Изменение содержания никеля в биопсийном материале слизистой оболочке желудка у больных с гастродуоденальной патологией, ассоциированной с H.Pylori

Центральная клиническая больница № 6 ОАО «РЖД», г. Москва

ВНИИ железнодорожной гигиены, г. Москва

Взаимосвязь состояния среды обитания человека, в частности ее химического состава, с показателями здоровья и качества жизни хорошо известна [1-3]. Тем не менее, в медицине изучение и использование этих знаний остается ограниченным и практически невостребованным клиническими дисциплинами. Важным для понимания условий жизнедеятельности организма в меняющейся среде его обитания является учение о микроэлементозах - дефиците, избытке или дисбалансе химических элементов, которые отражаются на здоровье человека [4,5].

На грани химии, биологии и медицины возникла новая научная область бионеорганическая химия. Бионеорганическая химия рассматривает роль ме­таллов в возникновении и развитии различных процессов в здоровом и боль­ном организме, создаёт новые эффективные препараты на основе металлоор­ганических соединений, активно участвует в борьбе за сохранение здоровья людей и продление человеческой жизни. Сбалансированность и стабильность микроэлементного состава является обязательным условием функционирования организма. Макро- и микроэлементы участвуют в регуляции синтеза ферментов, гормонов, витаминов и ряда белков. Процессы абсорбции микроэлементов из желудочно-кишечного тракта с последующей их элиминацией, поддерживают оптимальный гомеостаз. Нарушение этого равновесия может возникнуть благодаря избыточному поступлению в организм токсичных микроэлементов с водой и с пищей или связано с недостатком эссенциальных микроэлементов при заболеваниях или алиментарном их дефиците. Дефицит таких микроэлементов, как цинк, железо, медь, селен сказывается на морфо-функциональном состоянии слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки, ее восстановлении, свойствах пристеночной слизи, являющейся «первой линией» защиты гастродуоденальной зоны от агрессивных факторов воздействия [6,7]. Значение коррекции дисбаланса микроэлементов может быть сопоставимо с ролью генетических факторов в формировании здоровья [8,9].

Комплексный подход в исследовании уровня микроэлементов в различных биологических субстратах позволит с одной стороны, оценить характер изменений, их влияние на морфо-функциональное состояние слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки, с другой стороны, разработать оптимальные меры лечебно-профилактической коррекции, способствующие восстановлению микроэлементного гомеостаза и оздоровлению всего организма в целом. Патология желудочно-кишечного тракта отражается на гомеостазе многих систем организма, одним из важных регуляторов которого является полноценный состав микроэлементов [10,11].

Интерес к проблеме нарушения микроэлементного гомеостаза, определяемого как системный «микроэлементоз», связан с появлением новых данных о важности регуляторных функций биоэлементов и развитием трофологии параллельно с формированием принципов адекватного питания [12,13].Роль микроэлементов настолько велика, что любые изменения их параметров сказываются на функции многих органов и систем, затрагивая межсистемные и внутрисистемные закономерности метаболизма минеральных веществ [14]. Организм здорового человека обладает достаточно четкой системой саморегуляции. При избыточном поступлении макро- и микроэлементов начинает работать система элиминации. В желудочно-кишечном тракте блокируется всасывание элементов и они выводятся с калом. Дефект какого-либо звена является причиной избытка или недостатка элемента, либо дисбаланса других биологически активных веществ (гормонов, витаминов, ферментов), участвующих в сложных процессах регуляции, и проявляется различными клиническими симптомами [15,16,17]. Необходимо предварительное изучение биоэлементного баланса, на основании которого будет возможно создание методов полноценной комплексной коррекции [18]. Большую часть заболеваний можно отнести к патологии химического происхождения - дисэлементозу [19].

В последнее десятилетие большинство отечественных и зарубежных гастроэнтерологов в развитии гастродуоденита и язвенной болезни придают пилорическому хеликобактериозу, играющему важную роль в развитии воспалительных изменений в слизистой оболочке гастродуоденальной зоны.

Для успешной колонизации H.pylori в кислой среде желудка человека необходимо присутствие микроэлемента Ni2+ которым определяется активность фермента уреазы. В эксперименте на питательных средах было показано, H.pylori поглощает никель от четырех до 200 раз выше по сравнению с кишечной палочкой, уреазу от 400 до 30000 раз. Наблюдаемые различия в активности поглощения Ni2+ и повышение активности уреазы, связано скорее всего, за счет дополнительных белковых компонентов, которые отсутствуют в рекомбинантном штамме E.coli [20].

Биологическое действие этого микроэлемента в организме выяснено недос­таточно, тем не менее уже имеющаяся на этот счет информация свидетельст­вует о его значимости. Никель участвует в стимулировании процессов крове­творения, активации некоторых ферментов. Этот минерал обладает высокой способностью усиливать окислительно-восстановительные процессы в тканях. Никель в сочетании с кобальтом, железом, медью участвует в про­цессах кроветворения, а самостоятельно - в обмене жиров, обеспечении кле­ток кислородом. В определенных дозах никель активизирует действие инсу­лина. Оценка содержания никеля в организме проводится по результатам исследований крови, мочи и волос. Среднее содержание никеля в моче человека составляет 0,5-2,0 мкг/л, волосах - 0,1-2,0 мкг/г, сыворотке крови - 1,7-4,4 мкг/л, цельной крови - около 5 мкн/л, коже - 0,1 мкг/г, костях - 108-111 мкг/г. Повышенная концентрация никеля в моче (свыше 50 мкг/л) свидетельствует об интоксикации никелем организма. Никель относится к малоизученным микроэлементам. В организме человека он играет определенную физиологическую роль. Уже в период эмбриогенеза никель концентрируется в тех органах и тканях, где происходят интенсивные обменные процессы и где сосредоточен биосинтез гормонов, витаминов и других биологически активных соединений. Концентрацию макро- и микроэлементов в организме можно определить по их содержанию в крови, волосах, ногтях, слюне, желудочном соке, моче, грудном молоке, зубном дентине и костной ткани [21,22].

Исследование минеральных веществ в биологических жидкостях имеет свои ограничения. Так, определение содержания многих макро- и микроэлементов в крови часто не отражает истинные показатели их концентрации в тканях ввиду деятельности эндокринной, вегетативной и других систем организма, обеспечивающих гомеостаз. В то же время определение токсичных элементов в крови важно в диагностике интоксикации, имеющейся в момент анализа крови. Содержание элементов в суточной моче отражает их выведение в течение текущих суток [23]. К настоящему времени нет достаточно четких нормативов содержания микроэлементов в слизистой оболочке желудка.

 Вышеизложенное определяет перспективность и практическую значимость изучения микроэлементного обмена у больных с хроническим гастродуоденитом и язвенной болезнью, как дополнительных факторов патогенеза этих распространенных заболеваний. В доступной литературе мы не встретили работ по изучению Ni2+ в биопсийном материале слизистой оболочки желудка c различными формами её поражения.

Цель настоящей работы - изучить содержание Ni2+ в биопсийном материале слизистой оболочки желудка пациентов с гастродуоденальной патологией ассоциированных с H.pylori.

Материалы и методы. Нами проводилась сравнительная характеристика степени обсеменения слизистой оболочки желудка Н.pylori инфекцией, уровня Ni2+ в биопсийном материале cлизистой оболочки желудка у больных с гастродуоденальной патологией в разные стадии и фазы патологического процесса. Верификация состояния верхних отделов желудочно-кишечного тракта проводилась путем проведения эзофагогастродуоденоскопии при помощи эндоскопа «Evis 140» фирмы «Olympus» (Япония). Наличие и степень осеменения Н.pylori инфекцией слизистой желудка определялось двойной методикой: тестом на уреазную активность с помощью Quck test (Финдляндия), а также гистоморфологическим методом. Гистологические срезы окрашивались гематоксилином и эозином, по Романовскому -Гимза. Забор биопсийного материала проводился по общепринятой методике: 2 биоптата из антрального отдела, 2 биоптата из тела желудка.

Содержание Ni2+ в биопсийном материале слизистой желудка проводили следующим образом: биоптат слизистой желудка массой 3,43±0,21 мг помещали в кварцевый стаканчик, в 1,0 мл концентрированной азотной кислоты проводили минерализацию в печи ПДП-18М при температуре 450ºС до получения белого осадка. После охлаждения добавляли 0,3 мл концентрированной соляной кислоты выпаривая до влажного осадка. После проведения пробоподготовки измерения концентрации никеля в биоптатах проводили методом инверсионной вольамперометрии на анализаторе типа ТА (МУ 31-14/06).

Обследовано 78 пациентов. Средний возраст 54,8±0,32 Мужчин было 30, женщин - 48. Все больные были разделены на две категории в зависимости от характера изменений слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки: с деструктивно-язвенными изменениями слизистой оболочки желудка (СОЖ) и двенадцатиперстной кишки (12 п.к.) (острые, хронические эрозии желудка и 12 п.к., язва луковицы 12 п.к.), с поверхностными изменениями СОЖ и 12 п.к. (поверхностный гастрит, очаговый атрофический гастрит, дуоденит), табл. 1.

 Таблица 1. Характер изменений слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки в зависимости от инфицированности H.pylori

 Таблица 1. Характер изменений слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки в зависимости от инфицированности H.pylori

Статистическую обработку проводили при помощи программных пакетов Microsoft Excel XP. Вычисляли среднее арифметическое значение (М), ошибку среднего арифметического значения (m), различия между группами оценивали с помощью t-критерия Стьюдента, достоверными считались результаты при Р<0,05.

Результаты и обсуждение. Клиническая картина у наблюдаемых больных была полиморфной. Ведущими синдромами являлись: болевой, синдром диспепсических расстройств и астено-вегетативных нарушений. Ни один из выше перечисленных синдромов не встречался изолированно. Болевой синдром у большинства пациентов локализовался в эпигастральной, пилородуоденальной и околопупочной областях.

Содержание микроэлемента Ni2+ в биоптатах слизистой желудка отра-жало биоэлементный, локальный статус, являясь интегральным показателем минерального обмена у инфицированных H.pylori больных. Полученные данные указывают на повышенное содержание Ni2+ в биоптатах слизистой у больных инфицированных H.pylori, табл. 2.

Таблица 2. Содержание никеля в биоптатах слизистой оболочки желудка у больных с гастродуоденальной патологией в зависимости от обсемененности Н.рylori(М±m) мг./л

 Таблица 2. Содержание никеля в биоптатах слизистой оболочки желудка у больных с гастродуоденальной патологией в зависимости от обсемененности Н.рylori(М±m) мг./л

Примечания: *достоверность изменений р<0,001; **достоверность изменений р<0,001.

 У больных с деструктивными изменениями слизистой желудка, ассоциированные с Н.рylori, отмечено более выраженное повышение уровня никеля. Никель оказывают прямое цитотоксическое действие с повреждением эпителиоцитов слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки в результате кислото-пептидной агрессии с развитием воспалительно-пролиферативных процессов, а также нарушением оксидантно-прооксидантного равновесия.

Выводы. Уровень повышения Ni2+в биоптатах слизистой оболочке желудка у больных с деструктивными изменениями слизистой оболочки желудка зависит от степени и характера воспалительных изменений слизистой оболочки гастродуоденальной зоны, наличия инфекции H.pylori. Имеются сведения, что повышению содержания никеля в организме людей, страдающих хроническим гастродуоденитом, способствует кроме избыточного его поступления извне, также Н.рylori - инфекция, так как сам инфекционный агент синтезирует уреазу, содержащую никель [24]. Замечено, что соли никеля в малых количествах (до 5 мг) активируют такие пищеварительные ферменты, как панкреатические липазы (ферменты поджелудочной железы, расщепляющие некоторые липиды) и пепсин, в больших количествах (10–20 мг) никель способен ингибировать некоторые ферменты, включая пепсин. Предполагают, что канцерогенное действие Ni связано с внедрением его в клетки, где он вызывает нарушения ферментных и обменных процессов, в результате которых, возможно, образуются канцерогенные продукты. Никель связывается с РНК, значительно меньше с ДНК, вызы­вая нарушения структуры и функции нуклеиновых кислот, и с гистамином. Избыточное содержание никеля в тканях действует разрушающе на хромосомы и другие составляющие клеток, замедляет деятельность гормонов и ферментов, движение ионов по мембранам и снижает иммунную активность.

Список использованных источников:

1.Абдурахманов Т.Н. Экологические особенности содержания микроэлементов в организме животных и человека. - М., 2004.- 120 с.

  1. Актуальные вопросы детской гастроэнтерологии/ А.А.Баранов, П.Л.Щербаков// Вопросы современной педиатрии. - 2002. -№1. С. 12-16.
  2. Динамика эпидемиологических показателей заболеваемости органов пищеварения у детей/ А.И.Волков, Е.П.Усанова//Детская гастроэн­терология: настоящее и будущее. Матер. VII Конгр. педиатров Рос­сии. - М., 2002. - С.54.
  3. Подростковая медицина/ Л.И.Левина, А.М.Куликова. - СПб., 2006. С.229-254.
  4. Кислотозависимые заболевания у детей/ Л.Н.Малямова, С.Ю.Медведева// Вопросы детской диетологии. 2004. - Т.2, № 2. - С. 97-98.
  5. Selenium, glutathione and glutathione peroxidases in blood of patients with chronic liver diseases/ J.Czuczejko, B.A.Zachara, E.Staubach-Topczewska et al.// Acta Biochim. Pol. 2003. - Vol. 50, № 4. - P. 1147-1154.
  6. Prasad A.S. Zinc and immunity// Mol. Cell. Biochem. -1998.-Vol. 188, №1-2.-P. 63-69.
  7. Levander O.A. Selenium requirements as discussed in the 1996 joint F AO/IAEA/WHO expert consultation on trace elements in human nutrition// Biomed. Environ. Sei. 1997. - Vol. 10, №2-3.-P. 214-219.
  8. Shenkin A. Trace elements: contribution to the efficacy of nutritional support// Nestle Nutr. Workshop Ser. Clin. Perform. Programme. 2002. -№7.-P.133-145.
  9. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. - М.: Медицина, 1991. 496 с.
  10. Кудрин А.В., Скальный А.В., Жаворонков А.А. и др. Иммунофармакология микроэлементов. - М.: КМК, 2000. 537 с.
  11. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А. и др. Селен в организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе. - М.: Изд-во РАМН, 2002. 224 с.
  12. Уголев А.М. Трофология - новая междисциплинарная наука// Вестник АН СССР. 1980. (1). 50–61.
  13. Мазо В.К., Гмошинский И.В., Парфенов А.И. и др. Обеспеченность селеном различных групп гастроэнтерологических больных// Микроэлементы в медицине. 2001. 2 (1). 28–31.
  14. Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. – М.: Медицина, 1991. – 46 с.
  15. Бабенко Г.А. Микроэлементозы человека: патогенез, профилактика, лечение// Микроэлементозы в медицине. – 2001. – № 2 (1). – С. 2–5.
  16. Failla M. Trace Elements and Host Defense: Recent Advances and Continuing Challenges// J. Nutr. – 2003. – Vol. 133. – P. 1443S – 1447S.
  17. Луфт В.М. Теоретическая и прикладная трофология// Рос. журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2003. (4). 13–16.
  18. Металлы при остеоартрозе/ Под ред. О. В. Синяченко. – Д.: Норд-Пресс, 2008. – 404 с.
  19. Wolfram L., Bauerfeind P. Activities of urease and nickel uptake of Helicobacter pylori proteins are media-and host-dependent// Helicobacter 14 (4) 2009, 264-270
  20. Агаджанян Н.А., Скальный А. В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. – М.: КМК, 2001. – 83 с.
  21. Нарушения минерального обмена у человека (методическое пособие для врачей). – Д., 2006. – 82 с.
  22. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение): Практическое руководство для врачей и студентов медицинских вузов. – М.: КМК, 2001. – 96 с.
  23. Файзуллина Р.А. Клинико-патогенетическое значение нарушений обмена микроэлементов при хронической гастродуоденальной патологии у детей школьного возраста и разработка методов их коррекции: Автореф. … д-ра мед. наук. - Н.Новгород, 2002. - 42 с.