Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ БИОЭЛЕМЕНТОВ У ЖИТЕЛЕЙ РЕСПУБЛИКИ КОМИ

Карманова Л.В., Суханов С.Г.
Представлены результаты исследования возрастной анатомии эпифиза, гипофиза, щитовидной железы и надпочечников у мужчин и женщин Республики Коми, а также спектра биоэлементов в образцах волос жителей региона. Биохимические данные сопоставлены с анатомическими особенностями органов эндокринной системы, построены корреляционные и факторные регрессионные модели.
эндокринные железы
микроэлементозы
экопатология человека

Жизнедеятельность человека в условиях Европейского Севера сопровождается развитием хронической стрессорной реакции, отражающейся на строении и регуляторных возможностях основных гомеостатических систем [11]. Согласно материалам В.И. Хаснулина с соавт. [9], Республика Коми отнесена к наиболее дискомфортным для человека территориям с преобладанием постоянного населения.

В геохимическом отношении районы Республики Коми неоднородны, что находит свое подтверждение в экологическом мониторинге основных жизненных сред обитания (антропотехногенное загрязнение территорий, состояние почвы, атмосферного воздуха). Сведения об экологическом мониторинге региона наблюдения, основные показатели о заболеваемости населения ежегодно обобщаются в материалах территориальных бюро и статистических сборниках [4, 10]. Авторы соответствующих статистических наблюдений считают возможным выделить на территории республики ареалы с неблагоприятной экологической ситуацией. Одной из таковых является промышленно развитый центр республики - Сыктывкар. Здесь же отмечается ухудшение качества питьевой воды из-за повышенной мутности и превышения содержания железа. Вместе с тем другие территории Республики Коми в целом характеризуются благоприятной экологической обстановкой.

Известно, что элементный состав организма человека зависит от геохимического окружения и таких социально-экологических факторов, как водно-пищевой рацион [2]. Между тем морфологические эквиваленты реальных экологически обусловленных изменений, тканевые и клеточные маркеры экологической патологии изучены недостаточно [7]. Логично предположить, что такие адаптивные и патологические изменения в первую очередь происходят в гомеостатических системах человека, включая эндокринную.

Остаются малоизученными взаимосвязь элементного состава биосубстратов (волос) в норме и структуры внутренних органов при полимикроэлементозах. По мнению А.Л. Горбачева [2], Европейский Север России по данному направлению исследований остается практически неизученным. В этой связи дополнительные исследования элементного статуса человека в Республике Коми одновременно с эндокринными железами актуальны и практически значимы.

Методы исследования

Патоморфологическими методами исследованы гипофиз, эпифиз, щитовидная железа и надпочечники у 122 случайно погибших мужчин и женщин различных возрастных групп, изучена необходимая медицинская документация Республиканского бюро судебно-медицинской экспертизы. Общая выборка распределена для последующей статистической обработки по возрасту, полу и длительности проживания в регионе. Материал для органометрии распределяли в соответствии с общепринятыми градациями возрастной периодизации онтогенеза человека (мужчины: 17-21 год - юношеский период, 22-35 лет - зрелый возраст-1, 36-60 лет - зрелый возраст-2, 61-74 года - пожилой возраст, 75-90 лет - старческий возраст; женщины: 21-35 лет - зрелый возраст-1, 36-55 лет - зрелый возраст-2, 56-74 года - пожилой возраст, 75-90 лет - старческий возраст). Изъятые эндокринные органы (эпифиз, гипофиз, щитовидная железа и надпочечники) во всех случаях до фиксации в формалине освобождались от посторонних тканей и оценивались органометрически (вес, объем, линейные размеры). Затем изъятые органы подвергались фиксации в 10 %-м формалине, обезвоживанию в спиртах нарастающей концентрации, заливке в парафин для изготовления гистологических препаратов. Сагиттальные срезы изучаемых эндокринных желез окрашивались гематоксилин-эозином и оценивались визуально. Далее проводилась морфометрия срезов с применением расчетных индексов [1]. В щитовидной железе при помощи окуляр-микрометра МОВ-1-15 измеряли: диаметр фолликулов, диаметр и объем ядер, высоту тироцитов. Диаметр фолликулов определяли измерением 100 структур каждого анализируемого случая. Для установления тиреоидного статуса рассчитан морфофункциональный индекс Брауна [54]. Сагиттальные срезы изучаемых надпочечников окрашивались гематоксилин-эозином и по ван-Гизону на соединительную ткань. При обзорной микроскопии оценивалось состояние капсулы, коркового и мозгового вещества. Затем в коре надпочечников дифференцировали клубочковую, пучковую и сетчатую зоны. В надпочечниках при помощи окуляр-микрометра МОВ-1-15 измеряли диаметр цитоплазмы, ядер эндокриноцитов коры. Рассчитано соотношение зон коры. После органометрии в срезах гипофиза изучалось соотношение зон и различных типов клеток (ацидофилы и базофилы). В срезах эпифиза обращали внимание на стромально-паренхиматозные взаимоотношения и объемы накопления «мозгового песка» (кальцинатов). В соответствии с общепринятыми методами у 89 мужчин и женщин из числа постоянных жителей и у 9 приезжих жителей региона проведен количественный химический анализ токсичных (Pb Al, Cd,) и жизненно необходимых биоэлементов (Cu, Zn, Mn, Fe, Mg, S) в образцах волос. Исследование выполнено в лаборатории «Экоаналит» Института биологии Коми НЦ УрО РАН атомно-эмиссионным методом с индукцией плазмы.

Вариационные ряды обработаны ППП «Statgraphic Plus 3.0» с применением дисперсионного, корреляционного и регрессионного методов для межсистемных сравнений и моделирования. Биологически допустимые уровни (БДУ) макро- и микроэлементов, а также весовые органометрические и гистиометрические показатели эндокринных желез сопоставляли с видовыми нормативами [3, 8, 11].

Результаты исследования

Материалы о вариантной и возрастной анатомии эндокринных желез, региональные особенности их организации по сравнению с другими регионами страны были опубликованы ранее [5]. Дискомфортные условия жизни населения региона выявили заметный дисбаланс токсичных и жизненно-важных биоэлементов в образцах волос во всех сравниваемых группах (табл. 1).
Максимум отклонений от стандартов видовой нормы в сторону повышения был выявлен по отношению к Fe, Al, Mg. В их числе токсичный элемент алюминий, накопление которого способно вызвать патологию головного мозга, костной и эпителиальной тканей и другие проявления алюминозов [6].

Таблица 1

Процентные показатели отклонений от безопасно допустимого уровня микроэлементов
у жителей Республики Коми*

Элемент

БДУ (мкг/г)

Мужчины (n = 67)

Женщины

(n = 22)

Пришлые

(n = 9)

Cu

6,5-15

11/16,4

1/4,5

1/11,1

Pb

0-5

13/19,4

5/22,7

6/66,7

Zn

125-250

14/20,8

6/27,0

2/22,2

Mn

0,5-3

30/44,8

13/58,5

5/55,5

Fe

15-50

50/74,6

16/72,0

7/77,7

Al

2-40

38/56,7

12/54,0

2/22,2

Cd

0-0,5

9/13,4

4/18,0

2/22,2

Mg

25-20

50/74,6

20/90,0

7/77,7

Примечание: * - в числителе - показатели уровня элементов выше БДУ, в знаменателе - ниже БДУ.

Дисбаланс эссенциальных биоэлементов также способен существенно сказаться на общей жизнедеятельности человека, включая адаптивные и патологические сдвиги в эндокринной системе. Так, в частности, получили свое подтверждение повышенные уровни железа в пробах волос и материалы экологического мониторинга содержания элемента в питьевой воде. Сочетание эссенциальности железа с его возможной токсичностью предполагает, что нарушения метаболизма железа могут негативно влиять на жизнедеятельность, существенно повышая риск иммунных расстройств и онкологических заболеваний [2]. Таким образом, избыток железа в питьевой воде является экстремально-негативным фактором внешней среды, способным приводить к аккумуляции железа в организме и развитию эколого-зависимых патологий.

Обсуждение результатов исследования

По материалам корреляционного и регрессионного анализа, возрастные сдвиги органометрических параметров эпифиза статистически существенны и достоверны (F > Fst; P < 0,05). Кривая возрастной зависимости аппроксимировалась линейной моделью Y (вес железы) = 143,7 + 1,28 Х (возраст, лет), между показателями выявлена положительная умеренная достоверная корреляционная связь (Rxy = 0,56).

Сходная, но менее отчетливая тенденция была выявлена и в группе мужчин. Масса железы в возрастной группе 22-35 лет составила 180 ± 5,0 мг, далее она снижалась до 165 ± 1,7 мг (возраст 36-60 лет) и вновь увеличивалась до 205 ± 5,5 мг в пожилом возрасте (от 60 до 74 лет).

Весовые характеристики железы были взаимосвязаны с изменениями содержания биоэлементов в пробах волос. Статистически существенными (F > Fst; P < 0,05) оказались сдвиги массы эпифиза и содержания цинка и меди у женщин. Уравнение регрессии соответствовало следующему:

Y (вес эпифиза) = 301,3 - 8,84 Х (содержание меди), (F > Fst; P < 0,05; Rxy = -0,61).

В группе сравнения у мужчин масса железы варьировала с учетом вклада таких факторов, как концентрация серы и магния. Изменения массы эпифиза в обеих группах не были достоверно связаны с накоплением в образцах волос токсичных биоэлементов (Pb, Al, Cd). Необходимо заметить, что содержание вышеназванных токсичных элементов в образцах волос зависело от возраста. Так, содержание кадмия (Cd) возросло в пожилом возрасте на 58,9 %, достоверно зависимым от возраста оказалось и содержание алюминия (Al) у женщин. Депонирование последнего характерно для нервной ткани, а кадмия для эпителиальных тканей разной локализации [3, 6].

Масса гипофиза в группах мужчин и женщин уменьшалась с увеличением возраста, линейный компонент коррелятивных связей при этом соответствовал слабой отрицательной (Rxy = -0,29 у мужчин и Rxy = -0,20 у женщин). Масса железы у мужчин 1 зрелого возраста была меньше (326 ± 8,7 мг), чем у женщин (369 ± 11,0 мг). К старческому возрасту масса гипофиза в обеих группах составила 247-248 мг. Во всех возрастных группах ацидофильные эндокриноциты преобладали над базофильными. В пожилом и старческом возрасте у мужчин и женщин в ткани железы регистрировались мелкие кальцинаты и лимфоидные инфильтраты, а также огрубение стромы органа.

Масса гипофиза у женщин существенно (F > Fst; P < 0,05) зависела от содержания в образцах волос свинца (Pb) и меди (Cu). У мужчин масса гипофиза существенно (F > Fst; P < 0,05) зависела от содержания серы (S) и магния (Mg). Масса гипофиза у мужчин варьировала в существенной (F > Fst; P < 0,05) зависимости с массой щитовидной железы. Положителен и достоверен при этом оказался коэффициент корреляции (Rxy = +0,.25). Модель регрессии при этом соответствовала следующей:

Y (масса щитовидной железы) = 10,37 + 0,0047⋅Х - 0,0005⋅(Х)2, где Х -масса гипофиза.

Изучение типовой анатомии желез неврогенной группы с одновременным исследованием баланса биоэлементов перспективно и методически оправдано для изучения экологической морфологии эндокринной системы у жителей Европейского Севера и других регионов РФ.

Список литературы

  1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. - М.: Медицина, 1990. - 380 с.
  2. Горбачев А.Л. Элементный статус населения в связи с химическим составом питьевой воды // Микроэлементы в медицине. - 2006. - №7(2). - С. 11-24.
  3. Горбачев А.Л., Луговая Е.А., Бульбан А.П. Основы биоэлементологии: учебное пособие // Северо-Восточный государственный университет. - Магадан: Изд. СВГУ, 2007. - 73 с.
  4. Здравоохранение в Республике Коми. Статистический сборник. Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Республике Коми. - Сыктывкар, 2009. - С. 28-59.
  5. Карманова Л.В., Суханов С.Г. Возрастная и вариантная анатомия эндокринных желез у жителей Европейского Севера / Л.В. Карманова, С.Г. Суханов // Однораловские морфологические чтения. -Воронеж, 2009. - Вып. 8. - С. 73-75.
  6. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология // А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова // Изд-во АМН СССР. - М.: Медицина, 1991. - 496 с.
  7. Пташекас Р.С., Пташекас Ю.Р. Проблема соотношения вероятностной и реальной экологической патологии / Р.С. Пташекас, Ю.Р. Пташекас // Архив патологии. - 1999. - №11. - С. 5-9.
  8. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. - М.: Изд. Дом «Оникс 21 век»: Мир, 2004. - 272 с.
  9. Дискомфортность окружающей среды для жизнедеятельности населения и районирование территорий России / В.И. Хаснулин, А.К. Собакин, П.В. Хаснулин, Е.Р. Бойко // Экология человека. - 2004. - №6. - С. 43-47.
  10. Экологическая безопасность Республики Коми. Аналитическая записка Федеральной службы государственной статистики по Республике Коми, Сыктывкар. - 2007. - С. 3‒32.
  11. Эндокринная система и обмен веществ у человека на Севере / А.В. Ткачев, Е.Р. Бойко, З.Д. Губкина и др. // Из-во КНЦ УрО РАН. - Сыктывкар, 1992. - 156 с.

Рецензенты:

Бойко Е.Р., д.м.н., профессор, зав. отделом экологической и социальной физиологии человека Учреждения Российской академии наук института физиологии Коми научного центра УрО РАН, Сыктывкар;

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


Библиографическая ссылка

Карманова Л.В., Суханов С.Г. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ БИОЭЛЕМЕНТОВ У ЖИТЕЛЕЙ РЕСПУБЛИКИ КОМИ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 5. – С. 73-77;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=21262 (дата обращения: 12.08.2020).

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