CC BY
14
— ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА —
УДК 616-092/12 Г. А. Колтовская
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДИСЭЛЕМЕНТОЗОВ У ЖЕНЩИН ИЗ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)
Аннотация. Стабильность химического состава организма является одним из важнейших и обязательных условий его нормального функционирования. Соответственно, отклонения в содержании химических элементов, вызванные экологическими, климато-географическими факторами или заболеваниями приведет к широкому спектру нарушений в состоянии здоровья. Поэтому выявление и оценка отклонений в обмене макро- и микроэлементов, а также их коррекция являются перспективным направлением современной медицины. Целью работы является выявление закономерности распространения дисэлементозов и элементного профиля патологии у женщин из различных районов Республики Саха (Якутия).
Ключевые слова: микроэлементы, экология, Якутия, здоровье, Север.
G.A. Koltovskaia
Distribution of diselementosis in women from various districts of the Republic of Sakha (Yakutia)
Abstract. Stability of the chemical composition of the body is one of the most important and mandatory conditions for its normal functioning. Accordingly, deviations in the content of chemical elements caused by environmental, climatic-geographical factors or diseases will lead to a wide range of disorders in the state of health. Therefore, the identification and evaluation of deviations in the exchange of macro- and microelements, as well as their correction, are a promising direction of modern medicine. The aim of the work is to reveal the regularity of distribution of diselementoses and the elemental profile of pathology in women from various regions of the Republic of Sakha (Yakutia).
Keywords: microelements, ecology, Yakutia, health, North.
Введение
По наблюдениям отечественных ученых, в формировании здоровья человека на Севере участвует комплекс медико-биологических и экологических факторов, сугубо специфичных для компонентов как северных экосистем, так и северных человеческих популяций [1, 2, 3, 4, 5]. Эти особенности во многих компонентах северных экосистем пришли в оптимальное равновесие и стабилизировались, а в физиологических системах человека, в частности в иммуноге-нетическом аппарате, запомнились и детерминировались. Дестабилизирующим фактором природной среды является техногенное и антропогенное загрязнение биосферы [5, 6, 7].
Республика Саха (Якутия) является по своим биогеохимическим характеристикам уникальным регионом Российской Федерации. Сезонное протаивание почвогрунтов изменяется от
КОЛТОВСКАЯ Галина Александровна - аспирант кафедры Нормальная и патологическая физиология Медицинского института СВФУ им. М.К. Аммосова. 677000 г. Якутск, ул. Ойунского, 27. Конт. тел. 8-968151-02-60. E-mail: [email protected]
KOLTOVSKAIA Galina Aleksandrovna - Postgraduate Student, Normal and Pathological Physiology, Institute of Medicine, NEFU, 677016 Yakutsk, ul. Oyunskogo, 27. E-mail: [email protected]
десятка сантиметров на севере до 2-3 м на юге. Почвы Якутии характеризуются недостатком кальция, фосфора, калия, кобальта, меди, йода, молибдена, бора, цинка, достаточным количеством марганца и относительным избытком стронция, особенно по речным поймам [6, 8]. Почвы и донные отложения Лено-Вилюйского водораздела дефицитны содержанием меди, бора и молибдена и обогащены марганцем, железом и кобальтом [5]. Донные отложения вследствие своих высоких сорбционных свойств могут рассматриваться как интегральный индикатор техногенной нагрузки на гидросферу, и их изучению следует отводить важное место в общей системе наблюдений за состоянием водной среды. Состав озерной и речной воды в целом характеризуется низкой минерализацией и малым содержанием фтора, меди и молибдена, снижением интенсивности водной миграции цинка, марганца и меди, повышением миграционной активности олова, ванадия и калия. Соответственно, в таких условиях существенно снижается содержание кальция, фосфора, хлора и магния в кормовых травах местных растений [8, 9].
Целью работы ставилось выявить закономерность распространения дисэлементозов у женщин из различных районов Республики Саха (Якутия).
Материал и методы
С помощью системы мультиэлементного анализа с использованием методов АЭС-ИСП и МС-ИСП исследовано содержание химических элементов в волосах 555 женщин из различных районов Республики Саха (Якутия). Исследование волос проводилось на содержание 24 химических элементов (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Se, Si, Sn, Ti, V, Zn, мкг/г).
Выбор волос в качестве объекта анализа был обусловлен многочисленными публикациями, подтверждающими пригодность анализа волос для оценки элементного статуса популяции [4, 10].
В качестве референтного использовали образец волос производства Шанхайского института ядерной физики АН КНР (GBW09101). Для снятия поверхностного загрязнения и обезжиривания волос применяется способ подготовки проб волос, рекомендованный МАГАТЭ. Для этого волосы обрабатываются ацетоном в течение 10-15 минут, а затем три раза промываются дистиллированной водой. Сушка волос производится при комнатной температуре в течение 10-15 минут.
Рабочие стандартные растворы готовятся путем разбавления опорных стандартных муль-тиэлементных растворов. Приготовление рабочих стандартов состоит в доведении аликвоты опорного раствора до требуемого объема разбавленной азотной кислотой или деионизованной водой для водных растворов. Полученные концентрации рассчитываются и вводятся для калибровки в программный пакет WinLab32. В готовый рабочий стандарт добавляется внутренний стандарт- раствор азотнокислого индия, CIn~[1000 мг/л], из расчета 100 мкл на каждые 10 мл раствора стандарта. Рабочие стандарты расходуются в течение 1-5 рабочих дней.
Раствор СОС (стандартный образец состава волос) готовится из стандартных волос известной концентрации (импортная поставка) или выбирается из слива отработанных образцов. Используется для контроля правильности измерения концентраций во время серийных измерений, например, через каждые 10 измерений. В качестве контроля также можно использовать «проверочный стандарт», который готовится на основе 10% (по объему) азотной кислоты добавлением ГСО элементов известной концентрации.
Анализ образцов проводится методом ИСП-АЭС на приборе Optima 2000 DV (PerkinElmer) (определение Ca, Mg, P, Zn, K, Na), а также методом ИСП-МС на приборе Elan 9000 (PerkinElmer) (определение Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Se, Si, Sn, Ti, V).
Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программ MicrosoftExcel XP и Statistica 6.0. Статистическая обработка полученного экспериментального материала осуществлялась на IBM-PCc использованием пакета прикладных статистических программ Excel.
Результаты и обсуждение
Для того, чтобы выявить наиболее характерные особенности «элементного портрета» женского населения Республики Саха (Якутия) нами была проведена оценка частот отклонения содержания химических элементов в волосах от границ нормы [11, 12, 13]. Как видно из представленных в табл.1-2 данных, существует достоверная разница между частотами дисбалансов химических элементов в волосах женщин из различных районов Республики Саха (Якутия) (табл. 1, 2).
Таблица 1
Частоты повышенного содержания химических элементов в волосах женщин Республики Саха (Якутия) в зависимости от места жительства
Элемент Арктические районы п = 61 Западные районы п = 120 Южные районы п = 151 Центральные районы п = 121 Якутск* п = 102 Достоверные отличия между районами**
А1 3,28% 5,83% 2,00% 0,00% 5,88%
As 0,00% 0,85% 0,00% 0,00% 0,98%
В 4,76% 0,00% 1,54% 0,00% 2,04%
Ве 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Са 0,00% 10,00% 18,00% 23,81% 23,53%а-ь 3
Cd 21,31% 1,67% 4,67% 28,57% 9,90%Ьс 1, 2
Со 0,00% 0,83% 1,33% 0,00% 1,96%
Сг 21,31% 15,83% 4,00% 4,76% 10,78%а 2, 4
Си 3,28% 4,17% 7,33% 0,00% 7,84%
Ее 40,98% 21,67% 6,67% 0,00% 22,55%а-с4 1, 2, 3,4
^ 37,29% 2,80% 2,14% 4,76% 16,48%аЬс 1, 2, 3
I 9,09% 10,53% 2,17% 0,00% 15,28%ё
К 75,41% 47,50% 21,33% 47,62% 37,25%а-с 1, 2, 3, 4, 6
Li 0,00% 3,45% 1,33% 42,86% 6,86% 3, 5, 6
Mg 6,56% 25,00% 13,33% 76,19% 31,37%а-с4 1, 3, 5, 6
Мп 72,13% 35,83% 38,00% 47,62% 58,82%аАс 1, 2
Ыа 78,69% 45,00% 28,00% 90,48% 43,14%а-с4 1, 2, 5, 6
N1 4,92% 2,59% 7,33% 4,76% 9,80%
Р 8,20% 29,17% 14,67% 19,05% 21,57%а 1, 4
РЬ 32,79% 7,50% 3,33% 28,57% 12,75%а-с4 1, 2, 5, 6
Бе 1,64% 2,59% 2,00% 0,00% 0,00%
6,56% 32,48% 27,33% 19,05% 26,47%а 1, 2
Sn 3,28% 1,74% 4,00% 4,76% 12,87%аАс
V 4,92% 5,04% 11,33% 9,52% 2,97%с
Zn 34,43% 8,33% 7,33% 9,52% 18,63%аЬс 1, 2, 3
* достоверные отличия по сравнению с Якутском: а - арктические районы, Ь - западная группа районов, с - южные районы, d - центральные районы;
** 1 - арктические / западная; 2 - арктические /южная; 3 - арктические / центральные; 4 - западная / южные; 5 - западная /центральные; 6 - южные/центральные
Таблица 2
Частоты пониженного содержания химических элементов в волосах женщин Республики Саха (Якутия) в зависимости от места жительства
Элемент Арктические районы п = 61 Западные районы п = 120 Южные районы п = 151 Центральные районы п = 121 Якутск* п = 102 Достоверные отличия между районами**
А1 1,64% 6,67% 1,33% 0,00% 12,75%^
As 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
В 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Ве 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Са 68,85% 55,00% 36,00% 23,81% 27,45%а,Ь,с 2, 3, 4, 5
Cd 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Со 63,93% 70,83% 48,67% 19,05% 40,20%а,Ь,с4 2, 3,4, 5,6
Сг 3,28% 34,17% 31,33% 4,76% 12,75%аЬс,Й 1, 2, 5, 6
Си 18,03% 35,83% 48,00% 76,19% 21,57%Ь,с4 1, 2, 3, 5, 6
Ее 1,64% 27,50% 27,33% 33,33% 11,76%аЬсЙ 1, 2, 3
^ 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
I 72,73% 38,60% 78,99% 61,90% 68,06%Ьс 1, 4, 5, 6
К 1,64% 19,17% 32,67% 0,00% 30,39%^ 1, 2, 4, 5, 6
Li 14,75% 6,03% 51,33% 0,00% 9,80%с,с| 2, 4, 6
Mg 47,54% 36,67% 55,33% 4,76% 20,59%а,Ь,с4 3, 4, 5, 6
Мп 3,28% 25,83% 3,33% 0,00% 4,90%Ь 1, 4, 5
Ыа 4,92% 15,83% 13,33% 0,00% 4,90%Ь,с 1, 5, 6
N1 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Р 42,62% 20,00% 46,00% 42,86% 33,33%аЛс,Й 1, 4, 5
РЬ 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Бе 29,51% 38,79% 32,67% 66,67% 48,04%а,Ь,с,1 1, 3, 5, 6
39,34% 25,64% 26,00% 9,52% 22,55%а 1, 2, 3, 5, 6
Бп 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
V 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
7п 40,98% 45,83% 55,33% 71,43% 42,16%с4 2, 3, 5, 6
* достоверные отличия по сравнению с Якутском: а - арктические районы, Ь - западная группа районов, с - южные районы, d - центральные районы;
** 1 - арктические / западная; 2 - арктические /южная; 3 - арктические/центральные; 4 - западная / южные; 5 - западная /центральные; 6 - южные/центральные
Установлен ряд дисбалансов (дефицитов или избытков) содержания химических элементов в волосах, характерный для всех обследованных групп районов[14, 15, 16]. Так, для женщин, независимо от места проживания, свойственно относительно сниженное содержание в волосах Са, Со, Mg (за исключением центральных районов), Р, Se и 2п и относительно повышенное содержание Мп и № (во всех группах районов частота дефицитов/избытков данных элементов в волосах превышала 30%).
Индивидуальные особенности элементных портретов групп районов в целом соответствуют таковым, установленным при анализе абсолютного содержания химических элементов в волосах женщин. Так, для жительниц арктических районов характерна высокая по сравнению с другими районами частота избыточного накопления в волосах как эссенциальных (Сг, Fe, К, Мп, №, 2п), так и токсичных (Cd, РЬ) химических элементов. Как следствие, здесь относительно реже встречается сниженное содержание в волосах Си, Сг, Fe, К и относительно чаще - сниженное содержание Са, Mg и Si.
Наиболее «элементдефицитной» группой районов можно считать южную зону, что также хорошо корреспондируется с полученными на основании анализа абсолютных значений результатами. В южных районах установлена наиболее обширная группа химических элементов, содержание которых в волосах обследованных женщин ниже границ нормы. К числу таковых могут быть отнесены Са, Со, Сг, Си, Fe, I, К, Li, Mg, Р, Se, Si и 2п. В то же время повышенные содержания химических элементов в волосах, за исключением уже описанных ранее избытков Мп и №, не свойственны «элементному портрету» местных жительниц.
Районы Республики Саха (Якутия), входящие в западную зону, отличаются и вполне соответствуют общим показателям, приведенным в начале раздела, за исключением повышенного содержания в волосах Si, Fe и Р, а также пониженного - Со и Мп, которые здесь встречается сравнительно чаще (32%, 21, 29, и 71 и 25%, соответственно). Относительно менее выражен у местного женского населения дефицит в волосах I (38% против в среднем 70-80% в других районах).
Женщины из центральных районов Якутии характеризуются относительно повышенными частотами избыточного накопления в волосах Ca, Mg, Cd, Na, Li, Pb и пониженной - Cr. Интересно отметить, что сниженное содержание в волосах элементов-электролитов K, Na, а также Li здесь вовсе не обнаружено, зато широко распространены дефициты в волосах Fe, Cu и Zn. Как видно из приведенных данных, центральные районы Республики Саха (Якутия) обладают рядом признаков, свойственных как полярным (распространенность избыточного накопления токсикантов Cd, Pb), так и прочим районам (широкая распространенность дефицитов эссенци-альных химических элементов), то есть отличаются наибольшей разбалансированностью элементного обмена.
Городское население (г. Якутск) отличается от других обследованных групп районов относительно более высокой частотой сниженного содержания Se, однако дефициты в волосах Ca, Mg и Р здесь менее распространены. Напротив, здесь с достаточно высокой частотой встречаются избытки Ca, Mg, для населения более характерно избыточное накопление Mn и Sn.
Таким образом, обнаруженная закономерность (возрастание поступления химических элементов в организм женщин Республики Саха (Якутия) в направлении югбсевер), установленная при анализе абсолютного содержания химических элементов в волосах взрослого населения, в целом находит свое подтверждение, как и при рассмотрении частот дисбалансов, установленных с использованием границ нормального содержания химических элементов в волосах человека. Однако в последнем случае становятся заметными особенности элементного баланса населения центральных районов Республики Саха (Якутия), выбивающиеся из приведенной схемы. Высокая частота избыточного накопления здесь целого ряда химических элементов роднит эти районы с арктическими.
Заключение
Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что в направлении югбсевер достоверно возрастает риск развития гиперэлементозов у женского населения Республики Саха (Якутия); в направлении севербюг достоверно возрастает риск развития гипоэлементозов. При этом центральные районы республики составляют исключение из общей схемы: распространенность избыточного накопления в волосах как токсичных и эссенциальных химических элементов здесь также велика, как и в арктических районах республики.
Дисбаланс элементов, независимо от его причин, может быть самостоятельным патогенетических фактором, поскольку известна важнейшая роль макро- и микроэлементов в процессах жизнедеятельности организма. Поэтому современный этап развития патогенеза различных заболеваний и интоксикаций требует исследования патологических процессов на уровнях клетки, субклеточных структур, мембранных и ферментных систем.
Литература
1. Авцын, А.П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Ав-цын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш и др. - М.: Медицина, 1991. - 496 с.
2. Агаджанян, Н.А. Экологический портрет человека и роль микроэлементов / Н.А. Агаджанян, М.В. Вельданова, А.В. Скальный. - М.: Изд-во КМК, 2001. - 236 с.
3. Агаджанян, Н.А. Этнические проблемы адаптационной физиологии / Н.А. Агаджанян. - М.: Изд-во РУДН, 2007. - 57 с.
4. Скальный, А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека / А.В. Скальный. - М.: Издательскийдом «Оникс 21 век»: Мир, 2004. - 216 с.
5. Borisova N.V., Petrova P.G., Markova S.V. Imbalance of Macro- and Micronutrients in the Environment and Biosubstrates of Residents Living in the Diamond Mining region of Yakutia // International journal of Biomedicine, 4 (3), 2014. - New York. - P. 179-181.
6. Казначеев, В.П. Проблема адаптации человека / В.П. Казначеев // Некоторые итоги и перспективы исследований. - Новосибирск, 1978. - С. 56.
7. Саввинов, Д.Д. Микроэлементы в северных экосистемах / Д.Д. Саввинов, Н.Н. Сазонов. - Новосибирск: Наука, 2006. - 208 с.
8. Скальный, А.В. Эколого-физиологическое обоснование эффективности использования макро- и микроэлементов при нарушениях гомеостаза у обследуемых из различных климатогеографических регионов: дис. ... д-ра мед. наук / А.В. Скальный. - М., 2000. - 352 с.
9. Скальная, М.Г. Гигиеническая оценка влияния минеральных компонентов рациона питания и среды обитания на здоровье населения мегаполиса: автореф. дис. ... д-ра мед. наук / М.Г. Скальная. - М., 2005. - 42 с.
10. Скальный, А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал / А.В. Скальный // Вестник С.-Петербургской ГМА им. И.И. Мечникова. - 2002. - №1-2(3). - С. 62-65.
11. Скальный, А.В. Эколого-физиологические аспекты применения макро- и микроэлементов в восстановительной медицине / А.В. Скальный, А.Т. Быков. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2003. - 198 с.
12. Скальный, А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. - М.: Издательский дом «Оникс 21 век»: Мир, 2004. - 272 с.
13. Meissner D. Evaluation of trace elements status using biochemical indicators / D. Meissner. - Dresden, 1993. - P. 1074-1078.
14. Борисова, Н.В. Медико-физиологическое обоснование адаптивных реакций организма студентов в экстремальных условиях Якутии: автореферат дис. ... д-ра медицинских наук / Н.В. Борисова. - Якутск, 2011. - С. 218.
15. Борисова, Н.В. Роль элементного дисбаланса в развитии отдельных патологий у детей Вилюйского региона / Н.В. Борисова, УД. Антипина, С.В. Маркова, Г.А. Колтовская, И.Л. Саввина / Якутский медицинский журнал. - 2016. - №3 (55). - С. 46-49.
16. Гудков, А.Б. Эколого-физиологическая характеристика климатических факторов Севера: Обзор литературы / А.Б. Гудков, О.Н. Попова, Н.Б. Лукманова // Экология человека. - 2012. - №01. - С. 12-17.
References
1. Avcyn, A.P. Mikroehlementozycheloveka: ehtiologiya, klassifikaciya, organopatologiya / A.P. Avcyn, A.A. ZHavoronkov, M.A. Rishidr. - M.: Medicina, 1991. - 496 s.
2. Agadzhanyan, N.A. EHkologicheskijportretchelovekairol' mikroehlementov / N.A. Agadzhanyan, M.V. Vel'danova, A.V. Skal'nyj. - M.: Izd-vo KMK, 2001. -236 s.
3. Agadzhanyan, N.A. EHtnicheskie problemy adaptacionnoj fiziologii / N.A. Agadzhanyan. - M.: Izd-vo RUDN, 2007. - 57 s.
4. Skal'nyj, A.V. Himicheskie ehlementy v fiziologii i ehkologii cheloveka / A.V. Skal'nyj - M.: Izdatel'skij dom «Oniks 21 vek»: Mir, 2004. - 216 s.
5. Borisova N.V., Petrova P.G., Markova S.V. Imbalance of Macro- and Micronutrients in the Environment and Biosubstrates of Residents Living in the Diamond Mining region of Yakutia // International journal of Biomedicine, 4 (3), 2014 - New York. - P. 179-181.
6. Kaznacheev, V.P. Problema adaptacii cheloveka / V.P. Kaznacheev // Nekotorye itogi i perspektivy issledovanij. - Novosibirsk, 1978. - S. 56.
7. Savvinov, D.D. Mikroehlementy v severnyh ehkosistemah / D.D. Savvinov, N.N. Sazonov. - Novosibirsk: Nauka, 2006. - 208 s.
8. Skal'nyj, A.V. EHkologo-fiziologicheskoe obosnovanie ehffektivnosti ispol'zovaniya makro - i mikroehlementov pri narusheniyah gomeostaza u obsleduemyh iz razlichnyh klimatogeograficheskih regionov: Diss. ... dokt. med. nauk / A.V. Skal'nyj. - M., 2000. - 352 s.
9. Skal'naya, M.G. Gigienicheskaya ocenka vliyaniya mineral'nyh komponentov raciona pitaniya i sredy obitaniya na zdorov'e naseleniya megapolisa: Avtoref. dis. ... doktora med. nauk / M.G. Skal'naya. - M., 2005. - 42 s.
10. Skal'nyj, A.V. Ustanovlenie granic dopustimogo soderzhaniya himicheskih ehlementov v volosah detej s primeneniem centil'nyh shkal / A.V. Skal'nyj // Vestnik S.-Peterburgskoj GMA im. I.I.Mechnikova. - 2002. -№1-2(3). - S. 62-65.
11. Skal'nyj, A.V. EHkologo-fiziologicheskie aspekty primeneniya makro- i mikroehlementov v vosstanovitel'noj medicine / A.V. Skal'nyj, A.T. Bykov. - Orenburg: RIK GOU OGU, 2003. - 198 s.
12. Skal'nyj, A.V. Bioehlementy v medicine / A.V. Skal'nyj, I.A. Rudakov. - M.: Izdatel'skij dom «Oniks 21 vek»: Mir, 2004. - 272 s.
13. Meissner D. Evaluation of trace elements status using biochemical indicators / D. Meissner. - Dresden, 1993. - P. 1074-1078.
14. Borisova, N.V. Mediko-fiziologicheskoe obosnovanie adaptivnyh reakcij organizma studentov v ehkstremal'nyh usloviyah YAkutii: avtoreferat dis. ... doktora medicinskih nauk: 14.03.03, 03.03.01 / N.V. Borisova. - Yakutsk, 2011. - S. 218.
15. Borisova, N.V. Rol' ehlementnogo disbalansa v razvitii otdel'nyh patologij u detej Vilyujskogo regiona / N.V. Borisova, U.D. Antipina, S.V. Markova, G.A. Koltovskaya, I.L. Savvina / Yakutskij medicinskij zhurnal, 3 (55), 2016. - S. 46-49.
16. Gudkov, A.B. EHkologo-fiziologicheskaya harakteristika klimaticheskih faktorov Severa: Obzor literatury / A.B. Gudkov, O.N. Popova, N.B. Lukmanova // Ekologiya cheloveka. - 2012. - №01. - S. 12-17.
