Способ диагностики индекса нагрузки токсиканта в ротовой жидкости для дальнейшего лечения и профилактики токсикоэлементоза у пациента Российский патент 2024 года по МПК G01N33/84 G01N33/487 G01N30/72 A61C7/00 

Изобретение относится к области медицины, в частности к стоматологии и медицинской элементологии, к разделу профилактики стоматологических заболеваний и соматических состояний, и предназначено для диагностики интенсивности воздействия токсикантов и поллютантов: никеля (Ni), кадмия (Cd), свинца (Pb) (в ротовой жидкости), а также других тяжелых металлов на организм пациентов с внутриротовой ортодонтической аппаратурой длительного ношения из различных материалов (металлические сплавы, термопластики, пластмассы, композиты).

Макро- и микроэлементы – компоненты закономерно существующей сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма, обладающей избирательным поглощением определенных микроэлементов, их избирательной концентрацией в клетках, тканях, органах, волосах, крови, ротовой жидкости и др., а также селективной элиминацией, которые обеспечивают поддержание микроэлементного гомеостаза.

Химические элементы обладают антагонизмом и синергизмом, процессы которых происходят в тканевом и клеточном метаболизме. Так кальций, цинк и марганец уменьшают уровень свинца в организме. Цинк и медь, цинк и кадмий – функциональные антагонисты.

Техногенная революция привела к появлению промышленных предприятий и техногенному загрязнению окружающей среды обитания человека, в том числе токсикантами и поллютантами, такими как, тяжелые металлы и их соединения.

Избыточное накопление в организме токсикантов приводит к снижению уровня жизненно важных химических элементов, их дисбалансу. Дисбаланс микроэлементов можно рассматривать как пусковой механизм дизрегуляционной патологии, а его коррекцию – как саногенетический механизм (Крыжановский Г.Н. с соавт. 2005, 2009; Карганов М.Ю., 2014).

Наиболее часто для оценки гиперэлементоза тяжелых металлов в ротовой жидкости у пациентов используются абсолютные цифры концентрации токсиканта в ротовой жидкости, превышающие предельно допустимые концентрации, или уровень, превышающий верхнюю границу референтного интервала без учета концентрации их функциональных антагонистов. Показатели рассчитываются по-разному разными авторами и их данные неоднозначны. Данный известный способ является субъективным, не предоставляет информации о содержании и распределении макро- и микроэлементов в изучаемых образцах биосубстрата.

По степени уже развившегося гиперэлементоза токсиканта определяется устойчивость (предрасположенность) к заболеванию и прогнозируется дальнейшее развитие соматического процесса, как правило, сопровождаемого развитием воспалительных реакций разной интенсивности. Оценку индивидуальной нагрузки токсикантом проводят следующим образом: при стоматологическом обследовании определяют индивидуальную интенсивность развития заболеваний пародонта или катарального гингивита по данным рентгенологического исследования и индексам гигиены рта, зубного налета, кровоточивости и КПУ.

Индивидуальные показатели могут быть сравнимы с индексами других лиц этого возраста и позволяют врачу отнести обследуемого по значению индексов к одной из четырёх групп: высокая, средняя, низкая интенсивность (восприимчивость) и группа резистентных к развитию воспалительных заболеваний полости рта. Оценка индивидуальной поражённости кариесом, катаральным гингивитом или пародонтитом предопределяет выбор индивидуальных методов профилактики, а также кратность проведения профилактических процедур.

Однако перечисленные способы ограничены в сравнении и неоднозначны. Так, в этих методах не учитываются начальные стадии воспаления, невозможно проводить сравнение интенсивности гиперэлементоза токсикантом, не учтены индивидуальные особенности пациентов.

У вышеперечисленных методов есть следующие недостатки:

1. Невозможно проводить сравнение интенсивности нагрузки токсиканта между разными возрастными группами, так как значения показателей интенсивности в числовом виде имеют разную интерпретацию по разным возрастным группам.

2. Некорректное определение индекса у людей и невозможность прослеживать динамику изменения интенсивности нагрузки токсиканта и воспалительного процесса, при переходе наблюдаемого из одной диспансерной группы в другую с учетом индивидуальных особенностей организма пациента и его гомеостаза.

Для устранения подобных недостатков нами разработан универсальный способ диагностики нагрузки токсиканта в виде ИИНТ (индивидуальный индекс нагрузки токсиканта) в ротовой жидкости пациента с учетом концентрации его функционального антагониста в виде эссенциального макро- или микроэлемента при сравнении с референтными индексами РИНТ в условиях физиологической нормы.

Задачей изобретения является создание более эффективного (информативного) способа диагностики нагрузки токсиканта в ротовой жидкости на организм пациента.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является возможность неинвазивного получения более объективных данных посредством регистрации микроэлементного состава на наноструктурном уровне с оценкой ее основных элементов при помощи анализа ротовой жидкости масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой, которые затем преобразуются в оценочные индексы по предложенным формулам.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения индивидуального индекса нагрузки токсиканта в ротовой жидкости пациента (ИИНТ), его сравнение с показателем РИНТ, что позволяет дальнейшее планирование лечения гиперэлементоза токсиканта и профилактики его проявлений в виде воспалительных заболеваний в полости рта и состояния соматического здоровья пациента.

Оценивать концентрацию нагрузки токсиканта на организм следует не отдельно по абсолютной концентрации в ротовой жидкости пациента, а по его индексу соотношения с концентрацией его функционального антагониста, который сравнивается с индексом нагрузки токсиканта у здоровых пациентов (1-2 группы здоровья) в условиях физиологичной нормы (РИНТ).

В норме при физиологичных условиях индекс нагрузки токсиканта (РИНТ) определяется соотношением верхней границы референтного интервала токсиканта к нижней границе референтного интервала его функционального антагониста у здорового пациента в ротовой жидкости.

Технический результат достигается тем, что определяют ИИНТ (индивидуальный индекс нагрузки токсиканта) в ротовой жидкости пациента, производя расчёт по формуле:

ИИНТ равно абсолютный уровень концентрации токсиканта в ротовой жидкости пациента, делёный на уровень концентрации его функционального эссенциального микроэлемента-антагониста.

Индекс ИИНТ сравнивают с РИНТ (референтным индексом нагрузки токсиканта) у здорового пациента в условиях физиологической концентрации нагрузки токсиканта и его эссенциальных элементов-антагонистов, который определяют по формуле:

РИНТ равно значение верхней границы референтного интервала токсиканта к нижней границе референтного интервала его функционального антагониста у здорового пациента в ротовой жидкости.

Далее производят сравнение ИИНТ с РИНТ. Если значение ИИНТ (индивидуального индекса нагрузки токсиканта) в ротовой жидкости меньше РИНТ (референтного индекса физиологической концентрации нагрузки токсиканта и его эссенциальных элементов-антагонистов), то воздействие нагрузки токсиканта на организм незначимо, работает саногенетический механизм. При обратном соотношении (увеличении значения) следует проводить лечебные и профилактические мероприятия.

Данный способ определения оценки интенсивности нагрузки токсиканта в ротовой жидкости позволяет оценивать интенсивность его воздействия на организм пациента в любой возрастной группе и позволяет проводить их сравнение по единым критериям независимо и индивидуально.

Способ осуществляется следующим образом.

Врач стоматолог осматривает зубные ряды пациента при помощи зонда и зеркала, а также изучает его ортопантомограмму с учётом биологического возраста, пола, количества и качества зубов, зубных рядов на предмет определения интенсивности воспалительных проявлений краевого пародонта и кариозного процесса с учётом дальнейшего планирования их лечения и профилактики у пациента.

Далее, с учетом жалоб и клинических данных пациента у него определяют в лабораторных условиях уровень нагрузки токсикантов в ротовой жидкости методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (МС-ИСП). По данным МС-ИСП концентрации химических элементов в ротовой жидкости пациента определяют индивидуальный индекс ИИНТ, производя расчёт по формуле ИИНТ = Т/э, где: Т – абсолютный уровень токсиканта в ротовой жидкости; э – абсолютный уровень его функционального эссенциального микроэлемента-антагониста.

Далее, соотношение ИИНТ пациента сравнивают с показателем РИНТ референтного индекса физиологической концентрации нагрузки уровня токсиканта и его эссенциальных элементов-антагонистов у здоровых пациентов и делают заключение.

Статистическая обработка результатов проведена по общепринятым методикам параметрической и вариационной статистики. Рассчитывалась степень достоверных различий по критерию Стъюдента. Показатели рассчитывались с помощью программ «Statistica 10,0», «Excel» на компьютере.

Представленные ниже примеры позволяют продемонстрировать реализацию настоящего изобретения в полном объёме.

Диагностические возможности расширяет оценка связей химических элементов по величине их соотношений (Г.К. Барашков с соавт., 2003; А.В. Скальный, 2004; Krupka et al., 2004). Индексы ИИНТ и РИНТ следует рассматривать как новый фактор, несущий дополнительную информацию при изучении влияний исходных показателей. Например,

функциональными антагонистами свинца являются магний, кальций, цинк, железо (Табл.1). В Табл. 1., представлены значения индексов РИНТ никеля, кадмия, свинца с их функциональными антагонистами у молодых здоровых пациентов в ротовой жидкости.

Для определения индекса РИНТ, например, РИНТ_Cd/Zn показатель верхней границы референтных допустимых значений тяжелого металла, кадмия (0,001 мкг/мл) делят на показатель нижней границы референтного уровня эссенциального элемента (функционального антагониста токсиканта) при физиологической норме в ротовой жидкости, (Табл. 1), в данном случае, цинк (0,3 мкг/мл). Результатом этого соотношения является референтный индекс нагрузки токсиканта с учетом его функционального эссенциального антагониста, например,

РИНТ _Cd/Zn = 0,001: 0,3 = 0,003 (в границах референтных значений).

Индивидуальное определение соотношения Cd/Zn у здорового пациента с брекет-системой через 6 месяцев коррекции (ИНТФ _Cd/Zn = 0,0029: 1,65 = 0,00175↓) указывает на снижение данного коэффициента при его сравнении с индексом биологически допустимого уровня токсиканта (0,003), несмотря на значительное повышение абсолютных значений концентрации Cd и Zn (делимого и делителя) в течении 6 месяцев после фиксации брекет-системы, что является положительным признаком (Табл. 2), так как работает саногенетический механизм.

В Табл. 2., представлены значения индексов ИИНТ никеля, кадмия, свинца с их функциональными антагонистами в ротовой жидкости у пациентов с брекет-системой через 6 месяцев от начала ортодонтической коррекции без воспалительных проявлений в полости рта. Стрелкой показаны результаты сравнения с Табл.1.

Из Табл. 2 видно, что у пациентов в возрасте 18-25 лет с аномалиями положения зубов и сужением зубных рядов при здоровом пародонте, лечившихся брекет-системой в течение шести месяцев значения индексов нагрузки содержания токсических элементов (кадмий, свинец и никель) в ротовой жидкости (ИИНТ) находятся ниже референтных значений РИНТ при здоровом пародонте (Табл. 1).

Данное положение объясняется тем, что, несмотря на абсолютное увеличение концентрации токсикантов, произошло значительное повышение концентрации в ротовой жидкости их антагонистов (эссенциальных элементов Zn, Cu, Ca, Fe), соответственно, в 5 раз, в 3 раза, в 1,5 раза, в 2 раза.

В целом, следует отметить благоприятное влияние аппаратурного ортодонтического лечения брекет-системой на организм пациентов без воспалительных процессов в полости рта, улучшение показателей индексов соотношения токсикантов с эссенциальными макро- и микроэлементами, их сбалансированность, что повышает качество жизни молодых пациентов (Табл. 1 и 2).

По нашим данным у 60% пациентов при лечении брекет-системой с самолигирующими брекетами через шесть месяцев лечения развивается катаральный гингивит. При этом резко меняется соотношение макро- и микроэлементного состава ротовой жидкости. На фоне дефицита селена увеличиваются эссенциальные макро- и микроэлементы, а также повышаются абсолютные концентрации токсикантов Ni, Cd и Pb. Однако, рассматривая индексы данных токсикантов с их функциональными антагонистами (Табл. 3) внушает опасение повышение коэффициентов Ni/Zn (значение больше в 7,9 раза показателя референтного интервала) и Cd/Cu (больше в 1,9 раза показателя допустимого референтного уровня).

В Табл. 3., представлены значения индексов ИИНТ никеля, кадмия, свинца с их функциональными антагонистами в ротовой жидкости у пациентов с брекет-системой через 6 месяцев от начала ортодонтической коррекции на фоне развившегося катарального гингивита. При этом ИИНТ _Ni и _Cd больше РИНТ _Ni и _Cd.

Следовательно, риск избытка токсичных концентраций никеля и кадмия может отражать избыточное поступление в организм данных элементов и снижение иммунитета пациента, способствовать аллергизации организма, особенно при недостатке концентрации селена Se, являющегося антагонистом кадмия, наряду с Zn и Cu.

Дефициты эссенциальных элементов, которые являются функциональными антагонистами тяжелых металлов, на фоне воспалительных процессов в полости рта способствуют накоплению металлов-токсикантов, что актуально как для подростков, так и молодых и взрослых людей при использовании ортодонтических брекет-систем.

Повышение уровня токсических элементов является показанием к их снижению и проведению профилактических мероприятий.

Снижение токсического уровня гиперэлементозов никеля и кадмия у этой группы больных можно добиться назначением хелатных форм биоцинка и меди в течение двух месяцев с последующим повтором исследования ротовой жидкости, а также изменением минерального состава ежедневного рациона питания.

Хронический дефицит или избыток химических элементов может длительное время регуляторно компенсироваться в пределах нормальных функций организма за счет улучшения функции желудочно-кишечного тракта, поступления воды, макронутриентов, пищевых волокон, витаминно-минеральных комплексов, диетотерапии. При срыве механизмов метаболической компенсации, дизэлементоз превращается в дизрегуляционный процесс, когда состояние предболезни переходит в болезнь на органном уровне. Следует отметить, что дисбаланс биоэлементов может являться пусковым механизмом дизрегуляционной патологии, а его коррекция – как саногенетический механизм.

Способ обеспечивает более раннее и достоверное выявление группы риска нагрузки токсиканта на организм пациента с длительной фиксацией внутриротовой ортодонтической аппаратуры из разных материалов и ортопедических конструкций. Патентуемый способ является неинвазивным, что является также его преимуществом.

Литература

1. Крыжановский Г.Н. Физиология, патофизиология и медицина
Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2005. № 3. С. 2-4.

2. Баркаган З.С., Буторина Е.В., Гольдберг Е.Д., Дыгай А.М., Жданов В.В., Захаров Ю.М., Зюзьков Г.Н., Козлов Ю.А., Коноплянников А.Г., Лаврова В.С., Лукьянова Т.А., Макаров В.А., Новицкий В.В., Петрухина Г.Н., Провалова Н.В., Рязанцева Н.В., Скурихин Е.Г., Ставрова Л.А., Суслов Н.И., Сушкевич Г.Н. и др. Монография под редакцией: Гольдберг Е.Д., Крыжановский Г.Н. Дизрегуляционная патология системы крови / – Москва: Издательство "Медицинское информационное агентство", 2009. – 432 с. – ISBN 978-5-89481-724-8. – EDN SISNJN.

3. Акмаев И.Г., Александров А.С., Алчинова И.Б., Бочаров Е.В., Карганов М.Ю., Крыжановский Г.Н., Кучеряну В.Г., Магаева С.В., Морозов С.Г., Носкин Л.А., Панфилов Д.Н., Пшенникова М.Г.1, Сарманаев С.Х., Сепиашвили Р.И., Сюч Н.И., Фисун А.Я., Чувин Б.Т. Санология / Под редакцией академика РАН А.А.Кубатиева, члена-корреспондента РАН В.Б.Симоненко. – Москва: Федеральное государственное унитарное предприятие "Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительский центр "Наука", 2014. – 285 с. – ISBN 978-5-02-039071-3. – EDN TAAYQF.

4. Барашков Г., Зайцева Л. Возможные побочные эффекты металлосодержащих препаратов / Г. Барашков, Л. Зайцева // Врач. – 2005. – № 9. – С. 44-46. – EDN MTGJFD.

5. Барашков Г.К., Балкаров И.М., Зайцева Л.И., Кондахчан М.А., Константинова Е.А., Деньгин В.В. Диапазон содержания тяжелых металлов (ТМ) в цельной крови взрослых россиян центра страны / Г. К. Барашков, И. М. Балкаров, Л. И. Зайцева [и др.] // Микроэлементы в медицине. – 2003. – Т. 4, № 3. – С. 1-5. – EDN NRCHPP.

6. Скальный, А. В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение): Практ. рук. для врачей и студентов мед. вузов / А. В. Скальный; А. В. Скальный. – Москва: РГБ, 2004. – 1 с. – EDN QLKHTV.

Табл.1. Референтный индекс нагрузки токсикантов (РИНТ) в ротовой жидкости у здоровых пациентов без ортодонтической аппаратуры

РИНТ никеля, кадмия, свинца с их функциональными антагонистами Ni/Zn 0,04/0,3=0,13 Ni/Fe 0,04/0,1=0,4 Cd/Zn 0,001/0,3=0,003 Cd/Cu 0,001/0,02=0,05 Pb/Ca 0,01/40=0,00025 Pb/Mg 0,01/3,5=0,0028 Pb/Zn 0,01/0,3=0,033 Pb/Fe 0,01/0,1=0,1

Табл.2. Индивидуальный индекс нагрузки токсикантов (ИИНТ) в ротовой жидкости у здорового пациента с брекет-системой

ИИНТ никеля, кадмия, свинца с их функциональными антагонистами Ni/Zn 0,042/1,65=0,025↓ Ni/Fe 0,042/0,46=0,091↓ Cd/Zn 0,0029/1,65=0,00175↓ Cd/Cu 0,0029/0,096=0,03↓ Pb/Ca 0,0054/45,25=0,00012↓ Pb/Mg 0,0054/4,69=0,0012↓ Pb/Zn 0,0054/1,65=0,0033↓ Pb/Fe 0,0054/0,46=0,012↓

Табл.3. Индивидуальный индекс нагрузки токсикантов (ИИНТ) в ротовой жидкости у пациента с брекет-системой на фоне развившегося катарального гингивита

ИИНТ никеля, кадмия, свинца с их функциональными антагонистами Ni/Zn 3,72/3,64=1,02↑ Ni/Fe 3,72/9,38=0,395↓ Cd/Zn 0,0041/3,64=0,001↓ Cd/Cu 0,0041/0,042=0,097↑ Pb/Ca 0,0156/63,2=0,00002↓ Pb/Mg 0,0156/7,22=0,002↓ Pb/Zn 0,0156/3,64=0,004↓ Pb/Fe 0,0156/9,38=0,0016↓

Примечание: ↓- уменьшенный результат сравнения ИИНТ с РИНТ и ↑ - увеличенный результат сравнения ИИНТ с РИНТ определенных индексов тяжелых металлов пациента, в данном случае Ni/Zn и Cd/Cu, в связи с избытком Ni и Cd и недостатком в организме Zn и Cu.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и медицинской элементологии, и может быть использовано для диагностики воздействия токсиканта – металла: никеля (Ni), кадмия (Cd), свинца (Pb) на организм пациентов с внутриротовой ортодонтической аппаратурой брекет-системы из никель-титановых сплавов. Проводят определение в ротовой жидкости пациента уровня токсикантов: Ni, Cd и Pb и их элементов-агонистов: цинка (Zn), железа (Fe), меди (Cu), кальция (Ca), магния (Mg) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП). По данным МС-ИСП определяют индивидуальный индекс нагрузки токсиканта (ИИНТ) по формуле ИИНТ = Т/э, где Т – уровень токсикантов Ni, Cd и Pb в ротовой жидкости; э - уровень его элемента-антагониста: Zn и Fe (Ni); Zn и Cu (Cd); Ca, Mg, Zn и Fe (Pb) в ротовой жидкости. ИИНТ сравнивают с референтным индексом нагрузки данного токсиканта (РИНТ), приведенным в таблице 1 описания. При ИИНТ меньше РИНТ диагностируют отсутствие воздействия токсиканта на организм пациента, риск развития гиперэлементоза низкий. При ИИНТ больше РИНТ диагностируют воздействие токсиканта на организм пациента. Способ обеспечивает возможность повышения точности определения индивидуального индекса нагрузки токсиканта в ротовой жидкости пациента (ИИНТ), его сравнения с показателем РИНТ, что позволяет дальнейшее планирование лечения гиперэлементоза токсиканта и профилактики его проявлений в виде воспалительных заболеваний в полости рта и состояния соматического здоровья пациента, за счет неинвазивного получения данных посредством регистрации микроэлементного состава на наноструктурном уровне с оценкой ее основных элементов при помощи анализа ротовой жидкости масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой, которые затем преобразуют в оценочные индексы по предложенным формулам. 3 табл.

Способ диагностики воздействия токсиканта - металла: никеля (Ni), кадмия (Cd), свинца (Pb) на организм пациентов с внутриротовой ортодонтической аппаратурой брекет-системы из никель-титановых сплавов, включающий определение в ротовой жидкости пациента уровня токсикантов: Ni, Cd и Pb и их элементов-агонистов: цинка (Zn), железа (Fe), меди (Cu), кальция (Ca), магния (Mg) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП), характеризующийся тем, что по данным МС-ИСП определяют индивидуальный индекс нагрузки токсиканта (ИИНТ) по формуле

ИИНТ = Т/э,

где Т - уровень токсикантов: Ni, Cd и Pb в ротовой жидкости;

э - уровень его элемента-антагониста: Zn и Fe (Ni); Zn и Cu (Cd); Ca, Mg, Zn и Fe (Pb) в ротовой жидкости;

ИИНТ сравнивают с референтным индексом нагрузки данного токсиканта (РИНТ), приведенным в таблице 1 описания;

и при ИИНТ меньше РИНТ диагностируют отсутствие воздействия токсиканта на организм пациента, риск развития гиперэлементоза низкий, а при ИИНТ больше РИНТ диагностируют воздействие токсиканта на организм пациента.