Влияние алюминия на организм человека и молекулярные механизмы его токсического воздействия (литературный обзор)

Введение. Алюминий, один из наиболее распространенных элементов в земной коре, широко применяется в промышленности, медицине и быту, что создает множественные пути его поступления в организм человека. Хроническая кумуляция алюминия ассоциирована с развитием нейродегенеративных, почечных и костных патологий, что актуализирует проблему оценки его токсикологического профиля.

Цель исследования: провести систематический анализ современных данных о воздействии алюминия на организм человека и животных, включая пути поступления, механизмы токсичности, накопление в органах-мишенях и молекулярные аспекты его действия, с оценкой эпидемиологических рисков для уязвимых групп населения.

Материалы и методы. Проведен анализ публикаций из баз данных PubMed, Web of Science, eLIBRARY за период 2001–2024 гг. по ключевым словам: «алюминий», «токсичность», «кумуляция», «миграция металлов» с акцентом на экспериментальные и эпидемиологические данные. Из 244 идентифицированных источников отобрано 56 публикаций, соответствующих тематике обзора. Также систематизированы действующие гигиенические нормативы.

Результаты. Установлено, что среднесуточное поступление алюминия у взрослых составляет 7–9 мг, однако у детей и лиц с хронической почечной недостаточностью дозы могут превышать допустимые нормы (1 мг/кг/неделя, EFSA) в 2–5 раз. Нейротоксичность алюминия проявляется аккумуляцией в гиппокампе и коре головного мозга, гиперфосфорилированием тау-белка и повышением риска деменции (RR = 2,03). Нефротоксические эффекты включают снижение скорости клубочковой фильтрации на 25 % и рост смертности у пациентов на диализе (HR = 1,37). Генотоксичность реализуется через индукцию окислительного стресса, подавление репарации ДНК и дисрегуляцию метилирования гистонов.

Выводы. Для минимизации рисков рекомендуется: замена алюминиевых адъювантов в вакцинах, ограничение использования алюминиевой посуды при приготовлении продуктов с низким значением pH, мониторинг содержания алюминия в детском питании. Дальнейшие исследования должны быть направлены на уточнение механизмов токсического действия алюминия и оценку эффективности регуляторных мер по снижению экспозиции.

1. Soni MG, White SM, Flamm WG, Burdock GA. Safety evaluation of dietary aluminum. Regul Toxicol Pharmacol. 2001;33(1):66-79. doi: 10.1006/rtph.2000.1441

2. Nanda BB, Biswal RR, Acharya R, Rao JSB, Pujari PK. Determination of aluminium contents in selected food samples by instrumental neutron activation analysis. J Radioanal Nucl Chem. 2014;302:1471-1474. doi: 10.1007/s10967-014-3569-0

3. Razeka TMA, Kishk YFM, Khalil NSAM, Shehtaa AM. Migration of iron and aluminum from different cookwares to faba bean after cooking cycles and storage refrigerated. J Environ Sci. 2018;42(1):45-58. doi: 10.21608/jes.2018.21592

4. Li Y. Migration of metals from ceramic food contact materials. 1: Effects of pH, temperature, food simulant, contact duration and repeated-use. Food Packag Shelf Life. 2020;24:100493. doi: 10.1016/j.fpsl.2020.100493

5. Ammar HR, Saleh SM, Sivasankaran S, Albadri AEAE, Al-Mufadi FA. Investigation of element migration from aluminum cooking pots using ICP-MS. Appl Sci. 2023;13(24):13119. doi: 10.3390/app132413119

6. Jabeen S, Ali B, Khan MA, Khan MB, Hasan SA. Aluminum intoxication through leaching in food preparation. Alex Sci Exch J. 2016;37:618-626. doi: 10.21608/asejaiqjsae.2016.2539

7. Odularu AT, Ajibade PA, Onianwa PC. Comparative study of leaching of aluminium from aluminium, clay, stainless steel, and steel cooking pots. ISRN Public Health. 2013;2013:517601. doi: 10.1155/2013/517601

8. Turhan S. Aluminium contents in baked meats wrapped in aluminium foil. Meat Sci. 2006;74(4):644-647. doi: 10.1016/j.meatsci.2006.03.031

9. Nasiadek M, Sapota A. Toxic effect of dust and fumes of aluminium and its compounds on workers’ respiratory tract. Med Pr. 2004;55(6):495-500. (In Polish.)

10. Долгих О.В., Отавина Е.А., Аликина И.Н., Казакова О.А., Жданова-Заплесвичко И.Г., Гусельников М.А. Особенности иммунорегуляторных показателей у детей, проживающих в условиях аэрогенной экспозиции алюминием // Гигиена и санитария. 2018. № 1. Т. 97. С. 81-84. doi: 10.18821/0016-9900-2018-97-1-81-84

11. Redgrove J, Rodriguez I, Mahadevan-Bava S, Exley C. Prescription infant formulas are contaminated with aluminium. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(5):899. doi: 10.3390/ijerph16050899

12. Glanz JM, Newcomer SR, Daley MF, et al. Cumulative and episodic vaccine aluminum exposure in a population-based cohort of young children. Vaccine. 2015;33(48):6736- 6744. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.10.076

13. Vecchi S, Bufali S, Skibinski DA, O’Hagan DT, Singh M. Aluminum adjuvant dose guidelines in vaccine formulation for preclinical evaluations. J Pharm Sci. 2012;101(1):17- 20. doi: 10.1002/jps.22759

14. Жданова-Заплесвичко И.Г., Землянова М.А., Кольдибекова Ю.В. Биомаркеры неканцерогенных негативных эффектов со стороны центральной нервной системы у детей в зоне влияния источников выбросов алюминиевого производства // Гигиена и санитария. 2018. № 5. Т. 97. С. 461-469. doi: 10.18821/0016-9900-2018-97-5-461-469

15. Tietz T, Lenzner A, Kolbaum AE, et al. Aggregated aluminium exposure: Risk assessment for the general population. Arch Toxicol. 2019;93(12):3503-3521. doi: 10.1007/s00204-019-02599-z

16. Hunt CD, Meacham SL. Aluminum, boron, calcium, copper, iron, magnesium, manganese, molybdenum, phosphorus, potassium, sodium, and zinc: Concentrations in common western foods and estimated daily intakes by infants; toddlers; and male and female adolescents, adults, and seniors in the United States. J Am Diet Assoc. 2001;101(9):1058-1060. doi: 10.1016/S0002-8223(01)00260-7

17. Niu Q. Overview of the relationship between aluminum exposure and health of human being. Adv Exp Med Biol. 2018;1091:1-31. doi: 10.1007/978-981-13-1370-7_1

18. Мартынова М.О., Козырев К.М., Албегова Ж.К. К вопросу современных представлений влияния алюминия на живые организмы // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 302. Дата обращения: 26.02.2025. https://science-education.ru/ru/article/view?id=12441

19. Chen B, Zeng Y, Hu B. Study on speciation of aluminum in human serum using zwitterionic bile acid derivative dynamically coated C18 column HPLC separation with UV and on-line ICP-MS detection. Talanta. 2010;81(1- 2):180-186. doi: 10.1016/j.talanta.2009.11.057

20. Rahimzadeh MR, Rahimzadeh MR, Kazemi S, Amiri RJ, Pirzadeh M, Moghadamnia AA. Aluminum poisoning with emphasis on its mechanism and treatment of intoxication. Emerg Med Int. 2022;2022:1480553. doi: 10.1155/2022/1480553

21. Землянова М.А., Пескова Е.В., Степанков М.С. Протеомное профилирование плазмы крови при хронической экспериментальной экспозиции оксидом алюминия как инструмент прогноза негативных эффектов со стороны критических органов и систем человека // Гигиена и санитария. 2023. № 10. Т. 102. С. 1125–1131. doi: 10.47470/0016-9900-2023-102-10-1125-1131

22. Yokel RA, Sjögren B. Chapter 1 – Aluminum. In: Nordberg GF, Costa M, eds. Handbook on the Toxicology of Metals. 5th ed. Academic Press; 2022:1-22. doi: 10.1016/B978-0-12-822946-0.00001-5

23. Chalansonnet M, Carabin N, Boucard S, et al. Study of potential transfer of aluminum to the brain via the olfactory pathway. Toxicol Lett. 2018;283:77-85. doi: 10.1016/j.toxlet.2017.11.027

24. Oliveira RB, Carvalho AB, Jorgetti V. Bone aluminum accumulation in the current era. J Bras Nefrol. 2024;46(3):e20240023. doi: 10.1590/2175-8239-JBN-2024-0023en

25. Mirza A, King A, Troakes C, Exley C. Aluminium in brain tissue in familial Alzheimer’s disease. J Trace Elem Med Biol. 2017;40:30-36. doi: 10.1016/j.jtemb.2016.12.001

26. Ghorbel I, Chaabane M, Elwej A, et al. Expression of metallothioneins I and II related to oxidative stress in the liver of aluminium-treated rats. Arch Physiol Biochem. 2016;122(4):214-222. doi: 10.1080/13813455.2016.1187176

27. Валова Я.В., Гизатуллина А.А., Смолянкин Д.А. и др. Оценка экспрессии генов МТ1А и МТ2А в печени крыс при интоксикации гидроксидом алюминия // Научный медицинский вестник Югры. 2024. № 2. Т. 40. С. 37-42. doi: 10.25017/2306-1367-2024-40-37-42

28. Якупова Т.Г., Смолянкин Д.А., Валова Я.В., Каримов Д.Д., Кулагин Е.А., Мухаммадиева Г.Ф., Каримов Д.О. Дозозависимые морфологические и молекулярногенетические изменения в почках крыс при хроническом воздействии гидроксида алюминия // Международный вестник ветеринарии. 2025. № 2. С. 265-274. doi: 10.52419/issn2072-2419.2025.2.265

29. Skalny AV, Aschner M, Jiang Y, et al. Molecular mechanisms of aluminum neurotoxicity: Update on adverse effects and therapeutic strategies. Adv Neurotoxicol. 2021;5:1-34. doi: 10.1016/bs.ant.2020.12.001

30. Kadhim A, Ben Slima A, Alneamah G, Makni M. Assessment of histopathological alterations and oxidative stress in the liver and kidney of male rats following exposure to aluminum chloride. J Toxicol. 2024;2024:3997463. doi: 10.1155/2024/3997463

31. Jackson JS, Rout P. Aluminum Toxicity. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 Jan–. Accessed December 23, 2025. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK609094/

32. Al-Hazmi MA, Rawi SM, Hamza RZ. Biochemical, histological, and neuro-physiological effects of long-term aluminum chloride exposure in rats. Metab Brain Dis. 2021;36(3):429-436. doi: 10.1007/s11011-020-00664-6

33. Geyikoglu F, Türkez H, Bakir TO, Cicek M. The genotoxic, hepatotoxic, nephrotoxic, haematotoxic and histopathological effects in rats after aluminium chronic intoxication. Toxicol Ind Health. 2013;29(9):780-791. doi: 10.1177/0748233712440140

34. Aschner M, Skalny AV, Santamaria A, et al. Epigenetic mechanisms of aluminum-induced neurotoxicity and Alzheimer’s disease: A focus on non-coding RNAs. Neurochem Res. 2024;49(11):2988-3005. doi: 10.1007/s11064-024-04214-9

35. Wang L. Entry and deposit of aluminum in the brain. Adv Exp Med Biol. 2018;1091:39-51. doi: 10.1007/978-981-13-1370-7_3

36. Capriello T, Di Meglio G, De Maio A, et al. Aluminium exposure leads to neurodegeneration and alters the expression of marker genes involved to parkinsonism in zebrafish brain. Chemosphere. 2022;307(Pt 1):135752. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.135752

37. Periasamy VS, Athinarayanan J, Alshatwi AA. Aluminum oxide nanoparticles alter cell cycle progression through CCND1 and EGR1 gene expression in human mesenchymal stem cells. Biotechnol Appl Biochem. 2016;63(3):320-327. doi: 10.1002/bab.1368

38. Игнатова А.М., Землянова М.А. Биологическая оценка воздействия микро- и наноразмерных частиц оксида алюминия на организм лабораторных животных в условиях острой токсичности // Токсикологический вестник. 2020. № 3 (162). С. 33-40. doi: 10.36946/0869-7922-2020-3-33-40

39. Nies I, Hidalgo K, Bondy SC, Campbell A. Distinctive cellular response to aluminum based adjuvants. Environ Toxicol Pharmacol. 2020;78:103404. doi: 10.1016/j.etap.2020.103404

40. Минигалиева И.А., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., и др. Сравнительная и комбинированная токсичность наночастиц оксидов алюминия, титана и кремния и ее ослабление комплексом биопротекторов // Токсикологический вестник. 2018. № 2 (149). С. 18-27. doi: 10.36946/0869-7922-2018-2-18-27

41. Зайцева Н.В., Землянова М.А., Степанков М.С., Игнатова А.М. Оценка токсичности и потенциальной опасности наночастиц оксида алюминия для здоровья человека. Экология человека. 2018;25(5):9-15.

42. Chappard D. Effects of aluminum on cells and tissues. Morphologie. 2016;100(329):49-50. doi: 10.1016/j.morpho.2016.04.001

43. Klein GL. Aluminum toxicity to bone: A multisystem effect? Osteoporos Sarcopenia. 2019;5(1):2-5. doi: 10.1016/j.afos.2019.01.001

44. Wang F, Kang P, Li Z, Niu Q. Role of MLL in the modification of H3K4me3 in aluminium-induced cognitive dysfunction. Chemosphere. 2019;232:121-129. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.05.099

45. Li X, Hu C, Zhu Y, Sun H, Li Y, Zhang Z. Effects of aluminum exposure on bone mineral density, mineral, and trace elements in rats. Biol Trace Elem Res. 2011;143(1):378-385. doi: 10.1007/s12011-010-8861-4

46. Zhao C, Xu N, Zhang W, Zhao C. Changes of some elements in rat’s tissues except nerve centre with both ovariectomy and chronic aluminum toxication and the effects of estrogen supplement. Wei Sheng Yan Jiu. 2009;38(1):99-103. (In Chinese.)

47. Bellés M, Albina ML, Sanchez DJ, Corbella J, Domingo JL. Effects of oral aluminum on essential trace elements metabolism during pregnancy. Biol Trace Elem Res. 2001;79(1):67-81. doi: 10.1385/BTER:79:1:67

48. Rondeau V, Commenges D, Jacqmin-Gadda H, Dartigues JF. Relation between aluminum concentrations in drinking water and Alzheimer’s disease: An 8-year follow-up study. Am J Epidemiol. 2000;152(1):59-66. doi: 10.1093/aje/152.1.59

49. Abu-Taweel GM, Ajarem JS, Ahmad M. Neurobehavioral toxic effects of perinatal oral exposure to aluminum on the developmental motor reflexes, learning, memory and brain neurotransmitters of mice offspring. Pharmacol Biochem Behav. 2012;101(1):49-56. doi: 10.1016/j.pbb.2011.11.003

50. Giorgianni CM, D’Arrigo G, Brecciaroli R, et al. Neurocognitive effects in welders exposed to aluminium. Toxicol Ind Health. 2014;30(4):347-356. doi: 10.1177/0748233712456062

51. Mold M, Chmielecka A, Rodriguez MRR, et al. Aluminium in brain tissue in multiple sclerosis. Int J Environ Res Public Health. 2018;15(8):1777. doi: 10.3390/ijerph15081777

52. Mouro VGS, Menezes TP, Lima GDA, et al. How bad is aluminum exposure to reproductive parameters in rats? Biol Trace Elem Res. 2018;183(2):314-324. doi: 10.1007/s12011-017-1139-3

53. Dey M, Singh RK. Chronic oral exposure of aluminum chloride in rat modulates molecular and functional neurotoxic markers relevant to Alzheimer’s disease. Toxicol Mech Methods. 2022;32(8):616-627. doi: 10.1080/15376516.2022.2058898

54. Liu Y, Yuan Y, Xiao Y, et al. Associations of plasma metal concentrations with the decline in kidney function: A longitudinal study of Chinese adults. Ecotoxicol Environ Saf. 2020;189:110006. doi: 10.1016/j.ecoenv.2019.110006

55. Hsu CW, Weng CH, Lee CC, et al. Association of low serum aluminum level with mortality in hemodialysis patients. Ther Clin Risk Manag. 2016;12:1417-1424. doi: 10.2147/TCRM.S113829

56. Panhwar AH, Kazi TG, Naeemullah, et al. Evaluated the adverse effects of cadmium and aluminum via drinking water to kidney disease patients: Application of a novel solid phase microextraction method. Environ Toxicol Pharmacol. 2016;43:242-247. doi: 10.1016/j.etap.2016.03.017