СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ

Биоэлементология
УДК 577.118:572.02:611.781 (470.55/.58)
Борисова Н.А., Рахимкулов А.С., Абдрахманова Е.Р.
Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа
Еmail: [email protected]
СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
В ВОЛОСАХ ЧЕЛОВЕКА В РЕГИОНАХ ЮЖНОГО УРАЛА
Из всех доступных биологических сред человека волосы наиболее информативный матери0
ал. При изучении содержания тория и урана в волосах человека закономерность во взаимодей0
ствии лантанидов и радиоактивных элементов, установленная для почв и растений не обнаружи0
вается. Нет связи содержания редкоземельных элементов, тория и урана с почвами. Для сравне0
ния взяты три стационара, значительно различающиеся по содержанию тория и урана в почвах,
однако содержание их в волосах не связано с содержание в почвах, это видимо объясняется тем,
что элементы поступают в волосы не непосредственно из природных сред, а проходят длитель0
ный путь метаболических процессов в организме человека.
Ключевые слова: химические элементы, биологические среды, волосы человека.
В последние годы анализ биологических
объектов стал одной из основных областей при
менения инструментальных методов анализа,
так как такие исследования актуальны при ди
агностике врожденных патологий, профессио
нальных заболеваний, связанных со специфи
кой промышленного производства, экологичес
ки обусловленных заболеваний и т. д. [1,2].
Из всех доступных биологических сред че
ловека (кровь, моча, соматические хромосомы
и др.) волосы являются наиболее информатив
ным материалом. Для волос характерна фик
сированная динамика роста (0,20,5 мм в день),
в связи с чем, наиболее адекватной для оценки
микроэлементного статуса организма, на мо
мент обследования, является прикорневая часть
волос. Элементы, которые с кровью попадают в
клетки волос, в минеральный обмен организма
включаются с существенным затруднением.
В волосах происходит концентрирование мик
роэлементов, в отличие от крови, которая, в ос
новном, выполняет в организме транспортную
функцию [2,7].
Прядь волос, отросшая за несколько недель
или даже месяцев, с точностью хорошего при
бора фиксирует все изменения, происходящие в
организме человека за этот период времени.
Дело в том, что многие химические элементы,
такие как железо, медь, цинк, селен и др. есть в
любом организме, они входят в состав каждой
клетки в виде ферментов, гормонов, витаминов
и участвуют в десятках тысяч реакций, проис
ходящих в организме. В отличие от многих орга
нических веществ, они не синтезируются в орга
низме, а поступают извне [6].
Существуют правила подготовки волос к
отбору проб: 1.Можно брать волосы на анализ
28
ВЕСТНИК ОГУ №15 (134)/декабрь`2011
через 2 месяца после окрашивания. 2.Можно
брать отросшие от корней не окрашенные во
лосы длиной не менее 3см. 3.Перед сдачей ана
лиза волосы необходимо помыть, но не позднее,
чем за 2 часа до стрижки волос. 4.Перед сдачей
анализа не использовать косметические сред
ства для укладки волос. Забор пробы волос не
травматичен, не требует для хранения специ
ального оборудования. Проба не портится и со
храняется без ограничения во времени. Коли
чество пробы необходимое для анализа100мг
(1 ст. ложка). [3,6].
Для исследования отбирались пробы волос
с затылочной части головы, помещались в спе
циальные конверты, которые запечатывались,
маркировались фамилией и датой взятия про
бы и отправлялись в лабораторию. Обработка
проб волос проводилась по методу А. В. Скаль
ного [4].
Наиболее испытанными методами анали
за волос являются атомноабсорбционная спек
троскопия, вольтамперометрия и рентгенофлу
оресцентный метод [5].
Обследовано 170 человек на 15 экологичес
ких стационарах в регионах Южного Урала.
Среди огромного анализируемого матери
ала выделяются по характеру распределения
две четких группы.
Элементы 1 группы: B10, Mg25, Al27, P31, S34,
K39, Ca44, Сr52, Mn55, Fe57, Cu63, Zn66, Se82.
Средние показатели содержания этих эле
ментов в волосах человека мало различаются по
географическим пунктам (стационарам) во всех
исследуемых регионах. Максимальные средние
и минимальные показатели, характеризующие
индивидуальный разброс внутри каждого ста
ционара находятся в пределах нормальной био
Борисова Н.А. и др.
Содержание химических элементов в волосах человека...
логической кривой распределения любых при
знаков. Различия между максимальными и ми
нимальными показателями 1,5–2 раза.
Общей характеристикой элементов первой
группы является их широкое распространение
и высокое содержание в земной коре, легкая под
вижность в почвах, многие из них высоко ток
сичны. Следовательно, с первых шагов на зем
ле человечество в своей эволюции должно было
адаптироваться в первую очередь к этим эле
ментам. Это подтверждается сейчас географи
ческой стабильностью и устойчивым неболь
шим индивидуальным разбросом. Это говорит
о наличии микроэлементарного гомеостаза че
ловека и среды к элементам первой группы.
Элементы II группы: V31, Co59, Ni62, As75,
Cd111, Sn120, Ba137, W182, Pb206.
Средние показатели содержания этих эле
ментов в волосах человека на разных стациона
рах нестабильны.
Максимальные и минимальные показате
ли различаются на один – два порядка, то есть
индивидуальные различия внутри стационара
очень велики, что свидетельствует о дисбалан
се этих элементов у человека.
Общей характеристикой элементов второй
группы является их более локальное распрост
ранение в земной коре, их меньшая подвижность
в почве, поэтому эти элементы стали более дос
тупными для человека в связи с использованием
угля, нефти, развитием рудной промышленнос
ти, то есть с антропогенной деятельностью в пос
ледние несколько столетий. Естественно, что
адаптация человека еще не произошла, и чем
больше антропогенный пресс, тем меньше воз
можностей, что эта адаптация наступит.
Очень важный для здоровья человека эле
мент йод I127 занимает особое положение. Хотя
различия по средним показателям между ста
ционарами не превышают двукратной разни
цы, различия максимальных и минимальных
показателей достигают десятикратных вели
чин. Это свидетельствует о большом индивиду
альном разбросе, то есть о дисбалансе этого эле
мента у человека.
Вскрытая нами закономерность разделения
элементов в биосредах (волосы) по адаптивнос
ти человека к ним имеет большое значение для
токсикологии. Теперь меры детоксикации насе
ления в экологически неблагоприятных услови
ях среды должны быть направлены, прежде все
го, на элементы второй группы, к которым чело
век не адаптирован. Методы эндоэкологической
реабилитации по элементам первой группы дол
жны быть тщательно отработаны, чтобы не на
рушить гомеостаз человека к ним.
При изучении содержания редкоземель
ных элементов тория и урана в волосах чело
Таблица 1. Содержание редкоземельных элементов, тория и урана
в волосах человека (мг/кг) в регионе Южного Предуралья
Àðêàóëîâî
Åëàíëèíî
Âîçíåñåíêà
Á.Óñòüèêèíñêîå
Êàðàèäåëü
La139
4,1 10–4
5,4 10–4
4,9 10–4
6,1 10–4
5,8 10–4
Ce140
5,1 10–4
4,2 10–4
5,5 10–4
4,0 10–4
5,3 10–4
Pr141
5,6 10
–4
–4
–4
–4
4,9 10–4
Nd145
4,5 10–4
5,9 10–4
5,5 10–4
9,2 10–4
4,4 10–4
Sm147
6,6 10–4
5,0 10–4
5,2 10–4
5,3 10–4
3,8 10–4
Eu153
4,0 10
–4
–4
–4
–4
4,5 10–4
Gd157
5,3 10–4
5,6 10–4
6,1 10–4
4,2 10–4
3,6 10–4
Tb159
2,7 10
–4
–4
–4
–4
1,8 10–4
Dy163
6,4 10–4
4,1 10–4
4,0 10–4
5,5 10–4
7,0 10–4
Ho165
2,2 10
–4
–4
–4
–4
3,1 10–4
Er166
5,8 10–4
4,0 10–4
3,8 10–4
5,1 10–4
2,7 10–4
Tu169
2,8 10–4
3,4 10–4
2,7 10–4
4,3 10–4
3,4 10–4
Yb174
1,7 10
–4
–4
–4
–4
6,5 10–4
Lu175
2,3 10–4
3,5 10–4
3,5 10–4
6,4 10–4
2,9 10–4
Th232
6,0 10
–4
–4
–4
–4
7,1 10–4
U238
4,3 10–4
1,5 10–4
1.1 10–4
4,0 10
4,4 10
2,3 10
3,4 10
1,9 10
7,7 10
7,4 10–4
3,6 10
3,8 10
2,6 10
3,8 10
5,5 10
1,1 10
7,6 10–4
5,7 10
4,7 10
4,9 10
5,1 10
4,8 10
5,2 10
ВЕСТНИК ОГУ №15 (134)/декабрь`2011
29
Биоэлементология
Таблица 2. Сравнительное содержание редкоземельных элементов,
тория и урана (мг/кг) в волосах и почвах
Ýëåìåíòû
Ëàíòàí La139
Öåðèé Ce140
Ïðàçåîäèì Pr141
Íåîäèì Nd146
Ñàìàðèé Sm147
Åâðîïèé Eu151
Ãàäîëèíèé Gd157
Òåðáèé Tb159
Äèñïðîçèé Dy163
Õîëìèé Ho165
Ýðáèé Er16
Òóëèé Tu169
Èòòåðáèé Y174
Ëþòåöèé Lu175
Òîðèé Th232
Óðàí U238
Ñóáñòðàòû
Ñòàöèîíàðû
Á. Óñòüèêèíñêîå
Àðêàóëîâî
17,33
25,50
52,00
Âîëîñû
0,0006103
0,0005446
0,0004083
Ïî÷âà
35,00
47,50
95,50
Âîëîñû
0,00040155
0,0005636
0,0005139
Ïî÷âà
3,93
5,80
13,50
Âîëîñû
0,0005743
0,0004002
0,0005615
Ïî÷âà
14,47
23,50
60,00
Âîëîñû
0,00092367
0,0005053
0,0004495
Ïî÷âà
3,00
4,75
12,50
Âîëîñû
0,00053463
0,0005053
0,0006571
Ïî÷âà
0,97
1,25
3,00
Âîëîñû
0,00047059
0,0004417
0,0004033
Ïî÷âà
3,00
4,70
14,50
Âîëîñû
0,00041627
0,0005597
0,0005321
Ïî÷âà
0,43
0,68
1,85
Âîëîñû
0,00048753
0,0002279
0,0002733
Ïî÷âà
2,33
3,05
10,70
Âîëîñû
0,00055154
0,0004131
0,0006446
Ïî÷âà
0,49
0,68
2,10
Âîëîñû
0,00051196
0,0003397
0,0002197
Ïî÷âà
1,37
2,50
5,85
Âîëîñû
0,00051416
0,0004053
0,0005795
Ïî÷âà
0,20
0,41
0,78
Âîëîñû
0,00042791
0,0003417
0,000283
Ïî÷âà
1,32
2,10
5,05
Âîëîñû
0,00047701
0,0001869
0,0006171
Ïî÷âà
0,17
0,26
0,85
Âîëîñû
0,000639011
0,0003530
0,0003214
Ïî÷âà
2,57
7,70
15,00
Âîëîñû
0,00052221
0,0007664
0,000603
Ïî÷âà
0,39
2,30
3,45
Âîëîñû
0,00151949
0,0007405
0,0004265
века закономерность во взаимодействии лан
танидов и радиоактивных элементов, уста
новленная для почв и растений не обнаружи
вается, даже если содержание тория или ура
на на порядок выше, например, на стациона
рах Вознесенка, Большеустьикинское, Кара
идель (табл. 1).
Не обнаруживается и связь содержания
редкоземельных элементов, тория и урана с по
чвами.
30
Åëàíëèíî
Ïî÷âà
ВЕСТНИК ОГУ №15 (134)/декабрь`2011
Для сравнения взяты три стационара, зна
чительно различающиеся по содержанию ред
коземельных элементов тория и урана в почвах,
однако содержание этих элементов в волосах не
связано с содержание в почвах (табл. 2).
Это видимо объясняется тем, что элементы
поступают в волосы не непосредственно из при
родных сред, а проходят длительный путь ме
таболических процессов в организме человека.
2.10.2011
Борисова Н.А. и др.
Содержание химических элементов в волосах человека...
Список литературы:
1. Бойкова, М.А., Борисова, Н.А. Истоки формирования энцефалопатии у рабочих сварочного производства //Медицин
ский вестник Башкортостана.2010. №4.С. 119123.
2. Горгошидзе, Б. Е., Харисчаришвили, И. З. Вопросы медицинской элементологии и значение определения микроэлементов
в биосубстратах для диагностики и профилактики заболеваний репродуктивной системы //Экспериментальная и клини
ческая медицина. – 2006. – №6(31). – С. 6063.
3.Еремейшвили, А. В., Степанова, М. В. Некоторые особенности содержания микроэлементов в волосах дошкольников
Ярославской области // Экология человека. – 2011. №1. – С. 5558.
4. Осипова, Е. А. Электроаналитические методы и проблема охраны окружающей среды // Соросовский Образовательный
Журнал. – 2001. – №2. – С. 4754.
5. Скальный, А. В. Установление границ допустимого содержания химических элементов в волосах детей с применением
центильных шкал / А. В. Скальный // Вестник СанктПетербургской медицинской академии имени И. И. Мечникова, –
2002. – №1–2. – С. 62–65.
6. Туманова, А.Л., Канунова, Р.А. Анализ элементного состава волос пациентов, медицинские консультации по его результа
там, индивидуальный подбор препаратов. // Успехи современного естествознания. – 2007. №6. С. 109110
7. Харисчаришвили, И. З., Горгошидзе, Б. Е. Анализ микроэлементного состава волос рентгенофлуоресцентным методом
и его значение в деле диагностики заболеваний человека //Экспериментальная и клиническая медицина. – 2006. –
№7(32). – С. 6567.
Сведения об авторах:
Борисова Нинель Андреевна, профессор кафедры неврологии с курсами нейрохирургии
и медицинской генетики Башкирского государственного медицинского университета,
доктор медицинских наук
Рахимкулов Азамат Салаватович, доцент кафедры общественного здоровья и организации
здравоохранения Башкирского государственного медицинского университета,
кандидат медицинских наук, еmail: [email protected]
Абдрахманова Елена Рафиловна, доцент кафедры гигиены труда и профессиональных болезней
Башкирского государственного медицинского университета, кандидат медицинских наук,
еmail: [email protected]
UDC 577.118:572.02:611.781 (470.55/.58)
Borisova N.A., Rakhimkulov A.S., Abdrakhmanova E.R.
Bashkir state medical university, Ufa; еmail: [email protected]
CHEMICAL ELEMENTS IN HUMAN HAIR IN THE SOUTHERN URAL
Of all the available biological environments, human hair is the most informative material. In studying the
content of thorium and uranium in human hair a pattern in the interaction of the lanthanides, and radioactive
elements, established for the soil and plants can not be detected. There is no connection between the content
of rare earth elements, thorium and uranium and soil. For comparison, three communities are taken, which vary
in content of thorium and uranium in the soil, however the content in their hair has no connection with the content
in the soil. This is probably due to the fact that the elements come into the hair, not directly from natural
environments, but go a long way through metabolic processes in the human body.
Key words: chemical elements, biological environment, human hair.
Bibliography:
1. Boikova, M.A., Borisova, N. A. The origins of encephalopathy in workers welding // Bashkortostan Medical Journal. 2010. –
№4. – P. 119123.
2. Gorgoshidze, B. E., Harischarishvili, I.Z. Issues Medical elementologii and value of determination of trace elements in
biosubstrates for diagnosis and prevention of diseases of the reproductive system // Experimental and Clinical
Medicine. – 2006. – №6 (31). – P. 6063.
3. Eremeyshvili, A.V., Stepanov, M.V. Some features of trace elements in hair of preschool children of the Yaroslavl region //
Human Ecology. – 2011. №1. – P. 5558.
4. Osipova, E.A. Electroanalytical methods, and environmental problem // Soros Educational Journal. – 2001. – №2. – P. 4754.
5. Skalny, A.V. The delineation of the permissible content of chemical elements in hair of children with tsentilnyh scales /
A.V. Skalny // Bulletin of the St. Petersburg Medical Academy named after II Mechnikov, – 2002. – №12. – P. 6265.
6. Tumanov, A.L., Kanunova, R.A. Analysis of the elemental composition of hair of patients, medical advice based on its
results, individual selection of products. // Successes of modern science. – 2007. №6. P. 109110
7. Harischarishvili, I.Z., Gorgoshidze, B. E. Analysis of traceelement composition of hair of Xray fluorescence method and
its importance in the diagnosis of human diseases // Experimental and Clinical Medicine. – 2006. – №7 (32). – P. 6567.
ВЕСТНИК ОГУ №15 (134)/декабрь`2011
31