Биологическая роль микроэлементов и их содержание в эпидермальных образованиях

MIKROELEMENTLARNING BIOLOGIK AHAMIYATI VA

ULARNING EPIDERMAL HOSILLARDAGI TARKIBI

Nazarova Fatima Sharipovna

Tibbiy biologiya va genetika kafedrasi каtta oqituvchisi, Samarqand Davlat Tibbiyot instituti, O’zbekiston

Djumanova Nargiza Eshmamatovna

Tibbiy biologiya va genetika kafedrasi assistenti,, Samarqand Davlat Tibbiyot instituti, O’zbekiston

ANNOTATSIYA

Odam va hayvonlarning mineral oziqlanishini aniqlash, yangi samarali mineral qoshimchalarni  aniqlash  muhim ahamiyat  kasb etadi. Mineral almashinuvning uzgarishi kopincha tashqi muhitning geoximik va texnogen ifloslanishi oqibatida yuzaga keladi, oqibatda organizmda kop miqdorda toksik elementlarning toplanishiga olib keladi. Bunday elementlarga ftor, qorgoshin, simob, xrom, surma va boshqalar kiradi .Epidermal hosilalar boshqa toqimalar kabi ozining mineral tarkibi, mikroelementlarning taqsimlanish darajasiga kora tashqi muhitning holatini aks ettiradi va ontogenezda shu toqima tipining funksional holatini aniqlayda.

Kalit so’zlar: Pakana buy, element, epidermis, glikozidlar, peroz, Menkes kasalligi, fiziologik antogonistlar, melanin, anemiya, miya qutisi ossifikasiyasi, ortooksixinolin, seliakiya, enteropatic akrodermatit, indicator, gomeostatic regulatsiya.

BIOLOGICAL ROLE OF TRACE ELEMENTS AND THEIR

CONTENT IN THE

EPIDERMAL FORMATIONS

Nazarova Fatima Sharipovna

Assistant of the Department of Medical Biology and Genetics, Samarkand State Medical Institute, Uzbekistan.

Djumanova Nargiza Eshmamatovna

Assistant of the Department of medical Biology and Genetics, Samarkand State Medical Institute,Uzbekistan

ANNOTATION

Систематическое исследование влияния питания на концентрацию химических элементов в эпидермальных образованиях было начато сравнительно давно. Исследовалась концентрация в волосе витаминов, мочевины, белков, гликозидов и др. С самого начала отмечалось, что волос и шерсть имеют следующие преимущество как объект химического анализа в качестве индикатора минерального статуса: а) в период своего роста волос как бы накапливает изменения, происходящие во внутренней среде организма, по котором может быть получена информация о предшествующем питании. По этой причина анализа волоса является методом, традиционно используемым в судебной медицине; б) волос хорошо поддается обработке легко доступен, химически стабилен. Возможности химического анализа волоса периодически приоткрывались, особенно в США где изучался уровень загрязнения окружающей среды при помощи анализа человеческого волоса. За последние годы было опубликовано около 250 научных статей по химическому составу волоса и шерсти, однако американские исследователи, по-видимому, не подозревали существовании такого большого количества работ по этой области. Мнения о способности волоса отражать характер предшествовавшего питания человека и животных или токсикологические данные колеблются от крайнего оптимизма до полного отрицания. Существуют три причины таких размножений: а) ограниченность знаний о происхождении и способах включения в волос его компонентов; б) слишком укрощенное представление о возможных связах между избытком и недостатком химических компонентов рациона и их содержанием в волосе; в) не понимание физиологического функционального единства; существующего между волосяным фолликулом и двумя связанными с ним железами-сальной и потовой.

Цель исследования: Изучение минерального состава эпидермальных образований как индикатора загрязнения окружающей среды техногенными и геохимическими источниками.

Материалы и методы исследования: В настоящее время хорошо известно, что кератин связывает многие органические вещества (например, красители), но менее хорошо известно, что он также способен фиксировать минеральные соединения. Показано, например, что черный волос богаче кальцием и фосфором, чем белый. Но одном и том же черном фенотипе установлено, что содержание меланина варьирует от одного организма к другому и существует тесная корреляция между концентрацией в волосе меланина и кальция (r=+0,79), магния (r=+0,79) и фосфора (r=+0,64). Содержание натрия и кальция не связано с концентрацией меланина. Концентрация марганца, кобальта, селена, молибдена также коррелирует с содержанием меланина, в то время как медь и цинк не обнаруживают подобной корреляции. Из приведенных данных следует, что сведения о содержании в шерсти животных химических элементов, зависящих от присутствия меланина, должны быть отнесены к концентрации этого пигмента, прежде чем судить о влиянии на их содержание факторов окружающей среды. Концентрация меланина определяется калориметрически после его выделения 4 н. соляной кислоты и растворения в щелочи. Длительное время предполагалось, что поступление в волос минеральных веществ происходит из кровяных капилляров, которыми снабжены луковицы волосяных фолликулов и эпителиальные слои кожи. Были попытки установления положительной корреляции между содержанием минеральных и органических веществ в крови. При сравнении реакции плазмы крови и шерсти крыс на изменение состава пищи было установлено, что плазма быстро реагирует на изменение на содержание в рационе магния и калия, медленно-на содержание фосфора и совсем не реагирует на изменение уровня натрия и кальция (это объясняется четкой гомеостатической регуляцией содержание этих элементов крови). В то же время волос быстро реагирует на изменение содержание натрия, медленно-на кальций, магний, фосфор и очень медленно на изменение концентрации калия. Реакция волоса на изменения состава пищи отличается, таким образом, специфичностью и связана, в первую очередь, с изменениями в составе секрета сальных и потовых желез, которые отражаются на химическом составе волоса.

Некоторые из компонентов секрета указанных желез легко отмываются. Полностью отмывается мочевина в значительной степени при мытье удаляется натрий и калий. В меньшей степени вымывается кальций, фосфор и магний, тогда как содержание меди не изменяется. Вымывание компонентов, связанных с меланином, обратно пропорционально его содержанию в волосе. Присутствие натрия, калия, молочной кислоты и других веществ в поте было известно давно. Интересно, что пот содержит также все минеральные элементы, включая микроэлементы, и что секреция их увеличивается при повышенном поступлении с пищей. Фиксирование волосом минеральных веществ, выделяемых потовыми и сальными железами, было проверено таким способом у животных: у крупного рогатого скота выбривался небольшой участок кожи, затем через месяц, когда волос отрос, повторно выбривалась половина участка и в конце второго месяца выстригалась верхняя часть волоса небритого участка. Эта верхняя часть соответствовало волосу, сбритому в первый месяц. Было показано, что между первым и вторым месяцами в волосе повышается содержание калия на 90, натрия на 132, кальция-на 42, магния-на 128%. Это наблюдение объясняет повышение концентрации кальция и фосфора от основания к верхушке волоса и причину, почему при отсутствии недостатка или избытка отдельных элементов корме, концентрация химических элементов волоса не остается постоянной. Накопление минеральных компонентов в волосе повышается, если в течении определенного периода времени волосяной фолликул находится в состоянии покоя. Этим можно объяснить ряд изменений минерального состава волоса, а именно: повышенное содержание кальция, фосфора. Оно связано с задержкой отрастания волоса в связи со стрессом, хронической инфекцией, недостаточным содержанием в рационе азота и фосфоре. Сальные железы покрывают волос липидным слоем, препятствующим поступлению в него минеральных веществ, растворенных в поте. Это предположение подтверждается отрицательной корреляцией между содержанием в волосе липидов и минеральных веществ. Количество липидов зависит по уровню питания и пола. Эти различия вызваны гормональными факторами. Плохое питание угнетает секрецию как мужских, так и женских половых гормонов. Однако, тестостерон усиливает секрецию сальных желез, тогда как эстрогены оказывают на них обратное действие.

Результаты и их обсуждение: Связь между минеральным составом эпидермальных образований и обеспеченностью организма микроэлементами не всегда носит прямой характер, а подвержена влиянию целого ряда внешних и внутренних воздействий, затрудняющих использование минерального состава шерсти как индикатора макро-микроэлементного статуса организма. Обеспеченность организма железом и кобальтом характеризуется уровнем гемоглобина в крови и витамина В12 в плазме крови значительно лучше, чем содержанием этих элементов в наружных покровах. Наибольшие количество данных о способности отдельных минеральных компонентов служит индикатором микроэлементного статуса организма получено о отношении меди, марганца, цинка, селена, молибдена, йода и калия. Несколько меньше известно об индикационной способности содержание в волосе таких элементов как ртуть и свинец, что же касается хрома, фтора, олова, ванадия, кремния, никеля, сурьмы и мышьяка, данные очень скудные по причине аналитических трудностей. К микроэлементам, жизненная необходимость которых для организма уже доказано (тех называемые “классические” микроэлементы), относятся железа, йод, медь, цинк, кобальт, молибден, селен и хром и ещё к ним добавились ещё 5 элементов-ванадий, олова, кремний, никель, мишьяк и свинец и кадмий (“новые” микроэлементы). Состояние изученности биологической роли этих элементов и индикационного значения их содержании в эпидермальных образованиях удобно рассмотреть для каждого в отдельности.

Марганец. Жизненная необходимость марганца в организме была установлена учеными Висконсинского университета. Недостаток этого элемента у жвачных ведет к слабому проявлению признаков охоты при сохранении нормального процесса овуляции и повышенному числу абортов. Потомство матерей, испытывающих недостаток марганце, имеет при рождении меньший живой все и пониженную жизнеспособность. Марганец необходим для биосинтеза мукополисахаридов и липидов, в связи с чем его недостаток. вызывает нарушение образования слизи и хрящевой ткани, особенно во внутриутробный период. Матери, испытывающие недостаток марганца, приносит больше потомства мужского пола, что объясняется, видимо, преимущественным оплодотворением яйцеклетки более подвижными спермиями, несущими у-хромосому. Внешним проявлением марганцевой недостаточности является утолщение и деформация трубчатых костей и нарушение остеогенеза в целом. У потомства матерей, испытывающих недостаток в марганце, нередко поражена нервная система, что находит своё отражение в параличах, которые поддаются лечению марганцем. Содержание марганца влияет и на цвет волос. Так, было, показано, что у человека в светлых волосах содержится 1,6 мг/кг и в волосах рыжей окраски-3,2 мг/кг. Аналогичная зависимость марганца найдена у человека. У мужчин и женщин содержание в печени 5,5-7,5 мг/кг и в волосе 1-2 мг/кг марганца соответствует физиологической норме. Возраст и пол не оказывают существенного влияния на содержания металла в волосе в отличие от его уровня в прочих органах и тканях. При недостаточном белковом питании уровень марганца в волосе также повышается в связи с замедленным его ростом. Включение в рацион белка приводит к быстрой нормализации уровня марганца в волосе-4,4 и 1,4мг/кг соответственно.

Медь. Медь необходима для нормального процесса кроветворения. Было установлено, что недостаток меди вызывает эндемическую атаксию новорожденных, наносящую большой урон овцеводству во всем мире. Это заболевание вызвано аплазией миелина в центральной нервной системе. Влияние недостатка меди на воспроизводительную функцию выражается в повышенной эмбриональной смертности у жвачных с нарушением функции содержащей медь цитохромоксидазы-терминального переносчика электронов в дыхательной цепи. Другим характерным признаком медного дефицита является поражения соединительной ткани стенок сосудов и коллагена костей. Эти явления вызваны снижением активности специфических лизилоксидаз, содержащих в своем составе медь и необходимых для образования десмозина и изодесмозина-аминокислот, участвующих в созревании эластика и коллагена и определяющих их прочность. Поражение стенок сосудов и сердца приводит к случаем внезапной смерти крупного рогатого скота, свиней и домашней птицы. Медь необходима также для синтеза кератина. Существует генетическое заболевание человека и мышей, связанного с нарушением транспорта меди металлотионеином через стенку кишечника, названное болезнью Менкеса. Головной мозг лучше других органов и тканей отражает обеспеченность организма медью и превосходит в этом отношении даже печень. Дело в том, что при медной недостаточности, вызванной избытком кадмия, в печени усиливается синтез металлотионеина, накапливающею наряду с кадмием также медь, цинк и ртуть, которые исключаются из обмена веществ. У человека содержание меди в волосе обнаруживает известную возрастную динамику. Наибольшие количество этого элемента найдено в волосе у девочек 6-10 летнего (21±14 мг/кг) и подростков 10-11 летнего (37±23 мг/кг) возраста. В дальнейшем уровень меди в волосе колеблется вокруг значения 15 мг/кг, которое можно принять за условную физиологическую норму. На ограниченном материале, полученном на человеке, показано, что уровень меди в волосах меняется при различных заболеваниях. Он понижен при болезни Менкеса и повышается при инфекционном гепатите (46±29 мг/кг) и гипертиреозе (43±12 мг/кг). В норме волосе человека старине 20 лет содержится независимо от пола 15 мг/кг меди. У рабочих занятых выплавкой и переработкой цветных металлов, содержат без исключение высокие концентрации меди в волосе, которая превышает норму у представителей отдельных профессий в 4-10 раз.

Цинк. Исследования биологической роли этого элемента интенсивно, развивается, потому что одним из показателей его биологической роли является обнаружение более 200 ферментов всех известных классов, в составе которых найден цинк. Неспецифическим признаком недостаточности цинка является задержка роста и нарушением процессов синтеза белков. Особенно богаты цинком эпителиальных клетки простаты и семенная жидкость. Недостаточность цинка, особенно во внутриутробный период, может привести к уменьшению гонад у самцов и необратимой атрофии зародышевого эпителия. Длительный дефицит этого элемента снижает половую функцию, хотя и не уменьшает полового инстинкта, ведет к снижению спермопродукции. На ближнем Востоке неоднократно описывались случаи гипогонадизма и недоразвития вторичных половых признаков у юношей, излечиваемые дачей солей цинка. Внутриутробная цинковая недостаточность вызывает уродства у плода и может привести к выкидышу или затрудненным родам. Молоко всех видов животных богато цинком и, как правило, что способствует излечению явлений цинковой недостаточности у потомства. Цинк положительно влияет на заживление ран. Одним из проявлений цинковой недостаточности у человека может быть карликовый рост, связанный с задержкой роста трубчатых костей, нарушением оссификации черепа и других частей скелета. У животных и человека известны генетические дефекты, ведущие к цинковой недостаточности. У человека это заболевание известно как энтеропатический акродерматит. Это заболевание носит аутосомный рецессивный характер и появляется после отъема от груди. Для него характерны поражения эпителия кожи, близких к нему участков слизистой и кишечника, волос и ногтей. Сначала, чисто эмпирически, при этом заболевании использовались препараты, образующие комплексные соеденения с цинком и способствующие его всасыванию через кишечную стенку, например, производные ортооксихинолина. Затем с полным успехом были использованы соеденения цинка, излечивающие все симптомы болезни и восстанавливающие нормальный рост волос. Поражение кишечного тракта, наблюдаемое при этом заболевании имеет близкое сходство с другой болезнью человека-целиакией ( болезнь Ги-Гертера-Гейбнера), при которой также снижен уровень цинка в сыворотке крови, особенно при формах устойчивых к безклейковижной диете(0,37±0,075 против 0,95±0,125 мг цинка в норме). Дача больным детям цинка оказалась эффективной при этом заболевании. Цинк играет решающую роль и при параэнтральном питании человека, нередко сопровождающимся явлениями цинковой недостаточности, сходным с энтеропатическим акродерматитом. Так, у 37 взрослых лиц, получавших с признаками цинковой недостаточности, достигнуто полное излечение и восстановление роста волос. Оказалось, что при параэнтральном питании повышается выделение цинка с мочой, в результате чего в организме возникает дефицит этого элемента. Уровень цинка в организме снижается и при наследственном заболевании, известном как серповидно-клеточная анемия, сопровождающая явлениями цинковой недостаточности. Уровень цинка в волосе лиц, пораженных этой болезнью, существенно понижен. В волосе человека установлена вполне определенная динамика цинка. Независимо от пола волос 3-5 летних детей содержит меньше количество этого элемента, чем в более позднем возрасте (185±43; 15 лет-234±57; 11-25 лет -237±64; 65 лет-239 мг/кг). Значительное снижение содержания цинка в организме отличено при болезни Адема, связанной с летальным геном А 46 и при энтеропатическом акродерматите у человека. В волосе двухлетного ребенка с этим заболеванием найдено почти в двое меньше цинка, чем в норме (100 мг/кг). Спустя месяц лечения цинком, его содержание в волосе приблизилось к норме и составило 168 мг/кг. Резимируя данные по уровню цинка в эпидермальных структурах, следует сказать, что в результате выраженной гомеостатической регуляции, его уровень в волосе в шерсти в пере колеблется только в ограниченных пределах и отражает цинковый статус организма медленее, чем его содержание в сыворотке крови. Волос человека хорошо отражает загрязнение внешней среды цинком. Молодой волос несколько богаче цинком, чем старый. Особенно богат цинком волос детёнышей при молочном питании.

Заключение: Исходя из представления о взаимодействии между «жесткими» и « мягкими» лигандными центрами и комплексообразователями получены новые данные о координации ионов металлов основными лигандными центрами эпидермальных образований, позволяющие выделить три группы металлокомплексов: еумеланина, феомеланина и кератина. Установлены тесные корреляционные связи между содержанием металлов в волосе и их концентрацией органах итканях свидетельствующие, что в определенных условиях волос может служить надежным биоиндикатором минерального статуса организма.