[2007/Nr 2] Zawartość pierwiastków we włosach łonowych mężczyzn w wybranych stanach chorobowych

Danuta Wiechuła, Jerzy Kwapulin´ski, Krzysztof Loska

_,

Henryka Orczyk-Froncz

_{, Ewa Szołtysik}

ZAWARTOS

´

C

´

PIERWIASTKO

´

W

WE WŁOSACH ŁONOWYCH ME˛Z

˙

CZYZN

W WYBRANYCH STANACH CHOROBOWYCH

´

Kierownik: prof. dr hab. J. Kwapulin´ski

1)_{Instytut Inz˙ynierii Wody i S}

_{´cieko´w Politechniki S}

_´

Kierownik: prof. dr hab. M. Bodzek

2)

Powiatowy Szpital Specjalistyczny nr 4 w Bytomiu

We włosach łonowych me˛z˙czyzn z ostrym zapaleniem trzustki, zapaleniem wyrostka robaczkowego i otrzewnej oraz te˛tniakiem jamy brzusznej oznaczono zawartos´c´ Ca, Mg, K, Fe, Zn, Cu, Cd, Pb, Cr, Ni i As. Stwierdzono istotne statystycznie ro´z˙nice w zawartos´ci magnezu i wapnia w grupie ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego oraz istotny wzrost zawartos´ci wapnia i cynku w grupie chorych z te˛tniakiem aorty brzusznej w poro´wnaniu z grupa˛ kontrolna˛.

Hasła kluczowe: włosy łonowe, me˛z˙czyz´ni, pierwiastki, ostre zapalenie trzustki,

zapalenie wyrostka robaczkowego i otrzewnej, te˛tniak jamy brzusznej.

Key words: pubic hair, males, elements, pancreatitis, appendicitis, peritonitis,

abdominal aortic aneurysm.

W ostatnich latach do oceny zawartos´ci metali w organizmie coraz cze˛s´ciej

wykorzystywane sa˛ włosy. Pozwalaja˛ one na oszacowanie niedoboro´w

biopierwias-tko´w w organizmie, a takz˙e na ustalenie poziomu pierwiasbiopierwias-tko´w toksycznych (1 – 5).

W poro´wnaniu z pro´bkami krwi i moczu maja˛ cały szereg zalet: ich zebranie

i transport sa˛ łatwiejsze i bezpieczniejsze, analiza tan´sza i nie niesie ze soba˛ groz´by

zakaz˙enia. Ste˛z˙enie pierwiastko´w we włosach jest 10 – 100 razy wie˛ksze niz˙

w moczu i krwi, co pozwala zmniejszyc´ bła˛d oznaczania i ułatwia procedure˛

analityczna˛.

Diagnostyczna˛ uz˙ytecznos´c´ włoso´w potwierdzaja˛ prace wielu autoro´w,

wykazu-ja˛cych istnienie korelacji mie˛dzy zawartos´cia˛ pierwiastko´w we włosach, a ich

poziomem w ustroju, zaro´wno w przypadku ro´wnowagi fizjologicznej, jak ro´wniez˙

w stanach patologicznych (6 – 12).

Trzeba jednak pamie˛tac´, z˙e badanie włoso´w wymaga ro´wniez˙ zachowania duz˙ej

ostroz˙nos´ci. Waz˙ne jest zaro´wno odpowiednie pobranie pro´bki, jak i jej

prze-chowywanie w sposo´b uniemoz˙liwiaja˛cy zanieczyszczenie włosa.

Na wyniki analizy włoso´w moga˛ wpływac´ takz˙e zabiegi fryzjerskie, moga˛ce

prowadzic´ do zmiany chemicznej i fizycznej struktury włosa, co wpływa na jego

zdolnos´c´ do wia˛zania metali. Z tego wzgle˛du znacznie dogodniejsze jest badanie

włoso´w łonowych, kto´re z reguły nie sa˛ poddawane zabiegom fryzjerskim,

stosowanym w przypadku włoso´w głowy.

Mimo wzrastaja˛cego zainteresowania włosami łonowymi, jako dogodnym

mate-riałem w analizach klinicznych, informacje na temat zawartos´ci metali w tych

włosach sa˛ w dalszym cia˛gu ograniczone (13 – 16). Badania miały na celu

okres´lenie zawartos´ci pierwiastko´w we włosach łonowych w przebiegu wybranych

choro´b.

MATERIAŁ I METODY

Na przeprowadzenie badan´ uzyskano zgode˛ Komisji Bioetycznej S

´

Badaniami obje˛to me˛z˙czyzn hospitalizowanych w Wojewo´dzkim Szpitalu Specjalistycznym nr 4 w Bytomiu z powodu: ostrego stanu zapalnego trzustki (grupa 1), zapalenia wyrostka robaczkowego i zapalenia otrzewnej (grupa 2) oraz te˛tniaka jamy brzusznej (grupa 3). Grupe˛ kontrolna˛ stanowili me˛z˙czyz´ni, u kto´rych nie stwierdzono z˙adnego z ww. schorzen´ (grupa 0). Szczego´łowa˛ charakterystyke˛ badanych grup zestawiono w tab. I.

T a b e l a I Charakterystyka grupy badanej

T a b l e I Characteristics of study group

Grupa n Wiek (lata) Pala˛cy/niepala˛cy

0 – kontrolna 15 62,5

(46 – 75) 7/10

1 – me˛z˙czyz´ni z ostrym stanem zapalnym trzustki 10 60,7

(48 – 79) 5/5

2 – me˛z˙czyz´ni ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego

i zapaleniem otrzewnej 13

62,1

(44 – 75) 6/7

3 – me˛z˙czyz´ni z te˛tniakiem aorty brzusznej 18 63,1

(48 – 73) 10/8

Materiałem do badan´ były włosy łonowe. Włosy do badan´ pobrano i przygotowano do oznaczenia zawartos´ci metali zgodnie z zaleceniami Mie˛dzynarodowej Agencji Energii Atomowej IAEA (17). Do mycia włoso´w łonowych stosowano wode˛ dejonizowana˛ oraz aceton cz.d.a. Kaz˙da pro´bka była płukana w acetonie, naste˛pnie trzykrotnie w wodzie i ponownie w acetonie. Czas kontaktu włoso´w z roztworem wynosił w kaz˙dym przypadku 10 min. Naste˛pnie pro´bki suszono w temp. 105°C do stałej masy. Pro´bke˛ włoso´w łonowych o masie 200 – 300 mg mineralizowano na mokro za pomoca˛ mineralizacji mikro-falowej z uz˙yciem 2 cm3_{ste˛z˙. HNO}

3spektralnie czystego. Po mineralizacji z pro´bek odparowywano

kwas, a naste˛pnie dodawano 0,5 cm3_HNO

3oraz 10 cm3wody, przenoszono do kolb miarowych obj.

25 cm3

i uzupełniano do kreski. Ro´wnolegle z pro´bkami włoso´w łonowych prowadzono mineralizacje˛ materiału referencyjnego CRM 397 (Trace elements in human hair). Otrzymane z szes´ciu powto´rzen´ s´rednie wyniki były naste˛puja˛ce: 0,49μg Cd/g (wartos´c´ certyfikowana 0,521 μg Cd/g), 31,5 μg Pb/g (wartos´c´ certyfikowana 33,0μg Pb/g) i 205 μg Zn/g (wartos´c´ certyfikowana 199 μg Zn/g). Poprawnos´c´ oznaczen´ pozostałych pierwiastko´w sprawdzono metoda˛ dodatku wzorca.

W analizie statystycznej wyniko´w zastosowano program Statistica for Windows 5,5pl.

WYNIKI I ICH OMO

´

W tab. II zestawiono zawartos´c´ pierwiastko´w we włosach łonowych me˛z˙czyzn z poszczego´lnych grup. Poniewaz˙ otrzymane zbiory danych nie spełniały warunku rozkładu normalnego, testowanie

znamiennos´ci statystycznej ro´z˙nic mie˛dzy grupami przeprowadzono w oparciu o test ANOVA rang

Kruskala-Wallisa.

Analiza danych przedstawionych w tab. II wykazuje, z˙e zawartos´c´ cynku, magnezu, wapnia i potasu była najmniejsza w grupie kontrolnej. W grupie me˛z˙czyzn ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego wyste˛pował prawie dwukrotny, istotny statystycznie wzrost zawartos´ci magnezu i wapnia w poro´wnaniu z grupa˛ kontrolna˛. Ro´wniez˙ w grupie chorych z te˛tniakiem aorty brzusznej wyste˛pował istotny wzrost zawartos´ci wapnia oraz cynku w poro´wnaniu z grupa˛ kontrolna˛. Zawartos´c´ potasu była najwie˛ksza w grupie me˛z˙czyzn z ostrym stanem zapalnym trzustki, lecz w tym przypadku ro´z˙nica w zawartos´ci w poro´wnaniu z grupa˛ kontrolna˛ nie była istotna statystycznie. Zawartos´c´ z˙elaza i miedzi była najmniejsza we włosach łonowych me˛z˙czyzn z te˛tniakiem aorty brzusznej.

Okres´lenie zawartos´ci metali we włosach oso´b z chorobami przewodu pokarmowego dotychczas bardzo rzadko było przedmiotem badan´ (18), sta˛d tez˙ nie ma moz˙liwos´ci odniesienia uzyskanych wyniko´w do badan´ innych autoro´w. Wie˛cej informacji moz˙na znalez´c´ na temat innych schorzen´. Przykładowo obniz˙ona˛ zawartos´c´ magnezu i wapnia stwierdzono we włosach dzieci i młodziez˙y ze schorzeniami układu nerwowego (3, 20), a wie˛ksza˛ zawartos´c´ magnezu we włosach oso´b z udarem mo´zgu (19).

W badanych pro´bkach najwie˛ksze ilos´ci metali toksycznych – ołowiu i kadmu – stwierdzono we włosach łonowych me˛z˙czyzn z grupy kontrolnej. Najmniejsza zawartos´c´ ołowiu i kadmu charak-teryzowała włosy łonowe me˛z˙czyzn z te˛tniakiem aorty brzusznej. Niewielka˛ ilos´c´ kadmu stwierdzono ro´wniez˙ we włosach me˛z˙czyzn ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego. U tych oso´b wyste˛powały ro´wniez˙ najmniejsze ilos´ci chromu i niklu oraz najwie˛ksze – arsenu. Najmniejsza zawartos´c´ arsenu wyste˛powała we włosach łonowych me˛z˙czyzn z ostrym stanem zapalnym trzustki. W tej grupie stwierdzono natomiast najwie˛ksza˛ zawartos´c´ niklu we włosach łonowych. We wszystkich tych przypadkach ro´z˙nice w zawartos´ci metali we włosach łonowych me˛z˙czyzn z grupy badanej w poro´w-naniu z grupa˛ kontrolna˛ nie były istotne statystycznie.

Ryciny 1 – 4 przedstawiaja˛ wyniki analizy skupien´ dla poszczego´lnych grup. Analiza skupien´ pozwala na uszeregowanie badanych pierwiastko´w na podstawie ich zawartos´ci w badanej pro´bie. Analiza odległos´ci wia˛zania mie˛dzy poszczego´lnymi metalami na otrzymanych wykresach hierarchicznych wykazuje zro´z˙nicowanie badanych populacji. W celu uzyskania bardziej przejrzystego rozkładu metali na dendrogramie analize˛ skupien´ przeprowadzono w oparciu o zlogarytmowany zbio´r wyniko´w. W analizie zastosowano aglomeracje˛ metoda˛ Warda, a za miare˛ odległos´ci przyje˛to odległos´c´ euklidesowa˛.

Analiza skupien´ potwierdziła widoczne zro´z˙nicowanie zawartos´ci metali we włosach łonowych me˛z˙czyzn w przebiegu poszczego´lnych choro´b. We włosach łonowych me˛z˙czyzn z grupy kontrolnej wyro´z˙niono dwa skupienia pierwiastko´w: pierwsze obejmowało pierwiastki toksyczne takie jak kadm,

Ryc. 1. Podobien´stwo wyste˛powania pierwiastko´w we włosach łonowych me˛z˙czyzn z grupy 0 (kontrola).

Fig. 1. Similar concentrations of elements in pubic hair of group 0 (control) males.

Ryc. 2. Podobien´stwo wyste˛powania pierwiastko´w we włosach łonowych me˛z˙czyzn z grupy 1 (ostry stan zapalny trzustki).

Fig. 2. Similar concentrations of elements in pubic hair of group 1 (acute pancreatitis) males.

Ryc. 3. Podobien´stwo wyste˛powania pierwiastko´w we włosach łonowych me˛z˙czyzn 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 obejmuja˛ce pozostałe metale zawierało dwa podzbiory – do pierwszego nalez˙ały z˙elazo, miedz´, magnez, potas i oło´w, natomiast do drugiego – cynk i wapn´. We włosach łonowych me˛z˙czyzn z ostrym stanem zapalnym trzustki stwierdzono ro´wniez˙ dwa skupienia pierwiastko´w. Pierwsze – podobnie jak w grupie kontrolnej – tworzyły kadm, arsen, nikiel i chrom, drugie – pozostałe metale, przy czym ich układ kształtował sie˛ odmiennie w stosunku do grupy kontrolnej. We włosach łonowych me˛z˙czyzn z te˛tniakiem aorty brzusznej oraz stanem zapalnym wyrostka robaczkowego ro´wniez˙ wyste˛powały dwa skupienia pierwiastko´w. W skupieniu pierwszym, obok pierwiastko´w wymienianych w grupie kontrolnej i grupie chorych z zapaleniem trzustki znajdował sie˛ takz˙e oło´w. Skupienie drugie zawierało pozostałe metale, przy czym ich układ był ro´z˙ny w zalez˙nos´ci od grupy. Zro´z˙nicowanie uzyskanych dendrogramo´w przemawia wyraz´nie za zmianami zawartos´ci pierwiastko´w we włosach łonowych wyste˛puja˛cymi w przebiegu ro´z˙nych choro´b.

Ryc. 4. Podobien´stwo wyste˛powania pierwiastko´w we włosach łonowych me˛z˙czyzn z grupy 3 (te˛tniak aorty brzusznej).

Fig. 4. Similar concentrations of elements in pubic hair of group 3 (abdominal aortic aneurysm) males.

WNIOSKI

1. Stwierdzono istotny wzrost zawartos´ci magnezu i wapnia w grupie me˛z˙czyzn

ze stanem zapalnym wyrostka robaczkowego oraz wapnia i cynku w grupie chorych

z te˛tniakiem aorty poro´wnaniu z grupa˛ kontrolna˛.

2. Wyniki przeprowadzonych badan´ potwierdzaja˛, z˙e oznaczenie zawartos´ci

metali we włosach łonowych moz˙e byc´ narze˛dziem pomocnym w diagnostyce

ro´z˙nych schorzen´.

D. W i e c h u ł a, J. K w a p u l i n´ s k i, K. L o s k a, H. O r c z y k-F r o n c z, E. S z o ł t y s i k CONCENTRATIONS OF ELEMENTS IN PUBIC HAIR

OF ADULT MALES SUFFERING FROM SELECTED DISEASES S u m m a r y

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 HNO3. 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.

PIS

´

1. Czapska D., Karczewski J., Ostrowska L.: Zawartos´c´ magnezu i cynku we włosach studento´w Akademii Medycznej w Białymstoku. Biul. Magnezol., 1999; 4(2): 297-301. – 2. Karczewski J.K.: Pierwiastki chemiczne we włosach – aspekty biochemiczne i diagnostyczne. Post. Hig. Med. Dos´w., 1998; 52(3): 283-295. – 3. Lech T., Garlicka A., Zych-Litwin C.: Zawartos´c´ we włosach wapnia, magnezu, cynku, miedzi i ołowiu w wybranych stanach chorobowych u dzieci. Diagn. Lab., 1996; 32: 477-484. – 4. Wiechuła D., Kwapulin´ski J., Otre˛bska B., Rabsztyn E., Loska K.: Zawartos´c´ wybranych pierwiastko´w we włosach łonowych me˛z˙czyzn pala˛cych i niepala˛cych. Brom. Chem. Toksykol., 2005; 38(4): 383-388. – 5. Radomska K., Graczyk A., Konarski J.: Analiza włoso´w jako metoda oceny stanu mineralnego organizmu. Pol. Tyg. Lek., 1991; 66(24-26): 478281. – 6. 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: 162-165. – 7. 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: 229-234. – 8. 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: 104-110. – 9. 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: 23-29. – 10. 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, 1990-1995. Sci. Total Environ., 1996; 184: 203-209.

11. 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: 189-199. – 12.

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: 221-226. – 13. Saadi E., Sikorski R.: Metale esencjalne we włosach łonowych u kobiet z poronieniem zagraz˙aja˛cym i w cia˛z˙y donoszonej. Ginekol. Pol., 2000; 71(7): 618-622. – 14. Saadi E., Sikorski R.: Poziomy ołowiu we włosach łonowych u kobiet z poronieniem zagraz˙aja˛cym i w cia˛z˙y donoszonej. Ginekol. Pol., 1998; 69(12): 889-894. – 15. Saadi E.,

Sikorski R.: Ste˛z˙enia kadmu we włosach łonowych u kobiet z poronieniem zagraz˙aja˛cym i w cia˛z˙y

donoszonej. Ginekol. Pol., 1998; 69(12): 878-883. – 16. Wilhelm M., Ohnesorge F.K., Hötzel D.: Cadmium, copper, lead and zinc concentrations in human scalp and pubic hair. Sci. Total Environ., 1990; 92: 199-206. – 17. Report on the Second Research Co-ordination Meeting of IAEA. 1985 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): 1270-1274. – 19. Ustymowicz-Farbiszewska J.,

Karczewski J., Smolin´ska A., Lewko J.: Zawartos´c´ magnezu we włosach u pacjento´w z udarem mo´zgu.

Biul. Magnezol., 2000; 5(2): 103-111. – 20. Lech T., Garlicka A.: Zawartos´c´ magnezu i wapnia w surowicy i włosach dzieci i młodziez˙y ze schorzeniami układu nerwowego. Przegl. Lek., 2000; 57: 7-8.