Исследованиями многих ученых в Челябинской области выявлены биогеохимические провинции, которые по своему происхождению являются естественными и антропогенными, образованными вследствие формирования земной коры и загрязнения биосферы промышленными выбросами [4, 9; 11, 12]. В результате чего под действием природных и техногенных факторов сформировались геохимические аномалии с избыточным накоплением одних элементов - никеля, свинца, хрома, реже кобальта, и дефицитом других - селена, цинка, марганца, йода [5, 9]. Формирование аномалий отрицательно сказывается на здоровье человека, в частности, происходит нарушение минерального обмена из-за изменения концентрации и соотношения элементов в окружающей среде, питьевой воде и пищевых продуктах [6, 10]. Экспериментальными и клиническими исследованиями подтверждено, что дефицит одних микроэлементов и избыток других микроэлементов способствует росту частоты злокачественных новообразований, лимфопролиферативных заболеваний, инфекционной патологии, аутоиммунных и дегенеративных заболеваний, врожденных аномалий.

Неблагоприятные факторы техногенного характера преимущественно влияют на элементный статус населения, занятого на вредных производствах, или проживающего вблизи промышленных предприятий, в первую очередь, горнодобывающих, металлургических, машиностроительных [2]. Южный Урал - это регион интенсивного промышленного развития, причем многие металлургические и перерабатывающие предприятия сосредоточены в областном центре (металлургические комбинаты: ОАО «Мечел», ОАО «ЧМК»; трубопрокатный, тракторный, электролитный, цинковый завод и др.). Ко всему прочему в настоящее время регион испытывает на себе самые разнообразные по генезису радиоактивные воздействия [8].

Забота о здоровье человека и нации в целом - одно из основополагающих и значимых направлений социальной политики уважающего себя государства. Как убедительно свидетельствует мировой и отечественный опыт, наиболее эффективным и целесообразным с экономической, социальной, гигиенической и технологической точек зрения способом кардинального улучшения обеспеченности населения недостающими микронутриентами (в т.ч. минеральными компонентами) является разработка, производство и регулярное включение в рацион специализированных продуктов питания, обогащенных этими ценными биологически активными веществами. Поэтому одной из задач Концепции государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 25 октября 2010 г. № 1873-р) является развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, в т. ч. увеличение доли производства продуктов массового потребления, обогащенных минеральными веществами, включая массовые сорта хлебобулочных изделий, а также молочные продукты.

Включение в рацион пищевых продуктов, обогащенных минеральными компонентами, увеличивает не только микронутриентную обеспеченность рациона, но и корректирует дефицит минералов в организме человека.

Пищенутрицевтическая коррекция нарушений минерального обмена является одним из эффективных способов повышения уровня функциональных резервов организма человека, влияя на них как напрямую, так и косвенным образом через регуляцию минерального обмена и сопряженных с ним физиологических процессов и функций [6]. Но при разработке новых обогащенных продуктов необходимо иметь представление об обеспеченности населения каждым конкретным обогащающим микронутриентом.

Целью исследования явилось изучение микроэлементного статуса жителей областного центра Южно-Уральского региона с целью выявления рисков развития гипоэлементозов и необходимости развития производства обогащенных продуктов питания минеральными компонентами, дефицит которых в пищевом рационе обусловлен геохимическими особенностями региона.

Микроэлементный статус организма в целом отражает содержание микроэлементов в волосах, и пробы волос являются интегральным показателем минерального обмена. Именно волосы помогают диагностировать хронические заболевания, когда они себя еще ничем не проявляют [6]. Элементный статус человека в процессе онтогенеза претерпевает значительные изменения, что определяется как неравномерностью роста и развития отдельных тканей и органов, так и нейроэндокринными изменениями [1]. Поэтому образцы волос были взяты у 638 челябинцев 5 возрастных групп (1-я возрастная группа - 18-29 лет, 2-я возрастная группа - 30-39 лет, 3-я возрастная группа - 40-49 лет, 4-я возрастная группа - 50-59 лет, 5-я возрастная группа - старше 60 лет) в соответствии с данными Госкомстата Челябинской области о социально-демографических характеристиках населения города. Статистическая погрешность данных не превысила 5 % (при 95 %-м доверительном уровне). Образцы волос получали путем состригания с 3-5 мест на затылочной части головы, ближе к шее, помещали их в специальные пакеты, затем в конверты с идентификационными записями.

Анализ элементного состава волос проводили методами масс-спектрометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой на приборах Optima 2000 (Perkin Elmer) и ICAP-9000 (Thermo Jarrell Ash, США) в соответствии с МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03, утвержденных МЗСР. В связи с тем, что официальные нормативные показатели содержания большинства химических элементов в волосах не установлены, в качестве ориентировочных значений использовали рекомендуемые в настоящее время пределы физиологических норм (значения 25-75 центильных интервалов) или референтные значения для возрастных групп, предложенные А.В. Скальным [13, 14].

При изучении элементного состава волос во всех возрастных группах было установлено превышение верхней границы допустимого уровня содержания таких микроэлементов, как Fe и Mn (табл. 1). Однако в различные периоды жизни человека концентрации этих элементов претерпевали колебания. Так, содержание Fe было выше «нормы» на 20,8 % - в 1-й возрастной группе и уже на 67,1 % - в 5-й возрастной группе; изменение содержания Mn происходило иначе (на 50,4 % было выше «нормы» в 1-й возрастной группе, однако в 5-й возрастной группе - снизилось до пределов «нормы»). Как следствие, выявлены незначительные риски развития гипоэлементозов Fe: 10,1-12,8 % (в зависимости от возраста) и Mn: 5,7-12,0 % (в зависимости от возраста) (табл. 2), и высокая вероятность развития гиперэлементоза Fe: 51,3-54,4 % (начиная со 2-й возрастной группы), и гиперэлементоза Mn: 41,1-28,0 % (начиная с 1-й возрастной группы).

Примечание: * - референтные значения.

Содержание Со в биосредах 1-й и 2-й возрастных групп было в пределах нижней границы допустимого уровня, но уже начиная с 3-й возрастной и в последующих группах - наблюдается увеличение концентрации данного микроэлемента, которое, однако, не выходит за верхнюю границу допустимого уровня. Риск развития гипоэлементоза Со с возрастом повышается от 10,8 до 16,0 %, а гиперэлементоза Со - наоборот снижается с 13,3 до 6,4 %.

Хотя средние значения концентраций Zn и Cu в волосах всех возрастных групп установлены в пределах допустимых уровней, при этом с возрастом значительно повышается риск развития гипоэлементоза Zn (с 26,6 до 43,2 %) и относительно стабилен риск развития гипоэлементоза Cu (22,1-25,6 %). Риск развития гиперэлементозов в течение исследуемых периодов жизни челябинцев снижается незначительно: Zn - с 12,7 до 8,0 %, Cu - с 15,2 до 12,0 %.

У абсолютного большинства обследованного населения выявлен дефицит Se. В зависимости от возраста содержание микроэлемента было ниже нижней границы допустимого уровня на 29,0-32,0 %. Возможность развития гипоэлементоза Se в течение исследуемого периода жизни горожан составляет 93,2-96,2 % (в зависимости от возраста). К тому же превышений концентрации Se в волосах не установлено ни в одной возрастной группе.

Во многом аналогичная ситуация характерна для такого микроэлемента, как I. Несмотря на то, что средние значения концентрации I в волосах у всех возрастных групп были в пределах «нормы», риск развития гипоэлементоза довольно высок, особенно в молодом возрасте (58,9 % в 1-й возрастной группе) и снижается по мере увеличения возраста обследованных (41,6 % - в 5-й возрастной группе). Возможность развития гиперэлементоза I представлена единичными случаями.

Распространенность глубоких дефицитов Se, I в организме горожан, и относительных дефицитных состояний по Zn и Cu, скорее всего, указывает на недостаточность поступления этих микроэлементов с пищей и часто является следствием интоксикации организма тяжелыми металлами, в первую очередь - Pg, Hg, Cd, а также Fe и Mn.

Неблагоприятные изменения в обмене веществ могут приводить к снижению иммунитета и антиоксидантной защиты организма (дефицит Se) и нарушению кроветворения, анаболитических процессов в организме (дефицит Cu) [1].

Клиническими проявлениями дефицита Se являются повышение заболеваемости и смерти мужчин молодого возраста от заболеваний сердечной мышцы (т.н. болезнь Кешана), а также риск новообразований, болезней опорно-двигательного аппара- та [3]. Эндемический зоб и кретинизм практически невозможно профилактировать одними добавками йода в рацион на фоне недостаточности селена.

Дефицит Cu отрицательно сказывается на кроветворении, всасывании железа, состоянии соединительной ткани, процессах миелинизации в нервной системе, усиливает предрасположенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам, кардиопатиям, витилиго [15].

Снижение содержания цинка в волосах является индикатором неблагоприятных тенденций в функционировании печени и регуляции липидного обмена; нарушений воспроизводительной функции; воспалений слизистых оболочки рта и носа; появления кровоизлияний, что подтверждают многочисленные исследования [1, 15].

Нехватка йода, как «строительного элемента» гормонов щитовидной железы, часто является причиной многих отклонений: ухудшения памяти и внимания, понижения интеллекта; атеросклероза, стойкого к лечению диетой и лекарствами; аритмии, при которой применение специальных препаратов не дает ощутимого и длительного эффекта; снижения уровня гемоглобина в крови, при котором лечение препаратами железа дает лишь скромный результат; ослабления иммунитета и др. [7].

При изучении элементного состава волос челябинцев установлено, что практически каждый житель областного центра Южно-Уральского региона, начиная с 18-летнего возраста и на протяжении всей жизни, испытывает дефицит такого микроэлемента, как Se. При этом риск развития гипоэлементоза Se довольно высок 93,2-96,2 %. У каждого второго челябинца независимо от возраста существует риск развития гипоэлементоза I. У каждого второго (третьего) горожанина (в зависимости от возраста) существуют риски развития гипоэлементоза Zn, у каждого четвертого - гипоэлементоза Cu.

Только индивидуальный подход (на основе многоэлементного анализа биосубстратов) к коррекции отклонений в минеральном обмене позволит существенно повысить эффективность профилактических и восстановительных мероприятий с одновременным снижением фармакологической нагрузки на организм человека.

Таким образом, по результатам исследований научно обоснована необходимость и своевременность развития производства продуктов питания, обогащенных микроэлементами, в качестве коррекции дефицита минеральных элементов в организме человека.

Для формирования цели и задач политики Уральского региона в области здорового питания необходимо использовать данные элементного состава волос челябинцев, что послужит основополагающей составляющей для разработки средне- и долгосрочной программы в области производства продуктов массового потребления, обогащенных такими минеральными компонентами, как Se и I, и производства пищевых продуктов специального (лечебно-профилактического) назначения, обогащенных такими микроэлементами, как Zn и Cu, дефицит которых в пищевом рационе обусловлен геохимическими особенностями региона.

• Тихонов С.Л., д.т.н., профессор, ведущий специалист ООО «Инновационная компания «Антей», г. Челябинск.
• Гордиевских М.Л., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Хранение и переработка сельскохозяйственной продукции» ФГОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия», г. Челябинск.

Работа поступила в редакцию 02.02.2012.