Некоторые особенности содержания микроэлементов в волосах дошкольников Ярославской области Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

УДК 611.781.1:612.015

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ

микроэлементов в волосах дошкольников

ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ

© 2011 г. А. В. Еремейшвили, М. В. Степанова

Ярославский государственный университет им. П . Г. Демидова, г. Ярославль

Микроэлементы принадлежат к числу незаменимых пищевых факторов, адекватное количество которых в организме является необходимым условием обеспечения здоровья и работоспособности человека. Строгое соблюдение этого условия является особенно важным в детском возрасте, когда происходит интенсивный рост и развитие ребенка. Вопросами микроэлементологии занимались П. А. Авцын, А. А. Жаворонков, М. А. Риш, Л. С. Строчкова, В. М. Боев, А. О. Войнар, Т. И. Межельская, И. В. Мудрый, Б. А. Ревич, А. В. Скальный, В. И. Смоляр и др. Но в основном все исследования проводились среди людей, проживающих в крупных промышленных городах или имеющих в анамнезе экологозависимые заболевания.

Исходя из сказанного целью работы мы поставили изучить микроэле-ментный статус (на примере цинка, меди, свинца и кадмия) у детей от 1 до 6 лет, проживающих в разных экологических условиях Ярославской области (города Углич и Ярославль) за 2006—2008 годы. Всего было обследовано 158 детей. Для анализа использовались волосы [4], взято 638 проб и выполнено 2 552 количественных инверсионных вольтамперометрических измерения. Кроме того, для выявления экологической ситуации названных районов было взято 54 пробы снега (216 измерений) и 300 проб воды (1 200 измерений).

Методы

Для исследования отбирались пробы волос с затылочной части головы, помещались в специальные конверты, которые запечатывались, маркировались фамилией ребенка и датой взятия пробы и отправлялись в лабораторию. Обработка проб волос проводилась по методу А. В. Скального [4]. Далее пробы заливали электролитом и обрабатывали в приборе.

Отбор проб питьевой воды осуществлялся ежемесячно в соответствии с ГОСТ 24481-80 «Вода питьевая. Отбор проб» от 01.01.82 года в районах постоянного проживания детей. Ежемесячно отбирались по три пробы снега на всю мощность снегоотборниками в соответствии с унифицированными методами мониторинга фонового загрязнения природной среды на расстоянии от дороги 0—10 и 50—100 метров. [1] .

В качестве метода определения выбрана инверсионная вольтамперия. Она позволяет обнаружить концентрации переходных металлов от 0,001 мг/кг в пробе, что достаточно для определения выбранных микроэлементов в биосубстратах на уровне предельно допустимых концентраций и ниже. Концентрацию металлов находили методом добавок.

Обрабатывались результаты исследования с помощью программы Statistica версия 5.5, рассчитывалось среднее арифметическое значение,

Изучен микроэлементный статус у детей 1-6 лет, проживающих в разных экологических условиях Ярославской области. Всего обследовано 158 человек (для анализа использованы волосы). Кроме того, для выявления экологической ситуации районов были взяты 54 пробы снега и 300 проб воды.

В качестве метода определения выбрана инверсионная вольтам-перия. В ходе исследований установлено, что в среднем содержание цинка и кадмия в волосах детей соответствует норме, концентрации меди и свинца в младшем дошкольном возрасте превышают значения абсолютной нормы для данных микроэлементов, но не выходят за пределы биологически допустимых границ уровня содержания металлов, а в старшем соответствуют их нормальному уровню. Отмечена положительная корреляция между концентрацией металлов в волосах детей и содержанием этих микроэлементов в питьевой воде и снежном покрове.

Ключевые слова: микроэлементы, волосы, питьевая вода, снежный покров.

среднее квадратическое отклонение, для установления статистической значимости различий использовался непараметрический критерий Уайта, для измерения сопряженности между признаками применялся коэффициент корреляции Спирмена.

Результаты

В результате наших исследований установлено (табл. 1), что содержание меди в отличие от других изучаемых элементов наиболее подвержено отклонению от нормы. У детей в возрасте 1—3 лет г. Ярославля медь находится в концентрации ниже абсолютной нормы (6,5653 ± 0,9200) мг/см3. Как известно, дефицит меди у детей приводит к нарушению опорно-двигательного аппарата: сколиозу, плоскостопию, так как медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), что подтверждается разными исследованиями. Среди изученных групп детей с нарушением опорно-двигательного аппарата встречается 31,6 % от их числа. Кроме того, у детей г. Углича в обеих возрастных группах медь содержится в концентрациях, превышающих абсолютную норму, эта тенденция отмечена также в среднем по выборке детей 1 —3 лет. В соответствии с литературными данными мы предположили, что причинами избытка меди могут быть избыточное поступление ее в организм при использовании медной посуды в быту или нарушение регуляции обмена микроэлемента [3]. Возможно, это связано и с тем, что в основном у большинства детей выборки наблюдается снижение концентрации цинка и увеличение

Таблица 1

Содержание цинка, меди, кадмия и свинца в волосах детей городов Углича и Ярославля (М ± т)

Город Воз- раст, лет Микроэлемент, мг/см3

Цинк Свинец Медь Кадмий

Пределы по А. В. Скаль -ному [3] со 1 АН 51-143 0,68- 3,05 7,80- 11,40 0,07- 0,38

БДГ 30-203 0,21- 4,91 6,51- 14,40 0,01- 0,67

иэ 1 АН 71-153 0,56-2,8 7,68- 11,3 0,05- 0,31

БДГ 44-196 0,15- 5,00 6,42- 14,18 -8 О о°

Ярос- лавль 1-3 98,2705± 7,6587 2,7856± 0,4658 7,7860± 1,3591 0,1103± 0,0316

4-6 61,7175± 5,2640 2,0232± 0,7215 6,5653± 0,9203 0,1103± 0,0316

Углич 1-3 70,9972± 5,6100 3,7829± 0,3348 15,8340± 1,1737 0,2576± 0,0680

4-6 72,4829± 8,8864 3,9266± 0,8211 19,3151± 1,8869 0,1702± 0,0672

В среднем в исследуемой группе 1-3 95,8845± 4,9333 3,5855± 0,2120 12,4997± 0,7172 0,1406± 0,0330

4-6 73,0019± 4,9265 2,7067± 0,2263 10,1710± 0,6929 0,1170± 0,0263

Примечание. АН — абсолютная норма; БДГ — биологически допустимые границы.

содержания меди, т. к. эти микроэлементы являются антагонистами [3].

При исследовании можно было отметить, что содержание меди коррелирует с содержанием свинца и кадмия в организме (г = 0,31 при р = 0,02 и г = 0,11 при р = 0,03). В Ярославле и в среднем по выборке у детей в возрасте 4 — 6 лет свинец находится в пределах абсолютной нормы, но располагается на верхней границе. Только у детей младшего дошкольного возраста (1—3 лет) в среднем по выборке и в Угличе выявлено повышенное содержание данного металла, но в пределах биологической нормы (эта же тенденция отмечается и у меди), что может быть связано с социальными условиями [1].

Кроме того, обнаружена корреляция (р = 0,01) между содержанием свинца и содержанием кадмия в волосах детей. Концентрация кадмия в обеих возрастных группах дошкольников не превышает нормы, и он выявлен только у детей курящих родителей (31,1 %).

Сравнение концентраций тяжелых металлов в волосах в зимний и летний период времени (табл. 2) выявило, что содержание цинка, свинца и кадмия в волосах детей летом больше, чем зимой (р < 0,05); это подтверждает данные литературы [5]. Мы считаем, что поступление более высоких концентраций микроэлементов в летний период времени объясняется высоким уровнем их содержания в окружающей среде (атмосферный воздух, почва и вода). Концентрация меди в биосубстратах в зависимости от сезона не менялась, оставаясь стабильной.

Таблица 2

Сезонная динамика содержания исследуемых микроэлементов в волосах детей дошкольного возраста (М ± т)

Время года Микроэлемент, мг/см3

Цинк Свинец Медь Кадмий

Зима 71,5944± 4,2027* 0, 2, 17 9 0 * 11,3328± 0,6652 0,1103± 0,0281*

Лето 102,3696± 5,7932* 3,6881± 0,2703* 11,4328± 0,7668 о „о 0 4 *

Примечание. * — статистически значимые различия (р < 0,05).

Исследовались микроэлементы тяжелых металлов раздельно у девочек и мальчиков. В результате обнаружено, что содержание цинка в волосах мальчиков больше, чем в волосах девочек (р = 0,04): (92,5641 ± 5,5600) и (77,8841 ± 4,4100) мг/см3, что подтверждает данные литературы [3], а концентрации свинца в волосах девочек больше, чем в волосах мальчиков: (3,6581 ± 0,2500) и (2,6099 ± 0,1700) мг/см3. По другим микроэлементам различий не обнаружено.

При выполнении работы было отмечено, что концентрация цинка у темноволосых детей выше (р =

0,03), чем у светловолосых: (95,6993 ± 5,7800) мг/ см3 против (76,2298 ± 4,3100) мг/см3, что говорит о связи концентрации тяжелых металлов с пигментацией волос [6].

Затем был сравнен уровень содержания микроэлементов в волосах часто болеющих и редко болеющих детей. Отмечено, что у часто болеющих детей содержание цинка и свинца достоверно (р < 0,05) ниже, чем у редко болеющих детей, а меди — наоборот (табл. 3). При дефиците меди также наблюдаются частые простудные заболевания, поскольку этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков [3].

Таблица 3

Уровень содержания микроэлементов в волосах часто и редко болеющих детей (М ± т)

Группа по частоте заболевания Микроэлемент, мг/см3

Цинк Свинец Медь Кадмий

Часто болеющие дети (>4 раз в год) 53,8777± 4,0308* 2,6529± 0,2140* 12,5407± 1,0329* 0,1377± 0,0370

Редко болеющие дети (<4 раз в год) 98,1112± 4,5369* 3,3793± 0,2020* 10,8766± 0,5629* 0,1256± 0,0259

Примечание. * — статистически значимые различия (р < 0,05).

Изучение объектов окружающей среды (снежный покров, водопроводная вода) на предмет содержания исследуемых микроэлементов показало, что концентрации микроэлементов в них не превышают предельно допустимых. В водопроводной воде Углича содержание всех изучаемых тяжелых металлов, исключая кадмий, выше, чем в воде Ярославля: цинк (0,0255 ± 0,0120) и (0,0079 ± 0,0012); свинец (0,0019 ± 0,0002) и (0,0007 ± 0,0002); медь (0,0155 ± 0,0023) и (0,0062 ± 0,0020) мг/см3 соответственно. Отмечена положительная корреляция между концентрацией цинка и кадмия в волосах детей с содержанием этих микроэлементов в питьевой воде (г = 0,17 при р = 0,01 и г = 0,67 при р = 0,04 соответственно). В снежном покрове Ярославля содержание всех элементов выше (р = 0,02), чем в снежном покрове Углича. Мы предполагаем, что это связано с разной техногенной нагрузкой этих городов (Ярославль — областной центр, более 600 тыс. жителей, Углич — небольшой город, 40 тыс. жителей). Также была обнаружена положительная корреляция между концентрацией цинка в волосах детей и содержанием его в снежном покрове (г = 0,12 при р = 0,04).

Обсуждение результатов

В ходе исследований установлено, что в среднем в изучаемой выборке детей содержание цинка и кадмия в их волосах соответствует норме; концентрации меди и свинца у детей младшего дошкольного возраста (1—3 года) превышают значения абсолютной нормы для данных микроэлементов, но не уходят за пределы биологически допустимых границ уровня содержания металлов, а у детей старшего (4—6 лет) соответствуют нормальному уровню. Отмечена положительная

корреляция между концентрацией металлов в волосах детей и содержанием этих микроэлементов в питьевой воде и снежном покрове.

В данной работе впервые проведена комплексная оценка содержания цинка, меди, свинца и кадмия в волосах детей дошкольного возраста, проживающих в непромышленном городе; в динамике изучен уровень содержания данных металлов в окружающей среде и выявлены основные источники поступления микроэлементов в организм детей. Результаты работы доказали необходимость исследований детей дошкольного возраста, проживающих в относительно благополучных районах, так как на микроэлементарный статус детей оказывает влияние окружающая среда и внутреннее состояние организма. Материалы исследований свидетельствуют о необходимости комплексного микроэлементарного мониторинга окружающей среды, продуктов питания и изучения карт индивидуального развития ребенка.

Результаты исследований подтверждают данные литературы [2—7] и более глубоко и подробно освещают некоторые стороны данного вопроса.

Список литературы

1. Регионы России. Основные социально-эконо-мические показатели городов. 2006 : статистический сборник. — М. : Росстат, 2006. — С. 90.

2. Ревич Б. А. Химические элементы в волосах человека как индикатор воздействия загрязнения производственной и окружающей сред / Б. А. Ревич // Гигиена и санитария.

- 1990. - № 3. - С. 55-59.

3. Скальный А. В. Биоэлементы в медицине / А. В. Скальный, И. А. Рудаков. - М. : ОНИКС 21 век : Мир, 2004.

- 272 с.

4. Скальный А. В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал / А. В. Скальный // Вестник Санкт-Петербургской медицинской академии имени И. И. Мечникова, 2002. - № 1-2. - С. 62-65.

5. Скальный А. В. Элементарный состав волос как отражение сезонных колебаний обеспеченности организма детей макро- и микроэлементами / А. В. Скальный, В. А Демидов // Микроэлементы в медицине. - М. : Медицина, 2001. - Т. 2, вып. 1. - С. 36-41.

6. Bertazzo A. Determination of copper and zinc levels in human hair: influence of sex,age, and hair pigmentation / A. Bertazzo, C. Costa, M. Biasiolo, et al. // Biol. Trace Elem. Res. - 1996. - Vol. 52. Issue 1. - P. 37-53.

7. Wihelm M., Ohnesorge F.K., Hotzen D. Cadmium, copper, lead and zinc concentrations in human scalp and public hair / M. Wihelm, F. K. Ohnesorge, D. Hotzen // Sci Total. Environ. - 1990. - Vol. 92. - P. 199-206.

SOME FEATURES OF TRACE ELEMENT CONTENT IN PRESCHOOLER HAIR IN YAROSLAVL REGION

А. V. Eremeishvili, М. V. Stepanova

Yaroslavl State University named after P.G. Demidov, Yaroslavl

The trace element status in children aged 1-6 y. o. living in different ecological conditions of the Yaroslavl region has been

studied. Totally, 158 persons have been examined (hair was used for analysis). Besides, 54 snow samples and 300 water samples were collected for detection of environmental situation in the districts. Inversion voltammetry was used as a method of detection. During the study, it has been established that zinc and cadmium average content in the children’s hair corresponded to the norms, cuprum and lead content in the smaller preschoolers’ hair exceeded values of the absolute norm for these trace elements, but it did not exceed the biologically permissible limits of the metal content level, and in the bigger preschool children, concentrations were at their normal level. Positive correlation was registered between the

metal concentration in the children’s hair and the content of these trace elements in drinking water and snowpack.

Key words: trace elements, hair, drinking water, snowpack.

Контактная информация:

Еремейшвили Автандил Владимирович — кандидат биологических наук, доцент, декан факультета биологии и экологии Ярославского государственного университета им. П. Г. Демидова

Адрес: 150048, г. Ярославль, ул. Советская, д. 14 Тел. 8(4852) 47-82-98 E-mail: [email protected]