Кинетика тяжелых металлов в волосах и костной ткани населения урбанизированных территорий

Сетко А.Г.

КИНЕТИКА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОЛОСАХ И КОСТНОЙ ТКАНИ НАСЕЛЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Проведен анализ микроэлементного состава волос у лиц с пониженной минеральной плотностью костной ткани (МПКТ), подвергающихся различным антропогенным воздействиям, а также исследован микроэлементный состав фрагментов костной ткани у лиц с низкими показателями МПКТ и прооперированных по поводу остеопоротических переломов.

Стабильность химического состава является одним из важнейших и обязательных условий нормального функционирования организма. Отклонения в содержании микроэлементов, вызванные экологическим воздействием, приводит к широкому спектру нарушений микроэлементного состава органов в виде недостатка, избытка или нарушения тканевого перераспределения микроэлементов. Поэтому выявление и оценка сдвигов в обмене микроэлементов является перспективным направлением современной медицины, позволяющим подойти к решению ряда теоретических и практических вопросов.

В этой связи нами предпринята попытка проанализировать микроэлементный состав волос у лиц с пониженной минеральной плотностью костной ткани (МПКТ), подвергающихся различным антропогенным воздействиям, а также исследовать микроэлементный состав фрагментов костной ткани у лиц с низкими показателями МПКТ и прооперированных по поводу остеопоротических переломов.

В наших исследованиях мы использовали определение уровня микроэлементов в волосах лиц с пониженной МПКТ, проживающих в г. Новотро-ицке (I группа) и г. Оренбурге (II группа). В качестве физиологического уровня были приняты средние значения по Оренбургской области (В.М. Боев, 2002). Анализ данных, представленных в табл. 1, свидетельствует о дисбалансе микроэлементного состава в организме обследуемых I и II групп с качественными и количественным различиями, что, вероятнее всего, связано с воздействием различной по качественному и количественному составу антропогенной нагрузки, которой подвергались обследуемые двух промышленных городов. Установлено, что в волосах населения, проживающего в г. Но-вотроицке (I группа), в сравнении с региональными физиологическими нормами достоверно выявлен избыток содержания эссенциальных микроэлементов железа - в 1,17 раза, в 2,1 никеля, в 2 раза кобальта, при этом в 3 раза снижено количество марганца, в 1,5 раза стронция и наблюдалась тенденция к снижению хрома. В волосах населения II

исследуемой группы, проживающей на территории г. Оренбурга, в содержании эссенциальных микроэлементов также выявлен дисбаланс, который характеризовался увеличением в 1,2 раза меди, в 1,63 раза железа, в 1,8 раза кобальта, в 1,5 раза хрома, а также снижение в 1,87 раза никеля и в 1,36 раза марганца.

При анализе содержания токсичных микроэлементов в обеих исследуемых группах установлено повышенное содержание в волосах обследуемых свинца - в 1,94 раза во II группе и в 1,1 раза в I группе в сравнении с физиологической региональной нормой, который как экологический загрязнитель кумулируется в костной ткани, вытесняя из нее соли кальция и тем самым приводя к снижению МПКТ и нарушению архитектоники костного скелета (В.Г. Артамонова, Н.Н. Шаталов, 1988). Кроме этого, в волосах обследуемых обеих групп выявлено достоверное снижение стронция, причем в I группе снижение установлено в 1,48 раза и составляет 1,48 ± 0,23 мкг/г, при региональной норме 2,31 ± 0,088 мкг/г, р<0,05; во II группе снижение соответственно в 6,6 раза - 0,35 ± 0,09 мкг/г, при норме 2,31 ± 0,088 мкг/г, р < 0,05.

Корреляционный анализ связи между отдельными металлами в волосах обследуемых I группы выявил достоверные связи (р > 95%): прямые между содержанием меди и цинка (7 = 0,46), меди и железа (7 = 59); меди и свинца (7 = 0,72), железа и свинца (7 = 0,64), медью и стронцием (7 = -0,43). Корреляционный анализ связи накопления отдель-

Оааёеоа1. №аабжа1ёа 1ёёбТуёаШоТа а аТёТпаб ёёо ёПпёааоашб абоН

Микроэлементы Средние показатели физиологической нормы Оренбургской области Исследуемые группы

I

Си 9,07 ±0,24 9,26 ± 0,23| 11,12±0,53Т* в 1,2

Zn 64,08±1,67 63,83 ±5,37 65,85 ± 7.4Т

Мп 4,45 ±0,16 1,5 ±0,22 в 3 3,27±0,26 | в 1,36

Ее 36,89 ± 0,79 43,33 ± 5,0|* в 1,17 60.0± 2,38Т* в 1,63

N1 2,82 ± 0,12 5,9 ± 0,15 Т* в 2,1 1,51± 0,13 | в 1,87

Со 0,09 ± 0,004 0,18 ± 0,004 Т* в 2р 0,18± 0,005 Т* в 1,8

Сг 1,62 ± 0,06 1,05 ±0,28 2,4 ± 0,2 в 1,5

*б<0,05

ных микроэлементов в волосах обследуемых II группы, проживающих в г. Оренбурге, выявил прямые связи между содержанием меди и цинка (7 = 0,79), меди и железа (7 = 0,48), меди и никеля (7 = 0,63), меди и свинца (7 = 0,62), железа и свинца (7 = 0,64). Выявлена оборотная корреляционная зависимости между железом и стронцием (7 = - 0,79), медью и марганцем (7 = - 0,38).

Выявленные и корреляционные зависимости между микроэлементами в волосах населения двух промышленных городов указывают на то, что недостаточное или избыточное накопление в волосах даже одного из указанных металлов ведет к дисбалансу микроэлементов во всем организме.

Учитывая, что изменения баланса химических элементов отражаются на микроэлементном составе внутренних органов и тканей, особенно тех, которые вовлечены в процессы депонирования и аккумуляции, нами проведены исследования по изучению микроэлементного состава костной ткани у лиц, подвергающихся антропогенному воздействию.

С этой целью изучен микроэлементный состав фрагментов костной ткани лиц в возрасте 55-75 лет с низким уровнем минеральной плотности костной ткани (МПКТ) и прооперированных по поводу переломов проксимального отдела бедренной кости (основная группа). Контрольную группу составили фрагменты костной ткани, взятой от трупов (возраст 20-30 лет) с нормальной МПКТ (контрольная группа). Анализ полученных результатов представлен в табл. 2 и свидетельствует о том, что в костной ткани основной группы по сравнению с контрольной группой уставлен дисбаланс микро-элементного состава кости.

В частности, достоверно установлено увеличение в костной ткани основной группы в 3,2 раза марганца (1,77 ± 0,23 мг/кг, при контроле 0,56 ± 0,02, р < 0,05), в 1,8 раза никеля (0,60 ±0,08 мг/кг, при контроле 0,34 ± 0,04мг/кг, р < 0,05). Установленный факт имеет большое теоретическое и практическое значение, т. к. указанные выше эссенци-альные микроэлементы в количествах, превышающих биотические концентрации, могут преодолевать сопротивление физиологических барьеров и тем самым вызывать токсико-фармакологическое действие (А.И. Венчиков, 1960). Поступая в организм из окружающей среды в больших количествах, эти микроэлементы, вероятно, находятся в актив-

С&аёеоа 2. Маабжаіеа іеебТуеаіаіоіа а еі попе оеаіе ёео їпіїапе е ёпобТёипе абоїї

Микроэлементы Исследуемые группы

основная контрольная

Си 1,52 ± 0,04 1,86 ± 0,21

2п 43,0± 1,54 42,0± 6,6

Мп 1,77± 0,23* 0,56± 0,02 0

Ее 73,1 ± 6,4* 37,2 ± 7,9

РЬ 2,1 ± 0,22* 1,2 ± 0,21

еа 0 0

N1 0,60 ± 0,08* 0,34 ± 0,04

Со 0,14 ± 0,008* 0

Сг 0 0

8г 2,0 ± 0,21* 1,5± 0,4

В 13,59 ± 1,36 13,4 ± 2,1

Мо 0,41 ± 0,13 0,37± 0,08

*б<0,05

ной форме во внутренних системах организма, либо в качестве чужеродных агентов могут откладываться в органах, в том числе костной ткани.

Обращает на себя внимание то, что в костной ткани основной группы по сравнению с контрольной группой имеют место накопления таких токсичных микроэлементов, как свинец, стронций. Так, установлено превышение в 1,7 раза концентрация свинца, на 13% стронция в костной ткани лиц основной группы в сравнении с контрольной, которое, вероятно, связано с антропогенным воздействием. В свою очередь именно накопление в костной ткани остеотропных микроэлементов -свинца и стронция, являющихся антогонистами жизненно важных химических элементов, приводит к замещению кальция и высокой потере костной массы. Это подтверждает наше предположение о влиянии на костную систему антропогенных факторов среды обитания, в том числе тяжелых металлов, и в определенной степени объясняет патогенетический механизм влияния тяжелых металлов на костную ткань и состояние МПКТ.