sredobЗдоровье населения и среда обитания – ЗНиСОPublic Health and Life Environment – PH&LE2219-52382619-0788ФБУЗ ФЦГиЭ Роспотребнадзора10.35627/2219-5238/2021-334-1-44-48sredob-484Research ArticleГИГИЕНА ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВPEDIATRIC HYGIENEОсобенности элементного баланса у детей с экологически детерминированной стоматологической заболеваемостьюCharacteristics of Trace Element Balance in Children with Pollution-Related Dental Diseaseshttps://orcid.org/0000-0001-6698-2164СеткоН. П.SetkoN. P.

Сетко Нина Павловна - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой профилактической медицины.

ул. Советская, д. 6, Оренбург, 460000.

Nina P. Setko - D.M.Sc., Professor, Head of the Department for Preventive Medicine.

6 Sovetskaya Street, Orenburg, 460000.

nina.setko@gmail.comМустафинИ. Т.MustafinI. T.

Мустафин Ильнур Тимурович — соискатель кафедры профилактической медицины.

ул. Советская, д. 6, Оренбург, 460000.

Ilnur T. Mustafin - Applicant for Preventive Medicine.

6 Sovetskaya Street, Orenburg, 460000.

k_epidem.fpdo@orgma.ruОренбургский государственный медицинский университет Минздрава РоссииРоссияOrenburg State Medical University of the Russian Ministry of HealthRussian Federation202120042021014448Copyright © Сетко Н.П., Мустафин И.Т., 20212021Сетко Н.П., Мустафин И.Т.Setko N.P., Mustafin I.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zniso.fcgie.ru/jour/article/view/484

Введение. Необходимость оценки, предупреждения и коррекции элементно-зависимых заболеваний, повышения уровня безопасности, прогнозирования и снижения риска воздействия антропогенных загрязнителей в развитии стоматологической заболеваемости детского населения является актуальным и перспективным направлением современной гигиены. Цель - определить микроэлементное состояние зубной ткани у детей, имеющих стоматологическую заболеваемость в условиях воздействия различного уровня антропогенной нагрузки на организм. Материалы и методы. Для достижения этой цели в зубной ткани здоровых и кариозных молочных зубов, удаленных при санации, определено содержание 13 микроэлементов. Исследования проводились методом атомно-адсорбционной спектрофотомерии у детей 7-11 лет двух исследуемых групп. Первую группу составили 56 детей, проживающих на территории с существенно напряженным уровнем антропогенной нагрузки (Кусредн. = 1,17 ед.) и высокой степенью распространенности кариеса (86,9 %), вторую группу - 68 детей, проживающих на территории с относительно напряженным уровнем (Кусредн.сумм. = 0,68 ед.) и средним уровнем распространенности кариеса (77,1 %), согласно критериям ВОЗ. Результаты исследования. Полученные данные свидетельствуют о том, что уровень накопления токсичных микроэлементов в твёрдых тканях зубов детей 1-й группы был выше, чем у детей 2-й группы, в том числе свинца - в 2,6 раза, висмута - в 1,8 раза, кадмия - в 2,5 раза и стронция - в 1,2 раза. Установлено, что в кариозных зубах по сравнению со здоровыми зубами накопление свинца было в 3,04 раза выше, кадмия в - 1,2 раза, висмута - в 3,13 раза, а содержание стронция снижено в 2,5 раза. Выводы. Исследование выявило особенности взаимодействия эссенциальных химических элементов друг с другом в организме детей в виде антагонистических эффектов между кадмием и цинком, медью и марганцем и синергизмом в содержании в здоровых зубах меди, железа, никеля, цинка и кобальта, в основе механизма которых лежит конкуренция за связь с веществом- переносчиком и замещение одного элемента другим. Кроме того, выявлено, что изменения микроэлементного баланса в твёрдых тканях здоровых и кариозных зубов не носят однонаправленного характера, отражая сложные взаимодействия между организмом детей и антропогенными факторами. Доказано, что при развитии кариеса зубов на фоне накопления в твёрдых тканях токсичных микроэлементов происходит резкое снижение содержания эссенциальных микроэлементов. Исследование показало, что у детей, подвергающихся высокому уровню воздействия химических загрязнителей, твердые ткани зубов являются депонирующей средой для свинца, кадмия, висмута и стронция. Также показано, что у детей с экологически детерминированной стоматологической заболеваемостью установлены особенности развития дисбаланса биотических концентраций эссенциальных и накопление токсичных микроэлементов.

Introduction: The necessity to assess, prevent and correct element-dependent diseases, increase the level of safety, predict and reduce the risk of exposures to industrial contaminants in the development of dental diseases in the child population is an important and promising area of modern hygiene. The objective of our study was to establish concentrations of trace elements in dental tissues of children exposed to various levels of industrial pollution. Materials and methods: We used atomic absorption spectrophotometry to measure 13 trace elements in extracted healthy and carious primary teeth in two groups of children aged 7-11. The first group consisted of 56 children living in the area with a significantly high level of anthropogenic burden (Caveraged total = 1.17 units) and a high prevalence of caries (86.9 %) while the second group consisted of 68 children living in the area with a relatively high level of anthropogenic burden (Caveraged total = 0.68 units) and a mean prevalence of caries (77.1 %) according to WHO criteria. Results: Our findings indicate that accumulation of toxic microelements in hard dental tissues of children in the first group was higher than in children of the second group: concentrations of lead, bismuth, cadmium and strontium were 2.6, 1.8, 2.5, and 1.2 times higher, respectively. We also observed higher accumulation of environmental toxicants in carious teeth compared to healthy ones. Thus, lead, cadmium and bismuth levels in carious teeth were 3.04, 1.2 and 3.13 times higher than in healthy teeth, respectively, while the level of strontium was, on the opposite, 2.5 times lower. Conclusions: The study revealed specific features of the interaction of essential trace elements in children in the form of antagonistic effects between cadmium and zinc, copper and manganese, and synergism in the content of copper, iron, nickel, zinc, and cobalt in healthy teeth, the mechanism of which is based on competition for a bond with a carrier substance and replacement of one element with another. In addition, we established that changes in the microelement balance in the hard tissues of healthy and carious teeth are not unidirectional in nature, thus reflecting complex interactions between the child's organism and anthropogenic factors. The results proved that accumulation of toxic trace elements in hard dental tissues promotes caries development and causes a sharp decrease in the content of essential trace elements, especially chromium, manganese, iron, and copper. The study showed that hard dental tissues are a depot for lead, cadmium, bismuth, and strontium in children environmentally exposed to high levels of industrial chemicals. Features of developing an imbalance of biotic concentrations of essential elements and accumulating toxic microelements in children with pollution-related tooth pathology were also established.

эссенциальные и токсичные микроэлементыстоматологическая заболеваемостьантропогенное загрязнениедети 7-11 летessential and toxic microelementsdental diseasesenvironmental pollutionchildren aged 7-11ReferencesVo TT, Wu CZ, Lee IT. Potential effects of noxious chemical-containing fine particulate matter on oral health through reactive oxygen species-mediated oxidative stress: Promising clues. Biochem Pharmacol. 2020; 182:114286. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.114286Vo TT, Wu CZ, Lee IT. Potential effects of noxious chemical-containing fine particulate matter on oral health through reactive oxygen species-mediated oxidative stress: Promising clues. Biochem Pharmacol. 2020; 182:114286. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.114286Нефёдова Е.С. Изучение микроэлементного состава зубов детского населения г. Оренбурга // Молодые ученые — гигиене детей и подростков: Материалы IV научно-практической конференции. М., 2013. С. 64-66.Nefedova ES. The study of the microelement composition of teeth in the child population of the city of Orenburg. In: Young scientists — to hygiene of children and adolescents: Proceedings of the Fourth Scientific and Practical Conference. Moscow, 2013. Pp. 64-66. (In Russian).Матчин A.A., Сетко Н.П., Нефёдова Е.С. Стоматологическое здоровье и биоаккумуляция микроэлементов в волосах и зубах детей // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 12 (161). С. 144-149.Matchin AA, Setko NP, Nefedova ES. Dental health of children in areas of various anthropogenic pollution. Vestnik Orenburgskogo Gosudarstvennogo Universiteta. 2013; (12(161)):144-149. (In Russian).Фрумин Г.Т. Загрязнение атмосферного воздуха в крупных городах России и риск здоровью // Экологическая химия. 2002. Т. 11. № 2. С. 73-77.Frumin GT. [Ambient air pollution in large cities of Russia and health risk.] Ekologicheskaya Khimiya. 2002; 11(2):73-77. (In Russian).Корогод Н.П., Моталова А.С. Определение уровня содержания тяжелых металлов в волосах детей промышленного города на примере города Экибастуз // Экологические проблемы региона и пути их решения: Материалы национальной научно-практической конференции с международным участием, проводимой в рамках Сибирского экологического форума «Эко-BOOM» (13-15 октября 2016 г.). Омск: ЛИТЕРА, 2016. С. 150-155.Korogod NP, Motalova AS. Determination of the content of heavy metals in hair of children industrial city on an example of cities Ekibastuz. In: Environmental problems of the region and ways to solve them: Proceedings of the national scientific and practical conference with international participation held within the framework of the Siberian Eco-BOOM Environmental Forum, October 13-15, 2016. Omsk: LITERA Publ., 2016. Pp. 150-155. (In Russian).Krozel A, Maret W. The functions of metamorphic metallothioneins in zinc and copper metabolism. Int J Mol Sci. 2017; 18(6):E1237. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms18061237Krozel A, Maret W. The functions of metamorphic metallothioneins in zinc and copper metabolism. Int J Mol Sci. 2017; 18(6):E1237. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms18061237Zhang S, Niu Q, Gao H, et al. Excessive apoptosis and defective autophagy contribute to developmental testicular toxicity induced by fluoride. Environ Pollut. 2016; 212:97-104. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.01.059Zhang S, Niu Q, Gao H, et al. Excessive apoptosis and defective autophagy contribute to developmental testicular toxicity induced by fluoride. Environ Pollut. 2016; 212:97-104. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.01.059Zogzas CE, Mukhopadhyay S. Inherited disorders of manganese metabolism. In: Aschner M, Costa L, editors. Neurotoxicity of metals. Advances in Neurobiology. Springer, Cham, 2017. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-60189-2_3Zogzas CE, Mukhopadhyay S. Inherited disorders of manganese metabolism. In: Aschner M, Costa L, editors. Neurotoxicity of metals. Advances in Neurobiology. Springer, Cham, 2017. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-60189-2_3Барашков Г.К., Зайцева Л.И. Использование законов межэлементных взаимодействий для понимания механизмов некоторых заболеваний человека // Биомедицинская химия. 2008. Т. 54. № 3. С. 266-277.Barashkov GK, Zajceva LI. Using the laws of inter-element interactions to understand the mechanisms of some human diseases. Biomeditsinskaya Khimiya. 2008; 54(3):266-277. (In Russian).Vilahur N, Vahter M, Broberg К. The epigenetic effects of prenatal cadmium exposure. Curr Environ Health Rpt. 2015; 2:195-203. DOI: https://doi.org/10.1007/s40572-015-0049-9Vilahur N, Vahter M, Broberg К. The epigenetic effects of prenatal cadmium exposure. Curr Environ Health Rpt. 2015; 2:195-203. DOI: https://doi.org/10.1007/s40572-015-0049-9Захарова И.Н., Творогова Т.М., Воробьева A.C. и др. Микроэлементоз как фактор формирования остеопении у подростков // Педиатрия им. Г.Н. Сперанского. 2012. T. 91. № 1. С. 66-75.Zakharova IN, Tvorogova TM, Vorobyova AS, et al. [Trace element homeostasis as a factor in the formation of osteopenia in adolescents.] Pediatriya. 2012; 91(1):66-75. (In Russian).Romagnoli С, Zonefrati R, Galli G, et al. The effect of strontium chloride on human periodontal ligament stem cells. Clin Cases Miner Bone Metab. 2017; 14(3):283-293. DOI: https://doi.org/10.11138/ccmbm/2017.14.3.283Romagnoli С, Zonefrati R, Galli G, et al. The effect of strontium chloride on human periodontal ligament stem cells. Clin Cases Miner Bone Metab. 2017; 14(3):283-293. DOI: https://doi.org/10.11138/ccmbm/2017.14.3.283Луговая Е.А., Степанова Е.М. Структура элементного дисбаланса в организме жителей г. Магадана // Здоровье населения и среда обитания. 2015. № 2 (263). С. 4-6.Lugovaya EA, Stepanova EM. Structure of elemental disbalance observed in organism of residents of Magadan town. Zdorov'e Naseleniya i Sreda Obitaniya. 2015; (2(263)):4-6. (In Russian).Colvin RA, Lai B, Holmes WR, et al. Understanding metal homeostasis in primary cultured neurons. Studies using single neuron subcellular and quantitative metallomics. Metallomics. 2015; 7(7):1111-23. DOI: https://doi.org/10.1039/c5mt00084jColvin RA, Lai B, Holmes WR, et al. Understanding metal homeostasis in primary cultured neurons. Studies using single neuron subcellular and quantitative metallomics. Metallomics. 2015; 7(7):1111-23. DOI: https://doi.org/10.1039/c5mt00084jBurk RF, Hill KE, Motley AK. Selenoprotein metabolism and function: evidence for more than one function for selenoprotein P. J Nutr. 2003; 133(5(Suppl 1)):1517S-20S. DOI: https://doi.org/10.1093/jn/133.5.1517SBurk RF, Hill KE, Motley AK. Selenoprotein metabolism and function: evidence for more than one function for selenoprotein P. J Nutr. 2003; 133(5(Suppl 1)):1517S-20S. DOI: https://doi.org/10.1093/jn/133.5.1517SFleming RE, Sly WS. Mechanisms of iron accumulation in hereditary hemochromatosis. Annu Rev Physiol. 2002; 64:663-80. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.64.081501.155838Fleming RE, Sly WS. Mechanisms of iron accumulation in hereditary hemochromatosis. Annu Rev Physiol. 2002; 64:663-80. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.64.081501.155838

The authors declare that there are no conflicts of interest present.