Журнал «Здоровье ребенка» 6 (41) 2012

В настоящее время все больше осознается значимость взаимосвязи функционального состояния нервной и иммунной систем, психического здоровья детей и состояния окружающей среды. Ее загрязнение в связи с интенсивным увеличением объема транспорта, развитием промышленной деятельности, проблемой утилизации бытовых отходов приводит к прогрессирующему ухудшению состояния городской среды. Многочисленными исследованиями установлена прямая зависимость между уровнем антропогенной загрязненности окружающей среды и показателями нервно­психического здоровья, состояния иммунитета детей [3, 4]. При этом известно, что качество психического здоровья влияет как на состояние физического здоровья, так и на одну из его интегральных характеристик — статус иммунной системы.

Макро­ и микроэлементы (МаЭ, МЭ) обеспечивают химический гомеостаз мозга и иммунные процессы в организме человека [7–9]. Установлено, что отклонение в поступлении в организм МаЭ и МЭ, нарушение их соотношения в рационе питания непосредственно могут влиять на деятельность органов и систем, изменять сопротивляемость развивающегося детского организма, а следовательно, и способность к адаптации и обучению. Так, у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью (СДВГ) [5], детей, перенесших внутриутробную инфекцию [2], детей с различной степенью задержки психического развития [18] выявляют широкий спектр изменений функционального состояния нервной и иммунной систем, которые обусловлены нарушениями металло­лигандного гомеостаза. В связи с этим представляет интерес исследование состояния элементного статуса у детей с нарушением психического развития, проживающих в условиях социальной депривации. В ранее выполненных работах мы исследовали содержание некоторых химических элементов у детей разного возраста, проживающих в регионах Украины с отличающимся уровнем антропогенной нагрузки [14]. Целью настоящей работы стало выявление особенностей элементного статуса у детей с нарушением психического развития по содержанию Ca, Fe, Mn, Mo, Ni, Sr, Pb в волосах.

Материалы и методы

Была обследована группа детей — воспитанников школы­интерната № 1, г. Симферополь. В группу во­шли 30 человек (20 мальчиков и 10 девочек) от 10 до 16 лет (средний возраст 12,8 ± 0,3 года). Из всех обследованных детей 42 % имеют специфические расстройства речи (шифр F80); 48 % — органические эмоционально­лабильные расстройства (шифр F06.65); 36 % — расстройства психического развития (шифр F88); 16 % — гиперкинетические расстройства (шифр F90); у 23 % обследованных детей установлена задержка роста и развития. Диагностическая квалификация нарушений психического развития детей осуществлялась детскими психиатрами и психологами на основе клинико­психопатологического анализа и данных клинического и психологического исследования. Группу сравнения составили 30 практически здоровых ровесников (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. При получении биоматериала (проб волос) соблюдали этические нормы. На обследование каждого воспитанника интерната получили согласие администрации, а здорового ребенка — согласие родителей и самих детей.

Определение содержания 7 химических элементов выполняли методом рентген­флуоресцентной спектрофотометрии (измерение по методике № 12­4502) в лаборатории промышленной токсикологии и гигиены труда Института медицины труда (г. Киев). Отклонения индивидуального и группового элементного профиля волос детей от нормы отмечали, ориентируясь на принятые референтные значения содержания химических элементов в волосах [13].

Статистический анализ данных проводили при помощи программы Statistica 6.0 (Stat­Soft, 2001). Проверку характера распределения содержания Ca, Fe, Mn, Mo, Ni, Sr, Pb в волосах выполняли по критериям Колмогорова — Смирнова и Лиллифорс. В случае нормального распределения уровня элемента оценивали средние значения (M), среднеквадратическое отклонение (SD). В случае распределения, отличающегося от нормального, — медиану (Me) и интерквартильный размах (25, 75 %). Достоверность различий между группами оценивали с помощью U­критерия Манна — Уитни. При оценке результатов статистически достоверным принимали уровень различий при р < 0,05.

Результаты и их обсуждение

В последнее время наряду с исследованиями крови, мочи, слюны изучению такого биологически стабильного субстрата, как волосы, отдается предпочтение при установлении особенностей элементного баланса организма у детей. Считают, что пробы волос являются интегральным показателем минерального обмена как всего организма человека, так и его нервной и иммунной систем [7, 8]. Немаловажным обстоятельством в выборе волос в качестве основного индикатора элементного статуса являются, кроме объективности получаемой информации, этические принципы проведения медицинских исследований, в которых принимают участие когортные группы детей. В связи с этим в настоящей работе при проведении биомониторингового исследования выполняли определение содержания Ca, Fe, Mn, Mo, Ni, Sr, Pb в волосах обследуемых.

Проверка характера распределения химических элементов в волосах детей опытной группы по критерию Колмогорова — Смирнова и Лиллифорс показала, что к нормальному приближалось распределение эссенциальных Ca, Mn и условно­токсичного Ni. В группе контроля к нормальному приближалось распределение Са, Ni и Pb.

Результаты биомониторингового исследования содержания 7 элементов в волосах детей с разным уровнем психического развития позволили выявить некоторые отличия их количественного содержания в волосах (табл.1).

По результатам биомониторинга, в волосах детей опытной группы (1­я) содержание Ca и Ni превышало верхнюю границу условной нормы на 16 и 54 % соответственно. Величина медианы Mn и его 25­го перцентиля были равны нулю, а его 75­й перцентиль превышал верхний предел условной нормы в два раза. Значения медиан Sr и Pb находилось в пределах нормы, а медиана Мо и 25­й перцентиль были равны нулю. Таким образом, значения медиан в группе детей с нарушением психического развития позволили установить гиперэлементоз условно­токсичного Ni, основного Са.

В группе контроля (2­я) особенности статуса 7 элементов заключались в дефиците содержания Са, Fe и Mn. При этом отклонение от нижней границы референтного значения Са и Fe составило 28 и 60 % соответственно, а величина медианы необходимого для нейромедиаторной передачи Mn приближалась к нижней границе нормы (табл. 1). Последнее может означать дефицит этого элемента у большинства детей контрольной группы. Содержание Ni, Sr, Pb у здоровых детей находилось в пределах референтных значений, а медиана Мо и его 25­й перцентиль, как и в 1­й группе, были равны нулю.

Детальный анализ нарушений элементного баланса в группе детей с нарушением психического развития позволил установить, что избыток Ni был у 80 %, Са — у 72,4 % обследованных. Дефицит Fe регистрировали у 21 %, а его избыток — у 10 % детей. Несмотря на нулевое значение медианы для Mn, его содержание среди детей этой группы было избыточным у 45 % (рис. 1). Иными словами, почти у половины обследованных этот элемент в волосах не определялся, а у большей половины, по данным рентген­флуоресцентного анализа, был избыток Mn. Учитывая, что волосы считаются индикатором содержания Mn в организме человека [12], можем считать, что в группе детей с нарушениями психического развития был гиперэлементоз Mn.

Ни у одного тестируемого ребенка этой группы не было установлено превышения биологически допустимого уровня токсичного Pb в волосах, Мо не был обнаружен в волосах у 60 %, а Sr — у 30 % детей. Наиболее часто встречаемыми комбинациями избыточных значений элементов в волосах этой группы детей были: Cа­Mn­Ni и Cа­Ni в 9 и 8 случаях соответственно. У 6 детей наблюдали сочетание избыточных концентраций Fe и Cа­Mn­Ni.

С учетом вышесказанного можно констатировать, что дисбаланс у детей с нарушениями психического развития носил следующий характер: существенный гиперэлементоз условно­токсичного Ni и основного Са сочетался с избытком эссенциального Mn у 55 % и дефицитом эссенциального Fe у 21 % детей группы.

В литературе есть данные о состоянии элементного статуса детей с разными нарушениями нервной системы. Так, например, у детей, перенесших внутриутробную инфекцию, установили значительное преобладание дисбаланса эссенциальных элементов над дисбалансом токсичных. Авторы объяснили подобный характер нарушений элементного статуса внутренними причинами, обусловленными существенными нарушениями усвоения и метаболизма МаЭ и МЭ у таких детей [2]. В работе О.А. Громовой показан значительный элементный дисбаланс у детей от 4 до 12 лет с СДВГ, признаком которого был дефицит Ca, Mg, Zn, Cu, Mn [5]. В других работах установлена связь между повышенным содержанием Pb и Cd и дефицитом Zn в пробах волос и наличием у детей расстройств деятельности психической сферы (умственная отсталость, расстройства в поведении, дислексия), гиперактивности [18]. В литературе описан механизм развития иммунодефицита у новорожденных в постнатальном периоде, основанный на нарушении клеточного звена иммунитета, подавлении функции макрофагов при поступлении в организм матерей во время беременности избыточных концентраций Pb, Mn и Fe [9]. Неблагоприятное влияние химических факторов окружающей среды на развивающийся организм детей с нарушениями психического развития может усугубляться и рядом других обстоятельств. Так, у детей, воспитывающихся в условиях интернатов и детских домов, чаще, чем у здоровых ровесников, выявляют эклампсию у матерей, алкоголизм и курение у родителей, недоношенность, низкую массу тела при рождении [15]. Все указанные причины в комплексе могут негативно влиять на состояние элементного баланса организма ребенка.

Анализ состояния элементного статуса у детей группы контроля обнаружил, что концентрации Са были дефицитными у 76 % обследуемых, а дефицит Fe установили у 73,4 % детей (рис.1). Как и предполагалось, несмотря на близкие к нормальному уровню значения для Mn, его содержание у детей внутри группы обнаружило 43 % случая дефицита. Концентрации Pb, как и в 1­й группе, а также Sr не превышали допустимого уровня, установленного для такой биоткани, как волосы. У 70 % детей группы в волосах не был обнаружен Мо.

Наиболее часто в группе контроля встречалось сочетание дефицита 3 (Ca­Fe­Mn) или 2 (Cа­Fe) эссенциальных элементов (9 и 8 случаев соответственно). Гораздо реже наблюдали дефицит только одного металла: Са (4), Fe (4) и Mn (2), только у одного из обследуемых было выявлено сочетание дефицита Ca и Mn.

Таким образом, главной особенностью элементного дисбаланса в группе здоровых детей было наличие существенного дефицита только эссенциальных элементов (Ca, Fe, Mn) при нормальном содержании Ni, Sr, Pb.

Выполнив сравнительный анализ по межгрупповому отличию в содержании всех элементов (U­критерий Манна — Уитни), установили достоверную разницу в содержании: Са (р = 0,000), Ni (р = 0,000) и Fe (р = 0,000). Несмотря на то, что средние значения и медиана содержания Sr и Pb в волосах детей обеих групп находились в пределах нормы, а у значительной части детей обеих групп Мо не был обнаружен в волосах, установлена достоверная разница в содержании и для этих элементов (0,04 £ р £ 0,000). Не было обнаружено достоверных отличий содержания Mn в волосах.

Из литературы известно, что распространенность дефицита Са среди детей школьного возраста — достаточно масштабное явление [10, 11]. Наиболее частые причины дефицита Са у практически здоровых детей школьного возраста достаточно подробно описаны в предыдущей работе [6]. Однако стоит напомнить, что основной причиной снижения обеспечения организма детей Са в первую очередь считают вытеснение из рациона питания молока как основного источника этого МаЭ [16]. Обследуемые нами дети, воспитанники интерната, вряд ли имели недостаток в пищевом рационе молочных продуктов. Но даже при хорошем питании и медицинском обслуживании дети, растущие в условиях депривации, резко отстают в своем психическом развитии от сверстников. В связи с этим избыточные концентрации Са в волосах детей, отражающие состояние его баланса в организме, возможно, являются отражением патологических изменений в нервной системе детей с нарушением психического развития. Например, известно о развитии перинатальных гипоксических повреждений мозга при избыточном накоплении внутриклеточного Са, а хроническая внутриутробная гипоксия способствует угнетению активности многих ферментов, в том числе и ферментов трансмембранного транспорта (Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺­АТФазы), вследствие чего и развиваются серьезные нарушения в функционировании клеточных мембран нейронов [8]. Существует и другое мнение о причине увеличенного содержания Са в волосах. По мнению А.В. Скального (2004), повышенные концентрации Са в этой биологически стабильной ткани свидетельствует не о его избытке в организме, а, напротив, о развивающемся дефиците Са либо о его вытеснении из организма антагонистами (Pb, Cd) [12].

Под пристальным вниманием педиатров и специалистов в области неврологии находится обмен и метаболизм эссенциального Fe. Установлено, что как недостаток, так и избыток Fe в нервной ткани приводит к активации прооксидантных процессов, а значительный дефицит Fe вызывает нарушение продукции нейромедиаторов (серотонина, дофамина, норадреналина), миелина [8]. Дефицит Fe ведет к ослаблению функции иммунной системы, что проявляется в низкой активности ферментов, белков, рецепторного аппарата клеток крови, в состав которых входит этот МЭ. В то же время перегрузка организма Fe ингибирует ряд функций иммунитета: угнетается популяция Т­хелперов, нарушаются фагоцитарные функции макрофагов [7]. При отсутствии коррекции дефицита Fe задержка умственного и физического развития усугубляется, регистрируют изменение поведенческих реакций [11]. Так как дефицит Fe в опытной группе был у 21 % детей, а в контрольной — у значительной части обследуемых, следует учесть данное обстоятельство при составлении индивидуальной программы пищевой коррекции.

Известно, что ионы Mn²⁺ необходимы для синтеза и обмена нейромедиаторов, являются кофактором интегринов, крайне важных при формировании нейронных сетей [8]. Необходим Mn и для регуляции иммунных реакций, являясь компонентом супероксиддисмутазы, которая защищает мембраны клеток крови. Физиологическое действие Mn дозозависимо, он способен конкурировать с ионами Са²⁺ в составе киназ и влиять таким образом на функциональную активность клеток [7]. Дефицит Mn — одно из распространенных отклонений в организме здоровых детей, что связано с повышенной психоэмоциональной нагрузкой у школьников за счет усиленного расхода Mn для обеспечения основных нейрохимических процессов в ЦНС [12]. В нашей работе дефицит этого МЭ был выявлен только в группе практически здоровых детей, программа обучения которых, безусловно, отличается большей сложностью, чем у детей с нарушениями психического развития и проживающих в условиях интерната. У последних избыток Mn наблюдался почти в половине случаев, что может быть обусловлено нарушением регуляции обмена этого МЭ, характерного для детей с расстройствами в нервной и мышечной системе и астено­невротической патологией [1]. Например, у детей от 5 до 13 лет, жителей Гонконга, имеющих спастические расстройства нервно­мышечной системы, методом рентген­флуоресцентной спектрометрии было обнаружено достоверно более высокое содержание Mn в волосах, чем у здоровых сверстников [17].

Никель разные авторы относят как к условно­эссенциальным, так и к условно­токсичным МЭ [8]. Эссенциальность Ni была показана рядом исследователей в экспериментах на животных (Anke, 1973). Другие (Paule et al., 1999) обнаружили, что интоксикация солями Ni в эксперименте на мартышках вызывает нарушение мотивационного поведения, обучающих навыков, ухудшение состояния кратковременной памяти. Что касается иммунотропного действия, то в литературе встречаются сведения об иммунотоксическом действии избыточных концентраций Ni, который подавляет активность Т­клеточного ответа, уменьшает жизнеспособность альвеолярных макрофагов, снижает содержание лизоцима в секретах [7].

Молибден считают эссенциальным МЭ, обладающим нейро­ и иммунотропными эффектами, которые на сегодняшний день исследованы недостаточно. Одними из проявлений недостатка Мо в организме являются повышенная возбудимость, раздражительность, снижение активности молибденсодержащих ферментов [12]. Хроническая экспозиция соединений Мо вызывает атрофические изменения тимуса, лимфоузлов, селезенки [7]. Волосы считаются индикатором содержания Мо в организме человека, при этом рентген­флуоресцентный метод допускает нулевые значения как минимальную границу его содержания. В нашем исследовании только у 40 % детей опытной группы и у 30 % контрольной был обнаружен этот МЭ.

Полноценное присутствие эссенциальных МЭ и минимальное, не угрожающее срыву адаптационных механизмов содержание токсичных и условно­токсичных элементов составляют один из важнейших компонентов нормального становления и функционирования развивающегося организма детей в целом, нервной и иммунной систем в частности. Недостаточность сведений о роли некоторых МЭ (Ni, Mo, Sr) в гомеостазе мозга и иммунологической реактивности организма, наличие сложных химических взаимоотношений между МЭ (синергизм/антагонизм) делают проблему изучения особенностей элементного статуса у детей с нарушениями психического развития своевременной и актуальной. Качественная диагностика элементного баланса, определение характера дисбаланса у такой категории детей будет способствовать более точной его коррекции, а следовательно, лучшему прогнозу в освоении такими детьми школьной программы и овладении профессиональными навыками при дальнейшем обучении.

Выводы

1. Результаты биомониторингового исследования содержания кальция, железа, марганца, никеля, молибдена, стронция и свинца в образцах волос у детей с нарушением психического развития позволили установить, что элементный дисбаланс характеризовался гиперэлементозом никеля и кальция, дефицитом железа у 21 % и избытком марганца у 55 % обследуемых.

2. В группе практически здоровых детей элементный дисбаланс характеризовался гипоэлементозом эссенциальных кальция, железа и марганца.

3. Содержание токсичного свинца и условно­токсичного стронция в волосах детей обеих групп находилось в пределах условной нормы. Эссенциальный молибден не был обнаружен в волосах 60 % детей с нарушением психического развития и у 70 % детей группы контроля.

4. Установлены достоверные межгрупповые различия в содержании всех элементов (0,001 £ р £ 0,0001), за исключением марганца.