РЕЗЮМЕ.
Элементный статус человека отражает совокупное воздействие эколого-географических, пищевых и метаболических факторов. Регионы Крайнего Севера характеризуются экстремальными условиями, предъявляющими повышенные требования к антиоксидантной и метаболической системам организма, что делает изучение региональных особенностей дисбаланса макро- и микроэлементов приоритетной задачей.
Цель исследования – сравнительный анализ элементного статуса и структуры межэлементных корреляционных связей у молодых мужчин – уроженцев трёх территорий: г. Магадана (Крайний Север), г. Мурманска (Арктическая зона) и г. Ульяновска (центр Европейской части России).
Материалы и методы.
Содержание 20 химических элементов в волосах определено методом атомно-эмиссионной спектрометрии. Проведён частотный анализ дефицита и избытка, рассчитан интегральный коэффициент адаптированности элементной системы, построены корреляционные плеяды.
Результаты.
Установлено, что суммарный дефицит элементов нарастает от Ульяновска (7 элементов) к Мурманску (11) и Магадану (16). Аналогичная тенденция выявлена для избытка (10→10→16). Коэффициент адаптированности максимален в Ульяновске (45,3 усл. ед.), минимален в Магадане (2,2 усл. ед.), что указывает на напряжение регуляторных механизмов на Севере. Корреляционные плеяды различаются конфигурацией: в Ульяновске в центре – кремний («ядро устойчивости»), в северных регионах связи образуют ромб с участием ванадия и натрия. Выявлены специфические комплексы: Ca–Mg, Al–Fe, Cr–Si–P. При сочетанном дефиците йода и цинка прямая корреляция между ними отсутствует, что объясняется разными метаболическими путями.
Заключение. Региональные различия элементного статуса носят системный характер. Нарастание дисбаланса от Ульяновска к Мурманску и Магадану сопровождается перестройкой корреляционной структуры и снижением адаптированности. Выявленные дифференцирующие элементы (кремний, ванадий, натрий) являются перспективными мишенями для региональных профилактических программ.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: химические элементы, волосы, Крайний Север, Арктика, центральный район Рос-сии, дефицит, избыток, корреляционный анализ, межэлементные взаимоотношения, адаптация.
Для цитирования: Луговая Е.А., Агеенко К.И. Элементный статус и архитектура межэлементных связей у жителей рос-сийских регионов разной климатогеографической напряженности. Микроэлементы в медицине. 2026;27(2):38-49. DOI: 10.19112/2413-6174-2026-27-2-38-49.
ВВЕДЕНИЕ
Современная концепция элементологии человека рассматривает организм как открытую биологическую систему, минеральный профиль которой отражает совокупное воздействие эколого-географических, пищевых и метаболических факторов. Интегральным субстратом для оценки элементного статуса выступают волосы - биологическая ткань, депонирующая химические элементы в течение длительного времени, что позволяет получить ретроспективную характеристику фактической обеспеченности организма макро- и микро-элементами.
Актуальность проведения корреляционного межэлементного анализа у жителей различных регионов (включая территории Крайнего Севера и зоны умеренного климата) диктуется следующими принципиальными обстоятельствами: сравнивая разные типы территорий, можно выявить интегральные закономерности и уязвимости (Степанова и др., 2014) и выявить «слабые звенья» элементного гомеостаза, то есть дефицит одних элементов и избыток других могут выступать факторами риска развития ассоциированных нарушений (заболеваний щитовидной железы, сердечно-сосудистой патологии, анемий, иммунодефицитов и др.) (Луговая и др., 2017).
Концентрация отдельных химических элементов в волосах, рассматриваемая изолированно, не отражает всей сложности минерального обмена, поскольку элементарная система организма функционирует в режиме динамического равновесия с хорошо развитыми связями синергизма-антагонизма. Элементы-антагонисты и элементы-протагонисты влияют на накопление друг друга, взаимно регулируя всасывание, транспорт и экскрецию. Понимание системной организации элементного статуса требует перехода от анализа изолированных концентраций к оценке структуры меж-элементных связей, которую наилучшим образом раскрывает корреляционный анализ (Степанова, 2023).
Целесообразность применения множественного корреляционного анализа в подобных исследованиях обосновывается возможностью оценки интегративных «узлов» регуляции – выявления устойчивых пар и групп химических элементов, уровень которых в организме изменяется согласованно (Луговая, Бартош, 2023), и ранжирования по степени интегрированности в гомеостаз – элементы со множественными связями следует рассматривать в качестве ключевых регуляторов элементного статуса, а элементы с минимальным количеством связей – как стабильные маркеры индивидуальных/региональных особенностей (Луговая, Горбачев, 2025).
Средством визуализации системной организации элементного статуса является построение корреляционных плеяд.
Корреляционная плеяда – это графическая модель, вершины которой соответствуют анализируемым химическим элементам, а рёбра – статистически достоверным корреляционным связям между ними, причём тип линии или её цвет обозначают знак (положительный или отрицательный), толщина может отражать силу. Преимущества такого подхода:
- Инструмент межрегионального сравнения. Сравнивая корреляционные плеяды, построенные для жителей разных регионов, можно выявить, как экстремальные факторы среды (например, климат Севера) перестраивают структурные связи в элементарной системе организма. Это позволит сформулировать гипотезы о звеньях, которые наиболее уязвимы при полярном напряжении.
- Индикатор гомеостатического статуса. В рамках «нормы» корреляционные зависимости проявляются реже и с меньшей интенсивностью. Появление многочисленных и/или чрезвычайно сильных корреляций (особенно в группах с дефицитом/избытком элементов) свидетельствует о метаболическом стрессе и смещении гомеостаза. В популяции, находящейся в состоянии относительного равновесия, корреляции отражают физиологическую согласованность.
В контексте межрегиональных исследований особое место занимают дифференцирующие химические элементы – это группа элементов, по уровню содержания или по характеру корреляционных связей которых изучаемые популяции наиболее контрастно различаются. Их аналитическое выделение может осуществляться на базе факторного, дискриминантного анализа или оценки вклада каждого элемента в суммарную межгрупповую дисперсию.
Таким образом, проведение множественного корреляционного межэлементного анализа с последующим построением корреляционных плеяд и выделением дифференцирующих элементов представляет собой наиболее адекватный методологический подход, позволяющий перейти от описания фрагментарных различий в концентрациях к пониманию системной перестройки элементного гомеостаза под влиянием комплекса природно-климатических и антропогенных факторов. Это обеспечивает не только теоретическую новизну, но и создаёт практический базис для разработки адресных программ профилактики и коррекции элементозов, адаптированных к конкретным региональным условиям.
Цель исследования – сравнительный анализ элементного статуса и структуры межэлементных корреляционных связей у молодых мужчин – уроженцев трёх территорий: г. Магадана (Крайний Север), г. Мурманска (Арктическая зона) и г. Ульяновска (центр Европейской части России).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Устанавливали биоэлеметный статус молодых мужчин, проживающих в северных городах России (Мурманск – Арктика, Магадан – Крайний Север) и средней полосе европейской части России (Ульяновск – ЦРС). В волосах мужчин в возрасте от 18 до 27 лет определяли содержание 25 макро- и микроэлементов: алюминий (Al), мышьяк (As), бор (B), бериллий (Be), кальций (Ca), кадмий (Cd), кобальт (Co), хром (Cr), медь (Cu), железо (Fe), ртуть (Hg), йод (I), калий (K), литий (Li), магний (Mg), марганец (Mn), натрий (Na), никель (Ni), фосфор (P), свинец (Pb), селен (Se), кремний (Si), олово (Sn), ванадий (V), цинк (Zn). Среди обследуемых 49 человек являлись жителями Мурманска, 29 человек – жителями Ульяновска. Сравнение выполняли с сопоставимой по полу и возрасту группой мужчин (48 человек) – жителями Магадана.
Лабораторную часть исследования проводили в АНО «Центр биотической медицины» (Москва) с использованием методов атомной эмиссионной спектрометрии (АЭС-ИСП) и масс-спектрометрии (МС-ИСП) с индуктивно связанной аргоновой плазмой, согласно МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03 «Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометрией» на приборах Optima 2000 DV, ELAN 9000 (Perkin Elmer Corp., США), Agilent 8900 ICP-MS, с анализом и интерпретацией данных по «Методу доктора Скального®» (метод зарегистрирован в РАО, свидетельство № 2471 от 06 ноября 1997 г.).
Исследование проведено в соответствии с принципами Хельсинкской Декларации (2013), Федеральным законом от 21.11.2011 г. № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации», Федеральным законом от 27.07.2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных». От всех обследуемых получено письменное информированное добровольное согласие на участие в исследовании.
Статистическую обработку полученных данных выполняли с использованием IBM SPSS Statistics v/21.0 (США). Характер распределения массива значений концентраций химических элементов определяли методом Колмогорова–Смирнова. Для установления различий между двумя независимыми выборками по количественным показателям, распределение которых отличалось от нормального, применяли критерий Манна–Уитни (U). Критическое значение уровня статистической значимости при проверке нулевых гипотез принимали при р<0,05.
При оценке полученных величин содержания макро- и микроэлементов в биосубстратах обследуемых лиц использовали диапазоны, предлагаемые А.В. Скальным с коллегами, как соответствующие средним значениям концентраций химических элементов в популяции (референтным значениям), в качестве верхней и нижней границ физиологической нормы (Скальный и др., 2023).
Анализ вероятностной связи между макро- и микроэлементами в организме проводили с помощью ранговой корреляции Спирмена. Коэффициенты корреляции оценивали следующим образом: менее 0,3 – слабая связь, от 0,3 до 0,5 – умеренная, от 0,5 до 0,7 – значительная, от 0,7 до 0,9 – сильная, более 0,9 – очень сильная.
На основании силы и количества корреляционных связей между макро- и микроэлементами (МЭ) определяли показатель степени адаптированности элементной системы организма к условиям окружающей среды (А) (формула представлена в приложенном файле).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На начальном этапе исследования получены данные о том, что в формировании элементного дефицита на Северо-Востоке участвуют 16 МЭ, на Северо-Западе – 11 МЭ, в ЦРС – 7 МЭ. В формировании элементного избытка на Северо-Востоке участвуют 16 МЭ, на Северо-Западе – 10 МЭ, в ЦРС – 10 МЭ.
Обследованные регионы Российской Федерации отличаются по структуре минералограмм и частотам встречаемости дефицитов и избытков МЭ. В ряду с Северо-Запада на Северо-Восток России суммарный дисбаланс значительно возрастает. В структуре дисбаланса доминируют дефицитные частоты.
Суммарный избыток химических элементов изменяется регионально в том же векторе, возрастая в 2,8 раза у жителей Крайнего Севера (172,9%), но не имеет разницы у мужчин Мурманска (61,2%) и Ульяновска (62,1%). В целом невысокая частота встречаемости избытка химических элементов в обследованных группах свидетельствует об отсутствии токсической нагрузки химическими элементами и тяжелыми металлами (Луговая, Агеенко, 2025).
Линейные фильтры сглаживания значений на рис. 1 и 2 (в приложенном pdf-файле) также визуально демонстрируют разные уровни выраженности нарушений элементного статуса: от Крайнего Севера через Арктику к ЦРС элементный статус более благоприятен.
Для проведения корреляционного меж-элементного анализа данных сформированы корреляционные поля, на основе которых посчитаны достоверные (в соответствии с количеством обследованных в группе) средние и сильные корреляционные связи между химическими элементами. На корреляционном поле для Магадана обнаружено 46 достоверных положительных связей, 21 связь выше средней. На корреляционном поле для Мурманска обнаружено 49 достоверных положительных связей, 41 связь выше средней. На корреляционном поле для Ульяновска обнаружено 40 достоверных положительных связей, 37 – связей выше средней.
На основе анализа коэффициентов корреляций, рассчитан коэффициент степени адаптированности элементной системы организма молодых мужчин в зависимости от региона проживания.
По мнению авторов, одним из механизмов, обеспечивающих адекватный ход адаптационных перестроек, является увеличение числа внутри- и межсистемных связей как средство более надежного функционирования организма (или его отдельной системы) в случае каких-либо нарушений или поломки в одном из регуляторных звеньев. При этом, как было показано рядом физиологических исследований, происходит перераспределение функциональных нагрузок на другие системы организма, что компенсирует вызванные нарушения и не приводит к срыву адаптации, выраженным дизрегуляторным последствиям или патологии (Бартош, Максимов, 1999; Сороко и др., 2005).
Расчеты показали, что в самый большой коэффициент адаптированности элементной системы у жителей Ульяновска – 45,3 усл. ед., у жителей Мурманска – 6,1 усл. ед., у жителей Магадана – 2,2 усл. ед. Такая разница подтверждается наличием выраженного дисбаланса химических элементов у жителей Крайнего Севера (рис. 1 и 2), в условиях которого происходит адаптация к дефицитному поступлению нутриентов с водой и пищей. Стоит отметить, что в наше исследование в Магадане рандомным образом попали уроженцы третьего поколения северян. Ранее учеными НИЦ «Арктика» ДВО РАН было показано, что общая стратегия адаптивных изменений организма, проявляющаяся, в частности, в перестройках кардиогемодинамики и газообмена у юношей – уроженцев Севера – в ряду от нулевого к третьему поколению, направлена на снижение общих энергетических затрат, увеличение вклада парасимпатической составляющей при формировании нового характера взаимодействия звеньев вегетативной нервной регуляции, изменение качественных и количественных характеристик структуры корреляционных плеяд (Аверьянова, Максимов, 2023; Аверьянова, Алешина, 2024). В связи с этим можно предполагать и трансформацию элементной системы северян при длительном сроке проживания на севере и в ряду поколений. Были рассчитаны и изданы региональные показатели концентраций химических элементов у жителей Магадана (Луговая, Степанова, 2019).
Несмотря на то, что количество обнаруженных связей в разных регионах оказалось практически одинаковым, количество сильных связей для жителей Магадана всего 8, для жителей Мурманска – 15, Ульяновска – 12. Для понимания конфигурации выявленных взаимоотношений и специфики связей визуализируем их при помощи построения корреляционных плеяд.
Рассматривая плеяду на рис. 3, мы видим две не связанных более ни с чем пары элементов: кальций-магний и алюминий-железо. Кальций и магний – функциональные антагонисты, их баланс критичен для мышечного тонуса (Ca²⁺ запускает сокращение мышц, Mg²⁺ – расслабление), нервной проводимости (кальций возбуждает нейроны, магний тормозит (естественный «успокоитель»), сердечного ритма (пара регулирует частоту и силу сокращений), костной ткани (кальций – строительный материал, магний необходим для его усвоения и предотвращает кальцификацию сосудов/почек). Без магния кальций становится токсичным (вызывает спазмы, аритмию, отложения в сосудах).
Алюминий не является незаменимым и может нарушать ключевые метаболические пути, в которых участвует железо. Главный механизм их взаимодействия - конкуренция за транспортные белки (трансферрин), что ведет к нарушению гомеостаза железа, развитию анемии, усилению окислительного стресса и повреждению клеток, особенно в нервной ткани. Этот антагонизм лежит в основе научных гипотез о связи алюминия с нейродегенеративными заболеваниями (Wu et al., 2012). Алюминий, будучи металлоэстрогеном, модулирует эстрогеновые рецепторы. В современном мире индустриализации и урбанизации мы можем быть подвержены влиянию металлов, особенно алюминия, что приводит к развитию дислипидемии (Gaur et al., 2023).
У обследованных лиц из Магадана избыток алюминия встречался только у 2%, но дефицит железа составил 31% (рис. 1 и 2). В Мурманске избыток алюминия сопоставим с Магаданом, но дефицит железа встречался только у 6% обследованных. В Ульяновске дисбаланса данных элементов не обнаружено. В более ранней работе магаданских коллег показано, что характер полученных изменений большинства изучаемых показателей биохимического профиля указывает на наличие возрастных сдвигов в область их увеличения уже в юношеском периоде онтогенеза. Установлено, что значения показателей липидного профиля в группах юношей от 17 лет до 21 года не выходили за границы принятых референтных значений, но приближались к нижней границе нормы (Аверьянова, 2018), что может являться фактором риска раннего обнаружения атеросклероза и ожирения при нарушенном элементном балансе. Дефицит железа нивелирует «безопасность» физиологических уровней алюминия, превращая их в функциональный эквивалент токсической концентрации.
В этой же работе И.В. Аверьяновой (Аверьянова, 2018) показано, что при оценке метаболизма углеводов у юношей Магадана данный показатель находится на верхней границе референтного интервала нормогликемии. При этом выявлен весьма значительный процент юношей с гипергликемическими проявлениями в состоянии углеводного обмена (25–29% в общей выборке обследуемых). Как показывают результаты одновременного с представляемым исследования, для юношей – уроженцев Мурманска характерны значимо более низкие показатели глюкозы и гликированного гемоглобина, соответствующие критериям «полярного метаболического типа», но с отсутствием характерной для данного типа гипоисулинемии, наблюдаемой при высоких значениях концентрации кортизола (Аверьянова, 2026). Примечательно, что в группе уроженцев северо-запада России контргормонального взаимодействия в системе «кортизол-инсулин» зафиксировано не было на фоне проявления низких величин глюкозы натощак, наблюдаемого при высокой доле проявления инсулинорезистентности (у 38% юношей, против 13% в выборке магаданцев). По мнению других авторов, инсулинорезистентность может являться приспособительной реакцией, предназначенной для усиления и перераспределения потоков энергетических субстратов в клетки под действием влияния экстремальных факторов окружающей среды, и носит физиологический (адаптивный) характер (Janssen, 2022).
В нашем исследовании обращает на себя внимание то, что в первой и второй плеядах не выделяется какой-то конкретный элемент в качестве ядра. На северных территориях (Мурманск и Магадан) связи сложились в ромб, две из вершин которого – это ванадий и натрий. Ванадий напрямую связан с фосфором (рис. 4 и 5 в приложенном файле).
Ванадий – это элемент «золотой середины», чья роль в адаптации заключается в модуляции ключевых метаболических путей, особенно углеводного и липидного обмена. Он способен «имитировать» инсулин, повышая утилизацию глюкозы, а также участвует в антиоксидантной защите и минерализации костей. Однако из-за узкого диапазона между полезной и токсической дозой ванадий рассматривается, скорее, как потенциальный регулятор.
На рис. 3 ванадий связан только с натрием и калием. Ванадий (в форме ванадата) выступает в роли естественного регулятора, который тонко настраивает работу натрий-калиевого насоса, а через него – и баланс натрия и калия в организме (Searle et al., 1983). Избыток ванадия встречается у 17% магаданцев. Среди химических элементов способствовать его выведению может хром, избыток которого также обнаружен у этих же 17%, скорее всего, в ответ на повышенный ванадий. Хром связывает ванадий у жителей Мурманска (рис. 4) и опосредованно влияет на его содержание у жителей Ульяновска через фосфор (рис. 5). Ванадий, особенно в форме ванадатиона, – структурный и функциональный «близнец» фосфатиона. Благодаря этому, он вступает с фосфором в прямую конкуренцию, ингибируя работу фосфат-зависимых ферментов, таких как киназы и фосфатазы, тем самым модулируя клеточную передачу сигналов и энергетический обмен (Nordberg et al., 2015). Хром, в свою очередь, действует как регуляторный переключатель, активируя протеин-фосфатазы – ферменты, ответственные за удаление фосфатных групп с белков. Этот процесс напрямую влияет на активность ключевых протеинов, включая рецептор инсулина, что и объясняет роль хрома в метаболизме глюкозы.
По данным исследований лаборатории физиологии экстремальных состояний НИЦ «Арктика» ДВО РАН, для этих же юношей Мурманска характерен пропорциональный тип телосложения с преобладанием гиперстенического типа конституции (41%) с долей нормостеников и астеников равной 38 и 21% соответственно; в Магадане это соотношение составило (%) 34:30:36. Во втором зрелом возрасте у мужчин Мурманска избыточный ИМТ установлен в 47% случаев, а у мужчин Магадана в 37% (Аверьянова, Бредихина, 2025), то есть наибольшее количество связей ванадия с другими элементами у жителей Мурманска по сравнению с регионами обследования (рис. 3–5) может свидетельствовать о напряжении углеводной ситуации и формировании признаков инсулинорезистентности в молодом возрасте с риском развития ожирения во втором зрелом и последующих возрастах.
На рис. 4 и 5 также присутствуют связи Cr-Si и Si-P. Обнаруженные корреляционные связи между уровнями хрома, кремния и фосфора могут быть отражением физиологической интеграции двух ключевых систем. Взаимосвязь Si-P, вероятно, отражает коэволюцию уровней в процессах костного ремоделирования: в то время как фосфор является структурным компонентом гидроксиапатита, кремний выступает в роли регулятора его минерализации. Связь Si-P, в свою очередь, может указывать на сопряженность процессов энергетического метаболизма (активация инсулинового сигнала и липидного обмена под влиянием хрома) и поддержания соединительнотканного матрикса (опосредованная роль кремния в синтезе коллагена). Таким образом, эти пары служат индикаторами слаженности (или дисбаланса) адаптивных механизмов на молекулярном уровне. Интересно, что именно в Мурманске и Ульяновске дисбаланса кремния не обнаружено. Частота встречаемости менее 5% от количества обследованных в группе или популяции считается в пределах ошибки, поэтому избыток кремния в волосах 3% жителей Ульяновска можно не позиционировать как региональную проблему. Но наличие взаимосвязей между этими элементами при нормальном их уровне может отражать устойчивый характер их функционирования.
Элемент, который присутствует во всех трех структурах, это калий, он образует в Магадане и Ульяновске связь K-V, а в Мурманске эта связь опосредована через хром (рис. 3–5). В Магадане суммарный дисбаланс калия (дефицит и избыток) составляет 50%, что объясняет сильную положительную связь почти с таким же дисбалансом натрия (38%), ввиду чего эти элементы расположились в узлах корреляционной плеяды. В Мурманске и Ульяновске дефицит калия практически отсутствует, зато избыток обнаружен у 12% жителей Заполярья. Свойство калия (его антиоксидантный потенциал) объясняет возможную корреляцию K-Cr, хотя избытка хрома у жителей Мурманска нет. Таким образом, корреляция K-Cr в Мурманске может отражать не прямое связывание, а участие обоих элементов в общих механизмах клеточного стресса и поддержания гомеостаза. Конечным элементом в корреляционной цепочке К-Mn-Cu-Mg (рис. 4) является магний (в частотном распределении дефицита это (%) 4-0-14-35). Гомеостаз калия и магния теснейшим образом взаимосвязан. Через дефицит меди при напряженной энергосистеме северян дефицит магния связан с работой Na⁺/К⁺-АТФазы, которая критически зависит от энергии (АТФ) и активно транспортирует калий.
Во всех регионах обнаружен дефицит йода и цинка (рис. 1), но крреляционных связей между этими элементами во всех группах не обнаружено. Известно, что дефицит цинка сам по себе может ухудшить течение йододефицита и спровоцировать рост зоба, делая ситуацию клинически более тяжелой. Двойной дефицит микроэлементов подавляет активность ферментов, синтезирующих гормоны (в частности, тиреоидной пероксидазы), снижая выработку Т3 и Т4, поэтому щитовидная железа в такой ситуации получает «двойной удар»: ей не хватает главного сырья (йода) и нет возможности эффективно синтезировать и использовать гормоны (цинка). Также дефицит цинка и йода провоцирует развитие иммуно-дефицитных состояний, что снижает общую сопротивляемость организма. Отсутствие связей между элементами может говорить о так называемом «скрытом голоде», который на фоне достаточного нахождения в окружающей среде возникает на фоне дисбаланса внутри организма, вызванного дефицитом эссенциальных элементов в продуктах питания (Lowe, 2021). Йод и цинк оба критически важны, но их работа протекает в разных плоскостях. Поэтому уровень одного не всегда предсказывает уровень другого. Резервные пулы этих элементов в разных тканях и их истощение происходит несинхронно и нелинейно. Тот факт, что мы видим дефицит обоих элементов в анализе волос, может означать, что их дефицит развился в разное время или имеет разные причины. В эксперименте, где крысы получали диету с дефицитом йода и цинка, не было выявлено взаимосвязанных эффектов этих двух дефицитов на уровень тиреоидных гормонов (Smit et al., 1993).
В отличие от элементных плеяд жителей Магадана и Мурманска, плеяда жителей Ульяновска в своем центре имеет «ядро устойчивости» в виде кремния (рис. 5). Положение кремния в центре корреляционной плеяды у жителей Ульяновска – это не случайность, а отражение его фундаментальной роли «системного интегратора», который связывает воедино несколько ключевых процессов: отражение биогеохимического фона территории, защиту от токсичного действия тяжелых металлов и участие в фундаментальных процессах синтеза соединительной ткани (Рахманин и др., 2017). Исследователями выявлено, что в родниковых водах Ульяновской области повсеместно зафиксировано превышение содержание кремния, что обусловлено подстилающими породами водоносных горизонтов (Нефедьева, Благовещенская, 2020). Однако, по нашим данным, избытка кремния в водопроводной воде Ульяновска не обнаружено, но присутствует избыток фосфора (Агеенко и др., 2026; в печати), который имеет прямую сильную (r=0,75) связь с фосфором. Избыток кремния зафиксирован только у 4% жителей Ульяновска, дефицита не обнаружено. Не выявлен и избыток фосфора, несмотря на его превышение ПДК в питьевой воде. Кремний опосредованно связан с калием, и, по-видимому, калий и фосфор способны модулировать метаболические эффекты кремния, что выражается в поддержании системного минерального баланса и, возможно, в ограничении его кумуляции за счет конкуренции за общие транспортные системы (Seaborn et al., 2002). Ключевым фактором, влияющим на элементный статус жителей Ульяновска, является необходимость адаптации к локальной геохимической нагрузке, и кремний выступает главным инструментом этой адаптации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Следует отметить, что не все выявленные корреляционные связи могут быть однозначно интерпретированы в рамках классических представлений о физиологии микроэлементного гомеостаза. Тем не менее показано, что элементный статус жителей российских регионов закономерно ухудшается в направлении от условно-оптимального центра (Ульяновск) к Северо-Западу (Мурманск) и далее к Северо-Востоку (Магадан), что проявляется в нарастании суммарного дисбаланса, изменении структуры корреляционных плеяд и снижении интегрального коэффициента адаптированности. Различия в конфигурациях межэлементных связей (в частности, формирование «ядра устойчивости» из кремния в Ульяновске, вовлеченность ванадия и натрия в северных плеядах, отсутствие прямой корреляции йода и цинка при их сочетанном дефиците) отражают регионально-специфичные механизмы адаптации к комплексу природно-климатических, биогеохимических и алиментарных факторов.
ЛИТЕРАТУРА
Аверьянова И.В. Возрастная динамика характеристик метаболизма липидов и углеводов у юношей Северо-Востока России. Клиническая лабораторная диагностика. 2018; 63(3): 159–163. DOI: 10.18821/0869-2084-2018-63-3-159-163.
Аверьянова И.В., Максимов А.Л. Стратегия адаптивных перестроек функциональных систем укоренённых европеоидов – уроженцев различных поколений Северо-Востока России. Экология человека. 2023; 4: 259–273. DOI: 10.17816/humeco321856.
Аверьянова И.В., Алешина О.О. Анализ уровня кортизола и дегидроэпиандростерона-сульфата у мужчин-северян: влияние поколения проживания в условиях Севера. Якутский медицинский журнал. 2024; 87(3): 99–103. DOI: 10.25789/YMJ.2024.87.20.
Аверьянова И.В., Бредихина О.О. Возрастные и региональные особенности соматометрических характеристик юношей и мужчин 2-го зрелого возраста, проживающих в условиях Северо-Востока и Северо-Запада Российской Федерации. Acta biomedica scientifica. 2025; 10(6): 93–101. DOI: 10.29413/ABS.2025-10.6.10.
Аверьянова И.В. Региональные особенности основных показателей метаболизма углеводов у молодых жителей различных климатогеографических зон проживания. Проблемы эндокринологии. 2026; 72(1): 80–88. DOI: https://doi.org/10.14341/probl13582.
Агеенко К.И., Луговая Е.А., Старенченко К.А. Элементный состав питьевых вод северных и центральных регионов Российской Федерации. Химия в интересах устойчивого развития. 2026. В печати.
Баевский Р.М., Максимов А.Л., Берсенева А.П. Основы экологической валеологии человека. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2001.
Бартош Т.П., Максимов А.Л. Влияние условий труда и природно-экологических факторов Северо-Востока России на гормональный статус женщин, занятых в золотодобывающем производстве. Экология человека. 1999; 2: 12–15.
Луговая Е.А., Степанова Е.М., Варганова Д.В., Виноградова И.А., Смусенок И.В., Куликова А.К. Региональные осо-бенности элементного статуса жителей Республики Карелия молодого возраста и старшей возрастной группы. Вестник Кольского научного центра РАН. 2017; 10(4): 82–87.
Луговая Е.А., Степанова Е.М. Региональные показатели содержания макро- и микроэлементов в организме жителей Магадана: научно-практические рекомендации. НИЦ «Арктика» ДВО РАН. Магадан: Типография «Экспресс-полиграфия», ИП Чингилян. 2019; 27 с.
Луговая Е.А., Бартош Т.П. Взаимосвязь биоэлементов в организме человека с психофункциональными показателями при неврозоподобных состояниях. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2023; 31(11): 58–65. DOI 10.35627/2219-5238/2023-31-11-58-65.
Луговая Е.А., Горбачев А.Л. Минералограммы детей с расстройствами аутистического спектра. Экология человека. 2025; 32(11): 775–786. DOI: 10.17816/humeco691942.
Луговая Е.А., Агеенко К.И. Сравнительный анализ минералограмм населения приморских территорий атлантической и тихоокеанской областей арктического пояса. Вестник «Биомедицина и Социология». 2025; 10(4): 3–14. DOI: 10.26787/nydha-2618-8783-2025-10-4-3-14.
Максимов А.Л., Бартош Т.П. Влияние условий труда и природно-экологических факторов Северо-Востока России на гормональный статус женщин, занятых в золотодобывающем производстве. Экология человека. 1999; 2: 12–15.
Нефедьева Т.А., Благовещенская Н.В. Оценка качества родниковых вод Ульяновской области. Проблемы региональной экологии. 2020; 6: 5–9. DOI: 10.24412/1728-323X-2020-6-5-9.
Рахманин Ю.А., Егорова Н.А., Красовский Г.Н., Михайлова Р.И., Алексеева А.В. Кремний, его биологическое действие при энтеральном поступлении в организм и гигиеническое нормирование в питьевой воде. Гигиена и санитария. 2017; 96(5): 492–498. DOI: 10.18821/0016-9900-2017-96-5-492-498.
Скальный А.В., Грабеклис А.Р., Коробейникова Т.В., Лапин И.И., Николаев С.Е., Степанов А. А. Референтные значения содержания химических элементов в индикаторных биологических образцах человека. Москва. 2023. 58 с.
Сороко С.И., Бурых Э.А., Бекшаев С.С., Сергеева Е.Г. Комплексное многопараметрическое исследование системных реакций организма человека при дозированном гипоксическом воздействии. Физиология человека. 2005; 31(5): 88–109.
Степанова Е.М., Луговая Е.А., Виноградова И.А. Элементный «портрет» студенческой молодежи северных регионов России. Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: естественные и технические науки, 2014; 1(8): 44–51.
Степанова Е.М. Корреляционные элементные взаимоотношения в системе минерального обмена организма у мужчин Магадана с разной степенью физической активности в онтогенезе. Успехи геронтологии. 2023; 36(5): 729–739. DOI: 10.34922/AE.2023.36.5.015.
Gaur A., Nayak P., Ghosh S., Sengupta T., Sakthivadivel V. Aluminum as a Possible Cause Toward Dyslipidemia. Indian Journal of Occupational and Environmental Medicine. 2023; 27(2): 112–119. DOI: 10.4103/ijoem.ijoem_349_21.
Nordberg G.F, Fowler B.A., Nordberg M. Handbook on the Toxicology of Metals (Fourth Edition). Academic Press. 2015. DOI: 10.1016/B978-0-444-59453-2.01001-5.
Janssen J.A.M.J.L. New Insights into the Role of Insulin and Hypothalamic-Pituitary-Adrenal (HPA) Axis in the Metabolic Syndrome. International Journal of Molecular Sciences. 2022; 23(15): 8178. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms23158178.
Lowe N.M. The global challenge of hidden hunger: perspectives from the field. Proceedings of the Nutrition Society. 2021; 80(3): 283–289. DOI: 10.1017/S0029665121000902.
Seaborn C.D., Nielsen F.H. Dietary silicon and arginine affect mineral element composition of rat femur and vertebra. Biological Trace Element Research. 2002; 89(3): 239–250. DOI: 10.1385/bter:89:3:239.
Searle B.M., Higashino H., Khalil F., Bogden J.D., Tokushige A., Tamura H., Kino M., Aviv A. Vanadate effect on the Na,K-ATPase and the Na-K pump in in vitro-grown rat vascular smooth muscle cells. Circulation Research. 1983; 53(2): 186–191. DOI: 10.1161/01.RES.53.2.186.
Smit J.G., van der Heide D., van Tintelen G., Beynen A.C. Thyroid function in rats with iodine deficiency is not further impaired by concurrent, marginal zinc deficiency. British Journal of Nutrition. 1993; 70(2): 585–592. DOI: 10.1079/bjn19930150.
Wu Z., Du Y., Xue H., Wu Y., Zhou B. Aluminum induces neurodegeneration and its toxicity arises from increased iron accu-mulation and reactive oxygen species (ROS) production. Neurobiology of Aging. 2012; 33(1): 199.e1-12. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2010.06.018.
Информация об авторах:
Елена Александровна Луговая – к.б.н., доцент, директор НИЦ «Арктика» ДВО РАН
E-mail: elena_plant@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-6583-4175; SPIN: 5825-7122
Кирилл Игоревич Агеенко – к.б.н., зав. лабораторией биоэлементологии и функциональной морфологии
mail: krl.ag@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-8297-931X; SPIN: 1647-5767
Конфликт интересов
Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.