СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО БАЛАНСА В ОРГАНИЗМЕ Российский патент 1999 года по МПК A61K35/36 

Изобретение относится к области медицины и касается области определения макро- и микроэлементного баланса и диагностики различных заболеваний.

Макро- и микроэлементы являются составной частью многих биоструктур, в частности - активными центрами некоторых ферментов, участвуют в важнейших биохимических процессах, окислительно-восстановительных реакциях, свободно-радикальном окислении, синтезе белка, дифференцировке и росте тканей, взаимодействии с внутренними кислотами и составляющими их мономерами.

Концентрация макро- и микроэлементов строго сбалансирована и поддерживается гомеостазом. Кинетика, распределение, депонирование ионов металлов подчиняется биохимической регуляции макроорганизма. Изменение концентрации каждого из микроэлементов взаимосвязано. По состоянию ионного баланса в биосубстратах можно составить представление о метаболических изменениях, протекающих с участием металлосодержащих молекул.

По содержанию микроэлементов в биосубстрате можно провести корреляцию с некоторыми заболеваниями.

Известен способ прогнозирования гипотиреоза у новорожденных путем определения содержания неорганического йода в околоплодных водах при сроке беременности 32-38 недель (ав. св. SU 1504600, кл. G 01 N 33/84, 1989 г.).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является способ определения микроэлементов в организме и развития различных заболеваний при их недостаточности, нарушении их баланса (кн. "Внутренние болезни", кн.2. Изд. М.: Медицина, 1993 г., гл. 77, Нарушение метаболических микроэлементов, стр. 451 - 457).

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение определения макро- и микроэлементного баланса в организме и по изменению их содержания и корреляционных связей, дифференциальная диагностика различных заболеваний.

Для решения поставленной задачи в качестве биосубстрата используют волосы или ногти. При этом в них определяют содержание макро- и микроэлементов Cu, Fe, Mg, Mn, P, Zn, Cd, Co, Mo, Pb, P, Ca, Se, Cr и их корреляционные связи при изменении относительно нормы, содержания макро- и микроэлементов, нарушении корреляционных связей, отражающих ионный баланс в организме, выявляют корреляцию с различными заболеваниями.

Так, при диагностике щитовидной железы наблюдается изменение относительно нормы в содержании Cu, Fe, Mg, Mn, P, Zn, Cd, Со, Mo, и их корреляционных связей. При этом при гипофункции щитовидной железы выявлены достоверные различия (P<0,05) в содержании Cd, Mn и Fe по сравнению с нормой, снижение количества Cd и одновременное корреляционных связей, появление положительной корреляционной связи Mn с Fe (r - 0,69) повышение содержания P и появление отрицательной корреляционной связи с Со (r - 0,76), снижение содержания Mg, Mn, Mo.

При гипофункции щитовидной железы выявлено наличие высокого отрицательного коэффициента корреляции (r - 0,90) между Zn и Fe, увеличение содержания Mg, P и Mo. При нормальном функциональном состоянии щитовидной железы выявлено наличие отрицательной корреляционной связи Cd с P (r - 0,64) и положительной с Zn (r - 0,79), положительной корреляционной связи Mn с Cu (r - 0,76), Mg (r - 0,67) и отрицательной с P (r - 0,66).

По содержанию в волосах и ногтях макро- и микроэлементов можно провести диагностику ряда заболеваний. Так, при заболеваниях соединительной ткани аутоиммунного характера наблюдается снижение меди, цинка, кальция, селена. При мочекаменной болезни - достоверное повышение кобальта, магния и фосфора.

При симпатадреналовых кризах, сочетающихся с нейтроэндокринно - обменной формой гипоталамического синдрома наблюдается достоверное повышение калия, магния, снижение марганца.

При аллергодерматозах, сочетающихся с синдромом мальабсорбции, выявлено резкое снижение цинка, достоверное повышение свинца и полиминеральный дефицит.

При остеопорозах различной этиологии выявлено достоверное повышение стронция, снижение магния, кальция, марганца, цинка и меди.

При заболеваниях сердечно-сосудистой системы выявлено достоверное снижение калия, магния хрома и меди.

При бронхиальной астме выявлено достоверное снижение цинка, меди и магния.

При нарушении углеродного обмена выявлено снижение хрома, калия, марганца и цинка.

Пример
Объектом исследования являлись волосы у пациентов с гипо- и гиперфункцией щитовидной железы, а также у контрольной группы с нормальной функцией щитовидной железы (норма). Содержание Al, Cd, СО, Cu, Fe, Mg, Mn, Мо, P, S, Pb, Zn определяли методом атомно-эмиссионного спектрального анализа с индуктивно связанной аргоновой плазмой. Измерение проводили на спектрохимической системе GBC (Австралия). Подготовку проб проводили методом кислотного озоления (Black et.a.-,1981). Количественно концентрация микроэлементов в волосах выражалась в мкг/г.

Статистическая обработка результатов производилась при помощи пакета STATISTICA. Рассчитывались средние отклонения, стандартные отклонения, корреляционные матрицы. Достоверность различия показателей в группах с дисфункцией щитовидной железы и нормой оценивалась непараметрическим критерием Манна-Уитни.

Показано достоверное различие (P < 0,05) в содержании кадмия, марганца и фосфора в группе с гипофункцией щитовидной железы по сравнению с нормой (см. график 1). Наблюдаемое снижение количества кадмия при гипофункции щитовидной железы происходит одновременно с изменением корреляционных связей. Так, при нормальной функции щитовидной железы кадмий имеет отрицательную корреляционную связь с фосфором (r - 0,64) и положительную с цинком (r - 0,73), при гипофункции щитовидной железы эти корреляционные связи исчезают и кадмий не имеет корреляционных связей ни с одним из исследованных элементов. Снижение количества марганца при гипофункции щитовидной железы также вносит изменение в систему корреляционных связей в сравнении с нормой. При нормальной функции щитовидной железы марганец имеет положительные корреляционные связи с медью (r - 0,76), магнием (r - 0,67) и отрицательную с фосфором (r - 0,66), при гипофункции щитовидной железы это соотношение меняется и появляется положительная корреляционная связь с железом (r - 0,69). При повышении количества фосфора при гипофункции щитовидной железы в сравнении с нормой характер его корреляционных связей переориентирован - при гипофункции щитовидной железы появляется отрицательная корреляционная связь с кобальтом (r - 0,76), в то время как в норме у фосфора выявлены отрицательные корреляционные связи с марганцем и кадмием (r - 0,64; r - 0,66).

Изменения в балансе микроэлементов при гиперфункции щитовидной железы в сравнении с нормой выражаются в увеличении количества магния, фосфора и молибдена (P < 0,05) (см. таблицы 2, 3, 4).

Различия в системе корреляционных связей между микроэлементами при гиперфункции щитовидной железы и нормой выстроены следующим образом (см. табл. 1).

Таким образом, показано, что при гиперфункции щитовидной железы распадаются корреляционные связи между микроэлементами, свойственные норме, и появляется соотношение между цинком и железом с высоким отрицательным коэффициентом корреляции (r - 0,90). Очевидно, что дисфункция щитовидной железы, как "гипо", так и "гипер", меняет биохимическую регуляцию депонирования микроэлементов в волосах.

Сравнение показателей концентрации микроэлементов в волосах между группами с гипофункцией и гиперфункцией щитовидной железы выявило достоверные различия (P < 0,05) меди, магния, марганца и молибдена с меньшими значениями при гипофункции и большими при гиперфункции щитовидной железы.

Характерным является различие в значениях меди, не проявляя достоверного отличия в сравнениях с нормой, различие между показателями при гипо- и гиперфункции становится достоверным.

Также следует отметить однотипное увеличение значений фосфора при гипо- и гиперфункции щитовидной железы в сравнении с нормой и отсутствие достоверных различий при сравнении показателей между этими двумя группами.

Увеличение количества фосфора в волосах при гипо- и гиперфункции щитовидной железы свидетельствует о нарушении физиологических условий содержания фосфора в плазме. Постоянный уровень фосфора в плазме поддерживается за счет действия витамина D, паратгормона и тиреокальцитонина, следовательно, в случае дисфункции щитовидной железы имеется нарушение в координации взаимодействия этих биоструктур. Изменение содержания фосфора в плазме и моче при гипо- и гиперпаратиреозе известно (А.А.Чирикин и др. Диагностический справочник терапевта, 1993, стр. 508).

Перераспределение магния в сыворотке крови при гипо- и гипертиреозе отражается на накоплении магния в волосах, увеличенное при гиперфункции и сниженное при гипофункции щитовидной железы. Аналогичные изменения происходят с марганцем и молибденом.

По статистике Хоттелинга нами показано, что совокупность показателей концентрации микроэлементов имеет достоверное различие при гиперфункции щитовидной железы в сравнении с нормой (P < 0,01) и при гиперфункции щитовидной железы в сравнении с гипофункцией (P < 0,05). Совокупность показателей при гипофункции щитовидной железы в сравнении с нормой не имела достоверного различия.

Клинические испытания предлагаемого способа были проведены на базе Научно - медицинского центра "Сильвер" на контингенте лиц с различными заболеваниями:
а) дисфункция щитовидной железы;
б) заболевание соединительной ткани аутоиммунного характера;
в) мочекаменная болезнь;
г) симпатадреналовые кризы, сочетающиеся с нейтроэндокринно-обменной формой гипоталамического синдрома;
д) аллергодермотозы, сочетающиеся с синдромом мальабсорбции;
е) остеопорозы различной этиологии;
ж) заболевания сердечно-сосудистой системы;
з) бронхиальная астма;
и) нарушение углеводного обмена.

Испытания показали, что концентрация макро- и микроэлементов в волосах и ногтях изменяются по сравнению с нормой в зависимости от характера заболевания.

При этом при определении макро- и микроэлементного состава ногтей, концентрация увеличивается на 15 - 20% по сравнению с волосами.

Способ используется в медицине. Для решения поставленной задачи в качестве биосубстрата используют волосы и ногти. В них определяют содержание макро- и микроэлементов Cu, Fe, Mg, Mn, P, Cd, Со, Мо, Рb, R, Са, Sе, Сr и их корреляционные связи. При изменении относительно нормы выявляют корреляцию с различными заболеваниями. Способ обеспечивает упрощение определения. 9 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

1. Способ определения макро- и микроэлементного баланса в организме путем выявления содержания микроэлементов в биосубстрате, отличающийся тем, что в качестве биосубстрата используют преимущественно волосы и ногти, при этом определяют содержание макро- и микроэлементов Cu, Fe, Mg, P, Zn, Cd, Co, Mo, Pb, K, Ca, Se, St, Cr и их корреляционные связи и при изменении относительно нормы содержания микроэлементов, нарушения корреляционных связей, отражающих ионный баланс в организме, выделяют корреляцию с различными заболеваниями. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при дисфункции щитовидной железы выявлены изменения относительно нормы в содержании микроэлементов Cu, Fe, Mg, Mn, P, Zn, Cd, Co, Mo и их корреляционные связи, при этом при гипофункции щитовидной железы выявлены достоверные различия (P < 0,05) в содержании Cd, Mn, Fe по сравнению с нормой, снижение количества Cd и одновременное изменение корреляционных связей, появление положительной корреляционной связи Mn с Fe, повышение содержания P и появление отрицательной корреляционной связи с Co (r - 0,76), снижение содержания Mg, Mn, Mo; при гиперфункции щитовидной железы выявлено наличие высокого отрицательного коэффициента корреляции (r - 0,90) между Zn и Fe, увеличение содержания Mg, P и Mo, при нормальном функциональном состоянии щитовидной железы выявлено наличие отрицательной связи Cd с P (r - 0,64) и положительной с Zn (r - 0,73), положительной корреляционной связи Mn с Cu (r - 0,76), Mg (r - 0,67) и отрицательной с P (r - 0,66). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при заболеваниях соединительной ткани аутоиммунного характера выявлено достоверное снижение меди, цинка, кальция, селена. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при мочекаменной болезни выявлено достоверное повышение кобальта, магния и фосфора. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при симпатадреналовых кризах, сочетающихся с нейроэндокринно-обменной формой гипоталамического синдрома, выявлено достоверное повышение калия, магния и снижение марганца. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при аллергодерматозах, сочетающихся с синдромом мальабсорбции, выявлено резкое снижение цинка, достоверное повышение свинца и полиминеральный дефицит. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при остеопорозах различной этиологии выявлено достоверное повышение стронция, снижение магния, кальция, марганца, цинка и меди. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при заболеваниях сердечно-сосудистой системы выявлено достоверное снижение калия, магния, хрома и меди. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при бронхиальной астме выявлено достоверное снижение цинка, меди и магния. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нарушении углеводного обмена выявлено снижение хрома, калия, марганца и достоверное снижение цинка.