Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА КАМНЕЙ ЖЕЛЧЕВЫВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ И ЖЕЛЧИ У ПАЦИЕНТОВ С ЖЕЛЧНОКАМЕННОЙ БОЛЕЗНЬЮ

Асланов А.М. 1 Колмакова Т.С. 1 Тенчурин Р.Ш. 1
1 ГБОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет Минздрава РФ»
В обзорной статье проведен анализ особенностей элементного состава желчных камней и желчи у больных с желчнокаменной болезнью и определена взаимосвязь экологических факторов с камнеобразованием в желчевыводящей системе. Отклонение элементного равновесия в желчи может стать одним из факторов, приводящих к образованию желчных камней. Возможность образования ионами кальция устойчивых комплексных соединений с компонентами желчи, прежде всего с желчными кислотами, приводит к нарушению коллоидного состояния желчи. Изучение элементного состава камней желчевыводящей системы как интегральной информации о внешнем воздействии в течение длительного времени позволит получить оценки о формировании микроэлементозных дисбалансов, обусловленных как природными, так и техногенными факторами внешнего влияния. Накопление аналитического материала и его обобщение с учетом территориальных условий и состояния окружающей среды способствует выполнению важной социальной задачи предупреждения и эффективного лечения желчнокаменной болезни.
микроэлементы
желчь
камни
экология
1. Антонюк М.В., Кнышова В.В., Сайно О.В., Демьяненко Н.Б. Физико-химические свойства желчи у больных с патологией билиарного тракта и дислипидемией // Клиническая лабораторная диагностика. – 2006. – № 10. – С. 12–16.
2. Белобородова Э.И., Александрова А.Ю., Плотникова Е.Ю., Дидковская Н.А. Биохимические особенности состава пузырной желчи при патологии желчевыводящих путей // Клиническая лабораторная диагностика. – 2007. – № 6. – С. 33–36.
3. Бобровницкий И.П., Скальный А.В., Алчинова И.Б., Дубовой Р.М., Лакарова Е.В. Взаимосвязь между метаболическими сдвигами и содержанием ряда элементов в биосубстратах человека // Вестник восстановительной медици ны. – 2009. – № 2. – С. 42–44.
4. Борняк У.И. Биоминералогические факторы устойчивости желчных камней // Материалы I Российского совещания по органической минералогии. – СПб., 2002. – С. 63.
5. Боровкова Е.В. Структурные особенности холелитов // Биокостные взаимодействия: жизнь и камень: Материалы межд. совещания. – СПб., 2004. – С. 154–157.
6. Виноградова Е.В., Старицкая К.Н., Николаев В.И. Минералого-геохимическое исследование камней из желчного пузыря // Вопросы экологии и охраны природы. – 1994. – Вып. 4. – С. 116–126.
7. Галкин В.А. Биохимические изменения желчи при некоторых заболеваниях органов пищеварения. – М.: Медицина, 1975. – 158 с.
8. Голованова О.А., Пальчик Н.А., Березина Н.Ю., Юди на Л.Н. Сравнительная характеристика минерального и микроэлементного состава желчных камней, удаленных у пациентов в Новосибирской и Омской областях // Химия в интересах устойчивого развития. – 2006. – № 14. – С. 125–131.
9. Григорьева К.Н. Липиды, липопротеиды и дополнительные факторы риска ЖКБ: ав-тореф. дис. ... д-ра мед. наук. – Новосибирск, 2001. – 35 с.
10. Жданов Р.И., Скальный А.В., Ибрагимова М.Я., Скальная М.Г., Березкина Е.С., Сабирова Л.Я. Взаимосвязь дисбаланса макро- и микроэлементов и здоровье населения (обзор литературы) // Казанский медицинский журнал. – 2011. – № 4. – С. 606–609.
11. Ильинских Е.Н., Ильинских И.Н., Ильинских Н.Н. Повышенная аккумуляция микроэлементов в крови и желчи у больных с инвазией Оpisthorchis felineus (Rjvolta, 1884) и Мetorchis bios (Braun, 1890) // Паразитология. – 2009. – № 2. – С. 172–179.
12. Кораго А.А. Введение в биоминералогию. – СПб.: Недра, 1992. – 280 с.
13. Кораго А.А., Машина В.Н. Характерные особенности патогенных органоминераль-ных агрегатов // Минералогия и жизнь: материалы к Межгосударственному минералогическому семинару. – Сыктывкар, 1993. – С. 51–52.
14. Лузгин Б.Н. Комлева К.Б. Структура и эволюция желчных камней // Записки всесоюзного минералогического общества. – 1987. – Ч. 116. – Вып. 3. – С. 347–352.
15. Пальчик Н.А., Столповская В.Н., Леонова И.В. Особенности минерального состава и структуры мочевых камней и их распространенность у пациентов из разных районов Новосибирской области // Минералогия техногене за. – Миасс: ИМин УрО РАН, 2001. – С. 99–108.
16. Пальчик Н.А., Столповская В.Н., Мороз Т.Н., Колмогоров Ю.П, Леонова И.В. Фазовый и элементный анализ желчных камней // Неорганическая химия. – 2003. – Т. 48. – № 12. – С. 2080–2085.
17. Пальчик Т.А., Мороз Т.Н., Леонова И.В., Мирошниченко Л.В. Минералообразование в организме человека // Биокостные взаимодействия: жизнь и камень: материалы II Международного симпозиума. – СПб.: МО РАН, 2004. – С. 186–189.
18. Скальный А.В., Дубовой Р.М., Лакарова Е.В. Методология оценки эффективности коррекции элементного статуса человека // Вестник восстановительной медици ны. – 2009. – № 1. – С. 35–38.
19. Скальный А.В., Ломакин Ю.В., Лакарова Е.В., Березкина Е.С. Актуальные проблемы аналитических исследований в биоэлементологии // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – 2011. – № 6. – С. 14–18.
20. Тиньков А.А., Скальный А.В., Никоноров А.А. Состояние липидного обмена при избыточном хроническом поступлении солей железа и меди с питьевой водой // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – 2012. – № 11. – С. 58–62.
21. Шелекетина И.И. Современные представления о генезе и принципах типирования желчных конкрементов // АМН Украины. – 1996. – Т.2. – № 4. – С. 631–643.
22. Юргенсон Г.А., Мироненко Г.А. Состав и строение желчных камней человека // Клиническая медицина. – 1979. – Т. 57. – № 3. – С. 73–79.
23. Юшкин Н.П. Биоминеральные взаимодействия: 42-е чтения им. В.И. Вернадского, 12 марта 2002 г. – М.: Наука, 2002. – 600 с.
24. Aquilar Т., Hidalgo J.M. Dissolution of bilious stones by the substances various synthetic and allocated from plants // Ars. pharm. – 1998. – Vol. 39. – № 2. – P. 133–136.

Ухудшение экологической обстановки в крупных промышленных мегаполисах приводит к постоянному росту заболеваний, связанных с патогенным камнеобразованием в организме человека [10], что обусловливает необходимость разработки новых методов лечения и профилактики этих болезней. В связи с этим за последние 10–15 лет существенно возрос интерес к изучению роли микроэлементов в камнеобразовании и механизмов их включения в конкременты. Для выяснения причин возникновения патогенных органно-минеральных агрегатов (ОМА) в организме человека с учетом местных факторов, природных и техногенных условий важную информацию могут дать сведения о микроэлементном составе таких образований [12]. Роль микроэлементов, в том числе и металлов с переменной валентностью, при желчнокаменной болезни (ЖКБ) в настоящее время до конца не изучена, хотя известно, что многие из них в организме человека играют важную роль в обмене веществ. Поступление химических элементов в организм зависит от их содержания в почве и воде, а также от структуры питания. В связи с этим организм человека чутко реагирует на любые негативные изменения в окружающей среде, что может стать причиной нарушения функционирования организма [23].

Одной из наиболее часто встречаемых патологий, патогенез которой можно связать с экологическими факторами, является ЖКБ. Высокая заболеваемость ЖКБ, а также рост до- и послеоперационной нетрудоспособности представляет собой серьёзную социально-медицинскую проблему [2]. Изу­чение желчных камней, их химического состава, экологических и этиологических факторов, влияющих на их возникновение, а также выяснения механизмов образования является одной из наиболее актуальных проблем в настоящее время. Исследование химического состава, структуры, морфологии желчных камней, механизмов их формирования и преобразования представляет несомненный интерес при поиске новых путей лечения и профилактики ЖКБ. В связи с вышеизложенным, в настоящей работе проведён анализ литературных данных, посвящённых элементному составу желчных камней и желчи у больных с желчнокаменной болезнью, а также связи камнеобразования с экологическими факторами в желчевыводящей системе.

К настоящему времени, по данным Н.П. Юшкина [23], известно около 300 биоминералов различного происхождения и их число продолжает расти. В зависимости от условий образования все органо-минеральные агрегаты (ОМА) и слагающие их минералы подразделяются на три типа: ортобиогенные, метабиогенные и тафобиогенные [13]. Ортобиогенные ОМА в организме человека и животных называются зоолитами и, в свою очередь, делятся на физиогенные и патогенные. Возникновение патогенных зоолитов является следствием нарушения функционирования самых различных органов и систем и внешней экологической обстановки [13]. К патогенным ОМА или зоолитам относят камни желчного пузыря, мочевой системы, зубные и слюнные камни [13]. Абсолютное большинство желчных камней имеет сложный элементный и молекулярный состав [4, 5, 9, 14, 16, 24]. Основное значение имеют холестерин и желчные пигменты. Количество холестерина в камнях в среднем доходит до 70 %, тогда как в желчи оно составляет всего около 2 % [13]. Из других компонентов с высокой массовой долей встречаются карбонаты, фосфаты и пальмитат кальция, желчные кислоты и фосфолипиды [16].

Образование желчных камней, согласно современным представлениям, является в основном результатом дестабилизации физико-химического состояния желчи и зависит от качественного и количественного состава главных составляющих – холестерина, суммы желчных кислот [1]. Индексы литогенности, отражающие камнеобразующие способности желчи, определяют по соотношению суммарного количества желчных кислот к холестерину. Желчь считается литогенной, если индекс литогенности больше единицы [1]. Параметры камнеобразующего раствора желчи, ее элементный состав могут служить прогностическим критерием процесса зарождения, роста и последующего преобразования желчных камней и могут быть использованы для профилактики ранней стадии холесте ринового литогенеза.

Всего в составе желчных камней выявлено более 36 химических элементов. Их содержание существенно варьируется в зависимости от региона проживания больных [8, 17]. В работе Головановой О.А. с соавт. [8] было обнаружено у больных, проживающих на территории Омской области, в конкрементах желчного пузыря тринадцать элементов, содержание которых убывает в следующем порядке: Са, К, Mn, Fe, Сu, Pb, Ті, Zn, V, Ni, Bi, Cr, Hg. Доля тринадцати элементов от массы камня составляет от 10–5 до 2 масс. %. Содержание кальция от массы минерального остатка составляет 95 масс. %, калия, находящегося на втором месте, – не более 3 масс. %, а на долю марганца, находящегося на третьем месте, приходится всего 0,02 масс. %. Кальций всегда является доминирующим элементом. Кальций, образуя устойчивые комплексные соединения с холестерином, может способствовать нарушению метастабильного состояния желчи [6]. Вместе с тем количественное представительство отдельных элементов в желчных камнях существенно зависит от места проживания больных ЖКБ, что видно из таблицы. В данной таблице представлено содержание микроэлементов в составе желчных камней, удаленных у пациентов с ЖКБ, проживающих в Новосибирской, Омской областях и Забайкалье по итогам исследований Пальчика Н.А. с соавт. [15], Головановой О.А. [8], Кораго А.А. [12].

Элементный состав желчных камней пациентов, проживающих в Омском, Новосибирском регионах и в Забайкалье, отличался. Результаты микроэлементного анализа желчных камней, полученных в результате проведения холецистэктомии у пациентов, проживающих в Новосибирском регионе [15], показали, что в их составе присутствуют 36 элементов, доля которых составляет 10–5 % от массы камня. Концентрация элементов в желчных камнях убывала в следующем порядке: Са, К, Fe, Zn, Сu, Mn, Cr, Br, Ті, Sr, V, Pb, Se. Литературные данные по Забайкальскому региону [12] свидетельствовали, что в желчных камнях обнаружено 10 элементов, доля которых варьируется от 0,0005 до 6,395 масс. %, их содержание убывает в следующем порядке: Са, Fe, Mn, Pb, Bi, Сu, Cr, Ni, V, Ті. Таким образом, в состав желчных камней больных Забайкальского региона входит меньшее число химических элементов по сравнению с больными Новосибирского региона. В желчных камнях пациентов, проживающих в Новосибирской области и Забайкалье содержание большинства элементов (за исключением свинца и титана) больше по сравнения с больными ЖКБ, проживающими в Омском регионе. В желчных камнях пациентов, проживающих в Новосибирской области и Забайкалье, отсутствует ртуть. Содержание железа, меди, цинка в желчных камнях пациентов Новосибирского региона в несколько раз больше по сравнению с больными ЖКБ из Омской области и Забайкалья. У больных из Забайкальского региона в желчных камнях содержание Са, Mn, Fe значительно выше, чем у больных двух других Сибирских регионов. Для Омского региона характерно высокое содержание в желчных камнях К и Pb, а также присутствие Hg.

Содержание элементов в масс. % в желчных камнях для разных регионов (Пальчик Н.А., Голованова О.А., Кораго А.А. [15, 8, 12])

Элемент

Новосибирский регион [15]

Омская область [8]

Забайкалье [12]

Са

2,1060

2,0721

6,395

К

0,0581

0,0735

-

Мn

0,0426

0,0085

0,076

Fe

0,0604

0,0058

0,285

Сu

0,0433

0,0033

0,018

Рb

0,0011

0,0025

0,002

Ті

0,0020

0,0016

0,011

Zn

0,0055

0,0011

V

0,0011

0,0006

0,0012

Ni

0,0005

0,0012

Bi

0,0005

0,002

Cr

0,0039

0,0005

0,018

Hg

0,0004

Br

0,0022

0,0007

Sr

0,0015

0,0005

Se

0,0007

В работе Головановой О.А. [8] было отмечено, что у некоторых больных химический состав камней резко отличается от средних показателей по региону. Так, в одном из камней содержание свинца превышало среднее значение в 50 раз. В составе другого отмечалось высокое содержание ртути. Еще в одном камне значительная концентрация меди, железа и висмута в 290, 59 и 310 раз больше средних значений. По мнению авторов, полученные данные можно объяснить тем, что особенности присутствия микроэлементов в желчных камнях, возможно, связано не только с геохимическими факторами, но и условиями труда, которые могут влиять на обменные процессы, протекающие в организме каждого человека [3]. Подтверждением этому служит тот факт, что в Омской области Иртыш сильно загрязнен соединениями марганца, железа и меди (превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) в 44, 24 и 23 раза соответственно), в Оби многократно превышены ПДК марганца и меди [8, 20]. При анализе фазового и элементного составов желчных камней установлена взаимосвязь. В частности, выявлено, что холестериновые камни или отдельные зоны камней, представленные только холестерином, содержат меньший набор и, как правило, низкие концентрации микроэлементов [7]. В холестериновых камнях содержится менее 1 масс. % примесей металлов и фосфора; в металло-холестериновых – до 1 масс. % марганца и незначительные примеси других металлов; в фосфатидно-белковых камнях – до 3 масс. % железа, натрия, магния [22]. Наибольшее количество микроэлементов приходится на долю пигментных камней, в том числе и таких микроэлементов, содержание которых в клетках организма представлено следовыми количествами (серебро, висмут) [7]. Обогащены микроэлементами также камни, представленные карбонатами кальция, в которых высокое содержание Fe, Zn, Sr и Pb и Мn [7].

В пигментных камнях отмечается высокое содержание микроэлементов, таких как Al, Fe, Сu, Ca, Zn, Mn. Считают, что появление этих микроэлементов в высоких концентрациях инициирует осаждение пигмента, образуя с ним билирубинаты [11]. При изучении литературных данных [6] можно сделать предположение о причине появления арагонита как полиморфа карбоната кальция с пигментом в желчных камнях. Возможно повышенное содержание в организме таких микроэлементов, как стронций, свинец, медь и других, провоцирует осаждение пигмента, поскольку эти элементы могут входить в его структуру, образуя с ними билирубинаты [11]. Благоприятные условия для кристаллизации карбонатов в присутствии крупных катионов формируют структуру арагонита. Его основу представляет кальций, который окружен девятью кислородными анионами и, следовательно, имеет больший объем, чем в структуре кальцита, где координационное число кальция равно шести [6]. Аналогичное явление имеет место в природных процессах, когда при наличии стронция в минералообразующих растворах также формируется арагонитовая структура [14]. Марганец также может ассоциироваться с карбонатом кальция, образуя его полиморфные модификации [14].

Практически все элементы, обнаруженные в желчных камнях, являются биогенными [21]. В человеческом организме усваиваются и накапливаются те элементы, которые, согласно теории биогенной миграции атомов Вернадского В.И., 1928 г., находятся в окружающей среде в подвижных по трофическим цепям и легко усваиваемых соединений, например, Si, Al, Fe, Сu, Ca, Zn, Mn [19]. Именно поэтому концентрация и содержание элементов в органах и тканях связаны не только с местом проживания, но и с пищевым рационом и другими условиями. По мнению Скального А.В., Дубовой Р.М., Лакарова Е.В. (2009), все элементы находятся в крови в различных концентрациях, и в процессе обмена веществ их различное количество оказывается в желчи и, соответственно, в желчных камнях [19].

Актуальным как с патогенетической, так и с диагностической точки зрения является изучение элементного состава желчи. В её состав входят ряд элементов: кальций, железо, йод, медь, цинк, марганец, а также витамины А, В, С, Д, Е [2]. Большое значение придается обмену меди, особенно npи заболеваниях печени, так как медь выделяется из организма в основном с желчью. Такие микроэлементы, как марганец и вольфрам, также выделяются только через желчь. В составе желчи массовая доля микроэлементов составляет более 10 масс. % [3]. Процентное соотношение химических элементов в желчи у больных с ЖКБ отличается от таковых у здоровых людей. Ряд химических элементов в желчи больных представлен в следующем порядке: Na, Са, Р, К, Mg, Fe, Zn, Сu, Mn, тогда как в норме в желчи ряд элементов представлен в следующем порядке Na, Р, Са, К, Mg, Fe, Сu. Следовательно, при ЖКБ в желчи резко увеличивается содержание Са и появляются Zn и Hg. При сравнении элементов нормальной и патогенной желчи следует отметить, что преобладающим элементом в желчи является натрий, доля которого более 67 % от общей массы элементов. В патогенной желчи содержание Na также максимально, но его доля составляет не более 55 % от общей массы элементов. Второе и третье место после натрия в желчи больных занимают соответственно кальций и фосфор, их более 16 %. Содержание же Мn минимально, на его долю приходится 0,03 %. Ряд авторов отмечают [14, 21], что изменение состава микроэлементов в желчи может способствовать процессам камнеобразования. Так, Шелекетина И.И. показала связь между содержанием микроэлементов в желчи и в желчных камнях: чем выше концентрация микроэлементов в желчи, тем больше их содержание в желчных камнях [21]. Однако концентрация микроэлементов в камнях многократно выше, чем в желчи. Например, содержание кальция в желчных камнях в 18 раз больше, чем в желчи, Fe – в 3 раза, Сu – в 5 раз, Мn – в 42 раза больше [21]. Содержание в патогенной желчи таких элементов, как Р и К, в 1,5 раза превышает их содержание в норме, кальция в 2,5 раза больше, магния в 4,5 раза, содержание железа в 3,5 раза меньше нормы. Определение кальция в пузырной желчи имеет диагностическую ценность [7], поскольку содержание данного элемента при образовании желчных камней резко увеличено. Следовательно, изменение элементного состава желчи может стать одним из факторов, приводящих к образованию желчных камней.

Таким образом, изучение элементного состава желчных камней приблизит к пониманию патогенетических механизмов ЖКБ, а также роли экологических и техногенных факторов в формировании микроэлементозных дисбалансов. Накопление материала и обобщение данных с учетом местных условий и состояния окружающей среды способствует решению важной социальной задачи предупреждения и эффективного лечения соответствующих заболеваний, в том числе ЖКБ.

Рецензенты:

Овсянников В.Г., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии, ГБОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Ростов-на-Дону;

Чистяков В.А., д.б.н., заведующий лабораторией экспериментального мутагенеза, НИИ биологии, ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону.

Работа поступила в редакцию 26.02.2014.


Библиографическая ссылка

Асланов А.М., Колмакова Т.С., Тенчурин Р.Ш. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА КАМНЕЙ ЖЕЛЧЕВЫВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ И ЖЕЛЧИ У ПАЦИЕНТОВ С ЖЕЛЧНОКАМЕННОЙ БОЛЕЗНЬЮ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 4-1. – С. 17-21;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33657 (дата обращения: 23.08.2019).

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 = 1.252