sredobЗдоровье населения и среда обитания – ЗНиСОPublic Health and Life Environment – PH&LE2219-52382619-0788ФБУЗ ФЦГиЭ Роспотребнадзора10.35627/2219-5238/2021-339-6-41-47sredob-569Research ArticleКОММУНАЛЬНАЯ ГИГИЕНАCOMMUNAL HYGIENEАссоциация содержания бора в волосах с показателями заболеваемости в борной геохимической провинции: поперечное исследованиеThe Association between Hair Levels of Boron and Disease Incidence in the Population of a Boron Geochemical Province: A Cross-Sectional Studyhttps://orcid.org/0000-0001-7970-4059БатыроваГ. А.BatyrovaG. A.

Батырова Гульнара Арыстангалиевна – PhD, руководитель кафедры клинической лабораторной и визуальной диагностики

ул. Маресьева, д. 68, Актобе, 030019

Gulnara A. Batyrova, PhD, Head of the Department of Clinical Laboratory and Visual Diagnostics

68 Maresyev Street, Aktobe, 030019

batyrovagulnara77@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7637-113XУмароваГ. А.UmarovaG. A.

Умарова Гульмира Арыстангалиевна – магистр медицинских наук, преподаватель кафедры доказательной медицины и научного менеджмента

ул. Маресьева, д. 68, Актобе, 030019

Gulmira A. Umarova, M.Sc., Lecturer, Department of Evidence-Based Medicine and Scientific Management

68 Maresyev Street, Aktobe, 030019

uga_80@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5661-4023УмаровЕ. А.UmarovYe. A.

Умаров Ескендир Арыстангалиевич – магистр естественных наук, программист

ул. Маресьева, д. 68, Актобе, 030019

Yeskendir A. Umarov, M.Sc., programmer

68 Maresyev Street, Aktobe, 030019

ce_aquarius@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5508-916XКудабаеваХ. И.KudabayevaKh. I.

Кудабаева Хатимя Ильясовна – профессор кафедры внутренних болезней № 1

ул. Маресьева, д. 68, Актобе, 030019

Khatimya I. Kudabayeva, Professor, Department of Internal Medicine No. 1

68 Maresyev Street, Aktobe, 030019

hatima_aktobe@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3707-7365ТлегеноваЖ. Ш.TlegenovaZh. Sh.

Тлегенова Женисгуль Шимбулатовна – PhD, доцент кафедры внутренних болезней № 2

ул. Маресьева, д. 68, Актобе, 030019

SPIN 8403-4695

Zhenisgul Sh. Tlegenova, PhD, Associate Professor, Department of Internal Medicine No. 2

68 Maresyev Street, Aktobe, 030019

SPIN 8403-4695

zhenisgultlegenova@yandex.kzhttps://orcid.org/0000-0002-4666-6794КононецВ. И.KononetsV. I.

Кононец Виктория Ивановна – преподаватель кафедры ЕНД

ул. Маресьева, д. 68, Актобе, 030019

Victoria I. Kononets, Lecturer, Department of Natural Sciences

68 Maresyev Street, Aktobe, 030019

micropaleontolog@yandex.kzhttps://orcid.org/0000-0002-1958-0493АйтмаганбетП. Ж.AitmaganbetP. Zh.

Айтмаганбет Перизат Жаксыбаевна – магистр медицинских наук, младший научный сотрудник Научно-практического центра

ул. Маресьева, д. 68, Актобе, 030019

Perizat Zh. Aitmaganbet, M.Sc., Junior Research Scientist, Scientific and Practical Center

68 Maresyev Street, Aktobe, 030019

piki.kz@mail.ruНАО «Западно-Казахстанский медицинский университет имени Марата Оспанова»КазахстанWest Kazakhstan Marat Ospanov Medical UniversityKazakhstan202110072021064147Copyright © Батырова Г.А., Умарова Г.А., Умаров Е.А., Кудабаева Х.И., Тлегенова Ж.Ш., Кононец В.И., Айтмаганбет П.Ж., 20212021Батырова Г.А., Умарова Г.А., Умаров Е.А., Кудабаева Х.И., Тлегенова Ж.Ш., Кононец В.И., Айтмаганбет П.Ж.Batyrova G.A., Umarova G.A., Umarov Y.A., Kudabayeva K.I., Tlegenova Z.S., Kononets V.I., Aitmaganbet P.Z.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/569Введение

Введение. В Актюбинской области (Западный Казахстан) сформировалась устойчивая природно-техногенная борная геохимическая провинция, характеризующаяся повышенным содержанием в среде микроэлемента бора. Основным источником поступления бора в окружающую среду являются шламонакопители борнокислотного производства ныне разрушенного химического завода, построенные без противофильтрационных экранов в бывших старицах реки Илек, а также в пойме реки на аллювиальных четвертичных песчано-гравийных отложениях, имеющих высокую проницаемость.

Цель исследования

Цель исследования: составить карту содержания бора в волосах жителей Актюбинской области (Западный Казахстан) и изучить его связь с показателями заболеваемости взрослого населения.

Материалы и методы

Материалы и методы. В настоящее исследование вовлечены 340 человек в возрасте 18–60 лет, постоянно проживающие в Актюбинской области. Содержание бора в образцах волос оценивали с помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре Nexion 300D (PerkinElmer Inc., США), оборудованном пробоотборником ESI SC-2 DX4 (Elemental Scientific Inc., USA). Карта была составлена с помощью кроссплатформенной геоинформационной системы QGIS (QGIS 3.18).

Результаты

Результаты. Карта борного статуса жителей региона визуально продемонстрировала неравномерное распределение содержания бора в волосах жителей области. Содержание бора в волосах значительно выше у мужчин, чем у женщин (p = 0,000). Установлена прямая сильная корреляционная связь содержания бора с показателями заболеваемости, связанной с врожденными аномалиями и хромосомными нарушениями (r = 0,886, p = 0,019), болезнями мочеполовой системы (r = 0,829, p = 0,042), болезнями органов дыхания (r = 0,943, p = 0,005), болезнями органов пищеварения (r = 0,878, p=0,021), болезнями крови, кроветворных органов и иммунной системы (r = 0,880, p = 0,017).

Заключение

Заключение. Составлена карта содержания бора в волосах жителей Актюбинской области (Западный Казахстан), визуально демонстрирующая неравномерное распределение борного статуса на изучаемой территории. Выявленные ассоциации содержания бора в волосах жителей борной геохимической провинции с показателями заболеваемости в регионе подтверждают предположение о том, что экологические особенности среды могут оказывать влияние на здоровье населения, что требует дальнейших глубоких исследований.

Background

Background: A stable natural and technogenic boron geochemical province characterized by high environmental levels of boron has formed in the Aktobe Region of West Kazakhstan. The main local source of boron is sludge collectors of the boric acid production of the now destroyed chemical plant, built without impervious screens in the former old channels of the Ilek River, as well as in the river floodplain on alluvial quaternary sand and gravel deposits with high permeability.

The objective of the study was to map hair levels of boron in residents of the Aktobe Region and to establish their relationship with disease incidence of the adult population.

Materials and methods

Materials and methods: The study included 340 permanent residents of the Aktobe Region, Republic of Kazakhstan, aged 18–60. Hair boron levels were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry using a Nexion 300D spectrometer (PerkinElmer Inc., USA) coupled with an ESI SC-2 DX4 sampler (Elemental Scientific Inc., USA). Mapping was performed using the QGIS cross-platform geographic information system (QGIS 3.18).

Results

Results: The map of the boron status of the study participants visually demonstrated the uneven distribution of hair boron concentrations in the inhabitants of the region. Hair levels of boron were significantly higher in men than in women (p = 0.000). We established a strong direct correlation between hair levels of boron and the incidence of congenital anomalies and chromosomal abnormalities (r = 0.886, p = 0.019), diseases of the genitourinary system (r = 0.829, p = 0.042), respiratory diseases (r = 0.943, p = 0.005), diseases of the digestive system (r = 0.878, p = 0.021), diseases of the blood, hematopoietic organs and the immune system (r = 0.880, p = 0.017).

Conclusion

Conclusion: The mapping of hair levels of boron in the residents of the Aktobe Region of West Kazakhstan gave a visual demonstration of the uneven distribution of environmental pollution with boron in the study area. The revealed relationships between boron concentrations in hair tissue and disease incidence in the boric geochemical province confirm the assumption that the ecological features of the environment can affect the health of the population, which requires further in-depth research.

борборная провинциязаболеваемость населениядисбаланс микроэлементовкартаЗападный Казахстанboronboric provincepopulation morbidityimbalance of trace elementsmapWest KazakhstanРабота выполнена в рамках научного проекта с грантовым финансированием Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан «Разработка онлайн-атласа «Элементный статус населения Западного региона Республики Казахстан»» (ИРН AP08855535)ReferencesМамырбаев А.А., Умарова Г.А. Современные аспекты состояния общественного здоровья (обзор литературы) // Georgian Medical News. 2016. № 5 (254). С. 61-67. PMID: 27348170Mamyrbaev A, Umarova G. Modern issues of public health: the review. Georgian Med News. 2016;(5(254)):61– 67. (In Russian). PMID: 27348170Zemrani B, Bines JE. Recent insights into trace element deficiencies: causes, recognition and correction. Curr Opin Gastroenterol. 2020;36(2):110–117. doi: 10.1097/MOG.0000000000000612Zemrani B, Bines JE. Recent insights into trace element deficiencies: causes, recognition and correction. Curr Opin Gastroenterol. 2020;36(2):110–117. doi: 10.1097/MOG.0000000000000612Zhang Y. Trace elements and healthcare: A bioinformatics perspective. Adv Exp Med Biol. 2017;1005:63–98. doi: 10.1007/978-981-10-5717-5_4Zhang Y. Trace elements and healthcare: A bioinformatics perspective. Adv Exp Med Biol. 2017;1005:63–98. doi: 10.1007/978-981-10-5717-5_4Frazzoli C, Bocca B, Mantovani A. The one health perspective in trace elements biomonitoring. J Toxicol Environ Health B Crit Rev. 2015;18(7–8):344–370. doi: 10.1080/10937404.2015.1085473Frazzoli C, Bocca B, Mantovani A. The one health perspective in trace elements biomonitoring. J Toxicol Environ Health B Crit Rev. 2015;18(7–8):344–370. doi: 10.1080/10937404.2015.1085473Бекмухамбетов Е.Ж., Мамырбаев А.А., Джаркенов Т.А. Медико-экологические аспекты трансграничного сотрудничества в Уральском водном бассейне // Медицинский журнал Западного Казахстана. 2012. № 1 (33). С. 3-5.Bekmukhambetov EZh, Mamyrbayev AA, Dzharkenov TA. Health environmental aspects of the cross-border cooperation in the water basin Ural. Meditsinskiy Zhurnal Zapadnogo Kazakhstana. 2012;(1(33)):3–5. (In Russian).Bekmukhambetov Y, Mamyrbayev A, Jarkenov T, et аl. Interdisciplinary approaches to assessing the health of people living in environmentally adverse conditions. Iran J Public Health. 2019;48(9):1627–1635.Bekmukhambetov Y, Mamyrbayev A, Jarkenov T, et аl. Interdisciplinary approaches to assessing the health of people living in environmentally adverse conditions. Iran J Public Health. 2019;48(9):1627–1635.Яковлева Н.А., Франковская Н.М., Лимешкина Е.С., Богомазова О.А.,, Альмурзаева С.И. Комплексная эколого-гигиеническая оценка территории промышленной площадки бывшего Актюбинского химического завода (г. Алга). 2016. Доступно 10 апреля, 2021. https://ecoservice.kz/publications/kompleksnaja_jekologo-gigienicheskaja_ocenka/Yakovleva NA, Frankovskaya NM, Limeshkina ES, Bogomazova OA, Almurzaeva SI. The complex ecological and hygienic assessment of the territory of the industrial zone of the former Aktyubinsk Chemical Plant (in Alga). 2016. (In Russian). Accessed on April 10, 2021. https://ecoservice.kz/publications/kompleksnaja_jekologo-gigienicheskaja_ocenka/Скальный А.В., Грабеклис А.Р., Скальная М.Г., Тармаева И.Ю., Киричук А.А.; Ракитский В.Н., Рахманин Ю.А., ред. Химические элементы в гигиене и медицине окружающей среды. М.: РУДН, 2019. 339 с.Skalny AV, Grabeklis AR, Skalnaya MG, Tarmaeva IYu, Kirichuk AA; Rakitskiy VN, Rakhmanin YuA, eds. [Chemical Elements in Environmental Hygiene and Medicine.] Moscow: RUDN, 2019. (In Russian).Abdelnour SA, Abd El-Hack ME, Swelum AA, Perillo A, Losacco C. The vital roles of boron in animal health and production: A comprehensive review. J Trace Elem Med Biol. 2018;50:296–304. doi: 10.1016/j.jtemb.2018.07.018Abdelnour SA, Abd El-Hack ME, Swelum AA, Perillo A, Losacco C. The vital roles of boron in animal health and production: A comprehensive review. J Trace Elem Med Biol. 2018;50:296–304. doi: 10.1016/j.jtemb.2018.07.018IPCS (International Programme on Chemical Safety). Environmental Health Criteria 204. Boron. Geneva, WHO. 1998. Accessed on April 10, 2021. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/42046/9241572043_eng.pdf?sequence=1&isAllowed=yIPCS (International Programme on Chemical Safety). Environmental Health Criteria 204. Boron. Geneva, WHO. 1998. Accessed on April 10, 2021. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/42046/9241572043_eng.pdf?sequence=1&isAllowed=yPrejac J, Skalny AA, Grabeklis AR, Uzun S, Mimica N, Momčilović B. Assessing the boron nutritional status by analyzing its cumulative frequency distribution in the hair and whole blood. J Trace Elem Med Biol. 2018;45:50–56. doi: 10.1016/j.jtemb.2017.09.018Prejac J, Skalny AA, Grabeklis AR, Uzun S, Mimica N, Momčilović B. Assessing the boron nutritional status by analyzing its cumulative frequency distribution in the hair and whole blood. J Trace Elem Med Biol. 2018;45:50–56. doi: 10.1016/j.jtemb.2017.09.018Nielsen FH. Update on human health effects of boron. J Trace Elem Med Biol. 2014;28(4):383–7. doi: 10.1016/j.jtemb.2014.06.023Nielsen FH. Update on human health effects of boron. J Trace Elem Med Biol. 2014;28(4):383–7. doi: 10.1016/j.jtemb.2014.06.023Nielsen FH. Is boron nutritionally relevant? Nutr Rev. 2008;66(4):183–91. doi: 10.1111/j.1753-4887.2008.00023.xNielsen FH. Is boron nutritionally relevant? Nutr Rev. 2008;66(4):183–91. doi: 10.1111/j.1753-4887.2008.00023.xHadrup N, Frederiksen M, Sharma AK. Toxicity of boric acid, borax and other boron containing compounds: A review. Regul Toxicol Pharmacol. 2021;121:104873. doi: 16.1016/j.yrtph.2021.104873Hadrup N, Frederiksen M, Sharma AK. Toxicity of boric acid, borax and other boron containing compounds: A review. Regul Toxicol Pharmacol. 2021;121:104873. doi: 16.1016/j.yrtph.2021.104873Kudabayeva K, Batyrova G, Bazargaliyev Y, Agzamova R, Nuftieva A. Microelement status in children with enlarged thyroid gland in West Kazakhstan region. Georgian Medical News. 2017;(2(263)):64–71.Kudabayeva K, Batyrova G, Bazargaliyev Y, Agzamova R, Nuftieva A. Microelement status in children with enlarged thyroid gland in West Kazakhstan region. Georgian Medical News. 2017;(2(263)):64–71.Kudabayeva KI, Batyrova GA, Bazargaliyev YSh, Baspakova AM, Sakhanova SK. Hair trace element composition in 6- to 12-year-old children with goiter in West Kazakhstan, a province of the Republic of Kazakhstan. J Elem. 2018;23(2):647–657. doi: 10.5601/jelem.2017.22.3.1369Kudabayeva KI, Batyrova GA, Bazargaliyev YSh, Baspakova AM, Sakhanova SK. Hair trace element composition in 6- to 12-year-old children with goiter in West Kazakhstan, a province of the Republic of Kazakhstan. J Elem. 2018;23(2):647–657. doi: 10.5601/jelem.2017.22.3.1369Bolt HM, Başaran N, Duydu Y. Effects of boron compounds on human reproduction. Arch Toxicol. 2020;94(3):717–724. doi: 10.1007/s00204-020-02700-xBolt HM, Başaran N, Duydu Y. Effects of boron compounds on human reproduction. Arch Toxicol. 2020;94(3):717–724. doi: 10.1007/s00204-020-02700-xFail PA, Chapin RE, Price CJ, Heindel JJ. General, reproductive, developmental, and endocrine toxicity of boronated compounds. Reprod Toxicol. 1998;12(1):1–18. doi: 10.1016/s0890-6238(97)00095-6Fail PA, Chapin RE, Price CJ, Heindel JJ. General, reproductive, developmental, and endocrine toxicity of boronated compounds. Reprod Toxicol. 1998;12(1):1–18. doi: 10.1016/s0890-6238(97)00095-6Khaliq H, Juming Z, Ke-Mei P. The physiological role of boron on health. Biol Trace Elem Res. 2018;186(1):31–51. doi: 10.1007/s12011-018-1284-3Khaliq H, Juming Z, Ke-Mei P. The physiological role of boron on health. Biol Trace Elem Res. 2018;186(1):31–51. doi: 10.1007/s12011-018-1284-3Iztleuov M, Mamyrbayev A, Yeleuov G, Jarkenov T, Iztleuov Y, Yeleuov A. Impact of chromium and boron compounds on the reproductive function in rats. Toxicol Ind Health. 2018;34(6):365–374. doi: 10.1177/0748233718759162Iztleuov M, Mamyrbayev A, Yeleuov G, Jarkenov T, Iztleuov Y, Yeleuov A. Impact of chromium and boron compounds on the reproductive function in rats. Toxicol Ind Health. 2018;34(6):365–374. doi: 10.1177/0748233718759162Igra AM, Harari F, Lu Y, Casimiro E, Vahter M. Boron exposure through drinking water during pregnancy and birth size. Environ Int. 2016;95:54–60. doi: 10.1016/j.envint.2016.07.017Igra AM, Harari F, Lu Y, Casimiro E, Vahter M. Boron exposure through drinking water during pregnancy and birth size. Environ Int. 2016;95:54–60. doi: 10.1016/j.envint.2016.07.017Hjelm C, Harari F, Vahter M. Pre- and postnatal environmental boron exposure and infant growth: Results from a mother-child cohort in northern Argentina. Environ Res. 2019;171:60–68. doi: 10.1016/j.envres.2019.01.012Hjelm C, Harari F, Vahter M. Pre- and postnatal environmental boron exposure and infant growth: Results from a mother-child cohort in northern Argentina. Environ Res. 2019;171:60–68. doi: 10.1016/j.envres.2019.01.012Duydu Y, Başaran N, Aydin S, et аl. Evaluation of FSH, LH, testosterone levels and semen parameters in male boron workers under extreme exposure conditions. Arch Toxicol. 2018;92(10):3051–3059. doi: 10.1007/s00204-018-2296-7Duydu Y, Başaran N, Aydin S, et аl. Evaluation of FSH, LH, testosterone levels and semen parameters in male boron workers under extreme exposure conditions. Arch Toxicol. 2018;92(10):3051–3059. doi: 10.1007/s00204-018-2296-7Başaran N, Duydu Y, Üstündağ A, et аl. Environmental boron exposure does not induce DNA damage in lymphocytes and buccal cells of females: DNA damage in lymphocytes and buccal cells of boron exposed females. J Trace Elem Med Biol. 2019;53:150–153. doi: 10.1016/j.jtemb.2019.03.004Başaran N, Duydu Y, Üstündağ A, et аl. Environmental boron exposure does not induce DNA damage in lymphocytes and buccal cells of females: DNA damage in lymphocytes and buccal cells of boron exposed females. J Trace Elem Med Biol. 2019;53:150–153. doi: 10.1016/j.jtemb.2019.03.004Xu H, Hashimoto K, Maeda M, et аl. High levels of boron promote anchorage-independent growth of nontumorigenic cells. Environ Pollut. 2020;266(Pt 3):115094. doi: 10.1016/j.envpol.2020.115094Xu H, Hashimoto K, Maeda M, et аl. High levels of boron promote anchorage-independent growth of nontumorigenic cells. Environ Pollut. 2020;266(Pt 3):115094. doi: 10.1016/j.envpol.2020.115094Liu T, Wang C, Wu X, et аl. Effect of boron on microstructure, immune function, expression of tight junction protein, cell proliferation and apoptosis of duodenum in rats. Biol Trace Elem Res. 2021;199(1):205– 215. doi: 10.1007/s12011-020-02123-wLiu T, Wang C, Wu X, et аl. Effect of boron on microstructure, immune function, expression of tight junction protein, cell proliferation and apoptosis of duodenum in rats. Biol Trace Elem Res. 2021;199(1):205– 215. doi: 10.1007/s12011-020-02123-wBaşaran N, Duydu Y, Bacanli M, et аl. Evaluation of oxidative stress and immune parameters of boron exposed males and females. Food Chem Toxicol. 2020;142:111488. doi: 10.1016/j.fct.2020.111488Başaran N, Duydu Y, Bacanli M, et аl. Evaluation of oxidative stress and immune parameters of boron exposed males and females. Food Chem Toxicol. 2020;142:111488. doi: 10.1016/j.fct.2020.111488

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