Особенности определения микроэлементного состава волос человека

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Волосы являются одним из перспективных неинвазивных образцов для мониторинга микроэлементного состава организма человека. Содержание элементов в волосах отражает микроэлементный статус организма, является интегральным показателем минерального обмена. Однако для корректного использования результатов анализа необходимо учитывать индивидуальные и субпопуляционные особенности доноров проб. В работе экспериментально изучены особенности анализа образцов волос человека на содержание микроэлементов методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии по способу сухого остатка после кислотной минерализации. Проверку правильности проводили путем сравнительного анализа по описанной методике, а также методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Показано, что концентрации Al, B, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, P, Pb, Zn в выборке из 50 образцов различных доноров подчиняются логнормальному закону, в связи с чем в качестве среднего значения для выборки предпочтительно использовать среднее геометрическое (или медиану). Выявлено, что содержание Ca и Mg больше в волосах женщин, а содержание Pb — в волосах мужчин. Концентрации Fe, Mn и Pb несколько больше в волосах курящих доноров по сравнению с некурящими, но данное различие статистически незначимо (вероятно, вследствие малого объема выборки). Хотя концентрации ряда элементов (в том числе Mg, Mn и P) несколько отличаются в волосах доноров, проживающих в различных регионах России, установить значимое различие данного фактора не удалось. Обнаружены положительные корреляции между содержанием ряда элементов, в частности Mg/Ca, Al/Fe, Al/P, Cu/Fe, Cu/P, Fe/P, более слабые зависимости выявлены для Al/Cu, Ca/Mn, Cu/Pb, Mn/P.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. С. Савинов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: sergey.savinov.spb@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7214-5917

кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры аналитической химии

Россия, Санкт-Петербург, Россия

Н. А. Рядчикова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: elle-nat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7608-9011
Россия, Санкт-Петербург, Россия

Т. М. Пикалова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: tiana.pikalova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1106-9789
Россия, Санкт-Петербург, Россия

А. И. Дробышев

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: s.sergei.s@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9174-2055

доктор физико-математических наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Полиенко А.К., Севостьянова О.А. О живом и косном веществе в трудах В.И. Вернадского и в современных исследованиях органоминеральных образований в организме человека // Вестник Томского государственного университета. – 2013. – № 373. – C. 198–203. [Poliyenko AK, Sevostyanova OA. On live and inert substance in V.I. Vernadsky’s works and in modern researches of organic-mineral formations in the human body. Tomsk State University Journal. 2013;(373):198-203. (In Russ.)]
  2. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. – М.: Медицина, 1991. – 495 с. [Avtsyn AP, Zhavoronkov AA, Rish MA, Strochkova LS. Mikroelementozy cheloveka: etiologiya, klassifikatsiya, organopatologiya. Moscow: Meditsina; 1991. 495 р. (In Russ.)]
  3. Нагорная Н.В., Дубовая А.В. Нарушения минерального обмена у человека. Методическое пособие для врачей. – Донецк, 2006. – 82 с. [Nagornaya NV, Dubovaya AV. Narusheniya mineral’nogo obmena u cheloveka. Metodicheskoe posobie dlya vrachei. Donetsk; 2006. 82 р. (In Russ.)]
  4. Esteban M, Castano A. Non-invasive matrices in human biomonitoring: A review. Environment International. 2009;35(2):438-449. https://doi.org/10.1016/j.envint.2008.09.003.
  5. Кишкун А.А. Руководство по лабораторным методам диагностики. – 2-е изд., перераб и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 760 с. [Kishkun AA. Rukovodstvo po laboratornym metodam diagnostiki. 2nd revised and updated. Moscow: GEOTAR-Media; 2009. 760 р. (In Russ.)]
  6. Skalny AV, Skalnaya MG, Tinkov AA, et al. Hair concentration of essential trace elements in adult non-exposed Russian population. Environmental Monitoring Assessment. 2015;187(11):677. https://doi.org/10.1007/s10661-015-4903-x.
  7. Скальная М.Г., Демидов В.А., Скальный А.В. Связь между индексом массы тела и содержанием химических элементов в волосах у женщин детородного возраста // Микроэлементы в медицине. – 2007. – T. 8. – № 1. – C. 5–8. [Skalnaya MG, Demidov VA, Skalny AV. The relationship between body mass index and the content of chemical elements in hair in women of childbearing age. Trace Elements in Medicine. 2007;8(1):5-8. (In Russ.)]
  8. Priya MD, Geetha A. Level of trace elements (copper, zinc, magnesium and selenium) and toxic elements (lead and mercury) in the hair and nail of children with autism. Biol Trace Elem Res. 2011;142(2):148-158. https://doi.org/10.1007/s12011-010-8766-2.
  9. Ilyas A, Shah MH. Disparities of selected metal levels in the blood and scalp hair of ischemia heart disease patients and healthy subjects. Biol Trace Elem Res. 2017;180(2):191-205. https://doi.org/10.1007/s12011-017-1021-3.
  10. Forte G, Bocca B, Oggiano R, et al. Essential trace elements in amyotrophic lateral sclerosis (ALS): Results in a population of a risk area of Italy. Neurol Sci. 2017;38(9):1609-1615. https://doi.org/10.100/s10072-017-3018-2.
  11. Tamburo E, Varrica D, Dongarra G, Grimaldi LM. Trace elements in scalp hair samples from patients with relapsing-remitting multiple sclerosis. Plos One. 2015;10(4):e0122142. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122142.
  12. Kakkar P, Jaffery FN. Biological markers for metal toxicity. Environ Toxicol Pharmacol. 2005;19(2):335-349. https://doi.org/10.1016/j.etap.2004.09.003.
  13. Przybylowicz A, Chesy P, Herman M, et al. Examination of distribution of trace elements in hair, fingernails and toenails as alternative biological materials. Application of chemometric methods. Cen Eur J Chemi. 2012;10(5):1590-1599. https://doi.org/10.2478/s11532-012-0089-z.
  14. Gil F, Hernandez AF, Marquez C, et al. Biomonitorization of cadmium, chromium, manganese, nickel and lead in whole blood, urine, axillary hair and saliva in an occupationally exposed population. Sci Total Environ. 2011;409(6):1172-1180. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.11.033.
  15. Савинов С.С., Шарыпова Р.М., Дробышев А.И. Особенности определения микроэлементного состава ногтей человека // Журнал аналитической химии. – 2020. – T. 75. – № 3. – С. 273–280. [Savinov SS, Sharypova RM, Drobyshev AI. Determination of the trace element composition of human nails. Journal of Analytical Chemistry. 2020;75(3):409-415. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S1061934820030168.
  16. Burguera E, Romero Z, Burguera M, et al. Determination of some cationic species in temporary teeth. J Trace Elem Med Biol. 2002;16(2):103-112. https://doi.org/10.1016/S0946-672X(02)80036-0.
  17. Mehra R, Juneja M. Fingernails as biological indices of metal exposure. J Biosci. 2005;30(2):253-257. https://doi.org/10.1007/BF02703706.
  18. Rodushkin I, Axelsson MD. Application of double focusing sector field ICP-MS for multielemental characterization of human hair and nails. Part II. A study of the inhabitants of northern Sweden. Sci Total Environ. 2000;262(1-2):21-36. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(00)00531-3.
  19. Wongsasuluk P, Chotpantarat S, Siriwong W, Robson M. Using hair and fingernails in binary logistic regression for bio-monitoring of heavy metals/metalloid in groundwater in intensively agricultural areas, Thailand. Environ Res. 2018;162:106-118. https://doi.org/10.1016/j.envres.2017.11.024.
  20. Skalnaya AA, Skalnaya OA, Cheng-Chi W. Hair essential trace elements in Bangladesh women: Influence of vegeterianism. Trace Elemen Med. 2016;17(3):36-40. https://doi.org/10.19112/2413-6174-2016-17-3-36-40.
  21. Chojnacka K, Gorecka H, Gorecki H. The effect of age, sex, smoking habit and hair color on the composition of hair. Environ Toxicol Pharmacol. 2006;22(1):52-57. https://doi.org/10.1016/j.etap.2005.11.006.
  22. Дробышев А.И., Рядчикова Н.А., Савинов С.С. Атомно-эмиссионный анализ волос человека на содержание микроэлементов // Журнал аналитической химии. – 2016. – T. 71. – № 7. – C. 745–750. [Drobyshev AI, Ryadchikova NA, Savinov SS. Atomic emission analysis of human hair for the presence of trace elements. Journal of Analytical Chemistry. 2016;71(7):717-722. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S1061934816070078.
  23. Савинов С.С., Анисимов А.А., Дробышев А.И. Проблемы и оптимизация отбора образцов, их хранения и пробоподготовки при определении микроэлементного состава слюны человека // Журнал аналитической химии. – 2016. – T. 71. – № 10. – C. 1063–1068. [Savinov SS, Anisimov AA, Drobyshev AI. Problems and optimization of sampling, storage, and sample preparation in the determination of the trace element composition of human saliva. Journal of Analytical Chemistry. 2016;71(10):1016-1021. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S1061934816080128.
  24. Савинов С.С., Анисимов А.А., Зверьков Н.А., и др. Определение элементов в слюне человека методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии с использованием МАЭС // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2019. – T. 85. – № 1-2. – C. 67–72. [Savinov SS, Anisimov AA, Zverkov NA, et al. Determination of elements in human saliva using arc atomic emission spectrometry with MAES. Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials. 2019;85(1-2):67-72. (In Russ.)]. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-1-II-67-72.
  25. Савинов С.С., Будаляева Р.М., Дробышев А.И. Атомно-эмиссионный анализ ногтей человека на содержание микроэлементов // Журнал аналитической химии. – 2018. – T. 73. – № 2. – C. 106–112. [Savinov SS, Budalyaeva RM, Drobyshev AI. Atomic emission analysis of human nails for the content of trace elements. Journal of Analytical Chemistry. 2018;73(2):133-139. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S1061934818020107.
  26. Савинов С.С., Дробышев А.И. Возможности атомно-эмиссионной цифровой спектрографии с дуговым возбуждением спектра в анализе жидких объектов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Физика и химия. – 2013. – № 3. – C. 98–102. [Savinov SS, Drobyshev AI. Resources of atomic emission digital spectrography with arc excitation of spectrum in the analysis of liquid samples. Vestnik of Saint Petersburg University. Physics and Chemistry. 2013;(3):98-102. (In Russ.)]
  27. Дробышев А.И., Савинов С.С. Дуговой атомно-эмиссионный цифровой спектрографический анализ жидких биопроб с использованием МАЭС // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2015. – T. 81. – № 1-2. – C. 142–145. [Drobyshev AI, Savinov SS. Arc atomic-emission digital spectrography of liquid biosamples using MAES. Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials. 2015;81(1-2):142-145. (In Russ.)]
  28. Лабусов В.А., Гаранин В.Г., Шелпакова И.Р. Многоканальные анализаторы атомно-эмиссионных спектров. Современное состояние и аналитические возможности // Журнал аналитической химии. – 2012. – T. 67. – № 7. – C. 697–707. [Labusov VA, Garanin VG, Shelpakova IR. Multichannel analyzers of atomic emission spectra: current state and analytical potentials. Journal of Analytical Chemistry. 2012;67(7):632-641. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S1061934812070040.
  29. Лабусов В.А., Попов В.И., Путьмаков А.Н., и др. Анализаторы МАЭС и их использование в качестве систем регистрации и обработки атомно-эмиссионных спектров // Аналитика и контроль. – 2005. – T. 9. – № 2. – C. 110–115. [Labusov VA, Popov VI, Putmakov AN, et al. MAES analyzers and their usage for registration and processing atomic-emission spectra. Analitika i kontrol’. 2005;9(2):110-115. (In Russ.)]
  30. Гаранин В.Г., Неклюдов О.А., Петроченко Д.В., и др. Программное обеспечение атомно-эмиссионного спектрального анализа. Программа «Атом» // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2015. – Т. 81. – № 1-2. – С. 121–127. [Garanin VG, Nekludov OA, Petrochenko DV, et al. Software for atomic emission spectral analysis. “Atom” software. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2015;81(1-2):121-127. (In Russ.)]
  31. Дробышев А.И., Савинов С.С. О некоторых особенностях регистрации спектра и фотометрирования спектральных линий с помощью цифрового спектрографа на базе МФС-МАЭС // Приборы и техника эксперимента. – 2013. – № 6. – C. 56–59. [Drobyshev AI, Savinov SS. On certain features of spectrum recording and photometric measurements of spectral lines using a MFS-MAES-based digital spectrograph. Instruments and Experimental Techniques. 2013:56(6):693-696. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0020441213050138.
  32. Wilhelm M, Pesch A, Rostek U, et al. Concentrations of lead in blood, hair and saliva of German children living in three different areas of traffic density. Sci Total Environ. 2002;297(1-3):109-118. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(02)00101-8.
  33. Godfrey S, Staite W, Bowtell P, Marsh J. Metals in female scalp hair globally and its impact on perceived hair health. Int J Cosmet Sci. 2013;35(3):264-271. https://doi.org/10.1111/ics.12033.
  34. Родинков О.В., Бокач Н.А., Булатов А.В. Основы физико-химических измерений и химического анализа. Учебно-методическое пособие. – СПб.: ВВМ, 2010. – 136 с. [Rodinkov OV, Bokach NA, Bulatov AV. Osnovy fiziko-khimicheskikh izmerenii i khimicheskogo analiza. Uchebno-metodicheskoe posobie. Saint Petersburg: VVM; 2010. 136 р. (In Russ.)]
  35. Гладких Э.А., Полякова Е.В., Шуваева О.В., Бейзель Н.Ф. Применение атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением спектров в дуге постоянного тока для оценки средних уровней содержания макро- и микроэлементов в волосах человека // Микроэлементы в медицине. – 2003. – Т. 4. – № 3. – C. 20–24. [Gladkikh EA, Polyakova EV, Shuvaeva OV, Beisel NF. DCP-arc atomic-emission spectrometry for assessment of average levels of macro- and microelements in human hair. Trace Elements in Medicine. 2003;4(3):20-24. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Частотное распределение концентрации (a) и логарифма концентрации (b) железа в волосах для всей выборки проб (n = 50)

Скачать (85KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Связь концентраций алюминия и железа в выборке проб волос (n = 50, r = 0,71)

Скачать (53KB)
Метаданные

© Савинов С.С., Рядчикова Н.А., Пикалова Т.М., Дробышев А.И., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах