Особенности морфофизиологических показателей и содержания химических элементов в волосах у девочек 7,8 лет, проживающих в сельской местности

На правах рукописи

Егерев Евгений Сергеевич

ОСОБЕННОСТИ МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И СОДЕРЖАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ У ДЕВОЧЕК 7,8 ЛЕТ, ПРОЖИВАЮЩИХ В СЕЛЬСКОЙ МЕСТНОСТИ

Специальность 03.03.01 – физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Казань – 2013

Работа выполнена на кафедре анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры, спорта и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета

Научный руководитель – Ситдиков Фарит Габдулхакович –

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты - Димитриев Алексей Дмитриевич –

доктор биологических наук, профессор

Раевский Владимир Вячеславович – доктор биологических наук, профессор

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Защита состоится «10» декабря 2013 г. в ______ часов на заседании диссертационного совета Д 212.081.28 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.03.01 – физиология при Казанском (Приволжском) федеральном университете по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского (Приволжского) федерального университета по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18.

Автореферат разослан «_____»____________2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор медицинских наук,

профессор Т.Л. Зефиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Важнейшей проблемой современной возрастной физиологии является исследование роли факторов окружающей среды, влияющих на здоровье растущего поколения. Возрастная группа младших школьников, в связи с началом адаптации к школьному режиму, испытывая определенный социальный стресс, представляет особый интерес.

Исследования особенностей физического развития детей имеют особое значение, так как позволяют раскрыть основные закономерности индивидуального развития и определить функциональные возможности организма детей. Обострение проблемы «окружающая среда – человек» делает еще более актуальной информацию о процессе развития человека (Бекмансуров Х.А., 2001; Кожухов М.В. и др., 2005; Завгородняя Р.В. и др., 2010; Димитриев А.Д. и др., 2011).

Сердечно-сосудистая система считается индикатором динамики возрастных изменений и адаптационных процессов организма и вполне оправдано, что состоянию сердечно-сосудистой системы растущего организма, в том числе 7,8 лет, посвящено значительное количество исследований (Русинова С.И., 2007, 2010; Григорьева О.В., 2001; Смирнова А.В., 2001; Павлова Г.А., 2003, 2005; Мухамедиева А.Р., 2005; Побежимова О.К., 2007; Шлык Н.И., 2010; Зайнеев М.М., 2009, 2012 и др.).

Изучение адаптационно-компенсаторных механизмов в различных условиях отнесено к числу приоритетных фундаментальных медико-биологических научных исследований, особенно у детей в сельской местности. Вопросы физического развития сельских детей и состояния их здоровья в последние годы приобретает все большее значение, сегодня накопилось большое количество данных об отрицательном влиянии отклонений процессов физического развития на состояние здоровья детского населения (Ямпольская Ю.А., 2000, 2005; Козлов А.И., 2008; Савченко О.В., 2011; Калюжный Е.А., 2013). Объективная оценка физического развития детей и подростков в зависимости от места проживания и социально-экономических условий имеет важное теоретическое и особенно практическое значение при определении уровня здоровья. Поэтому изучение физического развития и состояния сердечно-сосудистой системы детей в сельской местности является актуальным для педиатрии и возрастной физиологии.

Сельское население при современных интенсивных технологиях сельского хозяйства (механизация, дезинсекция, широкое применение пестицидов, гербицидов, их токсичность и кумулятивные свойства) испытывает нарастающее давление экологических нарушений. Мы полагаем, это может вызвать сдвиги в содержании химических веществ в организме, в том числе и детском.

В настоящее время хорошо известно, что, для поддержания жизни и сохранения здоровья, организм человека нуждается в определенных количествах эссенциальных макро- и микроэлементов, участвующих в регуляции всех процессов жизнедеятельности, роста и развития. Развитию микроэлементозов способствует природный дисбаланс ряда биоэлементов на фоне антропогенного загрязнения окружающей среды, кроме того дефицит макро- и микроэлементов является безусловным спутником социально-экономического неблагополучия (Скальный А.В., 2000; Лещенко Я.А. и др., 2005; Лобанова Ю.Н., 2007; Воробьев Д.В., 2013). Особенно актуальна проблема гипо- и гипермикроэлементозов детского организма, отличающегося от взрослого незавершенностью процессов биологического и психического развития (Ермоленко Г.В., 2007).

Известно, что антропогенное загрязнение окружающей среды во многом связано с микроэлементами из группы тяжелых металлов, которые не только оказывают непосредственный токсический эффект на организм человека, но и способствуют нарушению обмена жизненно необходимых макро- и микроэлементов.

Очень важна адекватная диагностика микроэлементозов, связанная, в первую очередь, с точным количественным определением элементов в индикаторных биосубстратах человека (Скальный А.В., 2000; Ребров В.Г., Громова О.А., 2008; Евсеева Г.П., 2009).

Показано, что объектом исследования для выявления состояния обмена макро- и микроэлементов в организме могут быть волосы (Скальный А.В., 2000; Лобанова Ю.Н., 2007).

Работы, имеющиеся по данной проблеме, выполнены на детях, проживающих в городе (Степанова Н.В., 2004; Павлова Г.А., 2005; Лобанова Ю.Н., 2007; Нигматуллина Ю.Ф., 2007; Бахтина Е.А., 2011; Билибина З.Ю., 2013) или имеющие разные отклонения в здоровье (Егорова Г.А., 2007; Усманова А.Р., 2010; Фогель А.В., 2009). В селе, где условия проживания отличны от городских, такие исследования единичны, что определяет актуальность данной темы.

Цель исследования

Целью настоящей работы является сравнительный анализ физического развития, показателей сердечно-сосудистой системы, содержания химических элементов в волосах у сельских и городских девочек 7,8 лет.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Определить показатели физического развития сельских и городских девочек младшего школьного возраста (масса, длина тела, жизненная емкость легких, сила мышечных сокращений).
2. Исследовать функциональные показатели сердечно-сосудистой системы (ЧСС, УОК, МОК, АД) у девочек 7,8 летнего возраста, проживающих в селе и городе.
3. Изучить содержание 14 жизненно необходимых и 11 условно-эссенциальных и токсичных элементов в волосах девочек младшего школьного возраста, проживающих в селе и городе.
4. Выявить связь между морфофизиологическими показателями и содержанием 14 жизненно необходимых и 11 условно-эссенциальных и токсичных элементов в волосах девочек младшего школьного возраста, проживающих в селе и городе.

Научная новизна исследования

Впервые проведено комплексное исследование сельских девочек 7,8 летнего возраста по физическому развитию, состоянию сердечно-сосудистой системы и содержанием 14 жизненно необходимых и 11 условно-эссенциальных и токсичных элементов.

Научно обоснована взаимосвязь особенностей микроэлементного статуса и морфофизиологических показателей девочек младшего школьного возраста. В результате проведенного исследования обнаружены достоверные корреляционные связи между массой тела, ОГК, ЖЕЛ, силой мышечного сокращения кисти и содержанием в волосах девочек 7,8 лет алюминия, свинца и ванадия. Выявлены достоверные корреляционные связи между длиной тела, массой тела, ОГК, силой мышечного сокращения кисти, ЖЕЛ и содержанием в волосах детей йода, калия, магния, цинка, кобальта и железа. Индекс массы тела (ИМТ) положительно коррелирует с магнием и отрицательно с цинком, кобальтом и железом. Показаны достоверные корреляционные связи между содержанием в волосах девочек 7,8 лет жизненно необходимых элементов калия, магния, кобальта и показателями сердечно-сосудистой системы (ЧСС, АДс, АДд, АДп, УОК, МОК и СИ). Среди изученных условно-эссенциальных и токсичных элементов только кадмий достоверно положительно коррелирует с АДп, УОК, МОК.

Научно-практическая значимость

Полученные результаты исследования:

- дополняют имеющиеся представления об особенностях физического развития, состояния сердечно-сосудистой системы девочек младшего школьного возраста в зависимости от условий проживания;

- расширяют представления об особенностях содержания химических элементов у детей в зависимости от условий проживания;

- доказывают необходимость дальнейшего системного изучения содержания химических элементов и профилактики дисбаланса макро- и микроэлементов у детского населения.

Выявленные особенности содержания химических элементов, физического развития и состояния сердечно-сосудистой системы девочек 7,8 летнего возраста, проживающих в городских и сельских условиях, позволяют научно обосновать мероприятия, направленные на сохранение здоровья и повышение адаптационных возможностей организма детей.

Результаты исследования представляют интерес для специалистов по возрастной физиологии, педиатров и могут быть использованы при разработке рекомендаций по организации учебно-воспитательного процесса в школе.

Положения, выносимые на защиту

1. Сельские девочки 7,8 лет по показателям физического развития (длина тела, ЖЕЛ, сила мышечного сокращения) опережают городских девочек. В показателях сердечно-сосудистой системы обнаружены различия в АДс и АДд.
2. У девочек 7,8 лет, проживающих в сельской местности и городе, имеются различия в содержании в волосах жизненно необходимых (а именно P, Mg, Ca, Co, Fe), условно-эссенциальных и токсичных (Al, Hg) химических элементов.

Апробация результатов исследования

Материалы исследования доложены и обсуждены на XXI съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); Всероссийской научной конференции с международным участием «Актуальные исследования в области физкультурологии» (Казань, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «О повышении роли физической культуры и спорта в развитии личности студентов» (Казань, 2011); Всероссийской с международным участием конференции по управлению движением, приуроченной к 90-летнему юбилею кафедры физиологии ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ» (Москва, 2012); V Всероссийской с международным участием школы-конференции «Физиология кровообращения» (Москва, 2012); II Международной научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: теория и практика» (Казань, 2012); XI Всероссийской с международным участием научной школы-конференции «Механизмы адаптации растущего организма к физической и умственной нагрузке» (Казань, 2012); Международной научно-практической конференции «Физиологические и биохимические основы и педагогические технологии адаптации к разным по величине физическим нагрузкам» (Казань, 2012); Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности: наука, образование и практика» (Казань, 2013) и др.

По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, из перечня ВАК МОиН РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 135 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, организации и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения. Иллюстративный материал представлен в виде 6 таблиц, 17 рисунков и 2 приложений. Библиография включает 256 источников, из них 219 – отечественных, 37 – зарубежных.

Список используемых сокращений

АД - артериальное давление; АДД - диастолическое артериальное давление; АДП - пульсовое артериальное давление; АДС - систолическое артериальное давление; АДСР – среднее артериальное давление; В – возраст; ЖЕЛ - жизненная емкость легких; М - масса тела; М.сила лев. - мышечная сила левой руки; М.сила прав. - мышечная сила правой руки; ИМТ – индекс массы тела; СОК - систолический объем крови; МОК - минутный объем кровообращения; МЭ - микроэлементы; Н - длина тела; ОГК - окружность грудной клетки; ПДК - предельно допустимая концентрация; ССС - сердечно – сосудистая система; УОК - ударный объем крови; ЧСС – частота сердечных сокращений (или пульс); ЗВ – загрязняющие вещества.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились в гимназии № 3 (г. Казань) и сельской общеобразовательной школе села Олы-Елга Рыбно-Слободского муниципального района РТ. Контингент учащихся в сельской школе – 130 человек, в начальных классах – 29 человек. Перед исследованием нами проводилась разъяснительная работа в виде лекций и индивидуальных бесед с родителями о важности подобного рода исследований для здоровья, роста и развития детей, после чего они давали письменное согласие на участие детей в исследовании. Обследовались девочки 7,8 лет, относящиеся к 1-2 группе здоровья (n=63), т.е. практически здоровые дети. При определении возрастной группы учитывали физиологический возраст: 7 лет – от 6 лет 6 мес. 1 дня до 7 лет 6 мес.; 8 лет – от 7 лет 6 мес. 1 дня до 8 лет 6 мес. Для отбора контингента детей применялись анкеты.

Для изучения физического развития использовали общепринятые методики определения соматических показателей: длины тела, массы, окружности грудной клетки (ОГК); физиометрических показателей: жизненной емкости легких (ЖЕЛ), мышечной силы сжатия правой и левой кисти. Рассчитывали индекс массы тела (ИМТ), характеризующий степень гармоничности физического развития и телосложения (Нотов О.С., Алиджанова И.Э., 2006).

Для определения показателей сердечного выброса применяли тетраполярную реографию по Кубичеку с использованием реографического комплекса «Рео-Спектр», для регистрации частоты сердечных сокращений (ЧСС) и параметров артериального давления (АД) использовали тонометр Omron M4n (метод Короткова).

Для оценки микроэлементного статуса детей в качестве биосубстратов использовали волосы. Отбор проб проводили по общепринятой методике. Определение 25 химических элементов (из них, 14 – жизненно необходимые и 11 – условно-эсенциальные и токсичные) в волосах детей проводилось методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии (ИСП-АЭС и ИСП-МС) в АНО «Центр биотической медицины» (Москва). Отметим, что это один из лучших современных методов, применяемых для анализа биологических проб, что подтверждает также и наличие официальных методик и нормативных документов (Скальный А.В. и др., 2009) (мед. лицензия МДКЗ 18097/9556 от 21.06.2004 г.; мед. лицензия на лабораторную диагностику № 77-01-000094 от 07.10.2004 г.).

Количественное содержание микроэлементов в волосах детей оценивалось путем сопоставления с биологически допустимым уровнем (БДУ) по данным ВОЗ (Ребров В.Г. и др., 2008; Bertram H.P., 1992).

Химический анализ проб почвы и питьевой воды проводили в лаборатории эколого-аналитических измерений и мониторинга окружающей среды (ЛЭИМОС) Института проблем экологии и недропользования Академии наук РТ методом атомно-адсорбционного анализа.

Статистическая обработка полученных результатов исследований и определение достоверности различий осуществлялись по критерию Стьюдента. Для определения взаимосвязи между признаками применялся корреляционный метод Пирсона. Достоверность корреляционных связей оценивали по специальной таблице стандартных коэффициентов корреляции. При этом достоверным (p<0,05) считается такой коэффициент корреляции, когда при определенном числе степеней свободы (n — 2), он равен или более табличного, соответствующего степени безошибочного прогноза р 95% (Кучеренко В.З., 2007).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Показатели физического развития девочек 7,8 лет

Уровень физического развития современных детей отражает влияние климатогеографических и социально-экономических условий жизни в регионе. Рост и развитие детей - главные индикаторы состояния их здоровья. Снижение скорости роста, изменение соотношения M и H ребенка, остановка роста могут быть основными или даже единственными проявлениями хронической болезни. Наблюдение за физическим развитием и состоянием здоровья детей позволяет своевременно наметить и осуществить как индивидуальные, так и массовые оздоровительные мероприятия. Без индивидуальной оценки физического развития невозможно составить обобщенную характеристику той или иной группы детей так же, как без знания средних показателей физического развития, свойственных данному возрасту и полу на конкретной территории, нельзя оценить физическое развитие каждого ребенка в отдельности.

Среднее значение H у городских девочек как 7-ми, так и 8-ми лет были достоверно ниже (124,9±0,75 см и 127±2,01 см соответственно), чем у сельских девочек (127,5±1,14 см и 133,3±3 см). Так же были получены достоверные данные среди показателей Н у сельских девочек между 7 и 8 годами. В значениях М, как и в значениях ОГК, между сельскими и городскими девочками, разница не обнаружена. Показатели М у сельских детей 7-ми лет достоверно меньше (23,5±1,15 кг), чем у 8-ми летних девочек (26,7±1,02 кг). Показатели ОГК у городских детей 7-ми лет достоверно меньше (59,9±0,60см), чем у 8-ми летних девочек (65,7±2,71см). Важнейшими характеристиками роста и развития детей являются жизненная емкость легких и динамометрия, увеличение которых с возрастом показано у сельских и городских девочек. ЖЕЛ у сельских девочек 7-ми лет, была достоверно больше – 1,0±0,04 л, для городских - 0,8±0,08 л (табл. 1).

Индекс массы тела, характеризующий степень гармоничности физического развития и телосложения, был несколько выше у городских, чем у сельских девочек. Например, у девочек 7-ми лет проживающих в селе - 14,38±0,54, в городе - 15,40±0,37 (табл. 1). Это согласуется с ранее проведенными исследованиями у детей 7,8 лет, проживающих в промышленном городе в разных экологических условиях (Павлова Г.А., 2005; Усманова А.Р., 2010).

Таблица 1

Показатели физического развития девочек 7, 8 лет

Показатель	7 лет (г. Казань)	8 лет (г. Казань)	7 лет (село Олы-Елга)	8 лет (село Олы-Елга)
Длина тела (см)	124,9±0,75*	127±2,01*	127,5±1,14Х	133,3±3
Масса (кг)	24,2±0,93	27,5±2,39	23,5±1,15Х	26,7±1,02
ОГК (см)	59,9±0,60Х	65,7±2,71	62,5±1,16	64±0,74
ЖЕЛ (л)	0,8±0,08*	0,9±0,58	1,0±0,04ХХ	1,2±0,06
Сила мыш.сокр. правой кисти (кг)	4,5±0,50	6,1±0,75	6,7±0,75	8,25±0,58
ИМТ	15,40±0,37	16,72±0,89	14,38±0,54	14,96±0,16

* - достоверное отличие между показателями городских и сельских девочек

Х – достоверное отличие между показателями девочек 7 и 8 лет

*-p<0,05 Х -p<0,05; ХХ-p<0,01

По результатам наших исследований можно определить, что у сельских девочек наблюдаются положительные изменения в показателях физического развития (длина тела, ЖЕЛ, кистевая динамометрия).

Показатели сердечно-сосудистой системы девочек 7, 8 лет

Как следует из таблицы 2, ЧСС девочек 8-ми лет сельской местности ниже, и составила 71±1,76 уд/мин, а городских - 81,7±3,70 уд/мин, именно у 8-ми летних сельских девочек наблюдается значительное возрастное снижение ЧСС относительно 7-ми летних. По нашим данным АДс и АДд у городских девочек были выше, чем у сельских (табл. 2). Например, у девочек 8-ми лет АДс - 110,5±2,16 мм рт.ст, 85,7±2,97 мм рт.ст. Пульсовое давление так же, хотя и не достоверно, было выше у городских девочек. В показателях УОК, МОК, СИ существенные отличия не выявлены (табл. 2). Следовательно, низкие значения АДс и АДд, а у 8-ми летних сельских девочек обусловлены значительным снижением у них ЧСС. Кроме того, у сельских девочек обнаружено снижение содержания кобальта в волосах, который имеет отрицательные корреляционные связи с АДс и АДд.

Из этих данных следует, что у сельских 8-ми летних девочек, по сравнению с 7-ми летними, наиболее выраженные сдвиги наблюдались в длине тела, силе мышц правой кисти, ЧСС, показателях АД. У городских девочек к 8 году все показатели АД повышались, а у сельских – понижались.

Таблица 2

Показатели сердечно-сосудистой системы девочек 7, 8 лет

Показатель	7 лет (г. Казань)	8 лет (г. Казань)	7 лет (село Олы-Елга)	8 лет (село Олы-Елга)
ЧСС (уд/мин)	83,1±3,22	81,7±3,70	86±2,19ХХХ	71±1,76
АДс (мм рт.ст.)	101,1±2,02ХХ	110,5±2,16***	97,5±4,57Х	85,7±2,97
АДд (мм рт.ст.)	66,3±2,14	71,7±2,51***	63,2±3,12Х	56±0,89
АДп (мм рт.ст.)	34,7±1,91	38,7±2,92	34,2±2,07	29,7±2,77
УОК (мл)	41,9±2,50	42,8±3,42	42,5±1,83	41,2±3,06
МОК (л)	3,5±0,30	3,6±0,44	3,0±0,17Х	3,5±0,17
СИ	3,86±0,31	3,61±0,31	3,29±0,18	3,54±0,21

* - достоверное отличие между показателями городских и сельских девочек

Х – достоверное отличие между показателями девочек 7 и 8 лет

***p<0,001 Х -p<0,05; ХХ-p<0,01; ХХХ-p<0,001

Содержание жизненно необходимых, условно-эссенциальных и токсичных элементов в волосах девочек 7, 8 лет

В результате проведенного исследования установлена значительная распространенность как гипо- так и гипермикроэлементозных состояний у девочек 7,8 лет. У девочек, проживающих и обучающихся в г. Казани и сельской местности, были выявлены отклонения от биологически допустимых уровней (БДУ) таких условно-эссенциальных и токсичных элементов как алюминий, ртуть (выше БДУ) и бериллий (ниже БДУ). Среди изученных жизненно необходимых элементов в волосах у городских и сельских девочек, было выявлено пониженное содержание селена и кобальта, отклонение от БДУ в обе стороны калия. Кроме этого в волосах у сельских девочек, было обнаружено повышенное содержание таких элементов как йод (I) и железо (Fe).

Среднее содержание Al в волосах обследованных сельских девочек было достоверно меньше, чем у детей, проживающих в городе (табл. 3). Анализ полученных данных показал, что 45% городских девочек и 14% сельских девочек имели повышенное содержание Al в волосах. Алюминий в небольших количествах необходим для организма (особенно для костной ткани), а при избытке этот металл представляет серьезную опасность для здоровья. Избыточное накопление алюминия в организме ребенка может влиять на состояние опорно-двигательного аппарата, почек, ЦНС (задержка развития у детей). Токсичность алюминия во многом связана с его антагонизмом по отношению к кальцию и магнию, способностью влиять на функцию паращитовидных желез, легко образовывать соединения с белками, накапливаясь в почках, костной ткани, центральной нервной системе (Ребров В.Г. и др., 2008).

Таблица 3

Содержание условно-эссенциальных и токсичных элементов

в волосах девочек 7,8 лет

Среднее содержание элементов в волосах девочек (мкг/г)
Название элемента	(БДУ) (мкг/г)1	г. Казань	село Олы-Елга
алюминий (Al)	1-20	20,220±1,730	14,013±1,301
мышьяк(As)	0,005-0,1	0,050±0,002	0,046±0,002
бор (B)	0,1-3,5	1,210±0,180	0,606±0,090
бериллий (Be)	0,005-0,01	0,003±0,00002	0,003±0,0001
литий (Li)	0,01-0,25	0,034±0,003	0,042±0,005
кадмий (Cd)	0,05-0,25	0,084±0,017	0,066±0,012
никель (Ni)	0,1-2	0,380±0,049	0,489±0,067
свинец (Pb)	0,1-5	1,398±0,260	1,667±0,230
олово (Sn)	0,05-1,5	0,397±0,046	0,170±0,023
ванадий (V)	0,005-0,5	0,080±0,003	0,071±0,003
ртуть(Hg)	0,05-0,2	0,200±0,027	0,413±0,062

- Достоверность по отношению к девочкам, проживающим в селе Олы-Елга ( - p<0,01; - p<0,001)

1 - Ребров В.Г., Громова О.А., 2008; Bertram H. P., 1992.

Среднее содержание ртути в волосах обследованных сельских девочек было достоверно больше, чем у городских девочек (табл. 3). Обнаружено, что 36% городских девочек и 86% сельских девочек имели повышенное содержание Hg в волосах. Соединения Hg, особенно органические, причисляются к опасным, высокотоксичным продуктам, кумулирующимся в организме. Дети аккумулируют ртуть более ускоренными темпами, чем взрослые. Физиологическая роль ртути на сегодняшний день до конца неясна. Наибольшее значение имеют пары ртути и их поступление в организм преимущественно через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт имеет второстепенное значение, также соединения ртути способны всасываться через кожу (Ребров В.Г. и др., 2008). Следует отметить, что в организме удерживается 80% металлической ртути, поступающей в организм в виде испарений (с воздухом), тогда как в желудочно-кишечном тракте всасывается всего 7% этого опасного для здоровья микроэлемента (Скальный А.В., 2004).

В результате проведенного исследования среднее содержание фосфора в волосах обследованных сельских девочек было достоверно больше, чем у городских девочек (табл. 4). Нами было выявлено 14% детей с повышенным содержанием Р, проживающих в селе. Физиологическая роль фосфора весьма значительна и чрезвычайно разнообразна. Он способствует росту и восстановлению организма, обеспечивает энергию и силу, помогая метаболизму жиров и крахмалов. Фосфор является одним из основных структурных элементов костной ткани. Он необходим для нормальной структуры костей и зубов, помогает сохранить десны и зубы здоровыми. Он является важным элементом нервной, интеллектуальной и половой функций, обеспечивает течение обменных процессов, участвуя в переносе энергии (АТФ, АДФ, гуанинфосфаты, креатинфосфаты), регулирует обмен углеводов, входит в состав РНК и ДНК, присутствует в мембране клеток.

Таблица 4

Содержание жизненно необходимых элементов в волосах девочек 7,8 лет

Среднее содержание элементов в волосах девочек (мкг/г)
Название элемента	(БДУ) (мкг/г)1	г. Казань	село Олы-Елга
йод (I)	0,27-4,22	2,330±0,940	4,690±1,912
калий (K)	150-6632	848±236	522,503±130,469
фосфор (P)	75-200	127,800±3,770	158,029±7,415
магний (Mg)	19-1632	45,250±7,620	132,807±25,653
марганец (Mn)	0,1-2	0,760±0,160	1,0823±0,154
натрий (Na)	18-17202	598,700±113,800	626,287±157,346
селен (Se)	0,15-1,5	0,439±0,028	0,405±0,033
кремний (Si)	5-35	20,110±1,330	16,473±0,409
цинк (Zn)	100-250	117,690±9,980	133,857±9,230
кальций (Ca)	200-20002	494,790±54,050	1235,947±152,243
кобальт (Co)	0,05-0,5	0,019±0,003	0,033±0,005
хром (Cr)	0,1-2	0,460±0,029	0,369±0,016
медь (Cu)	7,5-80	13,310±1,350	9,323±0,223
железо (Fe)	5-25	18,157±1,178	35,221±2,088

- Достоверность по отношению к девочкам, проживающим в селе Олы-Елга ( - p<0,05; - p<0,01; - p<0,001)

1 - Ребров В.Г., Громова О.А., 2008; Bertram H. P., 1992. 2 - Скальный А.В., 2004.

Среднее содержание магния в волосах обследованных девочек, проживающих в сельской местности, было достоверно больше, чем у детей в городе (табл. 4). Анализ полученных данных показал, что 23% городских девочек и 28% сельских девочек имели повышенное содержание Mg в волосах. Магний - важнейший электролит, внутриклеточный элемент, тесно взаимодействующий в обменных процессах с калием, кальцием и натрием. Этот макроэлемент участвует во множестве ферментативных реакций в качестве их активатора и его нормальный уровень в основном необходим для обеспечения «энергетики» жизненно важных процессов, регуляции нервно-мышечной проводимости и тонуса гладкой мускулатуры.

Среднее содержание кальция в волосах обследованных сельских девочек, было достоверно больше, чем у городских девочек (табл. 4). Анализ полученных данных показал, что 14% городских девочек имели пониженное содержание Ca в волосах. Тогда как у 14% сельских девочек, было выявлено повышенное содержание Ca в волосах. Основная роль кальция – организация структуры скелетной системы, в которой находится 99% от всего кальция организма. Это своеобразное депо, в котором он находится в состоянии динамического равновесия с Ca плазмы и служит буфером для поддержания стабильного уровня его циркуляции.

В наших исследованиях среднее содержание кобальта в волосах обследованных сельских девочек, было достоверно больше, чем у городских девочек (табл. 4). 91% городских девочек и 71% сельских девочек имели пониженное содержание Co в волосах. Кобальт - один из важнейших микроэлементов, необходимый в первую очередь для нормального кроветворения (как составная часть витамина В12), а также для активации многих ферментов, деятельности ЦНС, регуляции функций вегетативной нервной системы, щитовидной железы, деления клеток. При дефиците кобальта в организме могут развиваться анемия (малокровие), общая слабость, утомляемость, снижение чувствительности, усиливаться проявления дисфункции вегетативной нервной системы, перебои в работе сердца; медленнее происходит выздоровление после хронических заболеваний, у детей - замедляется развитие.

Анализ полученных результатов выявил достоверно высокие значения содержания железа в волосах сельских девочек 7,8 летнего возраста, по сравнению с городом (табл. 4). 18% городских девочек и 86% сельских девочек имели повышенное содержание Fe в волосах. Железо - важнейший из жизненно необходимых микроэлементов, главная роль которого - обеспечение организма кислородом (96% железа находится в крови), участие во многих окислительно-восстановительных реакциях организма. Как дефицит, так и избыток Fe отрицательно влияет на состояние здоровья человека. Избыток Fe в первую очередь может оказывать токсическое влияние на печень, селезенку, головной мозг, усиливает восстановительные процессы в организме человека.

Взаимосвязи химических элементов с морфофизиологическими показателями

При изучении взаимосвязи содержания условно-эссенциальных и токсичных элементов в волосах девочек 7,8 летнего возраста с показателями H была обнаружена средняя корреляционная связь с Hg (r = 0,31). Анализ корреляционной взаимосвязи выявил достоверные связи между Al и такими параметрами физического развития как М, ЖЕЛ, сила мышечного сокращения кисти (p<0,05); между Pb и М (p<0,01); между V, ОГК (p<0,001) и силой мышечного сокращения (p<0,01).

Анализируя корреляцию между содержанием жизненно необходимых элементов в волосах девочек 7,8 лет и параметрами физического развития, можно заключить, что достоверные корреляционные связи были выявлены между такими параметрами физического развития как Н и I, Co (p<0,001), Mg (p<0,01), между М и Mg, Co (p<0,001); между ОГК и Mg, Zn, Co (p<0,001) и Fe (p<0,01); между ЖЕЛ и I (p<0,01), Mg (p<0,05); между силой мышечного сокращения кисти и I (p<0,05), K, Co, Mg (p<0,001), Zn (p<0,01), между ИМТ и Mg (p<0,001), Zn (p<0,05), Co, Fe (p<0,01).

При изучении взаимосвязи содержания жизненно необходимых элементов в волосах девочек 7,8 лет с показателями ЧСС были обнаружены сильные достоверные корреляционные связи между ЧСС, Mg (r = 0,85) (p<0,001) и Co (r = 0,81) (p<0,001). Выявлена средняя достоверная отрицательная связь с K (r = - 0,5) (p<0,001) (рис. 1).

Рис. 1. Корреляционные связи между ЧСС и содержанием химических элементов в волосах девочек 7, 8 лет

Проведенный анализ корреляционной взаимосвязи содержания жизненно необходимых элементов в волосах девочек с АДс выявил среднюю достоверную корреляционную связь с K (r = 0,54) (p<0,001) и Mg (r = 0,4) (p<0,05). Выявлена обратная корреляция средней степени с Co (r = - 0,4) (p<0,05).

При изучении взаимосвязи содержания жизненно необходимых элементов в волосах девочек 7,8 лет с показателями АДд была обнаружена корреляционная связь средней степени с Cr (r = 0,33), достоверные положительные корреляционные связи АДд с K (r = 0,61) (p<0,001) и Mg (r=0,7) (p<0,001). Выявлена достоверная отрицательная связь средней степени с Co (r = - 0,54) (p<0,001).

Данные корреляционного анализа позволили выявить средние прямые корреляции между УОК и Cd (r = 0,36) (p<0,05), слабые обратные связи с Al (r = - 0,14), Be (r = - 0,29), Hg (r = - 0,23); выявить корреляцию средней степени между УОК и Co (r = 0,59) (p<0,001) и сильную с Mg (r = 0,95) (p<0,001). Выявлена средняя достоверная отрицательная корреляция УОК с K (r = - 0,4) (p<0,05).

Проведенный анализ корреляционной взаимосвязи содержания условно-эссенциальных и токсичных элементов в волосах девочек с МОК выявил корреляционную связь средней степени с Cd (r = 0,36) (p<0,05). При изучении взаимосвязи содержания жизненно необходимых элементов в волосах девочек 7,8 лет с показателями МОК была обнаружена достоверная корреляция средней степени с Co (r = 0,65) (p<0,001) и сильная с Mg (r = 0,92) (p<0,001). Выявлена средняя достоверная связь с K (r = - 0,69) (p<0,001).

Рис. 2. Корреляционные связи между СИ и содержанием химических элементов в волосах девочек 7, 8 лет

При изучении взаимосвязи содержания жизненно необходимых элементов в волосах девочек 7,8 лет с показателями CИ была обнаружена сильная достоверная связь с Mg (r = 0,76) (p<0,001) и Co (r = 0,76) (p<0,001). Выявлена сильная достоверная корреляционная связь с K (r = - 0,76) (p<0,001) (рис. 2).

Согласно современным представлениям, различные факторы (микроэлементы почвы, воды, воздуха, продукты биотического и абиотического происхождения, промышленные и сельскохозяйственные отходы) оказывают влияние на микроэлементный статус, нормальную жизнедеятельность и функциональные резервы организма человека (Авцын А.П. и др., 1991; Агаджанян Н.А. и др., 2001; Скальный А.В., 2000, 2003, 2004). Для идентификации и последующего анализа межсредового распределения химических элементов нами на базе Лаборатории эколого-аналитических измерений и мониторинга окружающей среды (ЛЭИМОС) Института проблем экологии и недропользования Академии наук РТ в почве пришкольного земельного участка МБОУ «Большеелгинская средняя общеобразовательная школа» Рыбно-Слободского муниципального района РТ и в питьевой воде из системы централизованного водоснабжения данного населенного пункта было определено содержание 15 химических элементов. Для характеристики элементного состава почвы нами определялись подвижные формы химических элементов, так как валовое содержание – характеризует общую загрязненность почвы, но не отражает степени доступности элементов для растения. Для характеристики состояния почвенного питания растений используются только их подвижные формы (Спицына С.Ф. и др., 2010).

Проведенный анализ распределения химических элементов в почве пришкольного участка показал, что практически все определяемые элементы находятся в пределах допустимых концентраций, установленных Санитарными нормами СанПиН 42-128-4433-87. Исключение составил свинец (Pb), его концентрация превышала ПДК на 54% и равнялась 11,1 мг/кг (ПДК – 6,0 мг/кг) и марганец (Mn), его содержание в почве превышало ПДК на 2,8% и составляло - 144 мг/кг (ПДК - 140 мг/кг). Характеристика элементного состава питьевой воды показала, что качество воды на территории данного населенного пункта в целом соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 и содержание практически всех элементов не превышает предельно допустимых концентраций. Однако исключение также составил марганец (Mn), его содержание в питьевой воде превышало ПДК в 2,9 раза и составляло - 0,294 мг/дм3 (ПДК - 0,1 мг/дм3).

Таким образом, как следует из наших данных, в ростовых процессах у сельских девочек обнаружены благоприятные изменения в морфофизиологических показателях (Н, ЖЕЛ, кистевая динамометрия). Имеется лишь тенденция отставания в массе тела у сельских девочек по сравнению с городскими. Возрастное снижение ЧСС у девочек, особенно у сельских, можно объяснить нарастанием парасимпатических влияний на сердце.

Исследования показали, что в организме девочек имеются определенные нарушения в содержании химических элементов. При оценке роли химических веществ необходимо учитывать их способность аккумуляции в организме и возможность взаимодействия с другими элементами, что так же может привести к нарушению состояния здоровья. Получается, что девочки 7,8 лет – это группа риска. Считаем, что необходимо обследование сельских жителей всех возрастных групп на содержание химических элементов, что позволит разработать социально-гигиенические и профилактические программы по снижению негативных воздействий нарушения баланса химических элементов на организм.

ВЫВОДЫ

1. Показатели физического развития (длина тела, жизненная емкость легких, сила мышечных сокращений) у девочек 7,8 лет, проживающих в сельской местности, достоверно выше, чем у девочек, проживающих в городе.
2. АД систолическое и АД диастолическое у девочек 7,8 лет, проживающих в сельской местности, достоверно ниже, чем у девочек, проживающих в городе.
3. У девочек 7,8 лет, проживающих в сельской местности, содержание жизненно необходимых элементов (фосфор, магний, кальций, кобальт, железо) в волосах выше, чем у девочек, проживающих в городе.
4. Содержание ртути у девочек 7,8 лет, проживающих в сельской местности, было достоверно выше.
5. Обнаружена достоверная связь между показателями физического развития, сердечно-сосудистой системы и содержанием в волосах девочек 7,8 лет алюминия, свинца, ванадия, йода, калия, магния, цинка, кобальта и железа.

Практические рекомендации

1. Фактический материал исследования, выводы о взаимосвязях содержания химических элементов с морфофизиологическими показателями используются в учебном процессе Казанского Федерального Университета и рекомендуются к использованию при написании учебных пособий, при преподавании таких дисциплин как возрастная анатомия и физиология, паспорт здоровья.

2. Результаты анализов содержания химических элементов и рекомендации доведены до сведения родителей и педагогического коллектива для проведения профилактических и оздоровительных мероприятий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК МОиН РФ

1. Егерев Е.С. Показатели микроэлементного статуса детей, проживающих в сельской местности / Ф.Г. Ситдиков, Н.В. Святова, Е.С. Егерев // Бюлл. эксперим. биол. и мед. - 2011. - № 7. - С. 15-17.
2. Егерев Е.С. Особенности элементного статуса детей младшего школьного возраста Республики Татарстан / Е.С. Егерев, Н.В. Святова, Ф.Г. Ситдиков // Вестник ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. – 2012, № 4(76). – С. 164-171.
3. Егерев Е.С. Влияние кобальта на показатели сердечно-сосудистой системы детей младшего школьного возраста / Н.В. Святова, Е.С. Егерев, Ф.Г. Ситдиков // Бюлл. эксперим. биол. и мед. - 2013. - Том 155, № 3. - С. 286-288.
4. Егерев Е.С. Влияние магния на организм детей / Н.В. Святова, Ф.Г. Ситдиков, Е.С. Егерев, А.В. Косов, А.А. Гайнуллин // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 8(часть 5) – С. 1092-1096.

Публикации в других изданиях

5. Егерев Е.С. Баланс микроэлементов в организме девочек 16-17 лет / А.П. Сорокин, Ф.Г. Ситдиков, Н.В. Святова, М.Г. Садреева, Е.С. Егерев // Сборник тезисов докладов XXI съезда физиологического общества им. И.П. Павлова. – М., Калуга. – 2010. - С.575.
6. Егерев Е.С. Микроэлементный статус и физическое развитие девочек 7-9 лет в разных экологических условиях (тезисы) / Н.В. Святова, Ф.Г. Ситдиков, Е.С. Егерев // Материалы III Съезда физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» – Ялта, Украина. – 2011. - С. 216-217.
7. Егерев Е.С. Направление научно-исследовательской работы студентов в области экологической физиологии / Е.С. Егерев, Ф.Г. Ситдиков, Н.В. Святова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Развитие экологического содержания научно-исследовательских работ в школе и ВУЗе» – Казань. – 2011. - С. 137-138.
8. Егерев Е.С. Показатели физического развития и микроэлементный статус детей младшего школьного возраста / Н.В. Святова, Е.С. Егерев // Материалы IV Всероссийской с международным участием конференции по управлению движением, приуроченной к 90-летнему юбилею кафедры физиологии ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ» / под общ. ред. И.Б. Козловской, О.Л. Виноградовой, В.Д. Сонькина, Б.С. Шенкмана. - М., 2012. – С. 130.
9. Егерев Е.С. Показатели сердечно-сосудистой системы на фоне микроэлементозов у девочек младшего школьного возраста / Н.В. Святова, Е.С. Егерев, Ф.Г. Ситдиков // Физиология кровообращения: V Всероссийская с международным участием школа-конференция. Москва, 31 января - 3 февраля 2012 г.: Сборник тезисов. - М.: МАКС Пресс, 2012. - С. 143-144.
10. Егерев Е.С. Особенности формирования элементного статуса детей, проживающих на сельских территориях Республики Татарстан / Н.В. Святова, Е.С. Егерев, А.А. Ситдикова, М.В. Шайхелисламова, Л.Л. Яруллина // Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: теория и практика: Материалы II Международной научно-практической конференции. Часть I / Под общей ред. д-ра техн. наук, проф. Р.Н. Минниханова. - Казань: ГУ «Научный центр безопасности жизнедеятельности детей», 2012. - С. 765-773.
11. Егерев Е.С. The balance of microelements in organism of children living near road / E.S. Egerev, N.V. Svyatova, L.L. Yarullina // European Science and Technology: materials of the international re-search and practice con-ference, Vol. I, Wies-baden, January 31st, 2012 / publishing office «Bildungszentrum Rodnik е. V.». - c. Wiesbaden, Germany, 2012. - p. 102-108.
12. Егерев Е.С. Физическое развитие детей младшего школьного возраста на фоне накопления ртути в организме / Н.В. Святова, Е.С. Егерев, Ф.Г. Ситдиков, Л.Л. Яруллина, А.А. Мисбахов // Нейронаука для медицины и психологии: VIII Международный Междисциплинарный Конгресс. – Судак, Крым, Украина, - 2012: Труды/Под ред. Лосевой Е.В., Логиновой Н.А. – М.:МАКС Пресс, 2012. - С. 359-360.
13. Егерев Е.С. Элементный статус детей младшего школьного возраста / Н.В. Святова, Е.С. Егерев, Ф.Г. Ситдиков, Л.Л. Яруллина // Механизмы адаптации растущего организма к физической и умственной нагрузке: Материалы XI Всероссийской с международным участием научной школы-конференции. – Казань: Отечество. – 2012. – С. 130-131.
14. Егерев Е.С. Биоэлементы и физическое развитие детей / Н.В. Святова, Ф.Г. Ситдиков, Е.С. Егерев, А.А. Ситдикова // Физиологические и биохимические основы и педагогические технологии адаптации к разным по величине физическим нагрузкам: Материалы Международной научно-практической конференции. – Казань: Поволжская ГАФКСиТ. – 2012. – С. 65-67.
15. Егерев Е.С. Содержание токсичных элементов в организме детей, проживающих в районе расположения автомобильной дороги / Н.В. Святова, Ф.Г. Ситдиков, Е.С. Егерев, А.В. Косов, А.А. Ситдикова // Безопасность жизнедеятельности: наука, образование и практика: Материалы Всероссийской научно-практической конференции / под ред. Р.Ш. Мустаева. – Казань: КФУ, - 2013. – С. 129-131.
16. Егерев Е.С. Содержание токсичных элементов в организме детей, проживающих в районе расположения автомобильной дороги / Н.В. Святова, Ф.Г. Ситдиков, Е.С. Егерев, А.В. Косов // XXII съезд физиологического общества имени И.П. Павлова: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Москва - Волгоград: - 2013. – С. 468.