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

ЭЛЕМЕНТНЫЙ «портрет» детей 7–14 ЛЕТ г. Магадана

Луговая Е.А. 1 Атласова Е.М. 1 Максимов А.Л. 1
1 НИЦ «Арктика» ДВО РАН
С целью изучения элементного профиля населения азиатского Севера обследованы 118 детей 7–14 лет, постоянно проживающих в г. Магадане. Методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой определено содержание 25 химических элементов в волосах детей. Выявлены достоверные половые отличия в содержании в волосах ряда химических элементов. Концентрации Al, B, Cd, K, Na, Pb в волосах мальчиков превышали таковые у девочек, а содержание Be, Ca, Hg, Mg, Mn, Si, Zn оказалось достоверно большим в волосах девочек. Частотный анализ отклонений выявил дефицит Mg у 74 % детей, Co – у 63 %, Ca – у 54 %, K и Se – у 41 %, Mn – у 34 %, I – у 30 %, Cr, Cu и Zn – у 29 %. Обнаружен значительный избыток Si у 36 % детей, Fe и Na – у 24 %. Содержание токсичных элементов не выходит за рамки физиологической нормы, однако в единичных случаях встречается избыток Al и Ni у девочек, Pb у мальчиков, Cd, Li, Sn у детей обоего пола. При сравнении наших данных с референтными значениями, полученными в центральных районах России при обследовании аналогичных групп детей, выявлено, что почти все интервальные показатели и средние концентрации элементов в г. Магадане отличаются в меньшую сторону, кроме Na и Ni у мальчиков, Mn у девочек, Cr и Si у детей обоего пола. Корреляционный анализ выявил существенные половые отличия по наличию, силе и количеству образуемых взаимосвязей и позволил рассчитать адаптационный потенциал элементной системы детей. У девочек уровень адаптированности системы составил 95,38 усл. ед., в группе мальчиков – 79,13 усл. ед. Большее значение адаптационного потенциала у девочек, вероятно, связано с более ранним началом полового созревания последних по сравнению с мальчиками.
макро- и микроэлементный дисбаланс
дети
Север
адаптация
1. Баевский Р.М., Максимов А.Л., Берсенева А.П. Основы экологической валеологии человека. – Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2001. – 267 с.
2. Ивантер Э.В. Основы практической биометрии. Введение в статистический анализ биологических явлений. – Петрозаводск: Карелия, 1979. – 96 с.
3. Луговая Е.А., Атласова Е.М. Содержание биоэлементов в волосах детей дошкольного возраста г. Магадана // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9. – Ч. 4. – С. 811–815.
4. 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.
5. Скальный А.В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученные методом ИСП-АЭС (АНО Центр биотической медицины) // Микроэлементы в медицине. – 2003. – № 4(1). – С. 55–56.

Школьный возраст у детей представляет собой период жизни, сопряженный с интенсивными физическими и психоэмоциональными нагрузками, которые сопровождают учебный процесс, а также является одним из ключевых этапов формирования организма, связанным с перестройками физиологических систем, этот возраст является критичным в отношении формирования целого ряда нарушений в состоянии здоровья, сопровождающих впоследствии человека в течение всей дальнейшей жизни. Одной из причин развития патологий детства является хронический недостаток основных микронутриентов, в том числе макро- и микроэлементов.

Одним из условий успешной адаптации и поддержания высоких функциональных резервов в условиях северного региона является адекватное потребностям поступление и содержание микроэлементов в данных биогеохимических условиях. Магаданская область, располагаясь на Крайнем Северо-Востоке России, в экстремальных климатических и биогеохимических условиях, кроме этого характеризуется бедностью минеральной составляющей природных питьевых вод и ограниченностью поступления в организм жизненно необходимых микроэлементов из свежих овощей и фруктов.

Цель исследования – установление диапазона крайних нормальных (минимальных и максимальных) значений содержания макро- и микроэлементов (МЭ) в волосах и общий анализ элементного профиля организма детей 7–14 лет г. Магадана.

Материал 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 проживающих постоянно в г. Магадане детей 7–14 лет. Из 118 обследованных – 68 (58 %) девочек и 50 (42 %) ‒ мальчиков. Средний возраст девочек составил 11,96 ± 0,24 лет, мальчиков – 11,72 ± 0,30 лет.

Объем выборки (n), достаточной для получения результата заданной точности, находили по формуле:

Eqn1.wmf

где n – объем выборки; t – критерий Стьюдента, характеризующий зависимость между средней выборочной и средней генеральной совокупностью; σ – среднее квадратичное отклонение; ∆ – планируемая ошибка средней (максимальная погрешность оценки) [2]. По нашим данным, необходимое количество детей в выборке для оценки элементного статуса организма на популяционном уровне по каждому из изученных элементов находилось в диапазоне 61–118 человек. Оценку характера распределения биоэлементов в организме детей производили методом построения центильных шкал. Значения концентраций, попадающих в интервал Р25-Р75, расценивали как нормальные, Р10-Р25 и Р75-Р90 – ниже или выше допустимых значений, до Р10 и после Р90 – очень низкие или очень высокие показатели.

Статистическая обработка данных произведена с использованием пакета прикладных программ Excel 97. В анализе применены методы параметрической и непараметрической статистики: расчет средней и ошибки измерения (М ± m), стандартного отклонения (SD), минимального (min) и максимального (max) значения в выборке, корреляционный анализ по Пирсону. Различия значений между сравниваемыми группами девочек и мальчиков устанавливались по t-критерию Стьюдента при оценке уровня достоверности p < 0,05.

Уровень адаптированности системы (А) микроэлементного гомеостаза расчитывали по формуле:

Eqn2.wmf

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

Проведенный элементный анализ выявил существенные достоверные половые отличия в содержании в волосах школьников Магадана ряда химических элементов. Так, концентрации Al, B, Cd, K, Na, Pb в волосах мальчиков значительно превышали концентрации элементов в волосах девочек, а содержание Be, Ca, Hg, Mg, Mn, Si, Zn, напротив, оказалось достоверно большим в волосах девочек.

Сравнение полученных нами данных о содержании химических элементов в волосах детей Магадана с референтными значениями концентраций химических элементов в волосах детей соответствующего возраста [5] показало явное превышение концентраций Mg, Ni, Zn в волосах девочек и Na в волосах мальчиков. Концентрация Si в волосах детей превысила верхнюю границу нормы в 2 раза у девочек и в 1,4 раза у мальчиков, что позволяет, вероятно, отнести г. Магадан к кремнийизбыточной биогеохимической провинции.

Отметим, что результаты настоящего исследования и ранее проведенного анализа элементного профиля детей дошкольного возраста г. Магадана [3] согласуются с данными М.Г. Скальной и др. в том, что для Ca, Mg, Zn и Fe характерна выраженная половозрастная динамика, а концентрации в волосах Cu и P с возрастом не претерпевают значительных изменений, различия между полами также слабо выражены [4].

Для анализа характера распространенности элементного дисбаланса детей г. Магадана и с целью установления региональной нормы рассчитаны границы стандартных центильных интервалов. В качестве соответствующего физиологическому содержанию химических элементов в волосах детей рассматривался интервал от 25 до 75 перцентиля. При сравнении наших данных с референтными значениями в аналогичной группе лиц видно, что почти все интервальные показатели и средние концентрации элементов в г. Магадане отличаются в меньшую сторону, кроме Na и Ni у мальчиков, Mn у девочек, Cr и Si у детей обоего пола (табл. 1).

Нами установлено, что в возрастном периоде 7–14 лет проявляются более выраженные, чем у дошкольников, нарушения баланса МЭ, связанные с пониженным уровнем содержания в организме основных жизненно необходимых химических элементов. Причиной этому могут быть физиологические гормональные перестройки, изменения режима и рациона питания, умственные и физические нагрузки в учебном заведении. Так, у 74 % детей выявлен дефицит Mg, у 63 % – Co, у 54 % – Ca, у 41 % – K и Se, у 34 % – Mn, у 30 % – I, у 29 % – Cr, Cu и Zn. Значительный избыток выявился лишь по двум элементам: Si у 36 % обследованных детей, Fe – у 24 % и Na – у 24 %. Следует отметить, что дефицит жизненно важных химических элементов в организме детей Магаданского региона может явиться постоянно действующим фактором, способствующим комплексному нарушению минерального обмена.

Таблица 1

Содержание химических элементов в волосах детей 7–14 лет г. Магадана, (M ± m, мкг/г)

МЭ

Обследованные лица

Границы физиологической нормы для здоровых лиц от 1 года до 18 лет (А.В. Скальный, 2003)

Девочки (n = 68)

Мальчики (n = 50)

M ± m

P25–P75

M ± m

P25–P75

Нижняя

Верхняя

Al*

11,75 ± 0,83

6,67–14,75

14,09 ± 0,93

8,92–18,14

9

23

As

0,11 ± 0,02

0,04–0,10

0,15 ± 0,02

0,05–0,25

0,00

0,69

B*

0,59 ± 0,04

0,33–0,85

1,23 ± 0,11

0,67–1,36

Be*

0,004 ± 0,0005

0,003–0,003

0,003 ± 0,0004

0,003–0,003

0,00

0,01

Ca*

425,75 ± 56,68

221,53–427,75

281,81 ± 25,65

162,18–311,58

254

611

Cd*

0,07 ± 0,01

0,01–0,10

0,16 ± 0,03

0,02–0,23

0,03

0,18

Co

0,06 ± 0,01

0,01–0,09

0,06 ± 0,01

0,01–0,09

0,02

0,11

Cr

0,55 ± 0,05

0,24–0,89

0,63 ± 0,05

0,41–0,77

0,26

0,70

Cu

9,11 ± 0,27

7,73–10,33

9,61 ± 0,46

7,75–10,52

8

12

Fe

22,86 ± 2,12

13,15–24,80

26,49 ± 3,71

13,27–27,06

13

27

Hg*

0,26 ± 0,01

0,18–0,33

0,21 ± 0,02

0,11–0,29

I

0,56 ± 0,05

0,3–0,71

0,50 ± 0,04

0,3–0,62

K*

97,42 ± 20,15

19,6–75,71

307,64 ± 58,64

71–365,9

53

663

Li

0,03 ± 0,01

0,01–0,02

0,03 ± 0,01

0,01–0,04

0,00

0,04

Mg*

43,42 ± 6,85

16,55–43,03

18,43 ± 2,05

12,44–21,32

18

56

Mn*

1,05 ± 0,21

0,48–0,95

0,56 ± 0,04

0,37–0,75

0,32

0,93

Na*

220,38 ± 45,25

63,23–206,58

593,78 ± 101,73

121,90–716,20

75

562

Ni

0,56 ± 0,15

0,12–0,49

0,54 ± 0,07

0,14–0,90

0,15

0,55

P

148,13 ± 2,96

130,07–162,85

142,29 ± 2,53

131,86–154,28

118

156

Pb*

0,51 ± 0,08

0,15–0,72

1,98 ± 0,61

0,38–1,94

0,76

2,73

Se

0,76 ± 0,09

0,32–0,84

0,72 ± 0,09

0,32–0,98

0,65

2,43

Si*

56,10 ± 6,91

18,67–79,46

39,10 ± 6,25

15,54–37,44

10

27

Sn

0,48 ± 0,09

0,08–0,31

0,7 ± 0,12

0,13–1,06

V

0,10 ± 0,01

0,04–0,11

0,10 ± 0,01

0,05–0,12

Zn*

183,8 ± 9,36

148,66–190,15

160,58 ± 5,60

140,05–176,45

94

183

Примечание: * – достоверные половые отличия при р < 0,05; полужирным шрифтом отмечены концентрации за пределами нормальных значений; «–» – нет данных; P25-P75 – диапазоны концентраций МЭ между 25-м и 75-м перцентилями.

Характерно, что содержание в волосах детей условно-эссенциальных и токсичных элементов в целом не выходит за рамки физиологической нормы, однако в единичных случаях встречается избыток Al и Ni у девочек, Pb у мальчиков, Cd, Li, Sn у детей обоего пола (рисунок).

pic_1.wmf

Элементный «портрет» детей 7–14 лет г. Магадана. Примечание: включены элементы, характеризующиеся частотой избытка или дефицита в исследуемой группе более 20 % от общего числа: сплошная линия – девочки, пунктирная – мальчики

При оценке корреляционных взаимосвязей между микроэлементами установлены существенные отличия. Так, в группе девочек наибольшее число достоверных связей между микроэлементами было установлено с йодом и составило 14, в то время как в группе мальчиков этот элемент образует лишь одну корреляционную связь с фосфором. Цинк в группе мальчиков образует 10 достоверных отрицательных взаимосвязей, а у обследованных девочек Zn не связан ни с одним другим элементом корреляционной плеяды. Отметим, что и никель в группе мальчиков имеет 3 достоверные связи, а в группе девочек не образует ни одной. Другим важным отличием в структуре корреляционных плеяд девочек и мальчиков было выявление ряда элементов, образующих сильные достоверные связи только в одной из групп обследованных детей. Так, Ca, Mg, Mn, K, Na образуют сильные корреляционные взаимодействия только в группе девочек, а Fe, Li, Mg – в группе мальчиков (табл. 2).

Таблица 2

Матрицы коэффициентов корреляции между микроэлементами девочек и мальчиков 7–14 лет, проживающих в г. Магадане

Девочки

 

Al

As

Ca

Co

Cr

Fe

K

Mg

Mn

Na

Pb

Sn

V

Йод

В

Al

1

                           

As

0,25

1

                         

Ca

0,12

-0,03

1

                       

Co

0,47

0,28

0,10

1

                     

Cr

0,58

0,52

-0,01

0,47

1

                   

Fe

0,32

-0,11

0,59

0,17

0,18

1

                 

K

0,28

0,06

-0,08

-0,04

0,21

-0,03

1

               

Mg

-0,02

-0,18

0,89

0,00

-0,16

0,53

-0,07

1

             

Mn

0,11

-0,13

0,95

0,09

-0,09

0,62

-0,09

0,89

1

           

Na

0,27

0,21

-0,05

0,06

0,30

0,00

0,86

-0,09

-0,07

1

         

Pb

0,51

-0,08

0,09

0,32

0,17

0,15

0,09

0,17

0,13

-0,05

1

       

Sn

0,40

0,41

0,00

0,44

0,50

0,16

-0,03

-0,10

-0,09

0,10

0,18

1

     

V

0,20

0,37

-0,12

0,24

0,42

-0,16

0,17

-0,19

-0,14

0,24

-0,01

0,12

1

   

Йод

0,35

-0,20

0,24

0,51

0,20

0,36

0,08

0,13

0,33

0,12

0,26

0,27

0,24

1

 

В

0,47

0,17

0,20

0,19

0,34

0,01

0,46

0,31

0,16

0,34

0,11

0,15

0,54

0,45

1

Мальчики

 

Al

As

Cd

Co

Cr

Fe

K

Li

Mg

Na

Pb

Se

Sn

Hg

Ве

Al

1

                           

As

0,17

1

                         

Cd

0,06

0,09

1

                       

Co

0,15

0,24

0,42

1

                     

Cr

0,51

0,29

0,12

0,54

1

                   

Fe

0,22

-0,08

-0,09

-0,14

0,02

1

                 

K

0,26

-0,06

0,43

0,17

0,34

0,08

1

               

Li

0,07

-0,11

0,00

0,08

0,12

0,82

0,04

1

             

Mg

0,22

-0,10

-0,13

-0,15

0,04

0,84

-0,05

0,82

1

           

Na

0,03

0,05

0,34

-0,06

-0,04

0,13

0,55

0,01

0,02

1

         

Pb

0,35

-0,12

0,42

0,46

0,54

0,07

0,68

0,12

-0,05

0,05

1

       

Se

0,00

0,53

0,05

0,18

0,24

-0,18

-0,01

-0,12

-0,29

0,03

-0,10

1

     

Sn

0,10

0,32

0,59

0,20

0,26

-0,12

0,11

0,00

-0,12

0,23

0,08

0,49

1

   

Hg

0,51

0,58

0,16

0,39

0,31

0,13

0,01

0,20

0,22

0,06

0,26

0,19

0,09

1

 

Ве

0,12

0,61

-0,04

0,04

0,48

-0,08

0,55

-0,09

-0,09

0,40

0,02

0,27

-0,08

0,33

1

Примечание: полужирным шрифтом выделены средние и сильные коэффициенты корреляции при p < 0,05.

На основании числа корреляционных связей суммы их коэффициентов и числа элементов, объединенных в плеяды, нами был рассчитан уровень адаптированности (сбалансированности) системы. Оказалось, что в группе девочек сумма коэффициентов корреляции без учета знака составила 30,18, а уровень адаптированности системы согласно формуле расчета – 95,38 усл. ед. В группе мальчиков сумма коэффициентов корреляции без учета знака составила 28,67, а значение уровня адаптированности системы – 79,13. Обращает на себя внимание, что значение адаптационного потенциала у девочек выше, чем у мальчиков. Аналогичную картину, иллюстрирующую тот факт, что функциональные системы организма девочек являются более устойчивыми в условиях постоянного действия экстремальных факторов, мы получили в результате ранее проведенного исследования элементного портрета детей-дошкольников г. Магадана [3].

Заключение

Таким образом, полученные результаты демонстрируют ярко выраженный элементный дисбаланс в организме детского населения 7–14 лет г. Магадана, представленный дефицитом эссенциальных микроэлементов Mg, Co, Ca, K, Se, Mn, I, Cr, Cu и Zn с одновременным избытком Si, Fe и Na.

Ввиду того, что хронический дефицит основных биоэлементов в условиях северных регионов создает благодатную почву для развития дисфункций систем организма и широкого спектра патологий в целом, и оказывает негативное влияние на процессы роста и полового развития детей в частности, не оставляет сомнений необходимость строгого контроля сбалансированности питания в комплексе с обоснованной коррекцией элементного статуса подрастающего поколения.

Рецензенты:

Горбачев А.Л., д.б.н., профессор ГОУ «Северо-Восточный государственный университет», г. Магадан;

Соловенчук Л.Л., д.б.н., профессор, главный научный сотрудник лаб. популяционной генетики Института биологических проблем Севера ДВО РАН, г. Магадан.

Работа поступила в редакцию 07.11.2012.


Библиографическая ссылка

Луговая Е.А., Атласова Е.М., Максимов А.Л. ЭЛЕМЕНТНЫЙ «портрет» детей 7–14 ЛЕТ г. Магадана // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 11-4. – С. 846-850;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30666 (дата обращения: 20.11.2019).

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