Роль микроэлементов в становлении иммунокомпетентности новорожденных

Чайка В.К*, Батман Ю.А*., Пиклун В.Л.**, Алферов В.В.**

Региональный центр охраны материнства и детства*, Донецк, Украина
Диагностический центр «Биотическая медицина»**, Донецк, Украина

Ключевые слова: микроэлементы, новорожденные, асфиксия, атомная спектроскопия.
Введение. В последние годы во всем мире пристальное внимание исследователей и практических враче - акушеров-гинекологов, неонатологов, педиатров - уделяется комплексу проблем, связанных с изучением онтогенеза иммунной системы в норме и функционированием её при патологических состояниях в перинатальном периоде и в раннем детском возрасте.

По значимости для становления иммунной системы перинатальный период уникален и не сопоставим ни с одним другим возрастным периодом. Совершенствуются методы и методики изучения физиологических процессов в норме и при патологии в перинатальном периоде.

В норме здоровый доношенный новорожденный ребенок имеет особое, отличное от взрослого состояние иммунной системы, являющееся биологически целесообразным. Из стерильных условий внутриутробного развития ребенок совершает переход в мир, где на него с первой секунды жизни и даже уже в родах обрушивается огромное количество ранее не знакомых ему экзогенных антигенов вирусной, бактериальной и грибковой природы. Кроме того, если ребенок имел пренатальную патологию, вследствие нарушения проницаемости гематоэнцефалического барьера в кровь поступают собственные, эндогенные антигены забарьерных органов, головного мозга, на которые имунная система должна была бы реагировать.

У современных ученых уже не вызывает сомнения тот факт, что большинство неинфекционных заболеваний имеют химическое происхождение и развиваются из-за дефицита, избытка или дисбаланса микро- и макроэлементов в организме (1,3). Это связано с тем, что химические элементы не только формируют структуру тканей и органов, но и являются важнейшими катализаторами различных биохимических реакций, активными центрами практически всех ферментов, гормонов, антител и др., то есть влияют и регулируют многие жизненно важные процессы в организме человека.
В настоящее время резко возрос интерес к более глубокому изучению обмена макро-и микроэлементов в организме человека в норме и при патологических состояниях. Развивается новое направление в биомедицинских исследованиях — микроэлементология (1).
Доказан трансплацентарный переход определенных химических элементов(2). Нарушения в функционировании системы "мать — плацента — плод" отрицательно сказывается на внутриутробном развитии плода и здоровье будущего ребенка (4).

Известно, что наиболее восприимчивыми к заболеваниям, связанным с нарушением минерального обмена, являются дети и беременные женщины.
Донецкий регион отличается большим многообразием эколого-биогеохимических характеристик. Настоящая работа посвящена влиянию факторов окружающей среды в конкретной эколого-биогеохимической зоне на состояние здоровья новорожденных Донбасса.

Материалы и методы.
Нами был обследован 71 новорожденный в период ранней экстренной адаптации, т.е. в течении первых 6-8 часов жизни. Содержание микроэлементов определяли в плазме пуповинной крови. Все новорожденные были разделены на три группы: 1-я группа - контрольная (здоровые дети) – 31 новорожденный; 2-я группа – новорожденные, после острой асфиксии, легкой степени тяжести – 20 детей (ПИН) и 3-ю группу составили 20 детей, после перенесенной хронической внутриутробной гипоксии и интранатальной асфиксии, тяжелой степени тяжести (ОРН). Из них – 69 новорожденных были рождены от одноплодной беременности и 2 детей – от многоплодной. Из общего числа новорожденных, 12 детей были недоношенными (17,2 %).

По весовым категориям эти дети распределились следующим образом: от 1500 до 2000 – 4 новорожденных (5,7 %), 2000-2500 – 8 детей (11,0 %), свыше 2500 – 59 детей (84,3 %).С задержкой внутриутробного развития плода было 5 детей, что составило 7,1 %. По половому признаку все дети распределились следующим образом: мальчики-44, девочки-37.

Состояние детей при рождении было оценено по шкале Апгар. С оценкой на 5-ой минуте 1-3 балла было 6 детей (7,1%), 4-6 баллов – 15 детей (21,4%).Остальные дети (50 новорожденных-71,4%) были рождены с оценкой по шкале Апгар 7-8 баллов.

Все обследованные новорожденные были рождены от матерей с различной соматической и акушерско-гинекологической патологией, осложненным течением данной беременности, нарушением маточно-плацентарного кровообращения и различными методами родоразрешения.

Данные исследования проводились на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой Iris Intrepid II XDL DUO и атомно-абсорбционном спектрометре с электротермическим атомизатором Therto Electron Manufacturing Limited , США.

Результаты и обсуждения. После проведенного анализа и статистической обработки полученных результатов были выявлены некоторые различия в содержании микроэлементов в плазме пуповинной крови новорожденных сравниваемых нами групп.

После определения состава пуповинной крови на содержание макро- и микроэлементов проведен корреляционный анализ выраженности связи асфиксий и гипоксических состояний с содержанием некоторых микроэлементов (МЭ).

Известно, что гипоксические состояния являются непременным компонентом многих заболеваний и патологических процессов. Гипоксия может привести к преобладанию катаболизма эндогенных, в том числе и миофибриллярных, белков. С другой стороны, нарушение микроциркуляции плода, закономерно сопровождающее гипоксию, приводит к затруднению функционирования механизмов элиминации из крови продуктов катаболизма белков, других продуктов метаболизма.

На первом этапе исследования всех обследованных новорожденных разделили на две большие группы: 1-я группа-новорожденные после перенесенной хронической внутриутробной гипоксии и интранатальной асфиксии различной степени ( оценка по шкале Апгар менее 7 баллов на 5-ой минуте жизни); 2-я группа – здоровые новорожденные, родившиеся с оценкой по шкале Апгар более 7 баллов.

Содержание микроэлементов в плазме пуповинной крови новорожденных (МГ/Л).

Таблица. Показатель - Новорожденные с гипоксией

1.Примечание.*,** - разница статистично достоверна относительно среднего паказателя группы здоровых новорожденных, соответственно , p<0,05 и p<0,001.
2. Примечание. Референтные показатели макро- и микроэлементов в плазме пуповинной крови новорожденных соответствует данным многих отечественных и зарубежных авторов (5-11).

Как видно из приведенной выше таблицы, содержание селена, стронция и, особенно, мышьяка в плазме новорожденных, достоверно отличаются содержанием в исследуемых группах.
Содержание селена достоверно выше в контрольной группе и достоверно отличается от уровня в 1-й группе.

По данным литературы, селен, как элемент с переменной валентностью обладает самостоятельной антиоксидантной активностью, а также входит в активный центр глутатионпероксидазы. Может выполнять функции витамина Е, повышает выработку антиоксидантов белковой и липидной природы, действует синергично с витаминами А и Е.

Селен играет важную роль в иммунной системе (8). Он повышает фагоцитарную активность макрофагов, натуральных киллеров, миграцию нейтрофилов и продукцию ими супероксидного ион-радикала, блокирует транскрипцию вирусов, в том числе и СПИДА. Потребление низких доз селена снижает канцерогенные свойства As, Cd, Pb, органических и неорганических доз Hg.

Дефицит селена снижает продукцию антител, дифференцировку Т-лимфоцитов, активность цитотоксических Т-клеток, презентацию антигена Т-клеткам, вакцинно-индуцированный иммунитет. Добавление селена снижает апоптоз в клетках иммунной системы (8).

Дефицит селена – довольно частое явление. Он обусловлен как экологическими причинами, так и различными патологическими состояниями (воздействие поллютантов, стрессов, гестозы и т.д.). Даже небольшое снижение содержание селена может привести к существенному снижению антистрессорной, противоинфекционной и противоопухолевой резистентности. При низком содержании селена в организме женщин в период беременности возрастает детская смертность и увеличивается количество детей с различными уродствами. При нормализации уровня селена, беременность и последующие роды протекают более благоприятно (6).

Все вышеперечисленные качества данного элемента и, учитывая достоверную взаимосвязь с состоянием новорожденных, можно предположить важную роль селена в иммуносупрессии детей данной группы.

Современные исследования (7) показали, что повышенное содержание ионов стронция, замещая ионы кальция в костях, вызывают их ломкость, т.н. «стронциевый рахит» или «уровскую болезнь», заболевания, сопровождающиеся нарушением обмена кальция и увеличением ломкости костей. Избыточное накопление стронция в организме приводит к усиленному выведению из организма и развитию дефицита Са, что в свою очередь, приводит к дисбалансу Mg, Р, Mn, Fe, Zn.
Содержание стронция превышает допустимые значения в обеих группах, что можно связать с неблагоприятной экологической обстановкой в регионе. В группе новорожденных с гипоксией содержание стронция было достоверно выше, чем у здоровых.

По данным многих авторов, нерастворимые соли мышьяка значительно менее токсичны, чем растворимые неорганические соединения. Концентрации мышьяка более 0,2 мг/л могут обусловить серьёзные заболевания у детей (12). Эпидемиологические исследования по изучению роли мышьяка привели к выводу, что мышьяк может вызывать рак кожи, печени, легких, почек и мочевого пузыря.
Типичные сердечно-сосудистые эффекты, обусловленные избытком - аномалия комплекса ST-T, удлинённый интервал Q-T, атипичная желудочковая тахикардия, фибрилляция желудочков.
Система крови реагирует на повышение уровня мышьяка гипоплазией костного мозга, анемией, лейкопенией, тромбоцитопенией и базофильной зернистостью.

Содержание мышьяка было выше допустимых норм в обеих группах, однако известно, что органические соединения мышьяка не представляют опасности для здоровья человека. В данной работе не проводился раздельный анализ опасных неорганических форм мышьяка и безопасных органических ввиду малого количества сыворотки крови. Поэтому определённых выводов насчёт превышения допустимого уровня мышьяка и риска развития интоксикации сделать нельзя.

На втором этапе нашего исследования все новорожденные были разделены на три вышеперечисленные группы: 1-я группа - контрольная (здоровые дети) – 31 новорожденный; 2-я группа – новорожденные, после острой асфиксии, легкой степени тяжести – 20 детей (ПИН) и 3-ю группу составили 20 детей, после перенесенной хронической внутриутробной гипоксии и интранатальной асфиксии, тяжелой степени тяжести (ОРН).

Диаграмма 1. Содержание кремния, цинка, меди, железа, калия, магния, марганца, молибдена, натрия, фосфора и селена в пуповинной крови новорожденных различных групп.

На данной диаграмме наглядно видно, что в исследуемых группах ( ОРН и ПИН ) уровень многих МЭ разнится от показателя в контрольной группе как в одну, так и в другую сторону. И лишь по уровню содержания трех элементов (фосфор, натрий и магний) все три группы практически не отличаются друг от друга.

Содержание некоторых элементов в плазме пуповинной крови новорожденных, как видно из диаграммы, также имеет определенные различия во всех группах обследованных детей. Так, содержание железа, калия и марганца достоверно выше в 3-ей группе, чем в контрольной и одинаковый уровень марганца со 2-ой группой. Уровень кремния и цинка достоверно выше во 2-ой группе, чем в остальных группах, а содержание фосфора, меди, калия, магния, натрия и фосфора практически не отличаются друг от друга во всех группах.

Медь участвует в кроветворении (синтез трансферрина), тканевом дыхании, усиливает действие инсулина, гормонов гипофиза, входит в состав миелиновых оболочек нервов (12). Нормальная работа нервной и иммунной систем, также невозможна без меди. Важен данный элемент в обеспечении сумеречного зрения и нормального функционирования центральной нервной системы.
Дисбаланс эссенциальных микроэлементов у новорожденных усугубляется накоплением свинца, который также отрицательно влияют на развитие плода. Дефицит меди может развиваться при избыточном поступлении в организм марганца, свинца и кадмия, которые в различной степени, являются ее функциональными антагонистами.

Диаграмма 2. Содержание кальция, хрома, алюминия, мышьяка, висмута, лития, никеля, свинца, стронция, олова и ванадия в пуповинной крови новорожденных у различных групп.

На диаграмме 2 также наглядно видно, что содержание некоторых МЭ в различных группах новорожденных имеет некоторые различия.
Содержание лития в 3-ей (ОРН) группе достоверно выше, чем в 1-ой и 2-ой группах. Учитывая, что литий легко проникает через плаценту, можно предположить, что концентрация лития в сыворотке плода примерно равны концентрациям в сыворотке матери. Проявлениями интоксикации могут быть гипотонус, летаргическое состояние и цианоз. По литературным данным(2,3) повышенное содержание лития может стать одной из причин синдрома “вялого младенца”. Литий способствует высвобождению магния из клеточных «депо» и тормозит передачу нервного импульса, снижая возбудимость нервной системы. При передозировках лития, прежде всего поражается центральная нервная система. Следствием тяжелой литиевой интоксикации может стать опасный для жизни острый респираторный дистресс-синдром.

Уровень свинца во 2-ой и в 3-ей также достоверно выше, чем в первой группе. При повышении данного элемента развивается энцефалопатия, полиневропатия, токсическое поражение печени и почек, снижение иммунитета и малокровие Свинец вызывает выведение из организма жизненно-необходимых элементов: кальция, магния, фосфора.

При определении калия, железа и селена большинство новорожденных данной группы имеют сниженные показатели (в два и более раза), чем повышенный уровень данных микроэлементов. Учитывая , что марганец является активатором ферментов, участвующих в углеводном и белковом обменах, способствует повышению прочности костной ткани и нормализации работы центральной нервной системы.

В то же время, содержание алюминия во второй группе достоверно выше, чем в первой группе, и незначительно выше уровня содержания данного элемента в третьей группе. Алюминий способен накапливаться в нервной системе, вызывая у ребёнка перинатальные поражения ЦНС, впоследствии до развития энцефалопатии, анемии, дистрофии костей.

Дефицит железа у беременных связан с хронической гипоксией плода и нарушением его внутриутробного развития, снижением темпов роста и защитных функций. Важное значение в системе мать-плод и в процессе родоразрешения придают содержанию железа, который влияет на обмен веществ в ткани матки, проницаемость плацентарного барьера, состояние
маточно-плацентарного кровообращения, регулирует тонус сосудов и мышц матки.

Вопросы профилактики железодефицитных состояний в акушерстве и педиатрии остаются еще нерешенными, особенно эта проблема актуальна в Донбассе. Применение препаратов железа беременными женщинами, использование адаптированных смесей значительно снизили риск развития анемий у детей. Однако, длительное применение железосодержащих препаратов во время беременности, оказывает положительное влияние при дефиците меди и цинка и может привести к акти¬вации процессов окисления свободных радикалов и нарушению проницаемости клеточной мембраны. Исходя из вышеизложенного, по нашему мнению, при лечении анемии в данном регионе необходимо, по-видимому, учитывать распространенность дефицита меди.

В то же время, содержание мышьяка во второй и третье группах ниже, чем в 1-ой группе, а содержание кальция, хрома и стронция практически не отличаются друг от друга.
Неодинаковое содержание данных элементов у детей сравниваемых групп, наличие статистической связи между значениями данного показателя у каждого конкретного ребенка и характером его адаптации в раннем постнатальном периоде позволяют предположить, что уровень калия, железа и селена у новорожденных детей может иметь большее значение, нежели только как маркер степени гипоксического повреждения мышечных тканей плода.

Показанные в настоящем исcледовании особенности содержания в пуповинной крови новорожденных многих микроэлементов, а также выявленная статистическая связь между их уровнем, с одной стороны, и клиническим характером течения раннего постнатального периода, с другой, свидетельствуют о существенной роли данных активных субстанций в механизмах адаптации новорожденного к условиям внеутробного развития.

Выводы. В результате проведенных нами исследований установлено, что заболеваемость новорожденных коррелирует не только с тяжестью воздействия комплекса биосоциальных и акушерско-гинекологических факторов, но и с содержанием токсических и эссенциальных микроэлементов в плазме крови новорожденных. Выявленные факторы риска имеют значение для практики здравоохранения. Особое значение имеет обнаружение у некоторых новорожденных высоких концентраций свинца, алюминия, марганца, стронция, лития. Поскольку беременные, проживающие в Донбассе, подвержены риску отравления тяжёлыми металлами, целесообразен скрининг всех беременных и новорожденных на содержание токсических элементов в биосубстратах. Наиболее производительный и экономичный метод – одновременный многоэлементный анализ биосубстратов с применением атомно-эмисссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Он позволяет анализировать содержание практически всех элементов, как токсических, так и эссенциальных. При выявлении отклонений в элементном гомеостазе, врач получает возможность целенаправленной коррекции нарушений и предупреждения заболеваний новорожденных химической этиологии. На основании анализа выявленных региональных особенностей заболеваемости новорожденных на территории региона, необходимо дальнейшие фундаментальные исследования в данном направлении для профилактики перинатальных заболеваний у новорожденных.

Литература

1. Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. – М.: Изд-во КМК, 2001. – 83 стр.
2. Кольман Я., рём К.Г. наглядная биохимия. 2-е изд.: Пер.с нем. – М.: мир, 2004 – 469 стр.
3. КудринА.В., СкальныйА.В., Жаворонков А.А., Скальная М.Г., Громова О.А. 2000. Иммунофармакология мик¬роэлементов. М.: изд-во КМК. 537 с.
4. Чайка В.К., Могилевкина И.А. Перинатальная гипоксия как фактор риска дезадаптации новорожденных // Буковинський медичний вісник.– 2001–Т5, №2-3.–С.201-203.
5. SAS Trace Elements Handbook 1998 (Dr. Andrew Taylor, Trace Elements External Quality Assessment Scheme, School of Biomedical and Life Sciences, University of Surrey, Guildford, Surrey GU2 7XH, UK
6. Скальный А.В.. Химические элементы в физиологии и экологии человека. Москва. ОНИКС 21 век, Мир 2004.
7. Ермаков В.В. Геохимическая экология как следствие системного изучения биосферы. // Тр. Биогеохим. лаб. – 1999.
8. Баранов А.А., Шиляев Р.Р., и др.- Диагностические программы при различных заболеваниях и физиологические нормы детского организма. Справочник. Иваново – 1997.
9. Мельник А.А. Референтные значения лабораторных показателей у детей и взрослых//Справочник. Киев, «Книга плюс», 2000.
10. Ребров В.Г., Громова О. А. «Витамины и микроэлементы», Москва, 2003
11. Доскин В.А., Содержание натрия в плазме крови. 1997.
12. Скальный А.В., Рудаков И.А.. Биоэлементы в медицине. Учебное пособие для системы послевузовского профессмонального образлвания врачей. Москва. ОНИКС 21 век. Издательство «Мир» 2004г.

Резюме

Наиболее восприимчивыми к заболеваниям, связанным с нарушением минерального обмена, являются дети и беременные женщины. В результате проведенного многоэлементного определения состава плазмы ПУПОВИННОЙ крови 71 новорожденного, получены показатели макро-и микроэлементов. Проведен корреляционный анализ тесноты связи асфиксИЙ И ГИПОКСИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ с содержанием некоторых микроэлементов. Проведенные исследования показали, что уровень заболеваемости новорожденных детей определяется не только степенью воздействия комплекса биосоциальных и акушерско-гинекологических факторов, но и эколого-биогеохимическими характеристиками региона.

Опубликовано: Журнал для педиатров "Здоровье ребенка" №1(4) 2007