Использование слюны в качестве тест-объекта в эколого-аналитическом мониторинге микроэлементов

УДК 612.017.2

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЛЮНЫ В КАЧЕСТВЕ ТЕСТ-ОБЪЕКТА В ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

© В.А. Халатов, Е.В. Невзорова, А.В. Гулин

Ключевые слова: слюна; микроэлементы; антиоксидантная система; иммунная система; местный иммунитет полости рта.

Показана возможность использования данных о содержании микроэлементов в смешанной неетимулированной слюне как индикатора воздействия антропогенных загрязнителей окружающей среды на состояние антиокси-дантной и иммунной системы, а также местного иммунитета полости рта и здоровье в целом.

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях влияние антропогенных факторов на окружающую среду достигло столь значительного уровня, что рассматривать далее состояние здоровья населения без учета экологической ситуации стало невозможно. Интенсивное антропогенное загрязнение окружающей среды характеризуется неуклонным возрастанием фонового содержания микроэлементов, в т. ч. токсичных, нарушением природного соотношения между ними. Воздействие на население повышенных концентраций загрязняющих веществ сопровождается накоплением их в организме человека.

Раннее выявление метаболических расстройств, возникающих в результате воздействия на организм факторов окружающей среды, имеющейся патологии и связанных с ней лечебных мероприятий требуют использования в практике различных служб здравоохранения современных, чувствительных и, желательно, нетравматичных методов диагностики. Известно, что микроэлементный состав биосубстратов (кровь, моча, волосы, ногти, зубы, слюна) отражает суммарное поступление загрязняющих веществ из атмосферного воздуха, воды и продуктов питания [1].

Анализ слюны является новой областью клинических исследований, который получил распространение лишь в последние десять лет. Объяснением данного факта является развитие и совершенствование физикохимических методов анализа с целью снижения пределов обнаружения тяжелых металлов в сложных по основному составу биологических объектах и, в частности, в слюне. Выделение слюнных желез изотонично по содержанию некоторых металлов плазме человека; существуют зависимости содержания некоторых элементов от пола, возраста, болезней, лечения медицинскими препаратами, влияния окружающей среды. Изменение элементного состава слюны играет важную роль в этиологии и в развитии отклонений органов и систем организма. Сбор слюны не связан с какой-либо травматизацией организма (как сбор крови) или дискомфортом для обследуемого, не требует специального инструмента и квалифицированного медперсонала, подготовка слюны к анализу значительно проще, чем других биосубстратов. Помимо этого, отбор проб не-

инвазивен, а хранение образцов отличается легкостью и экономичностью. Все вышеизложенное, а также удобство в хранении и транспортировке делает этот биосубстрат ценным диагностическим материалом.

Важнейшими свойствами слюны считаются механическая, иммунологическая и антибактериальная активность. Наиболее частой причиной снижения реактивности организма являются неблагоприятные факторы внешней среды, которые действуют постоянно, оказывая выраженное влияние на иммунную систему, в т. ч. и на местный иммунитет полости рта. Как известно, уровень элементного и иммуноглобулинового статуса смешанной слюны здоровых людей свидетельствует о состоянии местного иммунитета полости рта. Изменение элементного состава слюны играет важную роль в этиологии стоматологических заболеваний; микроэлементы, являясь составными компонентами веществ, участвующих в обменных процессах или регулирующих их в организме, могут влиять на резистентность или восприимчивость зубов к кариесу [2].

Целью настоящего исследования явилась оценка накопления микроэлементов в слюне населения, проживающего на территории промышленного города, и возможность ее использования в качестве тест-объекта.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе был проведен непосредственный анализ реальных образцов слюны для определения в них содержания ряда элементов.

Для нас особый интерес представляло наличие в слюне свинца, кадмия, кобальта, марганца, никеля, алюминия и хрома. Эти элементы, как показано в исследованиях ряда авторов, являются конкурентами кальция, играющего ведущую роль в процессах минерализации, деминерализации и реминерализации твердых тканей зубов [2].

Известно, что микроэлементы, выступая в роли анти- и прооксидантов, играют важную роль в становлении и поддержании равновесия в системе «генерация свободных радикалов - детоксикация свободных радикалов». Для оценки уровня антиоксидантной защиты нами был проведен анализ содержания в слюне эссен-циальных микроэлементов, являющихся кофакторами

3250

ферментов - селена, цинка, меди, железа, магния и кальция, снижение концентрации которых приводит к снижению активности ферментов [3].

В условиях сложившихся биоценозов особое значение имеет содержание в организме микроэлементов (медь, магний, селен и цинк), которые действуют через регуляторные механизмы иммуногенеза благодаря их влиянию на синтез белка и клеточную энергетику и играют важную роль в регуляции иммунного ответа. Как известно, эти элементы также играют важную роль в клеточном и гуморальном иммунитете. Дефицит их повышает чувствительность к инфекции, снижает продукцию g-интерферона и интерлейкина-2, литическую активность естественных киллеров и их относительное содержание в популяции Т-лимфоцитов.

Натрий и калий в связи с их высоким содержанием в слюне также влияют на характер кариозного процесса и, кроме того, их уровень является косвенным показателем функционального состояния симпато-адренало-вой системы, обеспечивающей ответ на изменяющиеся условия внешней среды [4].

В работе использованы данные ГУ «Липецкого областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды», ТУ «Роспотребнадзор по Липецкой области».

Для оценки накопления тяжелых металлов в слюне населения, проживающих на территории промышленного города, и возможности ее использования в качестве тест-объекта, мы исходили из того, что исследуемые районы должны отличаться лишь состоянием окружающей среды и быть схожими по большинству социально-гигиенических, экономических и прочих параметров. Мы выбрали для исследования различные районы г. Липецка - крупного административного и промышленного центра, с развитой металлургической промышленностью, различающиеся по степени экологической напряженности. В качестве показателя окружающей среды была выбрана степень загрязнения атмосферного воздуха химическими веществами, оказывающая наиболее сильное влияние на здоровье населения в условиях города

Загрязнение атмосферного воздуха г. Липецка формируется за счет совместного влияния выбросов промышленности и автотранспорта. Основную долю химических веществ вносят выхлопные газы автотранспорта. Преобладающими загрязнителями являются: диоксид азота, фенол, формальдегид, бенз(а)пирен в концентрациях выше ПДК в 1,06-8,7 раз. Вдоль основных автомагистралей регистрируется превышение ПДК в воздухе в 1,1-8,3 раза по диоксиду азота, оксиду углерода, формальдегиду. Наибольшее превышение показателя общего техногенного загрязнения атмосферы выявлено в Советском районе с самой высокой интенсивностью движения (в 8,47 раза), а наименьшее - в районе НЛМК (в 2,26 раза), где интенсивность движения автотранспорта средняя. Преимущественное направление розы ветров способствовало влиянию выбросов ОАО «НЛМК» непосредственно на окружающую среду района «Липецкий трактор».

В почве г. Липецка концентрации подвижных форм тяжелых металлов превышают ПДК по свинцу (РЬ) до 55,5 раза и цинку ^п) до 6,4 раза в жилой зоне Советского района, по меди (Си) до 21,2 раза в его придорожных зонах, бенз(а)пирен выше ПДК в 8,3 раза в

жилой зоне района «Липецкий трактор». Наибольший уровень содержания тяжелых металлов и их суммарное превышение ПДК наблюдается в почвенном покрове жилых (до 11,45 раза) и придорожных (до 8,97 раза) зон Советского района. Анализ исследований химического состава почв г. Липецка показал ежегодное накопление в ней тяжелых металлов (мг/кг): по цинку с 2,17 до 34,7, по меди с 0,065 до 5,46, по свинцу с 0,23 до 5,26, что служит прямым указанием на усиливающееся воздействие выбросов автотранспорта.

Учитывая существенную связь между воздушной средой и почвой, естественно предполагать, что, находясь в тесном взаимодействии с окружающей средой, человеческий организм не может не реагировать на изменение ее состава. Изучение заболеваемости населения г. Липецка позволило выявить, что первое ранговое место среди районов города занимают болезни органов дыхания (79,63 %), второе - органы пищеварения (9,27 %), на третьем месте - болезни мочеполовой системы (3,35 %) [5].

Исследования велись в 5 районах на территории г. Липецка. Районы расположения ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (ОАО «НЛМК») и ОАО «Липецкий трактор» подвержены совместному влиянию промышленных и автотранспортных источников. В Октябрьском, Советском районах, районе Свободный Сокол основным фактором загрязнения является интенсивный автотранспортный поток.

При подборе группы обследуемых для определения у них элементного состава слюны мы исходили из того, что она (группа) должна наиболее точно соответствовать обследованной нами генеральной совокупности по всем полученным показателям, перечисленным выше.

Группа обследуемых состояла из жителей, проживающих в г. Липецке не менее 15 лет. В контрольную группу вошли жители относительно экологически «чистого» района Северный Рудник. Опытную группу составили жители районов расположения ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (ОАО «НЛМК»), ОАО «Липецкий трактор», которые подвержены совместному влиянию промышленных и автотранспортных источников, и жители Октябрьского, Советского и Свободный Сокол районов, где основным фактором загрязнения является интенсивный автотранспортный поток.

У 82 мужчин из числа обследованных нами в возрасте 25-45 лет были взяты пробы смешанной нести-мулированной слюны для определения ее элементного состава.

Сбор слюны проводился между 10 и 11 часами утра. По данным некоторых авторов [2], имеется существенная взаимосвязь концентрации химических элементов в слюне со временем суток. В промежутке времени между 10 и 11 часами утра индивидуальная вариабельность состава слюны наименее выражена. Необходимое для анализа количество слюны (3-5 мл) собиралось в течение 15-20 мин. в специальные стерильные пластиковые пробирки с плотно притирающимися крышками. Анализ элементного состава смешанной нестимулированной слюны, предварительно разбавленной бидистиллированной водой в соотношении 1:2, проводили методом атомно-эмиссионной спектроскопии [6].

3251

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

В результате исследований был выявлен уровень концентрации микроэлементов в слюне обследуемых. Результаты исследования представлены в табл. 1.

Было установлено, что содержание металлов, являющихся конкурентами кальция, в слюне жителей контрольного и опытного районах разное. Приведенные данные позволяют сделать заключение о постоянном присутствии в объектах окружающей среды металлов-токсикантов и их способности скапливаться в биологических средах организма, в частности, в слюне. Содержание свинца, кадмия, кобальта, марганца, никеля, магния, алюминия и хрома в слюне обследуемых опытной группы было значительно выше показателей контрольной группы: свинца в 3,75 раза, кадмия в 28,75 раза, кобальта в 5,25 раза, марганца в 3,2 раза, никеля в 11,75 раза, алюминия в 5,57 раза и хрома в 4,33 раза.

Содержание в слюне эссенциальных микроэлементов, выступающих в роли анти- и прооксидантов и являющихся кофакторами ферментов - селена, цинка, меди, железа, магния и кальция, - было значительно ниже показателей контрольной группы: селена в 3 раза, цинка в 6,5 раза, меди в 1,77 раза, железа в 5,8 раза, магния в 1,2 раза и кальция в 1,36 раза.

Содержание в слюне натрия и калия, уровень которых является косвенным показателем функционального состояния симпато-адреналовой системы, обеспечивающей ответ на изменяющиеся условия внешней среды, было различным. Так, концентрация натрия в опытной группе была выше в 1,7 раза, калия ниже в 1,5 раза в сравнении с группой контроля.

Таблица 1

Концентрация микроэлементов в слюне жителей г. Липецка n = 122, мкг/мл

Показатель Контрольная группа, n = 40 Опытная группа, n = 82

Свинец 0,04 ± 0,01 0,15 ± 0,01*

Кадмий 0,12 ± 0,001 3,45 ± 0,51*

Кобальт 0,04 ± 0,001 0,21 ± 0,001*

Марганец 0,05 ± 0,004 0,16 ± 0,01*

Никель 0,12 ± 0,001 1,41 ± 0,21*

Алюминий 0,38 ± 0,05 2,12 ± 0,11*

Хром 0,03 ± 0,001 0,13 ± 0,01*

Селен 0,03 ± 0,001 0,01 ± 0,001*

Цинк 0,65 ± 0,12 0,10 ± 0,01*

Медь 3,84 ± 0,02 2,16 ± 0,2*

Железо 0,93 ± 0,02 0,16 ± 0,001*

Кальций 48,92 ± 2,1 35,81 ± 2,21*

Магний 4,63 ± 0,31 3,85 ± 0,23*

Натрий 116,12 ± 1,15 199,10 ± 1,70*

Калий 316,20 ± 4,10 209,10 ± 3,20*

Примечание: Изменение показателя статистически значимо (р < 0,001) в сравнении с контрольной группой.

С увеличением степени экологической напряженности уменьшается содержание в слюне меди, магния, селена и цинка - микроэлементов, играющих важную роль в регуляции иммунного ответа.

ВЫВОДЫ

В заключение необходимо отметить, что результаты исследований достаточно информативны, и слюна может быть применима в качестве тест-объекта в эко-лого-аналитическом мониторинге микроэлементов. Если цинк, медь, железо, магний, селен и кальций являются эссенциальными микроэлементами, входящими в состав многих ферментных систем организма, то хром, никель, свинец, кадмий, марганец, кобальт, алюминий являются металлами-токсикантами. Их повышенное значение может привести к дисбалансу одной из важнейших гомеостатических систем организма, каким является иммунная система, которая во многом определяет степень здоровья человека и его адаптационные возможности, т. к. является первичным звеном в биологическом ответе на действие ксенобиотиков.

Учитывая, что наиболее частой причиной снижения реактивности организма являются неблагоприятные факторы внешней среды, которые действуют постоянно, оказывая выраженное влияние на иммунную систему, в т. ч. и на местный иммунитет полости рта, показатели элементного состава слюнного секрета могут быть использованы для оценки факторов местной резистентности полости рта.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кузьмина Э.М. Стоматологическая заболеваемость населения России. М., 2009. 236 с.

2. Леонтьев В.К, Пасомое Г.Н. Профилактика стоматологических заболеваний. М., 2006. 415 с.

3. Арутюнян А.В., Дубинина Е.Е., Зыбина Н.Н. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма. СПб., 2000. С. 98-100.

4. Скальный А.В., Есенин А.В. Мониторинг и оценка риска воздействия с винца на человека и окружающую среду с использованием биосубстратов человека // Токсикологический вестник. 1996. № 6. С. 16-23.

5. Савельев С.И. Гигиеническая оценка выполненных мероприятий по организации санитарно-защитных зон предприятиями Липецкой области // Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения: материалы научно-практической конференции. Рязань, 2008. Вып. 12. С. 110-112.

6. Методические указания по атомно-абсорбционным методам определения токсичных элементов в пищевых продуктах и воде. М., 1992. 45 с.

Поступила в редакцию 11 октября 2013 г.

Khalatov V.A., Nevzorova Y.V., Gulin A.V. USING SALIVA AS TEST OBJECT, ECOLOGICAL-ANALYTICAL MONITORING OF TRACE ELEMENTS

The possibility of using the data on the content of microelements in a mixed non-etimulate saliva as an indicator of anthropogenic environmental pollutants on the antioxidant and immune system as well as local immunity oral and overall health.

Key words: saliva, microelements, antioxidant system, immune system, local immunity of the oral cavity.

3252