CC BY
103
ИССЛЕДОВАНИЕ БИОГЕОХИМИИ СЕЛЕНА В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ
РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Козлова Галина Геннадиевна
канд. хим. наук, доцент, Бирский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Башкирский государственный университет», РФ, Республика Башкортостан, г. Бирск E-mail: gg. birsk@gmail. com
Трясцина Елена Владиславовна
магистрант,
Бирский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Башкирский государственный университет», РФ, Республика Башкортостан, г. Бирск E-mail: [email protected]
Махмутов Айнур Рашитович
канд. хим. наук, доцент, Бирский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Башкирский государственный университет», РФ, Республика Башкортостан, г. Бирск E-mail: [email protected]
Онина Светлана Александровна
канд. хим. наук, доцент, Бирский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Башкирский государственный университет», РФ, Республика Башкортостан, г. Бирск E-mail: onina_svetlana@mail. ru
Исследование биогеохимии селена в северных районах Республики Башкортостан // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Козлова Г.Г. [и др.]. 2015. № 7 (15) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/2339
Усманов Салават Мударисович
д-р физ.-мат. наук, профессор, директор, Бирский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Башкирский государственный университет», РФ, Республика Башкортостан, г. Бирск
E-mail: [email protected]
THE RESEARCH OF BIOGEOCHEMISTRY OF SELENIUM IN THE NORTHERN REGIONS REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN
Galina Kozlova
Candidate of Chemical Sciences, associate professor, Birsk branch of the state budgetary educational institution of higher professional education «Bashkir State University»,
Russia, Republic of Bashkortostan, Birsk
Elena Tryastsina
magister
Birsk branch of the state budgetary educational institution of higher professional education «Bashkir State University»,
Russia, Republic of Bashkortostan, Birsk
Aynur Makhmutov
Candidate of Chemical Sciences, associate professor, Birsk branch of the state budgetary educational institution of higher professional education «Bashkir State University»,
Russia, Republic of Bashkortostan, Birsk
Svetlana Onina
Candidate of Chemical Sciences, associate professor, Birsk branch of the state budgetary educational institution of higher professional education «Bashkir State University»,
Russia, Republic of Bashkortostan, Birsk
Salavat Usmanov
Doctor of Physico-Mathematical Sciences, professor, director, Birsk branch of the state budgetary educational institution of higher professional education «Bashkir State University»,
Russia, Republic of Bashkortostan, Birsk
АННОТАЦИЯ
В статье представлены результаты и проведен анализ исследований в области биогеохимии селена на территории ряда районов Республики Башкортостан — Аскинском, Балтачевском, Бирском, Мишкинском и Туймазинском. Для более полного понимания особенностей миграции селена, его биологического влияния на организм человека и значение в профилактике эндемических заболеваний были проведены исследования почвы, питьевой и талой воды, а также сыворотки крови людей, проживающих на исследуемых территориях.
ABSTRACT
The article presents the results and biogeochemical research analysis of selenium on the territory of the Republic of Bashkortostan in the regions of Askinskiy, Baltachevskiy, Birskiy, Mishkinskiy and Tuimazinskiy. We conducted the research of the soil, drinking water and meltwater, as well as of the serum of people living in the study area. It gave us a more complete understanding of the selenium migration and its biological effects on the human organism and the importance of the prevention of endemic diseases.
Ключевые слова: биогеохимия, селен, щитовидная железа, питьевая вода, почва, кровь.
Keywords: biogeochemistry, selenium, thyroid, drinking water, soil, blood.
Введение. В ходе эпидемиологических исследований, посвящённых изучению состояния здоровья населения в различных регионах России, выявлена проблема недостаточности ряда микроэлементов. Чрезвычайно важным является связь недостатка микроэлементов с этиологией заболеваний человека. Селен — жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими функциями и широким спектром биологического действия. Начиная с 70-х годов ХХ в. интерес к биогеохимическим исследованиям селена
резко возрос. Это связано с установлением важности селена для человека и животных как эссенциального микронутриента.
До проведения исследований, результаты которых представлены в данной статье, были известны некоторые оценочные данные (рис. 1), позволяющие отнести территорию Республики Башкортостан к региону с умеренным недостатком селена [7, с. 70].
Рисунок 1. Содержание селена в растениях и почве на территории России [7, с. 17].
1 — выраженный дефицит селена, 2 — умеренный недостаток селена,
3 — относительно нормальный уровень селена в среде, 4 — повышенное содержание селена в растениях и среде, 5 — участки селеновых аномалий и потенциальных биогеохимических гиперпровинций.
Основными звеньями пищевой цепи переноса селена служат почва — растения — животные — человек. Уровень содержания селена в крови является функцией его содержания в пищевых продуктах, питьевой воде, в растениях и почве.
Так как дефицит селена часто наблюдается на фоне низкой обеспеченности другими микронутриентами, то совместные дефициты могут усиливать негативные эффекты друг друга. Например, недостаток селена утяжеляет нарушения эндокринной системы, обусловленные дефицитом йода, в результате развивается патологическая недостаточность щитовидной железы в форме эндемического зоба [5, с. 117]. Белковый комплекс селена в виде гомодимера, каждая субъединица которого содержит по одному остатку селеноцистеина, участвует в дейодировании как внешнего, так и внутреннего кольца тироксина
(Т4), поставляет периферийным тканям трийодтиронин (Т3), образующийся из Т4, секретируемого щитовидной железой [7, с. 21]. При дефиците селена синтез и метаболизм этих гормонов нарушается [9, с. 302—308].
При постоянном поступлении селена в рацион людей снижается уровень тироксина в крови за счёт дейодиназной активности и образования Т3. С другой стороны, высокие концентрации селена могут приводить к нарушениям структурно-функциональных параметров щитовидной железы, так как избыток селена блокирует конверсию Т4 в Т3.
Целесообразность исследования взаимосвязи между метаболизмом йода, селена и функцией щитовидной железы для более разностороннего понимания биогеохимии селена и его значения в профилактике эндемических заболеваний является актуальным.
Объекты и методы исследований. Для выявления региональных особенностей в биогеохимическом цикле селена был проведён ряд исследований: определён уровень содержания селена в почве, питьевой и талой водах ряда районов Республики Башкортостан: Аскинском, Балтачевском, Бирском, Мишкинском и Туймазинском (рис. 2).
Рисунок 2. Карта районов Республики Башкортостан (3 — Аскинский;
7 — Балтачевский; 14 — Бирский; 15 — Мишкинский; 29 — Туймазинский)
При получении результатов исследований в почве, питьевой и талой воде было принято решение определить селен в сыворотке крови людей, проживающих на исследуемых территориях, с целью выявления определения влияния селена на функцию дейодирования гормона Т4.
При изучении биогеохимии селена был использован метод абсорбционности атомного пара, получаемого электротермической атомизацией пробы в графитовой печи атомно-абсорбционного спектрометра «КВАНТ-7.ЭТА» согласно методическому пособию для практического использования в санитарногигиенических исследованиях [3, с. 107; 4, с. 188]. Были отобраны пробы почвы в соответствии с ГОСТ 17.4.3.-01-83 [1] и питьевой воды в соответствии с ГОСТ 31862-2012 [2] в исследуемых районах Республики Башкортостан. Исследования
определения селена проводились на основе приборной базы аккредитованной аналитической лаборатории «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Приволжскому федеральному округу» (филиал «ЦЛАТИ по Республики Башкортостан» ФГУ «ЦЛАТИ по ПФО»).
Результаты и их обсуждение. Содержание селена в почве, питьевой и талой воде представлено в таблице 1.
Таблица 1.
Содержание селена в почве, питьевой и талой воде ряда районов Республики Башкортостан
Районы Почва, мкг/дм3 Питьевая вода, мкг/дм3 (ПДК-10 мкг/дм3 СанПиН 2.1.4.1074-01 Г61) Талая вода, мкг/дм3
1 2 3 4
Аскинский 21,28 35,98 24,88
Балтачевский 27,49 70,50 55,65
Бирский 19,67 51,86 39,95
Мишкинский 23,54 40,80 25,91
Туймазинский 27,63 52,34 46,75
Из таблицы 1 видно, что в талой воде селена меньше, чем в питьевой. Можно предположить, что селен высвобождается в воздух в виде летучих метилированных соединений, таких как (CH3)2Se. Для оценки уровня обеспеченности почвы селеном принимают следующие пороговые значения концентрации микроэлемента: менее 125 мкг/кг — область селенодефицита; 125—175 мкг/кг — маргинальная недостаточность; 175—3000 мкг/кг — область оптимума; более 3000 мкг/кг — область избытка [10, с. 227]. Таким образом, исследуемые районы Республики Башкортостан по содержанию селена в почве можно отнести к области с крайним селенодефицитом.
Исследования содержания селена в сыворотке крови проводились в группе людей разного возраста и пола, которые предварительно сдали кровь на определение функции гормона щитовидной железы Т4 и гормона гипофиза ТТГ — главного регулятора гормонов щитовидной железы. Результаты определения селена в крови группы из 15 человек представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Результаты содержания Т4, ТТГ и селена
№ Пол/год рождения Т4, пмоль/дм3 ТТГ, мкМЕ/см3 Среднее содержание селена, мкг/дм3
1 2 3 4 5
1 ж/1961 16,0 0,44 83,128
2 ж/1974 12,0 4,5 66,347
3 ж/1964 9,5 5,8 44,628
4 ж/1987 21,3 0,4 41,512
5 ж/1956 14,0 1,8 146,25
6 ж/1944 9,8 2,5 158,85
7 ж/1967 12,0 3,0 75,117
8 ж/1988 20,0 1,3 72,717
9 м/1956 11,0 1,7 57,191
10 ж/1962 12,0 2,0 81,446
11 ж/1964 13,0 2,5 122,20
12 ж/1950 12,0 7,0 73,153
13 м/1961 7,5 4,2 59,085
14 м/1956 13,5 2,8 69,576
15 ж/1961 11,0 1,6 129,24
Норма содержания гормонов: Т4 свободный (10—23 пмоль/дмЗ),
ТТГ (0,23—3,4 мкМЕ/см3). Норма содержания селена (50—120 мкг/дм3).
Из всех анализируемых образцов только в четырёх случаях ТТГ вырабатывается выше нормы (таблица 2, образцы № 2, 3, 12, 13), однако только у двух обследуемых выявлено уменьшение количества Т4 и, соответственно, небольшое содержание селена. Можно предположить, что у этих людей возможны заболевания щитовидной железы и существует совместный недостаток йода и селена (таблица 2, образцы № 3 и 13).
Содержание селена у 13 % обследуемых имеет значение менее 50 мкг/дм3 и 26 % более 120 мкг/дм3.
Заключение. Анализируя результаты определения биогеохимии селена на территории Аскинского, Балтачевского, Бирского, Мишкинского и Туймазинского районов Республики Башкортостан, получили данные, которые имеют существенное несоответствие между предполагаемым и полученным уровнями обеспеченности селеном населения. Так, глубокий дефицит селена в почве должен проявиться в недостатке селена в питьевой воде и дальше
по пищевой цепи в организме, однако согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 его содержание в питьевой воде превышает ПДК в несколько раз, и содержание в крови большинства исследуемых людей в норме. Аналогичное несоответствие наблюдается и в других регионах России, стран СНГ и Балтии [7, с. 70—72].
Результатом исследования влияния селена на биологическую функцию щитовидной железы стало предположение, что у 13 % исследуемых людей существует эндемический зоб. Ситуация в республике такова, что проблема нехватки йода в рационе достаточно серьёзна и подтверждена учёными [8, с. 3]. Но для выбора метода лечения необходимо сделать более точную и специфичную микроэлементную и гормональную диагностику. В экологическом аспекте исключительно важны знания о взаимодействии метаболизма йода и селена, их недостатке и избытке, их влиянии на организм в целом. До сих пор не определен оптимальный уровень потребления селена, не разработаны методики оценки селенового статуса организма в норме и при патологии, не до конца выяснены механизмы биологического взаимодействия селена с другими нутриентами, что является потенциалом для дальнейшей работы в данной области.
Список литературы:
1. ГОСТ 17.4.3.01-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб // Техэксперт / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.cntd.ru/ (дата обращения: 20.05.2015).
2. ГОСТ 31862-2012. Межгосударственный стандарт. Вода питьевая. Отбор проб // Техэксперт / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.cntd.ru/ (дата обращения: 20.05.2015).
3. Ермаченко Л.А. и Ермаченко В.М. в методическом пособии Атомноабсорбционный анализ с графитовой печью. М. 1997 г. 107 с.
4. Ермаченко Л.А., Ермаченко В.М. Атомно-абсорбционный анализ с графитовой печью. — М., 1999. — 188 с.
5. Розен В.Б. Основы эндокринологии / 3-е изд. под ред. д-ра биол. наук
O. В. Смирновой. — М., 1994. — 117 с.
6. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества // Техэксперт / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.cntd.ru/ (дата обращения: 20.05.2015).
7. Тутельян В.А, Княжев В.А., Хотимченко С.А. и др. Селен в организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе. — М.: РАМН, 2002.
8. Фархутдинова Л.М. Региональные особенности микроэлементного статуса организма человека в развитии тиреоидной и соматической патологии / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://medical-diss.com/ (дата обращения: 20.05.2015).
9. Cammack P.M., Zwahien B.A., Christensen M.J.// J. Nutr. — 1995. — № 125. —
P. 302—308.
10. Tan J., Zhu W., Wang W. et al. Selenium in soil and endemic diseases in China // Sci. Tot. Environ. — 2002. — Vol. 284. — P. 227—235.
