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
Показатель |
Новорожденные с гипоксией |
Здоровые новорожденные |
Норма, мг/л(новорожденные) |
|||||
n |
M±m |
min-max |
n |
M±m |
min-max |
5-95 перцентили |
||
Al |
18 |
0,547±0,258 |
0,096-4,736 |
50 |
0,295±0,032 |
0,017-1,019 |
0,031-0,744 |
<0,2 |
As |
14 |
0,032?0,004 ** |
0,006-0,058 |
39 |
0,058?0,005 |
0,005-0,157 |
0,013-0,113 |
<0,0156 |
Sn |
19 |
0,035 +- 0,006 |
0,009-0,096 |
48 |
0,043 +- 0,004 |
0,007-0,168 |
0,012-0,078 |
<0,035 |
Sr |
20 |
0,151?0,017 * |
0,051-0,335 |
51 |
0,108 +- 0,008 |
0,026-0,314 |
0,039-0,204 |
0,02 – 0,076 |
Ca |
17 |
106,9 +- 3,0 |
81,1-124,8 |
44 |
111,4 +- 3,6 |
85,7-245,3 |
88,8-132,1 |
72 -1127 |
Cr |
17 |
0,013 +- 0,001 |
0,006-0,024 |
37 |
0,028 +- 0,010 |
0,006-0,317 |
0,007-0,124 |
<0.55 |
Cu |
17 |
0,344 +- 0,037 |
0,166-0,625 |
45 |
0,400 +- 0,022 |
0,168-0,800 |
0,202-0,659 |
0,2 – 0, 75 |
Fe |
20 |
2,77 +- 0,57 |
0,18-11,07 |
51 |
1,41 +- 0,63 |
0,20-31,80 |
0,34-7,07 |
0,36– 1,848 |
K |
20 |
238,7 +- 41,2 |
2,3-953,7 |
51 |
242,4 +- 17,2 |
156,3-824,4 |
167,5-451,4 |
141 – 23858 |
Mg |
20 |
21,29 +- 1,43 |
0,14-27,98 |
51 |
21,01 +- 0,72 |
2,15-29,82 |
15,49-27,78 |
15,07 – 21,179 |
Mn |
9 |
0,017 +- 0,004 |
0,006-0,033 |
22 |
0,014 +- 0,002 |
0,006-0,042 |
0,007-0,022 |
0,0005 -0,00135 |
Na |
17 |
3145,3 +- 54,0 |
2704-3430 |
45 |
3146,9 +- 27,1 |
2663-3460 |
2873-3403 |
3104 – 333410 |
P |
20 |
111,6 +- 6,3 |
40,0-147,8 |
51 |
115,2 +- 6,2 |
30,0-313,3 |
49,0-170,7 |
50 – 968 |
Pb |
20 |
0,017 +- 0,01 |
0,01-0,03 |
20 |
0,015 +- 0,005 |
0,012-0,02 |
0,01-0,03 |
< 0,025 |
Se |
20 |
0,082+- 0,011 * |
0,017-0,184 |
48 |
0,109 +- 0,007 |
0,013-0,203 |
0,032-0,175 |
0,035 – 0,1135 |
Zn |
20 |
1,18 +- 0,09 |
0,47-1,93 |
51 |
1,05 +- 0,05 |
0,13-2,11 |
0,60-1,69 |
0,7 – 1,65 |
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).
![](/image/catalog/img_page/Litovit/articles/diagramma1.jpg)
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.
![](/image/catalog/img_page/Litovit/articles/diagramma2.jpg)
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
- Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. – М.: Изд-во КМК, 2001. – 83 стр.
- Кольман Я., рём К.Г. наглядная биохимия. 2-е изд.: Пер.с нем. – М.: мир, 2004 – 469 стр.
- КудринА.В., СкальныйА.В., Жаворонков А.А., Скальная М.Г., Громова О.А. 2000. Иммунофармакология мик¬роэлементов. М.: изд-во КМК. 537 с.
- Чайка В.К., Могилевкина И.А. Перинатальная гипоксия как фактор риска дезадаптации новорожденных // Буковинський медичний вісник.– 2001–Т5, №2-3.–С.201-203.
- 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
- Скальный А.В.. Химические элементы в физиологии и экологии человека. Москва. ОНИКС 21 век, Мир 2004.
- Ермаков В.В. Геохимическая экология как следствие системного изучения биосферы. // Тр. Биогеохим. лаб. – 1999.
- Баранов А.А., Шиляев Р.Р., и др.- Диагностические программы при различных заболеваниях и физиологические нормы детского организма. Справочник. Иваново – 1997.
- Мельник А.А. Референтные значения лабораторных показателей у детей и взрослых//Справочник. Киев, «Книга плюс», 2000.
- Ребров В.Г., Громова О. А. «Витамины и микроэлементы», Москва, 2003
- Доскин В.А., Содержание натрия в плазме крови. 1997.
- 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
Продукция Компании АРГО, которая выделяется большим содержанием натуральных витаминов и микроэлементов. Витамины и минералы входят в состав растительных ингредиентов препаратов и являются наиболее усвояемыми для человеческого организма.