Как известно, человеческий организм содержит большой ряд элементов, концентрация которых изменяется в широком диапазоне в зависимости от образа жизни, состояния здоровья, региона проживания, гастрономических предпочтений и т.д. В целом состав и количественное содержание элементов остаются в пределах, не влияющих на здоровье и жизнедеятельность индивидуума. Как только доза/концентрация элементов превышает норму (фоновое содержание), происходит смещение гомеостатического равновесия в организме. Необходимый эссенциальный элемент при этом приобретает свойства примесного, оказывая токсическое действие на организм [1, 2].

Изучение области концентраций элементов, соответствующей нормальному гомеостазу, остается по-прежнему важным для токсикологической химии и судебно-медицинской экспертизы при контроле содержания лекарственных веществ неорганической природы в организме человека, при заболеваниях, связанных с нарушением металлолигандного гомеостаза, и диагностике острых и хронических отравлений.

Во множестве публикаций приведены сведения о естественном^[1] (фоновом, контрольном, нормальном) содержании элементов в организме человека. Данные значения получены в различных лабораториях, разными физико-химическими методами с различной чувствительностью, пределом обнаружения и другими валидационными характеристиками и составляют некоторый интервал «нормы» [3-6].

В ряде случаев результаты исследований трудно сравнивать между собой, так как отсутствует информация о том, что авторы принимали за «норму». Нередко сведения имеют противоречивый характер даже при использовании высокочувствительного аналитического оборудования.

Таким образом, одним из наиболее ответственных моментов при оценке полученных результатов количественного содержания элементов в биообъекте остается сравнение их с некоторым контрольным уровнем или так называемой физиологической нормой.

С учетом данных об основных путях биотрансформации токсичных элементов и их распределении в организме для диагностики острых и смертельных отравлений при судебно-химических экспертизах традиционными объектами исследования являются внутренние органы: печень, почка, желудок [5, 7-10]. Цель исследования - получение данных об естественном содержании элементов в этих биологических объектах и сопоставлении их с данными литературы.

Проанализировали более 60 проб биоматериала, а именно: печень, почки, желудки от трупов людей в случае их смерти при условии отсутствия признаков отравления.

Подготовка объектов для элементного анализа методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой заключалась в разрушении органической матрицы. Усредненную навеску органов (примерно 1 г) измельчали с помощью ножниц, помещали в герметичные тефлоновые сосуды, добавляли 10 мл 70% азотной кислоты (о.с.ч.), очищенной в системе перегонки кислот DistillAcid («Branson», Дания). Минерализацию проб проводили с помощью системы микроволнового разложения Mars («Interanalit INC», Канада) при температуре 200 °С, время минерализации 10 мин, мощность 80%. Параллельно при тех же условиях ставили пробу на чистоту реагентов.

Количественное определение элементов: лития, бериллия, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля, меди, цинка, мышьяка, селена, молибдена, серебра, кадмия, олова, сурьмы, бария, ртути, таллия, свинца, висмута, кобальта, алюминия, бора, стронция, теллура, вольфрама - проводили с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) и прибора 820-MS («Varian», Австралия) при мощности разряда 1,4 кВт и расходе плазмообразующего газа (аргон) 18 л/мин. При определении содержания железа, мышьяка, селена для устранения интерференций использовали водород, который подавался в масс-спектрометр генератором водорода H2PEM-165 («Parker-Balston», Великобритания).

В качестве внутреннего стандарта в растворы вводили 5 мкг/л скандия. Калибровку прибора проводили по стандартным растворам с известным содержанием перечисленных элементов в диапазоне от 1 до 10 мкг/л. Все растворы готовили на 0,1% растворе HNO3 в деионизованной воде (сопротивление 18,2 Мом/см), полученной с помощью системы MilliQ («Millipore», Франция).

Для ввода пробы использовали систему автоматической подачи пробы SPS («Varian», Австралия).

Интенсивность сигнала от атомов химических элементов регистрировали по разным массовым числам - изотопам (табл. 1).

Для полученных в результате анализа значений концентраций среднее квадратичное отклонение (σ) не превышало 5%.

Данные о содержании элементов в биологических образцах, полученные в спектральной лаборатории с помощью масс-спектрометрии, а также аналогичные сведения из данных литературы [4, 11-14] приведены в табл. 2.

При сопоставлении результатов анализа выявлено как заметное сходство, так и некоторые отличия. Так, полученные нами количественные значения «нормы» элементов для печени, почек и желудков от трупов людей хорошо коррелируют с данными литературы по содержанию ртути, кадмия, марганца, свинца, висмута, кобальта, сурьмы, бария, селена, меди, железа, лития, цинка, мышьяка, олова, серебра, алюминия, стронция. В то время как количество некоторых элементов оказалось недопустимо высоким (ванадий, бериллий) или незначительным (хром, таллий, бор, теллур) по сравнению с опубликованными ранее данными.

Необходимо отметить, что в литературе отсутствует информация о естественном содержании в биообъектах такого элемента, как вольфрам. По-видимому, содержание вольфрама в данной концентрации невозможно определить другими аналитическими методами в связи с их недостаточной чувствительностью. При использовании масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой было измерено содержание вольфрама в печени, почках и желудках трупов людей. Результаты представляют особый интерес (см. табл. 2).

Кроме того, нет данных о естественном содержании ряда элементов в желудке трупов людей, например: ртути, селена, теллура. По-видимому, это связано с транзиторной функцией органа, где элементный состав не постоянен, и авторы посчитали проведение исследований нецелесообразным по причине малой информативности объекта. Без хотя бы условной «нормы» элементов обойтись невозможно, поскольку в судебно-медицинской практике анализ желудка необходим для установления пути поступления яда в организм человека, времени и характера отравления.

В результате работы получены данные по естественному содержанию 27 элементов в печени, почках и желудке человека. Адекватная (корректная) интерпретация аналитических результатов измерений элементов и сравнение их с опубликованными данными литературы позволяет нам обосновать и рекомендовать их использование в качестве контрольных значений (в случаях их совпадения). Для элементов, количественное содержание которых отличается от приведенных в литературе, исследования будут продолжены. Возможно, причины такого отличия будут установлены или подтверждены нашими результатами на основе большого статистического массива данных.

В дальнейшем предполагается провести анализ и других органов и тканей человека для пополнения имеющейся информации о данных по содержанию элементов в «норме» для практического применения в качестве контрольных значений при оценке элементного статуса организма. Также планируется расширить перечень определяемых элементов.