Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Луговая Е.А. 1 Атласова Е.М. 1 Максимов А.Л. 1

---

1 НИЦ «Арктика» ДВО РАН

С целью изучения элементного профиля населения азиатского Севера обследованы 118 детей 7–14 лет, постоянно проживающих в г. Магадане. Методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой определено содержание 25 химических элементов в волосах детей. Выявлены достоверные половые отличия в содержании в волосах ряда химических элементов. Концентрации Al, B, Cd, K, Na, Pb в волосах мальчиков превышали таковые у девочек, а содержание Be, Ca, Hg, Mg, Mn, Si, Zn оказалось достоверно большим в волосах девочек. Частотный анализ отклонений выявил дефицит Mg у 74 % детей, Co – у 63 %, Ca – у 54 %, K и Se – у 41 %, Mn – у 34 %, I – у 30 %, Cr, Cu и Zn – у 29 %. Обнаружен значительный избыток Si у 36 % детей, Fe и Na – у 24 %. Содержание токсичных элементов не выходит за рамки физиологической нормы, однако в единичных случаях встречается избыток Al и Ni у девочек, Pb у мальчиков, Cd, Li, Sn у детей обоего пола. При сравнении наших данных с референтными значениями, полученными в центральных районах России при обследовании аналогичных групп детей, выявлено, что почти все интервальные показатели и средние концентрации элементов в г. Магадане отличаются в меньшую сторону, кроме Na и Ni у мальчиков, Mn у девочек, Cr и Si у детей обоего пола. Корреляционный анализ выявил существенные половые отличия по наличию, силе и количеству образуемых взаимосвязей и позволил рассчитать адаптационный потенциал элементной системы детей. У девочек уровень адаптированности системы составил 95,38 усл. ед., в группе мальчиков – 79,13 усл. ед. Большее значение адаптационного потенциала у девочек, вероятно, связано с более ранним началом полового созревания последних по сравнению с мальчиками.

Статья в формате PDF

340 KB

макро- и микроэлементный дисбаланс

дети

Север

адаптация

1. Баевский Р.М., Максимов А.Л., Берсенева А.П. Основы экологической валеологии человека. – Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2001. – 267 с.

2. Ивантер Э.В. Основы практической биометрии. Введение в статистический анализ биологических явлений. – Петрозаводск: Карелия, 1979. – 96 с.

3. Луговая Е.А., Атласова Е.М. Содержание биоэлементов в волосах детей дошкольного возраста г. Магадана // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9. – Ч. 4. – С. 811–815.

4. Скальная М.Г., Демидов В.А., Скальный А.В. О пределах физиологического (нормального) содержания Ca, Mg, P, Fe, Zn и Cu в волосах человека // Микроэлементы в медицине. – 2003. – № 4 (2). – С. 5–10.

5. Скальный А.В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученные методом ИСП-АЭС (АНО Центр биотической медицины) // Микроэлементы в медицине. – 2003. – № 4(1). – С. 55–56.

Школьный возраст у детей представляет собой период жизни, сопряженный с интенсивными физическими и психоэмоциональными нагрузками, которые сопровождают учебный процесс, а также является одним из ключевых этапов формирования организма, связанным с перестройками физиологических систем, этот возраст является критичным в отношении формирования целого ряда нарушений в состоянии здоровья, сопровождающих впоследствии человека в течение всей дальнейшей жизни. Одной из причин развития патологий детства является хронический недостаток основных микронутриентов, в том числе макро- и микроэлементов.

Одним из условий успешной адаптации и поддержания высоких функциональных резервов в условиях северного региона является адекватное потребностям поступление и содержание микроэлементов в данных биогеохимических условиях. Магаданская область, располагаясь на Крайнем Северо-Востоке России, в экстремальных климатических и биогеохимических условиях, кроме этого характеризуется бедностью минеральной составляющей природных питьевых вод и ограниченностью поступления в организм жизненно необходимых микроэлементов из свежих овощей и фруктов.

Цель исследования – установление диапазона крайних нормальных (минимальных и максимальных) значений содержания макро- и микроэлементов (МЭ) в волосах и общий анализ элементного профиля организма детей 7–14 лет г. Магадана.

Материал и методы исследования

Методом атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИСП) на приборе Optima 2000 DV (Perkin Elmer, США) в АНО «Центр биотической медицины» (г. Москва) определяли содержание 25 МЭ в волосах проживающих постоянно в г. Магадане детей 7–14 лет. Из 118 обследованных – 68 (58 %) девочек и 50 (42 %) ‒ мальчиков. Средний возраст девочек составил 11,96 ± 0,24 лет, мальчиков – 11,72 ± 0,30 лет.

Объем выборки (n), достаточной для получения результата заданной точности, находили по формуле:

где n – объем выборки; t – критерий Стьюдента, характеризующий зависимость между средней выборочной и средней генеральной совокупностью; σ – среднее квадратичное отклонение; ∆ – планируемая ошибка средней (максимальная погрешность оценки) [2]. По нашим данным, необходимое количество детей в выборке для оценки элементного статуса организма на популяционном уровне по каждому из изученных элементов находилось в диапазоне 61–118 человек. Оценку характера распределения биоэлементов в организме детей производили методом построения центильных шкал. Значения концентраций, попадающих в интервал Р25-Р75, расценивали как нормальные, Р10-Р25 и Р75-Р90 – ниже или выше допустимых значений, до Р10 и после Р90 – очень низкие или очень высокие показатели.

Статистическая обработка данных произведена с использованием пакета прикладных программ Excel 97. В анализе применены методы параметрической и непараметрической статистики: расчет средней и ошибки измерения (М ± m), стандартного отклонения (SD), минимального (min) и максимального (max) значения в выборке, корреляционный анализ по Пирсону. Различия значений между сравниваемыми группами девочек и мальчиков устанавливались по t-критерию Стьюдента при оценке уровня достоверности p < 0,05.

Уровень адаптированности системы (А) микроэлементного гомеостаза расчитывали по формуле:

где А – уровень адаптированности в усл. ед.; n – количество корреляционных связей между элементами; ∑Kk – сумма коэффициентов корреляции без учета знака; N – число микроэлементов, объединенных в плеяды [1].

Результаты исследования и их обсуждение

Проведенный элементный анализ выявил существенные достоверные половые отличия в содержании в волосах школьников Магадана ряда химических элементов. Так, концентрации Al, B, Cd, K, Na, Pb в волосах мальчиков значительно превышали концентрации элементов в волосах девочек, а содержание Be, Ca, Hg, Mg, Mn, Si, Zn, напротив, оказалось достоверно большим в волосах девочек.

Сравнение полученных нами данных о содержании химических элементов в волосах детей Магадана с референтными значениями концентраций химических элементов в волосах детей соответствующего возраста [5] показало явное превышение концентраций Mg, Ni, Zn в волосах девочек и Na в волосах мальчиков. Концентрация Si в волосах детей превысила верхнюю границу нормы в 2 раза у девочек и в 1,4 раза у мальчиков, что позволяет, вероятно, отнести г. Магадан к кремнийизбыточной биогеохимической провинции.

Отметим, что результаты настоящего исследования и ранее проведенного анализа элементного профиля детей дошкольного возраста г. Магадана [3] согласуются с данными М.Г. Скальной и др. в том, что для Ca, Mg, Zn и Fe характерна выраженная половозрастная динамика, а концентрации в волосах Cu и P с возрастом не претерпевают значительных изменений, различия между полами также слабо выражены [4].

Для анализа характера распространенности элементного дисбаланса детей г. Магадана и с целью установления региональной нормы рассчитаны границы стандартных центильных интервалов. В качестве соответствующего физиологическому содержанию химических элементов в волосах детей рассматривался интервал от 25 до 75 перцентиля. При сравнении наших данных с референтными значениями в аналогичной группе лиц видно, что почти все интервальные показатели и средние концентрации элементов в г. Магадане отличаются в меньшую сторону, кроме Na и Ni у мальчиков, Mn у девочек, Cr и Si у детей обоего пола (табл. 1).

Нами установлено, что в возрастном периоде 7–14 лет проявляются более выраженные, чем у дошкольников, нарушения баланса МЭ, связанные с пониженным уровнем содержания в организме основных жизненно необходимых химических элементов. Причиной этому могут быть физиологические гормональные перестройки, изменения режима и рациона питания, умственные и физические нагрузки в учебном заведении. Так, у 74 % детей выявлен дефицит Mg, у 63 % – Co, у 54 % – Ca, у 41 % – K и Se, у 34 % – Mn, у 30 % – I, у 29 % – Cr, Cu и Zn. Значительный избыток выявился лишь по двум элементам: Si у 36 % обследованных детей, Fe – у 24 % и Na – у 24 %. Следует отметить, что дефицит жизненно важных химических элементов в организме детей Магаданского региона может явиться постоянно действующим фактором, способствующим комплексному нарушению минерального обмена.

Таблица 1

Содержание химических элементов в волосах детей 7–14 лет г. Магадана, (M ± m, мкг/г)

Примечание: * – достоверные половые отличия при р < 0,05; полужирным шрифтом отмечены концентрации за пределами нормальных значений; «–» – нет данных; P25-P75 – диапазоны концентраций МЭ между 25-м и 75-м перцентилями.

Характерно, что содержание в волосах детей условно-эссенциальных и токсичных элементов в целом не выходит за рамки физиологической нормы, однако в единичных случаях встречается избыток Al и Ni у девочек, Pb у мальчиков, Cd, Li, Sn у детей обоего пола (рисунок).

Элементный «портрет» детей 7–14 лет г. Магадана. Примечание: включены элементы, характеризующиеся частотой избытка или дефицита в исследуемой группе более 20 % от общего числа: сплошная линия – девочки, пунктирная – мальчики

При оценке корреляционных взаимосвязей между микроэлементами установлены существенные отличия. Так, в группе девочек наибольшее число достоверных связей между микроэлементами было установлено с йодом и составило 14, в то время как в группе мальчиков этот элемент образует лишь одну корреляционную связь с фосфором. Цинк в группе мальчиков образует 10 достоверных отрицательных взаимосвязей, а у обследованных девочек Zn не связан ни с одним другим элементом корреляционной плеяды. Отметим, что и никель в группе мальчиков имеет 3 достоверные связи, а в группе девочек не образует ни одной. Другим важным отличием в структуре корреляционных плеяд девочек и мальчиков было выявление ряда элементов, образующих сильные достоверные связи только в одной из групп обследованных детей. Так, Ca, Mg, Mn, K, Na образуют сильные корреляционные взаимодействия только в группе девочек, а Fe, Li, Mg – в группе мальчиков (табл. 2).

Таблица 2

Матрицы коэффициентов корреляции между микроэлементами девочек и мальчиков 7–14 лет, проживающих в г. Магадане

Девочки

Примечание: полужирным шрифтом выделены средние и сильные коэффициенты корреляции при p < 0,05.

На основании числа корреляционных связей суммы их коэффициентов и числа элементов, объединенных в плеяды, нами был рассчитан уровень адаптированности (сбалансированности) системы. Оказалось, что в группе девочек сумма коэффициентов корреляции без учета знака составила 30,18, а уровень адаптированности системы согласно формуле расчета – 95,38 усл. ед. В группе мальчиков сумма коэффициентов корреляции без учета знака составила 28,67, а значение уровня адаптированности системы – 79,13. Обращает на себя внимание, что значение адаптационного потенциала у девочек выше, чем у мальчиков. Аналогичную картину, иллюстрирующую тот факт, что функциональные системы организма девочек являются более устойчивыми в условиях постоянного действия экстремальных факторов, мы получили в результате ранее проведенного исследования элементного портрета детей-дошкольников г. Магадана [3].

Заключение

Таким образом, полученные результаты демонстрируют ярко выраженный элементный дисбаланс в организме детского населения 7–14 лет г. Магадана, представленный дефицитом эссенциальных микроэлементов Mg, Co, Ca, K, Se, Mn, I, Cr, Cu и Zn с одновременным избытком Si, Fe и Na.

Ввиду того, что хронический дефицит основных биоэлементов в условиях северных регионов создает благодатную почву для развития дисфункций систем организма и широкого спектра патологий в целом, и оказывает негативное влияние на процессы роста и полового развития детей в частности, не оставляет сомнений необходимость строгого контроля сбалансированности питания в комплексе с обоснованной коррекцией элементного статуса подрастающего поколения.

Рецензенты:

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

Соловенчук Л.Л., д.б.н., профессор, главный научный сотрудник лаб. популяционной генетики Института биологических проблем Севера ДВО РАН, г. Магадан.

Работа поступила в редакцию 07.11.2012.

Библиографическая ссылка