Клинико-патогенетическое значение микроэлементов в развитии патологии щитовидной железы

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

УДК 616.441-006.5-036.2:55

Л.М. Фархутдинова, В.И. Никуличева, В.В. Сперанский

КЛИНИКО-ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАЗВИТИИ ПАТОЛОГИИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Введение

Исследования последних лет показали, что в развитии эндемического зоба наряду с йодным дефицитом, которому принадлежит ведущая роль, патогенетическое значение имеют изменения содержания целого спектра микроэлементов [1,3,4,5,7]. Сведения об участии ряда микроэлементов в синтезе тиреоидных гормонов и их влиянии на обмен йода свидетельствуют о необходимости исследования связи патологии щитовидной железы с микроэлементным составом природной среды, в формировании которого главную роль играют геохимические условия местности.

Материалы и методы

ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проведены в трех районах Башкортостана, существенно различающихся по своему геолого-геоморфологическому строению. Кугарчинский район расположен в предгорной зоне, в районе сочленения западного склона Урала с Предуральским прогибом, Шаранский район - в равнинной части республики, Бурзянский район - в горной части Урала. Всего обследовано 957 человек, углубленное клиническое, инструментальное и лабораторное исследование проведено у 234 из них. Ультразвуковое исследование щитовидной железы проводилось с использо-

ванием сканера «А1ока 88Б-500» с линейным датчиком 7,5 МГц. Для характеристики тиреоидного статуса у обследованных определяли уровень тиреотропного гормона (ТТГ), общего (Т4, Т3) и свободного тироксина и трийодтиронина (БТ4, БТ3), тиреоглобулина (Тг), антител к тиреогло-булину (а/т Тг) и микросомальной фракции (а/т МФ), рассчитывали относительные параметры гормонального статуса -индекс периферической конверсии (ИПК=РТ3/БТ4), интегральный тиреоид-ный индекс (ИТИ=(РТ3+БТ4)/ТТГ) и индекс тиреоидного резерва (ИТР=Тг/ТТГ). Кроме того, был проведен анализ лейко-граммы периферической крови, а также состояния гуморального звена иммунитета по содержанию в сыворотке крови иммуноглобулинов классов А, М и О методом радиальной иммунодиффузии по Манчи-ни. Микроэлементный профиль организма определялся атомно-абсорбционным методом по содержанию железа, хрома, селена, марганца, кобальта, меди, цинка, мышьяка и никеля в волосах больных зобом. Волосы считаются уникальным биоматериалом, отражающим минеральный обмен организма и содержание металлов в паренхиматозных органах, а также региональную экологическую ситуацию местности проживания, в частности, содержание химических элементов в почве и воде [6].

Статистическая обработка полученных данных осуществлялась с использованием параметрических и непараметриче-

ских методов в системе программ Excel'97 и Statistica for Windows. Данные представлены

в виде M±m, где М - средняя арифметическая, m - средняя ошибка средней арифметической; критический уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05.

Результаты и обсуждение

Кугарчинский район, расположенный в южной части Башкортостана, на западе сложен отложениями речного происхождения, а на востоке - осадками морского генезиса, что обусловливает их микроэлементное своеобразие. В результате клинического обследования 335 жителей Кугар-чинского района патология щитовидной железы выявлена у 117 из них (35 %). Частота диффузного нетоксического зоба составила 68 %, смешанного зоба - 19 %, узлового - 3 %, признаки аутоиммунного тиреоидита обнаружены у 10 % пациентов. При сравнении удельного веса узловых форм зоба и аутоиммунного тиреоидита у жителей населенных пунктов, приуроченных к осадкам речного генезиса (группа I), с аналогичными показателями у жителей деревень, расположенных на породах морского происхождения (группа II), оказалось, что в первой группе узловые формы зоба составили 34,8 %, аутоиммунный ти-реоидит - 17,5 %,

а во второй - соответственно 19,5 и 6,4 %.

Результаты исследования иммунного статуса подтвердили повышенную аутоиммунную напряженность у больных зобом, проживающих в зоне распространения пород речного генезиса (группа I), выявив в 1,5 раза более высокий уровень иммуноглобулинов класса А, антител к мик-росомальной фракции тиреоцитов и к ти-реоглобулину наряду со снижением в 1,2 раза свободных фракций тиреоидных гормонов и тиреоглобулина (табл. 1).

Сравнительный анализ микроэлементного профиля у больных зобом показал, что среди проживающих в зоне распространения речных отложений в два раза ниже содержание меди, в полтора раза - железа и хрома; селен и марганец также содержались в меньшем количестве.

Корреляционный анализ обнаружил положительную связь между железом и общим трийодтиронином (г=0,29), а также отрицательную зависимость между концентрацией железа и марганца и уровнем антител к тиреоглобулину (г=-0,26 и г= -0,33 соответственно). Множественный регрессионный анализ также выявил взаимосвязь между спектром исследуемых микроэлементов и содержанием антити-реоидных антител (а/т МФ - Л=0,46, а/т Тг - Я=0,55), тиреотропного гормона (Д=0,43), тиреоглобулина (Л=0,52), ИТИ (д=0,42) и ИТР (Д=0,43), при этом значимая статистическая зависимость установлена для железа, хрома и марганца.

Результаты исследования свидетельствуют о взаимосвязи микроэлементного статуса и морфофункционального состояния щитовидной железы, а также о вероятном влиянии дефицита ряда микроэлементов на ее функциональную активность и выраженность антитиреоид-ных иммунных реакций, что проявляется усилением аутоиммунного компонента. Относительный дефицит ряда микроэлементов у пациентов, проживающих в зоне распространения речных отложений, сопоставим с геологическими данными, согласно которым эти породы жания элементов-примесей, обусловленной выщелачиванием растворимых химических соединений пресными водами, а также образованием более прочных соединений в результате контакта с кислородом.

Таблица 1

Показатели тиреоидного статуса и микроэлементного спектра волос у жителей

Кугарчинского района РБ

Показатель Группа I Группа II

Т3, нмоль/л 1,94 ±0,22 1,70±0,09

Т4, нмоль/л 101,97±4,56 96,54±4,51

ЕТ3, пг/мл 2,49±0,07 3,11±0,07*

ЕТ4, пг/мл 11,36±0,36 14,25±0,32*

ТТГ, мкМЕ/мл 1,09±0,22 1,04±0,19

а/т МФ, о.е. 0,37±0,09 0,27±0,07*

а/т Тг, Ед/мл (медиана) 17,0 13,0

Тг, мкг/мл (медиана) 9,40 19,05

ИПК 0,22±0,01 0,22±0,004

ИТИ, медиана 20,35 21,39

ИТР, медиана 21,39 27,89

^А, г/л 2,86±0,22 2,27±0,12*

Содержание в волосах, мкг/г:

железа 8,50±1,80 13,43±1,94*

хрома 0,37±0,05 0,53±0,08*

селена 0,25±0,03 0,33±0,04

марганца 1,13±0,19 1,54±0,18

кобальта 0,04±0,005 0,05±0,01

меди 2,13±0,35 4,13±0,54*

мышьяка 0,12±0,03 0,13±0,02

цинка 211,35±41,99 250,97±31,95

Примечание: * - р<0,05 по отношению к группе I

Шаранский район расположен в западной части республики, вся его территория приурочена к зоне распространения речных отложений. По результатам обследования 302 жителей Шаранского района патологические изменения щитовидной железы выявлены у 84 (27,8 %). Частота диффузного нетоксического зоба составила 9,5 %, узлового - 28,5 %, смешанного -19 %, признаки аутоиммунного тиреоиди-та - 31 % и кисты щитовидной железы -12 %.

При сравнении итогов обследования больных зобом в этой зоне с результатами, полученными в западной части Кугарчин-ского района, также сложенной континентальными осадками, обращает на себя внимание в 1,5 раза большая частота узловых форм зоба и признаков аутоиммунного ти-реоидита. Гормональный профиль у больных зобом из Шаранского района отличал-

ся в 2 раза более высоким уровнем тирео-тропного гормона и антител к тиреоглобу-лину, наряду с меньшим в 3 раза ИТИ и в 1,2 раза - содержанием свободного тироксина и трийодтиронина. Микроэлементный спектр характеризовался повышенным количеством марганца в 5 раз, железа в 4, меди в 2 раза (табл. 2).

Корреляционный анализ выявил отрицательную статистическую взаимосвязь между содержанием железа и уровнем трийод-тиронина (/"=-0,34), а также между марганцем и ИТР (/=-0,41). Кроме того, отмечается близкая к значимости положительная связь между содержанием марганца и значениями тиреотропного гормона. Множественный регрессионный анализ продемонстрировал взаимосвязь между спектром исследуемых микроэлементов, а/т Тг, а/т МФ и ИПК (Я=0,71; 0,76 и 0,67, соответственно), при

этом значимая зависимость установлена для селена и никеля.

Таблица 2

Показатели тиреоидного статуса и микроэлементного спектра волос у жителей Шаранского (I группа) и западной части Кугарчинского (II группа) районов РБ

Показатель Группа I Группа II

П3, пг/мл 2,05+0,37 2,49+0,07*

П4, пг/мл 9,68+0,69 11,98+0,36*

ТТГ, мкМЕ/мл 2,20+0,30 1,09+0,06*

а/т МФ, о. е. 0,30+0,04 0,37+0,09

а/т Тг, Ед/мл (медиана) 37,0 17,0*

Тг, мкг/мл (медиана) 9,40 19,05

ИПК 0,21+0,02 0,22+0,01

ИТИ (медиана) 6,6 20,35*

ИТР (медиана) 11,90 17,73

Содержание в волосах, мкг/г: железа 40,1+6,89 10,18+2,05*

хрома 0,78+0,15 0,39+0,04

селена 0,23+0,05 0,28+0,04

марганца 6,99+2,42 1,28+0,04*

кобальта 0,07+0,02 0,04+0,01

меди 6,47+0,92 2,43+0,43*

цинка 263,5+32,7 206,5+39,4

Примечание : * - р<0,05 по отношению к группе I

Полученные результаты свидетельствуют о возможном существовании причинно-следственной связи между избытком исследуемых микроэлементов и неблагоприятными сдвигами в тиреоим-мунном статусе.

Избыток исследуемых микроэлементов у больных зобом из Шаранского района закономерен с геологической точки зрения, так как на его территории в эпоху накопления горных пород аккумулировались насыщенные микроэлементами осадки, принесенные с Уральских гор.

Бурзянский район расположен в горной части республики и характеризуется широким распространением карбонатных толщ, имеющих морское происхождение. В результате обследования 320 жителей Бурзянского района частота патологии щитовидной железы оказалась наименьшей по сравнению с вышеописанными группами населения и составила 17,8 %

против 27,8 % в Шаранском и 35 % в Ку-гарчинском районах. Вместе с тем при сравнении частоты патологии щитовидной железы в пределах Бурзянского района выяснилось, что в зоне развития карбонатных пород (Старо-Субхангулово, Байназа-рово, Старо-Мунасипово), тиреоидная патология составила 17 %, а у жителей деревни Аскарово, территориально приуроченной к терригенным породам, - 30 %. Анализ содержания спектра микроэлементов у больных зобом из деревни Аскарово обнаружил в 1,5 раза меньшее содержание меди по сравнению с количеством этого микроэлемента у пациентов из Старо-Суб-хангулово, Байназарово и Старо-Муна-сипово (1,99±0,34 мг/кг против 3,17±0,35 мг/кг; р<0,05). При сравнении с другими зонами распространения терри-генных пород (в Кугарчинском и Шаран-ском районах) микроэлементный профиль жителей Аскарово отличался наименьшим

уровнем исследуемых микроэлементов (табл. 3).

Таблица 3

Микроэлементный спектр волос у больных зобом из Шаранского (группа I), западной части Кугарчинского (группа II) и Бурзянского (дер. Аскарово, группа III) районов РБ

Содержание микроэлементов в волосах (мг/кг) Группа I Группа II Группа III

Железо 40,1±6,89 10,18±2,05 7,64±1,57*

Хром 0,78±0,15 0,39±0,04 0,14±0,04*^

Селен 0,23±0,05 0,28±0,04 0,1±0,01*^

Марганец 6,99±2,42 1,28±0,04 1,79±0,34

Кобальт 0,07±0,02 0,04±0,01 0,03±0,01

Медь 6,47±0,92 2,43±0,43 1,99±0,34*

Цинк 263,5±32,7 206,5±39,4 108,7±15,5*^

Примечание * - р<0,05 по отношению к группе I, *-р<0,05 по отношению к группе II

Результаты исследования микроэлементного спектра у больных зобом из Бур-зянского района согласуются с данными геологического строения местности: деревня Аскарово расположена в зоне распространения наиболее древних отложений, сформировавшихся из гранито-гнейсового фундамента с низким содержанием элементов-примесей. Кроме того, горные породы этой территории отличаются повышенной плотностью, обусловленной складчатыми движениями, что ведет к снижению биодоступности микроэлементов.

ВЫВОДЫ

1. Микроэлементный статус человека определяется геолого-геоморфологическим строением местности проживания (литологией, тектонической структурой, степенью метаморфизма пород, историей их накопления, рельефом и палеорельефом).

2. Особенности микроэлементного и тиреоидного профиля больных зобом имеют зональный характер, обусловленный геолого-геоморфологическими факторами местности проживания.

3. Микроэлементы железо, хром, селен, марганец, кобальт, медь имеют патогенетическую значимость в развитии тире-опатий. Как дефицит, так и избыток этих микроэлементов способствуют усилению аутоиммунного компонента и зобной трансформации щитовидной железы.

4. Микроэлементный состав зоны развития карбонатных пород является наиболее благоприятным для структурно -функционального состояния щитовидной железы.

5. Микроэлементный состав волос человека достаточно информативно отражает закономерности распределения элементов-примесей в горных породах.

6. Комплексное исследование микроэлементного профиля волос человека и геолого-геоморфологических условий местности проживания позволяет осуществлять микроэлементное картирование территорий.

7. На основе методики микроэлементного районирования на территории Башкортостана выделены девять зон, характеризующихся микроэлементным своеобразием (рис.): Уфимско-Уршакская зона развития терригенных пород речного генезиса, характеризующаяся мозаичной картиной распределения микроэлементов;

Уфимско-Айская зона распространения карбонатно-терригенных пород морского генезиса с относительно равномерным распределением микроэлементов по площади; зона Предуральского прогиба с лоскутным распространением осадков речного и морского происхождения вследствие чешуйчато-надвиговой тектоники, обусловливающей пеструю картину распределения элементов-примесей; зона Башкирского антиклинория, приуроченная к области развития наиболее древних обломочных толщ, характеризующихся микроэлементной обедненностью; зона карбонатных пород с наиболее оптимальным соотношением элементов-примесей, про-

слеживающаяся вдоль крыльев Башкирского антиклинория и в осевой зоне Магнитогорского синклинория; зона Зилаир-ского синклинория, терригенные отложения которой отличаются уплотненностью и окремененностью, снижающими биодоступность элементов-примесей; зона гор Крака, представленная мантийными породами с богатым микроэлементным составом; зона хребта Уралтау с хаотичным распределением микроэлементов вследствие сложной тектоники и метаморфизма пород; зона Магнитогорского синклино-рия, сложенная вулканогенно-осадочными породами богатыми микроэлементами.

Рис. Карта микроэлементного районирования Башкортостана:

1 - районы: I - Кугарчинский, II - Шаранский, III - Бурзянский;

2 - горы Крака;

3 - зона карбонатных пород

Полученные результаты свидетельствуют о перспективности научного направления на стыке медицины, геологии и экологии, нацеленного на изучение всего спектра струмогенных факторов окружающей среды и целесообразности расширения научных исследований, направленных на решение проблемы зоба.

Библиографический список

1. Балаболкин М.И. Дифференциальная диагностика и лечение эндокринных заболеваний: Руководство / М.И. Балаболкин, Е.М. Клебанова, В.М. Креминска. -М.: Медицина, 2002. - 752 с.

2. Велданова М.В. Эффективность применения калия йодида при диффузном нетоксическом зобе у детей в различных биогеохимических провинциях России/ М.В. Велданова// Клин. тиреодология. -2003. - Т. 1. -№ 1. - С. 14-17.

3. Касаткина Э.П. Ответ Г.А. Герасимову по поводу рецензии на статью Э. П. Касаткиной «Диффузный нетоксический зоб. Вопросы классификации и терминологии»/ Э.П. Касаткина // Проблемы эндокринологии. - 2002. - Т. 48. - № 2. - С. 3-6.

4. Ковальский В.В. Геохимическая среда и жизнь / В.В. Ковальский. - М.: Наука, 1982. - 78 с.

5. Микроэлементозы человека/ А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. - М.: Мир, 1991. - 495 с.

6. Скальный А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. М.: Издат. дом «Оникс 21 век»: Мир, 2004. -272 с.

7. Терещенко И.В. Микроэлементы и эндемический зоб / И.В. Терещенко, Т.П. Голдырева, В.И. Бронников// Клин. медицина. - 2004. - № 1. - С. 62-68.

палеозоя

8. Gaitan E. Зобогенные факторы окружающей среды / E. Gaitan/'/ Болезни щитовидной железы. - М.: Медицина, 2000. - С. 359-377.

L.M. Farkhutdinova, V.I. Nikulicheva, V.V.Speranskiy

CLINICOPATHOGENETIC SIGNIFICANCE OF MICROELEMENTS IN DEVELOPMENT OF THYROID GLAND PATHOLOGY

The aim of investigation was to study connection between thyroid pathology and geologic environment and microelements (iron, chromium, selenium, magnesium, cobalt, cuprum, nickel, arsenic and zinc). Examination of inhabitants of Bashkortostan regions, (Kugarchinskiy, Sharanskiy, Burzyanskiy) different in their geologo-geomorphological structure, was carried out. Examination included general clinical, instrumental (USI) and laboratory data (thyro-immune and microelement status). The leading role of such geologo-geomorphological factors as geological formations, tectonics, geological history, refief and paleorelief in formation of biospherical microelement status was established. Close link between microelement and thyroimmune profile of goiter patients and geologo-geomorphological conditions of locality was revealed. Deficit as well as excess of microelements has pathogenetic significance in development of thyropathies. Living in the zone of carbonate rock development is the most favourable since it promotes decrease in frequency of thyroid pathology. The map of microelement division of Bashkortostan territory into districts was made.

Keywords: goiter, microelements, dys- Башкирский государственный

microelementosis. медицинский университет, г. Уфа

Материал поступил в редакцию 04.01.2006