В современных условиях характер и масштабы техногенного воздействия на здоровье населения вызывают тревогу в связи с риском развития различных заболеваний. Основной группой риска по отношению к факторам экологического неблагополучия является подрастающее поколение.
Такими факторами могут служить техногенное воздействие и состояние биогеохимической провинции. Содержание микроэлементов в организме человека зависит от их концентраций в почвообразующих породах, почвах, природных водах, воздухе, что сказывается на состоянии металло-лигандного гомеостаза и изменениях состояния здоровья. Поэтому изучение элементного баланса биосред организма ребенка приобретает эколого-социальную значимость, особенно в связи с вопросами охраны здоровья.
Цель: определение зависимости элементного состава биосубстратов подростков разных этнических групп от условий биогеоклиматических провинций Хабаровского края.
Задачи:
1. Выявить концентрацию элементов (Fe, Сu, Мо, Zn, Co, Se, Th и U) в сыворотке крови (СК) подростков разной этнической принадлежности (нивхи, эвены, русские), проживающих в условиях биогеоклиматических провинций Хабаровского края.
2. Определить концентрацию элементов (Fe, Сu, Мо, Zn, Co, Se, Th и U) в волосах подростков разной этнической принадлежности, проживающих в условиях биогеоклиматических провинций Хабаровского края.
3. Найти содержание микроэлементов (Fe, Сu, Мо, Zn, Co, Se) в среднесуточном рационе фактического питания подростков разных этнических групп Хабаровского края.
4. Определить наличие зависимости элементного баланса в биосубстратах организма подростков от характеристик биогеоклиматических провинций Хабаровского края.
Методы исследования:
Были обследованы дети подросткового возраста разных этнических групп Хабаровского края: нивхи (n=25), эвены (n=54) и русские (n=23), средний возраст: 14,57±0,24, 14,6±0,21 и 15,00±0,32 лет, соответственно, проживающие в п. Лазарев Николаевского района, пп. Арка и Новая Иня Охотского района и в г. Хабаровске.
Разрешение Этического комитета Хабаровского филиала ДНЦ ФПД – НИИ ОМиД получено на основании «информированного согласия» родителей обследуемых детей.
Определение концентрации элементов в СК и волосах (Fe, Сu, Мо, Zn, Co, Se, Th и U) проведено методом атомно-эмиссионной спектроскопии.
Анализ нутриентов рациона питания проводился с помощью анкетирования (методика «вчерашнего дня» Дж. Сабати, 1993; Е.Д. Целых, 2006); с использованием программы «CorrectFood 6.5».
При статистическом анализе использованы стандартные методы вариационной статистики: определение достоверности полученных данных по коэффициенту Стьюдента, с учетом «ошибки средней» ─ М±m; корреляционный анализ ─ по коэффициенту парной корреляции.
Результаты исследования и обсуждение.
Анализ элементного состава СК и волос на фоне нутриентных характеристик питания детей подросткового возраста Хабаровского края выявил элементный дисбаланс.
Определено, что концентрация Fe в СК подростков всех обследуемых групп достоверно выше физиологического норматива в 1,43-3,83 раза (р≤0,001), (Рисунок 1). Сочетание эссенциальности элемента с его возможной токсичностью предполагает, что нарушения метаболизма Fe могут негативно влиять на жизнедеятельность организма.
Исследование концентрации элементов в волосах показало, что избыточное поступление Fe приводит к его аккумуляции в организме. Анализ среднесуточных рационов питания показал, что поступление Fe во всех этнических группах находится на верхней границе и выше гигиенического норматива (р≤0,001). Определены достоверные корреляционные взаимосвязи избыточной концентрации Fe в СК с высоким содержанием элемента в рационе питания (r=0,303), (Рисунок 1Б).
Анализ литературных данных показал, что причиной избыточной концентрации элемента в СК и волосах подростков является также высокое содержание Fe в питьевой воде. Согласно литературным данным, средние концентрации Fe за год в реках бассейна Охотского моря составили до 3 ПДК, а максимальные ─ до 7 ПДК. В питьевой воде г. Хабаровска концентрация Fe находится на верхней границе норматива.
Концентрация Со в СК эвенов ниже норматива в 6,72 раза, а в группе нивхов и пришлого населения ─ на нижней границе норматива (р≤0,001), (Рисунок 1). Анализ волос показал, что в группе эвенов содержание Со соответствует физиологическому нормативу, а в группе сравнения ─ избыточно (Рисунок 1А, 1Б). Определены достоверные отличия между обследуемыми группами (р≤0,001). Клиренс Со волосы/СК более значим у подростков-эвенов в сравнении с пришлыми ─ в 3 раза больше, что означает большее исключение Со из метаболических процессов в организме детей КМНС. Таким образом, у эвенов накопление Со в волосах идет более интенсивно, чем у 
пришлого населения и носит инверсионный характер.
Рисунок 1.Парциальные элементные характеристики сыворотки крови (M±m), волос и среднесуточного рациона питания (А) - подростков-нивхов (n=25), (Б) - подростков-эвенов (n=54), (В) - подростков, проживающих в г. Хабаровске (n=23)
Примечание: круг - совпадение с возрастным физиологическим нормативом (100%); - показатель в сыворотке крови; - показатель в среднесуточном рационе питания;
- показатель в волосах; достоверное различие с границей физиологического норматива показано: при p≤0,05 (*); при p≤0,01 (**); при p≤0,001 (***).
Анализ рационов показал, что в группе подростков национальности эвены содержание Со соответствует физиологическому нормативу, а в группах национальности нивхи и русские – на нижней границе.
Повышенное содержание Fe в пище, включая питьевую воду, замедляет процесс усвоения Со в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). Выявлены корреляционные взаимосвязи дефицита Со с избытком Fe в СК эвенов (rCo/Fe=0,450).
По результатам анализа СК выявлена высокая концентрация Cu во всех этнических группах: в группе нивхов ─ 112%, эвенов ─ 269%, русских ─ 360% от физиологического норматива (Рисунок 1). Концентрация Cu в волосах в группе КМНС соответствует нормативу, а в группе русских превышает верхнюю границу (р≤0,01). Анализ среднесуточного рациона питания показал дефицитное поступление Cu во всех обследуемых группах (р≤0,01).
Одной из причин высокой концентрации Cu в СК является поступление микроэлемента с питьевой водой ─ среднегодовое содержание Cu в реках бассейна Охотского моря составляет до 22 ПДК. Также нарушение регуляции обмена Cu, вероятно, связано с присутствием радиоактивных элементов (Th, U), которые способствуют возникновению инверсий металло-лигандного гомеостаза. Уровень сывороточной Cu повышается при различных воспалительных процессах, инфарктах миокарда, заболеваниях печени и др. Считается, что данные состояния могут маскировать дефицит Cu в организме и затруднять ее диагностику.
Концентрация Zn в группе подростков-нивхов соответствует физиологическому нормативу (Рисунок 1А). У эвенов выявлено снижение концентрации Zn в СК в 1,43 раза; у русских – в 1,19 раза, определены достоверные этнические различия (р≤0,001), (Рисунок 1Б, 1В). В волосах определена концентрация Zn в соответствии с физиологическим возрастным нормативом в обеих этнических группах.
В рационе содержание Zn достоверно ниже гигиенического норматива (р≤0,001). Достоверных различий между этническими группами не выявлено. Таким образом, наблюдается аккумуляция дефицитного в организме и внешней среде микроэлемента (Zn) в твердом биосубстрате.
Дисбаланс в обеспечении микроэлементами состоит в том, что при значительном превышении содержания некоторых микроэлементов над оптимумом возникают явления дефицита других микроэлементов. Так, избыток Fe уменьшает способность организма усваивать Zn. Выявлены корреляционные связи избытка Fe с дефицитом Zn в СК и рационе питания эвенов(rFe/Zn=0,355и rFe/Zn=0,484, соответственно). Еще одним функциональным антагонистом Zn является Cu, которая тормозит усвоение Zn. Парные корреляции выявлены только при анализе твердого биосубстрата (эвены: rZn/Cu= 0,584; русские: rZn/Cu= 0,710).
Концентрация Мо в СК достоверно превышает физиологическую норму: в 5,5 – в группе нивхов, в 3,8 раза – в группе эвенов, в 3,6 раза – в группе сравнения (р≤0,001), (Рисунок 1). Анализ твердого биосубстрата показал, что концентрация Мо у подростков Хабаровского края находится на нижней границе нормы. Содержание Мо в рационе питания составляет 75,8% нормы в группе нивхов, 71,8% в группе эвенов и 58,1% в группе сравнения (р≤0,001). Высокая концентрация Мо в СК связана с недостатком Cu в рационе питания (Рисунок1Б, 1В).
Концентрация Se в СК подростков-эвенов определена как дизадаптивно низкая, у подростков-нивхов и группы сравнения – соответствующая нижней границе норматива. Анализ элементного состава волос также выявил дефицит Se в обследуемых группах: 82% в группе подростков эвенской национальности и 56,2% в группе подростков национальности русские (Рисунок1Б, 1В).
Достаточное поступление Se способствует формированию антиоксидантной системы организма, защищающей, в том числе при ионизирующем излучении. Есть данные об антиканцерагенном действии Se.
В биосубстатах всех обследуемых групп выявлены избыточные концентрации Th и U, которые вероятно могут оказывать негативное влияние на элементный дисбаланс (Рисунок 1). Таким образом, Th и U, попадая в организм, вносят вклад в естественный радиационный фон, и, вероятно, оказывают влияние на возникновение инверсий металло-лигандного гомеостаза.
На севере Хабаровского края основным источником избыточных концентраций Th и U могут служить уран-полиэлементные рудообразующие системы. На юге преобладающим является техногенное загрязнение. На состояние здоровья населения оказывает значительное влияние экологическое состояние близлежащих территорий ─ Китай (техногенные катастрофы, связанные с загрязнением реки Амур); Япония (ядерная катастрофа Фукусимы); лесные пожары, а также может быть связанно с поступлением элементов с рационом питания (морепродукты) и питьевой водой.
Проведенное исследование свидетельствует о наличии элементного дисбаланса в биосубстратах подростков разных этнических групп Хабаровского края на фоне нутриентных характеристик питания.
Выводы:
1. Анализ элементного состава выявил дисбаланс во всех обследуемых группах, отягощенный высокой концентрацией Th и U в жидком и твердом биосубстратах подростков Хабаровского края: в сыворотке крови подростков разных этнических групп выявлен избыток ─ Fe, Cu, Mo, Th и U, и дефицит ─ Co, Zn, Se, в сравнении с физиологическим нормативом; в волосах выявлена избыточная концентрация Fe, Co, Cu; наблюдается инверсионное накопление эссенциальных элементов (Co, Zn), в то время как в сыворотке крови их содержание дефицитно. Концентрации Mo и Se ниже норматива.
2. В среднесуточном рационе питания всех этнических групп определено избыточное содержание Fe, и дефицитное ─ Сu, Мо, Zn, Co, Se.
3. В группе подростков национальности нивхи и эвены определено в 2 раза большее количество достоверных корреляционных взаимосвязей избыточной концентрации токсичных (Fe, Cu), дефицитной ─ эссенциальных элементов (Zn, Se, Со, Mo) в биосубстратах с дефицитным содержанием элементов в рационе питания, что подтверждает более весомые сдвиги металло-лигандного гомеостаза у подростков КМНС.
4. Нарушение баланса в организме подростков, проживающих на севере Хабаровского края, связано с природным избытком или дефицитом элементов, нарушением их соотношения. Основным фактором элементного дисбаланса в организме подростков юга Хабаровского края является техногенное загрязнение.
Литература:
- Барановская Н.В., Игнатова Т.Н., Рихванов Л.П. Уран и торий в органах и тканях человека / Вестник Томского государственного университета: 2010 ─ С. 182-188 (339 с.).
- Ватлина Т.В. Медико-географическая оценка заболеваемости детей болезнями органов дыхания / Смоленский медицинский альманах, 2016. ─ № 1. ─ С. 49-52.
- Козлов В.К. Целых Е.Д., Евсеева Г.П. и др. Фактическое питание, микроэлементозы и дефицитные состояния у детей и подростков / Владивосток: Дальнаука, 2010. ─ 326 с.
- Коковкин А.А. Новейшая структура Сихотэ-Алинского орогена, металлогения Сихотэ-Алинской рудной провинции / Региональная геология и металлогения, 2013. ─ №53. ─ С. 1-9.
- Парахонский А.П. Роль меди в организме и значение ее дисбаланса (Естественно-гуманитарные исследования) / Краснодар: Академия знаний. ─ 2015. ─ №10(4). ─ С 72-83.
