Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

СОДЕРЖАНИЕ БИОЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА Г. МАГАДАНА

Луговая Е.А. 1 Атласова Е.М. 1
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский центр «Арктика» Дальневосточного отделения РАН
С целью изучения особенностей элементной системы организма жителей азиатского Севера были обследованы дошкольники 4-7 лет, проживающие в г. Магадане. Методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой определено содержание 25 химических элементов в волосах детей. По нашим данным, у детей широко представлен дисбаланс основных эссенциальных элементов, таких как Ca, Co, Cu, P, Mg, Mn, K, Na, Fe, Zn, Si. Установлено, что среднее содержание биоэлементов в волосах у мальчиков и девочек существенно не отличается. При частотном анализе отклонений выявлен выраженный дефицит Co - 93%, Mg - 70%, Ca - 53%, Cu - 43%, Mn - 40%, Na - 37%. Содержание тяжелых металлов в организме детей находится в пределах нормальных значений, только в единичных случаях у девочек выявлен дефицит Al и избыток Hg, у мальчиков - избыток Li, Pb и B. По количеству корреляционных связей в элементной системе детей имеются половые отличия: у мальчиков обнаружено 35 достоверных связей, у девочек - 51. В целом наибольшее число достоверных связей было установлено с Cd, наименьшее - с Na, V, B, Hg и I. На основании силы и количества корреляционных связей рассчитан адаптационный потенциал элементной системы детей. У девочек значение адаптационного потенциала выше, чем у мальчиков (66,7 усл. ед. и 33,9 усл. ед., соответственно), что может свидетельствовать о формировании в организме девочек 4-7 лет более устойчивых связей для обеспечения функциональных резервов организма.
адаптация
Север
дошкольники
макро- и микроэлементы
1. Баевский Р.М., Максимов А.Л., Берсенева А.П. Основы экологической валеологии человека. - Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2001. - 267 с.
2. Некоторые закономерности элементного статуса жителей северных регионов России на фоне биогеохимической характеристики Севера / А.Л. Горбачев, А.В. Скальный, Е.А. Луговая, Ю.В. Ломакин // Вестник восстановительной медицины. - 2008. - № 5А (28). - С. 22-25.
3. Горбачев А.Л., Луговая Е.А., Бульбан А.П. Уровень микроэлементов в организме жителей Магаданской и Архангельской областей. Связь показателей элементного статуса жителей с биогеохимической характеристикой окружающей среды // Вестник СВГУ. - Магадан: Изд-во СВГУ, 2009. - Вып. 11. - С. 58-64.
4. Демидов В.А., Скальный А.В. Оценка элементного статуса детей Московской области при помощи микроэлементного анализа // Микроэлементы в медицине. - 2001. - Т. 2, № 3. - С. 46-55.
5. Элементный состав волос и заболеваемость взрослого населения / В.А. Демидов, Е.В. Лакарова, М.Г. Скальная, А.В. Скальный // Вестник ОГУ. - 2011. - № 15 (134). - С. 45-48.
6. Ивантер Э.В. Основы практической биометрии. Введение в статистический анализ биологических явлений. - Петрозаводск: Карелия, 1979. - 96 с.
7. Корчина Т.Я. Взаимосвязь химического состава природных вод и элементного статуса детей коренного населения Ханты-Мансийского автономного округа // Вестник ЮУрГУ. - 2005. - № 4. - С. 271-272.
8. Луговая Е.А. Состояние макро- и микроэлементного баланса у юношей, уроженцев различных климатогеографических зон Магаданской области // Научная молодежь - Северо-Востоку России: материалы III Межрегион. конф. молодых ученых. - Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2010. - С. 90-91.
9. Луговая Е.А., Атласова Е.М. Элементная система организма жителей континентальных районов Чукотки // Научная молодежь - Северо-Востоку России: материалы IV Межрегион. конф. молод. ученых. 24-25 мая 2012. - Магадан: ООО «Новая полиграфия», 2012. - Вып. 4. - С. 75-83.
10. Луговая Е.А., Максимов А.Л. Половозрастные отличия элементной системы у детей и подростков Европейского и Азиатского Севера // Здоровье населения и среда обитания. - 2011. - № 1 (214). - С. 39-42.
11. Максимов А.Л., Луговая Е.А. Сравнительная оценка элементного статуса девочек-аборигенов различных районов Северо-Востока России // Экология человека. - 2010. - № 7. - С. 30-35.
12. Токарев С.А., Буганов А.А. Популяционная оценка факторов, формирующих здоровье детей Крайнего Севера // Вопросы современной педиатрии. - 2007. - Т. 6, № 1. - С. 15-17.
13. Скальная М.Г., Демидов В.А., Скальный А.В. О пределах физиологического (нормального) содержания Ca, Mg, P, Fe, Zn и Cu в волосах человека // Микроэлементы в медицине. - 2003. - № 4 (2). - С. 5-10.
14. Скальный А.В. Эколого-физиологическое обоснование эффективности использования макро- и микроэлементов при нарушениях гомеостаза у обследуемых из различных климато-географичеких регионов: дис. ... д-ра мед. наук. - М., 2000. - 361 с.
15. Скальный А.В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением центильных шкал // Вестник СПб Гос. мед. академии им. И.И. Мечникова. - 2002. - № 1-2 (3). - С. 62-65.
16. Численность и размещение населения Магаданской области // Итоги Всероссийской переписи населения 2010 года: Часть 1. - Магадан: Магаданстат, 2012. - 36 с.

Вопросы, связанные с изучением структуры элементной системы организма населения, проживающего в различных климато-географических условиях, не теряют своей актуальности.

Магаданская область расположена на Крайнем Северо-Востоке России на значительном удалении от Центральной России и Дальнего Востока в суровых природно-климатических условиях, что обусловлено расположением территории в высоких широтах и близостью холодных морей Северного Ледовитого и Тихого океанов. К совокупности действующих на человека негативных климатических факторов добавляется своеобразие биогеохимического окружения: низкая минерализованность вод, широко используемых в питьевых целях; значительное загрязнение почвы солями тяжелых металлов, используемых в золотодобыче; недостаток микроэлементов, поступление которых в организм в основном связано с употреблением в пищу свежих фруктов и овощей, и целый ряд других факторов [11].

Ранее нами были показаны особенности содержания макро- и микроэлементов (МЭ) в организме жителей приморских и континентальных районов европейского и азиатского Севера, в частности Магаданской области, Чукотского автономного округа, различающихся по эколого-климатическим характеристикам, а также изучена зависимость структуры элементной системы человека от состава питьевой воды [2, 3, 8, 9, 10]. Однако для оценки адекватной обеспеченности организма биоэлементами необходима выработка четких критериев, а именно, региональной нормы содержания МЭ, поскольку существующие нормативы касаются, прежде всего, безопасно допустимого уровня (БДУ) и определяют порог токсичности МЭ. Диапазоны минимальных и максимальных значений, используемых нами в качестве критериев [14, 15], выведены на основе среднероссийских показателей содержания биоэлементов в волосах человека и суточной потребности в этих элементах, но известно, что в некоторые критические периоды жизни и развития (новорожденность и первый год жизни, половое созревание, беременность и лактация), при повышенных физических и психоэмоциональных нагрузках (спорт, учебный процесс, условия труда), в экстремальных природно-климатических зонах, потребность во многих элементах возрастает, так же как и возрастают их потери.

Цель исследования - установление диапазона крайних нормальных (минимальных и максимальных) значений содержания макро- и микроэлементов в волосах и общая оценка элементного портрета организма на примере детей дошкольного возраста г. Магадана как одной из индикаторных групп, отличающейся повышенной чувствительностью к недостаточному или избыточному поступлению извне химических элементов, различным внешним физическим и биологическим воздействиям [4, 7].

Материалы и методы исследования

Методом атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИСП) на приборе Optima 2000 DV (Perkin Elmer, США) в АНО Центр биотической медицины (г. Москва) определяли содержание 25 МЭ в волосах родившихся и проживающих в г. Магадане детей-дошкольников 4-7 лет, регулярно посещающих детские дошкольные учреждения (средний возраст 5,08 ± 0,23 лет, n = 30). В качестве референтных величин концентраций элементов в волосах использованы среднероссийские показатели [14, 15].

Объем выборки (n), достаточной для получения результата заданной точности и необходимой для того, чтобы на основании изучения отобранных индивидов получить достаточно правильное представление о всей популяции вида, находили по формуле:

где n - объем выборки; t - критерий Стьюдента, характеризующий зависимость между средней выборочной и средней генеральной совокупности; σ - среднее квадратичное отклонение; ∆ - планируемая ошибка средней (максимальная погрешность оценки) [6]. По данным Всероссийской переписи населения [16], общее число детей 4-7 лет, проживающих на территории Магаданской области в 2010 году, составляло 5249 человек, из них 2736 мальчиков и 2513 девочек. По нашим данным, необходимое количество детей в выборке для оценки элементного статуса организма на популяционном уровне по каждому из изу­ченных элементов составило 23-28 человек.

Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета прикладных программ Excel 97. В анализе применены методы параметрической и непараметрической статистики: расчет средней (М) и ошибки измерения (m), медианы (Ме), минимального (min) и максимального (max) значения в выборке, корреляционный анализ по Пирсону.

Для установления нормативных показателей содержания химических элементов в волосах был применен метод центильных шкал, который позволяет проводить статистическую обработку данных вне зависимости от законов распределения содержания химических элементов и, тем самым, учитывать многофакторность воздействий на обменные процессы в организме [5].

Формулы элементного дисбаланса были выведены на основе выраженных частот избытка или дефицита элемента в исследуемой группе (более 50% от общего числа): в числителе - избыток, в знаменате- ле - недостаток.

Для количественной оценки степени резистентности организма к действию неблагоприятных условий окружающей среды рассчитывали уровень адаптированности системы (А) микроэлементного гомеостаза по формуле:

где А - уровень адаптированности в усл. ед.; n - количество корреляционных связей между элементами; ∑Kk - сумма коэффициентов корреляции без учета знака; N - число микроэлементов, объединенных в плеяды [1].

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам проведенного исследования в организме детей 4-7 лет, проживающих в г. Магадане, выявлен дисбаланс основных эссенциальных микроэлементов. Установлено, что среднее содержание в волосах биоэлементов у мальчиков и девочек существенно не отличается. При частотном анализе обнаружено, что для девочек характерен дефицит в волосах Cо (94% от числа обследуемых), Mg - 69%, Ca - 50%, Cu и Na - 44%, K и Mn - 38%, P - 31%, Cr и Zn - 25% , избыточным содержанием в волосах отмечен Si у 50%, P у 38% и Cr у 25%. В группе мальчиков выявлен дефицит Cо у 93% обследуемых, Mg - 71%, Ca - 57%, Cu и Mn - 43%, K, Na, P, Zn - 29%, Cr, Si - 21%, повышенные концентрации Cr, Cu, K, Na, P, Si обнаружены у 50, 29, 43, 43, 43, 21 мальчиков, соответственно. Среди условно-эссенциальных и токсичных элементов в волосах детей дисбаланс выявлен в единичных случаях и представлен у девочек избытком Hg и дефицитом Al, у мальчиков избытками B, Pb и Li. Обращает на себя внимание тот факт, что в группе девочек дисбаланс Si представлен только избытком, в то время, как у мальчиков избыток встречается наряду с дефицитом в равном частотном соотношении. Напротив, дисбаланс Cu, Na, K у девочек представлен только дефицитом, а у мальчиков дефицитом и избытком концентраций (рис. 1).

Рис. 1. Дисбаланс некоторых элементов у детей дошкольного возраста г. Магадана. Примечание: белые столбцы - девочки, серые столбцы - мальчики

В общем виде элементный портрет детей-дошкольников можно представить в виде формул элементного дисбаланса:

Элементный профиль девочек =

Элементный профиль мальчиков =

Для анализа характера распространенности элементного дисбаланса детей г. Магадана нами установлены границы стандартных центильных интервалов. В качестве определения региональной нормы рассматривался интервал от 25 до 75 центиля, как соответствующий физиологическому содержанию химических элементов в волосах детей [13]. При сравнении наших данных с референтными значениями в аналогичной группе детей [15] видно, что почти все интервальные показатели и средние концентрации элементов в г. Магадане отличаются в меньшую сторону, кроме P и Si. Можно предполагать, что жизнедеятельность организма на фоне пониженного содержания элементов в волосах, а значит и в организме, является «привычной» для жителей Севера, но в то же время велик риск развития различных заболеваний в результате хронического напряжения функциональных резервов (таблица).

О негативных тенденциях здоровья детей и подростков, проживающих на Крайнем Севере, свидетельствует ежегодный рост заболеваемости по большинству классов болезней и увеличение распространенности различных форм патологий преимущественно неинфекционного харак- тера [12].

При оценке корреляционных взаимоотношений между элементами у детей установлены половые отличия. Так, у девочек общее число взаимосвязей значительно превышает количество связей в группе мальчиков и составляет 51 против 35. В группе девочек общее число сильных связей составляет 13, из них 9 положительные. В этой корреляционной плеяде марганец имеет 2 прямые достоверные связи, мышьяк, кобальт, медь, калий, йод по 1, никель и железо по 1 прямой и 1 обратной связи, алюминий и селен образуют по 1 обратной достоверной связи. В группе мальчиков число сильных достоверно значимых корреляционных связей, характеризующихся прямой направленностью, составляет 15: 3 связи образует кадмий, по 2 - кальций, литий, никель, по 1 - хром, медь, калий, свинец, кремний, алюминий. Другим важным отличием в структуре корреляционных плеяд мальчиков и девочек было выявление ряда элементов, образующих сильные достоверные связи только в одной из групп обследованных детей. Так, фосфор, ртуть, марганец, кобальт, образуя сильные достоверно значимые корреляционные связи в группе обследованных девочек, образуют слабые корреляции в группе мальчиков, а литий, кадмий, ванадий, бор, кальций, кремний, хром, олово не образуют сильных связей в группе девочек (рис. 2).

Содержание биоэлементов (мкг/г) в волосах детей дошкольного возраста г. Магадана

МЭ

Наши данные (г. Магадан)

Референтные значения (А.В. Скальный, 2000, 2002)

M ± m

Me

P25-P75

M

P25-P75

Al

11,31 ± 1,27

10,37

6,43-15,95

23,83

15,00-30,00

As

0,09 ± 0,02

0,05

0,04-0,10

0,16

0,00-0,50

B

2,71 ± 0,36

2,49

1,19-3,98

-

-

Be

0,003 ± 0,0003

0,003

0,003-0,003

-

-

Ca

246,91 ± 28,21

195,41

136,40-291,58

498,24

250-500

Cd

0,05 ± 0,01

0,03

0,02-0,05

0,24

0,05-0,30

Co

0,01 ± 0,002

0,01

0,01-0,02

0,32

0,10-0,40

Cr

0,72 ± 0,07

0,59

0,41-0,99

0,99

0,50-1,50

Cu

14,44 ± 2,62

10,37

8,87-12,16

9,52

8,00-15,00

Fe

20,10 ± 1,94

17,34

12,76-24,14

26,02

14,00-30,00

Hg

0,41 ± 0,10

0,26

0,17-0,49

-

-

I

2,15 ± 0,44

1,19

0,78-2,95

-

-

K

770,04 ± 205,10

230,56

67,87-1080,86

679,09

150-1500

Li

0,03 ± 0,004

0,02

0,01-0,03

-

-

Mg

23,57 ± 6,76

14,53

9,56-19,66

47,04

15-40

Mn

0,44 ± 0,07

0,32

0,23-0,52

1,01

0,40-1,00

Na

715,92 ± 204,50

164,19

71,33-886,84

632,41

200-1000

Ni

0,29 ± 0,06

0,20

0,15-0,31

0,57

0,10-1,00

P

140,93 ± 6,95

129,89

116,73-155,80

151,50

70-130

Pb

1,05 ± 0,21

0,72

0,41-1,10

2,66

0,60-3,00

Se

0,63 ± 0,07

0,60

0,45-0,70

1,68

0,70-2,50

Si

29,23 ± 3,65

30,76

15,58-41,00

14,79

5-25

Sn

0,26 ± 0,05

0,20

0,12-0,30

1,79

0,60-2,50

V

0,19 ± 0,04

0,11

0,08-0,26

0,15

0,10-0,30

Zn

122,57 ± 11,51

111,31

90,49-159,78

138,68

80-170

  Рис. 2. Структура корреляционных связей биоэлементов в организме детей дошкольного возраста г. Магадана (r > |0,5|, р < 0,05). Примечание: А - девочки, Б - мальчики; сплошная линия - положительные связи, пунктирная - отрицательные

Примечание: « - » - нет данных; P25-P75 - диапазоны концентраций МЭ между 25-м и 75-м перцентилями.

На основании силы и количества корреляционных связей нами был рассчитан адаптационный потенциал (А) элементной системы детей. У девочек А = 66,7 усл. ед., у мальчиков А = 33,9 усл. ед. Обращает на себя внимание, что у девочек значение адаптационного потенциала выше, чем у мальчиков, что может быть объяснено формированием устойчивых связей внутри системы для обеспечения функциональных резервов организма в условиях постоянного действия экстремальных факторов и чуть более раннее их уста- новление.

Заключение

В данной работе впервые проведена комплексная оценка микроэлементного статуса детей дошкольного возраста, родившихся и проживающих в условиях особенного климата в г. Магадане. Общий статистический анализ показателей элементной системы организма групп детей позволил выявить специ­фические корреляционные связи между содержанием ряда элементов, обусловленные как биогеохимическими особенностями региона, так и естественными физиологическими процессами. Не оставляет сомнений необходимость своевременной коррекции существующего дисбаланса макро- и микроэлементов путем обогащения рационов питания необходимыми нутриентами с целью предупреждения и сокращения роста заболеваемости среди детского населения.

Рецензенты:

  • Глотов В.Е., д.г.-м.н., зав. лабораторией геологии нефти и газа и геоэкологии СВКНИИ ДВО РАН, г. Магадан;
  • Деренко М.В., д.б.н., в.н.с. лаборатории генетики ИБПС ДВО РАН, г. Магадан.

Работа поступила в редакцию 06.09.2012.


Библиографическая ссылка

Луговая Е.А., Атласова Е.М. СОДЕРЖАНИЕ БИОЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА Г. МАГАДАНА // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9-4. – С. 811-815;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30400 (дата обращения: 10.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074