Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

ВЛАСЕНКО

Мария Александровна

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС,  ПОКАЗАТЕЛИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ И АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ У  СОТРУДНИКОВ ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС РОССИИ С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ОРГАНОВ ПИЩЕВАРЕНИЯ

05.26.02 - безопасность в чрезвычайных ситуациях

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имениаА.аМ.аНикифорова МЧС России

Научный руководитель:
доктор медицинских наук	Дударенко Сергей Владимирович
Официальные оппоненты:
Кетлинский Сергей Александрович,  член корреспондент РАН доктораабиологических наук профессор, ФГУП Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов Федерального медико-биологического агентства России, заместитель директора по научной работе
Обрезан Андрей Григорьевич,  доктор медицинских наук профессор, Санкт-Петербургский государственный университет, медицинский факультет, заведующий кафедрой госпитальной терапии

Ведущая организация:

ФГБУВОУ ВПО Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Министерства обороны Российской Федерации

Защита диссертации состоится л__ мая 2012 года в __часов на заседании диссертационного совета Д 205.001.02 при Федеральном государственном бюджетном учреждении Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А. М. Никифорова МЧС России по адресу: 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 4/2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А. М. Никифорова МЧС России

Автореферат разослан л__ апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета                                                         Неронова Е. Г.

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для лиц опасных профессий, в том числе спасателей и пожарных МЧС России, характерно воздействие на организм человека таких факторов как значительные психоэмоциональные и физические нагрузки, воздействие токсических продуктов горения, недостаток кислорода и многое другое (Маркизова Н. Ф., 2008; ЧумаевааЮ. В., 2010). Изменения  элементного статуса могут сказываться на функции многих органов и систем, затрагивая межсистемные и внутрисистемные закономерности метаболизма (Авцин А.П. и др., 1991; Оберлис Д. и др., 2008; Valko M. et al., 2005; Rana S. V. S., 2008). Повышение уровня токсических элементов и недостаток жизненно-необходимых элементов могут приводить к возникновению и прогрессированию соматических заболеваний, в том числе патологии органов пищеварения (Файзуллина Р.А., 2002; Хамрев Х.Г., 2002; Кудрин А.В., ГромовааО.А., 2007).

Универсальным механизмом патогенетического воздействия  вышеуказанных профессиональных факторов у лиц опасных профессий является активация свободнорадикального окисления липидов (МеерсонаФ.З.,а1988; Новиков В.В., 1998; Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б., 2008; НовицкийаА.А.,а2010). Накопление конечных продуктов перекисного окисления липидов (окисленных жирных кислот, альдегидов, кетонов) приводит к необратимой инактивации ферментов, структурной перестройке клеточных мембран, изменению их проницаемости вплоть до гибели клеток. Повреждение мембран клеточных органелл способствует дисфункции внутриклеточных процессов и может явиться патогенетической основой метаболических сдвигов в организме. Нарушение клеточного метаболизма при хронических гастродуоденитах является отражением биохимических нарушений в клетках, возникающих в ответ на повреждение (МаколкинаВ.И., 2005).

Поступление ингаляционным путем и через желудочно-кишечный тракт токсических веществ у специалистов Федеральной противопожарной службы (ФПС) создает условия для активации свободнорадикального окисления липидов (Бударина Л.А, Кудаева И.В., 2007; Маркизова Н. Ф. иадр., 2008). В тоже время  болезни органов пищеварения занимают ведущее место  среди соматической патологии у пожарных и спасателей МЧС России (Санников М.В., Андреев А.А., 2007; Порошин А.А. и др., 2009; Алексанин С.С. и др., 2010;).

В настоящее время в доступной научной литературе недостаточно освещены вопросы о состоянии элементного статуса и свободнорадикального окисления (СРО) при заболеваниях органов пищеварения у специалистов Федеральной противопожарной службы. Имеющиеся научные данные о состоянии СРО и биоэлементного статуса неоднозначно трактуются и противоречивы (Хамрев Х.Г., 2002; Гаскина Т.К., 2009; Valko M. et al., 2005). Вышеуказанные факты послужили обоснованием для проведения, данного научного исследования.

Цель исследования:

Оценка  элементного статуса и состояние свободнорадикального окисления, антиоксидантной системы  у сотрудников Федеральной противопожарной службы МЧС России с заболеваниями органов пищеварения.

Задачи исследования:

1. Определить содержание жизненно-необходимых элементов  в биологических субстратах и их соотношение у обследованных пожарных с заболеваниями органов пищеварения.
2. Определить содержание токсических элементов  в биологических субстратах и их соотношение у обследованных пожарных с заболеваниями органов пищеварения.
3. Оценить состояние биоэлементного статуса при различном характере воспалительных поражений слизистой оболочки желудка у сотрудников Федеральной противопожарной службы.
4. Выявить взаимосвязь показателей антиоксидантной системы (каталазы, супероксиддисмутазы, системы глутатиона), параметров свободнорадикального окисления (уровень продуктов перекисного  окисления липидов) с биоэлементным статусом у обследованных сотрудников Федеральной противопожарной службы.

  Научная новизна и теоретическая значимость работы.

Впервые проведена комплексная оценка элементного статуса (30 микроэлементов) в волосах, сыворотке крови, моче, желудочном содержимом и слюне у практически здоровых людей и специалистов Федеральной противопожарной службы с заболеваниями органов пищеварения.

У сотрудников Федеральной противопожарной службы с заболеваниями органов пищеварения выявлено накопление алюминия, кадмия и свинца в биосредах во взаимосвязи со снижением концентрации жизненно-необходимых элементов: меди, цинка, селена.

Впервые установлено, что при развитии атрофических изменений слизистой оболочки желудка происходит увеличение содержания кадмия в сыворотке крови, свинца в волосах, алюминия в моче и снижение концентрации меди в желудочном содержимом.

В процессе выведения токсических микроэлементов участвуют почки и желудочно-кишечный тракт, а также активируется процесс элиминации токсических микроэлементов через слюнные железы.

Впервые изучены взаимосвязи уровня свинца и кадмия с показателями антиоксидантной системы и продуктов перекисного  окисления липидов у сотрудников Федеральной противопожарной службы с заболеваниями органов пищеварения. Увеличение концентрации продуктов перекисного окисления липидов взаимосвязано со снижением значений восстановленного глутатиона, а повышение уровня свинца коррелирует со снижением активности каталазы.

Практическая значимость исследования и внедрение в практику.

Определение концентрации биоэлементов в организме сотрудников Федеральной противопожарной службы МЧС России позволяет оценить уровень накопления токсических и выявить дисбаланс по уровню жизненно-необходимых элементов в организме обследованных.

Особенности элиминации алюминия и свинца у сотрудников Федеральной противопожарной службы показали возможность использования проб слюны для выявления увеличенной нагрузки токсическими элементами на организм обследованных.

Результаты диссертационного исследования внедрены в практическую деятельность ФГБУ Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А. М. Никифорова МЧС России для углубленного обследования сотрудников МЧС России.

Материалы диссертационного исследования включены в учебный процесс и используются при подготовке специалистов в ФГБУ Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А. М. Никифорова МЧС России.

Основные положения, выносимые на защиту.

1.   В организме сотрудников Федеральной противопожарной службы происходит накопление токсических элементов (алюминия, кадмия, свинца) и изменение концентрации жизненно-необходимых элементов (повышение содержания фосфора, натрия, калия на фоне снижения уровней цинка, меди, селена). Наибольшие изменения концентрации указанных микроэлементов отмечены при атрофических изменениях слизистой оболочки желудка (у сотрудников Федеральной противопожарной службы происходит достоверный рост значений кадмия в сыворотке крови и свинца в пробах волос). В процесс выведения из организма свинца, алюминия, кадмия у сотрудников Федеральной противопожарной службы с патологией органов системы пищеварения включаются слюнные железы в отличие от практически здоровых лиц, у которых выведение токсических элементов происходит в основном через мочу (почки) и желудочное содержимое (желудочно-кишечный тракт).
2. У специалистов Федеральной противопожарной службы происходит снижение активности каталазы, супероксиддисмутазы и содержания восстановленного глутатиона при повышении уровня продуктов перекисного  окисления липидов и окисленного глутатиона. С увеличением уровня продуктов перекисного окисления липидов выявлен рост содержания свинца и кадмия. Повышение концентрации кадмия взаимосвязано со снижением уровня восстановленного глутатиона, а увеличение концентрации свинца в сыворотке крови  коррелирует со снижением активности каталазы.

ичный вклад автора.

Автор лично принимал участие в выполнении всех разделов диссертационного исследования, включая постановку цели и задач работы, выполнение методик исследования, формирование групп обследованных, сбор и анализ полученных результатов, формулировку выводов и практических рекомендаций. Автор выполнил в полном объеме исследование по определению биоэлементного статуса в анализируемых  биосредах. Определение параметров перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы выполнены совместно со специалистами лаборатории клинической химии ФГБУ Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А. М. Никифорова МЧС России.

Апробация результатов исследования

Материалы диссертации доложены на научно-практической конференции Метаболический синдром: междисциплинарные проблемы (15 - 17 декабря 2010 года,  Санкт-Петербург);  на 5-ом междисциплинарном российском конгрессе с международным участием Человек и проблемы зависимостей: междисциплинарные аспекты  (25-27 мая 2011 года, Санкт-Петербург); на конференции молодых ученых Аналитика как инструмент клинической химии (26-27 апреля 2011 года, Санкт-Петербург), Всероссийской научно-практической конференции Передовые медицинские технологии в клинике внутренних болезней (25-26 апреля 2012 года, Санкт-Петербург).

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 3 в журналах по перечню ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц, 25 рисунков. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы о материалах и методах исследования, главы с результатами собственных исследований, главы с обсуждением результатов исследования, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 73 отечественных и 35 зарубежных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Для выполнения цели и задач исследования были обследованы сотрудники Федеральной противопожарной службы (ФПС) и отобрана группа практически здоровых людей. Всего обследовано 229 человек, из них 85 сотрудников ФПС и 134 человека группы сравнения. Группы обследованных были сопоставимого возраста (средний возраст 31,10,8 и 25,6 0.9 лет соответственно).

Оценка состояния здоровья сотрудников ФПС проведена на основании углубленного медицинского обследования в клинике №1 ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России.

У всех обследованных сотрудников ФПС выявлены заболевания органов пищеварения. Диагнозы верифицированы специалистами клинических отделений клиники №1 ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России по результатам типичных жалоб, данным объективного исследования, результатам эзофагастродуоденоскопии с биопсией и УЗИ брюшной полости, а также лабораторным исследованиям, заключениям  профильных специалистов. 

В группу сравнения были отобраны 134 человека, из них: 90 студентов  3Ц4 курсов Государственного университета ГПС МЧС России в возрасте от 20 до 25 лет; 33 курсанта 2-4 курсов Военно-Медицинской академии им.аС.аМ.аКирова в возрасте от 19 до 25 лет; а так же 11 сотрудников  МЧС России, проходивших обследование в ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России. Лица группы сравнения по результатам ежегодных медицинских обследований, заключений врачей специалистов были признаны практически здоровыми людьми. По каждой биосреде была отобрана своя группа сравнения.

У всех обследуемых получено добровольное согласие на использование биоматериала в исследованиях.

Аналитическое исследование биоэлементного статуса в исследуемых биосубстратах выполнено в научно-исследовательском отделе биоиндикации ФГБУ ВЦЭРМ им. А. М. Никифорова МЧС России. Определение биоэлементного статуса в данной работе проводилось методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на сертифицированном приборе ICP-MS X Series фирмы Thermo Elemental (США). Оценка биоэлементного статуса была проведена в НИЛ элементного анализа (заведующая НИЛ элементного анализа к.б.н. М. В. Яковлева) в биопробах волос, сыворотке крови, слюне, моче и желудочном содержимом в соответствии с утвержденной методикой (МУК 4.1.1483 - 03).

Отбор проб волос, сыворотки крови, мочи и слюны проводился в соответствии с методикой (МУК 4.1.1483 - 03; Подунова Л. Г. и др., 2006).

Методика отбора проб желудочного содержимого для определения элементного статуса разработана нами впервые. Забор проб желудочного содержимого производился натощак (через 12 часов после последнего приема пищи) путем вакуумной аспирации во время выполнения эзофагогастродуоденоскопии. Отобранный материал помещался в стерильные пробирки. Объем отобранной пробы составлял 5-10 мл.

Определение параметров свободнорадикального окисления и состояния антиоксидантной системы было проведено в ФГБУ ВЦЭРМ им. А. М. Никифорова МЧС России в лаборатории клинической химии (заведующая лабораторией клинической химии к.б.н. М. Ю. Фролова) и включало определение показателей конечных продуктов перекисного  окисления липидов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой, так называемых ТБК-активных продуктов (ТБК-АП), в сыворотке крови, определение окисленного и восстановленного глутатиона, определение активности супероксиддисмутазы и каталазы в эритроцитах крови.

Для обработки и анализа данных, полученных в ходе выполнения данной работы, был использован пакет прикладных программ Statistica 6.0. Были использованы методы параметрической и непараметрической статистики. Сравнения значений, в группах обследованных проводили с помощью U-критерия Манна-Уитни. В качестве описательных характеристик использовали медиану, нижнюю и верхнюю квартили.

Выявление особенностей формирования биоэлементного статуса проводилось с помощью кластерного анализа, основой кластерного анализа является расширенный корреляционный анализ. По результатам кластерного анализа оценивались взаимосвязи концентраций биоэлементов между собой.

Для выявления различий в группах переменных использован дискриминантный анализ с расчетом дискриминантной функции. Для определения статистических взаимосвязей между переменными использовали корреляционный анализ с применением коэффициента ранговой корреляции по Спирмену.

Результаты исследования

Оценка взаимосвязей концентраций биоэлементов в различных биосредах  у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения.

Особенности взаимосвязей концентраций биоэлементов в различных биосредах были выявлены с помощью кластерного анализа. Так, у практически здоровых людей сохраняются взаимосвязи концентраций токсических и жизненно-необходимых элементов, что совпадает с имеющимися научными данными (Скальный А. В. и др., 2004; Панченко и др., 2004; Ребров В.Г., Громова О.А., 2008).

У специалистов ФПС эти взаимосвязи нарушаются. Распределение жизненно-необходимых элементов, так же как и токсических, по всем биосредам у сотрудников ФПС, в отличие от группы сравнения, было неоднородно (рис. 1).  Мышьяк и селен, соединены в единый кластер в группе сравнения, что объяснимо с позиций взаимного антагонизма указанных элементов у практически здоровых людей. У  специалистов ФПС мышьяк в кластерном анализе объединяется с фосфором, а селен с кадмием (кадмий является антагонистом селена).

Положение алюминия и стронция в обеих группах сравнения было связано с практически идентичными группами элементов. Отличие между группами состояло в том, что марганец (связан в группе сравнения с кластером стронций - магний - кальций)  у пожарных объединен в кластер со свинцом. Если концентрация свинца в группе сравнения связана с рубидием, то у обследованных специалистов ФПС рубидий объединяется в единый кластер с натрием и калием.  Полученные результаты основаны на взаимных антагонистических связях элементов между собой (Скальный А. В. и др., 2004; Кудрин А. В., Громова О. А., 2007; Оберлис Д. и др., 2008), однако характер указанных связей у пожарных ФПС меняется.

Значения никеля у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения были объединены в единый кластер с железом, при этом в группе сравнения никель объединялся с молибденом (рис. 1). Аналогичные закономерности распределения элементов между собой были получены в результате кластерного анализа проб сыворотки крови, слюны, мочи и желудочного содержимого. При сравнении полученных данных у группы сотрудников ФПС и группы сравнения не было выявлено повторяющихся кластеров, что может указывать на особенности формирования элементного статуса у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения.

       Рис. 1. Взаимосвязь концентраций биоэлементов в пробах волос у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения и в группы сравнения.

Для выявления закономерностей по содержанию токсических  и жизненно-необходимых элементов у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения была проведена оценка элементного статуса в исследованных пробах волос, сыворотки крови, слюны, мочи и желудочного содержимого в сравнении с группой практически здоровых людей. В настоящее время в доступной научной литературе отсутствуют данные о физиологических концентрация биоэлементов в желудочном содержимом у взрослых людей. Нами впервые были проведены указанные исследования у практически здоровых людей и рассчитана медиана значений биоэлементов в исследуемых пробах желудочного содержимого, а также одномоментно в волосах, сыворотке крови, моче и слюне (рис. 2).

В результате сравнения биоэлементного статуса у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения были выявлены различия во всех проанализированных нами биосредах. по сравнению с группой практически здоровых людей. Так, в исследуемых пробах волос у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения  по сравнению с группой практически здоровых людей достоверно (р < 0,05) был повышен уровень токсических элементов: алюминия, кадмия, свинца. Среди жизненно-необходимых элементов было выявлено повышение уровней калия, магния, натрия, фосфора (рис. 2, 3).

В сыворотке крови обследуемых сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения было выявлено повышенное содержание токсических элементов: алюминия, свинца, стронция, никеля (р < 0,05). При этом уровень жизненно-необходимых элементов ванадия, кальция, натрия и фосфора также был повышен. На этом фоне концентрация цинка (жизненно-необходимого элемента) в сыворотке крови у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения была достоверно снижена  (рис.а4,а5).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 2. Концентрации токсических элементов (алюминий, кадмий, свинец) в пробах волос у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 3. Концентрации жизненно-необходимых элементов (калий, магний, натрий, фосфор) в пробах волос у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис.4. Содержание токсических элементов (алюминий, свинец, никель) в пробах сыворотки крови у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис.5. Содержание жизненно-необходимых элементов (кальций, фосфор, натрий, цинк) в пробах сыворотки крови у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

В пробах мочи у сотрудников ФПС было выявлено достоверное (р < 0,05) повышение уровня токсических элементов, таких как алюминий и никель. При  этом было установлено снижение уровня цинка, селена, меди у пожарных по сравнению с контрольной группой (рис. 6, 7)

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 6. Содержание алюминия в пробах мочи у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 7. Содержание жизненно-необходимых элементов (медь, селен, цинк) в пробах мочи у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

В пробах слюны были выявлены достоверные (р < 0,05) различия по уровню никеля, свинца, селена, цинка, меди, кальция, натрия, хрома, йода и бора между группами контроля и сотрудников ФПС с патологией органов пищеварения. Среди токсических элементов было выявлено достоверное снижение (р < 0,05) концентрации свинца и никеля в слюне. Значения таких жизненно-необходимых элементов как цинк, медь и селен были достоверно повышеныа(ра< 0,05) у обследованных пожарных. Концентрация кальция и натрия у сотрудников ФПС в слюне была снижена (р < 0,05) (рис. 8, 9).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 8. Содержание жизненно-необходимых элементов (кальций, натрий, медь, селен, цинк) в пробах слюны у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 9. Содержание токсических элементов (никель, свинец) в пробах сыворотки крови у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05)

Исследование содержания токсических элементов в пробах желудочного содержимого у сотрудников ФПС показало снижение концентрации алюминия и свинца по сравнению с контрольной группой. Концентрация жизненно-необходимых элементов (железо, калий, кальций, натрий, селен, фосфор, цинк) у сотрудников ФПС была также снижена (р < 0,05) (рис. 10, 11). По уровню кадмия выявлены различия между группой пожарных и группой сравнения: содержание кадмия в пробах желудочного содержимого в группе сравнения было близким к  нулю.

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 10. Содержание жизненно-необходимых элементов (селен, цинк, кальций, фосфор, натрий, калий) в пробах желудочного содержимого у сотрудников ФПС и группы сравнения (p < 0,05).

*  различия между группами  достоверно, р < 0,05

Рис. 11. Содержанию токсических элементов  (алюминий, свинец) в пробах желудочного содержимого у сотрудников ФПС и группы сравнения (pа<а0,05).

Сравнение значений биоэлементов в пробах волос, сыворотки крови, мочи, слюны и желудочного содержимого сотрудников ФПС и группы сравнения  было дополнительно проанализировано с помощью дискриминантного анализа. В результате дискриминантного анализа нами были выявлены совокупности (сочетания) элементов, наиболее точно характеризующие различия между группами обследованных.

В результате дискриминантного анализа биоэлементного состава проб волос были получены различия между группами по таким биоэлементами как фосфор, мышьяк, алюминий, йод, натрий (р < 0,05, для каждого элемента). Нами получена высокая вероятность разделения, составляющую 99 % (98,86 %  для группы сотрудников ФПС с заболеваниями пищеварительной системы и 100 % для группы контроля).

При статистической обработке (дискриминантный анализ) данных исследования сыворотки крови были получены различия по сочетаниям содержания ванадия, алюминия, натрия, рубидия, свинца и марганца (р < 0,05,  для каждого элемента). Чувствительность анализа составила 98%, при этом специфичность между группами 97% и 100%.

В биопробах слюны в результате дискриминантного анализа были получены различия по совокупности концентраций цинка, меди, свинца и кальция (р < 0,05, для каждого элемента). Вероятность разделения составила 90,8 %  (у группы с заболеванием системы пищеварения 92, 9%, у контрольной группы 84,2%).

Проведенный дискриминантный анализ биоэлементов проб мочи пожарных выявил различия по уровню ванадия, рубидия, никеля, меди, цинка, алюминия, кадмия (р < 0,05, для каждого элемента). Уровень статической значимости составил 99% у группы пожарных 100%, а у лиц контрольной группы - 98%.

При анализе биопроб желудочного содержимого в результате дискриминантного анализа были получены почти 100% вероятность разделения между группами по содержанию свинца, калия, ванадия, алюминия (р < 0,05, для каждого элемента).

По результатам дискриминантного анализа были получены группы элементов по каждой проанализированной биосреде. В полученные группы входили жизненно-необходимые и токсические элементы. Алюминий и свинец присутствовали в каждой выявленной нами группе элементов. Полученные данные согласуются с данными сравнительного анализа, показавшие различия по содержанию алюминия и свинца практически по всем биосредам между группой сравнения и группой сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения.

Особенности выведения токсических элементов у сотрудников ГПС с патологией органов пищеварения

В нашей работе для оценки выведения токсических элементов нами были рассчитаны коэффициенты соотношений медианы концентраций алюминия, кадмия, мышьяка, никеля и свинца в сыворотке крови/моче, сыворотке крови/слюне, сыворотке крови/желудочном содержимом (табл.а1, 2). Нами было принято во внимание, что чем меньше соотношение медианы элементов, тем вероятнее в процессе выведения задействованы биосреды, а чем больше соотношение, тем вероятнее происходит накопление элементов в сыворотке крови.

У практически здоровых людей элиминация алюминия происходила почками с мочой (табл. 1, рис.а12). В той же группе элиминация никеля и свинца происходила в основном через желудочно-кишечный тракт, а мышьяка - почками с мочой. Значение соотношений по кадмию мы рассчитали только по проанализируемым пробам у сотрудников ФПС, так как в группе практически здоровых людей значения кадмия были равны нулю.

Таблица 1

Коэффициенты соотношений токсических элементов в анализируемых биосредах у группы практически здоровых людей (медиана сыворотки крови / медиана мочи, медиана сыворотки крови /медиана слюны, медиана сыворотки крови / медиана желудочного содержимого).

Элемента	медиана сыворотки крови / медиана мочи)	медиана сыворотки крови / медиана слюны)	медиана сыворотки крови / медиана желудочного содержимого)
Алюминий	0,60 (1,69 / 2,82)	0,3 (1,69 / 5,61)	0,15 (1,69 / 11,03)
Кадмий	0 / 0	а0 / 0	0 / 0
Мышьяк	0,04 (0,01 / 0,27)	0,01 / 0	0,17 (0,01 / 0,06)
Никель	0,02 / 0	0,03 (0,02 / 0,73)	0,01 (0,02 / 1,67)
Свинец	0,2 (0,02 / 0,10)	0,09 (0,02 / 0,23)	0,03 (0,02 / 0,66)

Таблица 2

Коэффициенты соотношений токсических элементов в анализируемых биосредах у группы сотрудников ФПС с патологией органов пищеварения (медиана сыворотки крови / медиана мочи, медиана сыворотки крови / слюны, сыворотки крови / желудочного содержимого).

Элемента	медиана сыворотки крови / медиана мочи	медиана сыворотки крови / медиана слюны	медиана сыворотки крови / медиана желудочного  содержимого
Алюминий	1,64 (7,90 / 4,79)	1,16 (7,90 / 6,80)	3,69 (7,90 / 2,14)
Кадмий	1,00 (0,01 / 0,01)	0 (0,01 / 0)	1,00а(0,01 / 0,01)
Мышьяк	0,50(0,01 / 0,02)	а0,50 (0,01 / 0,02)	0,33 (0,01 / 0,03)
Никель	0,37 (0,06 / 0,16)	0,23 (0,06 / 0,26)	0,04 (0,06 / 1,27)
Свинец	1,64 (0,18 / 0,11)	1,28 (0,18 / 0,14)	1,64 (0,18 / 0,11)

У сотрудников ФПС элиминация алюминия происходила в основном с желудочным содержимым, так как минимальное значение соотношений сыворотка крови \ биосреда отмечена именно в желудочном содержимом. Можно предположить, что у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения происходило накопление алюминия в организме (повышенное содержание алюминия в волосах, сыворотке крови и моче по сравнению с группой сравнения).

У практически здоровых людей никель  элиминировался с желудочным содержимым через слизистую оболочку желудка. У сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения процесс выведения  никеля не менялся. Аналогично с никелем у обследованных пожарных не изменялась элиминация с мочой и  мышьяка.

Интересные закономерности установлены по элиминации свинца. Если у практически здоровых людей этот процесс происходил в основном с желудочным содержимым, то у пожарных клиренс свинца приближался к единице во всех проанализированных соотношениях. Это означало, что свинец выделяется не только через  слизистую оболочку желудка, но и с мочой и слюной.

У сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения был активизирован процесс элиминации кадмия. В нашем исследовании показано, что в процессе элиминации кадмия задействованы как почки (выведение с мочой) так и желудочно-кишечный тракт (выведение с желудочным содержимым).

Таким образом, в результате проведенного анализа нами установлено, что у сотрудников ФПС увеличена нагрузка алюминием и свинцом по сравнению с группой контроля (табл. 2, рис. 12). В выведении алюминия помимо почек участвовали и слюнные железы. В выведении свинца у пожарных задействованы все основные системы выведения: почки, желудочно-кишечный тракт и слюнные железы.

Рис. 12. Структурно-функциональная модель выведения токсических элементов из организма практически здоровых людей и сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения, составленная по результатам расчета коэффициентов.

Взаимосвязь биоэлементного статуса с морфологическим состоянием слизистой оболочки желудка

Формирование биоэлементного статуса в первую очередь зависит от процессов всасывания, элиминации и состояния слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. По научным литературным данным известно, что степень поражения слизистой оболочки желудка может быть взаимосвязана с концентрацией токсических элементов в организме человека (Мальцев В.С. и др., 2002; ФайзуллинааР.А.,а2002; Рылова Н.В. и др., 2006; КатаевааИ.В., 2009).

В различных биосредах нами были изучено содержание биоэлементов в группах сотрудников ФПС с атрофической и неатрофической формами гастрита.

Полученные данные показали  различия между концентрацией токсических и жизненно-необходимых  элементов в зависимости от  характера морфологических изменений в слизистой оболочке желудка. Так при развитии атрофии слизистой оболочки желудка отмечалось достоверное повышение  уровня кадмия в сыворотке крови (р < 0,05) (рис. 13). Данное утверждение подтверждено результатами дискриминантного анализа.

	Рис. 13  Содержание кадмия в пробах сыворотки крови у сотрудников ФПС с атрофией слизистой оболочки желудка и сотрудников ФПС без атрофии слизистой оболочки желудка.
* различия между группами достоверны p < 0,05

Нами выявлено повышение уровня свинца в пробах волос  у пожарных с атрофией слизистой оболочки желудка (рис. 14). На этом фоне различий по содержанию свинца в сыворотке крови, моче и желудочном содержимом при различных формах гастрита не установлено. С учетом особенностей элиминации свинца (рис. 12) из организма обследованных (как показано ранее элиминация свинца происходит через слизистую оболочку желудка, почки и слюнные железы), можно предположить, что избыточное содержание свинца в тканях могло оказывать влияние на развитие патологического процесса в слизистой оболочке желудка. 

	Рис. 14  Содержание свинца в пробах волос у сотрудников ФПС с атрофией слизистой оболочки желудка и сотрудников ФПС без атрофии слизистой оболочки желудка.
* различия между группами достоверны p < 0,05

Нами установлены достоверные различия по содержанию меди в желудочном содержимом (р < 0,05) у сотрудников ФПС с различными формами гастрита (рис. 15). В группе больных с атрофическими изменениями слизистой оболочки желудка концентрация меди была ниже, чем при отсутствии атрофических изменений слизистой оболочки. Одновременно с помощью дискриминантного анализа были установлены различия в вышеуказанных группах по значениям натрия и фосфора в желудочном содержимом: при атрофических изменениях слизистой оболочки желудка уровень фосфора был ниже, а натрия выше. 

* различия между группами достоверны p < 0,05

Рис. 15. Содержание меди, фосфора и натрия в пробах желудочного содержимого у сотрудников ФПС с атрофией слизистой оболочки желудка и без атрофии слизистой оболочки желудка.

       Таким образом, по полученным данным можно предположить, что характер воспалительных и атрофических изменений слизистой оболочки желудка мог оказывать влияние на накопление и выведение токсических и жизненно-необходимых элементов из организма обследованных (свинец, кадмий, фосфор, натрий, медь). Можно предположить, что процессы всасывания и элиминации, вышеуказанных химических элементов могли зависеть от характера морфологических изменений слизистой оболочки желудка.

Особенности функционального состояния антиоксидантной системы у сотрудников ФПС

У сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения было выявлено снижение значений показателей АОС: у 15,6% обследованных был снижен уровень каталазы, у 10% - супероксиддисмутазы, у 38,5% восстановленного глутатиона, у 22,9% - значение общих антиоксидантов.

Одновременно нами было  отмечено увеличение концентрации продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ). У 26,5 % было выявлено повышение уровня продуктов перекисного окисления, а у 38,5 %  обследованных был повышен уровень стимулированных продуктов перекисного окисления. При этом повышение значений окисленного глутатиона было отмечено  у 20,5 %  обследованных пожарных (рис. 16). Таким образом, на фоне тенденции к снижению активности АОС (15,6 %-38,5 % обследованных) у специалистов ФПС отмечалась активация процессов СРО (26,5%-38.5% обследованных).

Рис.16. Доля сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения со сниженными, нормальными и повышенными значениями системы АОС и ПОЛ.

Для оценки взаимосвязей системы ПОЛ, АОС и концентраций в организме токсических элементов нами был проведен корреляционный анализ. В результате нами выявлена взаимосвязь (r=0,21 и r=0,28 при p < 0,05) содержания кадмия и свинца в пробах волос с продуктами перекисного окисления (ТБК-АП спонтанный). Одновременно нами были установлены взаимосвязи значений кадмия в волосах и восстановленного глутатиона в сыворотке крови. Можно предположить, что рост значений кадмий тормозит процессы восстановления глутатиона из окисленных форм и активирует систему СРО.

Концентрация свинца в пробах сыворотки крови имела обратную корреляционную зависимость со значениями каталазы  (r=- 0,36; p < 0,05). Так как каталаза является одним из звеньев антиоксидантной защиты, то можно предположить, что накопление свинца в организме обследованных приводит к подавлению ферментного звена АОС.

Биоэлементный статус в тканях больных с онкологическими заболеваниями желудка и толстого кишечника

Для решения поставленных задач и более глубокого понимания процесса влияния химических элементов на развитие патологического процесса нами было проведено исследование особенностей биоэлементного статуса в слизистой оболочке желудка, толстой кишки из удаленных опухолей указанных отделов пищеварительной системы.

В наших исследованиях мы провели сравнительный анализ содержании биоэлементов в пробах опухолевых и непораженных опухолевым процессам тканях у одной группы пациентов. Нами были выявлены достоверные различия между содержанием биоэлементов в опухолевых и непораженных опухолью тканях только по значению фосфора (р < 0,05) при незначительном росте значений магния, калия, меди и натрия (p > 0,05) (рис. 17)

* достоверные различия по уровню фосфора, р < 0,05

Рис. 17. Содержание магния, меди, калия и фосфора в опухолевых тканях и тканях, не пораженных опухолевым ростом.

Уровень фосфора был гораздо выше в пробах опухолевых тканей. Полученный результат, скорее всего, констатирует то, что в опухолевых клетках активизирован метаболизм и усилен рост ткани. Фосфор является участником многих метаболических реакций и входит в состав основного макроэргического соединения АТФ и процесса фосфорилирования.  Ранее нами установлено, что у обследованных сотрудников ФПС отмечено повышение значений фосфора в волосах, сыворотке крови, при этом у пожарных с патологией органов пищеварения снижен уровень фосфора в желудочном содержимом по сравнению с группой контроля. Проводя параллели между повышенным содержанием фосфора в тканях (волосы) сотрудников ФПС и избыточным содержанием фосфора в опухолевых тканях (по сравнению со здоровыми тканями) у онкологических больных, можно предположить, что не только ускоренный рост опухоли и активные метаболические процессы в ней влияют на концентрацию фосфора. Накопление фосфора в тканях человека, поэтому может являться фактором онкологического риска.

ВЫВОДЫ

1. По сравнению с группой практически здоровых людей, где  подтверждаются физиологические концентрации и взаимосвязи токсических и жизненно-необходимых микроэлементов в различных биосредах, у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения взаимосвязи между биоэлементами нарушаются. Распределение жизненно-необходимых и токсических элементов, по всем биосредам у пожарных отличалось  неоднородностью: уровни натрия и фосфора были повышены в пробах волос и сыворотки крови, но при этом снижены в пробах желудочного содержимого. Концентрация цинка была снижена в пробах сыворотки крови, мочи и желудочного содержимого и повышена в пробах слюны. Повышение меди и селена, выявлено в пробах слюны при их снижении в моче. Повышение кальция выявлено в сыворотке крови при его снижении в пробах желудочного содержимого. Значения калия были повышены в пробах волос и снижены в пробах желудочного содержимого у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения.
2. В организме сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения происходит повышение концентраций токсических элементов: установлено повышение содержания алюминия, свинца в пробах волос и сыворотки крови, при их снижении в пробах желудочного содержимого. Концентрация кадмия была повышена в пробах волос и желудочном содержимом. Уровень никеля был увеличен в сыворотки крови и моче, снижен в пробах слюны.
3. У сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения  и развитием атрофических изменений слизистой оболочки желудка происходит рост значений токсических элементов: кадмия в сыворотке крови, свинца в  волосах, содержание алюминия в пробах мочи. Уровень меди снижается в пробах желудочного содержимого у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения.  Элиминация токсических элементов (кадмия, свинца, алюминия, мышьяка и никеля) из организма практически здорового человека происходит через почки (с мочой) и желудочно-кишечный тракт (с желудочным содержимым). У сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения с нарушением элементного статуса  в процесс элиминации свинца, алюминия и кадмия включаются слюнные железы.
4. У сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения происходит снижение активности антиоксидантной системы и активация перекисного окисления липидов за счет понижения активности каталазы, восстановленного глутатиона, супероксиддисмутазы, уровня общих антиоксидантов и повышения концентрации продуктов перекисного окисления липидов (ТБК-АП спонтанного и ТБК-АП стимулированного) при росте значений окисленного глутатиона.
5. Концентрация токсических элементов у сотрудников ФПС с заболеваниями органов пищеварения (свинца,  кадмия) коррелирует с активностью продуктов перекисного окисления липидов (ТБК-АП) уровень восстановленного глутатиона взаимосвязан  со значением кадмия, а значения свинца - с содержанием  каталазы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Факторы трудовой деятельности  сотрудников ФПС создают риск накопления свинца, кадмия, фосфора и алюминия в организме, что требует оценки содержания токсических микроэлементов в организме лиц опасных профессий.
2. Референтные значения концентраций токсических и жизненно-необходимых микроэлементов могут быть использованы в практических и научных целях токсикологических и других лабораторий для оценки элементного статуса обследуемых.
3. Определение концентрации биоэлементов в слюне  является простым, неинвазивным  и безопасным скрининговым методом оценки элиминации избытка токсических микроэлементов из организма человека.
4. Ввиду высокой информативности метода масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой для оценки влияния профессиональных факторов на состояние здоровья,  целесообразно включение указанной методики в перечень обязательных методов диспансерного обследования лиц опасных профессий.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах по перечню ВАК Минобрнауки РФ:

1. Власенко М.А. Особенности биоэлементного статуса лиц с профессионально обусловленными аутопатиями / И.И. Шантырь, С.В.аДударенко, М.В. Яковлева, М.А. Власенко, И.Э. Ушал, Е.М.аХарламычев// Профилактическая и клиническая медицина. - 2011. - №3 - С.300Ц304.
2. Власенко М.А. Содержание токсичных химических элементов в организме сотрудников Государственной противопожарной службы / И.И.аШантырь, М.А. Власенко, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, Е.М.аХарламычев // Вопросы биологической медицинской и фармацевтической химии. - 2011. - №9 - С.56Ц59.
3. Власенко М.А. Особенности состояния пищеварительной системы у специалистов Государственной противопожарной службы МЧС  России / М.В.аСанников, М.А. Власенко, С.В. Дударенко // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2012. - №2 - С.15Ц18.

Тезисы докладов и статей:

4. Власенко М.А. Оценка микроэлементного статуса, как обязательный элемент мониторинга состояния здоровья / И.И. Шантырь, М.В. Яковлева, М.А. Власенко, И.Э. Ушал // Медицина труда. Здоровье работающего населения: достижения и перспективы (Актуальные вопросы профпатологии). Материалы научной конференции с международным участием. Под ред. С.В. Гребенькова. - СПб.: СПбМАПО, 2009. - С.259-260.
5. Власенко М.А. Биоэлементный статус при заболеваниях верхних отделов пищеварительного тракта / М. А. Власенко, С. В. Дударенко, И.И.аШантырь, И.Э. Ушал, Е.М. Харламычев // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. - 2010. Ц№ 2-3. - С. М15.
6. Власенко М.А. Биоэлементный статус при метаболическом синдроме / М.А. Власенко, С.В. Дударенко, И.И. Шантырь, И.Э. Ушал, Е.М. Харламычев// Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. - 2010. Ц№ 2-3. - С. М15.
7. Власенко М.А. Микроэлементы при патологии верхних отделов пищеварительного тракта / М. А. Власенко, С. В. Дударенко, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал // Актуальные вопросы внутренних болезней (сборник трудов одиннадцатой научно-практической конференции) под ред. проф. В.Г.аРадченко.  - СПб: ГОУВПО СПбГМА им. И. И. Мечникова Росздрава, ВЦЭРМ им. А. М. Никифорова МЧС России - 2010. - С. 118Ц119.
8. Власенко М.А. Особенности показателей элементного статуса и параметров окислительного стресса при воспалительных заболеваниях желудка / М.А. Власенко, С.В. Дударенко, И.И. Шантырь, М.В. Яковлева, Т.В. Митяева // Профилактическая и клиническая медицина (научно-практический журнал) Метаболический синдром: междисциплинарные проблемы. - Санкт-Петербург. - 2010. Ц  № 3-4 (36-37). - С. 190-191.
9. Власенко М. А. Взаимосвязь биоэлементного статуса и особенности трудовой деятельности у сотрудников Государственной противопожарной службы / М.А. Власенко, М.В. Санников // Актуальные проблемы общей и военной гигиены: материалы Всероссийской  научно-практической конференции. - СПб.:ВМедА. - 2011. - С.114.
10. Власенко М.А. Совершенствование динамического наблюдения за состоянием здоровья специалистов Государственной противопожарной службы МЧС России / М.В. Санников, М.А. Власенко, О.М. Астафьев // Актуальные проблемы общей и военной гигиены: материалы Всероссийской  научно-практической конференции. - СПб.:ВМедА. - 2011. - С. 209-210.
11. Власенко М.А. Современный метод лабораторной диагностики минерального обмена, как одно из показателей оценки здоровья человека./ М.В. Яковлева, И.И. Шантырь, М.А. Власенко, И.Э. Ушал, Е.М. Харламычев // Актуальные проблемы общей и военной гигиены: материалы Всероссийской  научно-практической конференции. - СПб.:ВМедА. - 2011. - С. 72Ц73.
12. Власенко М.А. Особенности биоэлементного статуса при желчнокаменной болезни / М.А. Власенко, И.И. Шантырь, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, В.М. Короваев// Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. - 2011. Ц№ 2-3. - С. М14 - М15.

   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям