Авторы: С.В. Нотова, И.Э. Ларюшина, Е.В. Кияева, А.П. Цыпин, Н.В. Ермакова

 

Выполнено исследование некоторых особенностей элементного состава волос юношей-студентов разных социальных групп (студенты из полных семей и студенты-сироты). Оценка элементного состава волос проводилась методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой. Анализ исследуемых образцов осуществлялся по 25 химическим элементам. Выявлено, что по сравнению со среднероссийскими показателями для всех обследованных студентов характерно избыточное содержание железа и лития, а также дефицит селена и кобальта. Для студентов-сирот характерно избыточное содержание магния и цинка. Обнаружены некоторые межгрупповые отличия как для отдельных элементов, так и для соотношений элементов. Для студентов из полных семей было характерно статистически значимо более высокое содержание в волосах натрия (в 1,7 раза; р = 0,006), калия (в 3,2 раза; р = 0,019), алюминия (в 1,4 раза; р = 0,006) и более низкие значения селена (р = 0,050). Следствием более высокого содержания калия в этой группе явились значимо более низкие величины Ca/Kи Na/K(в 5,4 и 1,4 раза соответственно). Проведенный корреляционный анализ показал тесную взаимосвязь между содержанием кальция и магния, а также железа и марганца в волосах юношей обеих групп. Результаты исследований могут найти применение в разработке современных неинвазивных диагностических технологий.

Ключевые слова: адаптация, студенты-сироты, элементный статус

 

Одним из наиболее перспективных направлений современной медицинской науки является изучение «элементного портрета» населения как в популяции вообще, так и в популяционных выборках [1, 6, 7]. Отечественные и зарубежные научные коллективы занимаются изучением функционирования химических элементов, их роли в патогенезе различных заболеваний и поиском путей коррекции патологических состояний [4, 5]. Отдельные работы посвящены изучению роли железа и цинка в этиологии сахарного диабета второго типа [13, 17, 22, 23], физиологических и токсикологических эффектов марганца при хронической почечной недостаточности [19], взаимосвязи содержания алюминия и марганца с психическими расстройствами [9], обмена йода при патологии щитовидной железы [16] и т. д. Однако все чаще изучение элементного статуса становится

инструментом обширных скрининговых исследований здорового населения [20, 21]. Исследуется взаимосвязь содержания химических элементов в волосах с физиологическими показателями, образом жизни, а также возрастные и половые особенности элементного статуса [10, 14]. Ряд исследований направлен на изучение влияния экологических факторов и характера питания на элементный портрет человека [11, 15].

Таким образом, можно утверждать, что в настоящее время существует парадигма, согласно которой первичный скрининг, направленный на выявление нарушений обмена макро- и микроэлементов, и коррекция дисбаланса макро- и микроэлементов – одни из важнейших факторов укрепления здоровья и профилактики заболеваний [4, 7]. Такой подход представляется особенно актуальным в контексте профилактических мероприятий среди студенческой молодежи.

Целью исследования явилось выявление особенностей элементного статуса студентов разных социальных групп.

 

Методы

Выполнено одномоментное обсервационное исследование студентов (n= 40), обучающихся в Оренбургском государственном университете. Средний возраст респондентов составил (18,1 ± 0,2) года. Обследование студентов соответствовало этическим нормам Хельсинкской декларации. Все включённые в работу студенты проживали на территории Оренбургской области последние пять и более лет, не имели жалоб на состояние здоровья в период проведения обследования и дали информированное согласие на участие в исследовании. Критерием исключения была болезнь студента в период обследования. Все обследуемые были разделены на две группы в зависимости от социального статуса. Первую группу составили 20 юношей, проживающих в обычных семьях. Во вторую группу вошли студенты-сироты (20 юношей). Элементный состав волос оценивался методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИСП и МС-ИСП) в испытательной лаборатории АНО «Центр биотической медицины» г. Москва (аттестат аккредитации – ГСЭН. RU. ЦОА. 311, регистрационный номер в государственном реестре – Росс. RU0001. 513118 от 29 мая 2003; RegistrationCertificateofISO9001: 2000, Number4017-5.04.06). Анализ исследуемых образцов осуществлялся по 25 химическим элементам.

Полученный материал обрабатывался общепринятыми статистическими методами с применением табличного редактора Excelиз пакета MicrosoftOfficeXP.

Проверка нормальности выборок проводилась с помощью критерия нормальности Колмогорова – Смирнова. Параметры описательной статистики для количественных показателей приведены в виде медианы (Ме) и интерквартильной широты (25-й; 75-й процентиль – Q1; Q3). Так как nне превышает 30 и значения признаков не подчиняются закону нормального распределения, для оценки значимости сходства (различия) двух независимых выборок использовался U-критерий Манна – Уитни. Корреляционный анализ выполнялся с применением коэффициента ранговой корреляции Спирмена.

 

Результаты

При изучении элементного статуса юношей были выявлены следующие особенности. Статистически значимые межгрупповые отличия были найдены для натрия, калия, алюминия и селена (табл. 1). Содержание натрия в волосах студентов первой группы оказалось в 1,7 раза выше, при этом медиана для натрия у них превышала 75-й процентиль среднероссийских значений. Содержание калия у респондентов первой группы было в 3,2 раза выше. Кроме того, обнаружено более высокое содержание алюминия и более низкое значение селена. Для других элементов значимых отличий обнаружено не было.

 

Таблица 1. Содержание химических элементов в волосах студентов

 

Обращает на себя внимание превышение значения медианы для кальция у студентов первой группы по сравнению с 75-й процентилем среднероссийских значений. Медианы для магния и цинка превышали этот процентиль у студентов второй группы. Выявлено превышение медианы для железа и лития в волосах юношей обеих исследуемых групп по сравнению с 75-м процентилем среднероссийских значений. Медиана для кобальта и селена в обеих группах оказалась ниже 25-го процентиля среднероссийских значений.

Многие исследователи для более объективной оценки элементного статуса организма человека все чаще используют не только данные о содержании отдельных элементов в биосубстратах, но и их соотношения [2, 3, 12]. Изученные соотношения некоторых элементов представлены в табл. 2. В первой группе обследованных Ca/Kи Na/Kбыли значимо ниже, чем во второй группе, – в 5,4 и 1,4 раза соответственно. Значение Zn/Cuв первой группе респондентов оказались выше в 1,5 раза по сравнению со второй группой.

 

Таблица 2. Соотношения химических элементов в волосах студентов

 

При изучении показателей общего и биохимического анализов крови отклонений от нормы, как и межгрупповых отличий, выявлено не было. Поскольку известно, что различные микроэлементы играют немаловажную роль в процессах гемопоэза, иммуногенеза, а также во всех видах обмена, нами был проведен корреляционный анализ показателей крови и некоторых микроэлементов. Кроме того, были выявлены некоторые межэлементные взаимосвязи. Результаты полученных достоверных корреляций представлены в табл. 3 и 4.

 

Таблица 3. Взаимосвязи показателей крови и содержания элементов в волосах студентов I группы

 

Таблица 4. Взаимосвязи показателей крови и содержания элементов в волосах студентов II группы

 

В первой группе обнаружены сильные положительные взаимосвязи между железом и марганцем (r = 0.89), а также между кальцием и магнием (r =0.83). Содержание кальция, меди и цинка в волосах юношей первой группы коррелировало с уровнем гемоглобина.

Во второй группе обследованных выявлена статистически значимая положительная взаимосвязь содержания меди в волосах и содержания глюкозы в плазме крови (r = –0,47). Медь входит в состав электронпереносящей простетической группы цитохромоксидазы, играющей ключевую роль в регуляции активности всей дыхательной цепи и производстве энергии в клетке. Известно, что действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени [7].

Содержание селена и лития в волосах обследованных второй группы положительно коррелировало с количеством моноцитов. Содержание фосфора в волосах студентов отрицательно коррелировало с уровнем общего белка сыворотки крови, количеством лимфоцитов и гранулоцитов. Кроме того, выявлены сильные положительные взаимосвязи между содер-жанием кальция и марганца (r = 0.62), кальция и магния (r = 0.86) , железа и марганца (r = 0.65), железа и магния (r = 0.56).

 

Обсуждение результатов

Выявленные изменения элементного состава волос могут свидетельствовать о необходимости более детального изучения состояния здоровья обследованных юношей. Увеличение содержания калия в волосах часто отмечается при нейроциркуляторной дистонии, неврозах, гипертонии, аритмии, сахарном диабете или предрасположенности к этому заболеванию, болезнях тонкого кишечника. Одной из причин избытка калия может служить дисфункция симпатоадреналовой системы. Люди с избытком калия легковозбудимы, впечатлительны, гиперактивны, страдают от повышенной потливости, учащенных мочеиспусканий [7]. Повышенное содержание натрия может проявляться утомлением, возбуждением центральной нервной системы, а также неврозами.

Многими исследователями отмечается необходимость углубленного изучения диагностической значимости соотношений некоторых элементов. При изучении элементного статуса студентов были выявлены значимые отличия для Zn/Cu. В настоящее время имеются данные о тесной взаимосвязи функционирования цинка и меди. При этом в ряде случаев они проявляют синергетическую активность, однако проявляют себя как антагонисты в процессе всасывания в желудочно-кишечном тракте, в процессах транспорта и трансмембранного переноса, при участии в перекисном окислении липидов, регуляции метаболизма и активности нейромедиатров [8, 13, 18]. Медь играет важную роль в управлении воспалительным процессом, поскольку входит в состав супероксиддисмутазы. Также в работе найдены межгрупповые отличия для Ca/P. В работе Chojnacka K. с соавторами были изучены особенности содержания микроэлементов в волосах польских студентов, и для Ca/P были выявлены значимые отличия между юношами и девушками [12].

Таким образом, оценка соотношений элементов представляется перспективным комплексным показателем, характеризующим сопряженные процессы функционирования некоторых элементов.

При проведении корреляционного анализа выявлены взаимосвязи содержания селена и лития в волосах обследованных с количеством моноцитов. Селен является эссенциальным элементом, и нарушение его обмена может приводить к различным заболеваниям. Одной из важных функций селена является его участие в антиоксидантной системе организма человека, поскольку этот элемент входит в состав глутатионпероксидазы, глицинредуктазы, цитохрома С [18].

В обеих группах юношей обнаружены взаимосвязи между содержанием кальция и магния, а также железа и марганца. Полученные данные согласуются с проводимыми ранее исследованиями. Так, Скальный А. В. с соавторами отмечают наличие сопряженности обменных процессов перечисленных элементов [8].

Таким образом, в работе изучены некоторые особенности элементного состава волос юношей-студентов разных социальных групп. Выявлено превышение среднероссийских показателей железа и лития в обеих группах обследованных, а также дефицит селена и кобальта. Обнаружены некоторые межгрупповые отличия как для отдельных элементов, так и для соотношений элементов. Проведенный корреляционный анализ показал тесную взаимосвязь между содержанием кальция и магния, а также железа и марганца в волосах юношей обеих групп. Результаты исследований могут найти применение в разработке современных неинвазивных диагностических технологий, имеющих профилактическую направленность.

 

Исследование выполнено в рамках Госзадания № 262 по проекту «Особенности психофизиологической адаптации студентов в процессе реализации фенотипа в различных социальных условиях»

 

Литература

1. Агаджанян Н. А., Скальный А. В., Берёзкина Е. С., Демидов В. А., Грабеклис А. Р., Скальная М. Г. Референтные значения содержания химических элементов в волосах взрослых жителей Республики Татарстан // Экология человека. 2016. 4. С. 38–44.
2. Вильмс Е. А., Гогадзе Н. В., Турчанинов Д. В., Корчина Т. Я. Сравнительный анализ микроэлементного состава волос городских жителей Западной Сибири // Гигиена и санитария. 2015. № 7. С. 99–103.
3. Лосева Л. П., Крупская Т. К., Ануфрик С. С., Ермоленко Г. Л., Анучин С. Н. Региональные особенности формирования полидисмикроэлементозов у студентов Республики Беларусь // Сборник научных трудов Всероссийской с международным участием конференции «Экологическая безопасность и культура – требование современности», Уфа. 2014. С. 112–116.
4. Мирошников С. В. Адаптационные изменения элементного статуса и функциональное состояние организма при воздействии эколого-физиологических факторов: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Москва, 2014. 39 с.
5. Никанов А. Н., Кривошеев Ю. К., Гудков А. Б. Влияние морской капусты и напитка «Альгапект» на минеральный состав крови у детей – жителей г. Мончегорска //Экология человека. 2004. № 2. С. 30–32.
6. Никитин Ю. П., Хаснулин В. И., Гудков А. Б. Современные проблемы северной медицины и усилия учёных по их решению // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Медико-биологические науки. 2014. № 3. С. 63–72.
7. Скальный А. В., Демидов В. А. Элементный состав волос как отражение колебаний обеспеченности организма детей макро- и микроэлементами // Микроэлементы в медицине. 2001. № 2 (1). С. 36–41.
8. Скальный А. В., Рудаков И. А. Биоэлементы в медицине. М. : Издательский дом «ОНИКС 21 век» ; Мир, 2004. 272 с.
9. Arain M. S., Afridi H. I., Kazi T. G., Kazi A., Ali J., Arain S. A. & Panhwar, A. H. Variation in the Levels of Aluminum and Manganese in Scalp Hair Samples of the Patients Having Different Psychiatric Disorders with Related to Healthy Subjects // Biological trace element research. 2015. Vol. 168 (1). P. 67–73.
10. Cai Y. Determination of select trace elements in hair of college students in Jinzhou, China // Biological trace element research. 2011. Vol. 144 (1–3). P. 469–474.
11. Carneiro M. F. H., Moresco M. B., Chagas G. R., de Oliveira Souza V. C., Rhoden C. R., & Barbosa Jr F. Assessment of trace elements in scalp hair of a young urban population in Brazil // Biological trace element research. 2011. Vol. 143 (2). P. 815–824.
12. Chojnacka K., Zielińska A., Górecka H., Dobrzański Z. & Górecki H. Reference values for hair minerals of Polish students // Environmental toxicology and pharmacology. 2010. Vol. 29 (3). P. 314–319.
13. Derouiche S., & Kechrid Z. Zinc Supplementation Overcomes Effects of Copper on Zinc Status, Carbohydrate Metabolism and Some Enzyme Activities in Diabetic and Nondiabetic Rats // Canadian Journal of Diabetes. 2016.
14. Dongarrà G., Lombardo M., Tamburo E., Varrica D., Cibella F. & Cuttitta G. Concentration and reference interval of trace elements in human hair from students living in Palermo, Sicily (Italy) // Environmental toxicology and pharmacology. 2011. Vol. 32 (1). P. 27–34.
15. Hauser G., Vienna A., Wolfsperger M. & Goessler W. Milk consumption, smoking and lead concentration in human hair // Collegium antropologicum. 1999. Vol. 23 (2). P. 433–436.
16. Herter-Aeberli I., Cherkaoui M., El Ansari N., Rohner R., Stinca S., Chabaa L., ... & Zimmermann M. B. Iodine supplementation decreases hypercholesterolemia in iodine-deficient, overweight women: a randomized controlled trial // The Journal of nutrition. 2015. Vol. 145 (9). P. 2067–2075
17. Huth C., Beuerle S., Zierer A., Heier M., Herder C., Kaiser T., ... & Roden M. Biomarkers of iron metabolism are independently associated with impaired glucose metabolism and type 2 diabetes: the KORA F4 study // European Journal of Endocrinology. 2015. Vol. 173 (5). P. 643–653.
18. Michalska-Mosiej M., Socha K., Soroczyńska J.,Karpińska E., Łazarczyk B., & Borawska M. H. Selenium, Zinc, Copper, and Total Antioxidant Status in the Serum of Patients with Chronic Tonsillitis // Biological trace element research. 2016. P. 1–5.
19. Sánchez-González C., López-Chaves C., Gómez-Aracena J., Galindo P., Aranda P. & Llopis J. Association of plasma manganese levels with chronic renal failure // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2015. Vol. 31. P. 78–84.
20. Skalnaya M. G., Tinkov A. A., Demidov V. A., Serebryansky E. P., Nikonorov A. A. & Skalny A. V. Age-related differences in hair trace elements: a cross-sectional study in Orenburg, Russia // Annals of human biology. 2015. P. 1–7.
21. Skalny A. V., Skalnaya M. G., Tinkov A. A., Serebryansky E. P., Demidov V. A., Lobanova Y. N., ... & Skalnaya O. A. Hair concentration of essential trace elements in adult non-exposed Russian population // Environmental monitoring and assessment. 2015. 187 (11). P. 1–8.
22. Solomou A., Meur G., Bellomo E., Hodson D. J., Tomas A., Li S. M., ... & Rutter G. A. The Zinc Transporter Slc30a8/ZnT8 Is Required in a Subpopulation of Pancreatic α-Cells for Hypoglycemia-induced Glucagon Secretion // Journal of Biological Chemistry. 2015. Vol. 290 (35). P. 21432–21442.
23. Somboonwong J., Traisaeng S. & Saguanrungsirikul S. Moderate-intensity exercise training elevates serum and pancreatic zinc levels and pancreatic ZnT8 expression in streptozotocin-induced diabetic rats // Life sciences. 2015. Vol. 139. P. 46–51.

 

Источник: журнал «Экология человека» №12, 2016