Журнал «Здоровье ребенка» 4 (25) 2010

В последние десять лет изучение влияния загрязнения окружающей среды тяжелыми токсичными металлами на элементный статус организма детей является перспективным и актуальным направлением экологической физиологии [3, 7, 8]. Дефицит кальция (Ca) среди детского населения — достаточно распространенное явление в Украине [2], которое имеет как алиментарное происхождение [12, 20], так и может быть следствием избыточного поступления в растущий организм ребенка токсичных металлов — антагонистов кальция (свинца, стронция) из промышленно загрязненной среды [10]. На протяжении 2002–2010 гг.сотрудниками кафедры нормальной физиологии в рамках программ «Здоровье нации» и «Дети Украины» выполняется научная работа с целью оценки влияния факторов антропогенной среды на функциональное состояние нервной, сердечно-сосудистой, иммунной систем выборочных когорт детей и подростков с помощью биомониторингового исследования [4, 16]. В ранее выполненной работе исследовали содержание кальция, свинца (Pb), стронция (Sr) у практически здоровых детей 12–13 лет — жителей г. Симферополя [6]. В тестируемой группе городских школьников был установлен дефицит кальция, содержание свинца и стронция находилось в пределах принятой на сегодняшний день условной нормы.

Целью настоящей работы стало сравнение содержания Ca, Pb, Sr в волосах детей 12–13 лет, которые проживали в регионах Украины с различной антропогенной нагрузкой.

Решали следующие задачи: 1) оценивали содержание Ca, Pb, Sr в волосах детей 12–13 лет, проживающих в промышленно загрязненных регионах Украины; 2) выполняли сравнительный анализ содержания этих химических элементов в группах детей, проживающих в регионах Украины с различной антропогенной нагрузкой.

Материалы и методы

Для решения поставленных задач была сформирована группа детей из 25 человек 12–13 лет (17 мальчиков, 8 девочек) с установленным диагнозом «вегето-сосудистая дистония» (ВСД), которые проходили курс оздоровления в неврологическом санатории «Искра» (г. Евпатория). На санаторно-курортное лечение дети прибыли из промышленно загрязненных регионов Восточной Украины — Запорожской, Днепропетровской и Донецкой областей. Группу сравнения составили 30 практически здоровых детей (15 мальчиков, 15 девочек), жителей г. Симферополя. Пробы волос получали путем их состригания с прикорневой части (2–3 мм) с 3–5 мест на затылочной области головы, ближе к шее, в количестве не менее 3 г .

Определение содержания химических элементов выполняли методом рентген-флуоресцентной спектрофотометрии в лаборатории промышленной токсикологии и гигиены труда Института медицины труда (г. Киев).

Статистический анализ данных проводили при помощи программы Statistica 6.0 ( Stat - Soft , 2001). Проверку характера распределения содержания Ca , Pb , Sr в волосах выполняли по критериям Колмогорова — Смирнова и Лиллифорс. В случае нормального распределения уровня элемента оценивали средние значения (M), среднеквадратическое отклонение ( s ). В случае распределения, отличающегося от нормального, — медиану ( Me ) и интерквартильный размах (25%; 75%). Достоверность различий между группами оценивали с помощью U -критерия Манна — Уитни и t-критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение

Известно, что содержание макроэлементов (МаЭ) и микроэлементов (МЭ) в волосах отражает элементный статус организма в целом, а пробы этой биологически стабильной ткани могут являться интегральным показателем минерального обмена как нервной системы, так и всего организма [9, 15]. Кроме этого, элементный состав волос отражает суммарное поступление загрязняющих веществ из окружающей среды по всем биогеохимическим пищевым цепям, а следовательно, позволяет использовать их количественные значения в качестве биомаркеров экспозиции в диагностике элементных дисбалансов [14]. В связи с этим в настоящей работе при проведении биомониторингового исследования групп возможного «экологического риска» определяли содержание Ca , Pb и Sr в волосах обследуемых детей 12–13 лет, постоянно проживающих в регионах Украины с разной антропогенной нагрузкой.

Проверка характера распределения химических элементов в волосах детей с ВСД по критерию Колмогорова — Смирнова и Лиллифорс показала, что оно не подчинялось закону нормального распределения ни для одного из исследованных металлов. В то же время в группе практически здоровых детей, постоянно проживающих в г. Симферополе, распределение содержания Са в волосах приближалось к нормальному.

Считается, что нормальному распределению, как правило, подчиняются эссенциальные элементы, а токсичные, в связи с возможными различиями в их экзогенном поступлении в организм, чаще характеризуются отличным от нормального распределением [11]. В связи с этим для сравнения полученных результатов в содержании элементов между группами детей использовали не только t -критерий Стьюдента, но и непараметрический U -критерий Манна — Уитни.

Результаты биомониторингового исследования содержания Ca , Pb , Sr в волосах детей, проживающих на территориях с различной антропогенной нагрузкой, позволили выявить некоторые особенности количественного содержания химических элементов в волосах (табл. 1).

Определили, что по сравнению с дефицитным содержанием Са у детей 1-й группы, жителей г. Симферополя, у детей 2-й группы, постоянно проживающих на территориях с высокой антропогенной нагрузкой, уровень МаЭ превышал верхнюю границу нормы.

Известно, что повышение концентрации Са в плазме крови обычно запускает механизмы гуморальной регуляции МаЭ, приводящие к быстрой нормализации его уровня. Существует мнение, что повышенное содержание Са в волосах может указывать не на его избыток, а на усиленное выведение из организма, что может быть связано с повышением содержания в организме антагонистов Са, например, Pb или Sr [15]. Другой причиной избытка содержания Са в волосах может быть расстройство нейроэндокринной регуляции в организме детей, которая имеет место при функциональных нарушениях в автономной нервной системе (АНС).

Распространенность дефицита Са у детей школьного возраста — достаточно масштабное явление, и в этом отношении полученные нами результаты хорошо согласуются с литературными данными [12, 20]. В настоящее время считают, что важной причиной снижения обеспечения организма детей кальцием является значительное замещение сладкими напитками молока, основного источника МаЭ [18]. По официальному заключению Американской академии педиатрии, следствием высокого потребления сладких газированных напитков являются ожирение, повреждение зубной эмали, нарушение минерализации костной ткани [21]. Учитывая, что обследуемые нами группы детей вряд ли отличались пищевым рационом, который, скорее всего, не соответствовал суточной норме потребления молочных продуктов, причина выходящего за пределы нормы содержания Са в волосах заключается в том, что дети 12–13 лет могут находиться в начале подросткового возраста. В этот период различия, в том числе содержания МаЭ и МЭ, могут проявиться в максимальной степени в связи с началом полового созревания. Наряду с изменением вегетативных функций и психической деятельности в подростковом возрасте у детей наблюдается резкое увеличение длины и массы тела, требующее ускоренного и интенсивного обмена Са, который поддерживается прогрессивными структурными изменениями в щитовидной железе [19]. Предполагаем, что на фоне ВСД у детей 2-й группы изменение в процессах регуляции обмена Са нашло отражение в его избыточном накоплении в волосах.

Межгрупповые отличия по содержанию Са в волосах детей двух групп согласно U -критерию Манна — Уитни составили: Z = –6,3; р = 0,000; t-критерий Стьюдента: t = –11,8; р = 0,000. Таким образом, разница в содержании Са в биоткани детей из разных регионов проживания была значительной (рис. 1).

Содержание Pb в волосах детей двух групп также значительно отличалось. Если у практически здоровых детей, проживающих в условиях среднего города, его значения ( M ± s , медиана; интерквартильный размах) находились в пределах условной нормы, то у детей, постоянно живущих в промышленно загрязненных регионах Украины, содержание Pb значительно превышало верхнюю границу нормы (табл. 1). Известно, что абсорбция Pb в условиях дефицита Са может увеличиваться до 30 % [13]. Области, из которых прибыли на оздоровление дети 2-й группы, характеризуются выраженным техногенным изменением среды и повышенным содержанием в ней тяжелых металлов, в том числе Pb, в воздухе, воде и продуктах питания [8].

Таким образом, кроме возможных нарушений регуляции обмена кальция у детей с функциональными расстройствами АНС [5], его повышенное содержание в волосах может быть связано с избыточным содержанием Pb в организме [9, 15].

Межгрупповые отличия по содержанию Pb в волосах детей двух групп по U -критерию Манна — Уитни составили: Z = –6,1; р = 0,000; t-критерий Стьюдента: t = –3,34; р = 0,001, что свидетельствует о значительной разнице в содержании Pb у детей, проживающих в регионах Украины, отличающихся по антропогенной нагрузке (рис. 2).

Полученные нами результаты содержания химических элементов в организме детей этого возраста соответствуют литературным данным. Установлено, что распространенность изменений элементного статуса здоровых детей в возрасте 13 лет составляет около 76 % [17]. Так, выявлена достоверная взаимосвязь между накоплением у детей этого возраста токсичных металлов, таких как Pb , Cd , и дефицит эссенциальных — Ca , Zn , Fe [17]. Элементный статус детей с нарушениями АНС характеризуется дефицитом эссенциальных элементов ( Mg , Fe , Cu , Co , Mn ) и избытком токсичных ( Pb , Cd ) по сравнению со здоровыми ровесниками [5].

Принципиально важным для оптимального функционирования организма является не только и не столько количество попадающего в организм химического элемента, сколько его количественное соотношение с другими МЭ, которое может решающим образом влиять на всасывание и, таким образом, определять в конечном итоге его концентрацию в организме. По этой причине имеет значение не столько содержание элемента, например, в пище и воде, сколько его сбалансированность с другими МЭ. Такими наиболее важными являются, например, соотношения «Ca — Sr» [11]. Корреляционный анализ концентраций Ca , Pb , Sr у детей обеих групп, показал, что только между Ca и Sr существует достаточно c ильная — высоко достоверная прямая связь: в 1-й группе — r = 0,56; p = 0,001; во 2-й группе — r = 0,62; p  = 0,0009 (рис. 3).

Известно, что снижение количества Са в рационе питания, особенно у детей, приводит к усилению всасывания Sr с 30 до 70 % [13]. Несмотря на то, что среднее содержание Sr в волосах детей обеих групп находилось в пределах нормы, установили достоверные отличия, по U -критерию Манна — Уитни они составили: Z = –4,1; р = 0,0003, по t-критерию Стьюдента: t = –4,14; р = 0,0001.

С учетом состояние городской среды экокризисных регионов Восточной Украины, где распространенность заболеваний среди детей и подростков, в том числе и нервной системы, выше, чем в остальных областях [1], исследование и оценка содержания химических элементов в волосах выборочных групп детей является необходимым направлением в экологической физиологии. Цель такого биомониторинга — не только выявление избытка токсичных и дефицита эссенциальных элементов, установление степени дисбаланса, но и разработка последующей коррекции дисбаланса элементов в организме детей, с разным состоянием здоровья проживающих на территориях с различной антропогенной нагрузкой.

Выводы

1. Результаты биомониторингового исследования содержания кальция, стронция и свинца в волосах детей из разных регионов Украины выявили дефицитное содержание кальция у практически здоровых детей — жителей г. Симферополя (236,63 ± 122,80 мкг/г) и превышение его у детей, проживающих в промышленно загрязненных регионах востока Украины (882,72 ± 274,44 мкг/г).

2. Выявлено превышение содержания свинца (14,89 ± 21,90 мкг/г) в волосах детей — жителей промышленно загрязненных регионов востока
Украины.

3. Содержание стронция в волосах детей обеих группах находилось в пределах условной нормы.

4. Установлены достоверные межгрупповые различия в содержании кальция, стронция и свинца в волосах детей, проживающих в разных регионах Украины (0,001 Ј р Ј 0,000).