Методические особенности и практическое использование определения алюминия в крови и моче методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой

Файл статьи: 
Иконка PDF health-risk-analysis-2019-4-18.pdf
УДК: 
543.064: 616-074
DOI: 
10.21668/health.risk/2019.4.18
Авторы: 

Т.С. Уланова1, Г.А. Вейхман2, А.В. Недошитова1

Организация: 

1Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, Россия, 614045, г. Пермь, ул. Монастырская, 82
2Пермская государственная фармацевтическая академия, Россия, 614081, г. Пермь, ул. Полевая, 2

Аннотация: 

Оценка риска неблагоприятного воздействия токсичных соединений на здоровье населения является в настоящее время актуальным и высоковостребованным направлением в современных гигиенических исследованиях. В перечень контролируемых в биосредах токсичных элементов (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк) входит алюминий (2-й класс опасности) как один из самых распространенных элементов в природе и наиболее часто встречающийся в выбросах алюминиевых, горнорудных, лакокрасочных и других производств.

Разработана методика определения массовых концентраций алюминия в крови и моче методом масс-спектро-метрии с индуктивно связанной плазмой (ФР.1.31.2017.27357), позволяющая определять содержание алюминия в крови в диапазоне от 20 до 200 мкг/л с точностью 31,0 %; в диапазоне 200–700 мкг/л с точностью 23,0 % и в моче в диапазоне от 0,1 до 10 мкг/л с точностью 30,0 %; в диапазоне 10–1000 мкг/л с точностью 23,0 %.

Проанализировано 192 пробы крови и мочи детей (n = 96) и 106 проб взрослых (n = 54), проживающих в Восточной Сибири в зоне экспозиции крупного металлургического предприятия по производству алюминия. Среднее арифметическое) содержание алюминия в крови детей и взрослых составляет 21 мкг/л, в моче – 32 и 21 мкг/л соответственно. Приведена сравнительная оценка содержания алюминия в крови и моче жителей РФ с референтными концентрациями, используемыми в странах Европы и США при проведении национальных программ по биомониторингу человека.

Ключевые слова: 
алюминий, кровь, моча, дети, взрослые, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, референтные концентрации, реакционная/столкновительная ячейка
Уланова Т.С., Вейхман Г.А., Недошитова А.В. Методические особенности и практическое использование определения алюминия в крови и моче методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Анализ риска здоровью. – 2019. – № 4. – С. 165–174. DOI: 10.21668/health.risk/2019.4.18
Список литературы: 
  1. Токсикологическая химия. Метаболизм и анализ токсикантов / под ред. Н.И. Калетиной. – М.: ГЕОТАР-Медиа, 2008. – 1016 с.
  2. Барашков Г.К. Краткая медицинская бионеорганика. Основы. Аналитика. Клиника. – М: Бином, 2011. – 511 с.
  3. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. – М.: Мир, 2004. – 272 с.
  4. Human health risk assessment for aluminium, aluminium oxide, and aluminium hydroxide / D. Krewski, R.A. Yokel, E. Nieboer, D. Borchelt, J. Cohen, J. Harry, S. Kacew, J. Lindsay [et al.] // J. Toxicol. Environ. Health. B. Crit. Rev. – 2007. – Vol. 10, № 1. – P. 1–269 p. DOI: 10.1080/10937400701597766
  5. The Nordic Expert Group for Criteria Documentation of Health Risks from Chemicals and the Dutch Expert Committee on Occupational Safety. 145. Aluminium and aluminium compounds. – Gothenburg: Arbete och Hälsa, 2011. – Vol. 45, № 7. – P. 1–142.
  6. Determination of aluminium in groundwater samples by GF-AAS, ICP-AES, ICP-MS and modellingof inorganic aluminium complexes / M. Frankowski, A. Zioła-Frankowska, I. Kurzyca, K. Novotný, T. Vaculovič, V. Kanický, M. Siepak, J. Siepak // Environ. Monit. Assess. – 2011. – Vol. 182, № 1–4. – P. 71–84. DOI: 10.1007/s10661-010-1859-8
  7. Определение микроэлементов в биологических жидкостях (обзор) / Н.Б. Иваненко, А.А. Ганеев, Н.Д. Соловьев, Л.Н. Москвин // Журнал аналитической химии. – 2011. – Т. 66, № 9. – С. 900–915.
  8. Определение Al, Be, Cd, Co, Cr, Mn, Ni, Pb, Se и Tl в цельной крови без предварительного разложения методом атомно-абсорбционной спектроскопии / Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, Н.Д. Соловьев, Д.В. Наволоцкий, О.В. Павлова, А.А. Ганеев // Биомедицинская химия. – 2014. – Т. 60, № 3. – С. 378–388.
  9. Application of Zeeman Graphite Furnace Absorption Spectrometry with High-Frequency Modulation Polarization for the Direct Determination of Al, Be, Cd, Cr, Hg, Mn, Ni, Pb and Tl in Human Blood / N.B. Ivanenko, N.D. Solovyev, A.A. Ivanenko, A.A. Ganeev // Arch. Environ. Contam. Toxicol. – 2012. – Vol. 63, № 3. – P. 299–308. DOI: 10.1007/s00244-012-9784-1
  10. Осипов К.Б., Серегина И.Ф., Большов М.А. Устранение матричных неспектральных помех при элементном анализе биологических жидкостей на квадрупольном масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой // Аналитика и контроль. – 2014. – Т. 18, № 2. – С. 150–163.
  11. Определение химических элементов в биологических жидкостях и диагностических субстратах детей методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой / И.Ф. Серегина, С.Ю. Ланская, О.И. Окина, М.А. Большов, С.М. Ляпунов, О.Л. Чугунова, А.С. Фоктова // Журнал аналитической химии. – 2010. – Т. 65, № 9. – С. 986–994.
  12. Metal and metalloid multi-elementary ICP-MS validation in whole blood, plasma, urine and hair: Reference values / J.P. Goullé, L. Mahieu, J. Castermant, N. Neveu, L. Bonneau, G. Lainé, D. Bouige, C. Lacroix // Forensic Science International. – 2005. – Vol. 153, № 1. – P. 39–44. DOI: 10.1016/j.forsciint.2005.04.020
  13. Rodushkin I., Ödman F., Branth S. Multielement analysis of whole blood by high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry // Fresenius J. Anal. Chem. – 1999. – Vol. 364. – P. 338–346. DOI: 10.1007/s002160051346
  14. Determination of 60 elements in whole blood by sector field inductively coupled plasma mass spectrometry / I. Rodushkin, F. Odman, R. Olofssona, M.D. Axelsson // J. Anal. At. Spectrom. – 2000. – Vol. 15, № 8. – P. 937–944.
  15. Rodushkin I., Odman F. Application of inductively coupled plasma sector field mass spectrometry for elemental analysis of urine // J. Trace Elem. Med. Biol. –2001. – Vol. 14, № 4. – P. 241–247.
  16. Quantification of trace elements by sector field inductively coupled plasma mass spectrometry in urine, serum, blood and cerebrospinal fluid of patients with Parkinson’s disease / B. Bocca, A. Alimonti, F. Petrucci, N. Violante, G. Sancesario, G. Forte, O. Senofonte // Spectrochim Acta. Part B. – 2004. – Vol. 59, № 4. – P. 559–566. DOI: 10.1016/j.sab.2004.02.007
  17. Development of methods for the quantification of essential and toxic elements in human biomonitoring / B. Bocca, G. Forte, F. Petrucci, O. Senofonte, N. Violante, A. Alimonti // Ann. Ist. Super. Sanitа. – 2005. – Vol. 41, № 2. – P. 165–170.
  18. Simultaneous quantification of 17 trace elements in blood by dynamic reaction cell inductively coupled plasma mass spectrometry (DRC-ICP-MS) equipped with a high-efficiency sample introduction system / S. D'Ilio, N. Violante, M. Di Gregorio, O. Senofonte, F. Petrucci // Anal. Chim. Acta. – 2006. – Vol. 579, № 2. – P. 202–208. DOI: 10.1016/j.aca.2006.07.027
  19. Forrer R., Gautschi K., Lutz H. Simultaneous measurement of the trace elements in human serum and their reference ranges by ICP-MS // Biol. Trace Elem. Res. – 2001. – Vol. 80, № 1. – P. 77–93. DOI: 10.1385/BTER: 80: 1: 77
  20. Direct determination of aluminium in serum and urine by electrothermal atomic absorption spectrometry using rutheni-um as permanent modifier / C.G. Magalhaes, K. Alves Lelis, C. Aparecida Rocha, J.B. Borba da Silva // Anal. Chim. Acta. – 2002. – Vol. 464, № 2. – P. 323–330.
  21. Whole Blood and serum concentrations of metals in a Swedish population-based sample / B. Schultze, M. Lind, A. Larsson, L. Lind // Sc. J. of Clinical & Lab. Inv. – 2013. – Vol. 74, № 2. – P. 143–148. DOI: 10.3109/00365513.2013.864785
  22. Диапазон содержания тяжелых металлов в цельной крови россиян центра страны / Г.К. Барашков, И.М. Бал-каров, Л.И. Зайцева, М.А. Кондахчан, Е.А. Константинова, В.В. Деньгин // Микроэлементы в медицине. – 2003. – Т. 4, № 3. – С. 1–5.
  23. Blood, Urine and Sweat (BUS) Study: Monitoring and Elimination of Bioaccumulated Toxic Elements / S.J. Genuis, D. Birkhoz, I. Rodushkin, S. Beesoon // Arch. Environ. Contam. Toxicol. – 2011. – Vol. 62, № 2. – P. 344–357. DOI: 10.1007/s00244-010-9611-5
  24. Serum and urinary aluminium levels of workers in the aluminium industry / H.J. Gitelman, F.R. Alderman, M. Kurs-Lasky, H.E. Rockette // Ann. Occup. Hyg. – 1995. – Vol. 39, № 2. – P. 181–191. DOI: 10.1016/0003-4878 (94) 00113-f
  25. Determination of 61 elements in urine samples collected from a non-occupationally exposed UK adult population / J. Morton, E. Tan, E. Leese, J. Cocker // Toxicology Letters. – 2014. – Vol. 231, № 2. – P. 179–193. DOI: 10.1016/j.toxlet.2014.08.019
  26. Музгин В.Н., Емельянова Н.Н., Пупышев А.А. Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой – новый метод в аналитической химии // Аналитика и контроль. – 1998. – Т. 2, № 3–4. – С. 3–25.
  27. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в элементном анализе объектов окружающей среды / В.К. Карандашев, А.Н. Туранов, Т.А. Орлова, А.Е. Лежнев, С.В. Носенко, Н.И. Золотарева, И.Р. Москвина // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2007. – Т. 73, № 1. – С. 12–22.
  28. Пупышев А.А., Эпова Е.Н. Спектральные помехи полиатомных ионов в методе масс-спектрометрии с индук-тивно связанной плазмой // Аналитика и контроль. – 2001. – Т. 5, № 4. – С. 335–368.
  29. Пупышев А.А., Семенова Е.А. Образование двухзарядных атомных ионов в плазме индуктивно связанного разряда // Аналитика и контроль. – 2000. – Т. 4, № 2. – С. 120–140.
  30. Comparison of Sample Preservation Methods for Clinical Trace Element Analysis by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry / J.A. Bornhorst, J.W. Hunt, F.M. Urry, G.A. McMillin // Am. J. Clin. Pathol. – 2005. – Vol. 123, № 4. – P. 578–583. DOI: 10.1309/L241-WUER-8831-GLWB
  31. Determination of Toxic and Essential Elements in Urine by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry / G.A. Veikhman, O.V. Gilyova, E.V. Stenno, T.S. Ulanova // Sovrem. Tehnol. Med. – 2016. – Vol. 8, № 3. – P. 120–125. DOI: 10.17691/stm2016.8.3.14
  32. Методическое обеспечение определения токсичных и эссенциальных элементов в биологических средах че-ловека для задач социально-гигиенического мониторинга и биомедицинских исследований / О.В. Гилева, Т.С. Уланова, Г.А. Вейхман, А.В. Недошитова, Е.В. Стенно // Гигиена и санитария. – 2016. – Т. 95, № 1. – С. 116–121. DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-116-121
  33. Ву Алан Г.Б. Клиническое руководство Тица по лабораторным тестам. – М.: Лабора, 2013. – 1280 с.
  34. Reference data Biomonitoring. Trace elements in human biological material [Электронный ресурс] // ALS Scandinavia. – URL: www.alsglobal.se/en/human-biology/biomonitoring/downloads (дата обращения: 03.10.2019).
  35. ARUP User Guide [Электронный ресурс]. – Salt Lake City, UT: Associated Regional & University Pathologists, 2004–2005. – URL: https://www.aruplab.com (дата обращения: 03.10.2019).
  36. Федоров В.И. К проблеме определения микроэлементов в сыворотке крови человека // Аналитика и контроль. – 2005. – Т. 9, № 4. – С. 358–366.
  37. Cross-sectional Biomonitoring of Metals in Adult Populations in Post-war Eastern Croatia: Differences Between Areas of Moderate and Heavy Combat / M. Jergovic, M. Miskulin, D. Puntaric, R. Gmajnic, J. Milas, L. Sipos // CMJ. – 2010. – Vol. 51, № 5. – P. 451–460. DOI: 10.3325/cmj.2010.51.451
  38. Metal Concentrations in Cerebrospinal Fluid and Blood Plasma from Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis / P.M. Roos, O. Vesterberg, T. Syversen, T.P. Flaten, M. Nordberg // Biol. Trace. Elem. Res. – 2013. – Vol. 151, № 2. –P. 159–170. DOI: 10.1007/s12011-012-9547-x
  39. Biological monitoring of occupational aluminium powder exposure / B. Rossbach, M. Buchta, G.A. Csanády, J.G. Filser, W. Hilla, K. Windorfer, J. Stork, W. Zschiesche [et al.] // Occ. Hyg. – 1996. – Vol. 162, № 2–3. – P. 271–280. DOI: 10.1016/j.toxlet.2005.09.018
  40. Biomonitoring of 20 trace elements in blood and urine of occupationally exposed workers by sector field inductively coupled plasma mass spectrometry / N.B. Ivanenko, A.A. Ivanenko, N.D. Solovyev, A.E. Zeimal', D.V. Navolotskii, E.J. Drobyshev // Talanta. – 2013. – Vol. 116. – P. 764–769. DOI: 10.1016/j.talanta.2013.07.079
Получена: 
14.11.2019
Принята: 
27.11.2019
Опубликована: 
30.12.2019

Вы здесь

Главная