Диселементози як предмет вивчення біоелементології та донозологічні (преморбідні) стани організму людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Диселементози як предмет вивчення біоелементології та донозологічні (преморбідні) стани організму людини

Л.М. Ростока

Визначено значну роль диселементозів як преморбідних станів у виникненні соматичної патології та погіршенні здоров'я населення. Узагальнено класифікацію біоелементів за їх концентрацією в живій матерії. Створено нову класифікацію біологічної ролі есенціальних елементів. Проаналізовано взаємозв'язок біологічної ролі хімічних елементів з їх фізико-хімічними властивостями. Вказано захворювання та синдроми при дефіциті чи надлишку деяких мікро- та ультрамікроелементів із зазначенням шифру за МКХ-10. Показані особливості розподілу радіоактивних елементів у організмі людини.

Ключові слова: біоелементологія, диселементози, есенціальні елементи, класифікація біоелементів, преморбідні стани

Диселементоз (син. біоелементоз) - тимчасове або тривале порушення біоелементного складу організму (надлишок, дефіцит, дисбаланс біоелементів), яке супроводжується прихованими або вираженими клінічними проявами [8, 9]. Вивченням даного патологічного процесу займається відносно нова галузь наук про життя - біоелементо- логія. Вона вивчає вміст, метаболізм та біологічну роль хімічних елементів в живій матерії в нормі та при патологічних станах, до яких, зокрема, відносять ендемічний зоб, флюороз, перніціозну та залізоде- фіцитну анемії, сатурнізм, алюмінієву енцефало- патію, ендемічну подагру, борний ентерит тощо [1, 3]. Крім того, при різних соматичних захворюваннях спостерігається зміна концентрації або порушення співвідношення елементів в організмі.

Актуальність біоелементології визначає те, що диселементози без явних клінічних проявів є фоновими преморбідними станами, які, в асоціації з іншими факторами, можуть сприяти виникненню патології навіть при фізіологічному навантаженні на організм. Наприклад, якщо в жінки наявний дисбаланс йоду, то під час або по закінченню фізіологічної вагітності в неї може виникнути автоімунний тиреоїдит. Осіб із преморбідними (донозологічними) станами відносять до ІІ групи здоров'я, а оскільки дисбаланс біолементів пов'язаний із якістю харчування та умовами навколишнього середовища, це може призводити до виникнення хронічних захворювань (а це вже, як мінімум, ІІІ група здоров'я). Обґрунтуванням цього є значний вплив способу життя (50%) та екологічних факторів (20%) на здоров'я населення в цілому, і, як наслідок, вищевказані фонові стани спричиняють значне погіршення популяційного здоров'я та значні соціально-економічні збитки, які будуть спрямовані не на профілактику, а на лікування вже наявних захворювань.

Мета дослідження. Переглянути та узагальнити класифікацію біоелементів за різними критеріями (кількісний вміст у живих організмах, фізико-хімічні властивості, біологічна роль, значення у виникненні диселементозів) та перенести цю інформацію на періодичну систему, а також провести аналіз взаємозв'язку біологічної ролі хімічних елементів з їх фізико-хімічними властивостями.

Матеріали та методи. Використано бібліосеман- тичний метод та контент-аналіз літератури з питань досліджень біологічної ролі біоелементів, біогеохімії та диселементозів. Статистичний аналіз даних проведено з використанням критерію х2-Пірсона.

Результати досліджень та їх обговорення. На даний час у живих організмах було виявлено 65 із 126 хімічних елементів періодичної системи Д.М. Менделєєва. Біологічні системи надають перевагу сполукам тих елементів, які здатні утворювати достатньо міцні, але в той же час лабільні зв'язки. Ці зв'язки повинні легко піддаватися як гомолітичному, так і гетеролітичному розриву, а також циклізації. Саме тому органогеном №1 є карбон. Гідроген і оксиген - набагато менш лабільні атоми, але вони утворюють стійке і унікальне середовище для сполук інших елементів - воду, а також забезпечують перебіг кислотно-основних й окисно-відновних процесів. Елементи нітроген, фосфор і сульфур, а також метали ферум, купрум, молібден відрізняються особливою лабільністю при утворенні хімічних зв'язків. Вони здатні проявляти різні ступені окиснення і різні координаційні числа, часто є каталізаторами ферментативних реакцій. Як правило, елементи, що проявляють стабільний ступінь окиснення (натрій, калій, кальцій, магній), утворюють фундаментальні системи в живих організмах: електролітичне середовище, тверді структури [4, 5].

За своїм кількісним складом у біологічних системах хімічні елементи можна розподілити таким чином [2, 6, 8, 9]: 1) елементи-органогени (>98%): C, H, O, N; 2) макроелементи (0,01 - 0,1%): Na, K, Mg, Ca, S, P, Cl, Fe; 3) мікроелементи (0,01 - 0,000001%): Cu, Zn, Ba, F, Br, I, Co, Ni, Mo, V, Cr, Mn, B, Si, Se; 4) ультрамікроелементи (<0,000001%): Li, Be, Rb, Sr, Ag, Cd, Cs, Au, Hg, Ra, Al, Ti, Zr, Sn, Pb, As, Nb, Sb, Te, U; 5) елементи, які виявлені в живій матерії у надзвичайно малих кількостях або у вигляді домішків: Sc, Ga, Ge, Y, In, La, Tl, Ta, W, Bi, Ce, Sm, Th, Re, Tc, Ar, Xe, Rh.

Макро- та мікроелементи виконують принципово різні функції. Макроелементи складають основу тканин, визначають властивості всього середовища організму в цілому: підгримують певне значення pH, осмотичний тиск, утримують у колоїдному стані частинки деяких речовин. Мікроелементи, на відміну від макроелементів, нерівномірно розподілені в організмі і часто володіють спорідненістю до певного типу тканин та органів.

Після створення альтернативної періодичної системи біоелементів було проведено статистичний аналіз та виявлено, що концентрація есенціальних елементів у живих системах не залежить від їхнього біологічного значення, але знайдено статистично значущий взаємозв'язок між кількісним вмістом біоелементів та їх фізико-хімічними властивостями (за критерієм х2-Пірсона, p<0,01). Аналогічний результат було отримано щодо хімічних елементів, кількісний склад яких в організмі людини становив менше 10-6% (p<0,05).

Найбільш суттєву біороль відіграють елементи- органогени, макро- та мікроелементи - есенціальні елементи (табл. 1). Тобто чим менша реакційна здатність і чим більша стабільність зв'язків їх сполук, тим менша концентрація елементів у біологічних системах.

Вміст макроелементів в організмі достатньо постійний, але навіть порівняно великі тимчасові відхилення від норми сумісні із життєдіяльністю організмів. Для мікроелементів, навпаки, незначні відхилення їх вмісту від норми викликають важкі захворювання [9]. Практично будь-яке, особливо хронічне захворювання, є наслідком, проявом або причиною порушення елементного гомеостазу організму, тому слід також зазначити, що в сучасній класифікації хвороб (МКХ-10) немає окремого самостійного розділу щодо дисе- лементозів або підрозділу, в якому вони зазначені як преморбідні стани. Нижче наведені захворювання та синдроми при дефіциті чи надлишку деяких мікро- та ультрамікроелементів із зазначенням шифру по МКХ-10 [9]:

Цинк. Дефіцит: Е60; Е83.2: ендогенний дефіцит: вроджені вади розвитку плода (гідроцефалія, мікро- і анофтальмія, розщеплення піднебіння, викривлення хребта, пороки серця та ін.) Q03.9; Q311-1; Q331.1-Q337.9; Q323.9; Q376.4; цинкдефі- цитні атонічні кровотечі у матері 072.1; передчасні пологи 060; спадковий ентеропатичний акродер- матит Е83.2; порушення фільтрації і реабсорбції в нирках при серповидноклітинній анемії з цинкурі- єю D 57.1; екзогенний дефіцит аліментарного походження і при порушеннях всмоктування - хвороба Прасада: важка залізодефіцитна анемія D50.8, карликовість Е45; Е34.3, статевий недорозвиток Е23.0; ятрогенний дефіцит цинку при повному парентеральному харчуванні Т60. Надлишок: отруєння цинквмісними сполуками Т62.0.

Манган. Дефіцит: Е61.3: діабет, нечутливий до інсуліну Т11; гіпохолестеринемія Т78.0. Надлишок: манганози (крайній прояв професійного манганозу - синдром паркінсонізму G20).

Хром. Дефіцит: Е61.4: зниження толерантності до глюкози; підвищення концентрації інсуліну, холестерину і тригліцеридів у крові Е74.3; глюкозурія; затримка росту R62.8; периферичні нейропатії G62.9; порушення вищої нервової діяльності. Надлишок: виражена нефро- та гепатоток- сична, мутагенна та канцерогенна дія.

Молібден. Дефіцит: Е61.5: зниження активності ферментів: альдегідоксидази, ксантинокси- дази, сульфітоксидази Е72.0. Надлишок: ендемічна молібденова подагра (хвороба Ковальського) М10.4; хронічний професійний молібденоз. соматичний диселементоз преморбідний

Селен. Дефіцит: Е59: спадкові селенодефіцитні ферментопатії (дефіцит глютатіонперокси- дази еритроцитів і тромбоцитів) Е88.0; спадковий кістофіброз підшлункової залози К86.8; спадкова міотонічна дистрофія G71.1; аліментарний дефіцит: ендемічна кардіоміопатія (хвороба Кеша) Т59; фактор ризику коронарної хвороби та інфаркту міокарда 120.9; фактор ризику виникнення і підвищеної смертності при злоякісних новоутвореннях С80. Надлишок: аліментарний селеновий токсикоз із дерматитом, анемією, пошкодженням емалі зубів, нервовими розладами L20; D50.9; К03.8; К02.0; дегенерація печінки К76.0; К76.8; спленомегалія Q89.0; ураження нігтів і волосся L60.9; L67.9.

Бор. Дефіцит: ознаки дефіциту - тільки в експерименті (бор діє через паращитоподібні залози на обмін кальцію, фтору і магнію, регулює активність паратгормону на рівні клітинної мембрани. Надлишок: бороз - гострі отруєння: Т62.0: синдром ливарної лихоманки (R50.9), нейропатія G58.9; G62.9, некроз і ожиріння печінки Е66.8, пошкодження ниркових канальців - гематурія R31; N02.8; хронічний бороз: захворювання верхніх дихальних шляхів і легенів; пневмоконіоз J63.8; борний ентерит: А09, ендемічне захворювання шлунково-кишкового тракту в Західному Сибіру та Алтайському краї А09.

Ванадій. Дефіцит: Е61.6: дефіцитні стани в людини не відомі; добавки ванадію при анеміях прискорювали процеси регенерації кісткового мозку - ефект неспецифічний. Надлишок: токсична дія на дихальну, серцево-судинну системи, печінку і нирки.

Також великий інтерес викликає особливість розподілу радіоактивних елементів в органах і тканинах людини. За деякими літературними даними, основними радіочутливими органами (мається на увазі здатність накопичення елементу, а не виникнення патологічного процесу) вважаються печінка, серце, селезінка та нирки. Саме печінка і селезінка захоплюють торій (Th), а ретикуло- ендотеліальна система зберігає його. Оскільки доля радіоактивних елементів (урану, торію) залежить від біохімічних особливостей, фізико- хімічних умов у середовищі, то при відносній сталості цих умов зберігається і сталість поведінки радіоактивних елементів в організмі [7].

Висновки

Оскільки диселементози - це фонові стани, які ускладнюють перебіг інших соматичних захворювань або можуть бути їх безпосередньою причиною чи сприяти маніфестації, то показники біоелементного складу та його зсувів необхідні для з'ясування етіології та патогенезу різних хвороб, їх діагностики, профілактики та лікування.

Список використаної літератури

1. Башкин, В.Н. Биогеохимия / В.Н. Башкин, Касимов Н.С. -- М: Научный мир, 2004. -- С.283--286.

2. Бертини И. Б52 Биологическая неорганическая химия: структура и реакционная способность [Электронный ресурс] : в 2 т. Т. 1 / И. Бертини, Г. Грей, Э. Стифель, Дж. Валентине; пер. с англ. -- 2-е изд. -- М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. -- 506 с.

3. Бондаренко А.П. Биогеохимический потенциал и здоровье: учебное пособие / Бондаренко А.П., Калиева А.А. -- Павлодар, 2005. -- 171 с.

4. Нельсон Д. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т. : [учебник]: пер. с англ. Т. 1 : Основы биохимии. Строение и катализ / Д. Нельсон, М. Кокс. -- М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. -- 694 с.

5. Нельсон Д. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т. : [учебник]: пер. с англ. Т. 2 : Биоэнергетика и метаболизм / Д. Нельсон, М. Кокс. -- М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. -- 636 с.

6. Неорганическая биохимия: В 2-х т. Т.1 / Под ред. Г. Эйхгорна. Пер. с англ. -- М.: Мир, 1978. -- 711 с.

7. Очерки геохимии человека: монография / Н.В. Барановская, Л.П. Рихванов, Т.Н. Игнатова [и др.]. -- Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. -- 378 с.

8. Скальний А.В. Біоелементи до медицини / А.В. Скальний, І.А. Рудаков. -- М.: Оникс 21 век; Мир, 2004. -- 272 с.

9. Скальный А. В. Химические элементы в физиологии и экологии человека : Учебное пособие. -- М. : Оникс 21 век; Мир, 2004. -- 216 с.

Размещено на Allbest.ru