Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Половые, возрастные и эколого-географические различия в элементном составе волос у детей 7-14 лет, проживающих в различных регионах России

14.00.46 - Клиническая лабораторная диагностика

Грабеклис Андрей Робертович

Санкт-Петербург - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Оренбургский государственный университет" и Автономной некоммерческой организации "Центр биотической медицины" (г. Москва).

Научный руководитель:

доктор медицинских наук Скальная Маргарита Геннадиевна.

доктор медицинских наук, профессор Шантырь Игорь Игнатьевич;

доктор биологических наук профессор Торшин Владимир Иванович.

Ведущая организация: ГУ НИИ питания РАМН.

Защита состоится "__" ______________ 2009 г. в …….. часов на заседании Диссертационного совета Д 205.001.01 при Федеральном государственном учреждении здравоохранения "Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова" МЧС России по адресу: 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 4/2.

C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного учреждения здравоохранения "Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова" МЧС России.

Автореферат разослан " ___ " ________________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат медицинских наук М.В. Санников.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Хорошо известно, что химические элементы являются неотъемлемыми компонентами многих ферментных систем, от работы которых зависит физиологическое состояние организма, процессы его роста и развития (Авцын А.П. с соавт., 1991; Тутельян В.А. с соавт., 2002; Скальная М.Г., Нотова С.В., 2005; Оберлис Д. с соавт., 2008). С другой стороны, существует целый ряд химических элементов, проявляющих по отношению к человеческому организму токсические свойства, отрицательно влияя на физиологические процессы (Борисова Е.Я. с соавт., 2008). В этой связи лабораторная диагностика содержания химических элементов в организме человека представляет собой задачу, решение которой существенно расширило бы возможности профилактики и коррекции нарушений здоровья, роста и развития организма на уровне непосредственных биохимических механизмов.

Важно отметить, что оценка состояния элементного обмена, позволяя с достаточно высокой точностью судить об эффективности работы его морфофизиологических систем и риске развития тех или иных патологических состояний, может применяться в качестве средства донозологической диагностики (Ревич Б.А., 2002; Маймулов В.Г. с соавт., 2003; Панченко Л.Ф. с соавт., 2003; Ушаков И.Б. с соавт., 2005; Скальный А.В. с соавт., 2009). Проведение скрининговых донозологических исследований в настоящее время рассматривается как концептуальный элемент современного здравоохранения (Маймулов В.Г. с соавт., 2001; Eby G.A., 1996). При этом масштабность подобных мероприятий обусловливает определенные требования и ограничения в отношении методов проведения таких исследований. Одним из таких методов служит элементный анализ волос (Бацевич В.А. с соавт., 2000; Ревич Б.А., 2002; Скальная М.Г., 2005; Шантырь И.И. с соавт., 2008; Anke M., 2007).

Однако для правильной диагностической интерпретации анализа волос необходимо глубокое понимание зависимости состояния элементного обмена от целого ряда естественных факторов, определяющих тот уровень обмена, который является нормальным для соответствующей группы людей. Среди этих факторов наиболее важными представляются половая принадлежность, возраст индивидуума (Скальный А.В., 2000; Gordon G.F., 1985), конституциональные параметры индивидуума, в значительной степени определяемые генетически обусловленными особенностями обмена веществ (Риш М.А., 2006), а также биогеохимические и климатические параметры окружающей среды (Демидов В.А., 2001; Велданова М.В., 2002; Нотова С. В., 2005; Горбачев А.Л. с соавт., 2008; Caroli S. et al., 1992), проявляющиеся в региональных особенностях метаболизма (Егорова Г.А., 2007; Дубовой Р.М., Скальная М.Г., 2008).

Поскольку 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 (Кучма В.Р., 2003; Онищенко Г.Г. с соавт., 2004).

Одной из важнейших причин трудноустранимых и неустранимых нарушений здоровья, и даже инвалидности с детства, может явиться недостаток необходимых питательных веществ, в том числе макро- и микроэлементов, который нужно своевременно диагностировать (Кучма В.Р., 2003; Тутельян В.А., Конь И.Я., 2004, 2005). Особая чувствительность организма детей и подростков к дефициту или избытку макро- и микроэлементов показана в многочисленных исследованиях (Баранов А.А., 1998; Маймулов В.Г. с соавт., 2003; Кучма В.Р., 2007), в том числе с применением элементного анализа волос (Скальная М.Г., Нотова С.В., 2004; Бурцева Т.И., 2006; Чернякина Т.С., 2006; Лобанова, 2007 и др.), который может представлять собой перспективный метод клинико-лабораторной диагностики.

Цель исследования: установить особенности элементного состава волос у практически здоровых детей 7-14 лет в зависимости от пола, возраста и основных антропометрических параметров, а также территории проживания для последующей разработки нормативов содержания химических элементов в волосах в указанном возрастном диапазоне.

Задачи исследования:

1. На репрезентативной выборке детей в возрасте 7-14 лет оценить аналитические характеристики многоэлементного анализа волос с использованием методов атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (ИСП-АЭС) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ИСП-МС).

2. Изучить зависимость элементного состава волос практически здоровых школьников 7-14 лет от возраста и пола.

3. Исследовать взаимосвязь элементного состава волос обследованных детей и подростков с антропометрическими характеристиками.

4. Изучить роль эколого-географических факторов в формировании элементного статуса школьников; провести сравнительную оценку элементного состава волос школьников в городах различных регионов России.

Научная новизна работы. Впервые на репрезентативной выборке изучено содержание основных физиологически значимых химических элементов и их соотношений в волосах детей 7-14 лет, проживающих на территории Российской Федерации. Выявлены половые различия в элементном составе волос, характерные как для школьников в целом, так и для детей школьного возраста на отдельных этапах развития. Прослежены изменения в элементном составе волос, происходящие в ходе роста, развития и полового созревания детей. Впервые показано, что элементный состав волос у детей 7-14 лет существенно меняется с возрастом и зависит от пола ребенка во всем указанном возрастном диапазоне.

Для детей 7-14 лет проведено сопоставление антропометрических данных с особенностями элементного состава волос. Впервые на основе корреляционного анализа с применением непараметрических методов изучены особенности взаимосвязи между содержанием отдельных химических элементов и их соотношениями с одной стороны, и антропометрическими параметрами с другой. Выявлена положительная корреляция размеров тела с уровнем Ca, Mg, Zn и отрицательная - с уровнем Pb. Впервые показано, что на элементный состав волос детей школьного возраста в крупных городах основное влияние оказывают возрастно-половые и социально-экономические факторы, тогда как экологическая составляющая прослеживается только в дискомфортных с климатогеографической точки зрения условиях проживания.

Теоретическая значимость. Получены данные о существенных различиях в элементном составе волос детей и параметрах элементного гомеостаза в зависимости от ряда естественных факторов, которые могут быть использованы при разработке нормативов по уровню содержания химических элементов в волосах. На основании исследования установлены основные закономерности изменения элементного состава волос детей в ходе роста и развития.

Обоснована необходимость дифференцированного подхода к оценке элементного статуса детей школьного возраста с учетом половозрастных характеристик, в том числе при планировании мероприятий по профилактике и лечению заболеваний, связанных с нарушением элементного обмена.

Внедрение результатов в практику. Результаты исследования внедрены в работу АНО "Центр биотической медицины" и АНО "Сибирский центр биотической медицины", учебный процесс ГОУ ВПО "Оренбургский государственный университет" по дисциплинам "Биоэлементы и другие нутриенты", "Физиологические основы здорового питания" и "Медицинская биохимия".

Результаты работы использованы при разработке методических рекомендаций "Методика определения микроэлементов в диагностирующих биосубстратах атомной спектрометрией с индуктивно связанной аргоновой плазмой", "Методика определения микроэлементов в диагностируемых биосубстратах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой", методических указаний "Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометрией" (утв. ФЦГСЭН МЗ РФ, 2003 г.) и медицинской технологии "Выявление и коррекция нарушений минерального обмена организма человека" (регистрационное удостоверение ФС-2007/128 от 09.07.2007).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Применение многоэлементного анализа волос детей 7-14 лет с использованием методов ИСП-АЭС и ИСП-МС необходимо осуществлять с учетом половозрастных, антропометрических и эколого-географических факторов. Это позволяет повысить точность оценки элементного статуса, особенно в период активного физиологического развития, и рекомендовать определение элементного состава волос в качестве адекватного метода оценки элементного статуса в целях донозологической и клинической лабораторной диагностики. Методика характеризуется высокой информативностью, производительностью, чувствительностью, позволяет определять одновременно более 20 химических элементов.

2. Основными факторами, оказывающими влияние на элементный состав волос у практически здоровых детей 7-14 лет, являются возраст и пол; в меньшей степени состав волос связан с антропометрическими параметрами (рост, масса тела, индекс массы тела); экологические условия проживания оказывают влияние на состав волос только на территориях с дискомфортными природными условиями.

Личный вклад автора. Автор лично принимал участие в выполнении исследований по всем разделам диссертации: непосредственно участвовал в разработке и отладке методики многоэлементного анализа волос, осуществлял пробоподготовку и определение элементного состава образцов волос, осуществлял подбор репрезентативных групп для исследования, проводил анализ анамнестических и антропометрических данных. Автором полностью осуществлена математическая обработка данных с описанием результатов исследования.

Медицинский осмотр, сбор анамнеза и забор проб для анализа проводились специалистами АНО "Центр биотической медицины", АНО "Сибирский центр биотической медицины", МНЦ "Арктика" ДВО РАН, а также врачами-педиатрами по месту проживания детей, с участием автора.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на III Международном коллоквиуме "Advances in Trace Elements, Minerals and Vitamins in Humans: Functional and Clinical Aspects" (Monastir, Tunisia, апрель 2002), IX Международном симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, январь 2003), IV Международном симпозиуме "Trace elements in human: new perspectives" (Athens, Greece, октябрь 2003), II Российском конгрессе "Современные технологии в педиатрии и детской хирургии" (Москва, октябрь 2003), VII Международной конференции "Trace element nutrition and human disease" (Bangkok, Thailand, ноябрь 2004), I Съезде Российского общества медицинской элементологии (Москва, декабрь 2004), Международном симпозиуме "Selenium in Health and Disease" (Ankara, Turkey, октябрь 2006), II Международном симпозиуме FESTEM "Trace Elements and Minerals in Medicine and Biology" (Santiago de Compostella, Spain, май 2007), XV Международной конференции "Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии" (Ялта-Гурзуф, Украина, июнь 2007), Международной конференции "Effects of Iodine Deficiency and Trace Elements in Human Health" (New Delhi, India, июнь 2008).

Публикации. По теме диссертации подготовлено 1 информационное письмо, 2 методических рекомендаций, 1 методические указания ФЦГСЭН МЗ РФ, опубликовано 10 работ в сборниках материалов конференций и симпозиумов, 4 статьи в журналах по перечню ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения и обсуждения собственных данных, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа проиллюстрирована 9 рисунками и 27 таблицами. Список использованной литературы содержит 189 источника, в том числе 120 отечественных и 69 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. Проведено амбулаторное обследование 5348 практически здоровых детей возраста 7-14 лет, проживающих на территории Российской Федерации, в том числе 2921 девочка и 2427 мальчиков (см. табл.1.). Обследование включало интервью с заполнением опросной карты, врачебный осмотр и исследование содержания 22 химических элементов (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Se, Si, Sn, Ti, V, Zn) в волосах (база данных АНО "ЦБМ" за 1997-2002 гг.). В некоторых случаях (n = 1151) дополнительно определяли также содержание в волосах ртути.

Таблица 1. Распределение обследованных детей по полу и возрасту (чел.)

Выделение практически здоровых детей проводили совместно с клиницистами на основании анамнеза, амбулаторных карт и результатов врачебного осмотра в соответствии с делением на группы здоровья, утвержденным приказом МЗ РФ № 621 от 30.12.2003.

Для оценки связи элементного состава волос с антропометрическими параметрами проводили измерение роста и массы тела при помощи медицинского ростомера и бытовых напольных весов. Указанные параметры были измерены у 2610 девочек и 2118 мальчиков. Оценка индекса массы тела (ИМТ) проводилась согласно общепринятой методике по формуле: ИМТ = Вес (кг) / Рост (м)². По результатам расчета индекса массы тела дети были разделены на группы с нормальным, низким и высоким ИМТ согласно таблицам В.Н. Самариной и И.М. Воронцова (2000). Численность групп составила, соответственно, для мальчиков: 814, 481 и 823 человека, для девочек: 1155, 556 и 899 человек.

Для оценки влияния эколого-географических факторов на элементный статус 3640 детей были сгруппированы по месту проживания: Москва (n=2272), Санкт-Петербург (n=115), Нижний Новгород (n=115), Тула (n=141), Иваново (n=70), Иркутск (n=82), Новосибирск (n=696), Магадан (n=63), Московская область (n=116). Выделение территорий проводили на основании медико-экологической классификации регионов, предложенной Б.Б. Прохоровым (1996).

Все образцы волос подвергались пробоподготовке по методике, описанной А.В. Скальным и соавторами (2001) в соответствии с требованиями МАГАТЭ (Caroli S. et al., 1992), "Методическими указаниями по спектральным методам определения микроэлементов в объектах окружающей среды и биоматериалах при гигиенических исследованиях" (1987), методическими рекомендациями "Скрининговые методы для выявления групп повышенного риска среди рабочих, контактирующих с токсичными химическими элементами", утвержденными МЗ СССР 28.11.1988 г. (Любченко П.Н. с соавт., 1988), методическими рекомендациями "Комплексная гигиеническая оценка степени напряженности медико-экологической ситуации различных территорий, обусловленной загрязнением токсикантами среды обитания населения" (1997), методическими рекомендациями "Методика определения микроэлементов в диагностирующих биосубстратах атомной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой" и "Методика определения микроэлементов в диагностирующих биосубстратах масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой" (Подунова Л.Г. с соавт., 2003).

Образцы волос получали путем состригания с 3-5 участков затылочной части головы в количестве не менее 0,1 г. Пробы помещали в специальные пакеты, затем в конверты с идентификационными записями. Одновременно в медицинскую карту пациента заносились данные о его росте и весе. Для элементного анализа волос использовали проксимальные части прядей длиной 3-4 см. химический элемент волос антропометрический

Образцы волос обрабатывали ацетоном (осч) для обезжиривания и удаления посторонних включений в течение 10-15 минут и трижды промывали дистиллированной водой. Затем образцы высушивали в сушильном шкафу при температуре 60єC до воздушно-сухого состояния. На аналитических весах брали навеску высушенных и измельченных волос массой 0,1 г. Полученную навеску волос помещали в пластиковую градуированную пробирку, и добавляли 1 мл азотной кислоты. Образец выдерживали в пробирке на водяной бане в течение 1 часа. Затем пробирку охлаждали до комнатной температуры, и объем раствора доводили бидистиллированной водой до 10 мл. Контрольная проба готовилась без волос, но с соблюдением всех вышеуказанных этапов. Стандартный образец состава волос готовили из стандартных волос известной концентрации. В качестве референтного использовали стандартный образец волос GBW09101 производства Шанхайского института ядерных исследований (КНР).

Анализ образцов проводили методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ИСП-АЭС) на приборах ICAP-9000 (Thermo Jarrell Ash, США) и Optima 2000 DV (PerkinElmer, США). Содержание Hg, As и Se определяли методом масс-спектрометрии (ИСП-МС) с индуктивно связанной аргоновой плазмой на приборе ELAN-9000 (PerkinElmer, США).

Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программных пакетов Microsoft Excel XP (Micosoft Corp., США) и Statistica 6.0 (StatSoft Inc., США).

Ввиду того, что распределение значений изучаемых признаков в выборке оказалось отличным от нормального, в работе при описании данных вместо среднего значения использовали медиану. Для сравнения результатов с данными других исследований в ряде случаев в работе наряду с медианой приводится также среднее значение и значение стандартной ошибки среднего, однако при интерпретации этих данных следует принимать во внимание тот факт, что среднее значение и стандартная ошибка не являются адекватными величинами для описания признаков, распределенных ненормально (Реброва О.Ю., 2003).

Парное сравнение групп проводили с использованием U-критерия Манна-Уитни; множественное сравнение - с применением дисперсионного анализа в модификации Краскела-Уоллиса.

Результаты исследования и их обсуждение.

Сравнительный анализ особенностей элементного состава волос у детей 7-14 лет различного пола и возраста. Элементный состав волос у детей каждого пола имеет свои характерные особенности (табл. 2). Девочкам 7-14 лет в целом свойственно более высокое по сравнению с мальчиками содержание в волосах таких химических элементов как Ca, Mg, Cu, Ni, Si, Zn, и более низкое - Cd, Pb, Li, Fe, Cr, K, Na, P, Al, Ti.

Кальций, магний

Наиболее выраженные половые различия характерны для макроэлементов. Относительное превышение содержания Ca и Mg у девочек по сравнению с мальчиками составляет соответственно 1,5 и 1,7 раза и характерно для всего обследованного возрастного диапазона (p < 0,001). Соотношение Ca/Mg у девочек ниже, чем у мальчиков: в среднем 14,3:1 против 15,0:1 (p < 0,001). При этом наиболее резкие половые различия в соотношении Ca/Mg характерны для возраста 7-8 лет, тогда как после 9 лет различие сохраняется как тенденция, а к 13-14 годам соотношение практически выравнивается. В то же время, различия в абсолютном содержании Ca и Mg в волосах у детей разного пола в начале изученного возрастного диапазона минимальны. В 7-9 лет содержание Ca в волосах девочек выше, чем у мальчиков лишь в 1,2-1,4 раза, а Mg - в 1,3-1,5 раза, мало отличаясь от соответствующих значений для детей 4-6 лет (Skalnaya M.G., Grabeklis A.R., 2002), тогда как у 10-14-летних девочек эти коэффициенты не ниже 1,5-1,6 при средних значениях 1,61 и 1,71, соответственно. Т.е., на фоне имеющейся разницы в содержании Ca и Mg у двух полов, в возрасте 9-10 лет происходит резкое усиление половых различий по содержанию этих химических элементов в волосах.

Таблица 2. Среднее содержание химических элементов в волосах детей 7-14 лет в зависимости от пола

Примечание:

* - межполовое различие достоверно на уровне p < 0,05;

** - межполовое различие достоверно на уровне p < 0,01.

Абсолютные значения содержания в волосах Ca и Mg у обоих полов с возрастом отчетливо возрастают. В отличие от девочек, у мальчиков нет резких изменений в содержании этих элементов в ходе роста. Исключение составляет рубеж 9-10 лет, когда у мальчиков регистрируется значимое (p < 0,001) увеличение Ca в волосах. Тем не менее, различие между крайними возрастными группами (7 и 14 лет) отчетливо и статистически значимо (p < 0,001). У девочек наблюдается выраженный рост содержания Ca в период 7-11 лет, после чего оно, в целом, выравнивается на уровне ?700 мг/кг. Отмечается также скачок в содержании Mg с 34,4 до 44,2 мг/кг между 9 и 10 годами (p < 0.001).

Фосфор

Несмотря на тесную связь Ca в обмене веществ с фосфором, характер половых и возрастных различий в содержании последнего у детей 7-14 лет существенно иной. Так, содержание P в волосах у мальчиков выше, чем у девочек (p < 0,001). В целом, для представителей обоих полов характерна тенденция к увеличению уровня фосфора в волосах с возрастом. У 14-летних девочек уровень элемента в волосах на 6,0 % выше, а у мальчиков - на 8,3 % выше, чем у 7-летних (p < 0,001). Максимум содержания наблюдается у мальчиков и девочек в 14 и 12 лет, соответственно.

Динамика соотношения Ca/P в волосах детей разного пола имеет также различный характер. Если у мальчиков это соотношение в изученном возрастном диапазоне изменяется незначительно, монотонно возрастая в пределах 2,3:1-2,9:1, то у девочек наблюдаются скачкообразные изменения в возрасте 9-10 и 12 лет. Первое из них, когда соотношение Ca/P возрастает с 3,3:1 до 4,4:1, обусловлено сочетанием вышеописанного увеличения содержания Ca в волосах со значительным, хотя и временным, падением содержания фосфора (p < 0,05). Второе, когда оно временно снижается до 4,0:1, соответствует сочетанию снижения концентрации Ca со скачком уровня фосфора (p < 0,001) и совпадает по времени со средним возрастом пубертатного ростового скачка у девочек, сопровождающегося усилением активности щитовидной железы и повышением уровня основного обмена. Таким образом, оба сдвига в соотношении Ca/P у девочек связаны с тем, что концентрации кальция и фосфора изменяются в противофазе.

Калий, натрий

Для мальчиков характерно высокое содержание в волосах Na и K. Медиана концентрации K у них в 3,2 раза выше, а Na - в 2,1 раза выше, чем у девочек (p < 0,001). У обоих полов содержание K и Na с возрастом падает, к 15 годам уменьшаясь по сравнению с 7-летним возрастом у девочек, соответственно, в 3,6 и 1,7 раза, а у мальчиков - в 3,6 и 1,8 раза. Характер этого уменьшения у представителей разного пола различен. У мальчиков наибольшие изменения наблюдаются с 10 лет, причем заметное падение уровня и Na, и K отмечается в 13-14 лет. У девочек же наиболее резкие изменения приходятся на 9-11 лет, после чего уровень Na и K относительно стабилизируется.

Содержание K у обоих полов изменяется сильнее, чем Na. Отношение концентраций K/Na заметно падает с возрастом (p < 0,001). При этом для девочек характерны меньшие значения коэффициента на протяжении всего изученного возрастного диапазона, а также более сильное снижение с возрастом: в ходе взросления различие между полами увеличивается вдвое.

Динамика соотношения K/Na в изученном возрастном периоде относительно монотонна у обоих полов. Тем не менее, сравнение погодовых выборок выявляет значимые различия в значениях коэффициента K/Na: у мальчиков между группами 7 и 8 лет (p < 0,05), а также 9 и 10 лет (p < 0,05), а у девочек - между группами 8 и 9, а также 10 и 11 лет (p < 0,01 и p < 0,001, соответственно).

Свинец, кадмий, олово, ртуть

Мальчики характеризуются более высоким содержанием в волосах Cd и Pb, в среднем в 1,3 и 2,0 раза, соответственно (p < 0,001). Максимальное различие наблюдается в 12-13 лет: 1,6 и 2,4 раза для Cd и Pb, соответственно. В то же время, по уровню Hg и Sn мальчики и девочки не различаются даже на уровне тенденций.

Учитывая данные об эссенциальности Pb и Cd (Eberle J. et al., 1996; Anke M. et al., 2005), можно предположить, что усиление половых различий в содержании тяжелых металлов, в частности, Pb, в волосах школьников связано с более ранним физиологическим развитием девочек по сравнению с мальчиками и более ранним переходом от "детского" типа обмена тяжелых металлов с высоким уровнем в волосах, к "взрослому" типу с низким уровнем.

Медиана содержания Pb в волосах с возрастом уменьшается у мальчиков с 1,82 мг/кг до 0,94 мг/кг, а у девочек - с 1,03 до 0,42 мг/кг (p < 0,001). При этом, на фоне общего снижения, у обоих полов в возрасте 10 лет наблюдается некоторое повышение уровня Pb, после чего снижение интенсифицируется. Сходный эффект наблюдается в отношении Cd, но в этом случае достоверных различий по годам ни у мальчиков, ни у девочек нет. Тем не менее, в целом содержание Cd с 7 до 15 лет уменьшается у девочек в 1,7, а у мальчиков в 1,5 раза (p < 0,01).

В уровнях Hg и Sn значимых возрастных изменений не обнаружено.

Литий, титан, алюминий, ванадий

В целом волосы мальчиков содержат в 1,4 раза больше Li и в 1,2 раза больше Ti, чем волосы девочек, хотя по возрасту различия распределены неравномерно. Наибольшие половые различия наблюдаются в 10-13 лет, в других возрастных группах они незначимы (p > 0,05). Сходная ситуация имеет место в случае Ti, однако практическое отсутствие половых различий в его содержании в возрасте 11 лет не позволяет говорить о существовании выраженной закономерности.

Половые различия в содержании Al и V у детей 7-14 лет минимальны, хотя и статистически значимы. У мальчиков медиана содержания V и Al в волосах выше, чем у девочек (p < 0,05). Вместе с тем, рассмотрение погодовых выборок показывает, что эти различия, вероятнее всего, случайны.

В возрастной динамике содержания Li, Ti, Al и V как у девочек, так и у мальчиков не выявляется каких-либо закономерностей. Содержание этих элементов у детей обоего пола на всем интервале от 7 до 14 лет находится приблизительно на одном уровне, различия между возрастными группами статистически незначимы.

Никель

Концентрация Ni, у девочек в среднем в 1,3 раза выше, чем у мальчиков (p < 0,001), при этом в рамках исследованного возрастного диапазона не обнаруживается ни достоверных возрастных различий в содержании элемента в волосах, ни сколько-нибудь отчетливых тенденций.

Литературные данные по этому вопросу противоречивы. Результаты большинства исследований показывают, что более высокий уровень Ni в волосах у женщин типичен для всего онтогенеза, по крайней мере, со школьного возраста. Тем не менее, относительно высокая встречаемость данных противоположного характера (Скальный А.В., 2000) позволяет предположить, что такое превышение, если и характерно для женщин, то лишь в молодом возрасте (от 3-5 до 15-20 лет), и в общем случае обусловлено не метаболическими особенностями женского организма, а факторами иной природы, возможно экологическими или даже поведенческими (использование химической завивки, систематический контакт с никелированной посудой и т.п.).

Мышьяк

Анализ полученных данных позволяет заключить, что по уровню As представители двух полов практически не различаются. Как у мальчиков, так и у девочек наблюдается значительный разброс значений содержания мышьяка в волосах, свидетельствующий о том, что уровень этого элемента детерминируется не половозрастными характеристиками, а, скорее, внешними факторами, вероятнее всего, экологическими. Следует, однако, отметить, что максимальные уровни As в волосах детей характерны для середины изученного возрастного диапазона.

Цинк

Что касается эссенциальных микроэлементов, то здесь обращают на себя внимание выраженные половые различия в уровне Zn. Содержание элемента в волосах девочек в 1,06-1,19 раза выше, чем у мальчиков (p < 0,001). В какой-то степени это может быть связано с повышенным содержанием у мальчиков Pb и Cd - биохимических антагонистов Zn. Кроме того, Zn интенсивно используется в ходе роста организма, особенно в процессе увеличения костной массы, а также непосредственно участвует в обеспечении половой функции в мужском организме. Эти факторы могут также приводить к уменьшению мобильного пула Zn у мальчиков, результатом чего является низкое содержание элемента в волосах по сравнению с девочками. Абсолютные значения содержания Zn в волосах детей с возрастом достаточно равномерно возрастают. При этом следует отметить крайне низкую вариабельность данных, характерную для концентрации этого микроэлемента, что можно рассматривать как свидетельство жесткой регуляции его обмена в организме.

Медь

Содержание Cu в волосах у девочек 7-14 лет также превышает таковое у мальчиков в среднем на 10 % (p < 0,001). Наибольшие различия наблюдаются в 11 лет. Однако, в отличие от Zn, в случае с Cu ни у одного из полов не наблюдается равномерного возрастания содержания в ходе взросления. Если в отношении девочек еще можно говорить о том, что уровень Cu в 14 лет выше, чем у 7-летних (10,4 мг/кг против 9,7 мг/кг, p < 0,01), то у мальчиков значимого различия нет (9,9 мг/кг против 9,5 мг/кг, p = 0,18). При этом возрастная динамика содержания Cu у обоих полов отличается наличием минимума в 11 лет у мальчиков (8,9 мг/кг) и 8-9 лет у девочек (9,4-9,5 мг/кг).

Марганец

В содержании Mn в волосах школьников половых различий, в целом, не отмечается. Медиана содержания Mn у девочек 7-14 лет составляет 0,625 мг/кг, у мальчиков - 0,620 мг/кг, и различие не является значимым. Сходные результаты наблюдаются и при сравнении по годам. Лишь у 14-летних детей имеются значимые половые различия (p < 0,01), однако, учитывая практическую идентичность данных по уровню Mn в соседней по возрасту группе 13-летних девочек и мальчиков, этот факт едва ли имеет биологическое значение.

В возрастной динамике Mn в волосах у мальчиков не выделяется каких-либо закономерностей. У девочек же можно заметить некоторый рост содержания элемента в 9-11 лет, когда его уровень в волосах составляет 0,65-0,70 мг/кг, в то время как в 7-8 лет он равен 0,56-0,57 мг/кг, а в 12-14 лет - 0,58-0,62 мг/кг (различия значимы с p < 0,05 и p < 0,01, соответственно).

Железо

У девочек наблюдается более низкое, в среднем в 1,1 раза, содержание в волосах Fe, чем у мальчиков (p < 0,001). Наибольшее различие отмечается в 11-13 лет с максимумом в 12 лет, когда соотношение достигает 1,29, совпадая по времени с типичным периодом ростового скачка у девочек перед наступлением менархе. Это происходит главным образом за счет резкого снижения уровня Fe у девочек с 18,2 до 16,8 мг/кг (p < 0,05) и далее до 15,7-15,9 мг/кг на фоне примерно постоянного уровня у мальчиков (медиана 19-20 мг/кг, среднее значение 25-26 мг/кг). Примечательно, что после 12-летнего возраста ситуация инвертируется: в этот период уровень Fe снижается у мальчиков до 17,6 мг/кг к 15 годам (приведена медиана, среднее значение - 21,8 мг/кг), оставаясь относительно постоянным у девочек. Учитывая, что возраст 13-14 лет является, в свою очередь, типичным периодом ростового скачка у мальчиков, можно предположить, что динамика содержания Fe в волосах связана с процессами интенсивного роста. Кроме того, регулярные менструальные кровопотери у девочек после наступления менархе, а также более низкий уровень гемоглобина, свойственный им по сравнению с мальчиками, могут обусловливать относительно низкое содержание Fe в волосах девочек после 12-13 лет. Данные о содержании Fe в волосах пациентов старше 14 лет (Скальный А.В., 2000, Демидов В.А., 2001) позволяют говорить о том, что падение его уровня у мальчиков в 13-14 лет носит временный характер, затем вновь доходя до 26-27 мг/кг, в то время как у девочек содержание Fe сохраняется в дальнейшем на уровне 20-22 мг/кг (средние значения). Таким образом, в отличие от мальчиков, у девочек снижение уровня Fe в пубертатном возрасте, по-видимому, отражает общую перестройку обмена этого микроэлемента.

Говоря о половозрастных особенностях содержания Fe, можно отметить также, что проведенные ранее исследования волос дошкольников (Грабеклис А.Р. Скальная М.Г., 2003) показали, что в возрасте 1-6 лет дети обоего пола характеризуются примерно равным содержанием Fe, и относительно высоким, порядка 24-25 мг/кг (среднее значение). В данном исследовании такая же ситуация отмечается у детей 7 лет, когда уровень Fe в волосах мальчиков и девочек значимо не различается, и его средние значения составляют соответственно 24,9 и 25,9 мг/кг, а медианы - 21,8 и 21,4 мг/кг. Таким образом, формирование половых различий и установление характерного низкого уровня Fe в волосах у девочек происходит именно в школьном возрасте.

Хром

Для Cr также отмечается превышение содержания в волосах у мальчиков по сравнению с девочками в среднем на 10 % (p < 0,001), что согласуется с данными, полученными ранее на подростках и взрослых (Скальный А.В., 2000). Наибольшие различия наблюдаются в возрасте 8-9 лет (до 1,2 раза, p < 0.01) и 12-13 лет (до 1,3 раза, p < 0.01). При этом уровень Cr у мальчиков остается на одном уровне в течение всего изученного возрастного интервала, а у девочек наблюдается его временное увеличение в 10-11 лет, когда он с 0,6 мг/кг возрастает до 0,7 мг/кг, практически достигая такового у мальчиков, а затем снова снижается до 0,6 мг/кг. Однако невысокая статистическая значимость различий между погодовыми выборками позволяет рассматривать это явление лишь как тенденцию.

Кобальт, кремний, селен

В отношении содержания в волосах Co, Si и Se половых различий у детей 7-14 лет практически не наблюдается. Уровни этих элементов у мальчиков и девочек эквивалентны. Лишь в 11 лет отмечаются некоторые половые различия в содержании Co и Si на уровне p < 0,05, однако на фоне общего отсутствия различий эти данные, вероятно, следует считать имеющими случайный характер.

Содержание Co у представителей обоего пола также практически не меняется с возрастом, оставаясь на всем интервале 7-14 лет на уровне 0,11-0,13 мг/кг.

Содержание Si у мальчиков также не меняется в изученном возрастном интервале. У девочек же прослеживается рост уровня элемента с возрастом. Так, в 7-10 лет содержание Si в волосах у девочек относительно постоянно, составляет в среднем 15,3 мг/кг. Затем оно поднимается до 17,9 мг/кг (p < 0,02), и в 15 лет составляет уже 20,0 мг/кг, существенно отличаясь от значений, характерных для младших школьниц (p < 0,001).

Содержание Se у мальчиков также постоянно и составляет в течение всего периода около 1,0 мг/кг. У девочек же вновь отмечаются возрастные изменения, выражающиеся в более высоком уровне этого элемента в середине изученного возрастного интервала. Максимум содержания Se приходится на 10-12 лет, когда его уровень составляет 1,14-1,17 мг/кг, тогда как для возраста 7 и 14 лет характерны значения порядка 0,9 мг/кг. Следует отметить, что у мальчиков можно все же проследить сходную тенденцию, но использованные статистические методы в этом случае, в отличие от ситуации с девочками, не выявляют значимых изменений.

Связь элементного состава волос детей 7-14 лет с некоторыми антропометрическими параметрами.

Исследование корреляционных связей между содержанием химических элементов в волосах детей и их антропометрическими показателями выявляют ряд статистически значимых корреляций (табл. 3, 4). При этом нужно отметить, что элементный состав волос в большей степени связан с ростом и весом пациентов, нежели с ИМТ.

Относительно тесные связи с антропометрическими показателями характерны для макроэлементов: Ca, K, в меньшей степени, Mg, Na. Причем для Ca и Mg это положительная корреляция, а для Na и K - отрицательная. Обращает на себя внимание относительно высокий положительный коэффициент корреляции между антропометрическими показателями и содержанием Zn, а также отрицательная корреляция с содержанием Pb. Показатели корреляции для других микроэлементов крайне низки и не могут свидетельствовать о существовании каких-либо зависимостей. Несколько более выраженные связи наблюдаются для конституциональных параметров не с самим содержанием элементов, а с их соотношениями (табл. 5, 6). Так, у мальчиков размеры тела положительно коррелируют с соотношениями Ca/Al, Mg/Al, Ca/Pb, Mg/Pb, Zn/Pb, Ca/P, отрицательно - с соотношением K/Na. У девочек, кроме того, наблюдается также положительная корреляция конституциональных параметров с соотношением Zn/Cd.

Положительная связь между Ca и Mg с одной стороны, и размерами тела, прежде всего ростом, с другой, отражает, по всей видимости, участие этих элементов в формировании опорно-двигательной и сердечно-сосудистой систем. При этом, несмотря на то, что Ca и Mg тесно связаны в обмене веществ, и их соотношение в организме достаточно стабильно, коэффициенты корреляции для них различаются. По-видимому, более выраженная связь концентрации Ca с размером тела во многом обусловлена его участием в построении скелета, размеры которого жестко связаны с ростом, в то время как функции, в которых Ca сопряжен с Mg (в том числе и деятельность мускулатуры, объем и активность работы которой широко варьируются) имеют в данном случае меньшее значение. Возможно, дополнительным свидетельством является более выраженная разница в коэффициентах корреляции для Ca и Mg у девочек по сравнению с мальчиками, т.к. у последних интенсивность формирования мышечной системы, доля мускулатуры в массе тела и уровень ее активности, как правило, выше.

Интересно отметить, что, несмотря на относительно высокие показатели корреляции размеров тела с содержанием Ca и Mg, соотношение этих элементов с размерами тела не связано.

Таблица 3. Корреляции между содержанием химических элементов в волосах и некоторыми антропометрическими параметрами у девочек 7-14 лет

Таблица 4. Корреляции между содержанием химических элементов в волосах и некоторыми антропометрическими параметрами у мальчиков 7-14 лет

Связь концентрации Na и K с размерами тела, по-видимому, не является непосредственной, но может быть опосредована общими причинами. Известно, что уровень этих электролитов, особенно K, связан с величиной артериального давления. Низкое содержание K в организме обусловливает высокий уровень кровяного давления и повышенный риск гипертонии (Suter P.M., 1998). Вместе с тем, в период пубертатного скачка у детей нередки случаи нарушения регуляции АД по гипертензивному типу, связанные с перестройками в сердечно-сосудистой системе и резким увеличением линейных размеров тела (Подростковая медицина, 1999). То есть, связь между уровнем K (и сопряженного с ним в обмене Na) и размерами тела может объясняться особенностями работы гормональных систем в этом возрасте.

Связь Zn с увеличением размеров тела может рассматриваться как прямая, поскольку он принимает непосредственное участие в процессах, связанных с ростом организма (активация соматотропного гормона, синтез белка, формирование костной и хрящевой ткани и т.д.). По-видимому, с ролью Zn связана также тенденция к увеличению размеров тела с ростом соотношения Zn/Cu, т.к. Cu является биохимическим антагонистом этого элемента (Spallholz J.E. et al., 1999).

Антагонистическими отношениями соответствующих металлов, по-видимому, отчасти объясняется и выраженная положительная корреляция между размерами тела и соотношениями Ca/Pb, Ca/Al, Zn/Cd и Zn/Pb. Кроме того, более высокое содержание условно токсичных химических элементов может само по себе оказывать угнетающее влияние на рост и развитие организма, обусловливая положительную связь размеров тела с соотношениями Mg/Al, Mg/Pb, Ca/Pb, Ca/Al, Zn/Cd, Zn/Pb, и отрицательную - с содержанием самих токсикантов, в частности, Pb.

Таблица 5. Корреляция между соотношением содержания химических элементов в волосах и некоторыми антропометрическими параметрами у девочек 7-14 лет

Таблица 6. Корреляция между соотношением содержания химических элементов в волосах и некоторыми антропометрическими параметрами у мальчиков 7-14 лет

Нужно отметить, что у девочек практически всегда корреляции оказываются относительно более сильными, чем у мальчиков. Возможно, этот феномен связан с большей стабильностью метаболизма, характерной для женского организма.

Таким образом, антропометрические характеристики, и, прежде всего, линейные размеры тела, у детей 7-14 лет в значительной мере связаны с обеспеченностью организма макроэлементами и цинком, а также нагрузкой токсичными металлами. В то же время, индекс массы тела в меньшей степени, чем линейные размеры, подчиняется непосредственным корреляционным зависимостям в отношении уровня элементов. По-видимому, это свидетельствует о различном характере обменных процессов у детей с разным конституциональным статусом, отражением которых является индекс массы тела.

Особенности элементного состава волос у детей 7-14 лет с нормальным, сниженным и повышенным ИМТ.

Результаты проведенных исследований показывают наличие достоверных различий в содержании ряда элементов в волосах детей из выделенных групп. Для детей обоих полов с низким ИМТ характерно пониженное содержание Ca относительно групп с нормальным ИМТ: в волосах как у мальчиков, так и у девочек с низким ИМТ содержится на 10 % меньше Ca (p < 0,01). Кроме того, мальчики с пониженным ИМТ отличаются более низким уровнем Mg (p < 0,001), P (p < 0,01) и Si (p < 0,05), и более высоким - Cr (p < 0,02) и Cd (p < 0,05). У девочек с низким ИМТ отмечен более низкий уровень As (в 1,4 раза, p < 0,01).

Большинство особенностей, отличающих группы детей с низким ИМТ от соответствующих групп с нормальным ИМТ, сохраняется и при сравнении их с детьми из групп с высоким ИМТ. Так, в волосах у мальчиков с низким ИМТ по сравнению с мальчиками с высоким ИМТ обнаружено также меньше Ca (p < 0,001), P (p < 0,001), Mg (p < 0,01) и больше Cr (p < 0,01). А у девочек - меньше Ca (p < 0,01) и As (p < 0,001). Кроме того, девочки с низким и высоким ИМТ уже значимо различаются по содержанию фосфора, которого у первых меньше (p < 0,02), и железа (больше, p < 0,05).

При сопоставлении групп с низким и высоким ИМТ также выявляется ряд особенностей, имеющих при сравнении их с группой нормального ИМТ характер тенденций. Так, у девочек на значимый уровень выходят различия в содержании фосфора (p < 0,02) и железа (p < 0,05). В этих случаях значения содержания элементов в волосах представителей групп с нормальным ИМТ находятся на промежуточном уровне.

Интересно, что в содержании химических элементов в волосах детей практически не выявляется различий между группами с нормальным и высоким ИМТ. Лишь мальчики с нормальным ИМТ характеризуются относительно высоким содержанием Zn, которое значимо (p < 0,05) отличается от значения, полученного для группы с высоким ИМТ. Однако это различие невелико, а отсутствие достоверных отличий от группы с низким ИМТ не позволяет утверждать, что группа с нормальным ИМТ выделяется из общей выборки высоким уровнем цинка.

Следует отметить, что в целом девочки характеризуются меньшими межгрупповыми различиями в содержании элементов, нежели мальчики. Сказанное относится также к соотношениям химических элементов. У девочек здесь отмечено единственное существенное различие между группами: низкое отношение Ca/P в группе с низким ИМТ (p < 0,05 и p < 0,02, соответственно при сравнении с нормальным и высоким ИМТ). Что до остальных соотношений, то по ним можно говорить лишь о существовании ряда тенденций. Так, с возрастанием ИМТ увеличиваются соотношения Ca/Mg, Ca/Al, Ca/Pb и As/Se. При сравнении групп с низким и высоким ИМТ эти отличия достигают уровня значимости p < 0,05, однако в остальных случаях они являются статистически незначимыми.

У мальчиков также регистрируется низкое значение Ca/P в группе с низким ИМТ (p < 0,05 и p < 0,05, соответственно при сравнении с нормальным и высоким ИМТ). Однако, в отличие от девочек, здесь нельзя утверждать, что группа выделяется из общей выборки, поскольку в случае применения поправки Бонферрони различия теряют значимость.

В то же время, по соотношениям Ca/Al и Mg/Al группа с низким ИМТ у мальчиков определенно выделяется из общей выборки, отличаясь от других групп существенно меньшими значениями (p < 0,001 во всех случаях...