CC BY
5
медицинский вестник северного кавказа
2023. Т. 18. № 3
medical news of north caucasus
2023. Vоl. 18. Iss. 3
© Коллектив авторов, 2023
УДК 577.11:616-008.9-07:543.427.4:616.248-053.2 DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2023.18062 ISSN - 2073-8137
ВОЗМОЖНОСТИ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА В ДИАГНОСТИКЕ ДИСЭЛЕМЕНТОЗОВ У ДЕТЕЙ, СТРАДАЮЩИХ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ
А. А. Лебеденко 1, Г. Э. Яловега 2, О. Е. Семерник 1, Е. Б. Тюрина 1, Е. А. Боцман 1
1 Ростовский государственный медицинский университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
2 Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
THE POSSIBILITIES OF THE X-RAY FLUORESCENCE METHOD IN THE DIAGNOSIS OF DYSELEMENTOSIS IN CHILDREN SUFFERING FROM BRONCHIAL ASTHMA
Lebedenko А. A. 1, Yalovega G. E. 2, Semernik O. E. \ Tyurina Е. В. 1, Botsman Е. А. 1
1 Rostov State Medical University, Rostov-on-Don, Russian Federation
2 Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russian Federation
Целью данного исследования явилось изучение изменений макро- и микроэлементного состава волос у детей, страдающих бронхиальной астмой (БА). Проведено одномоментное комплексное обследование 162 детей. Основную группу (I) составил 131 больной с диагнозом бронхиальная астма, контрольную (II) - 31 ребенок I и 11а групп здоровья. Концентрация микро- и макроэлементов в волосах у детей определялась методом рентгенофлуоресцентного анализа. Установлено, что у пациентов с БА отмечаются значительные колебания показателей макро- и микроэлементов в волосах. Достоверные отличия между детьми контрольной группы и больными БА зарегистрированы в отношении таких веществ, как кальций (Ca) (р=0,003), железо (Fe) (р <0,0001), никель (Ni) (р <0,0001) и цинк (Zn) (р=0,0001).
Ключевые слова: бронхиальная астма, микро- и макроэлементы, дети, диагностика, рентгенофлуоресцентный анализ
The purpose of this research was to study the changes of the macro- and microelement hair composition in children suffering from bronchial asthma (BA). A single-stage comprehensive examination of 162 children was carried out. The main group I consisted of 131 patients diagnosed with bronchial asthma, control group II - 31 children of I and Ila health groups. Determination of the of micro- and macroelements concentration in the children's hair was done by X-ray fluorescence analysis. It was found that in patients with BA there are significant fluctuations in the parameters of macro- and microelements in the hair. Significant differences between the control group and the patients with asthma were registered in relation to such substances as calcium (Ca) (p=0.003), iron (Fe) (p<0.0001), nickel (Ni) (p<0.0001) and zinc (Zn) (p=0.0001).
Keywords: bronchial asthma, children, diagnostics, micro- and macroelements, X-ray fluorescence analysis
Для цитирования: Лебеденко А. А., Яловега Г. Э., Семерник О. Е., Тюрина Е. Б., Боцман Е. А. ВОЗМОЖНОСТИ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА В ДИАГНОСТИКЕ ДИСЭЛЕМЕНТОЗОВ У ДЕТЕЙ, СТРАДАЮЩИХ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2023;18(3):265-268. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2023.18062
For citation: Lebedenko A. A., Yalovega G. E., Semernik O. E., Tyurina Е. В., Botsman Е. А. THE POSSIBILITIES OF THE X-RAY FLUORESCENCE METHOD IN THE DIAGNOSIS OF DYSELEMENTOSIS IN CHILDREN SUFFERING FROM BRONCHIAL ASTHMA. Medical News of North Caucasus. 2023;18(3):265-268. DOI - https://doi.org/10.14300/mnnc.2023.18062 (In Russ.)
БА - бронхиальная астма
РостГМУ - Ростовский государственный медицинский университет
Практика показывает, что бронхиальная астма (БА) является одним из наиболее распространенных хронических заболеваний среди детей и считается мировой проблемой здравоохранения [1-3]. Хронизация патологического процесса приводит к ухудшению качества жизни пациентов, снижению их активности, инвалидиза-ции. Несмотря на определенные задокументированные успехи в решении проблем БА (документы консенсуса по лечению БА, рекомендации GINA,
действующие протоколы диагностики и лечения с регулярным пересмотром), множество вопросов в изучении механизмов формирования, течения и прогрессирования заболевания, а также достижения длительного контроля БА у детей остаются открытыми [2, 4, 5]. Особого внимания в оценке обеспеченности организма макро- и микроэлементами заслуживают неинвазивные методы и, прежде всего, исследование элементного анализа волос в силу своей безопасности, простоты
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Педиатрия ^^^^^^^^^^^^^^^^^
oRiGiNAL REsEARcH
Pediatrics
забора материала, возможности многократного повторения. Важное значение неинвазивным методам диагностики придается именно в педиатрической практике. Поэтому в рамках данной работы проведено исследование изменений микроэлементного состава волос у детей, страдающих БА.
Материал и методы. Клиническая часть работы выполнена на базе педиатрического отделения клиники РостГМУ. В соответствии с поставленной целью проведено одномоментное комплексное обследование 162 детей. Основную группу (I) составил 131 больной с диагнозом бронхиальная астма, контрольную (II) - 31 ребенок I и 11а групп здоровья. Средний возраст детей колебался от 6 до 18 лет. Постановка диагноза и оценка степени тяжести БА проводились в соответствии с Национальной программой «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика» [6].
Для достижения поставленной цели все включенные в исследование дети были обследованы с помощью общеклинических методов. Определение концентрации микро- и макроэлементов в волосах проводилось методом рентгенофлуоресцентного
При этом сравнение медиан полученных показателей в группах обследованных пациентов, проведенное с помощью теста Краскела - Уоллиса, показало, что отмечаются достоверные отличия между детьми контрольной группы и больными БА в отношении таких веществ, как кальций (Са) (р=0,003), железо ^е) (р<0,0001), никель (N0 (р<0,0001) и цинк ^п) (р=0,0001) (табл. 2).
Подробный анализ количественных значений микро- и макроэлементов в зависимости от степени тяжести заболевания также позволил выявить ряд закономерностей (табл. 3).
Установлено, что средние значения кальция в выборке больных БА (621 [313; 1169] мкг/г) в четыре раза ниже показателей контрольной группы (2428 [586; 4891] мкг/г), р=0,003. Однако достоверных отличий величины Са в волосах у больных с различной степенью тяжести БА не было зарегистрировано (р>0,05). Вместе с тем содержание железа в волосах больных достоверно отличалось от таковых детей I и На групп здоровья (р<0,0001). Важно отметить, что чем тяжелее было течение БА у ребенка, тем выше значения данного микроэлемента определялись в волосах. Так, у детей с легким течением БА они составили 40 [17,8; 70,6] мкг/г, тогда как с тяжелым - 410 [257; 579] мкг/г, р<0,0001.
Такая же тенденция прослеживалась и в отношении цинка (рис.). Так, средние его значения, полученные у больных БА, были значительно ниже (95,9 [64,6; 163] мкг/г), чем у пациентов контрольной группы (146 [89,5; 190] мкг/г), р=0,0001. При этом установлены достоверные отличия количественных показате-
анализа. Забор волос производился путем срезания из нескольких мест с затылочной части головы. Длина волос была в пределах 2-5 см, масса собранной пробы составляла 150-300 мг. Подготовка пробы проходила методом мокрого озоления. Навеска волос бралась от 5 мг до 20 мг, далее волосы растворялись в азотистой кислоте. В качестве внутреннего стандарта был выбран раствор ванадия (V23). Последовательно каждая проба трехкратно была нанесена на кварцевую подложку до окончательного высыхания, после чего находилась в печи и после полного высыхания на специальном держателе вставлялась в прибор. Рентгенофлуоресцентные спектры регистрировались с помощью энергодисперсионного спектрометра AMETEK c молибденовым анодом (напряжение на трубке 50 кВ, разрешение детектора 250 эВ [7, 8].
Статистическая обработка данных проводилась с применением пакета программ Statistica 10.0 (StatSoft, США).
Результаты и обсуждение. Установлено, что у пациентов с БА отмечаются значительные колебания показателей макро- и микроэлементов в волосах (табл. 1).
лей у детей с легким (76,5 [47;122] мкг/г) и тяжелым течением БА (381 [153; 639] мкг/г), р<0,0001.
Таблица 2
Сравнение медиан количественных показателей макро- и микроэлементов в волосах у детей с БА, мкг/г
Элемент Контрольная группа Бронхиальная астма р
Макроэлементы
Ca 2428 [586; 4891] 621 [313; 1169] 0,003
Cl 1233 [781;1563] 849 [645; 976] 0,003
Р 20612 [12628; 29124]
Микроэлементы
Fe 69,6 [32,6; 159] 66,5 [21,8; 235] <0,0001
Ni 16,7 [7,72; 21,7] 18,3 [6,21; 409] <0,0001
Zn 146 [89,5; 190] 95,9 [64,6;163] 0,0001
Cu 18,4 [18,3; 22] 36,2 [22,2; 61,6] 0,1
Cr 39,1 [32,2; 41,6] 36,6 [33,3; 38,4] 0,5
Mn 613 [613; 613] 279 [279; 279]
Pb 4395 [542; 8248]
Примечание. В таблице средние значения представлены в виде медианы [нижний квартиль; верхний квартиль]; сравнение осуществлялось с помощью теста Краскела - Уоллиса. Для случаев, когда показатель был не определен у всех наблюдаемых в группе, ячейка оставлена пустой.
Таблица 1
Показатели макро- и микроэлементов в волосах у детей, страдающих бронхиальной астмой, мкг/г
Элемент Среднее значение ± СКО Медиана Квартили Мин. значение Макс. значение Р (тест Шапиро - Уилка)
Ca 1115±1811 621 [313; 1169] 0,0 12597 <0,0001
Fe 271±561 66,5 [21,8; 235] 3,22 2802 <0,0001
Ni 301±734 18,3 [6,21; 409] 0,67 4495 <0,0001
Zn 200±310 95,9 [64,6; 163] 21,8 1772 <0,0001
Cu 55,6±70,2 36,2 [22,2; 61,6] 0,0 297 <0,0001
Cl 892±431 849 [645; 1027] 38,1 1797 0,2
Cr 67±120 36,6 [33,3; 38,4] 30,7 516 <0,0001
Р 29926±35330 20612 [12628; 29124] 7441 153178 <0,0001
МЕДИЦИНСКИМ ВЕСТНИК СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
2023. Т. 18. № 3
MEDICAL NEWS OF NORTH CAUCASUS
2023. Vol. 18. Iss. 3
Таблица 3
Показатели макро- и микроэлементов в волосах у детей с различной степенью тяжести БА, мкг/г
Элемент Течение бронхиальной астмы P
легкое среднетяжелое тяжелое
Макроэлементы
Ca 565 [275; 1009] 458 [202; 723] 1045 [599; 2281] P1,2=0,92 P1,3 =0,1 P2,3=0,22
Cl 849 [645; 976] 971 [491; 1343] P1,2 = 1
Р 28500 [27876; 29124] 20109 [12628; 28070] P2,3=0,4
Микроэлементы
Fe 40 [17,8; 70,6] 69,9 [56,5; 83,1] 410 [257; 579] P1,2=0,7 P1,3 <0,0001 P2,3=0,2
Ni 8,6 [2,65; 18,3] 10,6 [3; 40,5] 434 [365; 740] P1,2=0,99 P1,3 <0,0001 P2,3=0,08
Zn 76,5 [47; 122] 91,5 [86,1; 95,6] 381 [153; 639] P1,2 = 1 P1,3 <0,0001 P2,3=0,051
Cu 36,2 [22,2; 58,9] 34,5 [34,5; 34,5] 297 [297; 297] P1,2 = 1 P1,3 =0,5 P2,3=0,8
Cr 36,8 [33,4; 38,4] 33,6 [32,8; 34,5] P1,2=0,6
Mn 613 [613; 613] 279 [279; 279]
Примечание. В таблице средние значения представлены в виде медианы [нижний квартиль; верхний квартиль]; сравнение осуществлялось с помощью теста Краскела - Уоллиса. Для случаев, когда показатель был не определен у всех наблюдаемых в группе, ячейка оставлена пустой.
Показатели никеля также имели достоверные отличия у детей, страдающих БА (18,3 [6,21; 409] мкг/г), по сравнению с группой контроля (16,7 [7,72; 21,7]), р<0,0001. Причем максимальные его значения были зафиксированы у пациентов с тяжелым течением заболевания (434 [365; 740] мкг/г), по сравнению с легким (8,6 [2,65; 18,3] мкг/г), р<0,0001.
Показатели хлора, фосфора, меди и хрома в волосах у детей, страдающих Ба, не имели достоверных
Zn мкг/г
Контрольная группа
Лёгкое течение БА
Среднетяжелое течение
-- медиана □ - 25-75 % I- мин. - макс.
Рис. Концентрация цинка в волосах пациентов с бронхиальной астмой различной степени тяжести и детей контрольной группы
отличий от группы контроля (р>0,05). Также у обследованных больных отсутствовали изменения данных веществ в зависимости от степени тяжести заболевания (р>0,05).
Повышение уровня никеля и цинка в волосах у больных с тяжелым течением БА можно объяснить тем, что в ходе хронического воспаления бронхов происходит значительное повреждение респираторного эпителия. При этом в процессе регенерации усиленно расходуется Zn [9]. Установлено, что Си и Zn играют важнейшую роль в антиоксидантной защите организма [10, 11]. Известно, что в процессе обострения заболевания происходит усиление активности процессов перекисного окисления ли-пидов [12, 13], в результате чего у больных формируется выраженная антиоксидантная недостаточность. В нашем случае повышение уровня цинка в волосах у пациентов с тяжелым течением БА можно расценить как компенсаторную реакцию организма в ответ на хронический оксидативный стресс, возникающий при частых обострениях заболевания.
Для выявления наиболее значимых изменений микро- и макроэлементов в волосах пациентов с БА был проведен расчет отношения шансов и рисков количественных показателей, полученных методом рентгенофлюоресценции, у детей с различной степенью тяжести БА, путем построения логистической регрессии проведен расчет значимости каждого показателя.
Установлено, что риск развития тяжелого течения БА статистически значимо связан с такими микроэлементами, как железо в волосах при легком и тяжелом течении БА, никель в волосах при легком и тяжелом течении БА, цинк в волосах при легком и тяжелом течении. При этом установлено, что более высокие уровни Fe в волосах ассоциированы с повышенным риском развития тяжелого течения БА: увеличение Fe даже на 1 приводит к значительному повышению риска тяжелого течения заболевания (RR=1, 95 % С1: [1,001; 1,005], р=0,027.
Более высокие уровни никеля в волосах также ассоциированы с повышенным риском развития тяжелого течения БА ^=1,01, 95 % С1: [1,003; 1,011], р=0,0009).
Достоверно выявлено, что более высокие уровни содержания цинка в волосах при легком и тяжелом течении БА ассоциированы с повышенным риском наступления исхода тяжелого течения БА ^=1,01, 95 % С1: [1,003; 1,014], р=0,004.
Заключение. Проведенное с помощью рентгенофлуорес-центного анализа исследование содержания макро- и микроэлементов в волосах, отражающее протяженные по времени их изменения, подтвердило наличие дисбаланса минералов у детей с разным течением бронхиальной астмы. Полученные данные могут быть использованы как для прогнозирования тяжести течения заболевания, так и для разработки новых подходов к диагностике и лечению детей с данной патологией.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Тяжелое течение БА
1500
оригинальные исследования
Педиатрия
ORiGiNAL RESEARCH
^^^^^^^^ Pediatrics
Литература/References
1. Засторожина А. К., Сычев Д. А., Зайцева С. В., Архипов В. В., Панферова О. О. [и др.]. Фармакоэпидеми-ологический анализ у детей с бронхиальной астмой в амбулаторно-поликлинической практике: ретроспективное исследование. Consilium medicum. 2018;4:72-79. [Zastorozhina A. K., Sychev D. A., Zaitseva S. V., Arhipov V. V., Panferova O. O. [et al.]. Pharmacoepidemiology analysis in children with bronchial asthma in outpatient practice: a retrospective study. Consilium medicum. 2018;4:72-79. (In Russ.)].
https://doi.org/10.26442/24138460.2018A000057
2. Reddel H. K., Levy L. The GINA asthma strategy report: what's new for primary care? NPJ Prim. Care Respir. Med. 2015;25:25-31. https://doi.org/10.1038/npjpcrm.2015.50
3. Mao S., Wu L., Shi W. Association between trace elements levels and asthma susceptibility. Respir. Med. 2018. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2018.10.028
4. Global Strategy for Asthma Management and Prevention, Global Initiative for Asthma (GINA) 2018. Available from: www.ginasthma.org
5. Boulet L. P. The revised 2014 GINA strategy report: opportunities for change. Curr. Opin. Pulm. Med. 2015;21:1-7. https://doi.org/10.1097/mcp.0000000000000125
6. Национальная программа «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика». 6-е изд., пе-рераб. и доп. Москва. 2022. [National program «Bronchial asthma in children. Treatment strategy and prevention». 6th ed., reprint. and add. Moscow. 2022. (In Russ.)].
7. Al-Fartusie F. S., Abood M. J., Al-Bairmani H. K., Mohammed A. S. Evaluation of some trace elements in sera of asthma patients: a case control study. Folia Med. (Plovdiv). 2021;63(5):797-804. https://doi.org/10.3897/folmed.63.e60506
8. Sagdic A., Sener O., Bulucu F., Karadurmus N., Ozel H. E. [et al.]. Oxidative stress status and plasma trace elements in patients with asthma or allergic rhinitis. Allergol. Immu-nopathol. 2018;39(4):200-205. https://doi.Org/10.1016/j.aller.2010.07.006
9. Ермаков В. В., Моисеенко Т. И. Биогеохимическая индикация микроэлементозов. Москва, 2018. [Ermakov V. V., Moiseenko T. I. Biogeochemical indication of trace elements. Moscow, 2018. (In Russ.)].
10. Alsharnoubi J., Alkharbotly A., Waheed H., Elkhayat Z., Hussein D. Y. Could we diagnose childhood asthma by LIBS technique? Lasers Med. Sci. 2020;35(4):807-812. https://doi.org/10.1007/s10103-019-02866-6
11. Исмоилов К. И., Сабурова А. М., Шарипова М. М. Антиок-сидантная защита и особенности перекисного окисления липидов при бронхиальной астме у детей. Вестник Авиценны. 2017;1:73-77. [Ismoilov K. I., Saburova A. M., Sharipova M. M. Antioxidant protection and features of lipid peroxidation in bronchial asthma in children. Vestnik Avitsenny. - Avicenna'sBulletin. 2017;1:73-77. (In Russ.)]. https://doi.org/10.25005/2074-0581-2017-19-1-73-77
12. Gunizi H., Savas H. B., Genc S. Trace Elements (Zn and Cu) and Oxidative Stress in Pediatric Patients with Persistent Allergic Rhinitis. J. Coll. Physicians Surg. Pak. 2022;32(3):324-328.
https://doi.org/10.29271/jcpsp.2022.03.324
13. Lv X., Dong M., Tang W., Qin J., Wang W. [et al.]. Ferro-ptosis, novel therapeutics in asthma. Biomed. Pharmaco-ther. 2022. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2022.113516
Поступила 19.10.2022
Сведения об авторах:
Лебеденко Александр Анатольевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой детских болезней № 2;
тел.: 88632504043; e-mail: leb.rost@rambler.ru; https://orcid.org/0000-0003-4525-1500
Яловега Галина Эдуардовна, доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики наносистем и спектроскопии физического факультета;
тел.: 88632975120; e-mail: yalovega1968@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-0157-6955
Семерник Ольга Евгеньевна, доктор медицинских наук, доцент кафедры детских болезней № 2; тел.: 89185692681; e-mail: semernick@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-3769-8014
Тюрина Елена Борисовна, врач-педиатр педиатрического отделения клиники; тел.: 89034385424; e-mail: elena_b_t@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-2328-7273
Боцман Елена Александровна, ассистент кафедры детских болезней № 2;
тел.: 89281620858; e-mail: boczman92@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-7721-4125
