Ассоциация содержания бора в волосах с показателями заболеваемости в борной геохимической провинции: поперечное исследование

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 боро-кислотного 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. Составить карту содержания бора в волосах жителей Актюбинской области (Западного Казахстана) и выявить его взаимосвязи с показателями заболеваемости взрослого населения. Материалы и методы. В настоящее исследование вовлечены 340 жителей 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. Карта борного статуса жителей региона визуально продемонстрировала неравномерное распределение содержания бора в пределах области. Содержание бора в волосах значительно выше у мужчин, чем у женщин (p=0,00). Выявлена прямая сильная корреляционная связь содержания бора с показателями заболеваемости, связанной с врожденными аномалиями и хромосомными нарушениями (r=0,886, p=0,019), с болезнями мочеполовой системы (r=0,829, p=0,042), с болезнями органов дыхания (r=0,943, p=0,005), с болезнями органов пищеварения (r=0,878, p=0,021), с болезнями крови, кроветворных органов и иммунной системы (r=0,880, p=0,017). Заключение. Для визуальной демонстрации элементного статуса и его распределения на изучаемой территории могут использоваться карты элементного статуса населения. Установлено неравномерное распределение содержания бора в пределах области. Выявленные ассоциации содержания бора в волосах с показателями заболеваемости в регионе требуют дальнейших глубоких исследований.

1. Mamyrbaev A, Umarova G. Modern Issues of Public Health: the Review. Georgian Med News. 2016;5(254):61-67. (In Russian). PMID: 27348170.

2. Zemrani 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.0000000000000612.

3. Zhang Y. Trace Elements and Healthcare: A Bioinformatics Perspective. Adv Exp Med Biol. 2017;1005:63-98. doi: 10.1007/978-981-10-5717-5_4.

4. Frazzoli 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: 10.1080/10937404.2015.1085473.

5. Bekmukhambetov E.Zh., Mamyrbayev A.A., Dzharkenov T.A. Health environmental aspects of the cross-border cooperation in the water basin Ural. Medicinskij zhurnal Zapadnogo Kazahstana. 2012; 1 (33): 3-5.

6. 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. PMID: 31700818; PMCID: PMC6825659. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6825659/

7. Yakovleva N.A., Frankovskaya N.M., Limeshkina E.S., Bogomazova O.A., Almurzaeva S.I. The Complex Ecological and Hygienic Assessment of the Territory of the Industrial Zone of the Former Aktyubinsk Chemical Plant (in Alga). 2016. Accessed April 10, 2021. https://ecoservice.kz/publications/kompleksnaja_jekologo-gigienicheskaja_ocenka/

8. Information about the state of ecology of the Aktobe region and measures taken to reduce pollution. Department of Natural Resources and Environmental Management of the Aktobe Region. Accessed April 10, 2021. https://www.gov.kz/memleket/entities/aktobe-zher-paidalanuy/press/article/details/23736?lang=ru

9. National report on the state of the environment and the use of natural resources of the Republic of Kazakhstan for 2017. http://ecogosfond.kz/wp-content/uploads/2018/12/CA.D.199-Nacionalnyj-doklad-o-sostojanii-okruzhajushhej-sredy-i-ob-ispolzovanii-prirodnyh-resursov-RK-za-2017-god.pdf

10. Skalny AV, Rudakov IA. Bioelements in medicine. M.: Oniks 21 vek, Mir, 2004.

11. 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.2018.07.018.

12. IPCS (International Programme on Chemical Safety). Environmental health criteria 204. Boron. Geneva, WHO. 1998. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/42046/9241572043_eng.pdf?sequence=1&isAllowed=y

13. Prejac J, Skalny AA, Grabeklis AR, et аl. Assessing the boron nutritional status by analyzing its cummulative frequency distribution in the hair and whole blood. J Trace Elem Med Biol. 2018;45:50-56. doi: 10.1016/j.jtemb.2017.09.018.

14. Nielsen FH. Update on human health effects of boron. J Trace Elem Med Biol. 2014;28(4):383-7. doi: 10.1016/j.jtemb.2014.06.023.

15. Nielsen FH. Is boron nutritionally relevant? Nutr Rev. 2008;66(4):183-91. doi: 10.1111/j.1753-4887.2008.00023.x.

16. Hadrup 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.2021.104873.

17. 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.

18. Kudabayeva K.I., Batyrova G.A., Bazargaliyev Y.Sh., Baspakova A.M., Sakhanova S.K. 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.2017.22.3.1369

19. Bolt 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-x.

20. Fail PA, Chapin RE, Price CJ, Heindel JJ. General, reproductive, developmental, and endocrine toxicity of boronated compounds. Reprod Toxicol. 1998; 12(1):1–18

21. Khaliq 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/s12011-018-1284-3.

22. Marat I, Arstan M, Galymzhan Y, et аl. Impact of chromium and boron compounds on the reproductive function in rats. Toxicol Ind Health. 2018;34(6):365-374. doi: 10.1177/0748233718759162.

23. Igra 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.2016.07.017.

24. Hjelm 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.2019.01.012.

25. Duydu Y, Başaran N, Aydın 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/s00204-018-2296-7.

26. Başaran 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.2019.03.004.

27. Xu 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.2020.115094.

28. Liu 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-w.

29. Başaran N, Duydu Y, Bacanlı 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.