УДК 616-003.215

 В.В. СОФРОНОВ¹, А.В. ВОЛОШИН², Г.Ш.СКВОРЦОВА², Э.Р. ВАЛЕЕВА², Н.В. СТЕПАНОВА²

¹Казанский государственный медицинский университет МЗ РФ, 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49

²Казанский (Приволжский) федеральный университет, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18

Софронов Валерий Викторович — доктор медицинских наук, профессор кафедры пропедевтики детских болезней и факультетской педиатрии, тел. (843) 240-11-61, e-mail: vvsofronov@mail.ru, ORCID ID 0000-0002-1773-4794

Волошин Александр Викторович — кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики Института физики, тел. (843) 233-77-75, e-mail: Alexandr.Voloshin@kpfu.ru, ORCID ID 0000-0002-7044-2782

Скворцова Галия Шакировна — кандидат физико-математических наук, доцент кафедры Математического анализа Института математики и механики им. Н.И. Лобачевского, тел. (843) 292-72-79, e-mail: galiya.skvortsova@kpfu.ru, ORCID ID 0000-0002-1581-3843

Валеева Эмилия Рамзиевна — д.м.н., профессор кафедры биоэкологии, гигиены и общественного здоровья Института фундаментальной медицины и биологии, тел. (843) 236-81-16, e-mail: ERValeeva@kpfu.ru, ORCID ID 0000-0002-8683-6241

Степанова Наталия Владимировна — доктор медицинских наук, профессор кафедры биоэкологии, гигиены и общественного здоровья Института фундаментальной медицины и биологии, тел. (843) 236-81-16, e-mail: NaVStepanova@kpfu.ru, ORCID ID 0000-0002-2889-3109

Цель исследования: определить наличие связи между элементным статусом крови доношенных новорожденных и их матерей и качеством питьевой воды в г. Казани.

Материал и методы. В статье представлены результаты исследования элементного статуса плазмы крови доношенных новорожденных и их матерей в ретроспективе с использованием базы данных авторов 1996 и 2012 годов по элементам Mg, Zn, Cr и Sr.

Статистическая обработка баз данных проводилась в институте математики и механики Казанского федерального университета, в программной среде Exel. Сравнивались групповые средние количественных признаков для группирующего признака «год» по элементам: магний, цинк, хром и стронций.

Оценка качества питьевой воды проводилась по результатам исследований среднегодовых концентраций изучаемых элементов, выполненных на базе аккредитованной лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Татарстан».

Результаты. При проведении статистической обработки баз данных установлено снижение Mg, Zn, Sr и увеличение концентрации Cr в плазме крови новорожденных и их матерей в 2012 году. Уменьшение концентрации элементов Mg, Zn, Sr в плазме крови у доношенных новорожденных и их матерей, согласуется с широким переходом населения на употребление доочищенной питьевой воды с экстремально низким содержанием микро и макроэлементов. Высказано предположение о связи возрастания концентрации хрома в плазме крови с большим потреблением хрома с продуктами питания. Предлагается для более четкого понимания причин, влияющих на процессы формирования элементного статуса дальнейшее проведение совместного мониторинга новорожденных, их матерей и потенциальных источников влияния.

Ключевые слова: элементный статус, новорожденные, матери, питьевая вода.

(Для цитирования: Софронов В.В., Волошин А.В., Скворцова Г.Ш., Валеева Э.Р., Степанова Н.В. Сравнительный анализ содержания элементов в крови новорожденных и их матерей города Казани (1996 и 2012 годы). Практическая медицина. 2018)

  

V.V. SOFRONOV¹, A.V. VOLOSHIN², G.Sh. SKVORTSOVA², E.R. VALEEVA², N.V. STEPANOVA²

¹Kazan State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation, 49 Butlerov Str., Kazan, Russian Federation, 420012

²Kazan (Volga Region) Federal University, 18 Kremlevskaya Str., Kazan, Russian Federation, 420008

Comparative analysis of elemental status of full-term newborns and their mothers in Kazan (1996 and 2012)

Sofronov V.V. —  D. Sc. (medicine), Professor of the Department of Propedeutics of Childhood Diseases and Theoretical Pediatrics with the course of children’s diseases medical faculty, tel. (843) 240-11-61, e-mail: vvsofronov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-1773-4794

Voloshin A.V. — Ph.D. (physics and mathematics), Associate Professor of the Department of General Physics of Institute of Physics, tel. (843) 233-77-75, e-mail: Alexandr.Voloshin@kpfu.ru, ORCID ID: 0000-0002-7044-2782

Skvortsova G.Sh. — Ph.D. (physics and mathematics), Associate Professor of the Department of Mathematical Analysis of the N.I. Lobachevsky Institute of Mathematics and Mechanics, tel. (843) 292-72-79, e-mail:galiya.skvortsova@kpfu.ru, ORCID ID: 0000-0002-1581-3843

Valeeva E.R. — D. Sc. (medicine), Professor of the Department of Bioecology, Hygiene and Public Health of Institute of Fundamental Medicine and Biology, tel. (843) 236-81-16, e-mail: ERValeeva@kpfu.ru, ORCID ID: 0000-0002-8683-6241

Stepanova N.V. — D. Sc. (medicine), Professor of the Department of Bioecology, Hygiene and Public Health of Institute of Fundamental Medicine and Biology, tel. (843) 236-81-16, e-mail: NaVStepanova@kpfu.ru, ORCID ID: 0000-0002-2889-3109

Objective: to determine the link between the elemental status of blood of full-term newborns and their mothers and the quality of drinking water in the city of Kazan.

Material and methods. The article presents the results of a study of the elemental status of blood plasma of full-term newborns and their mothers in retrospect using a database of authors from 1996 and 2012 on the elements Mg, Zn, Cr and Sr.

Statistical processing of databases was carried out in Institute of Mathematics and Mechanics of Kazan Federal University, in the Exel software environment. The group average continuous characters for the grouping character “year” were compared by elements magnesium, zinc, chromium and strontium.

Evaluation of the quality of drinking water was carried out according to the results of studies of average annual concentrations of the studied elements, performed on the basis of the accredited laboratory of Center for Hygiene and Epidemiology in the Republic of Tatarstan.

Results. Decrease in Mg, Zn, Sr and increase in plasma Cr concentration in newborns and their mothers in 2012 were established during statistical processing of the databases. Decrease in the concentration of the elements Mg, Zn, Sr in the blood plasma of full-term newborns and their mothers is consistent with the wide transition of the population to the use of post-treated drinking water with an extremely low content of micro and macro elements. It has been suggested that the increase in plasma concentration of chromium in blood plasma with high consumption of chromium is associated with food. Further joint monitoring of newborns, their mothers and potential sources of influence is proposed for a clearer understanding of the causes affecting the processes of formation of the elemental status.

Key words: elemental status, newborns, mothers, drinking water.

(For citation: Sofronov V.V., Voloshin A.V., Skvortsova G.Sh., Valeeva E.R., Stepanova N.V. Comparative analysis of elemental status of full-term newborns and their mothers in Kazan (1996 and 2012). Practical Medicine. 2018)

 

Общеизвестно, что с продуктами питания и водой поступают необходимые количества химических элементов, которые участвуют в формировании жизненно важных структур организма беременной женщины, плода и новорожденного. Последствия долгосрочного и низко дозового воздействия смесей химических веществ по-прежнему недостаточно изучены. В ряде научных исследований отмечена роль взаимосвязи дефицита микронутриентов и избыточного содержания химических контаминантов в факторах среды обитания, в том числе в питьевой воде, и ее влияние на состояние здоровья населения [1, 2]. Кроме того, в обзоре экспертов ВОЗ обсуждается вопрос о необходимости проведения биомониторинга человека, при этом «биомониторинг обычно не позволяет выявить источники и пути экспозиции. Поэтому мониторинг состояния окружающей среды остается критически важным…» [3].

В связи с этим необходимо исследовать изменение элементного статуса человека во взаимосвязи с изменением окружающей среды, или хотя бы одной ее составляющей.

Цель исследования: определить наличие связи между элементным статусом плазмы крови доношенных новорожденных и их матерей и качеством питьевой воды в г. Казани.

Материал и методы. Для проведения исследования использовались базы данных по элементам магний, цинк, хром и стронций за 1996 и 2012 года [4, 5]. Оценка качества питьевой воды проводилась по результатам исследований среднегодовых концентраций изучаемых элементов, выполненных на базе аккредитованной лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Татарстан».

Из массива данных 1996 года (группа 1) были выбраны 103 пары доношенных новорожденных и их матерей, находившихся в родильном доме, а также в отделении патологии новорожденных.

Из массива данных за 2012 год (группа 2) выбраны 59 пар доношенных новорожденных и их матерей в родильном доме и отделении патологии новорожденных. Указано максимальное количества человек для каждой группы, но ввиду выпадения данных по некоторым элементам количество в группах варьируется.

Статистическая обработка массивов проводилась в институте математики и механики Казанского федерального университета, в программной среде Exel. Сравнивались групповые средние количественных признаков для группирующего признака «год» по элементам: магний, цинк, хром и стронций.

Для выбора критерия сравнения была проведена проверка всех массивов на нормальность распределения. По полученным результатам был сделан вывод об отсутствии нормальности распределений для большего числа количественных признаков. Поэтому для доказательства однородности выборок был использован непараметрический метод: Критерий Колмогорова-Смирнова. Этот статистический критерии подтверждают гипотезу о равенстве групповых средних и групповых дисперсий в случае, если достигнутые уровни значимости (р) более 5%, т.е. р>0,05. В противном случае гипотеза отвергается.

Для более наглядного сравнения произошедших изменений были построены гистограммы, в которых значения нормированы на максимальные концентрации по каждому элементу. В этом случае можно оценочно говорить об относительном процентном изменении величин, если принять максимальное значение за 100%.

Результаты и обсуждение. В таблицах 1 и 2 представлены результаты сравнения групповых средних количественных признаков элементов с соответствующими уровнями значимости выбранных критериев. Приведенные в табл. 1 статистические критерии для сравниваемых элементов в плазме матерей имеют достигнутые уровни значимости менее 5%, следовательно, гипотезы равенства групповых средних и групповых дисперсий отвергаются. Как видно из таблицы, количество магния в плазме матерей в группе 1 превышает значение в группе 2. Аналогичная тенденция наблюдается для цинка и стронция. Однако для хрома зависимость обратная — наблюдается его значительное увеличение в группе №2.

Таблица 1.

Результаты сравнения средних концентраций элементов у матерей в 1996 и 2012 годах

Table 1. The results of the comparison of the average concentrations of elements in mothers in 1996 and 2012.

Переменная	Группа 1 Среднее, мкг/л	Группа 2 Среднее, мкг/л	P — уровень	Число наблюдений в группе 1	Число наблюдений в группе 2
Mg	24512,5	16539,54	< 0,001	32	57
Zn	696,91	371,35	< 0,001	103	57
Sr	95,71	57,98	< 0,001	85	57
Cr	59,01	198,44	< 0,001	94	55

Таблица 2.

Результаты сравнения средних концентраций элементов у новорожденных в 1996 и 2012 годах.

Table 2.

The results of the comparison of the average concentrations of elements in newborns in 1996 and 2012

Переменная	Группа 1 среднее, мкг/л	Группа 2 среднее, мкг/л	P — уровень	Число наблюдений в группе 1	Число наблюдений в группе 2
Mg	26441,25	18663,54	< 0,001	40	58
Zn	899,66	495,98	< 0,001	128	59
Sr	85,34	48,81	< 0,001	110	59
Cr	46,97	182,52	< 0,001	116	54

Как следует из табл. 2, статистические критерии для сравниваемых элементов в плазме новорожденных имеют достигнутые уровни значимости менее 5%, следовательно, гипотезы равенства групповых средних и групповых дисперсий отвергаются. Полученные результаты количество магния, цинка и стронция в плазме новорожденных в группе 1 превышает значение в группе 2. Однако для хрома зависимость обратная — наблюдается его значительное увеличение.

На рис. 1 и 2 представлены гистограммы результатов нормирования исследованных элементов у доношенных новорожденных и их матерей. Как следует из гистограммы, у матерей доношенных новорожденных нормированное значение магния в 2012 году по сравнению с 1996 годом снизилось примерно на 28%, цинка на 46% и стронция на 38%, а хрома выросло на 74%.

Рис. 1. Гистограмма нормированных концентраций элементов в плазме матерей по годам

Fig. 1. Histogram of normalized concentrations of elements in the plasma of mothers by year

Рис. 2. Гистограмма нормированных концентраций элементов в плазме доношенных новорожденных по годам

Fig. 2. Histogram of normalized concentrations of elements in the plasma of full-term newborns by year.

Аналогичная тенденция наблюдается у доношенных новорожденных: нормированное значение магния в 2012 году по сравнению с 1996 годом снизилось на 28%, цинка — 50%, стронция на — 42%, а хрома выросло на 74%.

В таблице 3 приведен обобщенный анализ химического состава питьевой водопроводной воды в целом по городу за период с 1996 по 2012 г. Из таблицы следует, что средние концентрации химических элементов Zn, Cr и Sr в течение изучаемого периода не превышают гигиенических регламентов (ПДК), хотя колеблются в широких пределах.

Таблица 3.

Динамика среднегодовых концентраций элементов в питьевой воде г. Казани

в 1996 и 2012 годах

Table 3.

Dynamics of average annual concentrations of elements in drinking water in Kazan

in 1996 and 2012

Элементы	ПДК, мг/л	1996г.	2012г.
Mg	50,0	49,6	58,153
Zn	1,0	0,0194	0,082
Sr	7,0	0,272	0,838
Cr	0,3	0,0043	0,003

Средние многолетние концентрации остальных изученных элементов в различных источниках не превышали гигиенические регламенты (кроме магния), но в 2012 отмечалась тенденция роста среднегодовых концентраций: по цинку в 4 раза (с 0,019 мг/л до 0,082 мг/л), стронцию в 3,1 раза (с 0,272 мг/л до 0,838 мг/л). Приведенные результаты исследования свидетельствуют о том, что уменьшение концентрации элементов в питьевой водопроводной воде не наблюдалось. Следовательно, наличие связи между элементным статусом доношенных новорожденных и их матерей и питьевой водопроводной водой не установлено.

В исследуемый период население массово перешло на потребление доочищенной (бутилированной, фильтрованной) воды. Поэтому мы считаем, что обнаруженные изменения элементного статуса связаны с этим переходом. Наше мнение подтверждается результатами исследований, которые показали, что 70% населения в г. Казани используют питьевую доочищенную воду. Также авторы указали на несоответствие качества дочищенных вод физиологическим нормам, они приближаются по составу к дистиллированной воде с экстремально низким содержанием микро- и макроэлементов [6]. Этот факт достаточно хорошо согласуется со снижением концентрации магния, цинка и стронция у новорожденных и их матерей в 2012 году относительно 1996 года. Однако увеличение содержания хрома потреблением доочищенной воды не объясняется.

Увеличение концентрации хрома возможно объясняется избыточным потреблением с продуктами питания. Косвенным подтверждением являются данные, опубликованные в обзоре «Европейской организация по безопасности пищевых продуктов». В данном обзоре были выделены «Пять групп продуктов с наивысшими средними значениями хрома … «Продукты для специального использования в питательных целях», «Травы, специи и приправы», «Сахар и кондитерские изделия», «Овощи и овощные продукты (включая грибы)», «Животные и растительные жиры и масла» [7].

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о значительном изменении элементного статуса у доношенных новорожденных и их матерей за период 1996–2012 года: достоверное уменьшение концентраций в плазме крови цинка, магния, стронция и увеличение хрома. Установлена связь между уменьшением концентрации элементов Zn, Mg, Sr в плазме крови с переходом населения на употребление доочищенной питьевой воды.

Высказано предположение о связи возрастания концентрации хрома в плазме крови его избыточным потреблением с продуктами питания. Ввиду сложности и многофакторности системы для более четкого понимания причин, влияющих на процессы формирования элементного статуса, необходимо дальнейшее проведение совместного мониторинга новорожденных, их матерей и потенциальных источников влияния.
ЛИТЕРАТУРА

1. Степанова Н.В., Валеева Э.Р., Фомина С.Ф., Зиятдинова А.И. Оценка не канцерогенного риска для здоровья детского населения при потреблении питьевой воды // Гигиена и санитария. — 2016. — Т. 95, № 11. — С. 1079–1083.
2. Иванов А.В., Тафеева Е.А., Давлетова Н.Х. Питьевая вода и здоровье населения города Казани // Современные наукоемкие технологии — 2009. — 3. — С. 58-60.
3. Human biomonitoring: facts and figures. Copenhagen: WHO Regional Office for Europe, (2015) Available at: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0007/276388/Human-biomonitoring-facts-figures-ru.pdf.
4. Софронов В.В., Мальцева Л.И., Валиев В.С. Содержание микроэлементов у рожениц и новорожденных при патологических состояниях во время беременности // Педиатрия. — 1996. — №5. — С. 17–21.
5. Софронов В.В., Волошин А.В. Элементный статус новорожденных и их матерей // Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. — 2018. — Т. 17, №2. — С. 71–76.
6. Мусин Р.Х., Курлянов Н.А., Файзрахманова З.Г., Мусина Р. З. О качестве вод, используемых в системах питьевого водоснабжения города Казани // Георесурсы. — 2014. — Т. 3, № 58. — С. 9–16.
7. Chromium in food and drinking water // EFSA Journal. — 2014. — V. 12, № 3. — P. 2.

REFERENCES

1. Stepanova N.V. Valeeva E.R., Fomina S.F., Ziyatdinova A.I. Assessment of non-carcinogenic risk for the health of the child population under the consumption of drinking water. Gig Sanit, 2016, vol. 95, no. 11, pp. 1079-1083. (inRuss.).
2. Ivanov A.V., Tafereva E.A., DavletovaN.Kh. Drinking water and health of the population of Kazan. Modern science-intensive technologies, 2009, no. 3, pp. 58-60. (in ).
3. Human biomonitoring: facts and figures. Copenhagen: WHO Regional Office for Europe, (2015) Available at: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0007/276388/Human-biomonitoring-facts-figures-ru.pdf. P. 2.
4. Sofronov V.V., Maltseva L.I., Valiyev V.S. The maintenance of minerals at women in labor and newborns at pathological states during pregnancy. Pediatrics, 1996, no. 5, pp. 17-21. (in ).
5. Sofronov V.V., Voloshin A.V. Elemental status of newborns and their mothers. Questions of gynecology, obstetrics and Perinatology, 2018, vol. 17, no. 2, pp. 71–76. (in Russ.).
6. Musin R.Kh., Kurlyanov N.A., Faizrakhmanova Z.G., Musina R.Z. About the quality of water used in drinking water supply systems in the city of Kazan. Georesources, 2014, vol. 3, no. 58, pp. 9-16. (in ).
7. Chromium in food and drinking water, EFSA Journal, 2014; 12(3): P. 2.