Danuta Wiechuła, Jerzy Kwapuliński, Krzysztof Loska 1), Henryka Orczyk-Froncz 2), Ewa Szołtysik

Transkrypt

1 BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. XL, 2007, 2, str Danuta Wiechuła, Jerzy Kwapuliński, Krzysztof Loska 1), Henryka Orczyk-Froncz 2), Ewa Szołtysik ZAWARTOŚĆ PIERWIASTKÓW WE WŁOSACH ŁONOWYCH ME ŻCZYZN W WYBRANYCH STANACH CHOROBOWYCH Katedra i Zakład Toksykologii Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach Kierownik: prof. dr hab. J. Kwapuliński 1) Instytut Inżynierii Wody i Ścieków Politechniki Śląskiej w Gliwicach Kierownik: prof. dr hab. M. Bodzek 2) Powiatowy Szpital Specjalistyczny nr 4 w Bytomiu We włosach łonowych mężczyzn z ostrym zapaleniem trzustki, zapaleniem wyrostka robaczkowego i otrzewnej oraz tętniakiem jamy brzusznej oznaczono zawartość Ca, Mg, K, Fe, Zn, Cu, Cd, Pb, Cr, Ni i As. Stwierdzono istotne statystycznie różnice w zawartości magnezu i wapnia w grupie ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego oraz istotny wzrost zawartości wapnia i cynku w grupie chorych z tętniakiem aorty brzusznej w porównaniu z grupa kontrolna. Hasła kluczowe: włosy łonowe, mężczyźni, pierwiastki, ostre zapalenie trzustki, zapalenie wyrostka robaczkowego i otrzewnej, tętniak jamy brzusznej. Key words: pubic hair, males, elements, pancreatitis, appendicitis, peritonitis, abdominal aortic aneurysm. W ostatnich latach do oceny zawartości metali w organizmie coraz częściej wykorzystywane są włosy. Pozwalają one na oszacowanie niedoborów biopierwiastków w organizmie, a także na ustalenie poziomu pierwiastków toksycznych (1 5). W porównaniu z próbkami krwi i moczu mają cały szereg zalet: ich zebranie i transport są łatwiejsze i bezpieczniejsze, analiza tańsza i nie niesie ze sobą groźby zakażenia. Stężenie pierwiastków we włosach jest razy większe niż w moczu i krwi, co pozwala zmniejszyć błąd oznaczania i ułatwia procedurę analityczną. Diagnostyczną użyteczność włosów potwierdzają prace wielu autorów, wykazujących istnienie korelacji między zawartością pierwiastków we włosach, a ich poziomem w ustroju, zarówno w przypadku równowagi fizjologicznej, jak również w stanach patologicznych (6 12). Trzeba jednak pamiętać, że badanie włosów wymaga również zachowania dużej ostrożności. Ważne jest zarówno odpowiednie pobranie próbki, jak i jej przechowywanie w sposób uniemożliwiający zanieczyszczenie włosa. Na wyniki analizy włosów mogą wpływać także zabiegi fryzjerskie, mogące prowadzić do zmiany chemicznej i fizycznej struktury włosa, co wpływa na jego

2 180 D. Wiechuła Nr 2 zdolność do wiązania metali. Z tego względu znacznie dogodniejsze jest badanie włosów łonowych, które z reguły nie są poddawane zabiegom fryzjerskim, stosowanym w przypadku włosów głowy. Mimo wzrastającego zainteresowania włosami łonowymi, jako dogodnym materiałem w analizach klinicznych, informacje na temat zawartości metali w tych włosach są w dalszym ciągu ograniczone (13 16). Badania miały na celu określenie zawartości pierwiastków we włosach łonowych w przebiegu wybranych chorób. MATERIAŁ I METODY Na przeprowadzenie badań uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach L.dz. NN /I/02. Badaniami objęto mężczyzn hospitalizowanych w Wojewódzkim Szpitalu Specjalistycznym nr 4 w Bytomiu z powodu: ostrego stanu zapalnego trzustki (grupa 1), zapalenia wyrostka robaczkowego i zapalenia otrzewnej (grupa 2) oraz tętniaka jamy brzusznej (grupa 3). Grupę kontrolną stanowili mężczyźni, u których nie stwierdzono żadnego z ww. schorzeń (grupa 0). Szczegółową charakterystykę badanych grup zestawiono w tab. I. Tabela I Charakterystyka grupy badanej Table I Characteristics of study group Grupa n Wiek (lata) Pala cy/niepala cy 0 kontrolna 15 1 mężczyźni z ostrym stanem zapalnym trzustki 10 2 mężczyźni ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego i zapaleniem otrzewnej 3 mężczyźni z tętniakiem aorty brzusznej ,5 (46 75) 60,7 (48 79) 62,1 (44 75) 63,1 (48 73) 7/10 5/5 6/7 10/8 Materiałem do badań były włosy łonowe. Włosy do badań pobrano i przygotowano do oznaczenia zawartości metali zgodnie z zaleceniami Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej IAEA (17). Do mycia włosów łonowych stosowano wodę dejonizowaną oraz aceton cz.d.a. Każda próbka była płukana w acetonie, następnie trzykrotnie w wodzie i ponownie w acetonie. Czas kontaktu włosów z roztworem wynosił w każdym przypadku 10 min. Następnie próbki suszono w temp. 105 C do stałej masy. Próbkę włosów łonowych o masie mg mineralizowano na mokro za pomocą mineralizacji mikrofalowej z użyciem 2 cm 3 stęż. HNO 3 spektralnie czystego. Po mineralizacji z próbek odparowywano kwas, a następnie dodawano 0,5 cm 3 HNO 3 oraz 10 cm 3 wody, przenoszono do kolb miarowych obj. 25 cm 3 i uzupełniano do kreski. Równolegle z próbkami włosów łonowych prowadzono mineralizację materiału referencyjnego CRM 397 (Trace elements in human hair). Otrzymane z sześciu powtórzeń średnie wyniki były następujące: 0,49 μg Cd/g (wartość certyfikowana 0,521 μg Cd/g), 31,5 μg Pb/g (wartość certyfikowana 33,0 μg Pb/g) i 205 μg Zn/g (wartość certyfikowana 199 μg Zn/g). Poprawność oznaczeń pozostałych pierwiastków sprawdzono metodą dodatku wzorca. W analizie statystycznej wyników zastosowano program Statistica for Windows 5,5pl. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE W tab. II zestawiono zawartość pierwiastków we włosach łonowych mężczyzn z poszczególnych grup. Ponieważ otrzymane zbiory danych nie spełniały warunku rozkładu normalnego, testowanie

3 Nr 2 Pierwiastki we włosach łonowych mężczyzn 181

4 182 D. Wiechuła Nr 2 znamienności statystycznej różnic między grupami przeprowadzono w oparciu o test ANOVA rang Kruskala-Wallisa. Analiza danych przedstawionych w tab. II wykazuje, że zawartość cynku, magnezu, wapnia i potasu była najmniejsza w grupie kontrolnej. W grupie mężczyzn ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego występował prawie dwukrotny, istotny statystycznie wzrost zawartości magnezu i wapnia w porównaniu z grupą kontrolną. Również w grupie chorych z tętniakiem aorty brzusznej występował istotny wzrost zawartości wapnia oraz cynku w porównaniu z grupą kontrolną. Zawartość potasu była największa w grupie mężczyzn z ostrym stanem zapalnym trzustki, lecz w tym przypadku różnica w zawartości w porównaniu z grupą kontrolną nie była istotna statystycznie. Zawartość żelaza i miedzi była najmniejsza we włosach łonowych mężczyzn z tętniakiem aorty brzusznej. Określenie zawartości metali we włosach osób z chorobami przewodu pokarmowego dotychczas bardzo rzadko było przedmiotem badań (18), stąd też nie ma możliwości odniesienia uzyskanych wyników do badań innych autorów. Więcej informacji można znaleźć na temat innych schorzeń. Przykładowo obniżoną zawartość magnezu i wapnia stwierdzono we włosach dzieci i młodzieży ze schorzeniami układu nerwowego (3, 20), a większą zawartość magnezu we włosach osób z udarem mózgu (19). W badanych próbkach największe ilości metali toksycznych ołowiu i kadmu stwierdzono we włosach łonowych mężczyzn z grupy kontrolnej. Najmniejsza zawartość ołowiu i kadmu charakteryzowała włosy łonowe mężczyzn z tętniakiem aorty brzusznej. Niewielką ilość kadmu stwierdzono również we włosach mężczyzn ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego. U tych osób występowały również najmniejsze ilości chromu i niklu oraz największe arsenu. Najmniejsza zawartość arsenu występowała we włosach łonowych mężczyzn z ostrym stanem zapalnym trzustki. W tej grupie stwierdzono natomiast największą zawartość niklu we włosach łonowych. We wszystkich tych przypadkach różnice w zawartości metali we włosach łonowych mężczyzn z grupy badanej w porównaniu z grupą kontrolną nie były istotne statystycznie. Ryciny 1 4 przedstawiają wyniki analizy skupień dla poszczególnych grup. Analiza skupień pozwala na uszeregowanie badanych pierwiastków na podstawie ich zawartości w badanej próbie. Analiza odległości wiązania między poszczególnymi metalami na otrzymanych wykresach hierarchicznych wykazuje zróżnicowanie badanych populacji. W celu uzyskania bardziej przejrzystego rozkładu metali na dendrogramie analizę skupień przeprowadzono w oparciu o zlogarytmowany zbiór wyników. W analizie zastosowano aglomerację metodą Warda, a za miarę odległości przyjęto odległość euklidesową. Analiza skupień potwierdziła widoczne zróżnicowanie zawartości metali we włosach łonowych mężczyzn w przebiegu poszczególnych chorób. We włosach łonowych mężczyzn z grupy kontrolnej wyróżniono dwa skupienia pierwiastków: pierwsze obejmowało pierwiastki toksyczne takie jak kadm, Ryc. 1. Podobieństwo występowania pierwiastków we włosach łonowych mężczyzn z grupy 0 (kontrola). Fig. 1. Similar concentrations of elements in pubic hair of group 0 (control) males.

5 Nr 2 Pierwiastki we włosach łonowych mężczyzn 183 Ryc. 2. Podobieństwo występowania pierwiastków we włosach łonowych mężczyzn z grupy 1 (ostry stan zapalny trzustki). Fig. 2. Similar concentrations of elements in pubic hair of group 1 (acute pancreatitis) males. Ryc. 3. Podobieństwo występowania pierwiastków we włosach łonowych mężczyzn z grupy 2 (zapalenie wyrostka robaczkowego i zapalenie otrzewnej). Fig. 3. Similar concentrations of elements in pubic hair of group 2 (appendicitis and/or peritonitis) males. nikiel, chrom i arsen. Drugie skupienie obejmujące pozostałe metale zawierało dwa podzbiory do pierwszego należały żelazo, miedź, magnez, potas i ołów, natomiast do drugiego cynk i wapń. We włosach łonowych mężczyzn z ostrym stanem zapalnym trzustki stwierdzono również dwa skupienia pierwiastków. Pierwsze podobnie jak w grupie kontrolnej tworzyły kadm, arsen, nikiel i chrom, drugie pozostałe metale, przy czym ich układ kształtował się odmiennie w stosunku do grupy kontrolnej. We włosach łonowych mężczyzn z tętniakiem aorty brzusznej oraz stanem zapalnym wyrostka robaczkowego również występowały dwa skupienia pierwiastków. W skupieniu pierwszym, obok pierwiastków wymienianych w grupie kontrolnej i grupie chorych z zapaleniem trzustki znajdował się także ołów. Skupienie drugie zawierało pozostałe metale, przy czym ich układ był różny w zależności od grupy. Zróżnicowanie uzyskanych dendrogramów przemawia wyraźnie za zmianami zawartości pierwiastków we włosach łonowych występującymi w przebiegu różnych chorób.

6 184 D. Wiechuła Nr 2 Ryc. 4. Podobieństwo występowania pierwiastków we włosach łonowych mężczyzn z grupy 3 (tętniak aorty brzusznej). Fig. 4. Similar concentrations of elements in pubic hair of group 3 (abdominal aortic aneurysm) males. WNIOSKI 1. Stwierdzono istotny wzrost zawartości magnezu i wapnia w grupie mężczyzn ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego oraz wapnia i cynku w grupie chorych z tętniakiem aorty porównaniu z grupą kontrolną. 2. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają, że oznaczenie zawartości metali we włosach łonowych może być narzędziem pomocnym w diagnostyce różnych schorzeń. D. Wiechuła, J. Kwapuliński, K. Loska, H. Orczyk-Froncz, E. Szołtysik CONCENTRATIONS OF ELEMENTS IN PUBIC HAIR OF ADULT MALES SUFFERING FROM SELECTED DISEASES Summary The study was aimed to find differences in the concentrations of elements in the pubic hair of adult males suffering from selected diseases. The study group comprised men hospitalised for acute pancreatitis (n=10), appendicitis and peritonitis (n=13), and abdominal aortic aneurysm (n=18). The control group consisted of men who did not contract any of the above illnesses (n=15). The hair for the tests was collected and prepared for the determination of metal concentrations in compliance with the guidelines of International Atomic Energy Agency (IAEA). Dried hair samples were digested by microwave technique using HNO 3. The concentrations of elements (Ca, Mg, K, Fe, Zn, Cu, Cd, Pb, Cr, Ni and As) were assayed by AAS. It has been found that the concentrations of the elements in the hair of the sick men were different from the ones determined for the control group. Statistically significant differences were observed for magnesium and calcium between the men suffering from appendicitis and the control group. The patients who had abdominal aortic aneurysm displayed a significant increase in calcium and zinc concentrations compared to the control group. The differences for the remaining elements were not statistically significant.

7 Nr 2 Pierwiastki we włosach łonowych mężczyzn 185 PIŚMIENNICTWO 1. Czapska D., Karczewski J., Ostrowska L.: Zawartość magnezu i cynku we włosach studentów Akademii Medycznej w Białymstoku. Biul. Magnezol., 1999; 4(2): Karczewski J.K.: Pierwiastki chemiczne we włosach aspekty biochemiczne i diagnostyczne. Post. Hig. Med. Dośw., 1998; 52(3): Lech T., Garlicka A., Zych-Litwin C.: Zawartość we włosach wapnia, magnezu, cynku, miedzi i ołowiu w wybranych stanach chorobowych u dzieci. Diagn. Lab., 1996; 32: Wiechuła D., Kwapuliński J., Otrębska B., Rabsztyn E., Loska K.: Zawartość wybranych pierwiastków we włosach łonowych mężczyzn palących i niepalących. Brom. Chem. Toksykol., 2005; 38(4): Radomska K., Graczyk A., Konarski J.: Analiza włosów jako metoda oceny stanu mineralnego organizmu. Pol. Tyg. Lek., 1991; 66(24-26): Borella P., Bargellini A., Caselgrandi E., Piccinini L.: Observations on the use of plasma, hair and tissue to evaluate trace element status in cancer. J. Trace Elem. Med. Biol., 1997; 11: Chłopicka J., Zachwieja Z., Zagrodzki P., Frydrych J., Słota P., Krosniak M.: Lead and cadmium in the hair and blood of children from a highly industrial area in Poland. Biol. Trace Elem. Res., 1998; 62: Mortada W.I., Sobh M.A., El-Defrawy M.M., Farahat S.E.: Reference intervals of cadmium, lead and mercury in blood, urine, hair and nails among residents in Mansoura city, Nile delta, Egypt. Environ. Res., 2002; 90: Piccinini L., Borella P., Bargellini A., Medici C.I., Zoboli A.: A casecontrol study on selenium, zinc and copper in plasma and hair of subjects affected by breast and lung cancer. Biol. Trace Elem. Res., 1996; 51: Schuhmacher M., Bellés M., Rico A., Domingo J.L., Corbella J.: Impact of reduction of lead in gasoline on the blood and hair lead levels in the population of Tarragona Province, Spain, Sci. Total Environ., 1996; 184: Teresa M., Vasconcelos S.D., Tavares H.M.F.: Trace element concentrations in blood and hair of young apprentices of a technical-professional school. Sci. Total Environ., 1997; 205: Wilhelm M., Müller F., Idel H.: Biological monitoring of mercury vapour exposure by scalp hair analysis in comparison to blood and urine. Toxicol. Lett., 1996; 88: Saadi E., Sikorski R.: Metale esencjalne we włosach łonowych u kobiet z poronieniem zagrażającym i w ciąży donoszonej. Ginekol. Pol., 2000; 71(7): Saadi E., Sikorski R.: Poziomy ołowiu we włosach łonowych u kobiet z poronieniem zagrażającym i w ciąży donoszonej. Ginekol. Pol., 1998; 69(12): Saadi E., Sikorski R.: Stężenia kadmu we włosach łonowych u kobiet z poronieniem zagrażającym i w ciąży donoszonej. Ginekol. Pol., 1998; 69(12): Wilhelm M., Ohnesorge F.K., Hötzel D.: Cadmium, copper, lead and zinc concentrations in human scalp and pubic hair. Sci. Total Environ., 1990; 92: Report on the Second Research Co-ordination Meeting of IAEA October, Neuherberg, Germany. 18. Bissé E., Renner F., Sußmann S., Scholmerich J., Wieland H.: Hair iron content: possible marker to complement monitoring therapy of iron deficiency in patients with chronic inflammatory bowel diseases? Clin. Chem., 1996; 42(8): Ustymowicz-Farbiszewska J., Karczewski J., Smolińska A., Lewko J.: Zawartość magnezu we włosach u pacjentów z udarem mózgu. Biul. Magnezol., 2000; 5(2): Lech T., Garlicka A.: Zawartość magnezu i wapnia w surowicy i włosach dzieci i młodzieży ze schorzeniami układu nerwowego. Przegl. Lek., 2000; 57: 7-8. Adres: Sosnowiec, ul. Jagiellońska 4.