Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Адаптационные изменения элементного статуса и функциональное состояние организма при воздействии эколого-физиологических факторов
ВАК РФ 03.03.01, Физиология
Автореферат диссертации по теме "Адаптационные изменения элементного статуса и функциональное состояние организма при воздействии эколого-физиологических факторов"
На правах рукописи
Мироппшков Сергей Владимирович
АДАПТАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
03.03.01 - физиолога»
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук
1 7 АПР 2С14
Москва-2014
005547225
Работа выполнена в Институте биоэлементологии ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» Министерства образования и науки Российской Федерации и на кафедре гигиены и эпидемиологии ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Научный консультант:
доктор медицинских наук, профессор Нотова Светлана Викторовна
Официальные оппоненты:
Макарова Ирнна Илларионовна - доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО «Тверская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра теории и практики сестринского дела, заведующая кафедрой
Решетник Виталий Кузьмич - заслуженный деятель науки Российской Федерации, член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор, ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН, отдел общей патологии, заведующий лабораторией общей патологии нервной системы
Шакула Александр Васильевич - доктор медицинских наук, профессор, ФГБУ «Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, отдел организации медицинской реабилитации, главный научный сотрудник
Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации
Защита диссертации состоится 18 июня 2014 г. и 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.10 в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский университет дружбы народов» Министерства образования и науки Российской Федерации по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 8.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале УНИБЦ (Научная библиотека) Российского университета дружбы народов (117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 6) и на сайте dissovet.rudn.ru.
Автореферат разослан «_» ___2014 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.203.10, доктор медицинских наук, профессор
Ермакова Наталья Впкторовпа
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
Уровень общего здоровья и качество окружающей среды с учетом как природных, так и антропогенных факторов в значительной степени определяется биогеохимическими особенностями. В этой связи одним in наиболее перспективных направлений современной медицинской науки является изучение «элементного - портрета» населения как в популяции вообще, так и в попуяяционных выборках людей с различными соматическими заболеваниями, в контексте нозологии. Основная цель изучения «элементного портрета» - научная разработка и внедрение мероприятий по устранению гипер- и гипоэлементозов (Авцын А.П. и соавт., 1991). В настоящее время существует парадигма, согласно которой, коррекция дисбаланса макро- и микроэлементов - один из важнейших факторов укрепления здоровья и профилактики заболеваний (Агаджанян H.A., Скальный A.B. и соавт., 2001, 2003, 2004, 2013; Сусликов В.Л., 2000, 2002; Biesalski H.K. et al., 2002; Anke M., 2004).
Изучение физиологических механизмов адаптации человека к различным условиям позволило в последние годы сформировать целостное представление об изменении элементного гомеостаза и возникновении гипер- и гипоэлементозов. При этом, по мере развития учения, от создания и апробации новых высокотехнологичных методов, до формирования баз данных, стало очевидным, что объективная оценка состояния обмена веществ и развития элеменгозов не возможна без изучения мультиэлементного состава биосубстратов. В настоящее время этот метод получил широкое распространение в экономически развитых странах мира (Скальный A.B., 2011). Эффективность метода подтверждается результатами работы ведущих Российских центров. Так, услугами AHO «Центр биотической медицины» за последние годы воспользовались более 500 тысяч человек.
Между тем, накопленные за последние годы наукой факты, ставят под сомнение целый ряд положений существующей в настоящее время концепции оценки и коррекции элементозов человека. Особенно в части понимания показателей «опгимального» ценгильного интервала (25-75 центиль) как общефизиологического для человека как биологического вида.
Напротив, вновь полученные данные наглядно демонстрируют высокие адаптационные возможности организма человека в различных условиях внешней среды при различной элементной обеспеченности. Фактически при неизменном уровне эссенциальных элементов в крови, исследователи нередко констатируют факты значительного отклонения их уровня в биосубстратах (волосы, ногти и т.д.), используемых для диагностики (Нотова C.B., 2005). Помимо этого, содержание элементов в биосубстратах в значительной степени определяется межэлементными взаимодействиями (Momcilovic В., 1987, 2012), индивидуальными (KarganovM. et al., 2010; РадышИ.В. и соавт., 2011, 2013) и этническими особенностями (Бибарцева Е.В., 2010). Между тем все эти факторы, искажающие картину и не позволяющие эффективно лечить и предупреждать элементозы, как правило, являются вторичными. Наиболее значимой и уже реализованной адаптационной реакцией обмена элементов является приспособление организма человека к определенным условиям биогеохимической провинции.
Очевидно, что дальнейшее развитие учения об элеменгозах невозможно без детального изучения региональных особенностей элементного статуса человека и введения региональных «норм». Важным является изучение взаимосвязи обмена химических элементов и мультиэлементного состава биосубстратов человека.
Цель работы: изучить адаптационные изменения элементного статуса и функциональное состояние организма при воздействии экологических и физиологических факторов.
Задачи исследования:
1 Изучить региональные особенности элементного состава различных биосубстратов человека (кровь, моча, волосы) и рассчитать значения 25 и 75 центилей концентрации химических элементов в волосах взрослого населения отдельно взятой биогеохимической провинции (на примере Оренбургской области).
2 Дать сравнительную оценку цифровых значений и информативности среднероссийских и вновь выявленных региональных показателей 25 и 75 центилей содержания химических элементов в волосах на основании анализа функционального состояния организма человека.
3 Изучить особенности функционального состояния организма и показателей минерального обмена практически здоровых лиц с различным уровнем ТТГ.
4 Изучить функциональное состояние и показатели минерального обмена женщин с узловыми эутиреоидными образованиями щитовидной железы и выявить элементы-маркеры развития пролиферативных изменений в щитовидной железе.
5 Изучить особенности перераспределения химических элементов в организме лабораторных животных при различной нутриентной обеспеченности рациона питания.
6 Дать комплексную оценку элементного статуса лабораторных животных в условиях экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза.
7 Разработать научно-обоснованные рекомендации по оптимизации комплексной оценки элементного статуса населения, с учетом специфических особенностей отдельно взятой биогеохимической провинции, с целью профилактики элементозов.
Научная новизна работы
Впервые, в ходе оценки адаптации организма к условиям окружающей среды, с учетом функционального состояния и различного элементного статуса обследованных, показано предпочтение использования региональных норм содержания химических элементов в волосах при диагностике элементозов.
Впервые на территории Оренбургской биогеохимической провинции с помощью современных инструментальных и математических методов определены региональные центильные значения по содержанию 25 важнейших химических элементов в волосах. В результате этих исследований определены значения 2575 дентального интервала для мужчин и женщин Оренбургского региона, как границы региональной физиологической нормы. Наибольшая разница между среднероссийским и региональным значениям оптимального центильного интервала выявлена для йода, селена, кобальта и лития.
Впервые сформулировано положение об адаптивном перераспределении элементов в организме, сделанное на основе сведений о содержании 25 элементов в шерсти, печени, крови и костной ткани лабораторных животных, содержащихся на дефицитном по химшгеским элементам рационе.
Впервые проведено комплексное эколого-физиологическое обследование практически здоровых лиц различных половозрастных групп с разнонормальным ' уровнем ТТГ, включающее оценку физического развития, функционирования кардио-респираторной системы, психофизиологических и метаболических показателей. Выявлено влияние разнонормалыгого уровня ТТГ на показатели липидного спектра крови.
Проведено сравнение показателей минерального обмена в группах с разнонормальным уровнем ТТГ. Получены новые данные о взаимосвязи показателей элементного статуса, биохимического и гормонального профиля.
С помощью многоэлементного анализа, впервые установлены характерные особенности накопления химических элементов в перинодулярной и узловой ткани щитовидной железы женщин с узловым эутиреоидным зобом. Определена взаимосвязь элементного состава различных структур щитовидной железы и волос. Выявлена достоверная прямая связь между содержанием А1, В, С<1, К, 1л, Иа, Ъп, I, Мя, Р, Эе, Бг в волосах и узловой ткани щитовидной железы.
Впервые выявлена прямая зависимость различных невротических проявлений с накоплением токсичных (Сс1, РЬ, А1, Эг) и обратная - со снижением содержания эссенциальных элементов (Эе, ¿п) в волосах женщин с узловым эутиреоидным зобом.
При экспериментальном моделировании тиреотоксикоза и гипотиреоза впервые проведена оценка элементного статуса лабораторных животных на основании изучения содержания 25 химических элементов в шерсти и щитовидной железе. Впервые представлены данные об особенностях накопления и перераспределения эссенциальных и токсичных элементов в организме при изменении тиреоидного статуса.
Теоретическая н практическая значимость
В результате комплексных эколого-физиологических, клинико-биохимических и математических исследований, определены региональные значения ценгильных интервалов содержания химических элементов в организме. Региональные значения необходимо использовать при оценке элементного статуса, что позволит проводить раннюю структурную диагностику на элементном уровне.
Выявленные особенности показателей функционирования сердечно-сосудистой системы, липидного и минерального обмена у лиц с высоконормальным уровнем ТТГ, могут быть использованы для профилактики заболеваний и повышения функциональных резервов организма.
Разработанные региональные значения центильных интервалов содержания химических элементов в волосах нашли отражение в информационных письмах, актах внедрения результатов исследования в лечебно-профилактические учреждения г. Оренбурга.
Материалы работы использованы при подготовке учебно-методических комплексов по дисциплинам «Физиология человека и животных», «Медицинская биохимия», «Биохимия микроэлементов».
Результаты работы внедрены в практическое здравоохранение (информационные письма «Региональные особенности элементного гомеостаза как показатель эколого-физиологической адаптации», «Метаболические и психофизиологические характеристики организма в зависимости от ^ нейроэндокринного статуса», утвержденные Министерством здравоохранения Оренбургской области). Результаты работы используются специалистами студенческой поликлиники Оренбургского государственного университета, ГАУЗ Областной клинической больницы № 2 г. Оренбурга, ООО «Биоматерия», НИИ биоэлементологии Оренбургского государственного университета, на кафедрах биохимии и молекулярной биологии, нутрициологии и биоэлементологии Оренбургского государственного университета.
Основные положения, выносимые на защиту
1 Элементный статус населения отдельно взятой биогеохимической провинции можно рассматривать как результат адаптации обмена веществ к условиям внешней среды. При этом диагностику элементозов и связанных с ними заболеваний следует проводить исходя из региональных центильных интервалов.
2 Наиболее выраженные изменения функционального состояния организма характерны для лиц с высоконормальным уровнем ТТГ, которые проявляются в избыточной активация симпатического отдела вегетативной нервной системы, показателях липидного, минерального обмена и неспецифических реакциях адаптации.
3 Дефицит поступления в организм химических элементов из окружающей среды приводит к перераспределению элементов, обеспечивающему поддержание функционирования жизненно важных органов.
4 Состояние тиреотоксикоза и гипотиреоза влияет на показатели минерального обмена, проявляющиеся в изменении концентрации элементов в различных биосубстратах за счет их перераспределения внутри организма.
Апробация работы
Материалы исследования и результаты работы нашли отражение в научных статьях и других публикациях, а также в докладах и выступлениях на международных и Всероссийских: конференциях: III Международной научно-практической конференции «Биоэлементы» (Оренбург, 2011); IV и V Международном конгрессе Федерации европейских обществ по изучению микроэлементов и минералов (FESTEM) «Trace Elements and Minerals in Medicine and Biology» (Санкт-Петербург, Россия, 2010; Avignon, France, 2013); VII Международной научно-практической конференции «Найновите постижения на Европейската наука 2011» (София, 2011); I Международной научно-практической конференции «Современная медицина и фармацевтика: анализ и перспективы развития» (Москва, 2011); II Международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии, фармакологии и медицине» (Санкт-Петербург, 2011); III съезде Российского
общества медицинской элементологии (Москва-Углич, 2012); Всероссийской научно-практической конференции «Нанотехнологии в фармакологии и медицине» (Москва, 2012); Всероссийской научно-практической конференции «Адаптация человека на Севере: медико-биологические
аспекты» (Архангельск, 2012); V Международной научно-практической
конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине» (Санкт-Петербург, 2013); IX Международной научно-практической конференции «\Узс1юс1ше ра(.пегя1\\'о» (Рг/етук1, 2013).
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы (соглашение №14.1337.21.0122 от 23.07.2012) и Госзадания Министерства образования и науки РФ (проест №262).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 15 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования работ соискателей степени доктора медицинских наук и 2 информационных письма. В иностранных журналах опубликованы 3 статьи.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 348 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы и приложений. Работа иллюстрирована 75 рисунками, 143 таблицами. Указатель литературы содержит 283 отечественных и 179 зарубежных источников.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования
Для решения поставленных задач проведено двухэтапное исследование: клинико-физио логическое и экспериментальное на лабораторных животных (таблица 1).
На первом этапе было проведено обследование рандомизированной выборки (1748 человек в возрасте от 18 до 65 лет). Все обследованные проживали в Оренбургской области не менее пяти последних лет. На этапе изучения физиологических, клиншсо-биохимических показателей и элементного статуса пракпяески здоровых лиц, были сформированы группы с учетом пола и существующей схемы возрастной периодизации онтогенеза человека, основанной на оценке особенностей развития организма (п=562): юноши в возрасте от 18 до 21 года (п=210), девушки в возрасте от 18 до 20 лет (п= 192), мужчины (п=78) и женщины (п=82) в возрасте от 36 до 45 лет. Критериями исключения являлись наличие острых и обострение хронических заболеваний. В соответствии с поставленными задачами, в обследовании приняли участие женщины (п=110) в возрасте от 36 до 45 лет с узловым и многоузловым коллоидным эутиреоидным зобом. Эутиреоидное состояние у всех больных было установлено путем исследования ТТГ, свободных Т4 и Т3 сыворотки крови. Критерием исключения для
данной группы был прием препаратов, влияющих на тиреоидный статус и БАДов, содержащих микроэлементы.
Все обследованные внутри различных половозрастных групп были разделены на 2 группы в зависимости от разнонормалыюго уровня ТТГ. Лица с высоконормальным уровнем ТТГ (2,6-4,0 мЕд/л) составили I группу, с низконормальным уровнем ТТГ (0,4-2,5 мЕд/л) - II группу.
Отбор проб биосубстратов (волосы, кровь, моча, узловая и перинодулярная ~ ткань щитовидной железы) проводили в соответствии с методическими указаниями 4.1.1482-03 и 4.1.1483-03.
Таблица 1 - Общая характеристика, объем и методы исследования
Задачи | n | Метод
Клинико-физиологические исследования
Изучение региональных особенностей элементного гомеостаза 1748 Определение элементного состава биосубстратов (кровь, моча, волосы) методами АЭС-ИСП и МС-ИСП (25 химических элементов)
Сравнение физиологических и метаболических характеристик практически здоровых лиц В различных половозрастных группах в зависимости от уровня ве, Со и I в волосах 562 Антропометрия. Кардиоритмография (аппарат «ВНС-Микро»). Спирография «Спиро-Спектр». Психологическое тестирование «НС-ПсихоТест». Клинико-биохимический анализ крови, (анализатор гематологический MEDONIC СА-620 А/О Юнимед; биохимический анализатор «Clima МС-15»). Оценка неспецифических адаптационных реакций
В различных половозрастных группах с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ 562
Изучение функционального состояния и показателей минерального обмена женщин с узловым (многоузловым) эутиреоидными зобом 110 Антропометрия Психофизиологическое тестирование. Клинико-биохимический анализ крови (анализатор гематологический MEDONIC СА-620 А/О Юнимед; биохимический анализатор «Clima МС-15»), Оценка неспецифических адаптационных реакций. Элементный состав биосубстратов (узловая и перинодулярная ткань щитовидной железы, волосы) методами АЭС-ИСП и МС-ИСП (25 химических элементов)
Экспериментальные исследования (крысы-самцы линии Wistar)
Изучение особенностей обмена химических элементов в организме лабораторных животных при различной нутриентной обеспеченности рациона 60 Элементный состав биосубстратов (ткани тела, печень, костная ткань, кровь, шерсть) методами АЭС-ИСП, МС-ИСП (25 химических элементов)
Изучение особенностей фенотипической адаптации и показателей минерального обмена в условиях экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза 180 Элементный состав биосубстратов (ткани тела, щитовидной железы, шерсть) методами АЭС-ИСП, МС-ИСП (25 химических элементов). Оценка функционального состояния, гематологических и биохимических параметров. Оценка непецифических адаптационных реакций
Определение элементного состава биосубстратов осуществлялось методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой на приборах Optima 2000 DV и ELAN 9000 (Perkin Elmer, США) в лаборатории AHO «Центр биотической медицины» (аттестат аккредитации ГСЭН.1Ш.ЦОА.311, РОСС RU.0001.513118).
Результаты исследования химических элементов в волосах сравнивали со средними значениями содержания данных химических элементов в волосах (2575 центильньш интервал), полученными при проведении популяционных исследований в различных регионах России (Скальный A.B., 2003).
Оценка физического развития проводилась по стандартам принятым ВОЗ и единым антропометрическим методиками.
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) проводился по методике P.M. Баевского (1995 г.). Запись и анализ вариабельности ритма и спектральный анализ вариабельности ритма сердца проводились на аппарате «ВНС-Микро» ООО «Нейрософт». Использовалась программа Поли-спектр дополненная модулем анализа вариабельности ритма сердца Поли-Спектр-Ритм. Показатели дыхания исследовались с помощью компьютерного спирографа «Спиро-Спектр» ООО «Нейрософт».
Психологическое исследование выполнялось на аппаратно-программном комплексе «НС-ПсихоТест» (ООО «Нейрософт»), Оценка психофизиологических параметров заключалась в проведении различных апробированных тестов: оценке простой зршелыю-моторной реакции, тестов на помехоустойчивость; реакции на движущийся предмет; оценке внимания. Психоэмоциональный статус оценивался с помощью 12-ти факторного Фрайбургского личностного опросника (FPI), модифицированной формы «В», шкалы которого предназначены для клинического анализа обобщённых личностных факторов, а также диагностики состояний и свойств личности, которые имеют ведущее значение для процесса социальной адаптации и регуляции поведения (Бурлачук Л.Ф., Морозов С.М., 1999). Для определения психологических особенностей женщин с узловым зобом была использована методика определения невротического состояния, предложенная К.К. Яхиным и Д.М. Менделевичем.
Клинико-лабораторные исследования (общий и биохимический анализ крови, определение уровня гормонов) проводились на гематологическом анализаторе MEDOMC СА-620 А/О Юнимед и аппарате «Clima MC-15» - по стандартным методикам. Определение показателей общих неспецифических адаптационных реакций организма осуществлялось по методу Л.Х. Гаркави, Е.Б. Квакшюй и М.И. Уколовой(1979) в модификации А.Т.Быкова с соавт. (1997). Tim реакции определялся по процентному содержашпо лимфоцитов в лейкоцитарной формуле.
УЗИ щитовидной железы проводили на аппаратах «ALOKA-650», «Diasonics» с использованием линейных датчиков частотой от 5 до 7 МГц в режиме реального времени по стандартному протоколу с использованием цветового энергетического допплеровского картирования кровотока.
Обследование проводилось с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского
сообщества (8/609 ЕС) (2000).
Экспериментальные исследования выполнены на базе экспериментально-биологической клиники (вивария) Института биоэлемешологии Оренбургского государственного университета. Эксперименты на животных осуществляли в соответствии с требованиями Женевской конвенции (International Guiding, 1985). Исследования проводились m крысах самцах линии Wistar.
В рамках первого эксперимента были изучены особенности обмена химических элементов, специфичность перераспределения в организме и информативность элементного состава шерсти, в условиях различной микронутриентной обеспеченности. Для этого было проведено сравнение элементного состава биосубстратов животных, находящихся на полноценном и дефицитном по химическим элементам рационе. В ходе исследования, при балансировании рационов, использованы рекомендации Института питания РАМН (2008). По окончании учетного периода животные выводились из эксперимента и осуществлялся забор биосубстратов в соответствии с методическими рекомендациями А.Ф. Богомолова и соавт. (2005).
В рамках второго эксперимента были изучены особенности фенотипической адаптации и показатели минерального обмена у животных в условиях экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза. В ходе эксперимента были использованы рекомендации В.В. Труш и В.И. Соболева (2003), М.С. Джазаэрли и В.В. Давыдова (2006).
Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью общепринятых методов вариационной статистики с использованием программы StatSoft STATISTIC А 6.1.478 Russian, Enterprise Single. Хранение полученных результатов исследования и первичная обработка материала проводились в оригинальной базе данных Microsoft Excel 2002. Проверка законов нормального распределения осуществлялась с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Оценку статистической значимости различий между группами проводили с помощью t-критерия Стьюдента, в случае близкого к нормальному распределению. С помощью U-теста Манна-Уитни, Колмогорова-Смирнова и Вальда-Вольфовица в случае распределения, отличающегося от нормального, также был проведен корреляционный анализ по Спирмену (Реброва О.Ю., 2002).
Результаты исследования и их обсуждение
На первом этапе работы была сформирована информационная база элементного состава биосубстратов жителей Оренбургской области и проведена её оценка в сравнении с результатами, полученными при проведении популяционных исследований в различных регионах России (Скальный А.В., 2003). Как показали результаты исследований, элементный состав биосубстратов жителей Оренбургской области по целому ряду элементов, отличался от среднероссийских данных, при этом наиболее показательными были расхождения по составу волос (рисунок 1).
В частности, было установлено, что содержание Se и Со в волосах соответственно у 97 и 81 % обследованных было ниже 25 центиля среднероссийских
величин. У большого количества обследованных отмечалось превышение значения 75 центиля по Мв (45,5 %), 81 (47 %) и 1л (60 %).
Эе Со Р Сг А! РЬ К Са Сс1 гп Ма Зп Мп Ре Мд Си а N1 Нд и V Аэ
Рисунок 1 - Распространённость отклонений содержания химических элементов в волосах жителей Оренбургской области по сравнению со среднероссийскими дентальными интервалами.
Исходя из существующей концепции возникновения и развития элементозов человека (Скальный А.В., 2003,2009), отклонения в значениях химических элементов в волосах ниже 25-го и выше 75-го центиля, сопряжены с развитием патологии и, в конечном итоге, «ассоциируется с четкой клинической манифестацией специфических для элементозов симптомов и синдромов». Между тем, полученные данные не подтверждают этого, так как значительной разницы в заболеваемости жителей Оренбургской области и Российской Федерации не обнаружено (МЗ РФ 2010, 2011). '
Учитывая, что с точки зрения существующих физиологических концепций, неблагоприятные условия среды должны стать причиной специфических адаптационных изменений в обмене веществ, с помощью математических методов была проведена обработка всего полученного материала, и рассчитаны значения региональных центильных интервалов. Как показали расчеты, региональные значения оптимального центильного интервала содержания химических элементов в волосах для жителей Оренбургской области оказались отличными от среднероссийских. Причем наибольшими были расхождения по значениям 25 и 75 центилей для Со (3,3 и 5,3 раза), I (1,1 и 3,4 раза), 1л (0 и 3,9 раза) и ве (3,5 и 5,2 раза), соответственно (таблица 2).
Таблица 2 - Сравнение среднероссийских и вновь установленных для Оренбургской области региональных значений 25-75 центильных интервалов содержания химических элементов в волосах, мг/кг
Элементы Среднероссийские значения Региональные значения
25 центиль 75 центиль тт тах 25 центиль 75 центиль
Са 494 1619 167 8464 479 2156
мй 39 137 18 1208 65 248
Р 135 181 8,76 375 122 160
N3 73 331 3,75 10820 81 403
К 29 159 2,32 10140 25 193
Со 0,04 0Д6 0,0002 0.45 0.012 0,03
Сг 0,32 0,96 0,003 2,56 0.25 0,57
Си 9 14 4,64 96,9 9,98 14,4
Ре 11 24 4.92 764 12.8 29,6
Ав 0,00 0,56 0,0012, 0,37 0,02 0,07
I 0,27 4,2 0,0001 155 0,21 1,24
У 0,00 0,02 0,003 0,89 0.016 0,077
Мп 0,32 1,13 0,004 57,7 0.38 1.3
№ 0,14 0,53 0.02 15,6 0,25 0,65
ве 0,69 2,2 0,002 3,06 0,2 0,42
81 11 37 0,6 447 19.5 58
V 0,005 0,5 0,002 0,54 0,057 0,11
га 155 206 71,9 440 155 199
са 0,02 0,12 0,0001 7,02 0.019 0,12
н8 0,05 2,0 0,01 4,92 0,17 0,64
А1 1 18 0,01 228 4,37 14,2
РЬ 0,38 1,4 0,06 50,6 0,32 1,38
Бп 0,05 1,5 0,007 9.56 0,04 0,15
У жителей Оренбургской области менее значительными оказались изменения в значениях 25 и 75 центилей для макроэлементов: Р-на 10,7 и 13,1 %, N3 - на 11,0 и 21,8%, К -на 16 и 21,4% и т.д.
При этом не выявлено выраженного влияния региона проживания на центильные значения токсичных элементов - Сс1, РЬ, вп. Фактически «расстояние» в рамках 25-75 центильного интервала среднероссийских и региональных значений отличались по РЬнаЗ,9%, Сс1на1%. Выявлено расширение интервала и повышение нижней границы (25 центиль) оптимального центильного интервала М^, Ре, N1,1л и (рисунок 2).
rf
рф ; op рф Op РФ'! Op : рф i Op. | рф Op
Mr Na 1-1
РФ Op.
Ni
РФ
Op. РФ Op. РФ' Op.
Se
РФ
Op
Рисунок 2 - Сравнение значений «расстояния» в интервале 25-75 центилей среднероссийских (РФ) и региональных (Ор) «норм» содержания в волосах относительно величины 25 центиля среднероссийского показателя (обозначен линией «1»).
Выявленное уменьшение «расстояния» в интервале 25-75 центиля по Se в 6,9 раза, Со в 6,7 раза, I в 3,4 раза и Сг в 2 раза определялось, в том числе, дефицитом поступления этих элементов с пищей, выявленным при оценке рационов питания различных возрастных групп населения Оренбургской области и изучении элементного состава отдельных пищевых продуктов (Нотова С.В., 2005; Бурцева Т.Н., 2009).
Дефицит микроэлементов сопровождался общим снижением интенсивности обмена организма с внешней средой, что выражалось в значительном снижении уровня элементов в моче обследованных. Так, средние значения содержания Со в моче составили 0,0014±0,00012 мг/л, Se - 0,064±0,007 мг/л, что соответствует нижней границе нормативов, определенных для этого биосубстрата ранее (Bertram, 1992; Скальный А.В., 2000).
При оценке элементного состава цельной крови значительных расхождений с реферетными значениями выявлено не было. Отмечалось некоторое повышение уровня Si до 5,3-6,1 мг/л, при рекомендуемых значениях менее 3,9 мг/л.
Полученные данные наглядно демонстрируют необходимость учета адаптационных реакций организма жителей конкретной биогеохимической провинции при оценке элементного статуса, что подтверждает утверждение Д.С. Саркисова о том, что при изучении различных аспектов «той или иной функции организма... мы всегда имеем дело с приспособлением организма к окружающей среде для сохранения гомеостаза». Как будет показано далее, адаптация организма к дефициту эссенциальных химических элементов реализуется через перераспределение их внутри тканей тела.
В ходе исследований были получены факты, подтверждающие необходимость использования для оценки элементного статуса жителей отдельно взятой биогеохимической провинции не среднероссийские, а региональные нормы. В частности, исходя из среднероссийских норм, практически все население
Оренбургской области характеризовалось состоянием выраженного гипоселеноза. Однако, согласно вновь установленным региональным дентальным интервалам, в рамках всей выборки были выделены группы не только с дефицитным, но и с оптимальным и избыточным уровнем 8е, что позволило провести сравнение физиологических показателей в этих группах.
У обследованных с дефицитом уровня Бе, по данным кардиоинтервалографии, выявлены достоверно более высокие значения ИН, ИВР и ПАПР, следовательно, вегетативный тонус обследованных этой группы соответствовал состоянию умеренной шперсимпатикотонии, что может являться свидетельством перенапряжения регуляторных систем (таблица 3). По результатам данного исследования, вегетативный тонус юношей и девушек с оптимальным и повышенным содержанием Бе характеризовался как эйтония.
Таблица 3 Сравнительная характеристика показателей кардиоинтервалографии юношей и девушек с различным уровнем йе в волосах (региональные центили)
Юноши Девушки
Показатель <25 Ц 25-75 ЦИ >75 Ц <25 Ц 25-75 ЦИ >75 Ц
(п=30) (п=105) (п=75) (п=41) (п=103) (п=48)
ИН 139.8±10,1* 94,8±11,1 102,2±14,2 140Д±11,1* 98,6±10,2 119.2±21.2
ВПР 7,72±0,85* 5,13±0,80 6,8±1.70 7,3±0,25* 6,3±0,41 6,45±1,72
ПАПР 77.2±4,17* 64,6±4,10 68,4±7,40 69,9±5,13* 55,6±ЗД 1 59,4±7.41
Примечание: * - достоверное (р<0,05) различие с группой, с оптимальным уровнем ве в волосах (25-75 ЦИ);
здесь и далее: ПАПР - показатель активности процессов регуляции; ВПР - вегетативный показатель ритма, ИН - индекс напряжения; Ц - центиль; ЦИ - центильный интервал.
Ранжирование обследованных по региональным нормам Бе выявило влияние этого элемента на показатели крови и элементный статус. Для юношей и девушек с дефицитом Бе были характерны достоверно (р<0,05) более высокие, по сравнению с нормальным уровнем Бе, значения ХС (в 1,1 раза) и ТГ(в 1,3 раза). У юношей с дефицитом Бе наблюдались также более высокие значения АсАТ (в 1,5 раза, р<0,05) и общего билирубина (в 1,2 раза, р<0,05). В группе мужчин с дефицитом Эе выявлены достоверно (р<0,05) более высокие значеши ТТГ и более низкие (р<0,05) значения ЩФ (в 1,3 раза), ГТТП (в 1,3 раза) и ЛГ (в 1,4 раза). С увеличением уровня 8е в волосах наблюдалось снижение уровня ХС ЛПНП и ИА. Для женщин с дефицитом Эе были характерны достоверно (р<0,05) более высокие значения ТТГ (в 1,4 раза), пролактина (в 1,3 раза) и достоверно (рО,05) более низкие значения ЛГ (в 1,3 раза) и ФСГ (в 2 раза).
Для лиц с дефицитом Эе в волосах был характерен несколько больший объем щитовидной железы, а у 27,6% женщин этой группы выявлены фокальные изменения в виде очагов от 7 до 10 мм.
Сравнение элементного состава волос сформированных групп мужчин выявило, что уровень 8е, соответствующий различным региональным центильным интервалам, достоверно (р<0,05) влияет на уровень Аэ, В, Си, I и 81. При сравнении элементного статуса женщин с различным уровнем ве, выявлено, что при
отклонении содержания этого элемента от оптимального регионального дентального интервала достоверно (р<0,05) изменяется уровень Ре, Со, Си, Мп, №, А1, Сс1, РЬ, Йп.
У обследованных с отклонениями содержания Со в волосах от оптимального регионального центильного интервала, выявлено влияние этого элемента на показатели крови, неспецифические адаптационные реакции и элементный статус. Анализ данных кардиоингервалографии показал наличие у юношей с дефицитом Со в волосах достоверно (р<0,05) более высоких значешш ИН, ВПР и ПАПР, что может свидетельствовать о большей активации у лиц этой группы симпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС) и преобладании его над парасимпатическим. У лиц с дефицитом и избытком Со в волосах несколько чаще встречались негативные неспецифические адаптационные реакции стресса и переактивации, а также низкие уровни реактивности неспецифических адаптационных реакций.
При сравнении биохимических показателей и гормонального статуса обследованных обнаружено, что у мужчин с избытком Со в волосах выявлены достоверно (р<0,05) более высокие средние значения ТГ и тестостерона, а у женщин этой же группы - достоверно (р<0,05) более высокие значения эстрадиола и более низкий средний уровень ФСГ. Обращает внимание превышение средних значений референсного интервала ХС у мужчин с дефицитом и избытком Со, а у женщин - с избытком Со в волосах.
Элементный состав волос лиц с различным уровнем Со имел некоторые особенности. Так, дефицит Со сопровождался достоверным (р<0,05) снижением содержания Бе, Мп, №, А1 в волосах юношей и Ре, 1л, Мп, Щ и РЬ у мужчин. У женщин с избытком Со, выявлены достоверно более высокие средние значения Си, Ре, 1л, Мп, N1, V, А1 и Бп. Таким образом, дефицит Со сопровождался снижением накопления эссенциальных и некоторых токсичных элементов, а избыток Со напротив, характеризовался избыточным накоплением этих групп элементов в волосах.
Ранжирование обследованных по уровню йода показало, что лица с дефицитом этого элемента составили только 5 % общей выборки, что не позволило сформировать полноценную группу. Поэтому сравнение физиологических и метаболических показателей проводилось у лиц с оптимальным и избыточным уровнем йода. Данные антропометрии юношей и девушек с различным уровнем йода в волосах не имели достоверных различий, однако наблюдалась тенденция к более высоким показателям ИМТ при уровне йода выше 75 центильного интервала, как у юношей, так и у девушек (таблица 4).
Таблица 4 - Сравнение физиологических и психофизиологических параметров юношей и девушек с различным уровнем йода в волосах (региональные нормы)
Юноши Девушки
Показатель 25-75 ЦИ >75 Ц 25-75 ЦИ >75 Ц
(п=145) (п=65) (п=132) (п=60)
Индекс массы тела (ИМТ) 19,7±0,40 20,2±0,50 17,8±0.50 18,4+0,30
Индекс Руфье-Диксона 6,3±0.6 б,7±0,5 6,3±0,6 б,6±0,5
Индекс Робинсона 90,3±1,б 91,4±1,7 74,8±2,4 80.3+2,7
Показатели кардиоинтервалографии ИН 136,8±14,2 187,1± 13,2* 73,2 ±5,10 105,7±4,20*
ВПР 6,5±0,60 8,9±0,50* 6Д0±0.90 12Д±1,20*
ПАПР 53Д±4,80 70,8±4,40* 23,9±3,80 59,3±7,50*
УФВ 3,30+0,10 3,80±0,10* - -
Показатели УВ 5.3±0,70 2,10±0,30* - -
психологического КВ 2,51±0,33 1,40±0,30* - -
тестирования У - - 4,63±0,22 3,30±0,20*
РА - - 4,91±0,24 ЗД2±0,50*
Примечание: * - достоверное различие меяеду группами (р<0,05); УФВ - уровень функциональных возможностей; УВ - устойчивость внимания; КВ - концентрация внимания; У -уравновешенность; РА - реактивная агрессивность.
В старшей возрастной группе для мужчин и женщин с повышенным уровнем йода были характерны достоверно (р<0,05) более высокие значения веса и ИМТ. Основные гемодинамические показатели системы кровообращения (пульс, АД) юношей и девушек с различным уровнем йода соответствовали оптимальным диапазонам, характерным для данного возраста. Сравнение данных кардиоинтервалографии показало, что у обследованных с повышенным уровнем йода, значения ряда показателей свидетельствовали о большей активации симпатического отдела ВНС и некотором его преобладании над парасимпатическим отделом. При сравнении биохимических показателей и гормонального статуса юношей и девушек с различным уровнем йода в волосах выявлены некоторые различия. У юношей с избытком йода наблюдалась тенденция к более высоким средним значениям глюкозы, мочевины, АсАТ, ХС ЛПНП, кортизола, ЛГ, свободного Т4 и более низкий уровень АлАТ (в 1,2 раза, р<0,05), ХС ЛПВЩв 1,1 раза), тестостерона (в 1,1 раза, р<0,05) и ФСГ (в 1,4 раза, р<0,05). Для групп с избыточным уровнем йода в волосах независимо от пола и возраста были характерны более высокие значения ТТГ (р<0,01; 0,05).
У лиц с избытком йода отмечалась тенденция к более высоким средним значениям показателей общего объема щитовидной железы, а у 14,6 % женщин этой группы были зафиксированы фокальные изменения.
Уровень йода в волосах математически был связан с содержанием других элементов в данном биосубстрате. Независимо от возраста, у обследованных лиц мужского пола при уровне йода в волосах выше 75 центиля, наблюдалось увеличение содержания Сг, Мп, V, Щ и снижение содержания Ре, Эе, 2п, Сс1 и 8п. Интересен факт значительного снижения уровня Эе и Сг при повышенных значениях йода в волосах.
Анализ корреляционных взаимосвязей всей базы данных, объединяющих различные физиологические и метаболические показатели в пределах выборок «избытка» и «нормы» йода выявил, что при «оптимальных» для региона концентрациях, корреляционные зависимости между параметрами проявлялись гораздо реже, чем при «избытке». Особенно показательным было изменение количества связей для ТТГ, свободного Т4 и йода (таблица 5).
Таблица 5 - Количество достоверных корреляционных связей ТТГ, свободного Тд и йода в группах с оптимальным и избыточным содержанием йода в волосах (г=0,5-0,99)
Показатель Уровень содержания йода (центили)
25-75 >75
Свободный Т4 2 35
ТТГ - 30
Йод в волосах 11 38
Следовательно, превышение концентрации йода больше 75 центиля характеризуется нарушением гомеостаза, изменением в обмене веществ, что проявляется нарастанием числа достоверных корреляционных связей.
Полученные данные позволяют утверждать, что дисэлементозы приводят к напряжению неспецифических адаптационных реакций и изменению некоторых физиологических, функциональных и метаболических параметров в живом организме. Учитывая, что выявленные изменения были вызваны дисбалансом элементов, принимающих непосредственное участие в метаболизме тиреоидных гормонов и, таким образом, косвенно влияющих на нейроэндокриниый тиреоидный статус, интерес представляет исследование возможного влияния физиологических изменений одного из центральных звеньев регуляции тиреоидного статуса — уровня ТТГ, как на гомеостатические параметры организма, так и на адаптационные механизмы элементного гомеостаза.
Для подтверждения важности установления региональных норм было проведено сравнение элементного статуса, психофизиологических и метаболических показателей жителей Оренбургской области различных половозрастных групп с разнонормальным уровнем ТТГ. Выделение таких групп связано с тем, что на территории области, согласно проведенным ранее исследованиям, широко распространено нарушение функции щитовидной железы, а уровень ТТГ, как известно, рассматривается как наиболее чувствительный тест для оценки продукции гормонов щитовидной железой и достоверно характеризует нейроэндокринный тиреоидный статус организма.
Анализ средних значений содержания элементов показал, что уровень ТТГ' оказывает некоторое влияние на элементный статус. В частности, юноши с высоконормальным уровнем ТТГ отличались достоверно (р<0,05) более высокими средними значениями Бе, V, А1, ^ и более низкими - Си и Бп. У девушек с высоконормальным уровнем ТТГ отмечались достоверно (р<0,05) более высокие средние значения Са, Mg, Р, Со, Бп, Щ и более низкие - Сг, Бе и РЬ. Химический состав волос мужчин с высоконормальным уровнем ТТГ характеризовался
достоверно (р<0,05) более высокими средними значениями I, 1л, Ее, 81, С<1 и Эп. Анализ средних значений содержания элементов в волосах женщин показал, что лица с высоконормальным уровнем ТТГ отличались достоверно (р<0,05) более высокими средними значениями Р, Со, V, и РЬ.
Таким образом, сравнение элементных портретов обследованных различного пола и возраста с разнонормальным ТТГ свидетельствует о более выраженных отклонениях в элементном статусе у лиц с высоконормальным уровнем ТТГ, проявляющихся, в основном, в увеличении содержания элементов в волосах. При этом практически во всех половозрастных группах отмечались большие значения М6, Р, 8п.
Учитывая распространенность выявленных отклонений от среднероссийской и региональной нормы, элементный статус обследованных с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ можно представить в виде формул, где в числителе элементы, содержание которых в волосах выше 75 центиля более чем у 50 %, а в знаменателе элементы, содержание которых ниже 25 центиля более чем у 50 % обследованных (рисунок 3).
Обследованные
Юноши
Девушки
Мужчины
Рисунок уровнем ТТГ.
Российская Федерация I группа II группа
Регион
Li, Na, Fe, Zn, AI Se, Co Mg Li, Mn, Ca P, Co Se, Cr Na, K, Li Se, Co
3 — Элементный
Li, Mg
Se, Co Mg, Li, Mn P, Cr, Se, Co Na, K, Li Se, Co
портрет
I группа V
Se,V
II группа _V, Zn
Hg
обследованных с разнонормальным
Как видно на представленном рисунке, независимо от уровня ТТГ, для большинства юношей нашего региона, по сравнению с оптимальным среднероссийским центильным интервалом, характерно избыточное содержание в волосах Li и дефицит Se, Со. В I группе также отмечался повышенный уровень Na, Fe, Zn, AI, а во II - Mg.
В то же время, сравнивая полученные данные с региональным оптимумом, выявлено, что для большинства юношей I группы был характерен избыток V, а для II группы - избыток Zn, V и уровень Hg ниже 25 центиля. Таким образом, элементные портреты юношей, отнесенные к различным «нормам» были абсолютно разными. Элементные портреты девушек по сравнению с общероссийскими «нормами» были практически идентичными и отличались только избыточным содержанием Ca в I группе. Элементный портрет девушек, отнесенный к региональным «нормам» имел «идеальную» формулу, так как у большинства обследованных значения содержания всех элементов соответствовали 2575 центильному интервалу. Похожие результаты получены при рассмотрении элементных портретов мужчин.
Полученные данные еще раз подтверждают, что для жителей Оренбургской области характерны особенности элементного статуса, связанные не только с общефизиологическими изменениями в процессе онтогенеза, но и экологическими и биогеохимическими особенностями местности. Следовательно, для более точной оценки особенностей минерального обмена необходимо использовать в качестве кош-роля региональные центильные интервалы.
Проведение сравнительных физиологических исследований позволило выявить зависимость некоторых показателей функционального состояния организма от уровня Т'ГГ. Показатели кардиоинтервалографии, характеризующие симпатический вегетативный тонус регуляции сердечного ритма у юношей и девушек с высоконормальным уровнем ТТГ были достоверно более высокими (р<0,05). У юношей II группы исходный вегетативный тонус соответствовал состоянию симпатикотонии с умеренным преобладанием симпатического отдела ВНС, а у девушек II группы вегетативный тонус расценивался как эйтония. Данные временного анализа сердечного ритма и анализа его волновой структуры позволили заключить, что среди юношей I группы отмечалась симпатическая направленность сердечного ритма и тенденция к перенапряжению регуляторных систем. Регуляция сердечного ритма у юношей II группы, в основном, осуществлялась за счет влияния парасимпатического отдела ВНС.
При анализе биохимических показателей крови у юношей и девушек I группы обнаружен достоверно более высокий уровень ХС, ХС ЛПНП, ИА (р<0,001, р<0,05) и достоверно более низкий уровень ХС Л1ТВГ1 (р<0,05). У мужчин I группы выявлены более высокие, а у женщин I группы, напротив, более низкие средние значения ХС, ХС ЛПНП и ИА. Уровень ХС ЛПВП у мужчин и женщин I группы был несколько меньше, чем во II груше.
Изучение показателей неспецифических реакций адаптации выявило, что у лиц с шгзконормальным уровнем ТТГ преобладали наиболее эффективные, энергетически выгодные антистрессорные реакции тренировки и активации высоких уровней реактивности. У обследованных с высоконормальным уровнем ТТГ, чаще встречались низкие уровни реактивности независимо от вида неспецифической реакции адаптации. Так, у юношей с высоконормальным уровнем ТТГ более чем в половине случаев (60,2 %) встречались реакции переактивации и стресса, которые являются неспецифической основой предпатологии и патологии. У лиц с низконормальным уровнем ТТГ преобладали наиболее эффективные, энергетически выгодные антистрессорные реакции тренировки и активации (53,8 %). Несмотря на то, что во II группе доля лиц находящихся в состоянии переактивации составила 46,2 %, ни в одном случае не было выявлено реакции стресса. У женщин с высоконормальным уровнем ТТГ, реакция стресса встречалась почти в 2 раза чаще; реакция переактивации также была характерна только для этой группы лиц.
Для юношей с высоконормальным уровнем ТТГ характерна метшая подвижность нервных процессов на фоне более низкой степени уравновешенности. Несмотря на то, что среди юношей обеих групп отмечался высокий уровень устойчивости внимания на фоне низких показателей концентрации внимания по сравнению с рекомендованными значениями, у юношей с высоконормальным
уровнем ТТГ, показатели устойчивости внимания были достоверно более низкими. Девушки с высоконормальным ТТГ были достоверно менее уравновешенными и агрессивными. Остальные показатели психологического профиля общей (факторной) структуры личности, а также коэффициент интеллекта у девушек с высоконормалъным уровнем ТТГ также были несколько ниже.
Следующим этапом работы стало обследование женщин с узловыми образованиями щитовидной железы. Эта патология является самой распространенной среди заболеваний щитовидной железы и некоторыми исследователями рассматривается в качестве ее возрастной трансформации (Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Фадеев В.В., 2011).
При оценке физиологических показателей женщин с узловым зобом выявлено, что значения индекса функциональных изменений (6,7±0,07; 6,3±0,06) свидетельствовали о напряжении механизмов адаптации у женщин обеих групп. При сравнении клинико-биохимических параметров крови, у женщин I группы выявлен достоверно (р<0,05) более высокий уровень общего билирубина, ХС, ХС Ж1НП и достоверно более низкое содержание мочевины и ХС ЛПВП. Вычисление ИА показало, что независимо от уровня ТТГ у всех обследованных, его значения соответствовали норме, однако в I группе данный показатель был достоверно (р<0,05) выше в 1,6 раза. При сравнении адаптационных способностей организма, с помощью определения характера неспецифических адаптационных реакций, выявлено, что в I группе достоверно (р<0,05) реже диагностировалось состояние стресса (6,7 и 18,6 % соответственно) и достоверно (р<0,05) чаще встречались лица в состоянии повышенной активации (46,7 и 24,2 % соответственно) (рисунок 4). Реакция переактивации отмечалась только у женщин I группы (13,3 %). Для большинства обследованных были характерны высокие и средние уровни реактивности. 1«0 -
шстресс
апереаетивация ^повышенная активация □ спокойная активация а тренировка
I группа
!1 группа
Рисунок 4 - Распространенность показателей неспецифической реакции адаптации обследованных женщин с узловым зобом и разнонормальным уровнем ТТГ, %.
Сравнение данных психологического тестирования показало, что для женщин с узловым эутиреоидным зобом характерна склонность к истерическим чертам реагирования на происходящие события, выражающаяся в повышенной эмоциональности, впечатлительности, внушаемости и способности к эпатажным
поступкам. В группе с высоконормаш>ным уровнем ТТГ выявлена большая предрасположенность к истерическим и обессивно-фобическим нарушениям.
При оценке элементных портретов обследованных женщин в сравнении со среднероссийскими нормами выявлено, что независимо от уровня ТТГ, для большинства женщин с узловым зобом, характерно избыточное содержание в волосах М§, Ре, Эг и дефицит Бе и Со (рисунок 5). Во II группе также отмечался повышенный уровень тяжелых металлов Бе, №, Мп.
Российская Федерация Регион
I группа II группа I группа II группа
т Ма.1ч',8г,Ха Т М8,Ге,8г,Са,Ы1.Мп,гп Т Л/..У».ЛУ,На | Мц. Р, /.Л'/1.Л>Х'а.Со.Ье,7л1
| Со,Бе | Со,8с,РЬ 1 5j.Se | ЯЛ'.Сг,
Рисунок 5 - Элементный портрет женщин с узловым зобом и разнонормальным уровнем ТТГ.
При сравнении с региональными нормами, самое выраженное различие касалось избыточного содержания йода практически у всех женщин с узловым зобом (94 %). Для большинства женщин с узловым зобом характерно также избыточное накопление Р, вп и Яг. Влияние этих элементов на
функционирование щитовидной железы, подтверждается данными корреляционного анализа. Наибольшее количество достоверных взаимосвязей выявлено для Т4 (рисунок б). Как видно на представленном рисунке, как центральный, так и периферический гормоны, регулирующие функцию щитовидной железы прямо взаимосвязаны с содержанием Бг, Ре, М{> и № в волосах.
Рисунок 6 - Достоверные взаимосвязи уровня ТТГ и свободного Т4 крови с содержанием элементов в волосах.
При изучении подобной взаимосвязи у практически здоровых женщин, достоверная прямая связь ТТГ и Т4 выявлена только с Р и Ni.
Интерес представляют также данные о взаимосвязи различных невротических нарушений с элементным статусом (рисунок 7).
Сг
Са, ] 81, V
1л
1
Бг, М8
Ъ\\
ве, В
№, .Бе | | Си
Рисунок 7 - Достоверные корреляционные взаимосвязи различных невротических нарушений с элементным статусом.
Как видно на представленном рисунке, выявлена прямая зависимость различных невротических проявлений с накоплением токсичных и обратная - со снижением содержания эссенциальных элементов в волосах. При этом наиболее выраженные связи, с коэффициентом корреляции от 0,78 с показателем уровня тревоги, до 0,6 при депрессии, обнаружены у РЬ и с коэффициентом корреляции от -0,85 с уровнем вегетативных нарушений, до -0,55 при депрессии - у '¿п. При состоянии тревоги, наиболее выраженная взаимосвязь обнаружена также с Сс1 (г=0,68; р<0,01) и В (г=-0,75; р<0,01). Истерические проявления с высокой степенью значимости ассоциировались с уровнем М^ (г=0,71; р<0,01), Бг (г=0,79; р<0,01), Щ (г=-0,73; р<0,01), Бе (г=-0,72; р<0,01). Уровень астении максимальную связь обнаруживал с уровнем Си(г=-0,94; р<0,001) и Ре (г=-0,5; р<0,01).
С целью выявления возможного влияния химических элементов содержащихся в щитовидной железе на развитие пролиферативных процессов, проведено изучение элементного состава коллоидных узлов и перинодулярной тиреоидной ткани у женщин с разнонормальным уровнем ТТГ. Наибольшие различия в элементном составе изучаемых тканей наблюдались в группе пациентов с высоконормальным уровнем ТТГ (рисунок 8). При этом в узловых образованиях отмечалось большее накопление Со (р<0,05), 8е (р<0,05), Ъп, Ав (р<0,05), РЬ (р<0,01), Сс1 (р<0,01) и Нё. Обращает внимание значительная разница в накоплении токсичных элементов: значения содержания в узловой ткани РЬ выше в 3,6 раза, Сс1 - в 2,2 раза. В перинодулярной ткани пациентов этой группы отмечалось большее накопление Си, Ре (р<0,05), I (р<0,05), № (р<0,01), 81 и вп.
Си Со Ре А5 ! N1 5е 51 2п РЬ Сс1 Н§ 5п
Рисунок 8 - Относительные значения содержания микроэлементов в неринодушной ткани (ткань) и узлах щитовидной железы у пациентов с различным уровнем ТТГ,
Примечание: *; ** - достоверная разница с перинодулярной тканью (р<0,05; р<0.01).
Таким образом, узловой (многоузловой) коллоидный эутиреоидный зоб на фоне высоконормального уровня ТТГ, являющийся по современным представлениям предиктором развития гипотиреоза, сопровождается более выраженным дисбалансом содержания химических элементов в различных тканях щитовидной железы.
Помимо анализа средних значений содержания химических элементов в изучаемых биосубстратах, был проведен корреляционный анализ массива данных. Уровень I, элемента, непосредственно связанного с синтезом тиреоидных гормонов, обнаруживает наибольшее количество взаимосвязей (таблица 6). Уровень I в волосах достоверно связан с уровнем Иа, Р, Бе, V, Н^ и в узловой и в перинодулярной тканях щитовидной железы, однако характер связи для всех этих элементов имел противоположный знак. Наиболее высокая степень достоверности (г=0,81; р<0,001) обнаружена между уровнем I в волосах и Бг в перинодулярной ткани.
Таблица 6 - Достоверные корреляционные взаимосвязи между содержанием химических элементов в волосах и тканях щитовидной железы
Элемент Узловая ткань Перинодулярная ткань
Характер связи
+ - + -
I Ыа, /, Со, Э! Р, Ре, V, Ми, Аэ, Си. В, Нв Р. Ре, V, На-Са, вг Ыа, I, вп
Мп Са. Сг, Ре, Ая, V, I, и, ви Ъа. К, Р, Мп, и вг Са, ве, N3
и Р, К, I, 1л, Са А1, 2п, РЬ В
8е Со, 1л N3, ве, в! Ие, А1, 8п, 8г Сг, В, Ре, 1л, V, Ая, С.!, N1, Яп, вг,
Си А1, Ре, I, М, Н Ъп. РЬ Са
Уровень 1Л в волосах - элемента, взаимодействующего с рецепторами гормона щитовидной железы и ингибирующего превращение Т4 в Т3> достоверно взаимосвязан с содержанием Р, К, 1, 1л, 51 и Са в узловой ткани. При этом самая сильная взаимосвязь обнаружена с 1л(г=0,98; р<0,001), 81 (г=0,82; р<0,001) и I (1=0,61; р<0,01).
При сопоставлении уровня 1л в волосах с содержанием химических элементов в першюдулярной ткани наиболее значимые связи выявлены для А1 (г=0,98; р<0,001) и гп (1=0,66; р<0,01). Уровень Бе в волосах достоверно положительно коррелировал с содержанием эссенциалъных элементов и отрицательно с содержанием токсичных элементов в узловой ткани.
Интерес представляет также выявление взаимосвязи уровня отдельных элементов в тканях щитовидной железы с элементным составом волос (таблица 7)
Таблица 7 - Достоверные корреляционные взаимосвязи между содержанием химических элементов в тканях щитовидной железы и волосах
Элементы в волосах Элементы в ЩЖ Элементы в волосах
+1, и Ке, РЬ, Не I + Ре, N4, вг, Са, Нё
- Си, Мд, Мп, Р, л -
+ К, М&, Р, -1, N3. РЬ, Бг, Ре, 11ц л « ы И Мп « Й 55 + Мп -Ни
+ А1, С<1, Hg, и Бе, Ка, вп и 1 ч + Са, Со, Р, Ре, Мп, Ж V, вп, 8г - ве,
- Мй, Мп, Си, 8 г о >> Н
+ 1, ве - А1, Са, Не, \л, К, Р, Со, N1 8е Е. +8е. Hg - Са, А1, А?, Со, Сг. Ре, Мп, N4, V, /и, СМ, РЬ, Яг
+ Си + Ка, Си. Бе, N1, Бг
- Ре, I, Н& Ка. '¿ли РЬ - Сг, ПЙ
Уровень I в узловой ткани наиболее значимую связь обнаруживал с содержанием Мп(г=-0,66; р<0,01), П (г=0,61; р<0,01), I (г=0,49; р<0,01), Mg (г=-0,55; р<0,01), Си(г=-0,45; р<0,05) в волосах. В першюдулярной ткани - с содержанием Ж (г=-0,61; р<0,01), I (г=-0,43; р<0,05) и вг (г=0,43; р<0,05).
Содержание 1л в узловой ткани щитовидной железы имеет прямую зависимость от уровня А1, С(1, Ир и Эп в волосах. Следовательно, увеличение общей токсической нагрузки на организм приводит к увеличению в щитовидной железе пула этого элемента. В першюдулярной ткани содержание 1л также имеет положительную взаимосвязь с целым рядом токсичных элементов и тяжелых металлов.
Как показал корреляционный анализ уровень Бе в узловой ткани имел прямую зависимость от уровня I (г=0,34; р<0,05) и Бе (г=0,45; р<0,05) в волосах и обратную зависимость с целым рядом токсичных элементов и тяжелых металлов. Уровень Бе в першюдулярной ткани наиболее значимую связь обнаруживает с содержанием Мп(г=-0,63;р<0,01), I (г=-0,43; р<0,05), (г=0,57; р<0,01), РЪ (г=-0,55; р<0,01) и V (г=0,48; р<0,05) в волосах. Уровень Си в узловой и перинодулярной ткани также взаимосвязан с целым рядом токсичных элементов и тяжелых металлов.
С точки зрения неинвазивной диагностики, интерес представляет выявление взаимосвязи содержания конкретных элементов в волосах и тканях щитовидной железы (рисунок 9). Как показал корреляционный анализ, большее количество достоверных взаимосвязей обнаружено между содержанием идентичных элементов в волосах и узловой ткани щитовидной железы, в частности, выявлена прямая корреляционная связь для Хп (г=0,64), С4 (г=0,56), А1 (г=0,61), В (г=0,61), К (1=0,72), 1л (1=0,98), Иа (г=0,69), гп(г=0,б4), I (г=0,49), Мв(г=0,38), Р (1=0,49), 8е (г=0,45), 8г (г=0,35) и обратная связь только с Эп (г=-0,37).
Рисунок 9 - Достоверные корреляционные связи между' содержанием идентичных химических элементов в волосах и тканях щитовидной железы (УТ -узловая ткань, ПТ - перинодулярная ткань).
В волосах и перинодулярной ткани щитовидной железы существует достоверная прямая зависимость содержания А1 (г=0,90), Сс1 (г=0,65) Мп (г=0,40), ве (г=0,39) и обратная зависимость содержания В (г=-0,б5), I (г=-0,43), (г=-0,52), Бг (г=-0,40).
Таким образом, увеличение содержания Сс1 и А1 в волосах, как показатель общего токсического воздействия на организм, отражает повышение пула данных токсичных элементов в тканях щитовидной железы, как в узлах, так и в перинодулярной ткани при узловом эутиреоидном зобе. Накопление В, вг и Эп в различных тканях щитовидной железы отличается избирательностью. Увеличение общей токсической нагрузки этими элементами, о чем свидетельствует повышение их уровня в волосах, сопровождается перераспределением элементов в тканях щитовидной железы, вследствие чего уменьшается их содержание в перинодулярной ткани и увеличивается в узлах. Сходная картина наблюдается также и в отношении I. Полученные данные позволяют предполагать, что в патогенезе пролиферации тиреоцитов, приводящих к формированию узловых тиреопатий имеет значение не только дефицит I - главного стимулятора аутокринных ростовых факторов в тиреоцитах. Вероятно, не менее важное значение, ведущее к нарушению экспрессии аутокринных ростовых факторов в щитовидной железы, имеют такие элементы как Со, Аз, Эе, Zn, Сй, РЬ,
Целью проведения экспериментальной части работы было подтверждение гипотезы о значительной роли адаптационных механизмов в формировании элементного состава биосубстратов и изучение особенностей минерального обмена в условиях экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза. Для изучения особенностей перераспределения химических элементов в организме лабораторных животных (крысы линии \Vistar, п=60) были сформированы группы с различной нутриентной обеспеченностью рациона питания. Опытная группа лабораторных животных содержалась на дефицитной по химическим элементам диете в течение 8 недель. Вполне закономерно, что на фоне дефицита поступления химических элементов и низкой интенсивности роста массы тела, в опытной группе отмечалось снижение содержания исследуемых макро- и микроэлементов. Так, в частности, содержание Са в теле животных опытной группы за период опыта снизилось на 23,2% от общего пула элемента, уровень Си на 12,9 %, Ре на 15,3 %, Аз на 12,5 %, Бе на 84,5 %. В тоже время по М& Сг, Хп, Мп и V в опытной группе отмечалось увеличение общего пула каждого элемента. Судя по экспериментальному материалу, подтвердилась выдвинутая гипотеза о перераспределении химических элементов между тканями и органами животных и на представленном рисунке наглядно продемонстрирована неоднозначность динамики содержания микроэлементов в различных тканях (рисунок 10).
Со
2
1п О"
1.5 :
• костная ткань •шерсть ■ кровь -контроль
Рисунок 10 - Относительные показатели содержания микроэлементов в тканях тела лабораторных животных опытной группы по сравнению с контролем.
В частности, при сравнительной оценке элементного состава костной ткани животных, во всех случаях, концентрация веществ в тканях крыс опытной группы была ниже, чем в контроле. В тоже время уровень элементов в крови достоверно не изменялся. На фоне выраженного дефицита химических элементов в пище, в элементном составе шерсти, по ряду элементов, было выявлено повышение значений отдельных показателей. В частности, наблюдалось увеличение содержания Са, Р, Сг, I, Аэ и V.
Таким образом, при дефиците поступления микроэлементов из внешней среды, происходит перераспределение элементов внутри организма, обеспечивающее функционирование жизненно важных органов и поддержание гомеостаза.
Изучение особенностей фенотппической адаптации и элементного статуса в зависимости от уровня функционирования щитовидной железы в эксперименте
При изучении функции щитовидной железы было выявлено, что в I опытной группе на всем протяжении эксперимента сохранялся стабильный уровень ТТТ -0,09 мкМЕ/л. Уровень свободного Т4 находился в пределах от 33,5 до 38,9 пмоль/л, что свидетельствовало о манифестном тиреотоксикозе. Помимо этого, критериями развития тиреотоксикоза служили изменения массы тела и ректальной температуры. К окончанию эксперимента у животных I опытной группы наблюдалась повышенная возбудимость, взъерошенность шерсти, гипотрофия мышц тазового пояса и выраженный экзофтальм, ректальная температура составила в среднем 40,0±0,04°С, превысив уровень контроля (38,4±0,02°С) на 1,6±0,05°С (р<0,05); масса тела уменьшилась на 21,2±2,0б гр., что составило 9 % от исходной средней массы тела опытных крыс (р<0,05). Вторая опытная группа отличалась наличием характерных симптомов гипотиреоза - малая подвижность, сонливость, отсутствие аппетита, выпадение шерсти с боковых поверхностей туловища. Уровень ТТГ в этой группе имел наибольшие значения (0,15 мкМЕ/л), а свободного Т4 — наименьшие (4,9 пмоль/л). На фоне введения мерказолила, через 14 дней у крыс при стандартном рационе, отмечалось увеличение общей массы тела на 12%(р<0,05); у шггактных крыс контрольной группы за этот же срок прибавка веса составила 5 % (р<0,05). В контрольной группе уровень гормонов соответствовал физиологической норме (ТТГ=0,12 мкМЕ/л; Т4=11,2 пмоль/л).
Изучение элементного состава шерсти крыс контрольной и опытных групп выявило ряд особенностей (таблица 8).
Таблица 8 - Средние значения содержания химических элементов в шерсти лабораторных животных, мг/кг, М±т
Элементы Группа
I II контроль
Mg 187±4,6 160,7±7,4 187,0±28,0
Na 819,7±48,8 924±16.4 770,0±116,0
В 6,1±0,4* 5,4±0,3* 1,3±0,2
Cr 2,7±0,3* 5,1±0,6* 1,7±0,3
Си 11,8±0,3 11,7±0,6 10,3±1.5
Fe 67,9±4,8* 52,3±2,9* 22,0±6,6
I 16,1±0,7* 14,3±2,7 10,9±1,6
Li 0,02±0,003* 0,01±0,003 0,02±0,006
Ni 0,2±0,01* 0,1±0,01 0,1±0,03
Se 1,6±0,05* 2,4±0,05* 0,2±0,05
V 0,08±0,008* 0,2±0,004* 0,03±0,001
Zu 253,7±21* 213,3±5,4* 227,0±3,4
Cd 0,03±0,003* 0,01±0,007 0,01±0,003
AI 13,5±0,6* 3,3±0,1*' 6,9±1
Sn 0,04±0,002* 0,02±0,003 0,02±0,006
Примечание (здесь и далее): * - достоверные различия (р<0,05) с контрольной группой; л -достоверные различия (р<0,05) между опытными группами.
В шерсти крыс опытных групп обнаружено достоверно (р<0,05) более высокое содержание В (в 4,7 и 4,2 раза), Сг (в 1,6 и 3 раза), Бе (в 3,1 и 2,4 раза), Эе (в 8 и 12 раз), V (в 2,7 и 6,7 раза) и '¿п (в 11,2 и 9,4 раза). У крыс I группы выявлены достоверно (р<0,05) более высокие значения I, 1л, Сс1, А1 и Бп по сравнению с контрольной группой.
Достоверная разница между группами получена по М§, V, А1, 8п, содержание которых, за исключением V, было выше в шерсти крыс с тиреотоксикозом.
Анализ содержания химических элементов в теле лабораторных животных показал наибольшее изменение элементного статуса при тиреотоксикозе (таблица 9).
Таблица 9 - Средние значения содержания химических элементов в теле лабораторных животных, мг/кг, М±ш
Элементы Группа
I II контроль
мй 416,7±30,2* 235,6±10,5 231±35
N3 1572±119,6* 1575±192.7 816±122
Р 5108±1363,6 2165±121 2717±543
В 0,2±0,01* 0,2±0,04* 0,08±0,002
Со 0,1±0,009* 0.1 ±0,04* 0,01±0,003
Сг 2,2±0,2* 1.1±0,3 0,5±0,1
Си 3,9±1* 2±0.2 1,4±0,2
Ре 88±5,2* 43,1 ±2,9 48,4±14.5
Аэ 0,1±0,03* 0,07±0,03 0.03±0,007
I 1,9±0,3 0,9±0,2 1,3±0,2
Мп 3,4±0,1 * 0,8±0,4 0,6±0,1
№ 0,4±0.02* 0,08±0,01 0,05±0,01
ве 0,8±0,1 0,4±0,02 0,5±0,1
81 4,4±1,6 0,7±0,4" 1,9±0,7
V 0.0б±0,003* 0,03±0,01*' 0,0003±0,0001
гп 44,6±2,7* 17,8±1,4 19.8±3
са 0,005±0,001 0,002±0,000б 0.002±0,001
нк 0.003±0,001 0,001±0,0001*" 0,002±0,001
А1 13±1,Ю* 9,5±1,01* 2,7±0,4
вг 0,2±0,10 0,7±0,04* 0,4±0,07
Экспериментальный тиреотоксикоз приводил к увеличению содержания в теле большинства элементов как по сравнению с контролем, так и по сравнению со II опытной группой. В частности, наблюдалось достоверное (р<0,05) увеличение содержания Мв, Р, N3, В, Со, Сг, Си, Ие, Аэ, V, Ъп, Мл, А1 (в 1,7; 1,8; 1,8; 2,5; 4; 4; 2,8; 2; 3,3; 20; 2,3; 5,6; 7,6; 4,8 раз соответственно) и тенденция к увеличению содержания К, I, Бе, Щ, Сс1 и 81. Гипотиреоз приводил к достоверному (р<0,05) увеличению содержания В, Со и V, А1, 8г. Сравнение опытных групп выявило, что при тиреотоксикозе достоверно выше содержание Р, Сг, Ре, Мл, Бе, 81, Ъ\\ Сс1 и
Щ-
Интересен факт практически стабильного, с небольшой тенденцией к увеличению при тиреотоксикозе и снижению при гипотиреозе, содержания в теле
лабораторных животных I и Se, элементов, непосредственно связанных с функционированием щитовидной железы. Возможно, изменения содержания этих элементов все-таки наблюдались, но, на уровне перераспределения в организме, что невозможно оценить при исследовании средней пробы по телу. Синхронность динамики содержания этих элементов подчеркивает их плотную метаболическую взаимосвязь (Скальный А.В., 1999; Рустембекова С. А. и соавт.,2004; Савчик С.А. и соаот., 2004; Chanoine J.P. et al., 2001; Duntas L.H. et al., 2003; Schumm-Draeger P.M., 2004). Аналогичная динамика (увеличение при тиреотоксикозе и снижение при гипотиреозе) была характерна и для других элементов - Р, Fe, Zn. Вероятно, это объясняется взаимосвязью этих элементов с тиреоидным статусом, так как Zn является компонентом ядерного рецептора трийодтиронина Тз, a Fe участвует в преобразовании L-фенилалашша в L-тирозш! (Duntas L.H. et al., 2003).
Уровень Cr увеличился в обеих опытных группах, однако степень изменения содержания этого элемента была достоверно больше при тиреотоксикозе, что подтверждает данные о связи между активностью щитовидной железы и содержанием Сг в отдельных биосубстратах (Schumm-Draeger P.M., 2004). Содержание Си в теле опытных групп также было выше в опытных группах, но достоверная разница с контролем выявлена только при тиреотоксикозе. Рядом авторов отмечено повышение концентрации этого микроэлемента в крови при тиреотоксикозе и ее снижение при гипофункции щитовидной железы (Авцын А.П. и соавт., 1991).
Большой интерес представляет изучение элементного состава щитовидной железы при экспериментальном тиреотоксикозе и гипотиреозе (таблица 10).
Таблица 10 - Средние значения содержания химических элементов в щитовидной железе лабораторных животных, мг/кг, М±т
Элементы Группа
I II контроль
Са 12116±324,1* 9350±421*л 827±124Д
Mg 609±17,4 537,3±14ДЛ 464±70
Р 8089±24,6 6845±33л 5844±269
Со 0,04±0,003 0,03±0,003 0,02±0,006
Сг 0,6±0.2 0,5±0.04 0,2±0,04
Си 4,1±0,5 2,8±0,2Л 2,8±0,4
Fe 64,3±9,4 82,6±14,3 84Д±25,2
As 0,04±0.01 0,09±0,02л 0,05±0,01
I 70.3±12,2 12±2,8*л 94,2± 14,1
Ni 0,6±0.1 0,4±0,01*л 0,3±0Д
Se 0,5±0,004 0,8±0ДЛ 0,5±0,1
Si 0,6±0,02 * 0Д±0,01* 3±0Д
V 0.002±0,001 0,03±0,01*л 0,003±0,0002
Zn 50.5 ±1,6 43,9±2,3Л 39,7±6
H* 0,002±0,0006 0,001±0,0004 0,001±0,0004
Al 0,7±0,1 0.5±0Д 0,8±0,2
Sn 0,02±0,003 0,01±0,001*л 0,02±0,004
Sr 14.9±1 13,7±0Д 11,3±1,7
Различный тиреоидный статус повлиял и на химический состав щитовидной железы. Причем, наибольшие изменения коснулись содержания в щитовидной железе Са, Сг, Со, I, 51 и V. При этом направление «вектора» изменений этих элементов было одинаковым как при тиреотоксикозе, так и при гипотиреозе.
В то же время, по сравнению с контролем практически не изменился уровень содержания в опытных группах К, Ыа, В, Ре, 1л и Мп. Несколько более выраженное влияние на содержание химических элементов в щитовидной железе оказал артифициальный гипотиреоз, при котором обнаружен достоверно более высокий уровень Сг и V и более низкие значения I, и Бп по сравнению с контролем.
Интересен факт значительного снижения в щитовидной железе содержания I, Сс1 и А1 как при тиреотоксикозе, так и при гипотиреозе, а также отчетливая тенденция к понижению при тиреотоксикозе и повышению при гипотиреозе Аз и Эе. Тиреотоксикоз характеризовался изолированным повышением Си, Мп и снижением Ре, а гипотиреоз - изолированным повышением РЬ.
На наш взгляд, изменения содержания в щитовидной железе лабораторных животных таких эссенциальных элементов как I и Эе, которые непосредственно участвуют в синтезе тиреоидных гормонов, можно объяснить следующим образом. Экспериментальные тиреотоксикоз и гипотиреоз, в конечном итоге, приводят к блокированию функции щитовидной железы. В условиях экспериментального тиреотоксикоза это связано с подавлением синтеза ТТГ аденопшофиза из-за избытка экзогенного Ь-тироксина (по принципу отрицательной обратной связи). При экспериментальном гипотиреозе, экзогенно вводимый в организм лабораторных животных мерказолил, блокирует функцию тиреоидной пероксидазы (Бе-зависимый фермент, под влиянием которого происходит окисление I), в результате снижается и/или прекращается синтез тиреоглобулина и уменьшается уровень тиреоидных гормонов в организме. Этим можно объяснить снижение содержания I в щитовидной железе, как при экспериментальном тиреотоксикозе, так и при гипотиреозе. Снижение содержания I вероятно, приводит к повышению содержания Сг и его антагониста V, т.к. известно, что именно Сг замещает I в составе тиреоидных гормонов в условиях дефицита основного субстрата для их синтеза (Ребров В.Г. и соавт., 2008). В условиях экспериментального гипотиреоза, на фоне недостатка поступления I в щитовидную железу, вероятно, повышается экспрессия генов, кодирующих синтез ве-зависимой тиреоидной пероксидазы, а также активизируется транспорт Бе и его антагониста Ах в тиреоциты и, как следствие, повышение уровня этих элементов в щитовидной железе при гипотиреозе.
Перераспределение химических элементов в шерсти, теле и щитовидной железе лабораторных животных при различном тиреоидном статусе имело ряд особенностей (рисунок 11). При эутиреоидном состоянии щитовидная железа отличается от сравниваемых биосубстратов большей концентрацией Са, Мй, Р, I, Ъъ и Бг. При этом наибольшая разница между биосубстратами в концентрации I, уровень которого в щитовидной железе в 72 раза выше, чем в теле. Шерсть отличается максимальной концентрацией К, Сг, Си, Мп, 1л, В, 81, А1 и Нё-
25 8 35 30 75 16 14 12 11 27 20 8 8 72 16 16
Рисунок 11 - Относительные значения содержание химических элементов в различных биосубстратах лабораторных животных при различном тиреоидном статусе (линией «I» обозначен относительный уровень содержания элементов в теле).
При изменении тиреоидного статуса в щитовидной железе наблюдалось изменение относительной концентрации ряда элементов: увеличение Са, Эг и снижение В, Си и Сс1. Наибольшие изменения наблюдались по концентрации I, уровень которого в 2 раза снизился при тиреотоксикозе и в 6 раз при гипотиреозе по сравнению с концентрацией в теле. Относительная концентрация Эе и 7л1 в щитовидной железе снижалась при тиреотоксикозе и увеличивалась при гипотиреозе.
Полученные данные наглядно демонстрируют влияние тиреоидного статуса на минеральный обмен. Таким образом, существует не только зависимость функции щитовидной железы от дефицита или избытка I, Эе, гп, Си, Бе, Со, Сг, но функциональное состояние тиреоидной системы влияет на пул этих элементов. Кроме этого выявлено, что функция щитовидной железы влияет на уровень условно эссенциалытых элементов: В, Ав, N1 и 81. Результаты исследования указывают на необходимость дифференцированного подхода при коррекции минерального обмена и назначении препаратов, содержащих биоэлементы. Индивидуализация подхода, во-первых, должна учитывать био геохимические особенности территории проживания, и как следствие этого, адаптивный характер элементного состава метаболически неактивных биосубстратов, во-вторых - функциональное состояние тиреоидной системы.
ВЫВОДЫ
1 Адаптация организма человека к условиям окружающей среды в условиях Оренбургской области, сопровождается изменением элементного статуса в сравнении со среднероссийскими показателями. Исходя из исследований элементного состава волос, наиболее выраженные различия отмечаются по содержанию Se и Со: их уровень у 97 и 81 % обследованных ниже среднероссийских значений 25 центиля. При этом имеет место снижение содержания этих элементов в моче респондентов до уровня, соответствующего нижней границе нормы. У значительного числа респондентов имело место превышение значений 75 центиля по содержанию Mg (45,5 %), Si (47 %) и Li (60 %) в волосах. В тоже время оценка элементного состава цельной крови не выявила значительных расхождений с референтными значениями, за исключением Si. Адаптация организма жителей региона к эколого-геохимическим условиям Оренбургской области, сопровождается увеличением содержания этого элемента в цельной крови до 5,3-6,1 мг/л.
По результатам обработки полученных данных, рассчитаны значения 25 и 75 центилей концентрации 23 химических элементов в волосах взрослого населения Оренбургской области.
2 Региональные значения 25-75 центильного интервала концентрации химических элементов в волосах жителей Оренбургской области отличаются от среднероссийских. Причем, наиболее значительно по эссенциальным элементам: по величине 25 и 75 центилей по Со в 3,3 и 5,3 раза, I в 1,1 и 3,4 раза, по Se в 3,5 и 5,2 раза соответственно. При этом для токсичных элементов (Cd, Pb и Sn) расхождения не превышают 5 %.
3 Ранжирование обследованных по уровню Se, Со и I в биосубстратах в рамках региональных центильных интервалов, в отличие от среднероссийских, позволяет сформировать группы риска возникновения неинфекционных заболеваний. В частности, в группах лиц с содержанием этих элементов в меньшим 25 и большим 75 региональных центилей, выявлены функциональные изменения по данным кардиоингервалографии, показателям лииидного, гормонального и минерального обмена. При отклонении уровня I и Se практически во всех обследованных группах регистрировалось достоверное (р<0,05) усиление роли симпатических вегетативных влияний на сердечный ритм (ИН, ПАПР, ВПР), увеличение индекса атерогенности, накопление токсичных элементов. Для групп с содержанием Se ниже 25 и I выше 75 центиля (по вновь установленным региональным нормам) характерны достоверно более высокие значения ТТГ и больший объем щитовидной железы, при этом у женщин этих групп в 27,6 % и 14,6 % случаев выявлены узловые образования в щитовидной железе.
4 Сравнительными физиологическими исследованиями выявлена зависимость функционального состояния организма от разнонормального уровня ТТГ. Показано влияние уровня ТТГ на показатели регуляции сердечного ритма: у юношей и девушек с высоконормальным уровнем ТТГ вегетативный тонус характеризовался как гиперсимпатикотония (ИН, ИВР, ПАПР), при низконормалыюм уровне ТТГ' у юношей, вегетативный тонус соответствовал состоянию симпатикотонии, а у
девушек - эйтонии. В клинико-лабораторных исследованиях выявлено, что для практически здоровых лиц с высоконормальным уровнем ТТГ характерны достоверно (р<0,05) более низкие значения содержания в плазме крови ХС ЛПВП, более высокие значения ХС, ТГ, ХС ЛПНП и индекса атерогенности. Установлено, что среди неспецифических реакций адаптации у практически здоровых лиц с высоконормальным уровнем ТТГ достоверно (р<0,05) чаще встречаются негативные реакции переактивации и стресса, а также низкие уровни реактивности адаптационных реакций. Высоконормальный уровень ТТГ у практически здоровых лиц, независимо от пола и возраста, сопровождается изменением минерального обмена. В частности, у обследованных девушек и женщин увеличивается содержание в волосах (Г^, Р, Бп, I) избыток которых характерен для женщин с узловым эутиреоидным зобом.
5 Маркером узлового эутиреоидного зоба является избыточное, превышающее верхнюю границу вновь установленной региональной нормы (75 центиль), содержание I, Мд, Р, Эп, 8г в волосах. Невротические проявления у женщин с узловым эутиреоидным зобом прямо взаимосвязаны с накоплением токсичных (Сс1, РЬ, А1, Бг) и обратно - со снижением содержания эссенциальных элементов (ве, Zn) в волосах.
6 В экспериментальных исследованиях, при моделировании дефицита поступления химических элементов с рационом, выявлен факт перераспределения элементов внутри органгома. Так, на фоне снижения общего пула кальция в теле на 23,2 %, меди на 12,9 %, железа на 15,3 % и т.д. отмечалась неизменность элементного состава крови и ряда жизненно-важных органов (печень). При этом в подавляющем числе случаев констатировано снижение уровня химических элементов в шерсти животных. Исключением явился кальций, концентрация которого в шерсти повышалась.
7 Изменение тиреоидного статуса у лабораторных животных оказывает влияние на химический состав щитовидной железы. Причем, наибольшие изменения связаны с содержанием в щитовидной железе Са, Сг, Со, I, и V. При этом направление «вектора» изменений этих элементов было одинаковым как при тиреотоксикозе, так и при гипотиреозе. Отмечен факт значительного снижения в щитовидной железе содержания I, Сс1 и А1 как при тиреотоксикозе, так и при гипотиреозе, а также отчетливая тенденция к погашению при тиреотоксикозе и повышению при гипотиреозе Аэ и ве. Тиреотоксикоз характеризовался повышением Си, Мп и снижением Ре, а гипотиреоз - повышением РЬ. Функциональное состояние тиреоидной системы влияет на пул I, Хп, Си, Ре, Со, Сг, В, Ая, № и в организме.
8 В результате комплексного исследования разработаны научно-обоснованные рекомендации по оптимизации комплексной оценки элементного статуса населения, основанные на сопоставлении элементного состава волос индивидуума с региональными центильными интервалами. В частности, для Оренбургской области, с целью профилактики элементозов, должны быть использованы вновь установленные цептильные интервалы.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1 При оценке элементного статуса человека по химическому составу волос, необходимо использование региональных «норм», что позволяет проводить раннюю структурную диагностику на элементном уровне и, следовательно, предупреждать метаболические и физиологические отклонения назначением адекватной коррекции. Региональные значения 25 и 75 центилей для мужчин: Са (386,2-579,5), К (38,43305,3), Mg (47,56-151,3), Na (96,35-551,8), Р (126,7-166,5), As (0,0379-0,0903), Со (0,0123-0,0284), Сг (0,3187-0,7034), Си (9,983-13,819), Fe (14,7-41,9), 1(0,3436-1,177), Li (0,0193-0,0731), Mn (0,3884-1,182), Ni (0,245-0,6297), Se (0,1622-0,3703), Si (21,84-55,44), V (0,0588-0,1255), Zn (148,2-195,2), Al (5,09-18,16), Cd (0,03260,185), Hg (0,181-0,7285), Pb (0,5017-1,993), Sn (0,0551 -0,15).
Региональные значения 25 и 75 центилей для женщин: Са (656,3-2462,0), К (20,04-99,24), Mg (82,01-289,1), Na (66,73-279,1), Р (119,8-153,0), As (0,021-0,06), Со (0,0131-0,0363), Сг (0,2247-0,4741), Си (10,079-15,005), Fe (11,85-22,77), I (0,19731,309), Li (0,0135-0,0552), Mn (0,3991-1,411), Ni (0,2665-0,6483), Se (0,1466-0,428), Si (18,12-58,88), V (0,0628-0,118), Zn (159,9-198,9), Al (4,1-12,1), Cd (0,0163-0,0799), Hg (0,01552-0,435), Pb (0,2711-0,9941), Sn (0,0414-0,1599).
2 При выявлении высоконормального уровня ТТГ, необходимо проводить лабораторное обследование, направленное на выявление возможных изменений липиднош спектра крови (дислипидемий).
3 При превышении 75 регионального центильного интервала содержания в волосах I, Mg, Р, Sn и Sr, необходимо проводить диагностический поиск, направленный на выявление узловых эутиреоидных поражений щитовидной железы.
4 Комплексную оценку элементного статуса населения необходимо проводить с обязательным учетом специфических особенностей отдельно взятой биогеохимической провинции.
Публикации по теме диссертации в журналах рекомендуемых ВАК
1 Мирошников, C.B. Особенности распространенности и заболеваемости различными тиреопатиями в зависимости от географической зоны Оренбургской области / C.B. Мирошников, О С. Редина, А.Б. Тимашева // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. - № 4. - С. 490-492.
2 Мирошников, C.B. Показатели неспецифической реакции адаптации лабораторных животных с различным уровнем функции щитовидной железы / C.B. Мирошников, C.B. Лебедев, А. А. Барабаш, А.Б. Тимашева // Вестник Оренбургского государственного университета. -2011. -№ 1. - С. 141-143.
3 Мирошников, C.B. Особенности адаптационных реакций у лиц с высоко- и низконормальным уровнем тиреотропного гормона, проживающих на территории эндемичной по зобу / C.B. Мирошников, C.B. Нотова, О.В. Кван // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2011. - № 12 (131) - С. 293-296.
4 Нотова, C.B. Особенности элементного статуса при некоторых неспецифических реакциях адаптации (повышенной активации и переактивации) / C.B. Нотова, О.В. Кван, C.B. Мирошников // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2011. - № 15. - С. 88-90.
5 Нотова, С.В. Особенности минерального обмена в процессе адаптации к физической нагрузке / С.В. Нотова, И.Э. Алиджанова, Е.В. Кияева, С.В. Мирошников // Технологии живых систем. - 2011. - № 7. - С. 11-14.
6 Мирошников, С.В. Особенности элементного состава щитовидной железы при узловом (многоузловом) коллоидном эутиреоидном зобе / С.В. Мирошников // Технологии живых систем. - 2012. - Т. 9. - № 7. - С. 14-18.
7 Мирошников, С.В. Показатели адаптивности к физической нагрузке лабораторных животных в условиях экспериментального изменения тиреоидного статуса / С.В. Мирошников, С.В. Нотова, А.Б. Тимашева, J1.E. Манынина // Фундаментальные исследования. - 2012. -№ 10-1. - С. 73-77.
8 Мирошников, С.В. Изучение взаимосвязи накопления тяжелых металлов в волосах и ткани щитовидной железы у лиц, проживающих в условиях экологически неблагоприятного региона / С.В. Мирошников, С.В. Нотова, О.В. Кван // Вопросы биологической медицинской и фармацевтической химии. - 2012. - № 6. - С. 48-49.
9 Нотова, С.В. Сравнительная характеристика неспецифических адаптационных реакций у женщин с узловым коллоидным эутиреоидным зобом и разнонормальным тиреоидным статусом / С.В. Нотова, С.В. Мирошников, А.Б. Тимашева, И.Э. Алиджанова//Фундаментальные исследования. - 2012. -№ 102. - С. 276-280.
10 Мирошников, С.В. Влияние экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза на элементный статус лабораторных животных / С.В. Мирошников, С.В. Нотова, А.Б. Тимашева, О.В. Кван // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 3 (47). - С. 10. URL: http://www.science-education.ru/109-9336.
11 Мирошников, С.В. Вариабельность сердечного ритма и элементного статуса у юношей студентов / С.В. Мирошников, С.В. Нотова, И.Э. Алиджанова, Е.В. Кияева // Вестник восстановительной медицины. - 2013. - № 2 (54). - С. 44-47.
12 Мирошников, С.В. Элементный состав щитовидной железы лабораторных животных в условиях артифициальных тиреотоксикоза и гипотиреоза / С.В. Мирошников, С.В. Нотова, А.Б. Тимашева, О.В. Кван // Технологии живых систем.-2013. -Т. 10. -№6.-С. 3-7.
13 Мирошников, С.В. Влияние региональных особенностей на содержание макроэлементов в различных тендерных группах / С.В. Мирошников // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - №5(49). - 5 с. URL: http://www.science-education.ru/l 11-10366.
14 Мирошников, С.В. Особенности невроттеских реакций женщин с узловым коллоидным эутиреоидным зобом во взаимосвязи с элементным и нейроэндокринным статусом / С.В. Мирошников, С.В. Нотова // Современные проблемы науки и образоваши. - 2014. - № 1 (51). - 7 с. URL: http://www.science-education, ru/1 15-12211.
15 Мирошников, С.В. Применение региональных показателей элементного статуса для ранней функциональной диагностики / С.В. Мирошников, С.В. Нотова // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №4(54). - 5 с. URL: http://www.science-education.ru/l 11-10366.
Зарубежные публикации по теме диссертации
16 Мироппшков, C.B. Высоко- и низконормальный уровень ТТГ: влияние на общие неспецифические адаптационные реакции организма / C.B. Мирошников, C.B. Нотова // Материали за VII Международная научна практична конференция «Найновите постижения на Европейската наука 2011» Лекарство. - Софта «Бял ГРАД-БГ» ООД. - 2011. - Т. 30. - С. 59-62.
17 Miroshnikov, S.V. The interconnection between accumulation of toxic elements in hair and different morphological structures of the thyroid gland / S.V. Miroshnikov, S.V. Notova, A.V. Skalny, I.E. Alidzhanova, E.V. Kiyaeva // Fifth International Congress of the Federation Societies for Trace Elements and Minerals. - Trace Elements in Avignon.-Bridging between New Advances and Public Health Issues. - 2013. - P. 176.
18 Мирошников, C.B. Макроэлементы!! состав волос женщин с узловым эутиреоидным зобом и его взаимосвязь с лабораторными показателями крови / C.B. Мирошников // Materialy IX miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Wschodnie patnerstwo». -Przemysl.-Nauka i studia. - 2013. -P. 16-21.
Публикации по теме диссертации в прочих изданиях
19 Мирошников, C.B. Вариабельность сердечного ритма у женщин с узловым эутиреоидным зобом / C.B. Мироппшков, В.И. Мирошников, О.Б. Илюхина // Сборник тезисов областной научно-практической конференции «Актуальные вопросы лечения заболеваний щитовидной железы». - Оренбург, 2007. - С. 23-25.
20 Мирошников, C.B. Особенности биохимического спектра крови на фоне разнонормального уровня ТТГ после резекций щитовидной железы / C.B. Мирошников II Сборник тезисов VII межрегиональной конференции хирургов «Ошибки, опасности и осложнения в хирургии». -Бугуруслан, 2008. - С. 73-75.
21 Мирошников, C.B. Особенности элементного состава токсических аденом щитовидной железы на фоне субклинического тиреотоксикоза / C.B. Мирошников, О.Б. Илюхина // Сборник тезисов областной научно-практической конференции «Заболевания щитовидной железы. Современный взгляд на проблему». - Оренбург, 2008.-С. 17-19.
22 Мирошников, C.B. Высоко- и низконормальный уровень ТТГ: особенности элементного статуса / C.B. Мирошников // Материалы I Международной научно-практической конференции «Современная медицина и фармацевтика: анализ и перспективы развития». - Москва, 2011. - С. 58-62.
23 Мироппшков, C.B. Влияние высоко-и низконормалыюго уровня ТТГ на некоторые показатели липидного обмена / C.B. Мирошников // Сборник статей второй международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии, фармакологии и медицине». - Санкт-Петербург, 2011. - Т. 1. - С. 139-142.
24 Алиджанова, И.Э. Оценка метаболических показателей и гормонального статуса в условиях стресса / И.Э. Алиджанова, C.B. Нотова, Е.В. Кияева, C.B. Мирошников, Д.В. Нестеров // Микроэлементы в медицине. - 2012. — Т. 13. — №4.-С. 46-48.
25 Алиджанова, И.Э. Особенности адаптации в условиях моделирования гипер-и гипотиреоза / И.Э. Алиджанова, О.В. Кван, C.B. Мирошников, Е.В. Кияева,
Е.В. Бибарцева // «Адаптация человека на Севере: медико-биологические аспекта». Материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции. -Архангельск, 2012. - С. 15-17.
26 Мирошников, C.B. Взаимосвязь йода в волосах и тканях щитовидной железы у женщин с узловым эутиреоидным зобом в регионе легкого йодного дефицита // Материалы V Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины». - Ростов-на-Дону, 2013.-С. 102.
27 Мирошников, C.B. Особенности элементного состава узловых эутиреоидных образований щитовидной железы и перинодуляриой тиреоидной ткани у женщин с разнонормальным уровнем ТТГ / C.B. Мирошников, C.B. Нотова, О.В. Кван, А.Б. Тимашева // Микроэлементы в медицине. - 2013. - Т. 14. - № 3. -С. 40-44.
28 Мирошников, C.B. Региональные особенности элементного состава различных биосубстратов человека отдельно взятой биогеохимической провинции / C.B. Мирошников // Сборник статей пятой международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине». - Санкт-Петербург, 2013. - Т. 2. - С. 59-64.
Информационные письма
29 Мирошников, C.B. Региональные особенности элементного гомеостаза как показатель эколого-физиологической адаптации» / C.B. Мирошников, C.B. Нотова // Информационное письмо Министерства здравоохранения Оренбургской области. -2013.-25 с.
30 Мирошников, C.B. Метаболические и психофизиологические характеристики организма в зависимости от нейроэндокринного статуса / C.B. Мирошников, C.B. Нотова // Информационное письмо Министерства здравоохранения Оренбургской области. - 2013. - 28 с.
Мирошников Сергей Владимирович Адаптационные изменения элементного статуса и функциональное состояние организма при воздействии эколого-фнзиологических факторов
В результате комплексных экспериментальных и клинико-физиологических исследований установлено, что адаптация организма человека к условиям окружающей среды сопровождается изменением элементного статуса в сравнении со среднероссийскими показателями. Показано, что при диагностике элементозов следует пользоваться региональными центильными интервалами, что подтверждается выявленными функциональными изменениями в группах, ранжированных по уровню Se, Со и I.
Показано, что маркером узлового эутиреоидного зоба является избыточное, накопление I, Mg, Р, Sn, Sr в волосах. Выявлена прямая зависимость невротических проявлений с накоплением токсичных (Cd, Pb, Al, Sr) и обратная со снижением содержания эссенциальных элементов (Se, Zn) в волосах женщин с узловым эутиреоидным зобом. Установлены характерные особенности накопления химических элементов в перинодулярной и узловой ткани щитонидной железы женщин с узловым эутиреоидным зобом.
На основании сведений о содержании химических элементов в различных биосубстратах лабораторных животных, содержащихся на дефицитном рационе, сформулировано положение об адаптивном перераспределении элементов в организме. При экспериментальном моделировании тиреотоксикоза и гипотиреоза представлены данные об особенностях накопления и перераспределения эссенциальных и токсичных элементов в организме.
Miroschnikov Sergey Vladimirovich Adaptations element status and functional state of the organism under the influence of ecological and physiological factors
As a result of comprehensive experimental, clinical and physiological studies it was established, that the human body adaptation to the environment is accompanied by a change of the element status if compared to the Russian average values. It is shown that for diagnosis of elements content imbalance regional centile intervals should be used. This was evidenced by the identified functional changes in the groups ranged by the level of selenium, cobalt and iodine. It was shown that the excessive accumulation of I, Mg, P, Sn, Sr in human hair is the marker of the nodal euthyroid goiter. The direct dependence of neurotic symptoms on the accumulation of toxic elements (Cd, Pb, Al, Sr) in the hair of women suffering from euthyroid nodular goiter was identified. Similarly, the inverse dependence of neurotic symptoms on the reduction of essential elements (Se, Zn) in hair content of the same group was found. The characteristic features of the accumulation of chemical elements in perinodular and nodular thyroid tissue of women suffering from euthyroid nodular goiter were specified. On the basis of information on the content of chemical elements in various biosubstrates of laboratory animals being kept on the deficient diet, the proposition about the adaptive redistribution of elements in the body has been formulated. Under the experimental simulation of hyperthyroidism and hypothyroidism there have been collected data on the specific of accumulation and redistribution of essential and toxic elements in rat's body.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АД - артериальное давление
АлАТ - аланшюминотранефераза
АсАТ - аспартатаминотрансфераза
ВНС - вегетативная нервная система
ВПР - вегетативный показатель ритма
ВР - вариационный размах
ВСР - вариабельность сердечного ритма
ГТТП - гамма-глутамштгранспешидаза
ИА - индекс атерогенности
ИВР — индекс вегетативного равновесия
ИМТ - индекс массы тела
ИН - индекс напряжения
ЛГ - лютеинизирующий гормон
ХС ЛГ1ВП - холестерин липопротеидов высокой плотности
ХС ЛПНП - холестерин липопротеидов низкой плотности
ТТГ - тиреотропный гормон
Т4 - тироксин
ТГ - триглицериды
Тэ - трийодтиронин
УЗИ - ультразвуковое исследование
ФСГ - фолликулостимулирующий гормон
ХС - общий холестерин
Ц - центиль
ЦИ - центильный интервал ЩФ — щелочная фосфатаза
Подписано в печать 21.03.2014 г. Формат 60х84'/16. Бумага писчая. Цена свободная. Усл. печ. листов 2,0. Тираж 120. Заказ 37.
ООО ИПК «Университет» 460007, г. Оренбург, ул. М. Джалиля, 6. E-mail: ipk_universitet@mail.ru Тел./факс: (3532) 90-00-26
Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора медицинских наук, Мирошников, Сергей Владимирович, Москва
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ»
На правах рукописи
Мирошников Сергей Владимирович
АДАПТАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
03.03.01 - физиология
Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук
Научный консультант:
доктор медицинских наук, профессор Нотова С.В.
Москва, 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.:....................................................................................................................6
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................................11
1.1 Общебиологические аспекты процесса адаптации..............................................11
1.2 Биологическая роль химических элементов, биогеохимические провинции и эндемические заболевания...........................................................................................16
1.3 Роль нейроэндокринного статуса в компенсаторно-приспособительных
реакциях организма.......................................................................................................36
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.........................................47
2.1 Клинико-физиологические исследования............................................................48
2.2 Экспериментальные исследования на лабораторных животных.......................61
ГЛАВА 3 ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ПОДДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО БАЛАНСА ОРГАНИЗМА В ПРОЦЕССЕ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИМ ОСОБЕННОСТЯМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ............................................................................................................................66
3.1 Оценка элементного статуса жителей Оренбургской области...........................66
3.2 Разработка региональных показателей элементного статуса жителей Оренбургской области..................................................................................................71
3.3 Оценка функционального состояния организма практически здоровых лиц с различным уровнем селена в волосах.........................................................................75
3.3.1 Оценка физического развития и функционирования сердечно-сосудистой системы практически здоровых лиц с различным уровнем селена в волосах........75
3.3.2 Психологические особенности практически здоровых лиц с различным
уровнем селена в волосах.............................................................................................82
Количество точных реакций........................................................................................84
3.3.3 Сравнительная характеристика гематологических показателей крови практически здоровых лиц с различным уровнем селена в волосах.......................85
3.3.4 Оценка показателей неспецифической реакции адаптации практически здоровых лиц с различным уровнем селена в волосах..............................................93
3.3.5 Особенности элементного статуса практически здоровых лиц с различным уровнем селена в волосах.............................................................................................96
3.4 Оценка функционального состояния организма практически здоровых лиц с различным уровнем кобальта в волосах...................................................................103
3.4.1 Оценка физического развития и функционирования сердечно-сосудистой системы практически здоровых лиц с различным уровнем кобальта в волосах.. 103
3.4.2 Психологические особенности практически здоровых лиц с различным уровнем кобальта в волосах.......................................................................................108
3.4.3 Сравнительная характеристика гематологических показателей крови практически здоровых лиц с различным уровнем кобальта в волосах.................110
3.4.4 Оценка показателей неспецифической реакции адаптации практически здоровых лиц с различным уровнем кобальта в волосах........................................116
3.5 Оценка функционального состояния организма практически здоровых лиц с различным уровнем йода в волосах..........................................................................125
3.5.1 Оценка физического развития и функционирования сердечно-сосудистой системы практически здоровых лиц с различным уровнем йода в волосах.........125
3.5.2 Психологические особенности практически здоровых лиц с различным уровнем йода в волосах..............................................................................................131
3.5.3 Сравнительная характеристика гематологических показателей крови практически здоровых лиц с различным уровнем йода в волосах........................136
3.5.4 Особенности элементного статуса практически здоровых лиц с различным уровнем йода в волосах..............................................................................................141
3.5.5 Оценка показателей неспецифической реакции адаптации практически
здоровых лиц с различным уровнем йода в волосах...............................................146
ГЛАВА 4 ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА ЛИЦ С ВЫСОКО- И
НИЗКОНОРМАЛЬНЫМ УРОВНЕМ ТТГ...............................................................154
4.1 Функциональное стояние организма практически здоровых лиц с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................................................155
4.1.1. Оценка физического развития и функциональная характеристика сердечнососудистой системы практически здоровых лиц с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................................................................................155
4.1.2 Психологические особенности юношей и девушек с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................................................168
4.1.3 Сравнительная характеристика лабораторных показателей крови практически здоровых лиц с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ...................................174
4.1.4 Оценка показателей неспецифической реакции адаптации практически здоровых лиц с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ...................................183
4.2 Оценка минерального обмена практически здоровых лиц с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................................................191
4.2.1 Особенности элементного статуса юношей и девушек с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................................................191
4.2.2 Особенности элементного статуса мужчин и женщин с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................................................199
4.2.3 Взаимосвязь элементного состава волос и клинико-биохимических показателей крови.......................................................................................................208
4.3 Оценка функционального состояния организма женщин с узловым эутиреоидным зобом и разнонормальным уровнем ТТГ........................................213
4.3.1 Оценка физического развития и функциональная характеристика сердечнососудистой системы женщин с узловым зобом с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................................................................................215
4.3.2 Сравнительная характеристика гематологических показателей крови женщин с узловым с высоко- и низконормальным уровнем ТТГ.........................................216
4.3.3 Оценка показателей неспецифической реакции адаптации женщин с узловым зобом и высоко- и низконормальным уровнем ТТГ................................................219
4.4 Оценка минерального обмена женщин с узловым зобом и высоко-
низконормальным уровнем ТТГ................................................................................223
4.4.1 Особенности элементного статуса женщин с узловым зобом и высоко-
низконормальным уровнем ТТГ................................................................................223
4
4.4.2 Выявление взаимосвязи элементного состава волос с биохимическими показателями крови.....................................................................................................232
4.4.3 Особенности элементного статуса узловых образований щитовидной железы и перинодулярной тиреоидной ткани у женщин с высоко - низконормальным уровнем ТТГ................................................................................................................234
4.4.4 Взаимосвязь элементного состава волос и тканей щитовидной железы.....243
ГЛАВА 5 ИЗУЧЕНИЕ АДАПТАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА К РАЗЛИЧНЫМ СТРЕССОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ...............................................260
5.1 Особенности обмена веществ и перераспределения химических элементов в организме лабораторных животных при различной нутриентной обеспеченности .......................................................................................................................................260
5.2 Изучение показателей адаптации и минерального обмена животных при моделировании тиреотоксикоза и гипотиреоза.......................................................267
5.2.1 Сравнение физиологических параметров лабораторных животных с различным уровнем функционирования щитовидной железы..............................267
5.2.2 Оценка элементного состава шерсти животных с различным уровнем функционирования щитовидной железы..................................................................270
5.2.3 Оценка элементного состава тела лабораторных животных в условиях экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза...............................................276
5.2.4 Особенности элементного состава щитовидной железы лабораторных
животных в условиях экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза.........280
ГЛАВА 6 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ...............................290
ВЫВОДЫ.....................................................................................................................312
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.....................................................................315
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.........................................................................................316
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................318
ВВЕДЕНИЕ
Уровень общего здоровья и качество окружающей среды с учетом как природных, так и антропогенных факторов в значительной степени определяется биогеохимическими особенностями. В этой связи одним из наиболее перспективных направлений современной медицинской науки является изучение «элементного портрета» населения как в популяции вообще, так и в популяционных выборках людей с различными соматическими заболеваниями, в контексте нозологии. Основная цель изучения «элементного портрета» - научная разработка и внедрение мероприятий по устранению гипер-и гипоэлементозов (Авцын А.П. и соавт., 1991). В настоящее время существует парадигма, согласно которой, коррекция дисбаланса макро-и микроэлементов - один из важнейших факторов укрепления здоровья и профилактики заболеваний (Агаджанян H.A., Скальный A.B. и соавт., 2001, 2003, 2004. 2013; Сусликов В.Л., 2000, 2002; Biesalski H.K. et al., 2002; Anke M., 2004).
Изучение физиологических механизмов адаптации человека к различным условиям позволило в последние годы сформировать целостное представление об изменении элементного гомеостаза и возникновении гипер- и гипоэлементозов. При этом, по мере развития учения, от создания и апробации новых высокотехнологичных методов, до формирования баз данных стало очевидным, что объективная оценка состояния обмена веществ и развития элементозов не возможна без изучения мультиэлементного состава биосубстратов. В настоящее время этот метод получил широкое распространение в экономически развитых странах мира (Скальный A.B., 2011).
Эффективность метода подтверждается результатами работы ведущих Российских центров. Так, услугами AHO «Центр биотической медицины» за последние годы воспользовались более 500 тысяч человек.
Между тем, накопленные за последние годы наукой факты ставят под сомнение целый ряд положений существующей в настоящее время концепции оценки и коррекции элементозов человека. Особенно в части понимания
показателей «оптимального» центильного интервала (25-75 центиль) как общефизиологического для человека как биологического вида.
Напротив, вновь полученные данные наглядно демонстрируют высокие адаптационные возможности организма человека в различных условиях внешней среды при различной элементной обеспеченности. Фактически при неизменном уровне эссенциальных элементов в крови исследователи нередко констатируют факты значительного отклонения их уровня в биосубстратах (волосы, ногти и т.д.), используемых для диагностики (Нотова C.B., 2005). Помимо этого, содержание элементов в биосубстратах в значительной степени определяется межэлементными взаимодействиями (Momcilovic В., 1987, 2012), индивидуальными (Karganov M. et al., 2010; Радыш И.В. с соавт., 2011, 2013) и этническими особенностями (Бибарцева Е.В., 2010). Между тем все эти факторы, искажающие картину и не позволяющие эффективно лечить и предупреждать элементозы как правило, являются вторичными. Наиболее значимой и уже реализованной адаптационной реакцией обмена элементов является приспособление организма человека к определенным условиям биогеохимической провинции.
Очевидно, что дальнейшее развитие учения об элементозах невозможно без детального изучения региональных особенностей элементного статуса человека и введения региональных «норм». Важным является изучение взаимосвязи обмена химических элементов и мультиэлементного состава биосубстратов человека.
Цель работы: изучить адаптационные изменения элементного статуса и функциональное состояние организма при воздействии экологических и физиологических факторов.
Задачи исследования:
1 Изучить региональные особенности элементного состава различных биосубстратов человека (кровь, моча, волосы) и рассчитать значения 25 и 75 центилей концентрации химических элементов в волосах взрослого населения отдельно взятой биогеохимической провинции (на примере Оренбургской области).
2 Дать сравнительную оценку цифровых значений и информативности среднероссийских и вновь выявленных региональных показателей 25 и 75 центилей содержания химических элементов в волосах на основании анализа функционального состояния организма человека.
3 Изучить особенности функционального состояния организма и показателей минерального обмена практически здоровых лиц с различным уровнем ТТГ.
4 Изучить функциональное состояние и показатели минерального обмена женщин с узловыми эутиреоидными образованиями щитовидной железы и выявить элементы-маркеры развития пролиферативных изменений в щитовидной железе.
5 Изучить особенности перераспределения химических элементов в организме лабораторных животных при различной нутриентной обеспеченности рациона питания.
6 Дать комплексную оценку элементного статуса лабораторных животных в условиях экспериментального тиреотоксикоза и гипотиреоза.
7 Разработать научно-обоснованные рекомендации по оптимизации комплексной оценки элементного статуса населения, с учетом специфических особенностей отдельно взятой биогеохимической провинции с целью профилактики элементозов.
Научная новизиа работы.
Впервые, в ходе оценки адаптации организма к условиям окружающей среды, с учетом функционального состояния и различного элементного статуса обследованных, показано предпочтение использования региональных норм содержания химических элементов в волосах при диагностике элементозов.
Впервые на территории Оренбургской биогеохимической провинции с помощью современных инструментальных и математических методов определены региональные центильные значения по содержанию 25 важнейших химических элементов в волосах. В результате этих исследований определены значения 2575 центильного интервала для мужчин и женщин Оренбургского региона, как границы региональной физиологической нормы. Наибольшая разница между
среднероссийским и региональным значениям оптимального центильного интервала выявлена для йода, селена, кобальта и лития.
Впервые сформулировано положение об адаптивном перераспределении элементов в организме, сделанное на основе сведений о содержании 25 элементов в шерсти, печени, крови и костной ткани лабораторных животных, содержащихся на дефицитном по химическим элементам рационе.
Впервые проведено комплексное эколого-физиологическое обследование практически здоровых лиц различных половозрастных групп с разнонормальным уровнем ТТГ, включающее оценку физического развития, функционирования кардио-респираторной системы, психофизиологических и метаболических показателей. Выявлено влияние разнонормального уровня ТТГ на показатели липидного спектра крови.
Проведено сравнение показателей минерального обмена в группах с разнонормальным уровнем ТТГ. Получены новые данные о взаимосвязи показателей элементного статуса, биохимического и гормонального профиля.
С помощью многоэлементного анализа впервые установлены характерные особенности накопления химических элементов в перинодулярной и узловой ткани щитовидной железы женщин с узловым эутиреоидным зобом. Определена взаимосвязь элементного состава различных структур щитовидной железы и волос. Выявлена достоверная прямая связь между содержанием А1, В, Сё, К, 1л, Zn, I, Мд, Р, Эе, Яг в волосах и узловой ткани щитовидной железы.
Впервые выявлена прямая зависимость различных невротических проявлений с накоплением токсичных (Сё, РЬ, А1, Бг) и обратная со снижением содержания эссенциальных элементов (Бе, 7л\) в волосах женщин с узловым эутиреоидным зобом.
При экспериментальном моделировании тиреотоксикоза и гипотиреоза впервые проведена оценка элементного статуса лабораторных животных на основании изучения содержания 25 химических элементов в шерсти и щитовидной железе. Впервые представлены данные об особе
-
Мирошников, Сергей Владимирович
-
доктора медицинских наук
-
Москва, 2014
-
ВАК 03.03.01
- Сравнительная эколого-физиологическая характеристика элементного гомеостаза жителей различных районов Московской области
- Эколого-физиологическая характеристика адаптивных изменений биосубстратов организма подростков в условиях техногенного загрязнения
- Эколого-физиологические факторы, влияющие на формирование элементного статуса детей на Крайнем Севере
- Влияние техногенного загрязнения на эндоэкологический статус организма
- Особенности элементного статуса детей из различных регионов России
