μg/cm 3 a dla ołowiu 0,10 0,80 μg/cm 3. Obliczono wartość średnią i odchylenie standardowe wykorzystując program Microsoft Excel oraz zastosowano test Duncana do określenia różnic statystycznych na poziomie istotności p 0,05 używając programu Statistica 9.1 PL.

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Renata Pietrzak-Fiećko i wsp.: Zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym z wybranych regionów Polski 17 WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA Przeprowadzone badania wykazały obecność kadmu i ołowiu w mleku spożywczym. Średnia zawartość kadmu kształtowała się na poziomie 0,0079 mg/kg mleka. Ołowiu w badanym mleku było o 37,3% więcej niż kadmu. Średnia zawartość tego pierwiastka wynosiła 0,0126 mg/kg mleka. Wszystkie badane próbki mleka spożywczego nie różniły się między sobą statystycznie pod względem zawartości Pb i Cd (tab. I.) Tab. I. Zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym pochodzącym od czterech wybranych producentów z dwóch różnych województw (mg/kg mleka) Tab. I. Cadmium and lead contents in drinking milk from the four selected milk producers from two different provinces (mg/kg of milk) Woje- Kadm Ołów Próbki n wództwo x śr SD x śr SD łódzkie podlaskie A 6 0,0082a 0,0015 0,0119a 0,0040 B 8 0,0091a 0,0013 0,0133a 0,0035 C 6 0,0064a 0,0044 0,0123a 0,0061 D 8 0,0078 0,0011 0,0126a 0,0035 łódzkie podlaskie A, B, C, D 28 0,0079a 0,0022 0,0126a 0,0038 Objaśnienia (explanations): a brak różnic istotnych statystycznie (no statistically significant differences), n liczebność próby (sample size) Oznaczona średnia zawartość kadmu kształtowała się na poziomie znacznie wyższym niż wynika to z badań innych autorów [6, 16], według których kadm w badanym przez nich mleku występował w ilości niższej bądź równej 0,001 mg/kg. Taki sam poziom skażenia kadmem mleka przedstawia również raport dotyczący monitoringu jakości gleb, roślin, produktów rolniczych i spożywczych z 2000 r. [17]. Badania Górskiej i wsp. [7], Szkody i wsp. [16] oraz Żmudzkiego i wsp. [18] wykazały także mniejsze ilości kadmu w mleku, odpowiednio: 0,0039 mg/kg, 0,001 mg/kg, 0,003 mg/kg. Znacznie niższy poziom kadmu oznaczono w mleku z Austrii 0,0007 mg/kg, Hiszpanii 0,00047 mg/kg i Włoch 0,00002 mg/kg [19 21]. W Polsce, w latach 1998 1999, o średnie zanieczyszczenie mleka ołowiem wynosiło 0,005 mg/kg, a w 2000 r. obniżyło się ono do 0,004 mg/kg [17]. W latach 2002 2010 średnia zawartość ołowiu kształtowała się na poziomie 0,006 mg/kg mleka [6]. Na przestrzeni tych lat inni autorzy stwierdzali też mniejsze ilości ołowiu w mleku, odpowiednio: 0,003 mg/kg [7, 16], 0,021 mg/kg [18]. W innych państwach niż Polska, oznaczono następujące zawartości ołowiu w mg/kg mleka: Austria 0,0065, Litwa 0,08, Turcja 0,0335, Hiszpania 0,0018, Włochy 0,0013, Słowenia 0,05 [19 24]. Duże zróżnicowanie zawartości kadmu i ołowiu w próbkach mleka może być uwarunkowane też miejscem pochodzenia tego surowca [8]. Wiąże się to z różnicami w stopniu zanieczyszczenia środowiska na danych obszarach. W mleku produkowanym na terenie województwa łódzkiego oznaczono większą zawartość kadmu (0,0087 mg/kg) niż w mleku z województwa podlaskiego (0,0072 mg/kg). Różnica ta nie była jednak istotna statystycznie. Zwiększenie akumulacji kadmu w glebie, a poprzez to w żywności, oprócz zanieczyszczeń przemysłowych, komunalnych czy motoryzacyjnych może być spowodowane powszechnym stosowaniem nawozów, czego nie obserwuje się w przypadku ołowiu [25]. Średnia zawartość ołowiu w mleku z obu województw była zbliżona i wynosiła 0,0127 mg/kg w mleku z łódzkiego oraz 0,0125 mg/kg w mleku z podlaskiego. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach podaje, że gleby w Polsce jedynie w niewielkim stopniu zanieczyszczone są metalami ciężkimi, co pozwala je zakwalifikować do gleb o dużej wartości rolniczej. Obszary zdegradowane przemysłowo występują głównie na południu Polski [26] (ryc. 2). Ryc. 2. Średnia zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym produkowanym na terenie województw łódzkiego i podlaskiego [mg/kg] Fig. 2. The average cadmium and lead contents in drinking milk produced in the Łódź and the Podlasie provinces [mg/kg] Zawartość ołowiu i kadmu w mleku krów utrzymywanych w regionach przemysłowych jest istotnie wyższa niż w mleku krów hodowanych w regionach typowo rolniczych [5, 27, 28].

18 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Renata Pietrzak-Fiećko i wsp.: Zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym z wybranych regionów Polski Dobrzański i in. podają iż zawartość kadmu w mleku, w regionach zanieczyszczonych mieści się w granicach 0,0066 0,0083 mg/kg, zaś w regionach czystych wynosi 0,0035 0,0042 mg/kg [5]. Według tych samych badaczy zawartość ołowiu w zależności od stopnia zanieczyszczenia środowiska kształtowała się na poziomie od 0,038 do 0,047 mg/kg mleka w regionie zanieczyszczonym, zaś dla mleka z terenów czystych wynosiła 0,018 0,022 mg/kg [5]. Indyjscy badacze również odnotowali znacznie wyższe stężenie omawianych metali w mleku krów z terenów przemysłowych, Pb: 0,020 0,58 mg/kg, Cd: 0,002 0,009 mg/kg niż w mleku krów z terenów rolniczych Pb: 0,08 0,77 mg/kg, Cd: 0,004 0,014 mg/kg) [29]. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Odnosząc analizowane wyniki badań do uregulowań prawnych obowiązujących w krajach Unii Europejskiej należy zaznaczyć, że w żadnej z badanych próbek mleka nie zaobserwowano przekroczenia maksymalnego poziomu ołowiu wynoszącego 0,02 mg/kg [3]. Obowiązujące rozporządzenie nie wyznacza maksymalnego poziomu dla kadmu w mleku. Według uchylonego rozporządzenia z 2003 r. poziom graniczny kadmu w mleku wynosił 0,01mg/kg [30]. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, iż w analizowanych próbkach mleka spożywczego zawartość kadmu kształtowała się poniżej tej granicy. Zgodnie z zaleceniami Komisji Ekspertów FAO/WHO tolerowane tygodniowe pobranie (TWI Tolerable Weekly Intake) pierwiastków toksycznych przez człowieka na kg masy ciała nie powinno przekraczać dla kadmu 2,5 g/kg [1]. W 2010 r. przez FAO/WHO i EFSA została wprowadzona BMD dawka wyznaczająca ocenę ryzyka dla zdrowia stwarzanego przez ołów na poziomie 0,50 g/kg m.c./dzień dla dzieci oraz 0,63 g/kg m.c./dzień dla dorosłych [2]. Uzyskane wyniki pozwalają wnioskować, iż pobranie kadmu i ołowiu wraz z badanym mlekiem, niezależnie od miejsca jego pochodzenia, nie stwarza zagrożenia dla zdrowia człowieka. Źródło finansowania: środki finansowe katedry WYKAZ PIŚMIENNICTWA 1. EFSA (European Food Safety Authority) Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain: Cadmium in food. The EFSA Journal. 2009, 980: 1 139. 2. EFSA (European Food Safety Authority) Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain: Lead in Food. The EFSA Journal. 2010, 8: 1570. 3. Rozporządzenie Komisji (WE) NR 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. (z późniejszymi zmianami) ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych: (Dz. U. UE, L 364/5 z 20.12.2006). 4. Dobrzański Z., Górecka H., Opaliński S., Chojnacka K., Kołacz R.: Zawartość pierwiastków śladowych i ultraśladowych w mleku i krwi krów. Med. Weter., 2005, 61(3): 301 304. 5. Dobrzański Z., Skiba M., Brożyńska A., Kowalska-Góralska M.: Zawartość wybranych metali ciężkich w mleku przeżuwaczy (krów i kóz) z regionów przemysłowych i czystych ekologicznie. Acta Sci. Pol. Medicina Veterinaria. 2009, 8: 3-14. 6. Dumna P., Pawlos M., Rudy M.: Zawartość metali ciężkich w wybranych produktach spożywczych województwa podkarpackiego. Bromat. Chem. Toksykol. 2012, 45: 94-100. 7. Górska A., Oprządek K., Mróz B.: Poziom mikroelementów w mleku krów z gospodarstw powiatu siedleckiego, LXXII Zjazd Polskiego Towarzystwa Zootechnicznego im. Michała Oczapowskiego Sekcja Chowu i Hodowli Bydła, Warszawa, 2007. 8. Litwińczuk A. Drozd-Janczak A., Pieróg M., Dorosz D.: Zawartość ołowiu i kadmu w mleku produkowanym w rejonie Kopalni Węgla Kamiennego w Bogdance. Med. Weter., 1999, 55: 757-759. 9. Barłowska J., Litwińczuk Z.: Właściwości odżywcze i prozdrowotne tłuszczu mleka. Med. Weter. 2009, 65: 171-174. 10. Cichosz G., Czeczot G.: Tłuszcz mlekowy w profilaktyce chorób nowotworowych. Pol. Merk. Lek. 2012, 195: 168-172. 11. Tong S., E. von Schimding Y., Prapamontol T.: Environmental lead exposure: a public health problem of global dimensions. Bulletin of the WHO. 2000, 78: 1068-1077. 12. Waalkes M.P.: Cadmium carcinogenesis in review. J. Inorg. Biochem. 2000, 79: 241-244. 13. Wojciechowska-Mazurek M., Mania M., Starska K., Opoka M.: Kadm w środkach spożywczych-celowość obniżenia limitów. Przem. Spoż. 2010, 64: 45-48. 14. Zglinicka A.: Toksyczność kadmu i ołowiu. Aura, 2002, 2, 30. 15. Szkoda J., Żmudzki J.: Distribution of lead and cadmium concentrations in pigs and bovine tissues in the last 30 years. Polish J. Environ. Stud. 2006, 15: 185 188. 16. Szkoda J., Nawrocka A., Kmiecik M., Żmudzki J.: Badania kontrolne pierwiastków toksycznych w żywności pochodzenia zwierzęcego. Ochr Śr Zasobów Nat. 2011, 48: 475-484. 17. Mnicha W., Szteke B. (red.): Raport z monitoringu jakości gleb, roślin, produktów rolniczych i spożywczych z 2000 roku., Dom Wydawniczy Elipsa, Warszawa, 2001. 18. Żmudzki J., Niewiadowska A., Szkoda J., Semeniuk S.: Toksyczne zanieczyszczenia żywności pochodzenia zwierzęcego w Polsce. Med Pr. 2001, 52, Supl 12: 35-40 19. Pilsbacher L., Grubhofer F.: Merkury, lead and cadmium in Austrian raw milk a comparison to earlier analyses from foregin countries. Wien Tierärztl Monat., 2002, 89: 249-253. 20. Martino FAR, Sanchez MLF, Sanz-Medel A.: The potential of double focusing-icp-ms for studying elemental distribution patterns in whole milk, skimmed milk and milk whey of different milks. Anal Chim Acta, 2001, 442: 191 200. 21. Licata P., Trombetta D., Cristina M., Giofre F., Martino D., Calo M., Naccari F.: Levels of toxic and essential metals in samples of bovine milk from various dairy farms in Calabria, Italy. Environ. Intern, 2004, 30: 1-6.

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Renata Pietrzak-Fiećko i wsp.: Zawartość kadmu i ołowiu w mleku spożywczym z wybranych regionów Polski 19 22. Ramonaityte D.T.: Copper, zinc, tin and lead in canned evaporated milk, produce in Lithuania: the initial content and its change at storage. Food Add. Contam., 2001, 18: 31-37. 23. Simsek O. Simsek, R. Gultekin, O. Oksuz S. Kurultay: The effect of environmental pollution on the heavy metal content of raw milk. Nahrung-Food. 2000, 44: 360 371. 24. Cerkvenik V., Doganoc D.Z., Jan J.: Evidence of some trace elements, organochlorine pesticides and PCB in Slovenian cow s milk. Food Technol. Biotechnol. 2000, 38: 155-160. 25. Sady W., Smoleń S.: Wpływ czynników glebowo-nawozowych na akumulację metali ciężkich w roślinach. X Ogólnopolskie Sympozjum Naukowe: Efektywność stosowania nawozów w uprawach ogrodniczych, Kraków, 2004: 269-277. 26. Mocek A., Mocek-Płóciniak A.: Ksenobiotyki w środowisku glebowym Polski. Nauka Przyr. Technol. 2010, 4: 1-12. 27. Vidovic M., Sadibasic A., Cupic S., Lausevic S.: Cd and Zn in atmospheric deposit, soil, wheat, and milk. Environmental Research. 2005, 97: 26 31. 28. Kołacz R., Dobrzański Z., Górecka H., Chojnacka K., Rudnicka A.: The content of lead and cadmium in milk and blood of cows kept in industrial and typically agricultural region. Chem. Agric., 2004, 5: 312 316. 29. Swarup D., Dwivedi S.K., Dey S.: Lead and cadmium levels in blond and milk of cows from Kanpur City. Indian J Anim. Sci. 1997, 67: 222-223. 30. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 13 stycznia 2003 r. w sprawie maksymalnych poziomów zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych, które mogą znajdować się w żywności, składnikach żywności, dozwolonych substancjach dodatkowych, substancjach pomagających w przetwarzaniu albo na powierzchni żywności: (Dz. U. Nr 37, poz. 325 i 326 z 13.01.2003). Adres do korespondencji: dr inż. Renata Pietrzak-Fiećko pl. Cieszyński 1, pok. 101 10-957 Olsztyn-Kortowo tel. 89 523 35 70 e-mail: renap@uwm.edu.pl

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3, 20-27 www.medycynasrodowiskowa.pl www.environmental-medicine-journal.eu Typologia i deskrypcja endemii o długotrwale największych i najmniejszych współczynnikach częstości zachorowań na raka jelita grubego w populacjach województwa śląskiego Typology and description of the endemic areas with a long-time biggest and smallest colorectal incidence rates in the Silesia voivodeship populations Brunon Zemła 1 (a, b, e, f), Tomasz R. Banasik 1 (b, d), Zofia Kołosza 1 (b, c), 2 (b, f) Renata Rumińska-Krawczyk 1 Zakład Epidemiologii i Śląski Rejestr Nowotworów. Kierownik: dr hab. n. med. A. Tukiendorf 2 Zakład Radioterapii. Kierownik: prof. dr hab. n. med. L. Miszczyk Centrum Onkologii-Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie, Oddział w Gliwicach (a) koncepcja pracy (b) weryfikacje (typu follow back ) danych wyjściowych (c) obliczenia współczynników wielorakich (d) onkokartografia (grafika komputerowa) (e) analiza danych wynikowych (tekst polsko-angielski) (f) opracowanie piśmiennictwa i tabel STRESZCZENIE Wstęp: Nowotwory jelita grubego (C18-C21, wg Międzynarodowej Statystycznej Klasyfikacji Chorób i Problemów Zdrowotnych, X rewizja, tu: rak jelita grubego = RJG), to duży problem społeczno-kliniczny. Na ogół częstość zachorowań na RJG charakteryzuje się w zależności od poszczególnych krajów lub w ich obrębie wielu regionów (dla przykładu: woj. śląskie) dużym zróżnicowaniem. Stąd próba poszukiwania endemii z długotrwale występującymi największymi i najmniejszymi współczynnikami zachorowalności na RJG w mniejszej skali populacyjnej, co ułatwi walkę z tymi nowotworami. Materiał i metody: W latach 1999 2009 na RJG zachorowały ogółem 20 682 osoby. W oparciu o te dane oraz dane demograficzne obliczono wielorakie rodzaje współczynników. Wszystkie procedury statystyczne zostały szczegółowo opisane gdzie indziej [4 6]. Wyniki: W latach 1999 2009 na terenie woj. śląskiego rozpoznano ogółem u obu płci 20 682 przypadki RJG, tj. 53,5% wśród mężczyzn i 46,5% u kobiet. Standaryzowany współczynnik zachorowalności na te nowotwory wyniósł dla mężczyzn w woj. śląskim 31,4/100 tys., a dla kobiet 19,5/100 tys. W porównaniu 2 okresów skrajnych (1999 2002: 2006 2009) zachorowalność wśród mężczyzn wzrosła o 2,9%, a u kobiet obniżyła się o 6,5%. Rozkład standaryzowanych współczynników zachorowalności na RJG w obrębie woj. śląskiego w latach 1999 2009 biorąc pod uwagę 36 powiatów był bardzo nierównomierny, tak wśród mężczyzn jak i kobiet. Ale najważniejszy problem epidemiologiczny stanowią endemie z istotnie największymi współczynnikami zachorowalności wśród mężczyzn: miasta na prawach powiatu: Częstochowa, Katowice, Bielsko-Biała oraz powiaty: mikołowski i wodzisławski; wśród kobiet endemię takiego typu stanowiło miasto Bielsko-Biała oraz powiat bielsko-bialski. Wnioski: 1) Na terenie województwa śląskiego istnieją endemie o statystycznie istotnie wysokich i niskich (długotrwałych) współczynnikach zachorowalności na raka jelita grubego, tak wśród mężczyzn jak i kobiet. 2) Endemie z największymi współczynnikami zachorowalności na raka jelita grubego (ryc. 1D i 2D), to wskazania do priorytetowych działań skryningowych. Słowa kluczowe: rak jelita grubego, woj. śląskie, mężczyźni i kobiety, endemie ABSTRACT Background: The colorectal cancers (C18 C21, by ICD X revision = RJG), it a big social-clinical problem. The high level differentiation (dependent of particular countries and regions within them; for example: Silesia voivodeship) common for frequency of incidence. Therefore an attempt looking for an endemic area with a longtime biggest and smallest incidence rates in the smaller population scale, what a make easy fight against cancers. Materials and methods: In the years 1999 2009 20682 persons were diagnosed for RJG. Basing on the data (as above) and demographic data, the different type of rates Nadesłano: 14.05.2013 Zatwierdzono do druku: 20.05.2013

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zachorowań na raka jelita grubego 21 were calculated. All statistic procedures were in detail described anywhere [4 6]. Results: In the years 1999 2009, in Silesia voivodeship, 20 682 cases of RJG were diagnosed, i.e. 53.5% among males and 46.5% among females. Age-adjusted rate for the whole Silesia voivodeship is 31.4 per 100 thousands to men and 19.5/100 thousands to women. In comparison between two extremely periods (1999 2009 : 2006 2009), age adjusted incidence rates among men increased about 2.9%, and among women decreased about 6.5%. The distribution of age-standardized colorectal cancer rates within Silesia voivodeship, in the years 1999 2009, taking into account 36 counties was very unequal so among males and at the same among females. But the most important epidemiological problem was the endemic areas with significantly biggest incidence rates among males: towns on the law of county: Częstochowa, Katowice, Bielsko-Biała and counties: mikołowski and wodzisławski; among females the endemic areas of this type were Bielsko-Biała town and his county. Conclusions: 1) Within Silesia voivodeship were revealed the endemic areas at statistically significantly high or low (in a long-time) then the overall incidence rate for the colorectal cancer among men and women. 2) The endemic areas with the biggest incidence colorectal rates (fig. 1D and 2D), it indications to priority screenings. Key words: colorectal cancer, Silesia voivodeship, males and females, endemic areas WSTĘP Nowotwory złośliwe jelita grubego (C18 jelito grube, C19 zgięcie esiczo-odbytnicze, C20 odbytnica, C21 odbyt i kanał odbytu kodyfikacja wg Międzynarodowej Statystycznej Klasyfikacji Chorób i Problemów Zdrowotnych w skrócie: MSKChiPZ, X rewizja: C18 C21 jako rak jelita grubego = RJG) stanowią poważny problem epidemiologiczno-kliniczno-społeczny. Monitorowana ilość zachorowań z powodu raka jelita grubego RJG w świecie cechuje się zróżnicowanym, chociaż najczęściej dynamicznym, wzrostem. U obu płci łącznie zachorowania na RJG między 2002 r. a 2008 r. wzrosły o 20,5% (wśród mężczyzn o 20,4%, a u kobiet o 20,6%) [1,2]. Prawie 60% zachorowań rejestrowano w populacjach krajów (obszarów wielopaństwowych, regionów itp.) rozwiniętych gospodarczo, a stosunek zachorowań wg płci (tj. mężczyzn : kobiet) z reguły wynosi jak 1,4 : 1,0, widać stosunkowo niewielką przewagę zachorowań wśród mężczyzn [2]. W skali makropopulacyjnej świata zachorowalność na RJG jest istotnie zróżnicowana: od ok. 30 50 przypadków na 100 tys. (zapadalność standaryzowana) w populacjach Australii i Nowej Zelandii do ok. 2 5 przypadków na 100 tys. dla ludności Afryki Środkowej i Azji Południowo-Wschodniej, co nie oznacza, że w wielu mikropopulacjach nie mogą wystąpić różnice drastycznie większe [2]. Wpływ na tę sytuację mają niewątpliwie: zróżnicowane sposoby żywienia, poziom profilaktyki pierwotnej, populacyjne skryningi itp. Z reguły też współczynniki zachorowalności, tak wśród mężczyzn jak i kobiet, charakteryzują się dynamiczną progresją [2, 3]. Stąd próba określenia (w oparciu o epidemiologiczne mierniki zachorowalności) endemii raka jelita grubego, co jest istotne zwłaszcza w świetle racjonalizowania działań o charakterze prewencyjnym, sanacyjnym itp. Dotyczy to przede wszystkim endemii o największych i długotrwałych zagrożeniach z powodu RJG. MATERIAŁY I METODY W ciągu 11 lat (1999 2009) w Zakładzie Epidemiologii i Śląskim Rejestrze Nowotworów (Instytut Onkologii, Oddział w Gliwicach) zakodowano, zweryfikowano i elektronicznie zarejestrowano dane z kart typu MzN1a dla 20 682 pacjentów (mężczyzn i kobiet) chorych na raka jelita grubego, C18 C21, wg MSKChiPZ, X-rewizja. Dla tej grupy pacjentów obliczono, zgodnie z procedurami stosowanymi w epidemiologii opisowej, wielorakie współczynniki zachorowalności: cząstkowe (dla 5-letnich grup wieku, tj. 0 4, 5 9 aż do 85+), intensywności (inaczej surowe ) na 100 tys. oraz standaryzowane na 100 tys. metodą bezpośrednią (wg M. Spiegelmana), przy użyciu struktury wieku populacji świata (wg M. Segi i M. Kurihary) w modyfikacji R. Dolla, co szerzej opisano w innych pracach, np. [4]. Standaryzacja tego typu umożliwia bezpośrednie porównania współczynników zachorowalności w aspekcie populacyjnym, eliminując tym samym zniekształcający wpływ niektórych czynników demograficznych (np. struktury wieku). Do typowania i deskrypcji endemii z największymi i najmniejszymi częstościami zachorowań na RJG użyto procedury porównującej odpowiedni mikroobszar (R 1 powiat) do makroobszaru (R 2 całe woj. śląskie) i oszacowano 95% przedziały ufności dla ilorazu współczynników częstości zachorowań (R 1 /R 2 ) stosując metody O.S. Miettinena i P. Katza [5, 6].

22 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zachorowań na raka jelita grubego WYNIKI W okresie 1999 2009 w populacji woj. śląskiego rozpoznano ogółem u obu płci 20 682 przypadki zachorowań na raka jelita grubego. U mężczyzn zdiagnozowano 11 055 przypadków (tj. 53,5%), a u kobiet 9627 przypadków (tj. 46,5%), co daje roczne przeciętne: 1005 i 875 zachorowań wg płci. Z większą częstotliwością chorowali mężczyźni niż kobiety; wg współczynnika standaryzowanego jak 31,4/100 tys. : 19,5/100 tys. (co jest wartością mniejszą w porównaniu do mężczyzn o 39%). Według wartości ryzyka przewidywanego skumulowanego (do 75 lat) również mężczyźni charakteryzowali się mniej korzystnym parametrem (4%) niż kobiety (2,4%). W porównaniu 2 okresów 4-letnich, tj. 1999 2002 : 2006 2009 zachorowalność na RJG wzrosła u mężczyzn z 30,8/100 tys. do 31,7/100 tys., tj. o 2,9%, a u kobiet z 20,1/100 tys. obniżyła się do 18,8/100 tys., tj. o 6,5% (tab. I). Do RJG zaliczono takie rozpoznania jak: C18 (nowotwór złośliwy jelita grubego), C19 (n.z. zgięcia Ta b. I. Liczby bezwzględne zachorowań oraz współczynniki zachorowalności na raka jelita grubego (C18-C21, wg MSKChiPZ, X rewizja) w obrębie woj. śląskiego w latach 1999-2009, mężczyźni i kobiety Ta b. I. Absolute number of ills and the incidence rates for the colorectal cancer (C18-C21, ICD, X revision ) within Silesia voivodeship in the years 1999-2009, males and females La ta 1999-2009 1999-2002 2006-2009 Płeć Licz by bez względ ne 1 Ab so lu te num bers (a) (b) Ry zy ko wsp. wsp. sku musur. 2 std. 3 lo wa ne (w %) 4 11055 1005 44,1 31,4 4,0 9627 875 35,9 19,5 2,4 3644 911 39,3 30,8 3,8 3431 858 34,8 20,1 2,4 4348 1087 48,4 31,7 4,0 3570 893 37,0 18,8 2,3 Źródło (source): opracowanie własne (self formulated) Objaśnienia (explanations): 1) a wszystkie przypadki zachorowań w latach 1999-2009 (all cases of ills in the years 1999-2009); 1) b średnie w roku (average in the year); 2) współczynnik surowy na 100 tys. (crude rate per 100 thousands); 3) współczynnik standaryzowany wg struktury wieku populacji świata na 100 tys. (standardized incidence rate by the world population age structure per 100 thousands); 4) ryzyko skumulowane do 75 lat, w % (cumulative risk rate up to 75 years old, in %). esiczo-odbytniczego), C20 (n.z. odbytnicy) i C21 (n.z. odbytu i kanału odbytu). W całym okresie 1999 2009 zdecydowanie u mężczyzn i kobiet dominowały nowotwory z grupy C18 i C20. Układ ten został także odzwierciedlony w porównywalnych standaryzowanych współczynnikach zachorowalności i w porównaniu 2 okresów (zachowane prawie status quo) (tab. II). Dystrybucja wartości współczynnikowych na RJG na terenie woj. śląskiego latach 1999-2009 wskazuje na znaczne zróżnicowane w zakresie zachorowalności wg miejsc zamieszkania chorujących (tj. wg 36 powiatów). Współczynniki surowe wahały się w populacji mężczyzn od 29,4/100 tys. do 57,1/100 tys. (przy średniej dla całego województwa 44,1/100 tys.), natomiast standaryzowane od 24,6/100 tys. (Mysłowice) do 40,3/100 tys. (Bielsko Biała, przy jednocześnie największym, skumulowanym wskaźniku ryzyka do 75 lat 5,1%). Również u kobiet obserwowano znaczne różnice między powiatami: od 21,2/100 tys. do 46,1/100 tys. (przy średniej dla woj. 35,9/100 tys.) w wartościach współczynników surowych, a wielkości standaryzowane mieściły się w granicach od 15,9/100 tys. (pow. zawierciański) do 23,7/100 tys. (pow. bielskobialski), przy średniej dla woj. śląskiego 19,5/100 tys. (tab. III) (ryc. 1C i 2C). W ujęciu dynamicznym/czasowym, tj. w porównaniu 2 skrajnych 4-letnich okresów; tzn. 1999 2002 : 2006 2009, geografia zachorowalności na RJG wg współczynników standaryzowanych różnicowała się znacznie, tak wśród mężczyzn jak i kobiet (ryc.1a, B i ryc. 2A, B). Wśród mężczyzn na 36 powiatów w 21 (58%) zanotowano w latach 2006-2009 wzrost zachorowań na RJG, natomiast u kobiet ten wzrost dotyczył 10 powiatów (28%). Typologię najbardziej zagrożonych rakiem jelita grubego endemii wśród mężczyzn (a także kobiet) oparto o 3-stopniową skalę istotności (95% przedziały ufności). Wartości standaryzowanej średniej (lata 1999 2009) częstości zachorowań 34,1/100 tys. mężczyzn wskazały 5 powiatów (Częstochowa, Katowice, Bielsko-Biała oraz powiaty: mikołowski i wodzisławski), gdzie długotrwale (11 lat) utrzymywały się największe zagrożenia RJG. Wśród kobiet endemię z największymi, przeciętnymi współczynnikami wykryto w powiecie bielsko-bialskim i samym mieście. Były to wartości 23,4/100 tys., pozostałe powiaty i miasta charakteryzowały się statystycznie nieistotnymi różnicami w zachorowalności w porównaniu do przeciętnej dla całego woj. śląskiego, bądź względnie niskimi (statystycznie istotnie niskimi) wartościami tego typu (ryc. 1D i 2D).

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zachorowań na raka jelita grubego 23 Tabela II. Szczegółowa struktura lokalizacyjna zachorowań na raka jelita grubego (C18 C21, wg MSKChiPZ, X rewizja) wśród mężczyzn i kobiet woj. śląskiego w latach 1999 2009 Table II. A detailed structure of ills for the colorectal cancer (C18 C21, ICD- X revision) among males and females within Silesia voivodeship in the years 1999 2009 Lata (years) Umiejscowienie nowotworu (localized of cancer) Liczba bezwzględna (absolute number) mężczyźni (males) kobiety (females) mężczyźni (males) % kobiety (females) mężczyźni (males) Wsp. std.* kobiety (females) C18 jelito grube 5987 5851 54,2 60,8 17,0 11,8 C19 zgięcie esiczoodbytnicze 643 599 5,8 6,2 1,8 1,2 1999 2009 C20 odbytnica 4261 2939 38,5 30,5 12,1 6,0 C21 odbyt i kanał odbytu 164 238 1,5 2,5 0,5 0,5 C18 C21 11055 9627 100,0 100,0 31,4 19,5 C18 jelito grube 1975 2114 54,2 61,6 16,7 12,4 C19 zgięcie esiczoodbytnicze 189 206 5,2 6,0 1,6 1,2 1999 2002 C20 odbytnica 1400 1010 38,4 29,5 11,9 6,0 C21 odbyt i kanał odbytu 80 101 2,2 2,9 0,7 0,6 C18 C21 3644 3431 100,0 100,0 30,8 20,1 C18 jelito grube 2385 2183 54,9 61,1 17,3 11,5 C19 zgięcie esiczoodbytnicze 231 213 5,3 6,0 1,7 1,1 2006 2009 C20 odbytnica 1688 1088 38,8 30,5 12,3 5,8 C21 odbyt i kanał odbytu 44 86 1,0 2,4 0,3 0,5 C18 C21 4348 3570 100,0 100,0 37,1 18,8 Źródło (source): opracowanie własne (self formulated) Objaśnienie (explanation): * współczynnik standaryzowany wg struktury wieku populacji świata na 100 tys. (standardized incidence rate by the world population age structure per 100 thousands) Priorytetowymi wskazaniami do badań przesiewowych (skryningowych) były by zatem ww. endemie z długotrwale występującymi największymi współczynnikami zachorowalności na raka jelita grubego, tak wśród mężczyzn jak i kobiet. OMÓWIENIE Tło etiologiczne (czynniki ryzyka) raków jelita grubego (okrężnica + odbytnica) nie do końca jest rozpoznane. Dieta ubogoresztkowa, spożywanie w nadmiarze białka zwierzęcego, dziedziczenie określonych onkogenów, polipowatość, otyłość, brak aktywności fizycznej, zaawansowany wiek, większe spożycie alkoholu, palenie tytoniu to bodaj najczęściej wymieniane, np. w metaanalizach, czynniki ryzyka RJG [7 13], a ich przeciwieństwa, tj. np. dieta bogatoresztkowa, ograniczone spożycie mięsa czerwonego, aktywność fizyczna itp. mają sprzyjać redukcji ryzyka zachorowania na RJG. Ale też wyraźnie widoczne w diecie takie substancje jak wapń, witaminy D 3 i B 12, selen, czy też np. regularne zażywanie niesteroidowych leków p-zapalnych (np. aspiryny) to również czynniki ograniczające/obniżające ryzyko zachorowania na RJG. Nie brak jednak w tych analizach niejasności, a nawet kontrowersji [14 18]. Nowotwory złośliwe jelita grubego w populacjach świata w większości przypadków dotyczą osób 50 r.ż. [2,7]; podobnie w Polsce i na Śląsku [4]. Na ogół też ok. 50% chorujących na RJG względnie szybko wymiera, tj. nie przeżywa 5 lat po zakończonym leczeniu (m. in. zaawansowanie diagnozowanego nowotworu, wiek ograniczają efekty leczenia).

24 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zachorowań na raka jelita grubego Tab. III. Zachorowania i zachorowalność na nowotwory złośliwe jelita grubego (C18 C21) według płci i powiatów, województwo śląskie, 1999 2009 Tab. III. The ill of cases and incidence rates for colorectal cancer (C18 C21) by sex and counties, Silesia voivodeship, 1999 2009 MĘŻCZYŹNI (males) Liczby bezwzgl. Ryzyko Odsetek w.sur. w.std. a) b) skum% Jedn. administracyjna (administrative unit) KOBIETY (females) Liczby bezwzgl. Ryzyko Odsetek w.sur. w.std. a) b) skum% 422 38 3,8% 53,1 33,1 3,8% 1. Pow. będziński 352 32 3,7% 40,2 19,1 2,2% 369 34 3,3% 46,3 34,4 4,3% 2. Pow. bielski 356 32 3,7% 42,2 23,7 2,9% 405 37 3,7% 45,1 33,7 4,2% 3. Pow. cieszyński 335 30 3,5% 34,8 19,2 2,3% 316 29 2,9% 43,7 29,7 3,8% 4. Pow. częstochowski 261 24 2,7% 34,7 17,3 2,1% 256 23 2,3% 40,9 29,3 3,9% 5. Pow. gliwicki 197 18 2,0% 29,8 18,2 2,1% 192 17 1,7% 41,3 29,1 3,5% 6. Pow. kłobucki 149 14 1,5% 31,2 16,8 2,1% 160 15 1,4% 38,5 29,8 3,9% 7. Pow. lubliniecki 152 14 1,6% 35,4 19,6 2,3% 239 22 2,2% 49,2 36,9 4,7% 8. Pow. mikołowski 202 18 2,1% 39,5 22,3 2,5% 179 16 1,6% 46,4 31,4 4,0% 9. Pow. myszkowski 144 13 1,5% 35,0 18,1 2,2% 173 16 1,6% 30,7 28,8 3,6% 10. Pow. pszczyński 160 15 1,7% 27,3 20,0 2,6% 230 21 2,1% 38,2 28,7 3,5% 11. Pow. raciborski 208 19 2,2% 32,2 17,3 2,1% 177 16 1,6% 44,5 34,7 4,3% 12. Pow. rybnicki 154 14 1,6% 37,7 21,7 2,4% 311 28 2,8% 41,7 28,5 3,6% 13. Pow. tarnogórski 256 23 2,7% 32,6 18,2 2,4% 89 8 0,8% 29,4 25,6 2,9% 14. Pow.bieruńsko-lędziński 85 8 0,9% 27,3 18,3 2,1% 403 37 3,6% 48,4 35,0 4,5% 15. Pow. wodzisławski 340 31 3,5% 38,5 21,8 2,7% 262 24 2,4% 39,0 25,0 3,2% 16. Pow. zawierciański 243 22 2,5% 33,9 15,9 1,9% 293 27 2,7% 36,2 27,3 3,4% 17. Pow. żywiecki 247 22 2,6% 29,3 16,7 1,9% 527 48 4,8% 57,1 40,3 5,1% 18. Bielsko-Biała 473 43 4,9% 46,1 23,4 2,8% 403 37 3,6% 39,4 26,9 3,5% 19. Bytom 346 31 3,6% 31,9 17,4 2,1% 329 30 3,0% 53,9 34,8 4,4% 20. Chorzów 264 24 2,7% 39,5 18,7 2,2% 672 61 6,1% 52,7 35,4 4,4% 21. Częstochowa 622 57 6,5% 43,5 20,9 2,5% 277 25 2,5% 40,0 29,5 3,5% 22. Dąbrowa Górnicza 264 24 2,7% 35,4 19,0 2,3% 492 45 4,5% 46,9 31,0 3,8% 23. Gliwice 405 37 4,2% 35,7 19,0 2,4% 219 20 2,0% 41,2 34,0 4,4% 24. Jastrzębie-Zdrój 162 15 1,7% 30,0 20,6 2,5% 247 22 2,2% 47,6 34,9 4,4% 25. Jaworzno 216 20 2,2% 39,6 21,7 2,5% 912 83 8,2% 54,6 34,1 4,1% 26. Katowice 794 72 8,2% 43,0 20,0 2,3% 128 12 1,2% 31,5 24,6 3,0% 27. Mysłowice 134 12 1,4% 31,4 18,8 2,3% 152 14 1,4% 47,2 33,2 4,3% 28. Piekary Śląskie 138 13 1,4% 39,9 20,6 2,4% 329 30 3,0% 41,1 31,7 4,0% 29. Ruda Śląska 267 24 2,8% 31,8 18,8 2,2% 291 26 2,6% 37,8 30,1 3,8% 30. Rybnik 263 24 2,7% 32,9 20,2 2,4% 176 16 1,6% 45,1 31,0 3,6% 31. Siemianowice Śląskie 155 14 1,6% 36,9 19,7 2,5% 495 45 4,5% 41,1 28,2 3,5% 32. Sosnowiec 483 44 5,0% 36,6 18,7 2,2% 115 10 1,0% 38,6 28,3 3,6% 33. Świętochłowice 119 11 1,2% 37,4 20,9 2,5% 280 25 2,5% 39,6 31,7 3,6% 34. Tychy 259 24 2,7% 34,7 21,9 2,6% 406 37 3,7% 39,4 28,0 3,7% 35. Zabrze 347 32 3,6% 31,7 18,2 2,2% 129 12 1,2% 37,0 37,8 4,6% 36. Żory 75 7 0,8% 21,2 18,4 2,1% 11055 1005 100% 44,1 31,4 3,9% Województwo śląskie 9627 875 100% 35,9 19,5 2,3% Źródło (source): opracowanie własne (self formulated); Liczby bezwzględne (absolute numbers): a) wszystkie przypadki w latach 1999 2009 (all cases in the years 1999 2009), b) średnie w roku (average in the year); w.sur współczynnik surowy na 100 tys. (crude rate per 100 thousands); w.std współczynnik standaryzowany wg struktury wieku populacji świata na 100 tys. (standardized incidence rate by the world population age structure per 100 thousands); ryzyko skum% ryzyko skumulowane do 75 lat w % (cumulative risk up to 75-years old in %)

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zachorowań na raka jelita grubego 25 (A) 1999 2002 30,8 Woj. śląskie 31,7 33,1 1. Pow. będziński 28,1 35,8 2. Pow. bielski 29,5 34,4 3. Pow. cieszyński 35,2 23,2 4. Pow. częstochowski 33,1 23,1 5. Pow. gliwicki 33,2 26,8 6. Pow. kłobucki 28,4 22,7 7. Pow. lubliniecki 34,0 36,6 8. Pow. mikołowski 37,6 30,4 9. Pow. myszkowski 36,5 30,7 10. Pow. pszczyński 26,9 31,4 11. Pow. raciborski 32,3 38,1 12. Pow. rybnicki 38,3 31,3 13. Pow. tarnogórski 26,2 25,8 14. Pow. bieruńsko-lędziński 28,0 34,4 15. Pow. wodzisławski 37,7 25,5 16. Pow. zawierciański 21,9 25,6 17. Pow. żywiecki 30,6 39,0 18. m. Bielsko-Biała 44,8 21,5 19. m. Bytom 31,5 31,2 20. m. Chorzów 37,1 37,7 21. m. Częstochowa 32,7 33,0 22. m. Dąbrowa Górnicza 27,8 30,8 23. m. Gliwice 30,6 25,5 24. m. Jastrzębie-Zdrój 42,5 37,7 25. m. Jaworzno 32,1 32,1 26. m. Katowice 35,2 21,0 27. m. Mysłowice 23,9 35,2 28. m. Piekary Śląskie 30,0 32,1 29. m. Ruda Śląska 29,2 32,9 30. m. Rybnik 29,1 37,9 31. m. Siemianowice Śląskie 25,6 26,1 32. m. Sosnowiec 27,4 29,9 33. m. Świętochłowice 25,4 40,6 34. m. Tychy 27,4 25,5 35. m. Zabrze 25,7 40,5 36. m. Żory 43,6 (B) 2006 2009 Woj. śląskie 31,4 1. Pow. będziński 33,1 2. Pow. bielski 34,4 3. Pow. cieszyński 33,7 4. Pow. częstochowski 29,7 5. Pow. gliwicki 29,3 6. Pow. kłobucki 29,1 7. Pow. lubliniecki 29,8 8. Pow. mikołowski 36,9 9. Pow. myszkowski 31,4 10. Pow. pszczyński 28,8 11. Pow. raciborski 28,7 12. Pow. rybnicki 34,7 13. Pow. tarnogórski 28,5 14. Pow. bieruńsko-lędziński 25,6 15. Pow. wodzisławski 35,0 16. Pow. zawierciański 25,0 17. Pow. żywiecki 27,3 18. m. Bielsko-Biała 40,3 19. m. Bytom 26,9 20. m. Chorzów 34,8 21. m. Częstochowa 35,4 22. m. Dąbrowa Górnicza 29,5 23. m. Gliwice 31,0 24. m. Jastrzębie-Zdrój 34,0 25. m. Jaworzno 34,9 26. m. Katowice 34,1 27. m. Mysłowice 24,6 28. m. Piekary Śląskie 33,2 29. m. Ruda Śląska 31,7 30. m. Rybnik 30,1 31. m. Siemianowice Śląskie 31,0 32. m. Sosnowiec 28,2 33. m. Świętochłowice 28,3 34. m. Tychy 31,7 35. m. Zabrze 28,0 36. m. Żory 37,8 Rycina przedstawia zróżnicowanie wskaźników zachorowalności pomiędzy powiatami województwa śląskiego i względem czasu kalendarzowego. Dane statystyczne do obliczenia wskaźników zachorowalności pochodziły z Śląskiego Rejestru Nowotworów Centrum Onkologii Instytutu Oddział w Gliwicach. Na mapach przedstawiono średnioroczne standaryzowane wg struktury wieku ludności świata wskaźniki zachorowalności na 100 tys. dla 36 powiatów województwa śląskiego wg skali metodą równych przedziałów tj. w podziale na cztery równe klasy z zakresu wartości między minimum i maksimum. Zmiany wskaźników zachorowalności pomiędzy okresami 1999 2002 (mapa A) i 2006-2009 (mapa B) przedstawiono na wspólnej skali w podziale na cztery równe klasy pomiędzy min. i max. z wartości wskaźników z obu okresów. Na mapie (C) na tej samej skali przedstawiono wskaźniki zachorowalności dla całego badanego 11 letniego okresu 1999 2009. Na mapie (D) przedstawiono wynik statystycznego porównania wskaźników zachorowalności z 36 powiatów (mapa C) do średniorocznego wskaźnika zachorowalności dla całego województwa śląskiego z 11 letniego okresu 1999 2009. Wskaźnik zachorowalności dla powiatu jest Istotnie wysoki/istotnie niski, jeżeli jest istotnie statystycznie wyższy/niższy od wskaźnika umieralności dla całego województwa śląskiego (dla 5% poziomu istotności). This figure presents the results of study of variation in cancer incidence between counties of Silesian Voivodeship and over time. The statistical data for the calculation of incidence rates for the Silesian Voivodeship came from Silesian Cancer Registry Centre of Oncology Institute Gliwice branch. On the maps we present spatial distribution of incidence rates standardized by age according to the distribution of world population. The equal intervals method was used for determining class breaks for each map, ie. class breaks correspond to values that divide the distribution of county-specific rates into 4 equal-width intervals between the range of values (minimum and maximum). To present the variation of incidence rates between two time periods: 1999 2002 (map A) and 2006 2009 (map B), a unique scale was used for values between minimum and maximum of the rates from both periods. Map (C) on the same scale shows the overall distribution of county specific rates for the whole 11 year period 1999 2009. Map (D) shows the results of analysis of cancer rates in each of 36 counties (map C) compared to overall annual average rate over the 11 year period 1999 2009 in the Silesian Voivodeship. Significantly high (Istotnie wysokie) / Significantly low (Istotnie niskie): the county-specific rates are statistically significantly higher or lower than the overall rate). Ryc. 1. Zachorowalność na nowotwory złośliwe jelita grubego (C18-C21 wg MSKCh i PZ X), województwo śląskie, 1999-2009, MĘŻCZYŹNI Fig. 1. Incidence for large bowel cancers (ICD-X C18-C21), Silesian Voivodeship, 1999-2009, MALES (C) 1999 2009 (D) 1999-2009

26 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zachorowań na raka jelita grubego Ryc. 2. Zachorowalność na nowotwory złośliwe jelita grubego (C18-C21 wg MSKCh i PZ X), województwo śląskie, 1999-2009, KOBIETY Fig. 2. Incidence for large bowel cancers (ICD-X C18-C21), Silesian Voivodeship, 1999-2009, FEMALES (A) 1999 2002 (B) 2006 2009 (C) 1999 2009 20,1 Woj. śląskie 18,8 20,3 1. Pow. będziński 16,8 22,9 2. Pow. bielski 22,0 19,0 3. Pow. cieszyński 19,6 15,6 4. Pow. częstochowski 19,3 15,7 5. Pow. gliwicki 20,0 15,6 6. Pow. kłobucki 17,6 21,6 7. Pow. lubliniecki 17,5 23,0 8. Pow. mikołowski 22,8 17,2 9. Pow. myszkowski 17,1 22,7 10. Pow. pszczyński 17,0 18,5 11. Pow. raciborski 16,5 30,3 12. Pow. rybnicki 17,2 22,6 13. Pow. tarnogórski 15,1 18,9 14. Pow. bieruńsko-lędziński 17,6 24,8 15. Pow. wodzisławski 20,1 17,0 16. Pow. zawierciański 16,4 15,8 17. Pow. żywiecki 18,0 24,4 18. m. Bielsko-Biała 23,2 16,0 19. m. Bytom 17,0 15,5 20. m. Chorzów 21,3 20,4 21. m. Częstochowa 22,0 19,6 22. m. Dąbrowa Górnicza 17,7 18,9 23. m. Gliwice 16,6 22,0 24. m. Jastrzębie-Zdrój 20,5 22,6 25. m. Jaworzno 19,3 19,8 26. m. Katowice 19,9 20,4 27. m. Mysłowice 18,5 26,2 28. m. Piekary Śląskie 16,4 22,7 29. m. Ruda Śląska 15,9 21,7 30. m. Rybnik 18,3 22,6 31. m. Siemianowice Śląskie16,3 18,4 32. m. Sosnowiec 18,4 20,7 33. m. Świętochłowice 18,0 25,7 34. m. Tychy 17,4 18,4 35. m. Zabrze 19,7 22,7 36. m. Żory 18,5 Rycina przedstawia zróżnicowanie wskaźników zachorowalności pomiędzy powiatami województwa śląskiego i względem czasu kalendarzowego. Dane statystyczne do obliczenia wskaźników zachorowalności pochodziły z Śląskiego Rejestru Nowotworów Centrum Onkologii Instytutu Oddział w Gliwicach. Na mapach przedstawiono średnioroczne standaryzowane wg struktury wieku ludności świata wskaźniki zachorowalności na 100 tys. dla 36 powiatów województwa śląskiego wg skali metodą równych przedziałów tj. w podziale na cztery równe klasy z zakresu wartości miedzy minimum i maksimum. Zmiany wskaźników zachorowalności pomiędzy okresami 1999 2002 (mapa A) i 2006 2009 (mapa B) przedstawiono na wspólnej skali w podziale na cztery równe klasy pomiędzy min. i max. z wartości wskaźników z obu okresów. Na mapie (C) na tej samej skali przedstawiono wskaźniki zachorowalności dla całego badanego 11 letniego z 11 letniego okresu 1999 2009. Na mapie (D) przedstawiono wynik statystycznego porównania wskaźników zachorowalności z 36 powiatów (mapa C) do średniorocznego wskaźnika zachorowalności dla całego województwa śląskiego z 11 letniego okresu 1999 2009. Wskaźnik zachorowalności dla powiatu jest Istotnie wysoki/istotnie niski, jeżeli jest istotnie statystycznie wyższy/niższy od wskaźnika umieralności dla całego województwa śląskiego (dla 5% poziomu istotności). Woj. śląskie 19,5 1. Pow. będziński 19,1 2. Pow. bielski 23,7 3. Pow. cieszyński 19,2 4. Pow. częstochowski 17,3 5. Pow. gliwicki 18,2 6. Pow. kłobucki 16,8 7. Pow. lubliniecki 19,6 8. Pow. mikołowski 22,3 9. Pow. myszkowski 18,1 10.Pow. pszczyński 20,0 11.Pow. raciborski 17,3 12.Pow. rybnicki 21,7 13.Pow. tarnogórski 18,2 14.Pow. bieruńsko-lędziński 18,3 15.Pow. wodzisławski 21,8 16.Pow. zawierciański 15,9 17.Pow. żywiecki 16,7 18.m. Bielsko-Biała 23,4 19.m. Bytom 17,4 20.m. Chorzów 18,7 21.m. Częstochowa 20,9 22.m. Dąbrowa Górnicza 19,0 23.m. Gliwice 19,0 24.m. Jastrzębie-Zdrój 20,6 25.m. Jaworzno 21,7 26.m. Katowice 20,0 27.m. Mysłowice 18,8 28.m. Piekary Śląskie 20,6 29.m. Ruda Śląska 18,8 30.m. Rybnik 20,2 31.m. Siemianowice Śląskie 19,7 32.m. Sosnowiec 18,7 33.m. Świętochłowice 20,9 34.m. Tychy 21,9 35.m. Zabrze 18,2 36.m. Żory 18,4 This figure presents the results of study of variation in cancer incidence between counties of Silesian Voivodeship and over time. The statistical data for the calculation of incidence rates for the Silesian Voivodeship came from Silesian Cancer Registry Centre of Oncology Institute Gliwice branch. On the maps we present spatial distribution of incidence rates standardized by age according to the distribution of world population. The equal intervals method was used for determining class breaks for each map, ie. class breaks correspond to values that divide the distribution of county-specific rates into 4 equal-width intervals between the range of values (minimum and maximum). To present the variation of incidence rates between two time periods: 1999 2002 (map A) and 2006 2009 (map B), a unique scale was used for values between minimum and maximum of the rates from both periods. Map (C) on the same scale shows the overall distribution of county specific rates for the whole 11 year period 1999 2009. Map (D) shows the results of analysis of cancer rates in each of 36 counties (map C) compared to overall annual average rate over the 11 year period 1999 2009 in the Silesian Voivodeship. Significantly high (Istotnie wysokie) / Significantly low (Istotnie niskie): the county-specific rates are statistically significantly higher or lower than the overall rate. (D) 1999-2009

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zachorowań na raka jelita grubego 27 Według badań europejskich (m.in. Europa Zachodnia, Skandynawia), czyli wg danych dla 47 rejestrów nowotworowych, wskaźnik 5-letniego przeżycia dla obu płci łącznie w latach 2000 2002 wyniósł 57% (C18 C21) [19]. W woj. śląskim w porównywalnym okresie (2000 2004) wyniósł dla mężczyzn 44,5%, a dla kobiet 44,3%. Parametry te dla populacji śląskiej poprawiły się w okresie późniejszym (2004 2007) i stanowiły: 46,2% i 46,5% [20]. To obiektywnie pozytywne zjawisko, na które niewątpliwy wpływ miały lepsze procedury i efekty leczenia, skryningi (choć z reguły oportunistyczne) wychwytujące zmiany przedrakowe (np. polipy). Według niektórych ekspertów skryningi mogą zredukować poziom zachorowalności na RJG nawet o ok. 25% [21] i znacznie wpłynąć na wydłużenie wartości estymatorów przeżyć wieloletnich. Na razie, do poziomu przeżyć w USA, tj. 65 68% ( ) [22] brakuje w 5-letnich przeżyciach u pacjentów chorujących na RJG w woj. śląskim ok. 20%. WNIOSKI Na terenie województwa śląskiego istnieją endemie o statystycznie istotnie wysokich (i względnie niskich), długotrwale występujących, współczynnikach zachorowalności na raka jelita grubego (C18 C21), tak wśród mężczyzn jak i kobiet. Endemie z największymi współczynnikami zachorowalności na raka jelita grubego (ryc. 1D i 2D) są wskazaniami do priorytetowych działań prewencyjnych (zwłaszcza skryningów). Źródło finansowania: środki własne Zakładu Epidemiologii i Śląskiego Rejestru Nowotworów Centrum Onkologii-Instytutu im. M. Skłodowskiej-Curie Oddz. w Gliwicach. PIŚMIENNICTWO 1. Parkin D.M., Bray F., Ferlay J., et al.: Global cancer statistics, 2002. CA Cancer J. Clin. 2005; 55: 74-108. 2. Ferlay J., Shin H.R., Bray F., et al.: Estimates of worldwide burden of cancer in 2008; GLOBOCAN 2008. Int. J. Cancer 2010; 127/12: 2893-2917. 3. Du W., Mah J.T., Lee J., et al.: Incidence and survival of mucinous adenocarcinoma of the colorectum: a population-based study from an Asian country. Dis. Colon Rectum 2004; 47(1): 78-85. 4. Zemła B.F.P., Kołosza Z., Banasik T.R.: Atlas zachorowalności i umieralności na nowotwory złośliwe w obrębie województwa katowickiego w latach 1985 1993. Wyd. Zakład Epidemiologii Nowotworów Centrum Onkologii-Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie, Oddz. w Gliwicach. Gliwice 1999; 8-83. 5. Miettinen O.S., Nurminen M.: Comparative analysis of two rates. Stat. Med. 1985; 4: 213-226. 6. Katz P., Babtista J., Azen S.P., et al.: Obtaining confidence intervals for the risk ratio in cohort studies. Biometrics 1978; 34: 469-474. 7. Beresford S.A., Johnson K.C., Ritenbaugh C., et al.: Low-fat dietary pattern and risk of colorectal cancer: the Women s Health Initiative Randomized Controlled Dietary Modification Trial. JAMA 2006; 295(6): 643-654. 8. Boyle P., Ferlay J.: Cancer incidence and mortality in Europe, 2004. Ann. Oncol. 2005; 16(3): 481-488. 9. Botteri E., Iodice S., Raimondi S., et al.: Smoking and colorectal cancer: a meta-analysis. JAMA 2008; 300(23): 2765-2778. 10. Johns L., Houlston R.: A systematic review and meta-analysis of familial colorectal cancer risk. Am. J. Gastroenterol. 2001; 96(10): 2992-3003. 11. Larsson S.C., Wolk A.: Meat consumpion and risk of colorectal cancer: a meta-analysis of prospective studies. Int. J. Cancer 2006; 119(11): 2657-2664. 12. Moghaddam A.A., Woodward M., Huxley R.: Obesity and risk of colorectal cancer: a meta-analysis of 31 studies with 70 000 events. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2007; 16(12): 2533-2547. 13. Sandhu M.S., White I.R., McPherson K.: Systematic review of the prospective cohort studies on meat consumption and colorectal cancer risk: a meta-analytical approach. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2001; 10(5): 439-446. 14. Bingham S.A., Norat T., Moskal A., et al.: Is the association with fiber from foods in colorectal cancer confounded by folate intake? Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2005; 14(6): 1552-1556. 15. Nelson M.A., Goulet A.C., Jacobs E.T., et. al: Studies into the anticancer effects of selenomethionine against human colon cancer. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2005; 1059: 26-32. 16. Norat T., Bingham S., Ferrari P., et al.: Meat, fish, and colorectal cancer risk: the European Prospective Investigation into cancer and nutrition. J. Natl Cancer Inst. 2005; 97(12): 906-916. 17. Peters U., McGlynn K.A., Chatterjee N., et al.: Vitamin D, calcium, and vitamin D receptor polymorphism in colorectal adenomas. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2001;10: 1267-1274. 18. Ricchi P., Zarrilli R., dipalma A., et al.: Minireview: nonsteroidal anti-inflamatory drugs in colorectal cancer: from prevention to therapy. Br. J. Cancer 2003; 88(6): 803-807. 19. Brenner H., Francisci S., DeAngelis R., et al.: Long-term survival expectations of cancer patients in Europe in 2000-2002. EJC 2009; 45: 1024-1041. 20. Banasik T.R., Kołosza Z., Zemła B.F.P.: Przeżycia chorych na nowotwory złośliwe w województwie śląskim w latach 2000-2007. Wyd. Z-d Epidem. Nowotworów Centrum Onkologii Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie, Oddz. w Gliwicach. Gliwice 2010; 7-73. 21. Hewitson P., Galasziou P., Irvig L., et al.: Screening for colorectal cancer using the fecal occult blood test. Hemooccult. Cochrane Database Syst. Review 2007; 1:CD001216. 22. Preston S.H., Ho J.Y.: Low life expectancy in the Unitet States: is the health care system at fault? PSC Working Paper Series, PSC 09-03 2009; 1-46. Adres do korespondencji: Brunon Zemła Zakład Epidemiologii i Śląski Rejestr Nowotworów Centrum Onkologii-Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie Oddział w Gliwicach ul. Wybrzeże Armii Krajowej 15 44-101 Gliwice tel./fax +4832 278 97 03, tel. +48 601068 763 e-mail: zemlab@io.gliwice.pl

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3, 28-35 www.medycynasrodowiskowa.pl www.environmental-medicine-journal.eu Typologia i deskrypcja endemii o długotrwale największych i najmniejszych współczynnikach umieralności na raka jelita grubego w obrębie województwa śląskiego Typology and description of the endemic areas with a long-time and smallest colorectal mortality rates within Silesia voivodeship Brunon Zemła 1 (a, b, e, f), Tomasz R. Banasik 1 (b, d), Zofia Kołosza 1 (b, c), 2 (b, f) Renata Rumińska-Krawczyk 1 Zakład Epidemiologii i Śląski Rejestr Nowotworów. Kierownik: dr hab. n. med. A. Tukiendorf 2 Zakład Radioterapii. Kierownik: prof. dr hab. n. med. L. Miszczyk Centrum Onkologii-Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie, Oddział w Gliwicach (a) koncepcja pracy (b) weryfikacje (typu follow back ) danych wyjściowych (c) obliczenia współczynników wielorakich (d) onkokartografia (grafika komputerowa) (e) analiza danych wynikowych (tekst polsko-angielski) (f) opracowanie piśmiennictwa i tabel STRESZCZENIE Wstęp: W latach 1999 2009 na terenie woj. śląskiego zmarło z powodu raka jelita grubego (C18 C21, wg MSKChiPZ, X rewizja) 7339 mężczyzn i 6635 kobiet. Umieralność, zwłaszcza wśród mężczyzn, wzrasta. Wspólną cechą dla obu płci jest nierównomierność w umieralności biorąc pod uwagę małe jednostki administracyjne (powiaty). Stąd próba poszukiwania endemii z długotrwale największymi i najmniejszymi współczynnikami umieralności. Materiał i metody: Dla 13 974 przypadków zgonów z powodu raka jelita grubego i użyciu odpowiednich danych demograficznych, obliczono dla 11-letniego okresu (w tym 2 skrajnych okresów 4-letnich) następujące rodzaje współczynników umieralności: a) cząstkowe (dla 5-letnich grup wieku), b) intensywności, czyli tzw. surowe (dla wieku ogółem i każdej jednostki administracyjnej typu powiat) i c) standaryzowane na 100 tys. (wg metody bezpośredniej M. Spiegelmana i struktury wieku populacji świata wg M. Segi i M. Kurihary w modyfikacji R. Dolla). Standaryzowane współczynniki umieralności dla poszczególnych powiatów (R 1 ) porównywano do całego województwa śląskiego (R 2 ) i szacowano 95% przedziały ufności dla ilorazu (R 1 /R 2 ) przy użyciu metody O.S. Miettinena. W oparciu o te dane określono rejony endemii z największymi i najmniejszymi współczynnikami umieralności na raka jelita grubego. Wyniki: W latach 1999 2009 zmarło z powodu raka jelita grubego w woj. śląskim 13974 pacjentów, tj. 52,5% mężczyzn i 47,5% kobiet. Standaryzowany współczynnik umieralności na raka jelita grubego dla całego woj. śląskiego wyniósł 20,9/100 tys. dla mężczyzn i 12,1/100 tys. dla kobiet (przy niewielkim wzroście umieralności w porównywanych okresach, tj. od 1999 2002:2006 2009 dla kobiet i większym dla mężczyzn). Standaryzowany, przeciętny minimalny współczynnik umieralności na raka jelita grubego dla całego województwa śląskiego i okresu 1999 2009 wyniósł 17,1/100 tys. dla mężczyzn (pow. bieruńsko-lędziński) oraz 10,0/100 tys. dla kobiet (pow. myszkowski); a maksymalny 27,9/100 tys. (Ruda Śl.) dla mężczyzn i 16,5/100 tys. (Mysłowice) dla kobiet. Endemie z największą umieralnością na raka jelita grubego wśród mężczyzn to następujące jednostki administracyjne: Częstochowa oraz Chorzów wraz z Rudą Śl., a wśród kobiet to: Sosnowiec wraz z Mysłowicami i Chorzów wraz z Rudą Śl. (rys. 1D i 2D). Wnioski: Istnieje duża zgodność (koherencja) pomiędzy największą umieralnością na raka jelita grubego wśród mężczyzn i kobiet dla endemii dużych miast (Chorzów + Ruda Śl.) oraz Sosnowca i Mysłowic (kobiety). Te populacje to priorytet do badań skryningowych. Słowa kluczowe: rak jelita grubego, endemie, umieralność, mężczyźni i kobiety, woj. śląskie Nadesłano: 22.04.2013 Zatwierdzono do druku: 20.05.2013

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zgonów na raka jelita grubego 29 ABSTRACT Background: In the years 1999 2009, in Silesia voivodeship, 7339 males and 6635 females were died for the colorectal cancers (C18 C21, by ISCD&HRP, X revision). Mortality, especially among men increase. Mortality, among both sexes, is very unequal, taking into account a small administrative units (counties). Therefore an attempt looking for endemic areas with a long time biggest and smallest mortality rates. Materials and methods: For the 13 974 cases of deaths because of the colorectal cancer, and at used demographic data, the following mortality rates were calculated to be average for 11 years period (in this two periods extreme, each 4-years): a) age specific (for 5-years age groups), b) crude rates ( intensity rates ) for all ages and a particular administrative unit type of counties, c) age-adjusted (standardized) rates by direct M. Spiegelman s method and the age structure of world population according to M. Segi s and M. Kurihara s method and modified by R. Doll s. Age adjusted mortality rates for particular counties (R 1 ) to the whole voivodeship (R 2 ) were compared with used 95% confidence interval for the ratio (R 1 /R 2 ) according to O.S. Miettinen s method. Basing on the data the endemic areas with a biggest and smallest cancer colorectal rates were described. Results: In the years 1999 2009 within Silesia voivodeship 13974 patients died because of the colorectal cancers, i.e. 52.5% males and 47.5% females. Standardized mortality rate for whole Silesia voivodeship is 20.9 per 100 thousands among males and 12.1/100 thousands among females (at the small increase between two periods comparising, i.e. 1999 2002: 2006 2009 for females, and bigger among males). Standardized, average minimum mortality rate for the colorectal cancers for the whole Silesia voivodeship and the period 1999 2009 is 17.1/100 thousands for males (bieruńsko-lędziński county) and 10.0/100 thousands for females (myszkowski county); and maximum equaled to 27.9/100 thousands (Ruda Śl., town) for men and 16.5/100 thousands (Mysłowice, town) for women. The endemic areas of the biggest mortality rates for colorectal cancer among males, it following administrative units: Częstochowa (town) and with Mysłowice (town), and among females it: Sosnowiec (town) with Mysłowice (town) and Chorzów with Ruda Śl. (towns) (fig. 1D and 2D). Conclusion: There is a strong correlation (coherence) between the biggest mortality rates for colorectal cancer among males and females for endemic areas of towns (Chorzów + Ruda Śl.); as well a high risk to Częstochowa (males) and Sosnowiec and Mysłowice (females). These populations should have priming in screening examinations. Key words: colorectal cancer, endemic areas, mortality, males and females, Silesia voivodeship WSTĘP Względnie duża część zgonów w populacjach spowodowana jest nowotworami złośliwymi jelita grubego, Według Międzynarodowej Statystycznej Klasyfikacji Chorób i Problemów Zdrowotnych, X rewizja (MSKChiPZ,X) do grupy tej zaliczono: C18 nowotwory złośliwe jelita grubego, C19 nowotwory złośliwe zgięcia esiczo-odbytniczego, C20 odbytnicy i C21 nowotwory złośliwe odbytu i kanału [tu w skrócie: rak jelita grubego RJG, C18-C21]. W 2002 r. na RJG zmarło na świecie prawie 530 tys. osób (52,6% mężczyzn i 47,4% kobiet), a w 2008 r. 608 tys. (z podziałem strukturalnym wg płci jak w 2002 r.); progresja liczby zgonów na RJG u obu płci łącznie (2001 r. : 2006 r.) wyniosła 14,9% [1, 2]. Umieralność na RJG wg rejonów, regionów, krajów, obszarów wielopaństwowych itp. jest bardzo zróżnicowana, a wieloletnie trendy częstości zgonów mają różny charakter (progresywny, stabilny, bądź degresywny) [3]; podobnie w Polsce i na Śląsku, gdzie prognoza do 2018 r. w częstości zgonów na raka jelita grubego jest wyraźnie niekorzystna dla mężczyzn (progresywna) w porównaniu umieralności wśród kobiet (degresywna) [4]. Racjonalną podstawą do wszczęcia procedur (np. skryningowych) jest jednak przede wszystkim wyszukiwanie (typologia) i deskrypcja endemii zwłaszcza najczęstszych zgonów z powodu RJG w oparciu o populacyjne mierniki epidemiologiczne (tu: umieralności), co jest szczególnie istotne przy ograniczonych środkach finansowych na zwalczanie nowotworów, a co jest też celem niniejszego artykułu. MATERIAŁY I METODY W okresie 1999-2009 (tj. w ciągu 11 lat) z powodu raka jelita grubego (RJG) zmarło na terenie woj. śląskiego ogółem 13974 chorych: 7339 mężczyzn (52,5%) oraz 6635 kobiet (47,5%). Dane te, wg płci, wieku, miejsca zamieszkania (36 powiatów woj. śląskiego), daty zgonu pozyskano z Głównego Urzędu Statystycznego (GUS), tak jak i odpowiednio strukturalne materiały demograficzne (płeć, grupy wieku 5-letnie, itp.). Na podstawie tych danych obliczono wielorakie współczynniki umieralności na RJG: cząstkowe (w 5-letnich grupach wiekowych), intensywności (czyli tzw. surowe) na 100 tys. oraz standaryzowane (wg struktury wieku populacji świata ) na 100 tys. wg procedur staty-

30 Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zgonów na raka jelita grubego stycznych opisanych szerzej gdzieindziej, np. [5]. Założenia metodologiczne typologii i deskrypcji obszarów endemicznych też zostały opisane wcześniej [6]. WYNIKI Ogółem na terenie woj. śląskiego z powodu RJG zmarło w ciągu 11 lat 13 974 pacjentów. Średnio w roku umierało 667 mężczyzn i 603 kobiety. Przeważała częstość zgonów wśród mężczyzn, tj. 20,9/100 tys. do 12,1/100 tys. kobiet. Ryzyko skumulowane (do 75 lat) również bardziej niekorzystne dla mężczyzn, jak 2,5% : 1,4%. W porównaniu dwóch skrajnych okresów 4-letnich, tj. 1999 2002: 2006 2009, umieralność z powodu RJG, tak wśród mężczyzn jak i kobiet wzrosła: u mężczyzn o 9,6%, a u kobiet o 1,7% (tab. I). W grupie nowotworów złośliwych, określanych tutaj jako rak jelita grubego RJG, wyraźnie dominowały zgony z powodu raków jelita grubego (C18), które stanowiły, w strukturze (C18 C21), od 64,0% do 68,4%; (w zależności od okresu), dalej, n.z. Ta b. I. Liczby bezwzględne zgonów oraz współczynniki umieralności na raka jelita grubego (C18 C21, wg MSKChiPZ, X rewizja) w obrębie woj. śląskiego w latach 1999 2009, mężczyźni i kobiety Ta b. I. Absolute number of deaths and mortality rates for the colorectal cancer (C18 C21) (ICD X revision) within Silesia voivodeship in the years 1999 2009, males and females La ta 1999-2009 1999-2002 2006-2009 Płeć Licz by bez względ ne 1 Ab so lu te num bers (a) (b) Ry zy ko wsp. wsp. sku musur. 2 std. 3 lo wa ne (w %) 4 7339 667 29,3 20,9 2,1 6635 603 24,8 12,1 1,4 2315 579 25,0 19,8 2,4 2212 553 22,4 12,0 1,3 3034 759 33,7 21,7 2,6 2615 654 27,1 12,2 1,4 Źródło (source): opracowanie własne (self formulated) Objaśnienia (explanations): 1) a wszystkie przypadki zgonów w latach 1999-2009 (all cases of dies in the years 1999-2009); 1) b średnia w roku (average in the year); 2) współczynnik surowy na 100 tys. (crude rate per 100 thousands); 3) współczynnik standaryzowany wg struktury wieku populacji świata na 100 tys. (standardized mortality rate by the world population age structure per 100 thousands); 4) ryzyko skumulowane do 75 lat w % (cumulative risk rate up to 75 years old, in %) odbytnicy (C20) od 21,2% do 25,4%; nowotwory złośliwe zgięcia esiczo-odbytniczego (C19) oraz odbytu i kanału odbytu (C21) przyczyniły się do względnie małych odsetków zgonów. Taki rozkład odzwierciedlił się również w wartościach standaryzowanych współczynników umieralności (tab. II). Podstawowe parametry epidemiologiczne (m.in. współczynniki surowe, standaryzowane, wskaźniki ryzyka skumulowanego) umieralność na raka jelita grubego wśród mężczyzn i kobiet woj. śląskiego w okresie 1999 2009 wskazują kilka rejonów (pow. bieruńsko-lędziński, myszkowski, gliwicki i miasto Żory) o względnie małym zagrożeniu tymi nowotworami, jak również te, których populacje charakteryzują się względnie dużym ryzykiem (Chorzów, Ruda Śląska, Mysłowice) (tab. III). Porównując dwa okresy, tj. 1999 2002 : 2006 2009, stwierdza się, że w zakresie surowych współczynników umieralności minimalnych nastąpił wzrost częstości zgonów na RJG o 58,7% wśród mężczyzn oraz o 72,6% wśród kobiet; również w wartościach współczynników maksymalnych obserwowano wzrosty, tj. odpowiednio wg płci o 27,7% i o 14,8%. Z kolei standaryzowane współczynniki umieralności minimalne wzrosły o 22,1% wśród mężczyzn (tj. z 13,1/100 tys., pow. kłobucki do 16,0/100 tys., pow. raciborski) i o 11,7% u kobiet (tj. z 7,7/100 tys., pow. myszkowski do 8,6/100 tys., m. Jastrzębie Zdrój), a maksymalne odpowiednio o 26,6% (tj. z 24,8/100 tys., pow. rybnicki do 31,4/100 tys., Ruda Śląska) oraz o 4,4% (tj. z 18,0/100 tys., pow. rybnicki do 18,8/100 tys., m. Mysłowice) (ryc. 1(A) i 1(B) oraz 2(A) i 2(B)). Na obraz endemii o istotnie największej i najmniejszej umieralności na RJG wśród mężczyzn i kobiet woj. śląskiego miały jednak zasadniczy wpływ dane z 11-letniego monitoringu, tj. z okresu 1999 2009 (ryc. 1(C) i 2(C)). Wśród mężczyzn obserwuje się dwie wyraźne endemie największej umieralności: m. Częstochowa i m. Chorzów wraz z m. Ruda Śląska oraz m. Sosnowiec z Mysłowicami (ryc. 1(D)); wśród kobiet również widoczne duże endemie, które stanowią: miasta Sosnowiec i Mysłowice, a drugą m. Chorzów wraz z m. Ruda Śląska (ryc. 2(D)). Przy uwzględnieniu obu płci zachodzi wyraźna koherencja chorologiczna największego ryzyka zgonów na RJG na terenie Chorzowa i Rudy Śląskiej. OMÓWIENIE Trendy umieralności na nowotwory złośliwe jelita grubego (C18 C21) mają w dotąd analizowanych populacjach bardzo zróżnicowany charakter [2, 3].

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2013, Vol. 16, No. 3 Brunon Zemła i wsp.: Typologia i deskrypcja endemii zgonów na raka jelita grubego 31 (A) 1999 2002 19.8 Woj. śląskie 21,7 19,4 1. Pow. będziński 21,1 22,2 2. Pow. bielski 20,8 21,4 3. Pow. cieszyński 20,5 14,3 4. Pow. częstochowski 19,9 15,5 5. Pow. gliwicki 24,8 13,1 6. Pow. kłobucki 19,7 19,9 7. Pow. lubliniecki 24,9 21,8 8. Pow. mikołowski 21,6 18,7 9. Pow. myszkowski 22,9 17,9 10. Pow. pszczyński 18,0 17,5 11. Pow. raciborski 16,0 24,8 12. Pow. rybnicki 27,0 21,4 13. Pow. tarnogórski 18,1 19,3 14. Pow. bieruńsko-lędziński 18,5 22,1 15. Pow. wodzisławski 23,1 16,5 16. Pow. zawierciański 25,4 17,3 17. Pow. żywiecki 20,2 21,9 18. m. Bielsko-Biała 24,9 15,2 19. m. Bytom 20,2 23,8 20. m. Chorzów 24,3 24,0 21. m. Częstochowa 22,4 22,9 22. m. Dąbrowa Górnicza 20,9 15,8 23. m. Gliwice 18,8 15,8 24. m. Jastrzębie-Zdrój 26,1 17,9 25. m. Jaworzno 25,1 21,0 26. m. Katowice 23,7 18,9 27. m. Mysłowice 20,6 23,4 28. m. Piekary Śląskie 17,2 23,5 29. m. Ruda Śląska 31,4 22,0 30. m. Rybnik 20,2 23,0 31. m. Siemianowice Śląskie 24,0 19,9 32. m. Sosnowiec 22,9 18,1 33. m. Świętochłowice 25,8 21,3 34. m. Tychy 22,6 19,7 35. m. Zabrze 16,1 20,1 36. m. Żory 20,8 (B) 2006 2009 Woj. śląskie 20,9 1.Pow. będziński 20,3 2.Pow. bielski 19,9 3.Pow. cieszyński 21,5 4.Pow. częstochowski 17,5 5.Pow. gliwicki 20,2 6.Pow. kłobucki 19,3 7.Pow. lubliniecki 22,9 8.Pow. mikołowski 20,8 9.Pow. myszkowski 20,7 10.Pow. pszczyński 19,7 11.Pow. raciborski 17,8 12.Pow. rybnicki 25,2 13.Pow. tarnogórski 18,8 14.Pow. bieruńsko-lędziński 17,1 15.Pow. wodzisławski 21,5 16.Pow. zawierciański 21,0 17.Pow. żywiecki 17,4 18.m. Bielsko-Biała 22,3 19.m. Bytom 17,7 20.m. Chorzów 25,7 21.m. Częstochowa 23,1 22.m. Dąbrowa Górnicza 21,8 23.m. Gliwice 18,9 24.m. Jastrzębie-Zdrój 20,4 25.m. Jaworzno 22,9 26.m. Katowice 22,5 27.m. Mysłowice 21,3 28.m. Piekary Śląskie 19,9 29.m. Ruda Śląska 27,9 30.m. Rybnik 20,2 31.m. Siemianowice Śląskie 23,1 32.m. Sosnowiec 21,6 33.m. Świętochłowice 22,3 34.m. Tychy 21,5 35.m. Zabrze 18,4 36.m. Żory 20,5 Rycina przedstawia zróżnicowanie wskaźników umieralności pomiędzy powiatami województwa śląskiego i względem czasu kalendarzowego. Dane statystyczne do obliczenia wskaźników umieralności pochodziły z GUS. Na mapach przedstawiono średnioroczne standaryzowane wg struktury wieku ludności świata wskaźniki umieralności na 100 tys. dla 36 powiatów województwa śląskiego wg skali metodą równych przedziałów tj. w podziale na cztery równe klasy z zakresu wartości między minimum i maksimum. Zmiany wskaźników umieralności pomiędzy okresami 1999 2002 (mapa A) i 2006 2009 (mapa B) przedstawiono na wspólnej skali w podziale na cztery równe klasy pomiędzy min. i max. z wartości wskaźników z obu okresów. Na mapie (C) na tej samej skali przedstawiono wskaźniki umieralności dla całego badanego 11 letniego okresu 1999 2009. Na mapie (D) przedstawiono wynik statystycznego porównania wskaźników umieralności z 36 powiatów (mapa C) do średniorocznego wskaźnika umieralności dla całego województwa śląskiego z 11 letniego okresu 1999 2009. Wskaźnik umieralności dla powiatu jest Istotnie wysoki/istotnie niski, jeżeli jest istotnie statystycznie wyższy/niższy od wskaźnika umieralności dla całego województwa śląskiego (dla 5% poziomu istotności). This figure presents the results of study of variation in cancer mortality between counties of Silesian Voivodeship and over time. The statistical data for the calculation of death rates for the Silesian Voivodeship came from GUS (Central Office for Statistics). On the maps we present spatial distribution of mortality rates standardized by age according to the distribution of world population. The equal intervals method was used for determining class breaks for each map, ie. class breaks correspond to values that divide the distribution of county-specific rates into 4 equalwidth intervals between the range of values (minimum and maximum). To present the variation of mortality rates between two time periods: 1999 2002 (map A) and 2006 2009 (map B), a unique scale was used for values between minimum and maximum of the rates from both periods. Map (C) on the same scale shows the overall distribution of county specific rates for the whole 11 year period 1999 2009. Map (D) shows the results of analysis of cancer rates in each of 36 counties (map C) compared to overall annual average rate over the 11 year period 1999 2009 in the Silesian Voivodeship. Significantly high (Istotnie wysokie) / Significantly low (Istotnie niskie): the county-specific rates are statistically significantly higher or lower than the overall (at the 5% level). Ryc. 1. Umieralność na nowotwory złośliwe jelita grubego (C18 C21 wg MSKCh i PZ X), województwo śląskie, 1999-2009, MĘŻCZYŹNI Fig. 1. Mortality for large bowel cancer (ICD-X C18 C21), Silesian Voivodeship, 1999 2009, MALES (C) 1999 2009 (D) 1999-2009