Благовещенск, Амурская область, Россия
Изучен элементный статус здоровых и больных жителей г. Благовещенска с помощью атомно-абсорбционной спектроскопии. Установлено, что цельной крови практически здоровых лиц, проживающих в г. Благовещенске, по сравнению с некоторыми усредненными стандартными показателями по данным литературы, больше (р<0,001) концентрация Сo – в 3,5 и более раз, Сs – в 15 раз, Li – в 4,5 раза, Mn – в 34,3 раза, Ni – в 4 раза, и заметно меньше Cu, Fe, Hg, K, Na, Mg, Rb, Zn. При очаговом туберкулезе регистрируется дефицит Сa и Mg и избыток Cd, Cr, Cs, Hg, K, Li и Pb. Наоборот, при фиброзно-кавернозной форме в крови уменьшен уровень Са, Mg, Mn и Ni (р<0,001), примерно нормальное содержание Cu, Fe и Zn, и повышенная (р<0,001) концентрация Сd, Cr, Cs, Hg, K, Li, Mn, Na, Ni, Pb, Rb. Более того, в крови больных туберкулезом легких содержание Hg в 3-5 раз больше, чем у здоровых лиц. При язвенной болезни дисбаланс микроэлементов проявлялся уменьшением в крови уровня Са и Mg (р<0,001) и повышением (р<0,001) концентрации Сd, Cr, Cs, K, Li, Mn, Na, Ni и Pb.
макроэлементы, микроэлементы, цельная кровь, туберкулез легких, язвенная болезнь
Многочисленными исследованиями установлено, что для нормальной жизнедеятельности и сохранения здоровья человеку необходимы биологически значимые минеральные вещества (биоэлементы). Например, Fe, Co и Cu для кроветворения, Ca, Co, Mg, F, Se – для образования неорганической фракции костной ткани, Cu – для синтеза коллагена, Zn – для участия во многих физиологических процессах, включая поддержание иммунного статуса. Химические элементы поступают в организм в определенных количествах преимущественно с растительными продуктами питания, а также с водой и вдыхаемым воздухом. Будучи неотъемлемой составной частью организма, они содержатся в его тканях и клетках в очень малых количествах [3, 5, 10, 11, 16, 20]. Считается, что в организме присутствует 81 элемент, однако в зольном остатке кремированных тел людей из Санкт-Петербурга, Ростова-на-Дону, Новосибирска, Новокузнецка и Екатеринбурга верифицировано лишь 62 элемента [8]. Загрязнение атмосферы, плохое качество продуктов питания и питьевой воды могут нарушить приток химических элементов и стать причиной многих болезней и даже смерти. К сожалению, не лишена экологических проблем и Амурская область. Так, в 2015 году в ее атмосферу стационарными источниками выброшено 127,457 тысячи тонн твердых и газообразных загрязняющих веществ, сброшено 81,13 млн м3 сточных вод, в том числе 77,67 млн м3 в поверхностные водные объекты, на земной поверхности скопилось 11,6 млн тонн отходов производства и потребления [6]. Довольно высоким загрязнением приземной атмосферы взвешенными частицами, диоксидами серы, азота, бенз(а)пиреном и цинком отличается г. Благовещенск. Более того, его предприятие «Амурводоканал» сбрасывает в р. Амур, из которой осуществляется водоснабжение города, сточные воды, содержащие нефтепродукты, нитраты, сульфаты, формальдегид и цинк. В итоге, вода р. Амур в районе Благовещенска стала «очень загрязненной», к тому же концентрации в ней солей Fe, Mn, Cu и Zn значительно превышают ПДК. Такой химический состав воды р. Амур объясняется тем, что он формируется промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками Благовещенска, природными факторами (в процессе химического и биологического разрушения горных пород и минералов, залегающие горные породы и почвы, атмосферные воды и др.), стоками рек Зея и Бурея и хозяйственно-бытовыми сбросами КНР. Естественно, нарушение концентрации определенных химических элементов в окружающей среде приведет к изменениям их содержания во внутренней среде жителей г. Благовещенска.
Попав в организм, химические элементы взаимодействуют между собой в желудочно-кишечном тракте и в процессе тканевого и клеточного метаболизма, находясь в основном в связанной форме с белками и прочими органическими веществами [16]. Среди них выделяют макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Содержание макроэлементов (O, C, H, N, Na, K, Ca, Mg, P, CL, S) превышает 0,001%, микроэлементов (B, I, Co, Cu, F, Fe, Mn, Mo, Zn и др.) – менее 0,001%. Еще меньшая доля приходится на ультрамикроэлементы Ag, A1, Au, Cd, Hg, Rb, Pb, Sb, Sn, Sr, Ti, Zr, W и др., роль которых в организме изучена крайне недостаточно, но известно, что в больших дозах все они токсичны. Биоэлементы участвуют во всех видах обмена веществ, в построении клеточных и тканевых структур, поддержании осмотического давления крови и ее объема, кислотно-щелочного равновесия, распределения жидкости между клетками и внеклеточной средой, проницаемости мембран и пр. Они входят в состав ферментов, гормонов, белковых комплексов, витаминов, пигментов. Концентрация биоэлементов в организме зависит от географических и климатических условий, от структуры, цвета и химического состава почв, тяжелых металлов, химического состава питьевой воды, от образа жизни человека, его трудовой и профессиональной деятельности, возраста и т.д. Например, с возрастом повышается концентрация в тканях Al, Ti, Cd, Ni, Zn, Pb, содержание же Cu, Cr, Mn и Mo снижается. В то же время в крови увеличивается уровень Co, Cu, Ni и уменьшается содержание Zn.
За последние годы появилось значительное количество сообщений, будто из-за биогеохимических особенностей и антропогенного загрязнения окружающей среды у жителей северо-западной и европейской части России, Урала, Сибири и Дальнего Востока концентрация микроэлементов сильно варьирует [1, 15, 17, 19]. Исследованиями также установлено, что 80% населения России страдает от более или менее выраженного нарушения минерального обмена. Это означает, что в организме людей существует дисбаланс жизненно необходимых биоэлементов. С нарушением микроэлементного равновесия изменяется обмен белков, жиров, углеводов, витаминов, синтез ферментов, формируются иммунодефицитные состояния – базы для развития заболеваний легких, сердца, печени, кишечника, почек и других органов и систем. Иначе − микроэлементозов [14, 16], которые классифицируются на природные эндогенные (врожденные и наследственные), природные экзогенные (эндемические), техногенные (профессиональные, соседские, трансгрессивные) и ятрогенные [2]. Основная их причина – проживание в крупных городах, стрессы, нерациональное питание, алкоголизм, курение и пр. В первую очередь, микроэлементозы развиваются у детей и подростков в период интенсивного роста [7, 11, 13, 14], у беременных женщин [12], у людей с повышенными физическими нагрузками и др. Недостаточное поступление в организм Fe, Mg, Mn и Zn может снижать сопротивляемость к туберкулезной инфекции [4, 9], а дефицит Cu, Fe, Se, Zn и некоторых других микроэлементов сказывается на синтезе ферментов, которые секретируются желудком, 12-перстной кишкой, печенью и влияют на сохранность и целостность слизистых оболочек этих же органов [18]. Таким образом, проблема микроэлементозов становится проблемой национального масштаба.
Учитывая вышеизложенное, нами исследована концентрация некоторых элементов у жителей г. Благовещенска – практически здоровых, больных активным очаговым и фиброзно-кавернозным туберкулезом легких и больных язвенной болезнью желудка и 12-перстной кишки.
Материалы и методы исследования
Валовые концентрации Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Hg, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Rb и Zn исследовали в цельной крови, полученной в клинических лабораториях городских медицинских учреждений от 15 здоровых горожан, 22 больных туберкулезом легких и 9 больных язвенной болезнью желудка и 12-перстной кишки. Среди респондентов было 26 мужчин и 20 женщин в возрасте от 18 до 47 лет. Все они отличались укладом жизни, питанием и трудовой занятостью. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Благовещенск. Исследования проводили с помощью атомно-абсорбционной спектроскопии на спектрофотометре фирмы «Hitachi». Концентрацию ртути определяли на газопаровом ртутном анализаторе АГП-01 с использованием амальгамации на золотом сорбенте.
Результаты исследования и их обсуждение
Из представленной таблицы следует, что в отличие от неких усредненных стандартных показателей [1], в крови здоровых людей, проживающих в Благовещенске, больше (р<0,001) Сo в 3,5 и более раз, Сs – в 15 раз, Li – в 4,5 раза, Mn – в 34,3 раза, Ni – в 4 и более раз, и заметно меньше Cu, Fe, Hg, K, Na, Mg, Rb, Zn. Как представляется, именно такой количественно-качественный состав биоэлементов сбалансирован для обеспечения жизнедеятельности благовещенцев в определенных экологических и социально-экономических условиях Амурской области. Совершенно другое содержание элементов у больных туберкулезом легких, проживающих в Благовещенске. При очаговом туберкулезе регистрируется дефицит Ca и Mg и избыток Cd, Cr, Cs, Hg, K, Li и Pb. Наоборот, при фиброзно-кавернозной форме в крови уменьшен уровень Cа, Mg, Mn и Ni (р<0,001), примерно нормальное содержание Cu, Fe, Zn и повышенная (р<0,001) концентрация Сd, Cr, Cs, Hg, K, Li, Mn, Na, Ni, Pb, Rb. Но если различия в концентрации Hg в крови здоровых лиц несущественны (в пределах статистической погрешности), то в крови больных туберкулезом легких ее содержание в 3-5 раз больше. Скорее всего, причинами выраженного дисбаланса микроэлементов при туберкулезе легких, прежде всего, при фиброзно-кавернозной форме являются: 1) интоксикация микобактериями; 2) «выбрасывание» элементов непосредственно в кровь при деструкции легочной ткани; 3) патофизиологические, патоморфологические и иные расстройства, задерживающие их выведение из организма. Нельзя исключать влияния на микроэлементный метаболизм продолжительной химиотерапии, способной вызывать сопутствующие изменения со стороны ряда органов и систем. Одновременно проведенные нами исследования показали, что при язвенной болезни дисбаланс микроэлементов проявлялся уменьшением в крови уровня Cа и Mg (р<0,001), и повышением (р<0,001) концентрации Сd, Cr, Cs, K, Li, Mn, Na, Ni и Pb.
Таблица
Массовая доля (мг/дм3) химических элементов в цельной крови здоровых и больных жителей г. Благовещенска (M±m)
|
Элементы |
Здоровые лица |
Больные |
|||
|
Жители Благовещенска |
Литературные данные [1] |
Очаговый туберкулез легких |
Фиброзно-кавернозный туберкулез легких |
Язвенная болезнь |
|
|
Сa |
60,48±5,62 |
60,5 |
34,46±1,75 |
4,67±0,91 |
39,01±1,83 |
|
Cd |
<0,005 |
0,0052 |
0,03±0,006 |
0,014±0,003 |
0,029±0,005 |
|
Co |
0,14±0,01 |
0,0002-0,04 |
0,19±0,018 |
0,29±0,03 |
0,22±0,006 |
|
Cr |
0,12±0,02 |
0,006-0,11 |
0,50±0,05 |
0,24±0,03 |
0,66±0,14 |
|
Cs |
0,057±0,003 |
0,0038 |
1,05±0,04 |
2,13±0,10 |
1,20±0,03 |
|
Cu |
0,63±0,05 |
1,01 |
0,81±0,08 |
0,87±0,04 |
0,92±0,22 |
|
Fe |
300,90±15,77 |
447,0 |
351,25±21,96 |
305,4±15,0 |
331,45±7,58 |
|
Hg |
0,0054±0,0008 |
0,0078 |
0,030±0,002 |
0,029±0,004 |
0,008±0,002 |
|
K |
906,0±111,7 |
1620,0 |
2061,1±82,4 |
1895,0±5,9 |
2008,9±30,0 |
|
Li |
0,018±0,002 |
0,004 |
0,052±0,004 |
0,04±0,001 |
0,099±0,02 |
|
Mg |
32,41±1,72 |
37,8 |
6,04±0,53 |
3,35±0,38 |
6,61±0,18 |
|
Mn |
0,055±0,019 |
0,0016-0,075 |
0,10±0,01 |
<0,005 |
0,10±0,01 |
|
Na |
1206,0±52,2 |
1970,0 |
2590,2±80,5 |
3445,6±74,1 |
2713,9±64,5 |
|
Ni |
0,21±0,05 |
0,01-0,05 |
0,38±0,03 |
<0,005 |
0,42±0,08 |
|
Pb |
0,16±0,04 |
0,21 |
0,52±0,08 |
0,30±0,02 |
0,34±0,08 |
|
Rb |
0,57±0,003 |
2,49 |
0,92±0,008 |
0,6±0,015 |
0,94±0,04 |
|
Zn |
4,51±0,23 |
7,0 |
4,32±0,16 |
3,38±0,08 |
3,99±0,15 |
Выводы
- У практически здоровых и больных жителей Благовещенска суммарная концентрации Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Hg, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Rb и Zn, которые участвуют в метаболическом обмене, сильно различается.
- Дисбаланс микроэлементов у больных туберкулезом легких и язвенной болезнью показывает, что их питание требует дополнительной поддержки витаминами и минеральными веществами.
Элементный ресурс здоровых и больных благовещенцев сбалансирован в соответствии с конкретными экологическими и социально-экономическими условиями.
1. Абдрахманова Е. Р., Рахимкулов А. С. Состояние здоровья и особенности микроэлементного состава биосред у жителей горно-рудной геохимической провинции // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т.13, №1(7). С.1770-1773.
2. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. М.: Медицина, 1991. 496 с.
3. Агаджанян Н.А., Скальный А.В., Детков В.Ю. Элементный портрет человека: заболеваемость, демография и проблема управления здоровьем нации // Экология человека. 2013. №11. С.3-12.
4. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: учебник. М.: Логос, 2000. 627 с.
5. Горбачев А.Л. Элементный статус населения в связи с химическим составом питьевой воды // Микроэлементы в медицине. 2006. Т.7, №2. С.11-24.
6. Государственный доклад об охране окружающей среды и экологической ситуации в Амурской области за 2015 год. Благовещенск, 2016. URL: http://www.amurobl.ru
7. Гельфонд Н.Е., Старкова Е.В., Асташов В.В., Шуваева О.В., Юрова Е.Г., Бакшеева Ю.А. Исследование макро-и микроэлементного статуса детей Западносибирского региона и возможности коррекции путем изменения водно-питьевого режима // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т.12, №1(7). С. 1655-1658.
8. Дериглазова М.А, Барановская Н.В. Биогеохимические особенности накопления химических элементов в зольном остатке организма человека // Успехи современного естествознания. 2014. №6. С.29-31.
9. Есимова И.Е., Новицкий В.В., Уразова О.И., Хасанова Р.Р., Кошкина А.А., Чурина Е.Г. Причины дисрегуляции иммунного ответа при туберкулезе легких: роль нарушений исходного состояния иммунологической реактивности организма // Бюллетень сибирской медицины. 2012. Т.11. №4. С.93-98. doi:https://doi.org/10.20538/1682-0363-2012-4-
10. Ибрагимова М.Я., Сабирова Л.Я., Березкина Е.С., Скальная М.Г., Жданов Р.И., Скальный А.В. Взаимосвязь дисбаланса макро- и микроэлементов и здоровье населения (обзор литературы) // Казанский медицинский журнал. 2011. Т.92, №4. С.606-609.
11. Казюкова Т.В., Сорвачева Т.Н, Пырьева Е.А. Кальций в питании детей: долгосрочное влияние на здоровье // Педиатрия. Журнал имени Г.Н.Сперанского. 2014. Т.93, №3. С.79-86. doi:https://doi.org/10.24110/0031-403X-2014-93-3-79-86
12. Кожин А.А., Султанова Д.А., Чеботарева Ю.Ю. Бионеорганическая диагностика микроэлементозов и их роль в патологии репродукции (обзор литературы) // Репродуктивное здоровье детей и подростков. 2010. №1. С.77-87.
13. Лисецкая Л.Г. Особенности элементного статуса детского населения Иркутской области // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2011. №3-2(79). С.112-116.
14. Матвеева Н.Н. Распространенность и степень тяжести микроэлементозов в г. Саратов по данным определения микроэлементного состава волос // Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2014. Т.4, № 11.
15. Похилюк Н.В. Содержание некоторых химических элементов у жителей различных этно-демографических групп Магаданской области // Самарский научный вестник. 2014. №4(13). С.101-103.
16. Скальный А.В. Микроэлементы: бодрость, здоровье, долголетие. М.: Эксмо-Пресс, 2010. 288 с.
17. Скальный А.В., Мирошников С.А., Нотова С.В., Болодурина И.П., Мирошников С.В., Алиджанова И.Э. Региональные особенности элементного гомеостаза как показатель эколого-физиологической адаптации // Экология человека. 2014. №9. С.14-17.
18. Тарасова Л.В. Роль селена, цинка и марганца в патогенезе хронического гастрита и язвенной болезни двенадцатиперстной кишки // Медицинский альманах. 2012. №2(21). С.234-239.
19. Хлусов И.А., Некрасова А.М., Слепченко Г.Б., Жерлов Г.К., Коломиец С.А., Карпович А.В., Радзивил Т.Т. Баланс микроэлементов и показатели гомеостаза как прогностические критерии рака пищеварительного тракта // Сибирский онкологический журнал. 2007. №4(24). С.70-79.
20. Янин Е.П. Особенности химического состава и экологическая роль питьевых вод в условиях техногенной гиперфторовой биогеохимической провинции // Экологическая экспертиза. 2012. №2. С.64-91.
