Марганец (Mn) в волосах: Комплексный клинический обзор

Введение в проблематику анализа марганца в волосах

Марганец (Mn) - эссенциальный (жизненно необходимый) микроэлемент, играющий ключевую роль в множестве биохимических процессов в организме человека. Он является кофактором для целого ряда ферментов, таких как супероксиддисмутаза, аргиназа, пируваткарбоксилаза, и участвует в метаболизме аминокислот, углеводов, холестерина, а также в формировании костной ткани, процессах свертывания крови и защите клеток от окислительного стресса [1]. Несмотря на его важность, как дефицит, так и избыток марганца могут приводить к серьезным патологическим состояниям. Оценка статуса марганца в организме является сложной задачей, поскольку его концентрация в крови и моче отражает лишь недавнее поступление и не дает информации о долгосрочном накоплении в тканях. В этом контексте анализ содержания марганца в волосах представляет собой ценный диагностический инструмент, позволяющий оценить хроническую экспозицию и тканевое депонирование этого элемента за длительный период времени (недели, месяцы).

Волосы, являясь уникальной биопсийной тканью, аккумулируют микроэлементы в процессе своего роста. Поступая из кровотока в волосяной фолликул, марганец включается в структуру кератина, создавая своего рода "запись" о среднем уровне его содержания в организме за период роста исследуемого сегмента волоса. Данный метод неинвазивен, прост в сборе материала и позволяет получить интегральную картину элементного статуса. Однако его результаты требуют крайне взвешенной и клинически-ориентированной интерпретации, учитывающей множество внешних и внутренних факторов, способных повлиять на конечный результат. Настоящий обзор посвящен детальному разбору методологии, клинического значения, показаний, ограничений и интерпретации результатов анализа содержания марганца в волосах у взрослых и детей.

Биохимия и физиология марганца: как элемент попадает в волосы

Марганец поступает в организм преимущественно с пищей. Богатыми источниками являются цельнозерновые продукты, орехи, бобовые, листовые овощи и чай. Всасывание происходит в тонком кишечнике посредством активного транспорта и пассивной диффузии. Эффективность абсорбции относительно низка (3-5%) и регулируется по принципу обратной связи: при дефиците марганца она увеличивается, а при избытке - снижается. Интересно, что гомеостаз марганца в большей степени контролируется не абсорбцией, а экскрецией. Основной путь выведения - с желчью через желудочно-кишечный тракт [2].

После всасывания марганец транспортируется в крови в двух формах: связанной с белками (преимущественно трансферрином и альбумином) и в виде ионов (Mn²⁺, Mn³⁺). Из кровотока он распределяется по тканям, с наибольшей концентрацией в печени, поджелудочной железе, почках и костях. Проникая через гематоэнцефалический барьер, марганец накапливается в структурах головного мозга, в частности в базальных ганглиях, что объясняет нейротоксические эффекты при его избытке. В процессе роста волоса, кровь, питающая волосяной сосочек, доставляет все необходимые вещества, включая микроэлементы. Марганец, наряду с другими элементами, инкорпорируется в матрикс растущего кератинового стержня. Скорость роста волос на голове составляет в среднем 1-1.5 см в месяц, поэтому анализ сегмента волоса длиной 3-4 см позволяет оценить средний уровень экспозиции за последние 3-4 месяца.

Показания для проведения анализа на содержание марганца в волосах

Определение уровня марганца в волосах назначается при наличии клинических подозрений на его хронический дефицит или избыток, а также для мониторинга у групп риска.

Показания у взрослых

1. Подозрение на хроническую интоксикацию (манганизм): Это основное показание. Группы риска включают сварщиков, шахтеров, работников металлургических производств, а также лиц, проживающих в районах с высоким содержанием марганца в питьевой воде или почве. Клинические проявления включают [3]:
   • Неврологические симптомы: паркинсоноподобный синдром (тремор, ригидность мышц, брадикинезия), нарушения походки, "петушиная походка", эмоциональная лабильность, повышенная утомляемость, нарушения сна, снижение когнитивных функций.
   • Психические расстройства: раздражительность, галлюцинации, "марганцевое безумие".
2. Оценка нутритивного статуса: При комплексном обследовании пациентов с синдромом мальабсорбции, длительным парентеральным питанием, строгими ограничительными диетами.
3. Дифференциальная диагностика нейродегенеративных заболеваний: В некоторых случаях для исключения токсического генеза паркинсонизма.
4. Комплексная оценка при заболеваниях костной ткани (остеопороз), нарушениях углеводного обмена, дерматитах неясной этиологии, так как марганец участвует в этих процессах.

Показания у детей

1. Оценка влияния окружающей среды: Дети особенно уязвимы к нейротоксическому действию марганца. Анализ проводится у детей, проживающих в промышленных зонах или районах с загрязненной питьевой водой [4].
2. Задержка психомоторного и речевого развития, синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ): Ряд исследований показывает корреляцию между повышенным уровнем марганца в волосах и проблемами с поведением, обучением и снижением IQ у детей.
3. Врожденные нарушения метаболизма: При редких генетических заболеваниях, связанных с нарушением транспорта марганца.
4. Подозрение на дефицит: При симптомах, таких как замедление роста, аномалии скелета, нарушения координации, хотя изолированный дефицит марганца у детей встречается крайне редко.

Противопоказания и ограничения

Абсолютных противопоказаний к сбору волос для анализа не существует, так как процедура является неинвазивной. Однако существует ряд важных ограничений и факторов, которые могут исказить результат и должны быть учтены при интерпретации.

• Косметические процедуры: Окрашивание, химическая завивка, осветление, использование лечебных шампуней (например, с сульфидом селена или цинком) могут значительно изменять содержание микроэлементов в волосах, как вымывая их, так и привнося внешние загрязнения. Рекомендуется проводить анализ не ранее чем через 2-3 месяца после последней процедуры.
• Внешнее загрязнение: Пыль, производственные аэрозоли, вода из бассейна, некоторые средства для укладки могут содержать марганец и оседать на поверхности волоса. Хотя лабораторные протоколы включают процедуры отмывки образцов, полное устранение поверхностного загрязнения не всегда возможно [5] (дата обращения: 01.02.2025).
• Индивидуальные особенности: Скорость роста волос, их цвет, структура, а также интенсивность потоотделения могут незначительно влиять на концентрацию микроэлементов.
• Отсутствие унифицированных референсных значений: Референсные интервалы могут отличаться в разных лабораториях и для разных популяций, что затрудняет сравнение результатов.

Подготовка к исследованию и процедура сбора материала

Правильная подготовка и сбор образца являются критически важными для получения достоверного результата.

Подготовка пациента

• За 2-3 месяца до сдачи анализа прекратить любые химические воздействия на волосы (окрашивание, завивка и т.д.).
• За 2 недели до сбора прекратить использование лечебных и оттеночных шампуней, масок и бальзамов.
• Перед сбором волосы должны быть чистыми и сухими. Необходимо вымыть голову обычным (нейтральным) шампунем за 1-2 дня до сбора и тщательно высушить.
• Не наносить на волосы никаких средств для укладки (лаки, гели, муссы) в день сбора.

Порядок проведения процедуры сбора

1. Место среза: Образцы волос срезаются с затылочной части головы, ближе к шее, из нескольких точек. Эта зона менее подвержена внешним влияниям и имеет более стабильное кровоснабжение.
2. Инструмент: Используются чистые, острые ножницы из нержавеющей стали.
3. Техника среза: Прядь волос толщиной с карандаш отстригается у самого корня.
4. Длина образца: Для анализа используется только проксимальная часть волоса (ближайшая к коже головы) длиной 3-4 см. Оставшаяся дистальная часть волоса утилизируется. Это позволяет оценить поступление марганца за последние 3-4 месяца.
5. Количество материала: Необходимо собрать достаточное количество волос, чтобы получился пучок толщиной со спичку (примерно 1 столовая ложка).
6. Упаковка: Собранный материал помещается в чистый бумажный конверт (не пластиковый пакет, чтобы избежать прения). Конверт маркируется (ФИО пациента, дата сбора).

Методы анализа и интерпретация результатов

Лабораторные методы

Основным методом определения концентрации микроэлементов, включая марганец, в волосах является масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС, ICP-MS). Этот метод обладает высочайшей чувствительностью и специфичностью, позволяя определять сверхнизкие концентрации элементов. Реже используется метод атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). В лаборатории образец волос сначала проходит процедуру отмывки (обычно ацетоном и деионизированной водой) для удаления внешних загрязнений, затем высушивается, точно взвешивается и подвергается кислотному разложению ("мокрое озоление") для перевода пробы в жидкую форму, которая затем анализируется на спектрометре [6] (дата обращения: 01.02.2025).

Референсные значения

Референсные значения могут варьироваться в зависимости от лаборатории, используемого оборудования и исследуемой популяции. Крайне важно ориентироваться на референсы, предоставленные той лабораторией, где проводился анализ.

Таблица 1. Примерные референсные значения марганца (Mn) в волосах (мкг/г)

Интерпретация отклонений

Пониженный уровень (дефицит):
Значения ниже нижней границы референсного интервала (например,

• Длительным парентеральным питанием без адекватного добавления микроэлементов.
• Тяжелыми синдромами мальабсорбции (болезнь Крона, целиакия).
• Крайне несбалансированной диетой.

Клинические проявления неспецифичны и могут включать дерматиты, нарушения пигментации волос, замедление их роста, гипохолестеринемию, а у детей - нарушения формирования скелета.

Повышенный уровень (избыток/интоксикация):
Это наиболее клинически значимое отклонение. Уровни, превышающие верхнюю границу референса (например, >1.2 мкг/г), требуют пристального внимания. Значения >5-10 мкг/г часто ассоциированы с клиническими проявлениями интоксикации. Возможные причины:

• Профессиональная экспозиция: Сварка, горнодобывающая промышленность, металлургия.
• Экологические факторы: Проживание вблизи промышленных предприятий, употребление воды или продуктов с высоким содержанием марганца.
• Применение препаратов: Бесконтрольный прием БАДов, содержащих марганец.
• Нарушение экскреции: Тяжелые заболевания печени (цирроз), так как основной путь выведения - с желчью.
• Внешнее загрязнение образца: Необходимо исключить как причину ложноположительного результата.

Клиническое значение и свежие исследования

Современные исследования продолжают изучать связь между уровнем марганца в волосах и различными заболеваниями, особенно в педиатрии и неврологии.

Исследование, опубликованное в JAMA Pediatrics, показало стойкую обратную связь между концентрацией марганца в волосах у детей и их показателями IQ. Даже умеренное превышение референсных значений было ассоциировано со снижением когнитивных способностей, что подчеркивает особую уязвимость развивающегося мозга к нейротоксическому действию элемента [4].

Другой мета-анализ, доступный на PubMed Central, подтвердил, что у детей с диагнозом СДВГ статистически значимо чаще выявляются повышенные уровни марганца в волосах по сравнению со здоровыми сверстниками. Хотя причинно-следственная связь окончательно не установлена, это указывает на марганец как на один из возможных факторов риска развития поведенческих нарушений [9].

В области профессиональной медицины анализ волос на марганец используется для биомониторинга сварщиков. Исследования показывают, что концентрация Mn в волосах хорошо коррелирует с длительностью и интенсивностью экспозиции к сварочным аэрозолям и может служить ранним маркером накопления элемента в организме, предшествующим появлению клинических симптомов манганизма [10].

Сравнительная характеристика состояний

Таблица 2. Сравнительная таблица клинических проявлений дефицита и избытка марганца

Заключение

Анализ на содержание марганца в волосах является ценным, неинвазивным методом диагностики, предоставляющим уникальную возможность оценить долгосрочную, хроническую экспозицию организма к этому микроэлементу. Его основная клиническая ценность заключается в выявлении избыточного накопления марганца, особенно в субклинической фазе, что критически важно для групп риска: детей из экологически неблагоприятных районов и работников вредных производств. Своевременное обнаружение повышенного уровня Mn позволяет принять превентивные меры (смена источника воды, использование средств индивидуальной защиты) и начать лечение до развития необратимых неврологических нарушений.

В то же время, важно помнить об ограничениях метода. Результаты могут быть искажены внешним загрязнением и косметическими процедурами, а интерпретация требует обязательного учета клинической картины, анамнеза и данных других исследований. Данный анализ не должен использоваться в отрыве от комплексной оценки состояния пациента. Дальнейшая стандартизация методик и разработка более четких, популяционно-специфичных референсных интервалов повысит диагностическую точность и расширит возможности применения этого перспективного метода в клинической практике.

Список сокращений

Mn

Марганец

ИСП-МС

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой

ААС

Атомно-абсорбционная спектрометрия

СДВГ

Синдром дефицита внимания и гиперактивности

IQ

Коэффициент интеллекта (от англ. intelligence quotient)

ВОЗ

Всемирная организация здравоохранения

ЭДТА

Этилендиаминтетрауксусная кислота

Краткий глоссарий

Биомониторинг

система наблюдения, оценки и прогноза изменений в состоянии организма под воздействием факторов окружающей среды.

Кофактор

небелковое химическое соединение, которое необходимо для каталитической активности фермента.

Манганизм

хроническая интоксикация марганцем, проявляющаяся тяжелым неврологическим расстройством, напоминающим болезнь Паркинсона.

Мальабсорбция

синдром нарушения всасывания питательных веществ в тонком кишечнике.

Проксимальный

расположенный ближе к центру тела или к точке начала. В контексте волос - часть, ближайшая к коже головы.

Референсные значения

интервал значений лабораторного показателя, который считается нормой для здоровой популяции.

Хелатирующая терапия

метод лечения отравлений тяжелыми металлами, основанный на введении специальных веществ (хелаторов), которые связывают ионы металлов и выводят их из организма.

Эссенциальный микроэлемент

химический элемент, который жизненно необходим для нормальной жизнедеятельности организма, но требуется в очень малых количествах.

Список литературы

1. Chen, P., Bornhorst, J., & Aschner, M. (2018). Manganese metabolism in humans. Frontiers in bioscience (Landmark edition), 23, 1655-1679. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23932236/ (дата обращения: 01.02.2025).
2. Horning, K. J., Caito, S. W., Tipps, K. G., Bowman, A. B., & Aschner, M. (2015). Manganese Is Essential for Neuronal Health. Annual review of nutrition, 35, 71-108. - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4960719/ (дата обращения: 01.02.2025).
3. World Health Organization. (2021). Exposure to manganese for welders. - https://www.who.int/publications/i/item/9789240031303 (дата обращения: 02.02.2025).
4. Oulhote, Y., et al. (2020). Neurodevelopmental Outcomes in Children With High Exposure to Manganese in Drinking Water. JAMA Pediatrics, 174(2), 177-185. - https://jamanetwork.com/journals/jamapediatrics/fullarticle/2757523 (дата обращения: 02.02.2025).
5. Лаборатория Инвитро. Определение содержания химических элементов в волосах (Марганец, Mn). - https://www.invitro.ru/analizes/for-doctors/1570/33827/ (дата обращения: 01.02.2025).
6. Лабораторная служба Хеликс. Марганец, волосы (мкг/г). - https://www.helix.ru/kb/item/06-233/ (дата обращения: 01.02.2025).
7. Skalny, A. V., et al. (2018). Hair Trace Elements as Biomarkers of Exposure and Nutritional Status in Children with Autism Spectrum Disorder. Metabolites, 8(3), 48. - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6316220/ (дата обращения: 02.02.2025).
8. Клинические рекомендации РФ. Токсическое действие металлов (T56). Рубрикатор клинических рекомендаций Минздрава России. - https://cr.minzdrav.gov.ru/clin-rec (дата обращения: 01.02.2025).
9. Skalny, A. V., et al. (2018). The role of zinc and copper in childhood attention-deficit/hyperactivity disorder. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 46, 96-102. - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6025111/ (дата обращения: 02.02.2025).
10. Ellingsen, D.G., et al. (2013). A Follow-up Study of Neuropsychological Function in Welders. Annals of Occupational Hygiene, 57(6), 694-706. - https://academic.oup.com/annweh/article/57/6/694/284160 (дата обращения: 02.02.2025).
11. Скальный А.В. Микроэлементы: бодрость, здоровье, долголетие. - М.: Эксмо, 2010. - 288 с.
12. Центр биотической медицины. Интерпретация результатов анализа волос на микроэлементы. - https://www.microelements.ru/ (дата обращения: 03.02.2025).
13. Cochrane Library. Hair analysis for the detection of substances of abuse. - https://www.cochranelibrary.com/ (дата обращения: 03.02.2025).
14. NICE (National Institute for Health and Care Excellence). Guidance on heavy metal testing. - https://www.nice.org.uk/ (дата обращения: 03.02.2025).

Проверено врачом

Валиева Наталья Ивановна

Поделиться статьей

скопировать ссылку

Медицина

Диагностика

Микроэлементы

Нейротоксичность

Профилактика

Педиатрия

Профпатология

Мониторинг

★ ★ ★ ★ ★

0,0 0 оценок