Самарский государственный медицинский университет

 

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов "Актуальные проблемы современной науки" c материалами X Юбилейной Международной Телеконференции (Том 2, №1, 2013 год)

 

 

         Многочисленными исследованиями установлено, что 80% населения России страдает от более или менее выраженного дисбаланса микроэлементов. Причинами дисбаланса являются: стрессы, недостаточное поступление в организм эссенциальных микроэлементов с пищей, радиация, атаки токсичных веществ, неблагоприятная экологическая ситуация. В почве, водоёмах и атмосфере Самарской области содержится большое количество экотоксикантов: высокохлорированных диоксинов, соединений токсичных металлов и др. Различными путями эти вещества поступают из окружающей среды в организм человека. В резльтате накопления биоцидов в клетках и тканях нарушается деятельность ферментативных систем, метаболизм, снижается иммунологическая толерантность. Экотоксиканты негативно воздействуют и на содержание в организме человека эссенциальных микроэлементов. Воздействие неблагоприятных факторов среды приводит к хроническому дисбалансу эссенциальных микроэлементов, что в свою очередь ведет к серьезным изменениям функций организма: отклонению в обмене белков, жиров, углеводов, витаминов, выработке ферментов, ослаблению иммунитета, сбою эндокринной и нервной систем.

         В организме животных и человека имеется довольно много различных механизмов защиты от ксенобиотиков. Большое значение имеют ферменты детоксикации, которые превращают ксенобиотики в соединения менее токсичные и легче удаляемые из организма.  Активные  ферменты антиоксидантной зашиты организма – это каталаза, пероксидаза и супероксиддисмутаза. Каталаза вместе с железом, содержащимся в ней, защищает организм от вредного воздействия токсичной перекиси водорода, продуцирующейся белыми кровяными клетками – лейкоцитами. В присутствии железа молекулы перекиси водорода расщепляются на кислород и воду. Именно на этом этапе высвобождается кислород. Разрушая перекись водорода, каталаза защищает биологические системы, в частности эритроциты крови, от повреждения. Каталаза представляет собой геминовый фермент, простетической группой которого является гемм - небелковая часть гемоглобина и цитохромов, представляющая собой комплекс протопорфирина с двухвалентным железом, содержащий обратимо изменяющийся Fe (II) – Fe (III) ион.  Ее молекула имеет массу  250-300 кДа и состоит из четырех субъединиц, каждая из которых содержит гем, связанный с полипептидной белковой цепью. Феррипротопорфириновые группы гема прочно связаны с белковой частью фермента апоферментом и не отделяются от него при диализе. Таким образом, как и в гемоглобине, здесь имеется 4 атома железа. Оптимальная величина рН для каталазы находится в интервале значений 6,0—8,0. Каталаза широко распространена в тканях животных, в т.ч. человека, растений и в микроорганизмах. В клетках каталаза локализуется в специальных органеллах — пероксисомах. 

         Ген антиоксидантного фермента каталазы - ген САТ, кодирующий соответственно каталазу,  находится на хромосоме 11р13. Нуклеотид и локус этого гена был выявлен в ходе осуществления программы «Геном человека» . Как и семейство гемоглобинов, гемсодержащие каталазы имеют свою, уникальную пространственную организацию, неизменную в течение эволюции. Каталаза может разложить 44 000 молекул перекиси водорода в секунду, т.е. относится к числу ферментов с наиболее высоким уровнем активности. 

         Цель работы:  изучение состояния антиоксидантной защиты организма у жителей города Самары и Самарской области в условиях высокого уровня антропотехногенной нагрузки и дисбаланса эссенциальных микроэлементов.

       Материалы и методы исследования: в работе было  изучено содержание эссенциальных микроэлементов: железа, меди и цинка и активность антиоксидантного фермента – каталазы в крови студентов СамГМУ, проживающих в районах с различным уровнем антропотехногенной нагрузки г.Самары и Самарской области. Всего было обследовано 30 человек,  одной возрастной группы (17 – 20 лет), обоего пола. Все студенты на момент обследования были здоровы, хронические заболевания и аномалии развития у них отсутствовали. Были сформированы две группы сравнения. В первую группу были включены студенты, проживающие в сельских районах Самарской области – Шигонском, Борском и Похвистневском, а также студенты, проживающие в относительно экологически благополучных районах г. Самары – Ленинском, Октябрьском и Самарском. Всего 12 человек.  Во вторую группу вошли студенты, проживающие в Промышленном, Железнодорожном и Кировском районах г.Самары, а также в Автозаводском районе г. Тольятти - 18 человек, т.е. лица, проживающие в районах с высоким уровнем антропотехногенной нагрузки. Кровь для исследования у испытуемых забирали в стерильных условиях из локтевой вены, в количестве 5,0 миллилитров. Содержание эссенциальнвх микроэлементов железа, меди и цинка  определяли на полярогрофе марки ПУ-1. Определение активности каталазы проводили по методу В.С. Асатиани. Определяли каталазное число. Затем находили отношение каталазного числа к числу эритроцитов. Количество эритроцитов в 1 мм³   крови подсчитывали по стандартной методике, используя счетную камеру Горяева.

  

         В результате проведённых исследований установлено, что при  физиологической норме содержания эссенциальных микроэлементов в крови человека : железа -  360,0-470,0 мкг/ дм³   , меди -  0,9-1,01  мкг/дм³ и цинка - 3,8 мкг/ дм³  . Установлено, что содержание их снижено у жителей экологически неблагоприятных районов г. Самары и Самарской области: железа – в 2,5 раза, меди – в 14 раз и цинка в 1,5 раза. В ходе исседования было также установлено, что содержание эритроцитов в крови у студентов второй группы достоверно снижено по сравнению с аналогичным показателем жителей экологически благополучных районов и составляет 4,31 млн/ мм³  против 4,71 млн/ мм³  . 

        Показатель активности каталазы у лиц обследуемых групп колебался в широких пределах: активность каталазы у студентов первой группы составляла от 1,38 до 3,45. Среднее значение этого показателя 2,44. У студентов второй группы показатель активности каталазы варьировал от 2,74 до 3,51(среднее значение 3,12). Выявленные различия средних показателей активности данного фермента являются статистически значимыми.                                                                                                     

              На основании проведённого исследования, можно сделать следующие выводы:

1. В крови студентов, испытывающих высокий уровень антропотехногенной нагрузки снижено содержание эссенциальных микроэлементов по сравнению физиологически допустимой нормой; 

2. Активность одного из основных ферментов антиоксидантной защиты – каталазы – характеризуется у обследованных студентов индивидуальными особенностями и варьирует в широких пределах;

3.  Выявлены достоверные различия активности каталазы в крови жителей районов г.Самары с различным уровнем антропотехногенной нагрузки. Это свидетельствует о том, что система антиоксидантной защиты организма активизируется в условиях экологического прессинга;

4.  Снижение количества эритроцитов в крови студентов, проживающих в зоне экологического неблагополучия, может быть как следствием дисбаланса эссенциальных микроэлементов, так и косвенным доказательством снижения активности каталазы.