Микроэлементный анализ тканей и биологических жидкостей

В настоящее время для проведения элементного анализа жидких

биологических проб наиболее востребованными методами атомной

спектрометрии являются атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС)

с индуктивно-связанной плазмой (ИСП) и атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС) с электротермической атомизацией (ЭТА). АЭС-ИСП является многоэлементным методом, однако, требует, как правило, больших объемов пробы, к которой предъявляются весьма жесткие требования в отношении вязкости и солевого макросостава. В связи с этим для объектов, имеющих биоорганическую природу, необходима стадия предварительной подготовки пробы (в простейшем случае ее существенное разбавление), что неизбежно ведет к увеличению пределов обнаружения (ПО). ААС-ЭТА обладает низкими ПО и возможностью использования весьма малых объемов проб (от 10 мкл). Однако, для большинства объектов пробоподготовка также необходима, кроме этого, метод в общем случае является одноэлементным и, следовательно, при необходимости определения значительного числа аналитов требует кратного этому числу увеличения объема пробы и продолжительности анализа.

Большинство клинических методов, которые используются в диагностике дисбаланса микроэлементов или в оценке экспозиции токсичными элементами, полагаются на анализ крови/сыворотки/плазмы и/или мочи. Однако, выбор подходящего образца зависит от ряда факторов, таких как токсикокинетика (время появления и время пребывания биологического параметра), удобство и инвазивность процедуры отбора, возможность загрязнения образца. Инвазивные методы основаны на использовании образцов крови, тканей легких, 20 костного мозга, амниотической жидкости, тканей печени, костей, фолликулярной жидкости и жировых тканей; неинвазивные методы предполагают использование выдыхаемого воздуха, слюны, семенной жидкости, мочи, мокроты, волос, ногтей, экскрементов, грудного молока [4, 11, 97-99]. Несмотря на большую предпочтительность пациентами неинвазивных образцов, важно использовать весь потенциал доступных биоматриц. Однако, когда выполняются инвазивные тесты (или тесты, которые способны нанести риск здоровью испытуемого или оператора), БМ должен быть выполнен на высочайшем профессиональном уровне.

Жидкие биологические среды[9] (кровь, моча, слюна), состав которых отражает кратковременные изменения, являются более информативными при клинической диагностике последствий профессионального воздействия и клинически выраженных дисэлементозов (патологий человека, обусловленных дефицитом эссенциальных элементов, избытком как эссенциальных, так и токсических микроэлементов, а также дисбалансом макро- и микроэлементов).

Одной из функций слюны является защита от кариеса, вследствие чего элементный анализ слюны находит широкое применение в стоматологии. Обнаружено, что соли некоторых металлов (Cu, Ni, Mg, Co, Mn, Al, Fe, Cr, Ag, Au) способны предотвратить или подавить образование кислот (т.е. обладают кариостатическими свойствами). Замечено, что в присутствии ионов Cu значительно уменьшается растворение Ca и P из зубов. Показано, что содержание Cu и Co влияет на размножение штаммов Lactobacillus Acidophilus (кислотопродуцирующих лактобацилл). Изучение состава слюны позволило выявить дисбаланс микроэлементов при поверхностном гастродуодените: содержание эссенциальных Zn и Cu в слюне было сниженным.

К твердым биопробам относятся ткани различных органов, костный мозг, кости, жировые ткани, волосы, ногти, экскременты. Из твердых неинвазивных биообразцов наибольший интерес среди исследователей вызывают волосы и ногти человека. Вследствие особого поступления микроэлементов в данные образцы они открывают новые возможности, а именно, позволяют проследить динамику прошедшей экспозиции, чего не могут дать жидкие биологические пробы.

Ногти (как и волосы) служат информативным материалом из-за особого механизма поступления в них микроэлементов: в период роста они подпитываются циркулирующей кровью, лимфой, внеклеточной жидкостью, к моменту выхода из ростковой зоны затвердевают и жестко фиксируют состав и соотношение накопленных за фазу роста веществ и микроэлементов

Волос - идеальная ткань для исследования. Во-первых, он может быть срезан легко и безболезненно и отправлен в лабораторию без каких-либо сложных манипуляций. Во-вторых, клинические исследования показали, что правильно взятый образец может дать информацию о минеральном статусе и накоплении токсических металлов в результате хронического или однократного отравления.

Анализ микроэлементов волос раскрывает уникальный мир обмена веществ. Во время фазы роста волос подвержен влиянию метаболической среды в частности циркулирующей крови, лимфы, а также внеклеточной жидкости. По мере того, как волос растёт и достигает поверхности кожи, его наружные слои затвердевают, “запирая” продукты обмена, скопившиеся за период образования волоса. Этот биологический процесс даёт “отпечаток” питательной метаболической активности - биохимического состояния организма за время роста и развития волоса.

Волосы используются как предпочтительный тест-объект Агенством по Защите Окружающей Среды США (АЗОС) для определения полученной дозы тяжёлых металлов, для биологического мониторинга экологических антропогенных загрязнений окружающей среды. Установлено, что волос является более подходящей тканью, чем кровь или моча, для исследования баланса микроэлементов.

Некоторые из них такие как селен, марганец, цинк, медь входят в структуры активных центров ферментов обеспечивающих антиоксидантную защиту необходимую для устранения неблагоприятного воздействии канцерогенов на генетические структуры клетки. Например, снижение уровня селена ассоциируется с возрастанием риска появления онкологических заболеваний особенно у лиц, имеющих мастопатию, фиброаденомы молочной железы, наследственную предрасположенность к возникновению опухолей молочной железы, дисгормональные нарушения функции яичников, щитовидной железы. В этом случае коррекция дисбаланса микроэлементов будет помогать организму в организации эффективной противоопухолевой защиты. Или, например, изменения содержания кальция в волосах может свидетельствовать не только о системном возрастном остеопорозе, но и явиться манифестацией, свидетельствующей о локальной деструкции костной ткани, связанной с опухолевым процессом в молочной железе.

Известно, что применение предоперационной лучевой терапии в лечении больных с опухолевым процессом в молочной железе, неизбежно ведёт к воздействию на изменённые и нормальные ткани организма в виде проявления лучевой реакции.[10] В частности, в результате лучевого воздействия на металлосодержащие ферментативные системы организма происходят различной степени нарушения процессов клеточного деления, тканевого дыхания, кроветворения. Исследование микроэлементного баланса у больных до и после местного облучения позволяет целенаправленно нормализовать микроэлементный обмен существенно снизив неблагоприятные последствия лучевой терапии.