УСТАНОВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОСТНОЙ ТКАНИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СРЕДЫ

РЕЗЮМЕ.
Статья посвящена изучению элементного состава костной ткани трупов людей методом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа. Установлены различия в содержании отдельных химических элементов в зависимости от территории проживания. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ – это высокоскоростной, неразрушающий и высокоточный метод исследования материалов широкого класса, который позволяет идентифицировать более 70 химических элементов при полной сохранности зоны исследования объектов в любом агрегатном состоянии (кроме газа). Костная ткань отражает долгосрочное воздействие металлов, и это можно использовать для оценки воздействия металлов и содержания их в окружающей среде.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: биологически активные вещества, биохимическое действие, обмен веществ, костная ткань.

Для цитирования: Бибарцева Е.В., Барышева Е.С. Установление химического состава костной ткани в зависимости от экологического состояния среды. Микроэлементы в медицине. 2024;25(2):20−22. DOI: 10.19112/2413-6174-2024-25-2-8.

ВВЕДЕНИЕ
Костная ткань является высокоспециализированной и является местом депонирования макро- и микроэлементов. Элементы выполняют важную роль при костном ремоделировании и поступают с пищевыми продуктами, водой, воздухом (Герк и др., 2015). Таким образом, изучение элементного состава организма позволяет отразить геохимические особенности окружающей среды и может быть использовано в качестве идентификатора для криминалистической медицины. К сожалению, в литературе отсутствуют данные относительно сравнительного состава различных по механической нагрузке длинных костей скелета и почти отсутствуют данные относительно корреляционного взаимодействия между различными биогенными элементами костного матрикса.

Ц е л ь  и с с л е д о в а н и я – определение наличия химических элементов в костной ткани, в зависимости от территории забора образцов (города Оренбург и Новотроицк).

Сформированы группы исследования: I группа (n=10) образцы из Оренбурга, II группа (n=10) образцы из Новотроицка.

Объектом исследования явились фрагменты костной ткани третьего ребра от 20 трупов. Материал взят от возрастной группы 41–50 лет, без учета пола.

Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ химических элементов в исследуемых образцах костной ткани проводили с помощью рентгеновского спектрометра «СПЕКТРОСКАН-МАКС G». Результаты исследований обрабатывали общепринятыми методами.

РЕЗУЛЬТАТЫ
В результате анализа содержания отдельных элементов в исследуемых костях были получены следующие данные.

Содержание цинка в исследуемых костях составляло в I группе (8,7 ±0,9) мг/г и во II группе (9,3±0,8) мг/г, что в 1,7 раза превышает допустимые значения. Ввиду физиологической роли цинка такая разница могла бы свидетельствовать о наличии более активных процессов ремоделирования, однако, исследуемые возрастные группы характеризуются замедлением этого процесса в изучаемых образцах. Результаты исследований авторов по определению природного и техногенного влияния факторов на состояние окружающей среды, содержание эссенциальных и токсичных микроэлементов в природных средах и здоровье человека широко представлены в научной литературе (Чикенёва, 2012; Сальникова и др., 2019).

В организме человека магний конкурирует с кальцием, что вызвано значительно близкими значениями ионных радиусов. Избыточные концентрации магния оказывают ингибирующее влияние на процессы кристаллизации гидроксилапатита. Он входит в состав патогенных биоминералов, замещая кальций в решетке гидроксилапатита (Баранов и др., 2020). В нашей работе наибольшая концентрация магния обнаружена во II группе, однако все значения находились в допустимых концентрациях, между группами не было статистически достоверной разницы.

Железо является кофактором для пролил- и лизилгидроксилазы, которые принимают участие в формировании коллагена костной ткани. Дефицит этого микроэлемента может приводить к повышению пористости кости, ухудшению биомеханических показателей (Makoto et al., 1991; Лантратова и др., 2016). По результатам исследования уровень железа почти в 1,5 раза был выше допустимой верхней границы, одинаково в обеих группах, что может свидетельствовать как о лучшем кровоснабжении губчатой кости, так и о высшем уровне метаболизма костей данного типа.

Эколого-геохимические исследования свидетельствуют о накоплении и превышении предельно допустимых концентраций ряда элементов в районах промышленных комплексов (Дубровская и др., 2010; Сальникова и др., 2016). Средние значения концентрации меди, близки к ПДК, но не превышают его, такие данные получены в ходе исследования содержания микроэлементов в почвах Оренбургских районов (Сальникова и др., 2016). Содержание кобальта не отличалось между группами и составило (0,3±0,02) мг/г. В костной ткани кадмий находился в следовом количестве и не был обнаружен.

Содержание свинца и никеля, которые являются токсичными элементами, показало их неравномерное накопление между группами. Среднее содержание никеля находилось в допустимых пределах нормы и не имело разницы между группами. Среднее содержание свинца в обеих группах достоверно превышало допустимую границу в I группе в 2,5 раза и в 2 раза во II группе. В образцах костей, принадлежащих проживавшим на территории Новотроицка, среднее содержание свинца достоверно выше, чем в I группе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ элементного состава костей в изучаемых группах показал различия в микроэлементном составе в зависимости от территории, где в свое время проживали люди. Обнаружено, что в г. Новотроицке по сравнению с г. Оренбургом регистрируются более высокие достоверные концентрации свинца (0,25±0,2) и цинка (9,25±0,82), что, возможно, связано с наличием металлургической промышленности. Корреляционный анализ полученных данных продемонстрировал преобладание в костной ткани слабых положительных корреляционных взаимодействий микроэлементов, тогда как отрицательные корреляционные взаимодействия выражены частично. Низкие значения корреляционных коэффициентов можно объяснить тем, что в норме костная ткань является достаточно стабильной системой. Поэтому последние можно использовать как нормативные показатели для последующего изучения взаимодействий между микроэлементами при различных патологических состояниях костной ткани.

ЛИТЕРАТУРА
Баранов В.П. Использование спектроскопических методов анализа зольных остатков для выявления наличия костной ткани, при наличии данных о криминальном сжигании трупа / В. П. Баранов, С. В. Дрогобужская. Правда и Закон. 2020; 1(11): 46–56.
Герк С.А., Голованова С.А. Элементный состав костной ткани человека в норме и при патологии. Вестник Омского университета. 2015; с. 39–44.
Дубровская С.А., Мячина К.В. Оценка антропогенной трансформации почв на основе ГИС-технологий (на примере Орско-Новотроицкого промышленного узла). География и природные ресурсы. 2010; 1: 48–53.
Лантратова А.Ю., Картабаева М.М. Сравнительный анализ содержания цинка и меди в костной ткани жителей Центрального и восточного Оренбуржья. Шаг в науку. 2016; 1.
Сальникова Е.В., Мишукова Т.Г., Подрез Я.В., Сальников И.А. Сравнительный анализ содержания эссенциальных и токсичных микроэлементов на территории Оренбургской области. Современные научные исследования и инновации. 2016; 11. Сальникова Е.В., Бурцева Т.И., Скальный А.В. Региональные особенности содержания микроэлементов в биосфере и организме человека. Гигиена и санитария. 2019; 2.
Чикенёва И.В. Исследование опасностей антропогенного влияния Орско-Новотроицкого промышленного узла. Известия ОГАУ. 2012; 35–31.
Makoto N., Masanori Ya., Masanobu K. Iron as a possible aggravating factor for osteopathy in itai-itai disease, a disease associated with chronic cadmium intoxication. Journal of Bone and Mineral Reseach. 1991; 6(3): 245–255