Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

 

"Child`s Health" 6 (41) 2012

Back to issue

Особенности содержания кальция, железа, марганца, молибдена, никеля, стронция и свинца в организме детей с разным уровнем психического развития

Authors: Евстафьева Е.В., Залата О.А., Слюсаренко А.Е., Государственное учреждение «Крымский государственный медицинский университет имени С.И. Георгиевского», г. Симферополь, Козлов К.П., Государственное учреждение «Институт медицины труда», г. Киев

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

У 30 детей (12,8 ± 0,3 года) с нарушением психического развития и 30 их практически здоровых ровесников методом рентген-флуоресцентной спектрофотометрии определили содержание Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Sr и Pb в волосах. У детей с нарушением психического развития в границах нормы были уровни Mo, Sr и Pb, концентрации токсичного Ni и основного Ca превышали норму, содержание Fe было дефицитным у 21 %, а Mn — избыточным у 55 % детей. У здоровых детей установлен гипоэлементоз эссенциальных Ca, Fe, Mn.

У 30 дітей (12,8 ± 0,3 року) із порушенням психічного розвитку та 30 їх практично здорових однолітків методом рентген-флуоресцентної спектрофотометрії визначили вміст Ca, Mn, Fe, Мо, Ni, Sr і Pb у волоссі. У дітей із порушенням психічного розвитку в межах норми були рівні Мо, Sr і Pb, концентрації токсичного Ni і основного Ca перевищували норму, вміст Fe був дефіцитним у 21 %, а Mn — надлишковим у 55 % дітей. У здорових дітей встановлено гіпоелементоз есенціальних Ca, Fe, Mn.

In 30 children (12,8 ± 0,3 yrs) with mental disorders and 30 apparently healthy children of the same age there were assessed content of Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Sr, and Pb in the hair using the method of X-ray fluorescence spectophotometery. In children with mental disorders the levels of Mo, Sr and Pb were normal, concentration of toxic Ni and basal Ca exceed the norm, deficiency of Fe was detected in 21 %, and excess of Mn — in 55 % of children. Healthy children are characterized by deficiency of essential Ca, Fe, Mn.


Keywords

дети, психическое развитие, химические элементы, волосы.

діти, психічний розвиток, хімічні елементи, волосся.

children, mental development, chemical elements, hair.

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

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

Материалы и методы

Была обследована группа детей — воспитанников школы­интерната № 1, г. Симферополь. В группу во­шли 30 человек (20 мальчиков и 10 девочек) от 10 до 16 лет (средний возраст 12,8 ± 0,3 года). Из всех обследованных детей 42 % имеют специфические расстройства речи (шифр F80); 48 % — органические эмоционально­лабильные расстройства (шифр F06.65); 36 % — расстройства психического развития (шифр F88); 16 % — гиперкинетические расстройства (шифр F90); у 23 % обследованных детей установлена задержка роста и развития. Диагностическая квалификация нарушений психического развития детей осуществлялась детскими психиатрами и психологами на основе клинико­психопатологического анализа и данных клинического и психологического исследования. Группу сравнения составили 30 практически здоровых ровесников (15 мальчиков, 15 девочек), жителей г. Симферополя. Пробы волос получали путем их состригания с прикорневой части (2–3 мм) с 3–5 мест на затылочной области головы, ближе к шее, в количестве не менее 3 г. При получении биоматериала (проб волос) соблюдали этические нормы. На обследование каждого воспитанника интерната получили согласие администрации, а здорового ребенка — согласие родителей и самих детей.

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

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

Результаты и их обсуждение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Выводы

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

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

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

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


Bibliography

1. Алексеенко Е.Э. Применение препаратов, влияющих на баланс микроэлементов в психиатрической и общесоматичской практике / Е.А. Алексеенко // Микроэлементы в медицине. — 2000. — № 1. — С. 61­62.

2. Бедненко Л.П. Особенности элементного статуса у детей с неврологической патологией, перенесших внутриутробные инферкции / Л.П. Бедненко, И.Л. Левченко // Интернет­ресурс.

3. Гичев Ю.П. Загрязнение окружающей среды и здоровье человека / Ю.П. Гичев. — Новосибирск: СО РАМН, 2002. — 230 с.

4. Говорин Н.В. Нейроиммунный статус детей с резидуально­органическими психическими расстройствами в условиях экопатогенного воздействия / Н.В. Говорин, Т.В. Злова, В.В. Ахметова // Рос. психиатрический журн. — 2007. — № 1. — С. 42­46.

5. Громова О.А. Научный обзор / Scientific Review / О.А. Громова // Международный неврологический журнал. — 2007. — № 12. — С. 94­107.

6. Залата О.О. Психофізіологічні особливості учнів різного віку у зв’язку із вмістом свинцю, стронцію та кальцію в організмі: Автореф. дис… к.м.н: спец. 14.03.03. «нормальна фізіологія». — Львів, 2009. — 20 c.

7. Иммунофармакология элементов / А.В. Кудрин, А.В. Скальный, А.А. Жаворонков, М.Г. Скальная. — М.: Изд­во КМК, 2000. — 537 с.

8. Кудрин А.В. Микроэлементы в неврологии / А.В. Кудрин, О.А. Громова. — М.: ГЭОТАР­Медиа, 2006. — 304 с.

9. Микроэлементозы человека / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. — М.: Медицина, 1991. — 496 с.

10. Проблема мікроелементів у харчуванні населення України та шляхи її вирішення / Н.С. Корзун, І.П. Козярин, А.М. Парац та ін. // Проблеми харчування. — 2007. — № 1. — С. 5­11.

11. Особливості кальцій­фосфорного обміну у здорових дітей в сучасних умовах та оптимізація методів профілактики його порушень / Л.В. Квашніна, Л.І. Апуховська, В.П. Родіонов та ін. // Перинатологія та педіатрія. — 2004. — № 1. — С. 29­32.

12. Скальный А.В. Биоэлементы в медицине / А.В. Скальный, И.А. Рудаков. — М.: ОНИКС 21 век: Мир, 2004. — 272 с.

13. Скальный А.В. Референтные значения химических элементов в волосах, полученные методом ИСП­АС / А.В. Скальный // Микроэлементы в медицине. — 2003. — Т. 4, № 1. — С. 55­56.

14. Содержание химических элементов (кальций, стронций, свинец) в волосах детей 12–13 лет из разных регионов Украины / О.А. Залата, Е.В. Евстафьева, А.Е. Слюсаренко и др. // Здоровье ребенка. — 2010. — № 4 (25). — С. 58­63.

15. Состояние психического здоровья детей, проживающих в условиях материнской депривации / А.М. Кожина, Т.В. Фролова, О.В. Охапкина, И.И. Терещенкова // Медицина сьогодні і завтра. — 2009. — № 2. — С. 92­96.

16. Украинцев С.Е. Некоторые аспекты питания детей дошкольного возраста: формирование пищевых привычек и их влияние на состояние здоровья / С.Е. Украинцев // Педиатрия. — 2009. — № 6, Т. 6. — С. 91­95.

17. Man C.K. Hair analysis of spastic children in Hong Kong / C.K. Man, Y.H. Zheng, P.K. Mak // Journal of Radioanalytical and Nuclear chemistry. — 1998. — V. 253 (3). — P. 375­377.

18. Man C.K. Analysis of trace elements in scalp hair of mentally retarded children / C.K. Man, Y.H. Zheng // Journal of Radioanalytical and Nuclear chemistry. — 2002. — V. 253 (3). — P. 375­377.

19. WHO. Health risks of heavy metals from long­range transboundary air pollution «Effects of low exposure levels». — Copenhagen: WHO, 2007. — P. 60­70.


Back to issue