Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Key words
- ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
- Эксперимент
- Рисунок 1
- Список литературы
- References
- УДК 541.64+678.744 Kudaibergenov S.E.*
- Physico-chemical, complexing and catalytic properties of macroporous amphoteric cryogels
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
15 Estimation of ecological security and identification microelementoses on the based on elemental composition of hair In present work discussed about opportunity of estimation ecological security of region and areas and identification microelementoses on the based on elemental composition of hair. In this paper give some preliminary results of identify diseases which associated with an excess, lack or imbalance essential chemical elements. It is shown that the stable level of the chemical elements is an important factor of cell and tissue homeostasis. It has been established that individual elementogramma can be reliable test for estimation of ecological security and for the preclinical diagnosis with the following personal treatment and prevention identified microelementoses. Key words: estimation of ecological security, omics technology, metallom, individual elementogramma, microelementoses, personalize, medicine. Введение Экологическая безопасность (ЭБ) – это совокупность природных, социальных и других условий, обеспечивающих безопасную жизнь и деятельность проживающего на данной территории населения. Выбор показателей и критериев оценки экологической обстановки территории является одной из основных задач, направленной на управление экологическими и социальными процессами в регионе. Существуют множество методов, методик и оценочных параметров экологической обстановки местности, города или региона [1]. В настоящей работе мы приводим экспериментальные данные, полученные на основе анализа химического состава волос для оценки экологического состояния местности и риска развития патологии в организме у населения. Сейчас не вызывает сомнения, что загрязнение окружающей среды способно вызвать ряд экологически обусловленных заболеваний и, в целом, приводит к сокращению средней продолжительности жизни
людей, подверженных влиянию экологически неблагоприятных факторов. Современная наука неразрывно связано и все чаще использует данные современных аналитических методов, аппаратов и технологий. В биомедицине использование инновационных технологий, например, омикс-технологии способствуют формированию новой концепции индивидуального подхода каждому пациенту, т.е. персонализированную медицину [2-3]. С развитием аналитических методов и наукоемких технологий современные исследования проводятся на молекулярном, атомарном уровнях и нано частиц, то есть проводится определение и изучение генома, метаболома, метабонома, металлома и др. Метаболом представляет собой совокупность всех метаболитов, являющихся конечным продуктом обмена веществ в клетке, ткани, органе или организме [4], которые могут быть найдены как в биологическом образце, так и в единичном организме [5-6]. В настоящее время каталогизировано более 2500 метаболитов, 1200 лекарств и 3500 компонентов пищи, которые могут быть найдены в человеческом теле [7]. О метаболомах других организмов известно гораздо больше. Например, было охарактеризовано более 50000 метаболитов растений, многие из них были идентифицированы и охарактеризованы в единичных растениях [8-9].
Метабономика определяется как «количественное измерение динамического многопараметрического метаболического ответа живых систем на патофизиологические воздействия или генные модификации». Термин происходит от греческого мета, означающего «изменение», и номос, означающего «набор правил или закономерностей» [10]. Исторически метабономический подход был одной из первых попыток применить приемы системной биологии для изучения метаболизма [11-13].
Металломика – это количественное измерение компонентов металлома - продуктов взаимодействия ионных и атомных форм металлов с эндогенными лигандами ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
16 (нуклеотидами, нуклеозидами, белками, аминокислотами, углеводами и другие). В последнее время в понятие металломика все больше относят исследование не только металлов в организме, но и многих жизненно важных химических элементов[14-16]. В настоящее время установлена роль многих макро- и микроэлементов (МЭ) в процессах роста, дифференцировки, регенерации, апоптоза и некроза клеток, а также в патогенезе ряда заболеваний, что сопровождается значительными изменениями в элементном статусе организма [16]. Результаты многолетних исследований показали, что при ряде патологических процессов наблюдается однонаправленное изменение соотношений строго определенных элементов, однако различное по абсолютной величине [15]. Такое изменение элементного статуса обозначено Н.И. Калетиной с соавторами как первичная или стрессорная элементограмма. На фоне сохраняющейся стрессорной элементограммой у пациентов с клинически установленным диагнозом возникали дополнительные изменения элементного статуса, характерные для конкретного заболевания и они названы вышеуказанными авторами как «специфическая
может быть дополнительным неинвазивным диагностическим и прогностическим тестом. Изменение абсолютных показателей стрессорной и специфической элементограмм обусловлено многими факторами, в том числе генетическими, экологическими, питанием, схемой лечения и др. Целью настоящих пилотных исследований была оценка экологической безопасности региона на основе элементного состава волос и выявление микроэлементозов, т. е. заболеваний, связанных с избытком, дефицитом или дисбалансом жизненно важных химических элементов.
Исследование проводилось методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ИСП-АЭС) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой
(ИСП-МС), которые
обладают высокой чувствительностью и позволяют быстро и надежно определить уровень микро- и ультрамикроэлементов. За счет применения двух взаимодополняющих методов определения компонентов металлома в одной биопробе повышается надежность результатов, увеличивается набор количественно определяемых элементов и сокращается общее время, затрачиваемое на анализ. Объектом исследований служили волосы людей в возрасте 20-45 лет обоего пола, не занятых на производстве с вредными условиями работы. Анализ волос обладает целым рядом преимуществ: высокой информативностью, неинвазивностью, легкостью транспортировки и хранения образцов и т.д. Определение содержания химических элементов в волосах позволяет комплексно оценить воздействие эколого-гигиенических и физиологических факторов на организм. Методика характеризуется высокой информативностью, производительностью, чувствительностью и позволяет определять одновременно более 25 химических элементов в исследуемых объектах: Алюминий (Al), Бериллий (Be), Бор (B), Ванадий (V), Железо (Fe), Йод (I), Калий (K), Кадмий (Cd), Кальций (Ca), Кобальт (Co), Кремний (Si), Литий (Li), Магний (Mg), Марганец (Mn), Медь (Cu), Мышьяк (As), Натрий (Na), Никель (Ni), Олово (Sn), Ртуть (Hg), Свинец (Pb), Селен (Se), Фосфор (P), Хром (Cr), Цинк (Zn). Волосы состригались с затылочной части головы на всю длину в количестве не менее 0,1 г. Для снятия поверхностного загрязнения и обезжиривания волос применялся способ подготовки проб волос, рекомендованный МАГАТЭ. Для этого волосы обрабатывались ацетоном в течение 10-15 минут, а затем три раза промывались дистиллированной водой. Сушка волос будет производиться при комнатной температуре в течение 10-15 минут. ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
17 Результаты и обсуждение Данные результатов исследовании по содержания химических элементов в волосах (элементограмма) были в подавляющем большинстве в пределах референсных интервалов отклонения. Случай существенного отклонения от нормы носили разнонаправленный характер как по определенным жизненно необходимым химическим элементам, так и по их дефициту или избытку. Для более достоверной и адекватной интерпретации полученных результатов мы проводили дифференциацию данных женщин и мужчин (рисунки 1 и 2). Элементограмма волос каждого человека показывает его индивидуальный элементный статус – состояние компонентов металлома. Элементный состав волос отражает региональную специфику природных сред, обусловленную в большей степени длительным влиянием техногенных токсикантов и алиментарных факторов. Повышенное содержание свинца, фосфора, цинка, кремния, хрома в волосах у исследуемых групп людей свидетельствует об их высоком содержании в обитаемой среде, как следствии интоксикации организма этими химическими элементами.
Рисунок 1 – Отклонение от референсных величин элементного состава волос у женщин
мужчин
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
18 Изменению содержания кальция, калия, натрия и магния в волосах мы не стали уделять особого внимания, так как это может быть связаны с возрастом, образом жизни, социальным статусом, питанием и бывает кратковременным. Однонаправленные изменения содержания эссенциальных элементов (меди, цинка, йода) в сторону недостатка, особенно существенное снижения уровня кобальта (65-73%), могут свидетельствовать о патологических нарушениях в обмене веществ, нарушении внутриклеточного гомеостаза и пула металлома. Систематическое и длительное нарушение стабильного уровня химических элементов, особенно жизненно важных незаменимых микроэлементов, является тревожным сигналом, требующим комплексного исследования. Изменение содержания микроэлементов служит индикаторным тестом для оценки экологической безопасности местности и выявления нового кластера заболеваний, связанных с избытком, дефицитом или дисбалансом микроэлементов. Например, повышенное содержание кремния в волосах может указывать на умеренное нарушение водно-солевого обмена со склонностью к мочекаменной болезни, остеохондрозу, артрозам, болезням почек, волос, ногтей, бронхов и легких. Кобальт – составная часть витамина B 12 , недостаток которого наиболее ощутим в кроветворных тканях костного мозга и нервной ткани и может приводить к дегенеративным изменениям в спинном мозге, анемии Аддисон-Бирмера и задержке развития детей. Заключение
Таким образом, стабильный уровень металлома, т.е. жизненно необходимых химических элементов, является важнейшим фактором клеточного и тканевого гомеостаза. Индивидуальная элементограмма является динамическим показателем металлолигандного гомеостаза и может служить надежным тестом для оценки экологической безопасности региона и донозологической диагностики с последующим персонифицированным лечением и профилактикой выявленных микроэлементозов.
1
Мусихина Т.А. “Комплексная оценка и районирования экологической безопасности.. “ Дисс. Докт. Наук. Москва, 2011, 240 с. 2
analysis of the yeast genome». TrendsinBiotechnology16 (9): 373–8. DOI:10.1016/S0167- 7799(98)01214-1. PMID 9744112. 3
статус как часть персонализированной медицины” Журнал Здоровье семьи – XXI век. 2015. С. 384-389. 4
5
Jordan KW, Nordenstam J, Lauwers GY, Rothenberger DA, Alavi K, Garwood M, Cheng LL (March 2009). «Metabolomic characterization of human rectal adenocarcinoma with intact tissue magnetic resonance spectroscopy». Diseases of the Colon&Rectum52 (3): 520–5. DOI:10.1007/DCR.0b013e31819c9a2c. PMID 19333056. 6
Griffin JL, Vidal-Puig A (June 2008). «Current challenges in metabolomics for diabetes research: a vital functional genomic tool or just a ploy for gaining funding?». Physiol. Genomics34 (1): 1–5. DOI:10.1152/physiolgenomics.00009.2008. PMID 18413782. 7
Wishart DS, Tzur D, Knox C, et al. (January 2007). «HMDB: the Human Metabolome Database». Nucleic Acids Research 35 (Database issue): D521–6. DOI:10.1093/nar/gkl923. PMID 17202168. 8
De Luca V, St Pierre B (April 2000). «The cell and developmental biology of alkaloid biosynthesis». TrendsPlantSci. 5 (4): 168–73. DOI:10.1016/S1360-1385(00)01575-2. PMID 10740298.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
19 9
Griffin JL, Shockcor JP (July 2004). «Metabolic profiles of cancer cells». Nat. Rev. Cancer4 (7): 551–61. DOI:10.1038/nrc1390. PMID 15229480. 10
epidemiology». Mol. Syst. Biol. 2: 52. DOI:10.1038/msb4100095. PMID 17016518. 11
Nicholson JK, Lindon JC, Holmes E (November 1999). «'Metabonomics': understanding the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via multivariate statistical analysis of biological NMR spectroscopic data». Xenobiotica29 (11): 1181–9. DOI:10.1080/004982599238047. PMID 10598751 12
platform for studying drug toxicity and gene function». NatRevDrugDiscov1 (2): 153–61. DOI:10.1038/nrd728. PMID 12120097 13
health and disease». Cell 134 (5): 714–7. DOI:10.1016/j.cell.2008.08.026. PMID 18775301. 14
Essentials of medical geology. Impact of the Natural Environment on Public Health. 2005, Elsevier Ins.All rights reserved. P. 513-526; 633-644 15
гомеостаза (МЛГ)
как возможная причина развития неблагоприятных побочныхэффектов//Микроэлементы в медицине –2005. – т.5. –вып.4. – С.64–69. 16
животных / Д. Оберлис, Б. Харланд, А. Скальный; под ред. проф. А.В. Скального. — СПб.: Наука, 2008. — 543 с.
1
Musikhina TA "Comprehensive assessment and zoning of ecological safety .." Diss. Khim. Science. Moscow, 2011, 240 p. (in Russian). 2
analysis of the yeast genome». TrendsinBiotechnology16 (9): 373–8. DOI:10.1016/S0167- 7799(98)01214-1. PMID 9744112. 3
personalized medicine," Journal of Family Health - XXI century. 2015. pp 384-389. (in Russian). 4
Daviss (April 2005). «Growing pains for metabolomics». The Scientist19 (8): 25–28. 5
Jordan KW, Nordenstam J, Lauwers GY, Rothenberger DA, Alavi K, Garwood M, Cheng LL (March 2009). «Metabolomic characterization of human rectal adenocarcinoma with intact tissue magnetic resonance spectroscopy». Diseases of the Colon&Rectum52 (3): 520–5. DOI:10.1007/DCR.0b013e31819c9a2c. PMID 19333056. 6
research: a vital functional genomic tool or just a ploy for gaining funding?». Physiol. Genomics34 (1): 1–5. DOI:10.1152/physiolgenomics.00009.2008. PMID 18413782. 7
Database». Nucleic Acids Research 35 (Database issue): D521–6. DOI:10.1093/nar/gkl923. PMID 17202168. 8
biosynthesis». TrendsPlantSci. 5 (4): 168–73. DOI:10.1016/S1360-1385(00)01575-2. PMID 10740298. 9
Cancer4 (7): 551–61. DOI:10.1038/nrc1390. PMID 15229480. 10
Nicholson JK (2006). «Global systems biology, personalized medicine and molecular epidemiology». Mol. Syst. Biol. 2: 52. DOI:10.1038/msb4100095. PMID 17016518. 11
understanding the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
20 multivariate statistical analysis of biological NMR spectroscopic data». Xenobiotica29 (11): 1181–9. DOI:10.1080/004982599238047. PMID 10598751 12
Nicholson JK, Connelly J, Lindon JC, Holmes E (February 2002). «Metabonomics: a platform for studying drug toxicity and gene function». NatRevDrugDiscov1 (2): 153–61. DOI:10.1038/nrd728. PMID 12120097 13
Holmes E, Wilson ID, Nicholson JK (September 2008). «Metabolic phenotyping in health and disease». Cell 134 (5): 714–7. DOI:10.1016/j.cell.2008.08.026. PMID 18775301. 14
2005, Elsevier Ins.All rights reserved. P. 513-526; 633-644 15
Kaletina N.I., Kaletina G.I., Skalny A.V. Violation of metal-ligand homeostasis (mlg) as a possible cause of adverse pobochnyheffektov // Trace Elements in Medicine -2005. - V.5. - vyp.4. - S.64-69. (in Russian). 16
Oberlis D. The biological role of macro- and micronutrients in humans and animals / Oberlis D., B. Harland A. Rock; ed. prof. AV Rocky. - SPb .: Science, 2008. - 543 p. (in Russian).
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
21 УДК 541.64+678.744 Kudaibergenov S.E.*
K.I. Satpayev Kazakh National Research Technical University, Laboratory of Engineering Profile Institute of Polymer Materials and Technology *Е-mail: skudai@mail.ru
cryogels
The results of physico-chemical, complexing and catalytic properties of macroporous amphoteric cryogels synthesized in cryoconditions are presented in this work. The composition, values of the isoelectric points, pore size, kinetics and swelling degree of amphoteric cryogels have been determined. Complexation of amphoteric cryogels with respect to transition metal ions, surfactants, and dyes has been studied in dynamic conditions. The ability of amphoteric cryogels with immobilized gold nanoparticles as flow-through catalytic reactor is demonstrated in hydrogenation of 4-nitrophenol and oxidation of dithiotreitol. жүктеу/скачать 31,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|