CC BY
9
УДК 613.27:577. n«]-07:612.01S.S 1:877.1 te
В. В. Насолодин
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БАЛАНСА НЕКОТОРЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
У СПОРТСМЕНОВ
Ярославский университет
Объективным способом определения физиологической потребности организма в микроэлементах является метод изучения их баланса, т. е. установления соотношения между поступившим и выделившимся их количеством. Преимущества балансового метода следующие: он дает возможность судить о наличии или отсутствии дефицита данного элемента, установить глубину дефицита и влияние данного элемента на быстроту насыщения организма другими, рассчитать суточную потребность в изучаемом элементе как в норме, так и при стрессовых ситуациях [12, 13) При определении баланса, к сожалению, трудно учесть погори микроэлементов со слущивающимся эпителием, потом и волосами, хотя потери эти ничтожно малы по сравнению с экскрецией микроэлементов через кишечник. Однако, даже несмотря на отдельные сложности н возможные ошибки методики, определение баланса микроэлементов в организме имеет весьма важное значение для выяснения статуса метаболизма микроэлементов у различных групп населения.
С целью сведения к минимуму всех источников возможных ошибок обследуемые должны находиться на той диете, которая будет использована в ходе наблюдения, что в свою очередь обеспечит фоновую адаптацию этих лиц к данному пищевому рациону и условиям опыта [6). Для определения баланса подбирали группы лиц с повышенными энерготратами, а следовательно, и с адекватными запросами незаменимых пищевых ингредиентов.
Всего под наблюдением находилось 18 человек. Учитывая сложность и трудоемкость балансовых исследований, в каждую группу включали по 3 человека, близких по возрасту, физическому развитию и нормальной функциональной деятельности желудочно-кишечного тракта. В 1-ю группу включены лыжницы мастера спорта 18—26 лет, во 2-ю — лыжницы III спортивного разряда, в 3-ю нетренированные женщины того же возраста, в 4-ю кузнецы прессового цеха 25—45 лет, в 5-ю — курсанты военного училища 18—20 лет, в 6-ю — нетренированные школьники основной медицинской группы 13—16 лет. У лиц первых 3 групп баланс микроэлементов исследовали на 10—14-й день пребывания в одинаковых условиях режима и тренировки в спортивно-оздоровительном лагере, у курсантов, рабочих и школьников — в условиях обычного повседневного режима дня, питания и трудовой деятельности.
Для отграничения кала, относящегося к экспериментальному периоду, от предшествующего ему и последующего принимаемую о течение суток пищу подкрашивали черникой (можно использовать и такие красители, как карболен, кармин и др.). В данном исследовании каждый испытуемый перед завтраком, обедом и ужином получал по 100 г свежей черники (летом) или предварительно распаренных сушеных ягод (зимой) и полностью съедал предназначенный для него рацион.
Посуда, в которой выдавалась пища, а также емкости для сбора, хранения и высушивания рационов питания, мочи и кала предварительно обрабатывали 1% соляной кислотой и тщательно промывали дистиллированной водой. Контрольные суточные рационы собирали в виде готовых блюд в трехлитровые стеклянные банки. Суточные нормы хлеба, сахара, масла, сыра и других продуктов, не подвергавшихся кулинарной обработке, а также порции готовой пищи строго отвешивали или измеряли.
Предназначенный для анализа суточный рацион тщательно дробили до однородной консистенции в полиэтиленовом миксере с ножами из нержавеющей стали.
Мочу для анализа собирали в течение суток в специальные полиэтиленовые контейнеры, подкрашенный в темный
цвет кал — в спектрально чистые полиэтиленовые банки в течение 2—3 суток в зависимости от содержания в рационе клетчатки и интенсивности пищеварения у каждого обследуемого. По окончании сбора биосубстратов определяли объем мочи и массу кала. Взятые для анализа и помещенные в фарфоровые тигли 50 мл мочи (3—4 пробы), 10—15 г кала (3—4 пробы), 100 г питания (4— 6 проб) после взвешивания на аналитических весах подвергали выпариванию в сушильном шкафу при 105 °С и последующему озоленню в муфельной печн при 450 "С в течение 5—6 ч.
Для измерения концентрации микроэлементов в пробах биологических субстратов использовали метод эмиссионного спектрального анализа в модификации Н. А. Кудрявцева [41, имеющий ряд преимуществ перед другими, в частности химическими, методами: он позволяет определить в подготовленной для анализа пробе одновременно все интересующие микроэлементы, не требует дорогостоящих реактивов, дает возможность длительно сохранить приготовленный для анализа материал, гарантирует надежную точность и высокую чувствительность [1, 4, 5]. Количественное определение железа, меди и марганца проводили распространенным способом — путем испарения порошковых проб в дуговой разряд из кратера угольного электрода. Эталоны готовили на искусственной солевой основе, наиболее близкой к общему химическому составу исследуемого биологического материала с использованием спектрально чистых окислов определяемых металлов. Всего было приготовлено 16 эталонов с содержанием железа от 2,5 до 0,000152%, меди и марганца—от 1 до 0,0000152%. В качестве внутреннего стандарта, необходимого для сравнения с концентрацией искомого элемента, применяли окись кобальта, перемешанную в течение 10 ч со спектрально чистым угольным порошком в следующем соотношении: 0,2 мг окиси и 100 г порошка. К каждой анализируемой пробе и эталонам в соотношении 1 : 1 добавляли внутренний стандарт. Приготовленные пробы и эталоны плотно набивали в кратер угольного электрода глубиной 3,5 мм, диаметром 2,5 мм и с толщиной стенок 0,5 мм. Спектры проб и эталонов фотографировали через двухступенчатый ослабитель на спектрографе ИСП-30 с дуговым генератором ДГ-2 при силе тока 12 А, входной щели 0,01 мм, промежуточной диафрагме Гартмана (малый вырез) и экспозиции 60 с. Почернение линий спектров изучаемых элементов измеряли с помощью микрофотометра МФ-2 с использованием аналитических линий: для железа 3020,64 и 3024,03 А, для меди 3273,96 А, для марганца — 2001,06 А [2|. Ошибка анализа не превышала 8%. Полученные результаты обрабатывали статистически на ЭВМ «Одра-1204»; достоверность полученных данных оценивали с помощью критерия t Стью-дента.
Суточный баланс микроэлементов в организме обследуемых определяли в летнее время путем сопоставления количества микроэлементов, введенных в организм с пищей и выведенных с мочой и калом. Установлено, что содержание железа в рационах питания у женщин находилось на нижней границе рекомендуемой нормы (суточная норма потребления для женщин 15—30 мг, для мужчин и юношей 15—25 мг), а у кузнецов, курсантов и особенно у юношей потребление алиментарного железа было ниже [9, 10, 16, 18, 19|. Экскреция железа, как и других микроэлементов, из организма осуществлялась главным образом через кишечник, с мочой же выводилось лишь около 1%, что согласуется с данными литературы.
Суточный баланс железа, меди н марганца (в мг) у населения различных групп (М±т)
Группа Железо Медь Марганец
обследован-
ных поступление выведение поступление выведение поступление выведение
1-Я 15,18±0,398 23,41 ±1.308* 3,23 ±0,28 1,34±0,119* 3,73±0,314 3,37±0,334
(п=5) (л=9) (п= 5) (п=9) (1=5) (1=9)
2-я 15,18±0,398 17,4±1,102 3,23±0.28 1,00±0,074* 3,73±0,314 2,89±0,213
(л=5) (л=9) (1= 5) (1=9) (1=5) (1=9)
3-я 15,18±0,398 15,49±0.182 3,23±0,28 1,03±0,02* 3,73±0,314 1,75±0,023
(п=5) (л=4) (/»=5) (л=4) (1=5) (1=4)
4-я 12±0,35 19,46±0,452* 1,40±0,085 1,46±0,050 2,70±0,278 6,27±0,278*
(л=6) (i=9) (п=6) (п=9) (1=6) (1=9)
5-я 14,7±1,97 18±1,2 2,88±0,065 1,60* ±0,105* 3,77±0,9 4,38±0,34
(п=4) (л= 12) (п=4) (1=12) (1=4) (1=12)
6-я 6,83±1,415 15,57± 1,537* 0,53±0,1 1,4±0,098* 1,36±0,02 3,012±0,284*
(п=5) (1=9) (п=5) (1=9) (1=5) (1=9)
Примечание, п — число анализов: звездочка — различия по сравнению поступлением достоверны (Я<0,05).
Как видно из таблицы, общее выведение железа из организма у лиц всех групп значительно превышало его поступление с пищей. Исключение составили женщины, не занимающиеся спортом, баланс железа у которых был ^близок к равновесию.
Количество меди в пище у женщин и курсантов оказалось на верхней границе нормы (суточная норма потребления для лиц всех групп 2 мг), в то время как у рабочих и школьников в рационе оно было значительно ниже суточной потребности [10, 191- Отсюда становится понятным, почему у первых баланс меди был положительным, а у вторых отрицательным. Интересно отметить, что экскреция меди из организма спортсменок низших разрядов и нетренированных женщин была достоверно ниже, чем у мужчин и юношей.
Количество марганца в рационе всех обследованных оказалось ниже нормы (суточная норма для лиц всех групп 5—7 мг), однако баланс этого микроэлемента у всех женщин был положительным, а у рабочих, курсантов и школьников — отрицательным [10, 18]. Экскреция железа, меди и марганца из организма женщин — мастеров спорта была достоверно выше, чем у начинающих спортсменов (соответственно на 34, 34 и 17%) и тем более у женщин, не занимающихся спортом (на 51, 34 и 92%; Р<0,05).
Можно предположить, что отрицательный баланс микроэлементов, главным образом железа, у обследогае-мых в летний период был обусловлен не только большими потерями микроэлементов, но, очевидно, и недостаточным их поступлением с пищей и низкой усвояемостью в желудочно-кишечном тракте в это время года. Нами ранее установлено, что именно летом у многих практически здоровых людей имелись признаки скрытого дефицита железа в организме [7, 8). Повышенное усвоение меди и марганца у женщин на фоне отрицательного баланса железа обусловлено, вероятно, взаимозаменяемостью данных микроэлементов в некоторых окислительно-восстановительных и других процессах, а также увеличением концентрации транспортного белка трансфсррина. Известно, что при большом потреблении железа угнетается всасывание меди и марганца и, наоборот, при меньшем поступлении алиментарного железа или низкой его усвояемости транс-феррин может связывать по 2 атома других микроэлементов. в том числе меди и марганца [7, 14, 15, 17, 20].
На основании сопоставления поступления железа, меди и марганца в организме с общей экскрецией их с мочой и калом у лиц всех изученных групп можно заключить, что для лыжниц мастеров спорта потребность в железе летом должна составлять в среднем 25—30 кг, в меди — 2—3 мг, в марганце — 4—5 мг. Для кузнецов и курсантов военного училища суточная потребность в этих микроэлементах не должна быть ниже соответственно 20—25, 3 и 4—7 мг. Для женщин, не занимающихся спортом, насыщенность пищевого рациона железом может
быть достаточной на уровне 20 мг, медью — 2 мг и марганцем — 4 мг, а для школьников —соответственно 13— 16, 2 и 4 мг. Наши рекомендации практически не выходят за пределы указанных норм потребления данных микроэлементов |3, 9, 10, 16, 18, 19]. Относительно высокая потребность в микроэлементах, особенно в железе, у лиц, имеющих значительные мышечные нагрузки, вполне объясняет часто встречающиеся у лиц этих групп скрытые железодефицитные состояния |3, 7, 11].
Выводы. 1. Методом балансовых исследований установлено, что в летний период у женщин мастеров спорта, рабочих-кузнецов и юношей поступление железа с пищей ниже, чем суточные потери его через желудочно-кишечный тракт и почки. Подобная тенденция отмечена у нетренированных женщин и курсантов военного училища.
2. На фоне нормального содержания меди в рационах у всех женщин и курсантов баланс этого элемента был положительным. В то же время у юношей наблюдался резко отрицательный баланс меди в силу низкого потребления ее с пищей. Баланс марганца был близок к таковому у спортсменок и курсантов военного училища, а у кузнецов и нетренированных школьников экскреция марганца достоверно превалировала над его поступлением с пищей. У женщин, не занимающихся спортом, баланс марганца оказался положительным.
3. Выведение железа, меди и марганца из организма при одинаковом поступлении их с рационом питания у мастеров спорта было значительно выше, чем у спортсменок низших разрядов и тем более у женщин, не занимающихся спортом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Асатиани В. С. Биохимическая фотометрия. М., 1957.
2. Зайдель А. Н., Прокофьев В. К., Райский С. М. Таблица спектральных линий. М., 1969.
3. Кванта Е. — В кн.: Вопросы питания спортсменов. Л., 1975, с. 137—141.
4. Кудрявцев Н. А. — Вестн. Ярослав, ун-та, 1973, вып. 2, с. 111—115.
5. Кюречан С. К. Эмиссионный спектральный анализ нефтепродуктов. М., 1969.
6. Молчанова О. П., Ежова Е. И. — В кн.: Руководство по изучению питания и здоровья населения. М., 1964, с. 255—259.
7. Насолодин В. В. Обмен железа, меди и марганца в организме спортсмснок-лыжниц. Автореф. дне. канд. Ярославль, 1976.
8. Насолодин В. В., Русин В. Я., Гладких Н. П. — Вопр. питания, 1983, № 5, с. 16—20.
9. Новиков Г. В. — В кн.: Гигиенические аспекты обеспеченности населения микроэлементами. Л., 1976, с. 12—20.
10. Покровский А. Рекомендации по питанию спортсменов. М., 1975.
11. Попов С. Н., Дахновский В. С., Каплан М. А. и др.— Теор. и практ. физ. культуры, 1978, № 8, с. 27— 30.
12. Приев И. Г. — Вопр. питания, 1966, № 3, с. 61—63.
13. Приев И. Г. — В кн.: Микроэлементы в медицине. Ивано-Франковск, 1969, с. 502—504.
14. Oreger J. L. et al. — J. Nutr., 1978, v. 108, p. 1449— 1456.
15. Gruden N. — Nutr. Rep. Int., 1977, v. 15, p. 557— 580.
16. Klevay L. et al. — Fed. Proc., 1977, v. 36, p. 1175.
17. Men W. — J. Amer. diet. Ass., 1974, v. 64, p. 163— 167.
18. Sandstead H. H. — Amer. J. clin. Nutr., 1982, v. 35, p. 809—814.
19. Soman S. D. et al. — Hlth Phys., 1969, v. 17, p. 35— 40.
20. Woorwod M. — In: Ironin Biochemistry. London, 1974, p. 335—367.
Поступила 15.06.84
]
УДК 614.777:546.7111-07
И. Р. Гольдина, В. Г. Надеенко, С. П. Сайченко, О. 3. Дьяченко, В. Г. Ленченко, В. В. Басалыгина
САНИТАРНО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МАРГАНЦА ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ В ОРГАНИЗМ С ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ
Свердловский НИИ гигиены труда и профзаболеваний
Токсические свойства марганца при поступлении в организм с питьевой водой изучены недостаточно. Вместе с тем в последние годы стало известно, что этот металл в сравнительно небольших дозах способен оказывать об-щетоксическое, мутагенное и эмбриотоксическое действие |5).
В эксперименте на белых беспородны* крысах нами изучено общетокснческое, эмбриотоксическое и мутагенное действие марганца при поступлении в организм с питьевой водой из расчета 0,0025, 0,005, 0,05 и 0,5 мг на I кг массы тела (0,05, 0,1, 1,0 и 10,0 мг/л соответственно). Марганец спаивали животным в течение 7 мес в виде его хлористой соли.
Наблюдение за функциональным состоянием животных осуществлялось по следующим показателям: сумма-ционно-пороговому показателю (СПП), активности щелочной фосфатазы, холинэстеразы, лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в крови, глутаминаталаниновой и глутаминат-аспарагиновой трансаминаз в ткани печени и мозга, содержанию SH-групп в крови, ткани мозга и печени, а также тканевому дыханию и окислительному фосфорилированию в митохондриях печени и кумуляции марганца в органах. Особое внимание уделяли определению эмбриотокси че-ского и мутагенного действия марганца. Эмбриотоксическое действие марганца изучали в 2 сериях опытов: на фоне хронической (6-месячной) затравки животных и при затравке только во время беременности. Степень влияния металла на течение беременности и плод исследовали по общепринятым методикам [1, 2, 7].
Мутагенное действие марганца изучали путем учета доминантных и рецессивных летальных мутаций у ин-такгных самок, спаренных с затравленными самцами.
Таблица 1
Влияние марганца на активность ЛДГ (в усл. ед.) в крови животных (п—10, М±т)
Доза марганца. мг/кг Длительность затравки, мес
3 4 5 б
Контроль 1080 ±50,9 1 104 ±4 1 .8 1084 ± 23 ,7 1076 ± 41,3
0.5 0.05 0.005 668 ±49,2» 899 ±66.8» 943 ±37.8 967 ± 38.4• 792 ± 88. 1• 986 ±4 8.3 856 ± 4 6,5* 9 1 3 ± 5 1 , 8 • 962 ±29.3« 837 ±38.5* 910 ± 35,7• 967 ±42.9
Проведено также 2 серии опытов: при действии на живот ных только изучаемого металла и при модифицирующее^ действии его на эффект стандартного мутагена (тиофосфа-мида).
Установлено, что степень выраженности эффекта марганца по одним показателям функционального состояния животных зависела от доз, а по другим этого не наблюдалось, что отмечено и другими авторами [3, 6|. При увеличении доз нарастало проявление политропности действия марганца. В частности, под влиянием максимальной из изученных доз металла нарушалось функциональное состояние подопытных животных по всем изученным тестам, а при использовании средней дозы — по изменению активности ЛДГ, содержанию SH-групп в крови и в некоторой степени — по изменению СПП. Доза марганца 0,005 мг/кг вызывали лишь некоторое снижение активности ЛДГ крови животных (табл. 1).
Интересные данные получены при изучении влияния марганца на тканевое дыхание и окислительное фосфо-рилирование в митохондриях печени подопытных животных. Под влиянием дозы 0,5 мг/кг не изменялась скорость активного дыхания, но снижалась скорость фосфо-рилирования. Доза 0,05 мг/кг уменьшала скорость активного дыхания и фосфорилирования, а доза 0,005 мг/кЖ. при снижении скорости активного дыхания не изменяла процессов фосфорилирования. По-видимому, под воздействием минимальной дозы марганца повышается эффективность использования кислорода и за счет этого не изменяются процессы фосфорилирования. Это предположение подтверждается увеличением коэффициента фосфорилирования. При беременности в митохондриях печени крыс, затравленных марганцем во всех изученных
Таблица 2
Некоторые показатели тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования в митохондриях печени животных (л=10, М±т)
Г р и н е ч а и и е. Здесь и в табл. 2— 4 звездочки—достоверное
различие с контролем.
Доза марганца, мг/кг Небе ременные животные Беременные животные
коэффициент фосфорилирования скорость фосфорилирования коэффициент фосфорилирования скорость фосфорилирования
Контроль 1,2±0,04 68±4,1 1,7±0,06 88 ±7
0,5 0,05 0,005 1,1 ±0,08 1,3±0.06 1,6±0,08* 53±2,7* 52±2,6* 68±6,9 1,4±0,2 1,3±0,16* 1,3±0,4 82± 16 77±8 84±6,9
