CC BY
28
УДК 616.72-002-021-053-084 ББК 55.5
ОСОБЕННОСТИ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА СЫВОРОТКИ КРОВИ ПРИ НЕКОТОРЫХ АУТОИММУННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ У ДЕТЕЙ
АКСЕНОВ А.В., КЛЕПАЛОВА В.В. ФГБОУВО ЮУГМУМинздрава России, Челябинск, Россия e-mail: alexandr.axyonov@yandex.ru.
Аннотация
Проведено исследование микроэлементного состава сыворотки крови у детей с ювенильным артритом и сахарным диабетом 1 типа, проживающих в городе Челябинске. Показано, что изменения содержания цинка и меди в сыворотке крови у больных с ювенильным артритом отражают степень активности иммунного воспаления, у больных с сахарным диабетом 1 типа -снижение резервных возможностей организма с длительностью заболевания. Повышенные концентрации свинца и хрома в сыворотке крови у детей с ювенильным артритом и сахарным диабетом 1 типа, проживающих в промышленном центре Южного Урала, закономерны, в связи с высоким индустриальным загрязнением и выбросами автомобильного транспорта.
Ключевые слова: сахарный диабет, ювенильный артрит, микроэлементы, дети.
Актуальность. В настоящее время среди детского населения отмечается неуклонный рост аутоиммунной патологии, особое место в структуре которой занимают сахарный диабет (СД) 1 типа и ювенильный артрит (ЮА) [1].
Сахарный диабет - это хроническое прогрессирующее аутоиммунное заболевание, при котором происходит деструкция бета-клеток островков Лангерганса. Существует мнение, что в начале пубертатного периода у детей показатель заболеваемости СД 1 типа имеет пиковое значение. В связи с более ранним началом полового созревания у девочек по сравнению с мальчиками пик заболеваемости СД 1 типа у них наступает раньше в среднем на 2 года. Подобные возрастные пики заболеваемости отмечены в ряде стран мира. Ежегодно на лечение одного больного СД типа 1 в разных странах расходуется в среднем от 300 (Индия) до 10000 долларов (США). В среднем по РФ распространенность СД 1 у детей на 01.01.2012 составила 72,8; заболеваемость -12,43; смертность - 0,07 на 100 тысяч детского населения [4, 6].
Социальная значимость сахарного диабета обусловлена также развитием поздних диабетических осложнений в результате гипергликемии, затрагивающих повреждение различных органов и систем, определяя раннюю инвалидизацию и преждевременную смертность пациентов.
Ювенильный артрит (ЮА) - артрит неустановленной причины, длительностью более 6 недель, развивающийся у детей в возрасте не старше 16 лет при исключении другой патологии суставов [5].
ЮА характеризуется преимущественным деструктивным поражением суставов, а также патологией других органов и тканей с формированием полиорганной недостаточности различной выраженности. Распространённость данной патологии составляет от 2 до 16 на 100 тысяч детей в возрасте до 16 лет [5].
Как известно, этиология аутоиммунных заболеваний до сих пор остается неясной. Считается, что это мультифакториальные заболевания, в развитии которых предполагается участие и взаимодействие большого числа различных факторов: наследственных и средовых.
На сегодняшний день обсуждаются вопросы влияния эссенциальных и токсических микроэлементов на здоровье людей.
Одними из эссенциальных микроэлементов являются медь и цинк. Свою биологическую роль в организме человека медь играет, входя в состав различных ферментов. В частности, медь входит в состав церулоплазмина -мультифункционального белка, обладающего активностью ферроксидазы, аминоксидазы и частично супероксиддисмутазы.
Церулоплазмин играет роль реактанта острой фазы в воспалительных процессах, защищает
липидные мембраны от перекисного окисления. По данным литературы, в организме больных сахарным диабетом имеется четкая прямая связь между метаболизмом меди, тяжестью состояния и давностью заболевания [1].
Немаловажна роль в организме человека, также такого микроэлемента, как цинк. Цинк влияет на процессы дифференцировки Т-лимфоцитов, регулируя функции иммунной системы. Влияние цинка на дифференцировку Т-лимфоцитов обусловлено тем, что он входит в состав тимулина, который ответственен за созревание и дифференцировку Т-лимфоцитов. Тимулин представляет собой пептидный гормон, синтезируемый тимусом. По данным литературы, у пациентов с гипоцинкемией данный гормон находится в крови в "неактивной конформации". Кроме того, при дефиците цинка отмечается ослабление факторов
неспецифической зашиты: снижается фагоцитирующая способность макрофагов, моноцитов и полиморфноядерных нейтрофилов, активность естественных киллеров. При недостатке цинка у животных наблюдается инволюция тимуса: через 1 месяц остаётся примерно 25% исходного объёма органа, снижение числа Т-хелперов первого типа, числа цитотоксических Т-лимфоцитов, повышение числа нативных иммунных клеток [1].
Поскольку цинк играет ключевую роль в синтезе и активности инсулина, предполагается, что обеспеченность этим микроэлементом существенна в профилактике сахарного диабета 2 типа. Экспериментальные данные G.J. Martin и J.S. Rand (2007) свидетельствуют, что применение суспензии цинка позволяет в значительной части наблюдений достичь длительной ремиссии или добиться хороших результатов (уменьшение клинических проявлений диабета). Они подчеркивают, что синтез металлотионеина под воздействием цинка препятствует развитию спонтанного или химически опосредованного сахарного диабета и его осложнений [4].
Среди токсических микроэлементов особое место занимают свинец и хром. По данным литературы, во всех регионах России свинец является основным антропогенным
поллютантом из группы тяжёлых металлов, что связано с высоким индустриальным загрязнением и выбросами автомобильного транспорта.
Введение солей свинца в организм животных приводит к выраженному ингибированию
иммунных процессов, связанному прежде всего с влиянием на макрофаг-зависимые этапы иммуногенеза. Кроме того, показано, что ингибирование клеточного и гуморального иммунитета свинцом обусловлено изменением метаболизма жирных кислот и реализуется в виде повышения уровня арахидоновой кислоты и стимуляции макрофагов.
По некоторым данным, введение хлорида свинца вызывает дисбаланс между хелперами 1 и 2 типа, что может являться механизмом реализации аутоиммунного воспаления [7].
Что касается хрома, который считается условно - токсическим микроэлементом, известно, что он в адекватных концентрациях содержится в грудном молоке, образуя комплексы с никотиновой кислотой, цистеином, глицином и глутаминовой кислотой, что способствует оптимальному кишечному всасыванию всех перечисленных веществ [7].
В целом, всасывание хрома осуществляется в тонкой кишке (не более 1% от введенного количества). При этом в присутствии щавелевой кислоты всасывание повышается, в присутствии фитиновой - снижается. Повышенное содержание в пище цинка и железа также сокращает всасывание хрома. С возрастом концентрация хрома в тканях снижается, при этом в печени и почках она остается высокой на протяжении всей жизни, что определяет важность адекватного поступления хрома в организм.
Город Челябинск, являясь крупным промышленным центром Южного Урала, входит в число городов России с устойчивым повышенным уровнем загрязнения атмосферы, занимая по данному показателю двенадцатое место в стране. В результате работы промышленных предприятий, основными из которых являются предприятия черной и цветной металлургии, топливно-
энергетического комплекса в атмосферный воздух мегаполиса с выбросами каждого источника загрязнения поступают различные загрязняющие вещества, в частности соли тяжёлых металлов [2, 3].
Цель исследования. Определение микроэлементного состава сыворотки крови у детей с сахарным диабетом 1 типа и ювенильным артритом.
Материалы и методы исследования. Для достижения поставленной цели в условиях МБУЗ ДГКБ №8 города Челябинска было проведено комплексное клинико-лабораторное
и инструментальное обследование 120 детей: 60 человек с СД 1типа, другие 60 человек - с ЮА.
Всем детям было проведено исследование микроэлементного состава сыворотки крови, в частности, содержание цинка, меди, хрома и свинца методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии в отделении физико-химических исследований лаборатории санитарно-гигиенических испытаний ФГУЗ "Центра гигиены и эпидемиологии в Челябинской области" (зав. лаборатории - С.Е. Бураков). Забор крови для определения микроэлементного состава сыворотки проводился одновременно с забором крови для определения биохимических показателей, т.е. без дополнительных манипуляций.
Контрольную группу составили 20 здоровых детей аналогичного возраста, проживающих в городе Челябинске. Дети контрольной группы на момент обследования не имели признаков острых инфекционных заболеваний и не
Содержание микроэлементов в сыворотке крови
состояли на диспансерном учёте по поводу каких - либо хронических заболеваний.
Статистическая обработка полученных данных включала в себя расчёт средних значений и определение достоверности различий величин в группах сравнения с использованием критерия Манна-Уитни, поскольку проводилось сравнение двух независимых групп по количественному признаку, нормальность которого не доказана. Статистически значимыми считались различия между показателями при уровне р<0,05. Обработка цифрового материала результатов исследования проводилась с использованием пакета программы Excel - Statistica 6,0.
Результаты исследования. Согласно цели исследования был проведен анализ микроэлементного состава сыворотки крови у детей с СД 1 типа в сравнении со здоровой группой. Полученные результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1
у детей с СД 1 типа по сравнению с группой
контроля (мкг/мл"
Перечень определяемых микроэлементов Содержание микроэлементов в сыворотке крови у детей с СД 1 типа (М±5) (n=60) Содержание микроэлементов в сыворотке крови у здоровых детей (М±5) (n=20) Достоверность изменений (р)
Цинк (мкг/мл) 0,319±0,021 0,547±0,05 р<0,05
Медь (мкг/мл) 0.912±0,052 1,74±0,077 р<0,05
Свинец (мкг/мл) 0,039±0,003 0,025±0,002 р<0,05
Хром (мкг/мл) 0,082±0,002 0,042±0,004 р<0,05
Таблица 2 Содержание микроэлементов в сыворотке крови у детей с ЮА по сравнению с группой контроля (мкг/мл).
Перечень определяемых микроэлементов Содержание микроэлементов в сыворотке крови у детей с ЮА (М±5) (n=60) Содержание микроэлементов в сыворотке крови у здоровых детей (М±5) (n=20) Достоверность изменений (р)
Цинк (мкг/мл) 0,364±0,026 0,547±0,05 р<0,05
Медь (мкг/мл) 2,122±0,048 1,74±0,077 р<0,05
Свинец (мкг/мл) 0,038±0,003 0,025±0,002 р<0,05
Хром (мкг/мл) 0,086±0,002 0,042±0,004 р<0,05
Как видно из данных таблицы 1, у детей с СД 1 типа в сыворотке крови имеют место снижение содержания цинка и меди при повышении свинца и хрома. Данный факт согласуется с литературными данными. По-видимому, повышение содержания токсических микроэлементов, свинца и хрома, объясняется избыточной их концентрацией в атмосферном
воздухе города Челябинска. Снижение же эссенциальных, цинка и меди, вероятней всего связано с их участием в метаболических процессах [6].
Кроме того, нами был проведен анализ микроэлементного состава сыворотки крови у детей с ЮА в сравнении со здоровой группой.
Полученные результаты представлены в таблице 2.
Из таблицы 2. следует, что микроэлементный состав сыворотки крови у детей с ЮА в стадию активности заболевания отличался от такового у детей группы контроля.
В исследуемой нами группе детей было выявлено статистически значимое снижение содержания эссенциального микроэлемента цинка. По данным литературы, дефицит этого микроэлемента в сыворотке крови у детей с ЮА объясняется его повышенным потреблением на реализацию аутоиммунного воспаления. В частности, ионы цинка в низких концентрациях способны увеличивать пролиферацию В-лимфоцитов и синтез ими антител. Кроме того, цинк потребляется на регенерацию СD4+ лимфоцитов и поддержание популяции цитолитических клеток [2, 3].
Кроме того, необходимо отметить, что в сыворотке крови у детей, страдающих ЮА, было выявлено повышенное содержание меди. В доступной нам литературе мы не нашли сведений об изучении содержания меди в сыворотке крови у детей с ЮА, однако, подобные работы проводились у взрослых, страдающих ревматоидным артритом. Из них следует, что высокое содержание меди в сыворотке крови больных ревматоидным артритом способствует замедлению процесса образования растворимого коллагена (тропоколлагена) за счёт окисления лизина и оксилизина лизолилоксидазой, снижая продукцию анормальной соединительной ткани. Поэтому высокое содержание меди в сыворотке крови больных ревматоидным артритом можно расценивать, как проявление защитной реакции и как один из факторов, способствующих
подавлению перекисного окисления липидов и снижению активности ряда ферментов [2, 3].
По результатам нашего исследования в сыворотке крови у детей с ЮА был выявлен избыток таких токсических микроэлементов, как свинец и хром, что может отражать общее токсическое действие данных микроэлементов на организм ребёнка. Всасывание этих микроэлементов повышается при низком содержании цинка и железа, которое и было зарегистрировано нами у детей с ЮА. Уменьшение токсического действия свинца цинком объясняется его способностью индуцировать синтез металлотионеина, который связывает избыток свинца, чем способствует его детоксикации. Кроме того, ограничение всасывания свинца в пищеварительном тракте при условии повышенного содержания железа связано с их конкуренцией за общие акцепторные участки на слизистой оболочке [7].
Выводы. 1. Для больных ювенильным артритом и сахарным диабетом 1 типа характерны изменения микроэлементного состава сыворотки крови.
2. Изменения содержания цинка и меди в сыворотке крови у больных с ювенильным артритом отражают степень активности иммунного воспаления, у больных с сахарным диабетом 1 типа - снижение резервных возможностей организма с длительностью заболевания.
3. Повышенные концентрации свинца и хрома в сыворотке крови у детей с ювенильным артритом и сахарным диабетом 1 типа, проживающих в промышленном центре Южного Урала, закономерны, в связи с высоким индустриальным загрязнением и выбросами автомобильного транспорта.
Список литературы
1. Авцын А.П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология /А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш. -М.: Медицина, 1991. - 496 с.
2. Аксенов А.В. Роль изменений микроэлементного состава сыворотки крови как фактора, участвующего в формировании ювенильного артрита у детей промышленного центра Южного Урала - города Челябинска: дис. ...кандидата медицинских наук / А.В. Аксенов. - Оренбург, 2013. - 213 с.
3. Аксенов А.В. Роль изменений микроэлементного состава сыворотки крови как фактора, участвующего в формировании ювенильного артрита у детей промышленного центра Южного Урала - города Челябинска: автореф. дис. ... кандидата медицинских наук /А.В. Аксенов. - Оренбург, 2013. - 24 с.
4. Бадалова С.И. Содержание эссенциальных микроэлементов у детей и подростков, больных сахарным диабетом 1-типа и оценка их физического развития: автореф. дис. .кандидата медицинских наук / С.И. Бадалова. - Самарканд, 2013. - 20 с.
5. Баранов А.А. Детская ревматология /под ред. А.А. Баранова, Е.И. Алексеевой. -М.: Союз педиатров России, 2011. -236 с.
6. Мрясева В.В. Особенности течения сахарного диабета у детей раннего возраста (по материалам эндокринологического отделения МБУЗ ДГКБ №8 г. Челябинска) / В.В. Мрясева, А.А. Петренко// Известия высших учебных заведений. Уральский регион. - 2016. - №2. - С. 148-154.
7. Сенек С.А. Роль нарушений микроэлементного обмена при ювенильном ревматоидном артрите: дис. ...кандидата медицинских наук / С. А. Сенек. - Казань, 2005. - 169 с.
FEATURES OF THE MICROELEMENT COMPOSITION OF BLOOD SERUM UNDER CERTAIN AUTOIMMUNE DISEASES IN CHILDREN
AKSENOVA.V., KLEPALOVA V.V. FSBEI HE SUSMUMOH Russia, Chelyabinsk, Russia e-mail: alexandr.axyonov@yandex.ru.
Abstract
The study of the microelement composition of blood serum in children with juvenile arthritis and diabetes mellitus of the 1st type, residing in the city of Chelyabinsk. It is shown that changes in the content of zinc and copper in the serum of patients with juvenile arthritis reflect the degree of activity of immune inflammation in patients with diabetes mellitus of the 1st type - reduction in reserve capacity of the organism with disease duration. Elevated concentrations of lead and chromium in the serum of children with juvenile arthritis and diabetes mellitus of the 1st type, living in the industrial center of the southern Urals, naturally, due to the high industrial pollution and motor vehicle emissions.
Keywords: diabetes mellitus, juvenile arthritis, microelements, children.
