CC BY
69
УДК 574.44
Скальный А.В., Сальникова Е.В., Кван О.В., Сизенцов А.Н., Сальников И.А.
Оренбургский государственный университет Е-mail: [email protected]
изучение взаимосвязи биоаккумуляции цинка
в продуктах питания и организме человека на территории оренбургской области
Изучение влияния эссенциальных элементов на организм человека и животных на сегодняшний день является одним из наиболее актуальных вопросов биоэлементологии. Особый интерес представляют жизненно важные химические элементы, из группы тяжелых металлов, участвующие в обменных процессах. Избыточное поступление данных элементов влечет развитие различных патологических состояний, в связи с чем возникает необходимость мониторирования содержания данных элементов на различных уровнях пищевой цепи, особенно в геохимических провинциях с повышенным уровнем содержания данных элементов. В связи с этим большой интерес вызывает изучение взаимосвязи биоаккумуляции цинка в продуктах питания и организме человека.
В статье представлены данные мониторингового исследования содержание ионов цинка в продуктах питания и в биосубстратах населения Оренбургской области. Исследование продуктов питания, свидетельствует о том, что в районах Западного и центрального Оренбуржья содержание ионов цинка ниже уровня допустимых концентраций, в то время как в Восточной зоне Оренбуржья содержание изучаемого элемента превышало аналоговые значения в 2,2 и 1,9 раза, в центральной и Западной зоне, соответственно.
Исследование биосубстратов (волосы) полученных от населения Оренбургской области свидетельствует о превышение допустимого уровня ионов цинка в волосах женщин проживающих на востоке области на 10 %, что подтверждается корреляционно-регрессионным анализом, свидетельствующем о прямой корреляционной зависимости содержания исследуемого металла в продуктах питания и организме человека.
Ключевые слова: биоэлементы, окружающая среда, экология, Оренбургская область.
В настоящее время активно используются такие термины, как «биоэлемент», «биоэлемен-тоз», «биоэлементология» [1], [2], [3]. По данным автора А.А. Кист (1987) к биоэлементам относятся следующие элементы: Na, К, Са, Mg, О, N Р, S, С, С1, Мп, Fe, 2п, Си, Со, Сг, №, V, Мо, Si, Se, I, F, Вг, As, возможно Sn. Такое объединение элементов подтверждает мысль о том, что порядок содержания тех или иных микроэлементов в организме еще не определяет его биологического значения. Таким образом, биоэлементы - это химические элементы, которые выполняют определенную биологическую роль в организме [4], [5], [6].
В настоящее время актуальными являются исследования биологической роли химических элементов, присутствующих в организмах в микро- и субмикро- количествах. Пища является первичным звеном связи живых организмов с геохимическими особенностями среды [7] и очевидно, что на различных территориях пищевая цепь биоэлементов неодинакова. Это объясняется особенностями содержания химических элементов в воздухе, воде, почве и, следовательно, различным элементным составом продуктов питания [8], [9], [10].
Для исследователей наибольший интерес представляют регионы России с высоким уровнем антропогенной нагрузки. Южный Урал является одним из таких регионов. В пределах Южноуральского субрегиона биосферы выделены медно-цинковые и никель-кобальтово-медные биогеохимические провинции. В провинциях этого субрегиона, где среди населения установлены эндемические анемии, у животных гепатиты, редко - цирроз печени, вызываемые избытком меди, поражения эктодермальных тканей при избытке в среде никеля.
Цинк один из важнейших элементов организма человека. В его присутствии усиливается действие некоторых гормонов половых желез, надпочечников, поджелудочной железы. Он участвует примерно в двухстах ферментативных реакциях в организме. В организме существует конкуренция между цинком и медью, что в условиях Оренбургской области является главным фактором, влияющим на формирование цинкового статуса территории.
Цель исследований - определение содержания микроэлемента цинка в продуктах питания, а также в волосах населения Оренбургского региона.
Биологические науки
Объекты и методы исследования
В ходе исследований на территории Оренбургской области были отобраны образцы пищевых продуктов, а также образцы волос у женщин и мужчин (25-50 лет) долгое время проживающих на территории региона. Определение содержания цинка в продуктах питания проводили методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии по стандартизированным методикам в аккредитованной лаборатории Испытательного Центра ГНУ «Всероссийский НИИ мясного скотоводства» РАСХН (аттестат аккредитации И.Л. NPOOCRU 000121 ПФ 59) [11].
Оценка элементного состава биосубстратов человека (волосы) проводилась в лаборатории АНО «Центр биотической медицины» (г. Москва, аттестат аккредитации ГСЭН. RU.ЦОА.311, регистрационный номер в Государственном реестре РОСС RU.0001.513118) с использованием методов атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (АЭС ИСП и МС ИСП) на приборах ICAP 9000 «Thermo Jarrell Ash», США, Perkin Elmer Optima 2000DV, США) согласно методическим указаниям [12].
Результаты и их обсуждение
Оренбургскую область делят на три климатические зоны: западную - Предуралье, центральную - горный Урал и восточную - Зауралье [13]. Известно, что в организм человека микроэлементы в основном поступают с пищей и водой. В связи с этим были проанализированы хлеб пшеничный, молочные, мясные и рыбные продукты 35 административных районов Оренбургской области.
На первом этапе исследований определяли концентрацию микроэлемента цинка в продуктах питания. В таблице 1 представлены средние значения содержания цинка по трем зонам Оренбуржья. Видно, что в хлебе пшеничном, в мясных и рыбных продуктах Западной и Центральной зон содержание цинка ниже среднего уровня ПДК.
Представленные данные свидетельствуют о том, что содержание цинка в молочных продуктах превышает среднее значение и составляет 3,27 мг/кг в Западной зоне и 3,76 мг/кг в Центральной зоне, при ПДК = 5 мг/кг. В образцах хлеба пшеничного Восточной зоны Оренбуржья содержание цинка выше в 2,2 раза, чем в Центральной и 1,9 раз, чем в Западной. Концентрация цинка в мясных продуктах Восточной зоны в 1,56 раз выше, чем в Центральной и Западной. Установлено, что в рыбных продуктах исследованных образцов низкое содержание цинка и колеблется в интервале 12,26-12,79, при норме 40 мг/кг. Недостаток цинка в продуктах питания может привести к инфекционным и неинфекционным заболеваниям -сахарному диабету, атеросклерозу, ишемической болезни сердца и некоторым другим [14].
Известно, что для оценки уровня содержания микроэлементов в организме человека, наряду с такими диагностическими биосубстратами, как моча, кровь, ногти, хорошей информативностью обладают волосы. Волосы пригодны для массовых скрининговых обследований, так как являются легкодоступным биологическим материалом, сбор их прост, безболезнен и они могут длительно храниться [15].
Волосы наиболее полно отражают уровень содержания как жизненно необходимых элементов (цинк, медь и т. д.), так и токсичных (кадмий, свинец и т. д.). Исследование микроэлементов в волосах дает возможность выявить наличие патологических процессов на пред-клинической стадии, что позволяет внести соответствующую корректировку в профилактику заболевания [16].
На втором этапе исследований мы решили провести анализ волос жителей Оренбургской области на содержание микроэлемента цинка. Результаты показывают, что у жителей Центрального и Западного Оренбуржья наблюдается недостаток цинка в волосах, как у мужчин, так и у женщин.
В волосах мужчин Восточного Оренбуржья среднее содержание цинка в пределах нормы и составляет 214,13 мг/кг, а в волосах женщин выше
Продукты питания Западная зона Центральная зона Восточная зона ПДК
Хлеб пшеничный 13,29±0,695 11,76±0,588 25,59±1,279 50
Молочные продукты 3,27±0,164 3,76±0,188 4,51±0,226 5
Мясные продукты 27,66±1,383 27,51±1,376 43,12±2,156 70
Рыбные продукты 12,79±0,639 12,26±0,613 12,26±0,613 40
Таблица 1 - Среднее значение содержания цинка (мг/кг) в продуктах питания Оренбургской области
Скальный А.В. и др._
допустимого уровня (253,77 мг/кг). По-видимому, влияние оказывает трансграничный перенос вредных веществ со стороны соседней Челябинской области, где находится цинковый завод.
Для выявления степени влияния содержания цинка в продуктах питания на организм человека провели корреляционно-регрессионный анализ. Индекс множественной корреляции R составил 0,56, что говорит о высокой зависимости концентрации цинка в волосах от концентрации факторных признаков.
Выводы
Выявлено, что содержание микроэлемента цинка в продуктах питания оказывает значимое влияние на организм человека.
Изучение взаимосвязи биоаккумуляции цинка...
В продуктах питания и в волосах жителей Центрального и Западного Оренбуржья обнаружены низкие концентрации цинка. Жители нуждаются в продуктах питания обогащенных цинком. Однако, употребление таких продуктов необходимо осуществлять под контролем врачей специалистов. Для сохранения здоровья населения и повышения уровня рождаемости необходимо осуществлять контроль уровня содержания цинка в тех районах, где наблюдается его недостаток.
Уровень цинкового статуса населения Восточного Оренбуржья необходимо постоянно контролировать, так как там уже наблюдается дисбаланс этого микроэлемента.
06.10.2016
Список литературы:
1. Биккулова А.Т., Ишмуратова Г.М. Биоэлементология s-, p-, d-элементов. СПб.: «Наука», 1999. - 256 с.
2. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. - М.: Изд. дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. - 272 с.
3. Скальный А.В., Рудаков И.А, Нотова С.В. Биоэлементная медицина - вопросы терминологии. // Вестник ОГУ. - 2003. № 7. С.157-160.
4. Скальный А.В. Биоэлементология как синтезирующее направление в естествознании (приглашение к дискуссии) // Вестник ОГУ Приложение «Биоэлементология». - 2004. - №4. - С. 6-7.
5. Оберлис Д. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных / Д. Оберлис, Б. Харланд, А. Скальный // под ред. А. В. Скального. - СПб.: Наука, 2008. - 250 с.
6. Кист А.А. Феноменология биогеохимии и бионеорганической химии. - Ташкент: Фан, 1987. - 236 с.
7. Сусликов В.Л. Геохимическая экология болезней. Т.2. Атомовиты. - М.: Гелиос АРВ, 2000. - 672 с.
8. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 245 с.
9. Ковальский В.В. Геохимическая экология. - М.: Наука, 1974. - 300 с.
10. Родионова, Г.Б. Взаимосвязь между содержанием тяжелых металлов и радионуклидов в окружающей среде и продуктах питания / Г.Б. Родионова, О.Н. Канавина, А.В. Конев // Материалы I Съезда Российского общества медицинской элементо-логии (РОСМЭМ). - Москва, 9 - 10 декабря 2004 г. - Т. 5. - Вып. 4. - С. 114-116.
11. Сальникова Е.В., Осипова Е.А. Экологическая оценка распределения цинка на территории Оренбургской области // Вестник ОГУ - 2015. - №10 (185). - С. 310-314.
12. Скальный А.В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученные методом ИСП-АЭС // Микроэлементы в медицине - 2003. - Т.4. - Вып. 1. - С. 55-56.
13. Прихожай, Н.И. Атлас мониторинга земель Оренбургской области / Н.И. Прихожай, И.А. Новоженин, Н.В. Клевцов// -Оренбург: Печатный дом «Димур», 2004. - 58 с.
14. Элементный статус населения России. Часть 4. Элементный статус населения Приволжского и Уральского федеральных округов Л.И. Афтанас и др.; под ред. А.В. Скального, М.Ф. Киселева. СПб: Медкнига «ЭЛБИ-СПб», 2013. - 576 с.
15. Скальный А.В., Яцык Г.В., Одинаева Н.Д. Микроэлементозы у детей: распространенность и пути коррекции. Практическое пособие для врачей. - М., 2002. - 86 с.
16. Харисчаришвили И.З., Горгошидзе Б.Е. Анализ микроэлементного состава волос рентгено-флуоресцентным методом и его значение в деле диагностики заболеваний человека //Экспериментальная и клиническая медицина. - 2006. - №7 (32). -С.65-67.
Сведения об авторах: Скальный Анатолий Викторович, директор института биоэлементологии Оренбургского государственного университета, доктор медицинских наук, профессор 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, ауд. 16315, тел. (3532) 372482 Сальникова Елена Владимировна, заведующий кафедрой химии Оренбургского государственного университета, кандидат химических наук, доцент 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, корп. 3, тел. (3532) 372485, e-mail: [email protected] Кван Ольга Вилориевна, научный сотрудник института биоэлементологии Оренбургского государственного университета, кандидат биологических наук
460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, e-mail: [email protected] Сизенцов Алексей Николаевич, доцент кафедры биохимии и микробиологии Оренбургского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент
460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, e-mail: [email protected] Сальников Игорь Александрович, магистрант геолого-географического факультета Оренбургского государственного университета 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, e-mail: [email protected]
