На правах рукописиУШАЛ Инна Эдвардовна БИОЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС ЛИКВИДАТОРОВ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС В ОТДАЛЕННОМ ПЕРИОДЕ: ОСТЕОПЕНИЧЕСКИЙ СИНДРОМ 14.03.10 – клиническая лабораторная диагностика 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуацияхАВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наукСанкт-Петербург – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России^ Научные руководители: доктор медицинских наук профессор Шантырь Игорь Игнатьевичдоктор медицинских наук профессор Алексанин Сергей СергеевичОфициальные оппоненты:^ Сесь Татьяна Павловна, доктор биологических наук, профессор, ЗАО «Северо-Западный Центр доказательной медицины», управляющий по контролю качества лабораторных исследований^ Эмануэль Владимир Леонидович, доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, заведующий кафедрой клинической лабораторной диагностики с курсом медицинской техники и метрологии^ Ведущая организация: ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова» Министерства обороны Российской ФедерацииЗащита состоится «17» мая 2012 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 205.001.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России (194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 4/2)С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России по адресу: 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 4/2.Автореферат разослан «____» апреля 2012 г.Ученый секретарь диссертационного совета Санников М.В.^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Авария на Чернобыльской атомной электростанции – крупнейшая радиационная катастрофа, наиболее интенсивному воздействию неблагоприятных факторов, которой подверглись участники ликвидации её последствий. Известно, что ионизирующее излучение вызывает не только непосредственные биологические эффекты, но может также привести к возникновению заболеваний в течение всей последующей жизни человека (Алексахин Р.М., 2001; Давыдов Б.И., 2005; Яблоков А.В., 2007; Иванов В.К., 2010). В тоже время, при рассмотрении причин повышенной заболеваемости ликвидаторов и жителей, загрязненных радионуклидами районов, приходится считаться с действием не только радиации и стресса, но и влиянием в дальнейшем неблагоприятных экологических факторов. Необходимо учитывать возможность и последующих сочетанных воздействий факторов радиационной и нерадиационной природы в процессе повседневной жизни участников ликвидации радиационной аварии (Скальный А.В., 2000; Агаджанян Н.А., 2001; Баранов А.А., 2001; Боев В.М., 2004; Иванов В.К., 2011). Одно из ведущих мест в структуре заболеваемости участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в отдаленном периоде занимает патология костно-мышечной системы (Цыб А.Ф., 2008; Иванов В.К., 2011). Частота данной патологии у мужчин – ЛПА на ЧАЭС достоверно увеличивается через 5 – 7 лет после аварии (Никифорова И.Д., 1999) и, по данным Российского Государственного медико-дозиметрического регистра на 2007 год в структуре общей заболеваемости ЛПА на ЧАЭС болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани занимают третье место, на их долю приходится 13,8 %. В большинстве случаев речь идет об остеоартрозе. Однако у части ликвидаторов наблюдаются проявления оссалгий, которые не могут быть объяснены первичными изменениями суставного хряща и позволяют предположить патологию костной ткани. Изучение этих клинических симптомов показало, что наряду с остеоартрозом, остеохондрозом позвоночника у ликвидаторов нередко имеются признаки системного заболевания скелета – метаболической остеопатии (Никифорова И.Д., 1999; Никифорова И.Д., 2000; Никитина Н.В., 2005; Никифорова И.Д., 2008). Авторы выделяют два основных варианта метаболической остеопатии: остеопороз и остеомаляция. Высокая социальная значимость остеопороза обусловлена его проявлениями – переломами костей скелета, приводящими к инвалидизации и повышению смертности среди лиц пожилого возраста, особенно при переломах проксимальных отделов бедренной кости (Боневольская Л.И., 2003; Лесняк О.М., 2011), в связи с чем, своевременная диагностика данного заболевания весьма актуальна. В комплексной диагностике остеопороза для оценки минеральной плотности костной ткани в клинической практике наиболее широко применяется метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, обладающий высокой точностью и воспроизводимостью, являющийся самым чувствительным методом ранней диагностики остеопороза. Он позволяет исследовать различные регионы скелета при минимальной дозовой нагрузке на пациента (Рожинская Л.Я., 1999; Воложин А.И., 2005; Королюк И. П., 2005; Скрипникова И.А., 2005; Mackey D.C., 2007; Orwoll E., 2000). Известно, что костный метаболизм находится под контролем ряда гормонов – кальций регулирующих, половых, инсулина, гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов (Рожинская Л.Я., 1999; Боневольская Л.И., 2003; Дружинина П.В, 2008; Дрыгина Л.Б., 2008). В то же время, необходимым условием успешного формирования, эффективного функционирования, своевременного самообновления и сохранности всех структур организма, в том числе и скелета, является его постоянное обеспечение всеми незаменимыми веществами, в том числе и биоэлементами в количествах, соответствующих физиологическим потребностям (Ноздрюхина Л.Р., 1987; Горбачев А.Л., 2007; Кудашева А.Р., 2008; Оберлис Д., 2008; Ребров В.Г., 2008; Торопцова Н.В., 2008; Ovesen J., 2009; Kwun I.S., 2010). Учитывая синергизм и антагонизм некоторых биоэлементов, очевидно, что для поиска рациональных путей метаболической коррекции при снижении минеральной плотности костной ткани, необходимо понимание первичных и вторичных взаимосвязей между содержанием биоэлементов. Тем не менее, в доступной научной литературе посвященной остеопеническому синдрому у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС не представлен характер нарушений спектра биоэлементов в зависимости от степени выраженности нарушений костного метаболизма, а так же не освещен вопрос взаимосвязи гормональных показателей костного обмена и биоэлементного статуса. Цель исследования: выявить возможную взаимосвязь минеральной плотности костной ткани участников ЛПА на Чернобыльской АЭС с биоэлементным статусом. Обосновать значимость определения биоэлементов в качестве критерия диагностики остеопенического синдрома и выбора терапии у мужчин, принимавших участие в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. В соответствии с поставленной целью, в рамках исследования были сформулированы следующие задачи: Оценить у ЛПА на ЧАЭС, проживающих на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области, особенности содержания биоэлементов в различных биосредах (волосы и сыворотка крови). На основании сопоставления данных двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии и биоэлементного обследования, провести анализ значимости определения компонентов биоэлементного статуса пациентов в диагностике остеопенического синдрома. Провести анализ взаимосвязи биоэлементных показателей и уровня остеотропных и кальций регулирующих гормонов у ЛПА на ЧАЭС. Выявить основные показатели, отражающие состояние костной ткани у ЛПА на ЧАЭС и на основании этого предложить комплекс лабораторных исследований для диагностики остеопенического синдрома. Оценить состояние костной ткани у ЛПА на ЧАЭС в отдаленном периоде в зависимости от года участия и полученной внешней дозы облучение.^ Основные положения, выносимые на защиту: Среди обследованных ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС, проживающих в настоящее время в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, не выявлено лиц с оптимальной минералограммой. При этом, проявления биоэлементного дисбаланса, как правило, носят многокомпонентный характер: наблюдается пониженное содержание комплекса эссенциальных биоэлементов, в ряде случаев, на фоне повышения токсических. Установлена взаимосвязь содержания химических элементов в биосубстратах, а так же их соотношений со значениями минеральной плотности костной ткани, что позволяет рекомендовать определение биоэлементного статуса участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС в качестве критерия диагностики и выбора адекватной терапии при остеопеническом синдроме.^ Научная новизна. Впервые на репрезентативной выборке с помощью высокотехнологичного метода аналитической химии установлено содержание широкого спектра физиологически важных биоэлементов в пробах волос и сыворотке крови у ЛПА на ЧАЭС в отдаленном периоде, проживающих на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Впервые установлена связь биоэлементных показателей с минеральной плотностью костной ткани у мужчин – ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС, проживающих на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Впервые выявлена взаимосвязь содержания биоэлементов в пробах волос и сыворотки крови с уровнем остеотропных и кальций регулирующих гормонов у ЛПА на ЧАЭС.^ Теоретическая и практическая значимость. Выявлен комплекс биоэлементных показателей, вовлеченный в патогенетический механизм развития остеопенического синдрома. Установлена взаимосвязь содержания химических элементов в биосубстратах с биохимическими показателями костного обмена. Получены данные о существенных отклонениях биоэлементного статуса у ЛПА на ЧАЭС от оптимального, свидетельствующие о необходимости коррекции минерального обмена в совокупности с лечением основного заболевания. Выявлены основные биоэлементные показатели, отражающие состояние костной ткани, что позволяет предложить комплекс биоэлементов, необходимый к определению у ЛПА на ЧАЭС с остеопеническим синдромом в качестве дополнительного критерия при диагностике и выборе терапии. Данные диссертационного исследования вошли в стандарт МЧС России по оценке микроэлементного статуса ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС для последующей медицинской коррекции, подготовленный в рамках государственного контракта № 2/2.2.1 от 18 июня 2010 г.^ Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 2-м Санкт-Петербургском международном экологическом форуме (Санкт-Петербург, 2008), на общероссийской научно-практической конференции ”Обеспечение доступности современных лабораторных исследований: аналитические возможности, клинические потребности, организационно-экономические условия” (Москва, 2011), всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы общей и военной гигиены » (Санкт-Петербург, 2011), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Чернобыль: 25 лет спустя» (Санкт-Петербург, 2011).^ Личное участие автора. Автором проведен анализ современной отечественной и зарубежной литературы, написан обзор по теме диссертации. Автором самостоятельно выполнены исследования биоэлементного статуса обследованных с использованием высокотехнологичного, современного метода – масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Проведено сопоставление полученных результатов с результатами исследования биохимических параметров костного метаболизма. Проведен статистический анализ результатов исследования. Сделаны научные выводы.Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, среди них 3 статьи в журналах по перечню ВАК Министерства образования и науки РФ, 2 раздела в руководстве для врачей. ^ Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 108 страницах машинописного текста и проиллюстрирована 22 рисунками и 11 таблицами. Список использованной литературы содержит 159 источников, в том числе 105 отечественных и 54 иностранных.^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫМатериалы и методы исследования. Для выявления особенностей биоэлементного статуса ЛПА на ЧАЭС Северо-Западного региона, проведен количественный анализ содержания биоэлементов в пробах волос и сыворотки крови 337 ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции, проживающих на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области не менее последних 5 лет. Возраст ЛПА на ЧАЭС варьировался в диапазоне от 45 до 65 лет. Одновременно фиксировались: год участия в ликвидации аварии и полученная доза внешнего ионизирующего облучения. Для выявления взаимосвязи состояния костной ткани и обеспеченностью организма биоэлементами было отобрано 79 ЛПА на ЧАЭС, которые прошли денситометрическое обследование. По результатам двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии пациенты были разделены на три группы в зависимости от значений минеральной плотности костной ткани (МПКТ): 1-я группа – снижение плотности кости ниже 2,5 SD (13 человек), 2-я группа – показатели МПКТ от -1,0 до -2,5 SD (39 человек), 3-я группа – нормальные значения МПКТ - до 1 SD (27 человек) – группа сравнения. У пациентов всех групп методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе ICP-MS X Series II фирмы Thermo Elemental (США) определяли содержание 23 биоэлементов в сыворотке крови (Na, Mg, P, Al, Ca, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Ag, Cd, Tl, Pb, Hg, Se, I, Cs), 30 биоэлементов в пробах волос (вышеуказанных для сыворотки крови и дополнительно B, Be, K, Ba, Li, Mo, Fe). Выбор метода обусловлен его высокой чувствительностью и избирательностью, надежностью современного оборудования, простотой и точностью калибровки по общедоступным стандартизированным образцам, относительной свободой от взаимных физических и химических влияний при анализе У этих же ликвидаторов определяли биохимические показатели. Измерение гормонов и показателей костного обмена проводили методом хемилюминесцентного анализа на приборе “Immulite 2000” (Simens, Германия) при использовании соответствующих тест систем: св Т4, ТТГ 3-я генерация, тестостерона, ЛГ, ФСГ, эстрадиол, ДГЭА-сульфата, глобулина, связывающий, половые гормоны, инсулиноподобного фактора роста, остеокальцина и дезопсипиридинолина. На анализаторе “Access 2” (Bectman Coulter, США) проводили измерение гормона роста, кортизола и остазы. Методом ELISA определяли кальцитонин, (DLS, Англия), 25-гидрокси витамин D (IDS, Германия), свободный тестостерон (DRG, Германия). Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программных пакетов Microsoft Excel XP (Micosoft Corp., США) и Statistica 6.0 (StatSoft Inc., США). Парное сравнение групп проводили с использованием U-критерия Манна-Уитни, корреляционный анализ – с применением метода ранговой корреляции по Спирмену.^ РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕСодержание биоэлементов в пробах волос ЛПА на ЧАЭС. Мультиэлементный анализ волос участников ЛПА на ЧАЭС, проживающих в настоящее время в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, выявил отклонения от референтных величин минерального баланса у 100 % обследованных ликвидаторов. Статистические показатели содержания эссенциальных элементов в пробах волос ЛПА на ЧАЭС приведены в таблице 1. Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в пробах волос эссенциальных биоэлементов в пределах референтного интервала приведена на рисунке 1. У остальных обследованных соответствующие показатели находились ниже границ референтного интервала. Таблица 1 Статистические показатели содержания жизненно необходимых биоэлементов в пробах волос у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС (337 чел), мкг/г № п/п Элемент ЛПА на ЧАЭС Референтный интервал Me q25 q75 1 Бор 2,20 1,20 3,00 0,10-3,50 2 Ванадий 0,170 0,080 0,300 0,005-0,500 3 Железо 22,10 14,85 32,96 10,00-50,00 4 Йод 0,080* 0,030 0,180 0,100-4,200 5 Калий 147,7 85,61 276,8 30,00-460,0 6 Кальций 279,3* 178,8 505,3 300,0-1700,0 7 Кобальт 0,020* 0,010 0,040 0,050-0,50 8 Литий 0,009 0,003 0,022 0,000-0,250 9 Магний 22,03* 12,80 33,70 25,00-140,0 10 Марганец 0,480 0,270 0,830 0,100-1,00 11 Медь 5,980 3,320 9,900 5,700-15,00 12 Молибден 0,029 0,020 0,050 0,020-0,500 13 Мышьяк 0,040 0,001 0,100 0,001-0,100 14 Натрий 244,7 136,9 571,0 38,00-800,0 15 Селен 0,420* 0,200 0,780 0,500-2,200 16 Фосфор 90,28 56,30 135,2 50,00-200,0 17 Хром 0,240 0,130 0,610 0,150-2,000 18 Цинк 62,32* 38,57 100,10 75,00-230,0 Примечание: Ме - медиана; q25 - нижний квартиль; q75 - верхний квартиль; * - показатели, значения медиан которых находятся ниже референтного интервала. Рис. 1. Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в пробах волос эссенциальных биоэлементов в пределах референтного интервала. В соответствии с полученными данными, наиболее выраженным является дефицит кобальта, который обнаружен у 89,6 % обследованных. Столь высокий процент лиц с нехваткой кобальта среди обследованных, скорее всего, связан проживанием в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, которым свойственен эндемический дефицит кобальта (Баранов А.А., 2001). Наряду с нехваткой кобальта, у ЛПА на ЧАЭС распространенным является дефицит таких эссенциальных биоэлементов, как цинк (58,75 %), селен (56,7 %), магний (56,4 %), йод (56,3 %), кальций (55,5 %), медь (46,9 %), хром (31,2 %) и фосфор (22 %). Известно, что дефицит эссенциальных биоэлементов может быть обусловлен и усугублен избыточным накоплением в организме токсических биоэлементов (Боев В.М., 2005; Горбачев А.Л., 2006; Ершов Ю.А., 2000). Статистические показатели содержания токсических элементов в пробах волос ЛПА на ЧАЭС приведены в таблице 2. Таблица 2 Статистические показатели содержания токсических биоэлементов в пробах волос у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС (337 чел), мкг/г № п/п Элемент ЛПА на ЧАЭС Референтный интервал Me q25 q75 1 Алюминий 19,47 11,99 29,00 6,000-30,00 2 Барий 0,850 0,340 2,100 0,200-5,000 3 Берилий 0,000 0,000 0,000 0,000-0,010 4 Кадмий 0,050 0,020 0,100 0,010-0,250 5 Никель 0,600 0,230 1,500 0,100-2,000 6 Ртуть 0,070 0,030 0,150 0,010-2,000 7 Рубидий 0,110 0,040 0,240 0,001-1,500 8 Свинец 1,640 0,570 3,300 0,100-5,000 9 Серебро 0,040 0,010 0,170 0,001-0,300 10 Стронций 0,720 0,340 1,640 0,300-5,000 11 Талий 0,000 0,000 0,000 0,000-0,020 12 Цезий 0,000 0,000 0,000 0,000-0,000 Примечание: Ме - медиана; q25 - нижний квартиль; q75 - верхний квартиль. Несмотря на то, что медианы содержания токсических биоэлементов в пробах волос ЛПА на ЧАЭС находятся в границах референтного интервала, у ряда обследованных обнаружено их повышенное содержание. В частности: у каждого пятого обследованного «чернобыльца» выявлено повышенное содержание алюминия в пробах волос. В 13,7 % случаев у ЛПА на ЧАЭС повышено содержание никеля в пробах волос. Избыток свинца обнаружен у 40 из 347 обследованных. У каждого десятого – выявлено повышенное содержание серебра в пробах волос. Повышенное содержание кадмия обнаружено у 8,61 % обследованных ЛПА на ЧАЭС. У 4,2 % обследованных ЛПА на ЧАЭС выявлен избыток стронция. В единичных случаях установлен избыток в пробах волос обследованных бария, бериллия и цезия (3,0 %, 1,5 % и 1,2 % обследованных соответственно) – рис.2.Рис. 2. Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в пробах волос токсических биоэлементов выходящим за верхнюю границу референтного интервала.^ Содержание биоэлементов в сыворотке крови. Для полноты понимания биоэлементного баланса в организме предпочтительно исследование нескольких биосубстратов, в связи с чем, помимо определения содержания биоэлементов в пробах волос, нами проведен анализ сыворотки крови ЛПА на ЧАЭС. Статистические показатели содержания эссенциальных биоэлементов в сыворотке крови участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС приведены в таблице 3. Таблица 3 Статистические показатели содержания жизненно необходимых биоэлементов в сыворотке крови у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС (337 чел.), мг/мл № п/п Элемент ЛПА на ЧАЭС Референтный интервал Me q25 q75 1 Ванадий 0,180 0,080 0,200 0,000-0,200 2 Йод 0,030 0,020* 0,060 0,030-0,100 3 Кальций 96,95 68,80 119,3 50,00-140,0 4 Кобальт 0,000 0,000 0,000 0,000-0,050 5 Магний 25,65 18,90 31,89 10,70-42,00 6 Марганец 0,090 0,030 0,180 0,000-0,200 7 Медь 1,030 0,800 1,230 0,750-1,800 8 Мышьяк 0,020 0,000 0,050 0,000-0,060 9 Натрий 2962,5 2499,0 3256,9 1900,0-3500,0 10 Селен 0,140 0,070 0,220 0,060-0,230 11 Фосфор 96,05 77,20* 118,5 80,00-150,0 12 Хром 0,060 0,010 0,090 0,000-0,100 13 Цинк 2,900** 1,200 6,200 0,700-2,200 Примечание: Ме - медиана; q25 - нижний квартиль; q75 - верхний квартиль; * -показатели, значения нижних квартилей которых находятся ниже референтного интервала; ** - показатели, значения верхних квартилей которых находятся выше референтного интервала. На рисунке 3 показана доля ЛПА на ЧАЭС с нормальным содержанием эссенциальных биоэлементов в сыворотке крови, у остальных обследованных наблюдались разнонаправленные отклонения данных показателей от референтного интервала. Рис.3. Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в сыворотке крови эссенциальных биоэлементов в пределах референтного интервала. В целом, отклонения содержания эссенциальных биоэлементов в сыворотке крови менее выражены, чем в пробах волос, так как целый ряд систем направлен на поддержание химического гомеостаза, в частности на постоянство биоэлементного состава крови. В тоже время, изменения в питании, прием минеральных добавок и лекарственных средств, отражаются на результате анализа в сыворотке крови. У подавляющего большинства обследованных содержание кобальта, хрома, марганца, магния и меди находится в границах референтного интервала. Несмотря на то, что преимущественно биоэлементные показатели в сыворотке крови находились в границах референтных интервалов, выявлен дисбаланс по содержанию ряда элементов. Так в сыворотке крови у значимого количества ЛПА на ЧАЭС понижена концентрация йода (40,4 %) и фосфора (27,4 %). Пониженное содержание кальция в сыворотке крови выявлено у 12,3 % обследованных, а у 14,4 % обследованных, напротив наблюдается некоторое повышение содержания кальция в сыворотке крови. Разнонаправленные отклонения от референтного интервала обнаружены так же в содержании в сыворотке крови йода – с преобладанием нехватки в 40,41 % случаев против избытка у 10,1 % процента обследованных; магния (3,4 %-недостаток, 5,5 % - избыток), натрия (7,53 % -недостаток, 11 % -избыток) и селена (16,4 % -недостаток, 21,9 %-избыток). Пониженное содержание меди в сыворотке крови выявлено у 15,8 % обследованных чернобыльцев. Повышенное содержания цинка в сыворотке крови обнаружено у 60 % ликвидаторов, что скорее говорит не об истинном избытке данного элемента, а о напряженности его обмена. Результаты биоэлементного анализа содержания токсических элементов в сыворотке крови ЛПА на ЧАЭС приведены в таблице 4.Таблица 4 Статистические показатели содержания токсических биоэлементов в сыворотке крови у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС (337 чел), мг/мл № п/п Элемент ЛПА на ЧАЭС Референтный интервал Me q25 q75 1 Алюминий 9,365 5,275 13,02 0,100-12,00 2 Кадмий 0,000 0,000 0,000 0,000-0,010 3 Никель 0,030 0,000 0,050 0,000-0,050 4 Ртуть 0,000 0,000 0,005 0,000-0,050 5 Рубидий 0,180 0,130 0,225 0,000-0,270 6 Свинец 0,120 0,000 0,210 0,000-0,800 7 Серебро 0,000 0,000 0,000 0,000-0,000 8 Стронций 0,080 0,050 0,120 0,020-0,500 9 Талий 0,000 0,000 0,000 0,000-0,000 10 Цезий 0,000 0,000 0,000 0,000-0,000 Примечание: Ме-медиана; q25 - нижний квартиль; q75 - верхний квартиль; * - показатели, значения верхних квартилей которых находятся выше референтного интервалаНа рисунке 4 показана доля ЛПА на ЧАЭС с избыточным содержанием токсических биоэлементов в сыворотке крови. Рис.4. Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в сыворотке крови токсических биоэлементов выходящим за верхнюю границу референтного интервала.При анализе результатов обследования на наличие токсических элементов в сыворотке крови установлено, что у 27,8 % обследованных чернобыльцев повышено содержание алюминия, у 20 % содержание никеля. Повышенная концентрация таких токсических элементов, как мышьяк, рубидий и кадмий, зарегистрирована у 16,7%, 10,4 % и 8,3 % обследованных соответственно. Избыточное содержание в сыворотке крови серебра и ртути обнаружено у 4,9 % ЛПА на ЧАЭС. В единичных случаях выявлялось повышенное содержание свинца – 2,1 %. В целом, по результатам исследования биоэлементного статуса участников ликвидации аварии на ЧАЭС можно говорить о значительных его нарушениях, носящих, как правило, полибиоэлементный характер и проявляющийся как дефицитом жизненно необходимых элементов, так и наличием в их организме солей тяжелых металлов. Практически все биоэлементы, недостаток которых обнаружен у ЛПА на ЧАЭС участвуют в формировании и метаболизме костной ткани, видимо, поэтому патология костно-мышечной системы занимает одно из ведущих мест в структуре заболеваний у ЛПА на ЧАЭС (Цыб А.Ф., 2008; Иванов В.К., 2011). Выявленные изменения биоэлементного баланса отражаются на уровне здоровья ЛПА на ЧАЭС и проводимая им терапия, в том числе при лечении остеопенического синдрома, должна учитывать необходимость нормализации минерального обмена.^ Взаимосвязь биоэлементного статуса, МПКТ и биохимических показателей костного обмена. По результатам двухлучевой рентгеновской абсорбциометрии пациенты были разделены на три группы в зависимости от значений МПКТ: 1-я группа – снижении плотности кости ниже 2,5 SD (13 человек), 2-я группа – показатели МПКТ от -1,0 до -2,5 SD (39 человек), 3-я группа – нормальные значения МПКТ - до 1 SD (27 человек) – группа сравнения. Биоэлементные показатели в пробах волос ЛПА на ЧАЭС достоверно отличающиеся при разных значениях МПКТ приведены в таблице 5. Таблица 5 Статистические показатели биоэлементного состава проб волос ЛПА на ЧАЭС с различной минеральной плотностью костной ткани, имеющие достоверные отличия, мкг/г Элемент группа 1-я (N=13) 2-я (N=39) 3-я (группа сравнения) (N=27) Ме q25 q75 Ме q25 q75 Ме q25 q75 Йод 0,100* 0,040 0,200 0,047 0,026 0,100 0,035 0,020 0,076 Никель 1,200 0,850 3,200 1,845* 0,660 3,100 0,910 0,520 1,770 Различия с группой сравнения * р Ме-медиана, q25 - нижний квартиль; q75 - верхний квартильНа рисунках 5а и 5б показаны элементы, содержание которых имеет статистически значимые различия в группах с различной МПКТ, они отмечены * (р а б Рис. 5. Медианы содержания биоэлементов в пробах волос при различной МПКТ, мкг/г: а - йод, б - никель. * - статистически достоверные отличия с группой 3 – с нормальным значениям МПКТ (р В результате биоэлементного анализа сыворотки крови ЛПА на ЧАЭС установлено, что в целом различия в содержании биоэлементов в группах 1 и 2 по сравнению с группой 3, оказались более выражены, чем в пробах волос (Табл. 6).Таблица 6 Статистические показатели биоэлементного состава сыворотки крови ЛПА на ЧАЭС с различной минеральной плотностью костной ткани, имеющие достоверные отличия, мг/л Элемент Группа 1-я(N=13) 2-я(N=39) 3-я (группа сравнения)(N=27) Ме q25 q75 Ме q25 q75 Ме q25 q75 Алюминий 9,02 6,23 13,68 10,47* 7,94 15,38 5,564 3,78 14,75 Кальций 81,84* 62,72 89,72 48,38*** 42,43 65,66 91,45 81,91 107,1 Медь 0,92* 0,83 0,97 0,77** 0,66 0,92 1,08 0,94 1,15 Мышьяк 0,07 0,01 0,11 0,05 0,02 0,08 0,06 0,04 0,12 Натрий 3168,0 3085,0 3275,0 3507,0 3134,0 4012,0 3632,0 3135,0 4083,0 Никель 0,05 0,04 0,06 0,04 0,03 0,07 0,04 0,03 0,06 Ртуть 0,0 0,0 0,0 0,01* 0,01 0,02 0,0 0,0 0,0 Свинец 0,02 0,0 0,04 0,38* 0,32 0,53 0,00 0,00 0,01 Селен 0,37 0,19 0,50 0,20* 0,12 0,28 0,45 0,22 0,54 Фосфор 84,24** 81,24 93,33 131,8*** 114,4 162,5 100,14 87,85 111,2 Цинк 0,68** 0,56 0,88 0,14*** 0,13 0,14 1,02 0,80 1,16 Различия с группой сравнения * р Ме - медиана, q25 - нижний квартиль; q75 - верхний квартильВ группе 1, по сравнению с группой 3 в сыворотке крови выявлено статистически значимое снижение жизненно необходимых элементов, участвующих в остеогенезе: кальция, фосфора, меди и цинка. Известно, что вышеуказанные биоэлементы связаны с остеогенезом как напрямую, так и опосредованно (Торопцова Н.В., 2008; Nieves J.W., 2005). В пробах сыворотки крови группы 2, по сравнению с группой 3 достоверно ниже содержание жизненно необходимых элементов: кальция, селена, цинка, меди на фоне повышения таких токсических элементов, как алюминий, свинец, ртуть. Накопление токсических элементов, особенно в совокупности с дефицитом жизненно необходимых биоэлементов приводит к нарушению остеогенеза. На рисунках 6а, 6б, 6в, 6г и 6д отображено содержание эссенциальных биоэлементов в сыворотке крови, имеющих достоверные различия в группах с различной МПКТ по сравнению с группой с нормальными показателями данного параметра (р а б в г д Рис. 6. Медианы содержания биоэлементов в сыворотке крови при различной МПКТ, мг/л: а - кальций, б - фосфор, в - цинк, г - медь, д - селен. * - статистически достоверные отличия с группой 3 – с нормальным значениям МПКТ (р Содержание кальция в сыворотке крови в группе с нормальными показателями МПКТ достоверно отличается от такового в группах со сниженной минеральной плотностью костной ткани (рис. 6а). Широко известно, что в развитии остеопенического синдрома важным звеном является либо экзогенный дефицит кальция, либо снижение его всасывания и/или повышенное выведение. Именно поэтому, подавляющее большинство препаратов, применяющихся в терапии и профилактике остеопороза, содержат кальций. В процессе остеогенеза важную роль играет фосфор, особенно важно его соотношение с кальцием (Боневольская Л.И., 2003; Дружинина П.В., 2008). В группе 2 наблюдаются максимальные показатели содержания фосфора в сыворотке крови на фоне минимальных показателей содержания кальция (рис. 6б). Дефицит фосфора в силу его достаточного поступления с пищей встречается редко, и в связи с его антагонистичными отношениями с кальцием, недостаток кальция создает предпосылку к повышению содержания фосфор в организме (Скальный А.В., 2004). Содержание цинка в сыворотке крови ЛПА на ЧАЭС с нормальным значениями МПКТ достоверно выше, чем в 2-х других группах (рис. 6в). Цинк активно участвует в костном метаболизме. Этот биогенный элемент необходим для поддержания дифференцировки и активности остеобластов, синтеза коллагена и активности щелочной фосфатазы (Kwun I.S. et al., 2010). Цинк задействован в процессе синтеза коллагена 1 типа остеобластами, который является важнейшей структурной единицей органического матрикса кости (Ребров В.Г., 2008). Так же известно, что цинк образует с магнием комплексы с фосфатными группами, принимая, таким образом, участие в процессах кальцификации. В условиях дефицита цинка угнетается активность щелочной фосфатазы, что сказывается на росте костей в длину. В обеих группах со снижением МПКТ содержание меди в сыворотке крови достоверно ниже, чем в группе с нормальными показателями МПКТ (рис. 6г). При этом минимальные значения содержания меди в сыворотке крови наблюдается в группе с остеопенией. Данный биогенный элемент так же принимает участи в остеогенезе: медь выступает в качестве кофактора для лизилоксидазы – фермента, ответственного за образование поперечных связей (сшивок) в волокнах костного коллагена, играющих роль в механической прочности кости (Торопцова Н.В., 2009). В пробах сыворотки крови группы 2 достоверно ниже содержание селена (рис. 6д). В тоже время различия в содержание селена между группами 1 и 3 не достигают статистически значимых значений. Известно, что селен входит в состав активных центров энзимов, формирующих костную ткань (Боев В.М., 2005). По литературным данным, прием селена сокращает сроки срастания костей при переломах (Торопцова Н.В., 2009). Выявленное пониженное содержание остеотропных биоэлементов в сыворотке крови ЛПА на ЧАЭС с разной степенью выраженности остеопенического синдрома свидетельствует о важной роли биоэлементов в формировании и течении данной патологии. В результате количественного исследования токсических биоэлементов в сыворотке крови, установлено, что содержание алюминия достоверно выше у ЛПА на ЧАЭС в группе 2 (p Также в группе 2 выявлено достоверное повышение ртути и свинца в сыворотке крови по сравнению с 3-й группой (p Для нормального функционирования организма важно не только абсолютное содержание биоэлементов, но и их соотношение. Так ионы стронция способны замещать ионы кальция в ко