Физико-технический факультет

В организме человека в небольшом количестве присутствуют почти все химические элементы периодической таблицы Менделеева. Среди них есть элементы, которые играют особо важную роль в процессах жизнедеятельности, хотя и находятся в очень малых концентрациях (эссенциальные микроэлементы). К ним относятся железо, цинк, медь, марганец, молибден, хром, кобальт, селен. Вопрос об оптимальном количестве этих микроэлементов в организме был поставлен еще в 1912 году в классической работе Ж. Бертранда. Он показал, что организм проходит через несколько стадий по мере того, как концентрация «необходимого питательного вещества» увеличивается от недостаточной до избыточной. При ограниченном поступлении необходимого вещества появляются признаки «пограничного дефицитного состояния», с увеличением приема этого вещества его содержание в организме достигает плато и организм функционирует в оптимальном режиме. При дальнейшем увеличении поступления возникает состояние токсичности, которое может перейти в летальную форму.

Таким образом, каждый эссенциальный элемент имеет присущий ему диапазон безопасной концентрации, которая поддерживает оптимальную работу организма, но он же имеет и свой токсический диапазон, когда безопасная концентрация превышена. Последующие исследования показали, что вопрос стоит еще сложней и деление микроэлементов в организме на эссенциальные и токсичные несколько условно. Оказалось, что высокая токсичность элемента не исключает его биологической эссенциальности. Типичным примером может служить селен, который первоначально рассматривался как токсичный элемент, а сейчас фигурирует в числе микроэлементов, которые обеспечивают защиту организма от вредных внешних воздействий (радиации, ультрафиолетового излучения). поскольку обладает антиоксидантной активностью.

Недостаток жизненно важных элементов в питьевой воде, промышленное загрязнение окружающей среды токсичными и радиоактивными элементами, неполноценное питание, болезни, некоторые лекарственные средства могут приводить к возникновению заболеваний или симптомов, в основе которых лежит дефицит, избыток или дисбаланс микроэлементов в организме – микроэлементозов. Кроме того, дефицит жизненно важных элементов способствует усиленному накоплению токсичных и радиоактивных элементов.

 Макро- и микроэлементы участвуют во всех основных процессах, протекающих в организме, поскольку входят в состав гормонов, витаминов, ферментов. Они необходимы для роста (цинк, марганец, йод), кроветворения (железо, медь, цинк, кобальт), синтеза соединительной ткани (медь) и костей (кальций). Регулируют работу сердца (калий), углеводный и жировой обмен (хром). Защищают организм от вредных внешних воздействий (селен). Биологическая функция каждого элемента уникальна и нужны они в строго определенном количестве. Недостаток макро- и микроэлементов скрытая, но очень распространенная причина различных недомоганий.

Особое место среди микроэлементозов занимает йодная недостаточность – проблема мирового значения. Дефицит йода – причина умственной отсталости, зоба, множества других нарушений. В Беларуси значительная часть населения проживает в районах с эндемической йодной недостаточностью, причем последние десятилетия наблюдается всплеск заболеваемости зобом Число страдающих железодефицитными анемиями огромно и в отдельных странах встречаются более чем у 70% населения. Цинкодефицитные состояния – проблема оптимального развития детей и подростков Цинк это один из важнейших факторов поддержания жизнедеятельности органов иммуногенеза, репродукции, центральной нервной системы.

Микроэлементозы – наиболее распространенная патология, от которой страдают иммунная система организма и процессы обмена веществ. В странах СНГ свыше 80% населения страдают одной из форм микроэлементоза. Эпидемиологические исследования с полной очевидностью доказали роль мышьяка, хрома, кадмия, никеля в качестве факторов риска профессионального рака. Этиология и патология некоторых онкологических заболеваний связана не только с действием ряда токсичных микроэлементов, но и, в не меньшей степени, с дефицитом эссенциальных.

Своевременная диагностика микроэлементозов на основании определения реального содержания в тканях организма наиболее важных микроэлементов, как жизненно важных, так и токсичных – основа эффективной профилактики заболеваний, в том числе связанных с экологической ситуацией. Проблема коррекции микроэлементозов не может быть решена без реальной количественной оценки содержания основных микроэлементов в организме. Без такой диагностики эффективность лечебных мероприятий падает. Так например, для профилактики йодной недостаточности в широких масштабах предлагается использовать в питании жителей йодированных продуктов - минеральной воды, соли. Однако сейчас практически невозможно определить реальное содержание йода в этих продуктах и оценить эффективность их действия.

Для оценки содержания макро-, микроэлементов и тяжелых металлов в организме используется мультиэлементный анализ волос (МАВ-диагностика), который определяет количественное содержание химических элементов в волосах. Этот современный метод исследования позволяет выявить дефицит основных макро- и микроэлементов, определить уровень загрязнения тяжелыми металлами. МАВ обнаруживает нарушение минерального баланса задолго до проявления симптомов и развития заболевания, дает дополнительную информацию для уточнения диагноза и назначения лечения в дальнейшем у врача, проверяет эффективность приема минерал-содержащих препаратов, сорбентов. МАВ – быстрый, простой и надежный метод контроля загрязнения организма у лиц, контактирующих в процессе работы с токсичными веществами.

Волос – это своего рода «минеральный паспорт» нашего организма. Волос не получает питания извне, все его строительные материалы поступают с кровью через луковицу и откладываются в стержне. Поэтому в человеческом волосе в виде минеральных соединений «записывается» вся информация о наличии или недостатке минералов, о загрязнении токсичными металлами или о нарушении обмена веществ. И с помощью спектрального анализа волос можно считать эту информацию. Элементный состав волос отражает обмен макро- и микроэлементов в клетках и тканях организма. Микроэлементы, которые попали в волосы, фиксируются в их структуре. Волосы длительно хранят информацию о жизни нашего организма. Например, факт отравления Наполеона мышьяком был установлен по волосам более чем через 100 лет после его смерти. Китайским ученым удалось провести анализ состава волос египетских мумий.

МАВ не заменяет анализа микроэлементов в крови или моче, а дает дополнительную информацию и новые возможности для диагностики. Так, например, через 30-40 дней после отравления свинцом обнаружить его в сыворотке крови уже невозможно. МАВ может определить не только концентрацию свинца, но и время его поступления в организм Дефицит железа в организме можно определить по волосам на ранней (скрытой) стадии, когда уровень гемоглобина в крови еще находится в норме.

Определение содержания микроэлементов в волосах в последние десятилетия стало объектом большого числа научных исследований В программах Международного агентства по атомной энергии волосы жителей различных регионов изучались в качестве «индикатора загрязнения населения токсичными микроэлементами» и эти данные были использованы для оценки степени риска.

Стандартный анализ МАВ-диагностики по волосам определяет содержание 28 элементов.

Основные макро и микроэлементы: В эту группу входят элементы, которые человеку жизненно необходимы. Их дефицит приводит к нарушению работы всего организма. Это: кальций, калий, цинк. железо, медь, марганец, селен, хром, йод.

Дополнительные элементы: К ним относятся элементы, которые используются в организме в небольших количествах, но симптомов их дефицита не обнаружено: бром, сера, кобальт, серебро, ванадий, хлор, никель, рубидий, стронций, титан, молибден.

Токсические элементы: Это так называемые тяжелые металлы, которые при превышении нормы очень вредно влияют на состояние здоровья: свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, олово, сурьма, цирконий, барий, висмут.

Анализ микроэлементов волос раскрывает уникальный мир обмена веществ. Во время фазы роста волос подвержен влиянию метаболической среды в частности циркулирующей крови, лимфы, а также внеклеточной жидкости. По мере того, как волос растёт и достигает поверхности кожи, его наружные слои затвердевают, "запирая" продукты обмена, скопившиеся за период образования волоса. Этот биологический процесс даёт "отпечаток" питательной метаболической активности – биохимического состояния организма за время роста и развития волоса. 

Рентгено-флуоресцентный анализ – один из самых современных спектроскопических методов исследования вещества с целью изучения его элементного состава.

На базе рентгено-флуоресцентного спектрометра нового поколения ElvaX разработаны методики определения массовой доли микроэлементов в различных видах проб: твердых, порошковых, жидких. Имеется специализированное программно-методическое обеспечение для анализа макро- и микроэлементов в волосах, крови, пробах различных тканей, а так же в пищевых продуктах, воде, почвах и др. По этим методикам имеется возможность определять до 70 элементов периодической таблицы Менделеева (от серы до урана). Следует отметить, что рентгено-флуоресцентный метод анализа – это практически единственный метод, который не требует химической подготовки проб. Он имеет достаточно высокую чувствительность и определяет все микроэлементы в пробе одновременно, что является неоспоримым достоинством метода, когда требуется знать соотношение элементов. Предел обнаружения для большинства элементов в волосах < 1 мкг/г. Реальное время проведения анализа – 5-10 минут.

Срезаются образцы волос на затылке в 3-5 местах, в области шеи или в других местах. Если вы недавно сделали окрашивание или химическую завивку, то нужно подождать, пока отрастут волосы естественного цвета (хотя бы 1 см), на это уйдет примерно месяц. Забор пробы волос не травматичен, не требует для хранения специального оборудования Проба не портится и сохраняется без ограничения во времени. Количество пробы необходимое для анализа – 100мг (1 ст. ложка). 

Эта эффективность подтверждена внушительным количеством данных исследований, приведенных в отечественных и международных публикациях. Микроэлементный анализ волос широко применяется в последние 20 лет.