CC BY
125
Педиатрический вестник Южного Урала № 2, 2015
УДК 616-008.8-053+612.015.31
ИССЛЕДОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
В БИОЛОГИЧЕСКИХ СУБСТРАТАХ У ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ (обзор литературы)
Г. Н. Киреева, Д. И. Билялутдинова ГБУЗ ЧОДКБ, г. Челябинск, Россия
Ключевые слова: микроэлементы, микроэлементоза, дети
STUDIES CONTENT OF MICROELEMENTS IN BIOLOGICAL SUBSTRATES IN CHILDREN AND TEENAGERS (the literature review)
G. N. Kireyeva, D. I. Bilyalutdinova
SBHCI CRPCH, Chelyabinsk, Russia
Keywords: microelements, microelementoses children
Микроэлементозы вследствие антропогенного загрязнения окружающей среды вызывают серьезную озабоченность своими негативными последствиями для здоровья различных групп населения и нации в целом [1, 2]. По мнению ведущих российских педиатров, здоровье ребенка должно рассматриваться как основной биоиндикатор экологического риска, что обуславливает необходимость обязательного медико-социального мониторинга состояния здоровья детского населения в местах проживания с экологическими неоднородностями окружающей среды [3].
Ксенобиотический профиль биогеоценоза у человека реализуется путем формирования доклинических или патологических проявлений микроэле-ментозов. Дефицит или избыток микроэлементов может сказываться на различных функциях организма на протяжении всей жизни человека; таким образом, микроэлементоз, приобретенный в детстве, имеет долгосрочные последствия [4, 5].
Наиболее часто исследования микроэлементов в биологических средах населения, проживающего в том или ином обследуемом регионе, выявляют некоторую специфичность. Выполнение такого рода популяционных исследований осложняется трудностями проведения клинической и лабораторной диагностики, связанными с общей симптоматикой многих заболеваний, и отсутствием в медицинских учреждениях оборудования для объективного обнаружения тяжелых металлов в биосубстратах человека [6, 7].
Вероятно, именно такого рода сложностями и объясняется в некоторых случаях противоречивость полученных данных. В загрязненных кадмием районах Ульяновской области наблюдалась повышенная заболеваемость сахарным диабетом. Частота заболеваний юношеским и ревматоидным артритами, нервной системы увеличивалась по мере накопления
цинка в пахотных почвах. Высокое содержание меди отразилось на возникновении врожденных аномалий. Загрязнение никелем способствовало развитию реактивных артропатий. В нескольких случаях наблюдалась обратная зависимость: на фоне повышенного содержания цинка встречаемость болезней уха, сосцевидного отростка падала; в загрязненных никелем районах снижалось количество новообразований, болезней крови и кроветворных органов [8]. В одной из обзорных статей обобщены данные научной литературы о влиянии ацетата свинца и солей тяжелых металлов на репродуктивную функцию и эмбриогенез. Анализ данных научных экспериментальных работ свидетельствует о недостатке информации о влиянии тяжелых металлов на репродуктивную функцию и эмбриогенез, а также отсутствии данных о влиянии низких и сверхнизких доз [9].
В ходе изучения содержания ртути, свинца и кадмия в крови женщин коренных национальностей Крайнего Севера установлена связь увеличения частоты возникновения некоторых неблагоприятных исходов беременности и патологии развития плода с повышенным воздействием на матерей тяжелых металлов. Но выявленные зависимости статистически недостоверны [10].
Волосы в качестве достаточно информативного субстрата подтверждения диагноза микроэлементоза хорошо себя зарекомендовали и широко используются многими исследователями. Коллеги из Казахстана изучали содержание металлов-канцерогенов в волосах и крови детского населения трех городов Актюбинской области. Полученные данные указывают на более высокое содержание канцерогенов у детей, проживающих в Хромтау и Актюбинске, где их содержание было в 2 раза выше по сравнению с г. Алга [11]. В монографическом издании, посвященном заболеваемости щитовидной железы в Томской области, описаны роли эколого-геохимических
58
Обзор литературы
факторов и микроэлементного дисбаланса в формировании различных видов ее патологии [12].
Европейский Север является территорией риска развития целого ряда элементозов. Определены уровни накопления макроэлементов, эссенциальных и токсических микроэлементов в составе волос детей из Республики Коми. Раскрыта специфика корреляционных связей между элементами на Севере. Характерная особенность элементного статуса детского населения — это избыток марганца, никеля, недостаток меди и селена. Дисбаланс элементов является в большей мере следствием геохимических и климатогеографических особенностей территории [13, 14].
Выявлена высокая распространенность хронических неспецифических заболеваний легких среди населения Таймырского автономного округа, подвергающегося воздействию выбросов Норильского горно-металлургического комбината, особенно у коренных народностей Севера (21,8 %). Повышенное содержание меди, никеля и свинца в эритроцитах обследованных, отражающее долговременный статус, коррелировало со степенью загрязнения среды обитания металлами и было достоверно выше, чем у жителей контрольной территории. Нарушение соотношений металлов-микроэлементов было более выражено у больных с хроническими легочными заболеваниями [15].
В течение последних десятилетий появилась тенденция, отражающая возможный синергизм промышленных поллютантов органической и неорганической природы [16]. Так, изучена связь между пораженностью организма ксенобиотиками (хлорорганическими пестицидами) и развитием нарушений систем организма (репродуктивной, иммунной и других), что позволит сделать более обоснованным заключение об отнесении заболеваний этих систем к экопатологии. Определялись показатели внутриклеточного метаболизма (активность сукцинатдегидрогеназы в лимфоцитах крови беременной женщины) и показатели функционального состояния плаценты (уровень трофобластического бета-глобулина в сыворотке крови беременной женщины). Проводилось исследование связи клинических характеристик течения беременности, состояния плода и новорожденного с вышеперечисленными ксенобиотиками. Беременные женщины, в организме которых выявлены ксенобиотики (хлорорганические пестициды и тяжелые металлы — ртуть и свинец), составляют группу высокого риска развития акушерской и перинатальной патологии. Маркером потенциального риска развития акушерской и перинатальной патологии являются такие показатели поражений внутренней среды организма беременной женщины, как мутагенность крови и мочи [17].
Уровни стойких органических загрязнителей и металлов в крови коренных жителей, включая беременных женщин, оказались значительными, среди мужчин прибрежной Чукотки — особо высокими. Содержание в крови полихлорированных бифенилов (ПХБ), свинца и ртути у женщин репродуктивного возраста зачастую превышает международные допустимые уровни. Выявлена зависимость (в т. ч. дозовая) проявления неблагоприятных исходов беременности и патологии развития плода (преждевременные роды, низкий вес новорожденных, выкидыши, мертворождения, врожденные пороки развития) от экспозиции матерей к ПХБ, гексахлорбензолам (ГХБ), хлоридам, ртути, а также зависимость некоторых параметров менструальных нарушений от экспозиции к ПХБ. Полученные результаты позволили разработать для регионов Севера комплекс эффективных мер по безопасности питания и профилактике загрязнения среды обитания коренных жителей стойкими токсичными веществами, снижению экспозиции и, соответственно, риска их вредного воздействия на здоровье, при этом не нарушая образ жизни и культурные традиции аборигенов [18].
Жизнь в мегаполисах сопряжена с повышенной техногенной нагрузкой и развитием отклонений параметров здоровья. В ходе одномоментного эколого-эпидемиологического исследования было изучено содержание меди, никеля, свинца, цинка, мышьяка и марганца в образцах волос и крови детей младшего школьного возраста, проживающих в Центральном административном округе г. Москвы. Всего обследовано 265 школьников 7-10 лет, посещающих общеобразовательные школы, расположенные вблизи проспекта Мира и 3-го транспортного кольца. Избыточное содержание тяжелых металлов выявлено в общей сложности у 10 % детей. Результаты исследования показали, что частота развития отклонений в состоянии бронхолегочной и сердечно-сосудистой систем у детей младшего школьного возраста тем выше, чем ближе расположены школа и место постоянного проживания к крупным автомагистралям. Независимым фактором экологического риска у школьников оказались концентрации никеля в волосах, превышающие 0,2 мкг/г. Для данного фактора риска установлены слабые, но значимые дозозависимые эффекты в отношении возникновения зудящей сыпи, не проходящей в течение 6 месяцев, и повышенного уровня диастолического артериального давления, объясняющие 8-10 % изменчивости соответствующих показателей здоровья. Другим независимым фактором риска развития повышенных уровней диастолического артериального давления у школьников оказалось курение в семье [19].
Проведена оценка загрязнения атмосферного воздуха территорий 7 детских садов г. Биробиджана
59
Педиатрический вестник Южного Урала № 2, 2015
взвешенными веществами и тяжелыми металлами. Рассчитаны коэффициенты концентрации изучаемых элементов по отношению к фоновому району и подсчитаны суммарные показатели концентрации. Изучена заболеваемость детей, посещающих эти детские дошкольные учреждения, болезнями органов дыхания за один год. Методом корреляционного анализа подтверждена связь между загрязнением воздуха и заболеваемостью детей [20].
Проведены исследования элементного статуса населения г. Челябинска (начиная с 18-летнего возраста) для выявления рисков развития гипо- и ги-перэлементозов техногенной природы. Во всех возрастных группах установлено превышение на 32,0-38,0 % верхней границы допустимого уровня содержания никеля, который провоцирует у каждого второго (третьего) челябинца риск развития гипер-элементоза никелем. Начиная с 30-летнего возраста и на протяжении всей жизни большинство горожан испытывают повышенную нагрузку со стороны таких токсичных элементов, как кадмий, свинец, ртуть и хром. При этом с возрастом риск развития гипер-элементозов значительно возрастает. Однако риски развития гиперэлементоза мышьяком встречаются лишь в единичных случаях. Таким образом, научно обоснована возможность производства продуктов питания, обогащенных селеном, который является антагонистом по отношению ко многим тяжелым металлам и обладает выраженным антиоксидантным действием [21].
Подтверждение реципрокных соотношений эс-сенциальных химических элементов и тяжелых металлов в сыворотке крови у 102 пациентов с ювенильным артритом представлено в работе исследователей из Челябинска. Наиболее значимым оказалось снижение цинка и железа на фоне избыточного содержания свинца и хрома [22]. Проведено определение содержания эссенциальных (цинк, селен, медь) и токсичных (свинец, кадмий) микроэлементов в сыворотке крови и суточной моче у 120 детей в возрасте от 3 до 15 лет с микробно-воспалительными нефропатиями. Выявлен дефицит эссен-циальных (цинк, селен, медь) и избыток токсичных (свинец) микроэлементов у детей с острым и хроническим пиелонефритом в различные периоды заболевания [23].
Одним из значимых проявлений микроэлементоза является остеопения. Проведено изучение микроэлементного статуса у 100 подростков, из них у 46 выявлена остеопения. При обследовании выявлены сдвиги в содержании бора, меди, марганца и цинка — микроэлементов, принимающих непосредственное участие в процессах остеогенеза. Выявлены взаимосвязи между содержанием микроэлементов в волосах и минеральной плотностью костной ткани (МПКТ),
проанализирована возможность воспроизведения состояния МПКТ через комплекс исследуемых микроэлементов [24].
Риск снижения МПКТ усугубляется у детей с хронической соматической патологией, в частности с гастродуоденитом, которая находится в зависимости от степени контаминантной нагрузки. Результаты оценки риска развития нарушений костного метаболизма у детей с хроническим гастродуоденитом, проживающих в условиях воздействия металлов, свидетельствуют о необходимости проведения ранних диагностических и лечебных мероприятий по профилактике развития остеопенических состояний [25].
В генезе нарушения содержания микроэлементов могут играть роль и наследственные факторы. Описаны дисэлементозы таких эссенциальных химических элементов, как магний, кальций, марганец, бор, у детей с недифференцированной дисплазией соединительной ткани. Основная и контрольная группы, состоящие из 30 детей каждая, сформированные на основании случайной выборки, имели достоверные различия по частоте развития дисэлементозов у детей (р > 0,05). Коррекция клинических проявлений основного патологического симптомокомплекса успешно осуществлялась путем назначения органических соединений магния, кальция. На результатах обследования 102 детей в возрасте 9-14 лет показана ассоциация синдрома гипермобильности суставов и снижения минеральной плотности кости (МПК). Клинические проявления патоморфоза суставной гипермобильности при ее сочетании с остеопенией заключаются в снижении антропометрических показателей и повышении числа стигм дизэмбриогене-за. Факторами повышенного риска снижения МПК у этой категории пациентов являются наследственная отягощенность по хроническим неинфекционным и аллергическим болезням, токсикоз первой половины беременности у матери, ранний перевод ребенка на искусственное вскармливание и сопутствующие хронические заболевания. Костный метаболизм у детей, имеющих сочетание синдрома гипермобильности суставов и остеопении, характеризуется дисбалансом основных маркеров ремоделирования, снижением сывороточного уровня остеокальцина и относительным увеличением С-концевых телопептидов на фоне нормальных концентраций кальция и фосфора, а также накоплением в организме таких больных остеотоксических металлов, прежде всего алюминия [26].
Формирование микроэлементозов оказывает влияние на весь каскад составляющих гомеостаза. В статье представлены результаты оценки биохимического статуса 210 детей в возрасте 4-7 лет, проживающих в условиях комплексного аэрогенного воздействия ванадия пятиокиси, марганца и его соединений, по-
60
Обзор литературы
ступающих в атмосферный воздух с промышленными выбросами металлургических производств. Установлены в крови обследованных детей повышенные концентрации данных металлов. Обнаружен комплекс отклонений лабораторных показателей, характеризующих развитие негативных эффектов в виде нарушения баланса окислительных и антиоксидантных процессов, активации цитолитического процесса, дисбаланса метаболизма, снижения белоксинтези-рующей функции, нарушения энергетического резерва, развития воспалительных реакций и неспецифической сенсибилизации [27, 28].
Известно, что частота встречаемости цинк-дефи-цитных состояний у детского населения России очень высока (может достигать 30 % и более). Проведена коррекция цинк-дефицитного состояния 330 детей и подростков с низким содержанием цинка в волосах в возрасте от 2 до 14 лет, проживающих в Москве. После проведенной коррекции в волосах у всех существенно возрастал уровень цинка и снижалось содержание токсикантов, наблюдались положительные сдвиги в состоянии здоровья детей [29].
Некоторые авторы включают в медицинскую терминологию слово «металлы», например «металлонефропатии» [30].
Заключение. Использование данных биомониторинга с определением тяжелых металлов в неинвазивных биосредах является перспективным скрининговым методом определения групп детей с высоким экологическим риском, оправданным при изучении хронических низкодозовых воздействий тяжелых металлов.
Литература
1. Авцын А. П., Жаворонков А. А., Строчкова Л. С. Принципы классификации заболеваний биогеохимической природы // Архив патологии. — 1983. — № 9. — С. 3-14.
2. Скальный А. В., Демидов В. А., Скальная М. Г Оценка элементного статуса популяции в гигиенической донозологической диагностике // Профилактическая и клиническая медицина. — 2001. — № 2-3. — С. 64-67.
3. Barr D. B, Wang R. Y., Needman L. I. Biologic monitoring of exposure to environmental chemicals throughout the life stages: Requirements and issues for consideration for the National Children’s Study // Environ. Health Perspect. — 2005. — Vol. 113, № 8. — Р. 1083-1091.
4. Экологическая педиатрия / под ред. А. Д. Царегородцева, А. А. Викторова, И. М. Османова. — М. : Триада-Х, 2011. — 328 с.
5. Бондаренко В. П., Киреева Г. Н. Методы лабораторной диагностики здоровья детей в экологически неблагоприятных районах // Здоровье населения промышленных моногородов : сб материалов междисци-
плинарной науч.-практ. конф. — Челябинск, 2014. — С. 13-16.
6. Жуковская Е. В. Оценка рисков неблагополучия в ходе проведения медико-экологических исследований // Здоровье населения промышленных моногородов : сб. материалов междисциплинарной науч.-практ. конф. — Челябинск, 2014. — С. 24-28.
7. Рыбкин В. С., Богданов Н. А., Чуйков Ю. С., Теплая Г. А. Тяжелые металлы как фактор возможных экологически обусловленных заболеваний в астраханском регионе // Гигиена и санитария. — 2014. — Т. 93, № 2. — С. 27-31.
8. Терехина Е. А., Горбачев В. Н., Климентова Е. Г. Влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на здоровье населения Ульяновской области // Вестник новых медицинских технологий. — 2013. — Т. 20, № 3. — С. 66-69.
9. Колосова И. И. Влияние ацетата свинца, солей тяжелых металлов на репродуктивную функцию // Вестник проблем биологии и медицины. — 2013. — Т. 2, № 3 (103). — С. 013-018.
10. Дударев А. А., Чупахин В. С., Мизернюк В. Н. и др. Тяжелые металлы в крови женщин коренных национальностей Крайнего Севера // Гигиена и санитария. — 2010. — № 4. — С. 31-34.
11. Хасанова Г. М., Валишин Д. А. Концентрация тяжелых металлов в плазме крови при геморрагической лихорадке с почечным синдромом в различные периоды болезни // Сибирский мед. журнал. — 2009. — Т. 87, № 4. — С. 101-102.
12. Мамырбаев А. А., Бекмухамбетов Е. Ж., За-сорин Б. В., Кибатаев К. М. Содержание металлов в волосах и крови детского населения городов Актю-бинской области // Гигиена и санитария. — 2012. — № 3. — С. 61-15.
13. Зайнуллин В. Г., Бондарь И. С., Кондратё-нок Б. М. Особенности накопления химических элементов в волосах детского населения Республики Коми // Известия Коми НЦ УРО РАН. — 2014. — № 2 (18). — С. 24-31.
14. Тупиков В. А., Наумова Н. Л., Ребезов М. Б. Элементный состав волос как отражение экологической ситуации // Вестник Южно-Уральского государственного университета. — 2012. — № 21 (280). — С. 119-122. (Сер. «Образование, здравоохранение, физическая культура»).
15. Колпакова А. Ф. О роли загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами в патогенезе хронических заболеваний органов дыхания // Сибирский мед. журнал. — 1999. — Т. 19, № 4. — С. 040-042.
16. Жуковская Е. В., Спичак И. И., Баербах А. В., Огошкова И. А. и др. Загрязнение грудного молока жительниц города Магнитогорска диоксиноподобными соединениями // Иероглиф. — 2005. — Т. 8, № 27. — С. 1089-1092.
61
Педиатрический вестник Южного Урала № 2, 2015
17. Дударев А. А. Персистентные полихлорированные углеводороды и тяжелые металлы в арктической биосфере: основные закономерности экспозиции и репродуктивное здоровье коренных жителей // Биосфера. — 2009. — Т 1, № 2. — С. 186-202.
18. Ильченко И. Н., Самуйленко А. А., Ляпунов С. М. Воздействие тяжелых металлов и угрозы здоровью школьников — жителей ЦАО г. Москвы // Социальные аспекты здоровья населения. —
2012. — Т 24, № 2. — С. 6.
19. Турбина Е. А. Влияние загрязнения атмосферы взвешенными веществами и тяжелыми металлами на заболеваемость органов дыхания у детей // Здоровье населения и среда обитания. — 2012. — № 2. — С. 21-23.
20. Узунова А. Н., Аксенов А. В. Значимость из-
менений содержания тяжелых металлов в сыворотке крови при ювенильном артрите у детей, проживающих в крупном промышленном центре Южного Урала — Челябинске // Педиатрический вестник Южного Урала. — 2015.---№ 1. — С. 48-51.
21. Мельникова И. А., Нагаева Т А, Балашёва И. И, Матковская Т. В. Особенности микроэлементного гомеостаза при микробно-воспалительных нефропатиях у детей // Бюл. сибирской медицины. — 2012. — Т. 11, № 3. — С. 169-170.
22. Творогова Т М., Воробьев А. С. Недифференцированная дисплазия соединительной ткани с позиции дисэлементоза у детей и подростков // РМЖ. — 2012. — № 24. — С. 2015-2021.
23. Захарова И. Н., Творогова Т. М., Воробьева А. С., Кузнецова О. А. Микроэлементоз как фактор формирования остеопении у подростков // Педиатрический журнал им. Г. Н. Сперанского. — 2012. — № 33. — С. 42-46.
24. Спивак Е. М., Комракова С. А. Минеральная плотность кости при синдроме гипермобильности суставов в детском возрасте // Вопр. практической педиатрии. — 2008. — Т. 3, № 6. — С. 28-32.
25. Зайцева Н. В., Аминова А. И., Минченко Е. Ю. и др. Оценка риска развития нарушений костного метаболизма у детей с хронической гастродуоденальной патологией в условиях экологического неблагополучия // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. — 2014. — № 6 (106). — С. 19-24.
26. Машаева Л. Л., Олимпиева С. П. Исследование влияния пораженности ксенобиотиками внутренней среды организма на развитие акушерской и перинатальной патологии // Аллергология и иммунология. — 2007. — Т. 8, № 1. — С. 321.
27. Землянова М. А., Щербина С. Г., Звездин В. Н., Пустовалова О. В. Оценка биохимического статуса детей, проживающих в условиях комплексного аэрогенного воздействия промышленных выбросов металлургических производств // Медицинский альманах. — 2012. — № 2. — С. 212-216.
28. Землянова М. A., Тарантин А. В. Нарушения белкового профиля человека в условиях воздействия тяжелых металлов // Экология человека. — 2012. — № 7. — С. 7-14.
29. Детков В. Ю., Исанкина Л. Н., Скальный А. В. Опыт использования медицинской технологии «Выявление и коррекция нарушений минерального обмена организма человека» в оценке эффективности коррекции дефицита цинка у детей // Техн. живых систем. — 2014. — Т. 11, № 4. — С. 36-46.
30. Самохина Н. А., Третьякова Е. В. Показатели изменения микроэлементного статуса в патогенезе металлонефропатий // Микроэлементы меди в медицине. — 2011. — Т. 12, № 3-4. — С. 59-63.
62
