научная статья по теме ВОЗРАСТНЫЕ И ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ ДЕТЕЙ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ Биология

Текст научной статьи на тему «ВОЗРАСТНЫЕ И ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ ДЕТЕЙ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ»

УДК 616-84:612.392.64

ВОЗРАСТНЫЕ И ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ ДЕТЕЙ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

© 2014 г. С. И. Сороко1, И. А. Максимова2, О. В. Протасова2

1 Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, 2Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва E-mail: soroko@iephb.ru Поступила в редакцию 23.07.2013 г.

С помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа с индуктивно связанной аргоновой плазмой изучено содержание 28 макро- и микроэлементов (Al, Ag, Li, В, Ва, Bi, Ca, Cd, Со, Сг, Си, Fe, Ga, In, К, Mg, Mn, Na, Ni, Mo, P, Zn, Se, Tl, Pb, Sr, S, Si) в волосах детей и подростков, проживающих на Европейском Севере Российской Федерации (Архангельская область). Выявлено как пониженное, так и повышенное содержание некоторых элементов. Прослежена динамика содержания указанных элементов в волосах одних и тех же детей в разные годы. Выявлена значительная индивидуальная вариабельность макро- и микроэлементного статуса детей-северян и некоторая гендерная зависимость.

Ключевые слова: адаптация, дети, экология Севера, макро- и микроэлементы.

Б01: 10.7868/80131164614060137

Согласно В.И. Медведеву [1], адаптация человека является интегральным процессом, включающим весь спектр генетических, генофенотипи-ческих и психофизиологических программ, направленных на оптимальное приспособление организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды и осуществление целенаправленной деятельности. Воздействие экстремальных природных, техногенных и социальных факторов требует мобилизации всех функциональных резервов организма, затрагивая не только нервно-рефлекторные, но и молекулярно-биохимиче-ские уровни.

Экстремальность условий внешней среды на Севере определяется не только суровыми климатическими условиями (низкие температуры, ветер, высокая влажность), повышенной активностью гелиогеомагнитных факторов (резкие перепады электромагнитного поля Земли, повышенное космическое излучение), но и необычной светопериодикой (полярный день, полярная ночь), бедностью окружающего ландшафта. К природным факторам добавляются социально-экономические: значительная социальная и информационная изоляция, особенно сельских жителей, далекие от комфорта жилищ-но-бытовые условия, однообразие питания с дефицитом необходимых для организма витаминов

и микроэлементов и др. Весь этот сложный комплекс факторов Севера оказывает негативное влияние на здоровье населения, особенно детского [2-6].

В настоящее время большое внимание в нормальной жизнедеятельности и адаптации человека и животных придается макро- и микроэлементному гомеостазу. Это связано с важнейшей ролью эссенциальных и других элементов в осуществлении молекулярно-биохимических процессов. Микроэлементы являются составной частью многих белков и участвуют в важнейших биохимических процессах, в частности, выполняют основные функции в свободнорадикальном окислении, окислительно-восстановительных реакциях, тканевом дыхании и т.д. Взаимовлияние, как синергическое, так и антагонистическое, между микроэлементами, их координационная связь с органической матрицей (белки, ферменты, гормоны, витамины) является основополагающим фактором в понимании биологической роли макро- и микроэлементов. По состоянию ионного баланса в биологических жидкостях и тканях можно составить представление о механизме метаболических изменений с участием металлосо-держащих молекул [7-10].

Биологическая система макро- и микроэлементного гомеостаза строго сбалансирована и за-

висит от стабильности синтеза, конформации, функций белковой матрицы, включающей в себя неорганический компонент, а также и от систем, координирующих их регуляцию. Следовательно, дисбаланс макро- и микроэлементного гомеоста-за отражает нарушение структурно-метаболических функций организма в целом. Так, при поиске биохимических маркеров метаболических изменений в крови и органах человека, позволяющих выявить биологические эффекты малых доз облучения, нам удалось установить зависимость между истощением синтеза церуло-плазмина (основного оксидазного агента крови, содержащего 90—95% всей плазменной меди) и количеством ультрафильтруемой меди, т.е. меди, не локализованной в белке. Радиационно-обу-словленный дисбаланс эссенциальных микроэлементов меди и цинка в сыворотке крови формирует изменение микроэлементных взаимосвязей, что является причиной их функциональной переориентации. Показанное нами изменение кинетики цинка позволило выявить наличие лигандов с молекулярной массой более 10 кД в сыворотке крови у ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС [11].

Особая группа заболеваний, выделенная в отдельный класс и условно названная "микроэле-ментозы" (термин впервые введен А.П. Авцыным и соавт. [12]), характеризуется как "гипомикро-элементозами", т.е. дефицитом, так и "гипермик-роэлементозами", т.е. избытком тех или иных элементов и часто связана с природными и техногенными факторами. В современной литературе для обозначения микроэлементозов используется также термин "атомовитозы" [7].

Физико-химические исследования содержания макро- и микроэлементов в сыворотке крови и волосах детей показали, что "микроэлементо-зы" и повышенное содержание в организме эко-токсикантов могут вызывать не только различные анатомо-физиологические отклонения в развитии детей, специфические заболевания, но и нарушения в возрастном становлении психических функций [6], снижение общей сопротивляемости организма и способности к адаптации [6, 13]. Кроме изучения роли макро- и микроэлементов в обмене веществ, в настоящее время придают большое значение взаимодействию между макро-и микроэлементами в различных биосубстратах при различных заболеваниях и биологических процессах [14, 15].

Факты и закономерности, установленные геохимическими и экологическими исследованиями, служат базой профилактики дисбаланса макро- и микроэлементов у человека, животных и растений. О.И. Паршукова и Е.Р. Бойко [16] показали, что на севере Республики Коми количество лиц с дефицитом селена в сыворотке крови

составляет 32% среди женщин и 18% среди мужчин. Обнаружена сезонная и возрастная зависимость содержания селена в организме северян [17]. Авторы разработали схему коррекции дефицита селена. Однако ее использование на практике показало, что эффективность коррекции существенно зависит от сезона года — она более успешна в марте, когда содержание селена понижено незначительно, чем в июле при существенном снижении селена в сыворотке крови. К сожалению, авторы не дают объяснения этим на первый взгляд парадоксальным фактам и не приводят данных о содержании у этих же лиц йода, хотя и отмечают, что активизация свободных форм тиреоидных гормонов (Т4 и Т3) не зависела от показателей сывороточного селена. В то же время известно, что дефицит йода среди населения Республики Коми имеет распространенный характер. Показано, что биогеохимические и метаболические взаимоотношения между йодом и селеном выстроены таким образом, что дефицит селена обусловливает снижение 5'-деиодиназы и коррекция йодом эндемического зоба и кретинизма в условиях дефицита селена оказывается малоэффективной. Эти взаимоотношения могут влиять и на коррекцию дефицита селена.

О содержании макро- и микроэлементов в организме человека судят по их концентрации в биосубстратах (крови, моче, слюне, волосах, ногтях). Идеальными для скрининговых исследований признаны методики определения элементов в волосах и ногтях. Это связано с тем, что элементный состав крови находится под жестким влиянием систем, регулирующих химический го-меостаз. Показано, что при дефиците многих макро- и микроэлементов в организме их концентрация в крови длительное время поддерживается из депо, в первую очередь из костной ткани. Информативность крови при диагностике хронических воздействий химическими экоток-сикантами равнозначна информативности волос, мочи, ногтей [15, 18]. Кроме того, макро- и микроэлементный состав крови более динамичен, так как зависит от состава пищи, воды, обменных процессов. Волосы сочетают депонирующее и аккумулирующее свойство и позволяют проводить ретроспективный анализ и прогноз элементного статуса у человека. Волосы лучше, чем такие индикаторные среды, как кровь и моча, хранят информацию о процессах минерального обмена. Элементы, однажды попавшие в волосы, не могут быть включены обратно в метаболизм организма. Волосы характеризуются фиксированной динамикой роста (0.2—0.5 мм в день) и отражают характер минерального обмена за более длительный период. Данные о нормативах содержания макро-и микроэлементов в различных биосубстратах, в том числе и волосах, регламентированы ВОЗ [7, 8, 19].

Несмотря на то, что участие химических элементов в процессах роста и развития млекопитающих хорошо известно, в реальной клинической практике эти проблемы практически не исследованы. Крайне скудна информация о содержании химических элементов на разных стадиях постна-тального развития [10]. По данным А.В. Скального [9], около 2/3 взрослых и 1/4 детей в России относится к группе риска по гипоэлементозу по одному или нескольким элементам. В литературе имеется большое количество работ, посвященных изучению макро- и микроэлементного статуса населения в различных регионах России [20, 21]. Выявлены возрастные и половые особенности содержания макро- и микроэлементов в организме человека в средней полосе России [22]. Однако данные о возрастных и половых особенностях элементного баланса детского населения северных регионов малочисленны. Практически отсутствуют данные, полученные у одних и тех же детей в разные годы.

Между тем, описанные особенности и задержки возрастного развития гормональной [4], иммунной [23], нервной систем [6, 24] у детей-северян, могут в определенной мере быть связаны с избытком или недостатком в организме тех или иных химических элементов.

Отклонения от биологически допустимого уровня содержания химических элементов в волосах следует рассматривать как показатель срыва адаптационно-приспособительных механизмов и риска повышения заболеваемости [13, 15].

Отклонения в содержании макро- и мик

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком