ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2015, том 79, № 1, с. 73-76
УДК 543.427.621:616.12.13
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СТЕНКАХ СОСУДОВ СЕРДЦА
© 2015 г. Э. Я. Журавская1, Т. И. Савченко2, О. В.Чанкина2, Я. В Полонская1, А. М Чернявский3, Ю. И. Рагино1
E-mail:savchenko@kinetics.nsc.ru
Методом РФА-СИ определено и проанализировано содержание химических элементов в участках стенок аорты и коронарных сосудов с атеросклеротическими бляшками. Стабильные результаты получены только для пяти элементов: Са, Бе, Си, /п, Вг. Проведено сопоставление содержания этих элементов в тканях сосудов с данными по миокарду больных ИБС и здоровых лиц. В тканях сосудов отмечено повышенное содержание Са и Си, а концентрации /п и Вг понижены по сравнению с данными по тканям миокарда как для здоровых, так и для больных людей.
БОТ: 10.7868/80367676515010391
Определение концентраций химических элементов в организме человека чрезвычайно важно для оценки состояния здоровья. Изменения в распределении микроэлементов между тканями очень значимы, поскольку они могут служить диагностическим тестом и прогнозом того или иного заболевания [1, 2]. Наиболее доступные ткани организма — кровь и волосы. Кровь внутренняя среда организма, и в ней отражаются все изменения, происходящие в обмене микроэлементов в данный период. Элементный состав определен в тканях легких, мышц, мозга, лимфатических узлов [3—5] плаценты [6] и показано существование тесной взаимосвязи между кровью и биосубстратами [5]. Особый интерес представляет изменение соотношения химических элементов в стенках сосудов сердца, мозга, конечностей. В 80-е годы прошлого столетия в рамках программ ВОЗ было изучено значение некоторых химических элементов в генезе сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) (1975, 1977). В последние годы подобные исследования по выяснению значения химических элементов в атерогенезе продолжаются на новом витке знаний и новом современном уровне методических возможностей. В атерогенезе продолжает доминировать "липидная" теория, где основная роль отводится процессам перекисного окисления липидов [7, 8], где роль химических
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт терапии и профилактической медицины" Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, Новосибирск.
2 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической кинетики и горения имени В.В. Воеводского, Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск.
3 Федеральное государственное бюджетное учреждение Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения им. Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск.
элементов с про- и антиоксидантными свойствами активно дискутируется. Вместе с этим находит все большее подтверждение "воспалительная" теория атерогенеза [8—10], где определенная, а порой и значительная роль отводится химическим элементам.
Процессы бляшкообразования, кальцифика-ции сосудов идут с участием ряда химических элементов, в том числе Са. Нами показано, что Са и другие элементы коррелируют с вазоактивными веществами, в том числе с адреналином, активно влияют на функцию эндотелия [11].
Остается неясным как состав химических элементов в стенке сосудов сердца и аорты, его изменения в процессе бляшкообразования, взаимосвязаны с процессами перекисного окисления липидов и показателями воспалительного статуса пациентов с атеросклеротическими поражениями сосудов сердца и аорты.
Таким образом, выяснение содержания и соотношения отдельных химических элементов и их комплексов в процессе бляшкообразования в сосудах сердца, аорте существенно дополнят недостающие звенья в атерогенезе. Возникающие ассоциации между содержанием химических элементов в сосудах и крови позволят проводить раннюю диагностику осложнений атеросклероза — атеросклеротических бляшек на разных этапах их развития. Выявленные дисэлементозы могут быть корректированы в процессе ранней диагностики атеросклероза продуктами питания с определенным содержанием химических элементов или лекарственными препаратами, компенсирующими дефицит химических элементов. Это даст лечебный и экономический эффект для практического здравоохранения для ранней профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
Содержание химических элементов в стенках аорты, коронарных сосудов, в крови и тканях миокарда у больных с ИБС и здоровых лиц без ССЗ, мкг • г-1
Элемент Стенка аорты (п 14) Коронарные сосуды (п 5) Содержание в стенках сосудов (n 19) Кровь пациентов с ИБС [15] Кровь здоровых лиц [16] Ткани миокарда больных ИБС [17] Ткани миокарда здоровых лиц [17]
Са Аорта 1079 ± 600 Коронарные сосуды 1100 ± 370 1080 ±540 90 69 1570 ± 121 289 ± 39
Fe Аорта 143 ± 49 Коронарные сосуды 141 ± 50 143 ± 47 550 514 235 ± 12.7 119 ± 7
Cu Аорта 32 ± 5 Коронарные сосуды 34 ± 9 33 ± 6 3.4 1.16 7 ± 0.3 8 ± 0.4
Zn Аорта 8.5 ± 3.8 Коронарные сосуды 6.2 ± 2 8 ± 3 8.5 8 79 ± 4.7 60 ± 48
Br Аорта1.40 ± 0.9 Коронарные сосуды 1.7 ± 0.6 1.5 ± 0.8 7.7 5.4 15 ± 4 15 ± 4.5
Цель данного исследования — оценка комплекса химических элементов в биологическом субстрате сосудов сердца.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Образцы для исследования забирались во время операции в клинике ФГУ Новосибирского НИИ патологии кровообращения. В исследование включали мужчин 30—70 лет с предполагаемым (по данным предварительного исследования) кальцино-зом коронарных артерий или аорты, аневризмой или расслоением аорты, поступивших на оперативное лечение в клинику. Образцы биосубстратов замораживали при —20°С. Следует отметить, что при приготовлении образцов для измерения концентраций элементов в субстрате возникают трудности, поскольку имеется дело с малым количеством материала. Разработанная нами методика включает следующее: материал эндоартериаэкто-мии из коронарных артерий и интима/медиа аорты гомогенезировали в изотоническом (0.9%) растворе хлорида натрия. Гомогенизацию проводили с помощью роторного диспергатора IKAT 18 BASIC (Германия) на скорости 7000 об./мин. Для анализа использовали 10%-ный гомогенат. Образцы для определения химических элементов получали нанесением 25 мкл гомогената на бумажный фильтр (Whatman grade 41) площадью 1 см и высушиванием на воздухе.
Элементный состав образцов биосубстратов определяли рентгенофлуоресцентным анализом с использованием синхротронного излучения (РФА-СИ) на станции элементного анализа (накопитель ВЭПП-3) в Сибирского центре син-хротронного и терагерцевого излучения Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН [12]. Использование нами РФА-СИ связано с тем, что этот метод имеет ряд важных преимуществ, ко-
торые невозможно реализовать в других методах, где спектроскопическим измерениям предшествует стадия перевода анализируемой пробы в раствор, что сопряжено с рядом проблем (обработка кислотами). Основным для нас свойством является возможность анализа тонких образцов малого объема (20—25 мкл). При измерении содержания элементов в качестве образца сравнения используется тонкий стандарт с известной концентрацией нескольких элементов. Такая методика разработана нами и широко используется при анализе тонких образцов атмосферных аэрозолей и крови [13, 14]. Измерения проводились при энергии возбуждения 22 кэВ. Разработан алгоритм и создана программа, позволяющая одновременно измерять концентрации многих элементов. Чувствительность метода — 10-9 г • г-1. Погрешность содержания химических элементов получена при многократных измерениях одного и того же образца (20 параллельных измерений) и составляет 3%. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программы Microsoft Excel 2007. Результаты представлены в виде среднего ± стандартное отклонение.
ОБСУЖДЕНИЕ
В таблице приведены результаты анализа 19 образцов участков стенок коронарных сосудов (5 шт.) и аорты (14 шт.). Получены стабильные результаты только для пяти элементов: Ca, Fe, Cu, Zn, Br. Зафиксированы элементы K, Ti, Cr, Co, Se, Ni, Ga, Rb, Sr, Zr, Pb, значения концентраций которых ниже предела обнаружения и отличаются большой вариабельностью. В этой же таблице приведены литературные данные по содержанию химических элементов в крови пациентов с ССЗ [15], здоровых людей [16], в стенках миокарда пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС)
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СТЕНКАХ СОСУДОВ СЕРДЦА
75
и здоровых лиц [17—19]. Концентрации элементов крови и стенок сосудов определялись методом РФА-СИ.
В нашем распоряжении имелось пять образцов коронарных сосудов. Сравнение концентраций химических элементов в стенках аорты и коронарных сосудов показывает, что содержание Са, Бе, Си, Вг сопоставимо. Наблюдается тенденция к увеличению содержания /п в стенке аорты по сравнению со стенками коронарных сосудов. Полученные данные позволяют объединить значения концентраций в стенках аорты и коронарных сосудов.
По нашим данным в стенках аорты и коронарных сосудов (п = 19) содержание элементов в мкг • г-1: Са присутствует в количестве 1080 ± 540 с колебаниями от 275 до 8680, Бе — 143 ± 47 с колебаниями от 52 до 269, Си — 33 ± 6 с колебаниями от 16 до 54 , 2п — 8 ± 3 с колебаниями от 1 до 17, Вг — 1.5 ± 0.8 с колебаниями от 0.21 до 38. Выявлен широкий диапазон варьирования концентраций одних и тех же элементов для разных образцов.
Поскольку известно существование тесной взаимосвязи элементного состава крови и различных тканей организма человека [4, 5], нам представлялось интересным сопоставить измеренные концентрации элементов в сосудах с литературными данными по крови. Полученные результаты могут позволить в дальнейшем проводить раннюю диагностику осложнений атеросклероза — атероскле-ротических бляшек на разных этапах их развития.
Следует отметить, что содержание Са и Си в стенке сосудов значительно выше (в 12—15 раз), чем в крови пациентов с ИБС [15] и у условно здоровых людей [16]. Концентрация Бе и Вг в крови примерно в 4 раза выше, чем у здоровых и пациентов с ИБС. Содержание /п в крови и стенках сосудов сопоставимо.
Проведено сравнение содержания Са, Бе, Си, 2п, Вг в стенках коронарных сосудов и аорты с да
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.