Strona główna

Warszawa, dn. 15. 06. 09


Pobieranie 157.27 Kb.
Data19.06.2016
Rozmiar157.27 Kb.




Warszawa, dn. 15.06.09
Mgr inż. Aldona Dunicz-Sokolowska

aldonadunicz@hotmail.com

Autoreferat rozprawy doktorskiej

„Analiza zawartości wybranych pierwiastków w organizmie ludzkim – propozycja przedziałów referencyjnych”.
Promotor: Prof. dr hab. Alfreda Padzik-Graczykowa

W dysertacji doktorskiej przeprowadziłam metodami chemometrycznymi wielostronną analizę wyników badań analitycznych zawartości wybranych biopierwiastków (Ca, Mg, Zn, Cu, Fe) i metali toksycznych (Pb, Cd) w organizmie człowieka na podstawie udostępnionych przez Pracownię Biochemii i Spektroskopii Instytutu Optoelektroniki – WAT zapisów z badań analitycznych tkanki włosów metodami absorpcyjnej spektroskopii atomowej AAS – dla populacji ponad 20 tysięcy zdrowych osób.

Są to pierwsze w Polsce (a także na świecie) pogłębione analizy chemometryczne zawartości tych pierwiastków w tkance włosów w oparciu o tak dużą populację osób przebadanych.

Dla oszacowanych zawartości wapnia, magnezu, cynku, miedzi i żelaza zaproponowałam stworzenie przedziałów referencyjnych w kategoriach płci i wieku, uśrednionych w okresie roku, 5-ciu lat, 10-ciu lat, 20-tu lat, a także w charakterystycznych okresach rozwojowych – dzieciństwo, pokwitanie, menopauza, andropauza i wiek starszy. Ze względu na właściwości rozkładów biopierwiastków – zaproponowałam statystykę gradacyjną, opartą o medianę i przedziały kwartylowe, jako podstawę tworzenia przedziałów normatywnych zawartości tych pierwiastków dla zdrowej populacji polskiej.

Przeprowadzona analiza zawartości ołowiu i kadmu może być traktowana jako wynik tła ekspozycyjnego tych pierwiastków toksycznych, na jakie była narażona populacja polska w latach przeprowadzania badań (1991-2006).

Wykonałam analizy zawartości poszczególnych pierwiastków w badanej populacji w zależności od płci i wieku, analizy wzajemnych zależności pomiędzy parami pierwiastków (analizy korelacji liniowej, rangowych i wzajemnych stosunków ilorazowych) oraz analizy zależności pomiędzy grupami pierwiastków wraz z wiekiem badanych i ich płcią w wielowymiarowej analizie gradacyjnej (Grade Correspondence Analysis GCA), przy pomocy pakietu GradeStat.

Przeprowadziłam także analizy zmian zawartości badanych pierwiastków w grupach mężczyzn i kobiet w kolejnych latach wykonywania badań, co przekłada się na pewien obraz dynamicznych zmian kondycji zdrowotnej społeczeństwa w latach 1991-2006.
W wyniku przeprowadzonych analiz, wykazałam istotną różnicę w zawartościach wapnia, magnezu i cynku pomiędzy organizmami kobiet i mężczyzn w każdym wieku i wyższe zawartości tych pierwiastków w organizmach kobiet. Wykazałam także istotnie wyższe poziomy stężeń ołowiu i kadmu w organizmach mężczyzn, zwłaszcza w organizmach najmłodszych chłopców (i oczywiście w organizmach mężczyzn palących).

Potwierdziłam znaczne przyrosty zawartości wapnia, magnezu i cynku w organizmach dziewcząt w okresie pokwitania (od 7-8 roku życia do 16-18 r.ż.) oraz przesunięte w czasie o 2-3 lata późniejsze i znacznie niższe przyrosty Ca, Mg i Zn w organizmach chłopców; a także stabilne zawartości Ca, Mg i Zn w okresie tzw. „pełni życia” (lata 20-40) - istotnie wyższe u kobiet; oraz spadki i duże wahania zawartości tych pierwiastków w organizmach kobiet po okresie „menopauzy” a mężczyzn po okresie „andropauzy”.

Przeprowadzone na tak licznej grupie analizy zawartości żelaza potwierdzają tezę, że zawartość żelaza, jako składnika krwi zależy od cykli fizjologicznych kobiet, potwierdzając także, że po menopauzie dochodzi do wyrównywania poziomów żelaza w organizmach zdrowych kobiet i mężczyzn. Przeprowadzone analizy wskazują także na istotnie wyższe zawartości żelaza we włosach najmłodszych dzieci.

Metodami gradacyjnymi (GradeStat) potwierdzono, że miedź i cynk zachowują się najbardziej neutralnie w grupie badanych pierwiastków, przy czym cynk zależy istotnie od wieku i płci badanych, a zawartości miedzi nie zależą od tych czynników. Zmiany Cu w populacji zdrowych osób ( w ostatnich latach) mogą stanowić obraz ekspozycji zewnętrznych (woda w basenie, farby do włosów itd.).

Dwuwymiarowe metody korelacji i wielowymiarowe analizy gradacyjne (GCA) potwierdzają synergistyczny związek w kumulacji wapnia, magnezu i cynku w tkance włosa a także synergizm w kumulacji pierwiastków toksycznych: między ołowiem a kadmem (Tabela 6 i Rys.1.)

Metody gradacyjne (GradeStat) i metody korelacyjne pakietu Statistica StatSoft potwierdzają dla tkanki włosów na badanej populacji - efekty antagonistyczne cynku w stosunku do ołowiu i kadmu a magnezu i wapnia w stosunku do ołowiu i mniejszym stopniu do kadmu.

Analizy dynamiki zmian zawartości podstawowych biopierwiastków jakimi są wapń, magnez, cynk, żelazo, miedź - można traktować, jako sygnał zaburzeń stabilności składu pierwiastkowego organizmów badanej populacji w latach 1991-2006. Medianowe wykresy wapnia i magnezu potwierdzają wyższe poziomy zawartości Ca i Mg we włosach kobiet wraz z większymi zmianami, jakim podlegają kumulacje tych pierwiastków w tkankach włosów kobiet. W badanym okresie 15 lat, zaobserwowano malejącą tendencję w zawartości tych pierwiastków w całej populacji, szczególnie zaznaczającą się od 1998 roku.

Zmiany koncentracji Ca i Mg we włosach mężczyzn są łagodniejsze, z zachowaną tendencją spadkową. Zawartości Zn, Cu i Fe – także wpisują się w tendencje spadkowe. Zawartości metali toksycznych również podlegają tendencjom malejącym (Cd -od 1991 roku, Pb od roku 1996). Istotne są utrzymujące się zawsze wyższe zawartości ołowiu i kadmu w organizmach mężczyzn w całym badanym okresie.


W efekcie przeprowadzonych analiz zawartości pierwiastków zaproponowałam, w oparciu o dysponowane dane - utworzenie przedziałów referencyjnych zawartości podstawowych biopierwiastków: wapnia, magnezu, cynku, żelaza i miedzi w populacji polskiej w funkcji wieku z uwzględnieniem podziału na płeć i wiek. Przykładowe wartości przedziałów referencyjnych przedstawiam w Tabelach 1 do 5.

Tradycyjnie przedziały referencyjne (normatywne lub „prawidłowe” -zgodnie z Dodatkiem do Biochemii Harpera) tworzone są w oparciu o rozkład normalny, „jako takie, które mieszczą się w granicach dwóch odchyleń standardowych od wartości średniej ustalonej dla „normalnej” populacji.

Jednakże, rozkłady zawartości pierwiastków (zwłaszcza wapnia, magnezu, żelaza i miedzi) odbiegają od rozkładu normalnego, z powodu pewnych wartości parametrów, których nie wolno odrzucić z analizy bez poszerzonej informacji medycznej o stanie pacjenta.

Tradycyjnie liczone odchylenia standardowe dla analizowanego zbioru danych surowych przewyższają wartości średnich, poddając w wątpliwość zasadność budowy przedziałów normatywnych wokół wartości średnich arytmetycznych, silnie wrażliwych na wartości odstające.

Zaproponowałam zastosowanie metod gradacyjnych wokół wartości mediany, jako optymalnego parametru, reprezentującego populację, stabilniejszego, niż inne znane i dostępne miary przeciętne.

Z definicji, w przedziale opartym pomiędzy pierwszym a trzecim kwartylem mieści się 50% badanej populacji. Można także rozszerzyć definicje przedziałów referencyjnych odcinając od końców przedziałów (określonych przez wartości minimalne i maksymalne zbioru) 10% lub 20% najniższych i najwyższych wartości.

Pamiętając, że analizom chemicznym poddano włosy osób traktujących się jako osoby „zdrowe” (z wyjątkiem osób starszych, dla których pojęcie „zdrowia” jest rozumiane w sensie „dobrej kondycji”, często jednakże przyjmujących stale leki na przewlekłe choroby i uzupełniające dietę suplementami mineralno- witaminowymi) – można przyjąć, że utworzone przedziały referencyjne odnoszą się do reprezentatywnej w każdym wieku części populacji zdrowej.

Osoby, których wyniki zawartości badanych biopierwiastków w określonych kategoriach wiekowych i płci znajdują się poniżej dolnego kwartyla lub powyżej trzeciego kwartyla powinny być skierowane do dalszej diagnostyki medycznej. Wyniki poniżej pierwszego decyla i powyżej dziewiątego mogą stanowić sygnał ostrych patologii w organizmie.

W pracy przedstawiono także analizy kumulacji w tkance włosów pierwiastków toksycznych: ołowiu i kadmu. W świetle dostępnej literatury biochemicznej nie określono do tej pory dopuszczalnych bezpiecznych zawartości tych pierwiastków. Dlatego przyjęcie „nieszkodliwego” modelu kumulacji i określenie wartości dopuszczalnych koncentracji tych pierwiastków wymaga dalszych interdyscyplinarnych badań (w pracy przedstawiono dwa modele: model liniowego efektu progowego i model hormezy).
W oparciu o przeprowadzone analizy dynamiczne wydaje się konieczne (potwierdzane przez innych badaczy procesów rozwojowych człowieka) przeprowadzanie modyfikacji ustanawianych przedziałów referencyjnych („normatywnych”) dla określonych populacji pod kątem zawartości pierwiastków co kilkanaście lat.

Wyniki przedstawione w dysertacji doktorskiej mogą stanowić materiał do porównań różnych populacji, grup i narodowości pod kątem oceny zawartości badanych pierwiastków w organizmie człowieka.


TABELA 1. WARTOŚCI MEDIANY, PRZEDZIAŁÓW KWARTYLOWYCH I DECYLOWYCH ZAWARTOŚCI WAPNIA WE WŁOSACH BADANEJ POPULACJI POLSKIEJ W FUNKCJI WIEKU I PŁCI



Ca

Symbol

Płci


MEDIANA

[mcg/g]


Przedział Kwartylowy

Przedział Decylowy

Q3 25%

[mcg/g]


Q4 75%

[mcg/g]


D1 10%

[mcg/g]


D9 90%

[mcg/g]


Wiek




1 - 10

K

185,000

137,000

273,400

105,000

405,000

M

157,000

121,000

206,000

93,000

280,000

10 - 20

K

462,650

294,000

759,000

208,000

1142,000

M

257,850

183,000

370,050

139,600

562,000

20 - 40

K

506,000

340,000

811,500

254,100

1220,000

M

342,000

250,300

490,000

193,000

697,000

40 - 60

K

385,200

266,000

594,000

198,000

907,000

M

287,000

206,900

415,000

160,000

591,500

> 60

K

285,950

198,000

455,000

143,300

755,000

M

215,150

157,000

306,000

119,000

494,000

TABELA 2. WARTOŚCI MEDIANY, PRZEDZIAŁÓW KWARTYLOWYCH I DECYLOWYCH ZAWARTOŚCI MAGNEZU WE WŁOSACH BADANEJ POPULACJI POLSKIEJ W FUNKCJI WIEKU I PŁCI

Mg

Symbol

Płci


MEDIANA

[mcg/g]


Przedział Kwartylowy

Przedział Decylowy

Q3 25%

[mcg/g]


Q4 75%

[mcg/g]


D1 10%

[mcg/g]


D9 90%

[mcg/g]


Wiek




1 - 10

K

12,900

9,000

19,900

6,400

32,000

M

10,000

7,000

14,000

5,900

20,700

10 - 20

K

32,000

21,800

48,000

14,900

71,000

M

19,000

13,000

28,000

9,000

39,300

20 - 40

K

35,000

25,900

50,000

20,000

73,300

M

26,700

20,000

36,000

15,000

48,900

40 - 60

K

30,000

22,000

42,000

16,600

60,000

M

22,800

16,600

31,700

12,000

42,000

> 60

K

24,000

17,000

35,200

12,000

52,700

M

20,200

13,200

28,900

8,900

40,000

TABELA 3. WARTOŚCI MEDIANY, PRZEDZIAŁÓW KWARTYLOWYCH I DECYLOWYCH ZAWARTOŚCI CYNKU WE WŁOSACH BADANEJ POPULACJI POLSKIEJ W FUNKCJI WIEKU I PŁCI



Zn

Symbol

Płci


MEDIANA

[mcg/g]


Przedział Kwartylowy

Przedział Decylowy

Q3 25%

[mcg/g]


Q4 75%

[mcg/g]


D1 10%

[mcg/g]


D9 90%

[mcg/g]


Wiek




1 - 10

K

118,000

79,000

160,200

54,000

189,000

M

109,000

76,000

144,100

54,000

172,000

10 - 20

K

184,000

161,000

209,000

133,650

235,650

M

164,000

137,850

185,000

111,700

204,000

20 - 40

K

187,250

166,700

210,000

142,350

237,000

M

171,050

148,000

189,200

120,000

208,000

40 - 60

K

178,000

152,600

198,000

123,000

219,700

M

163,200

133,000

184,000

105,600

204,000

> 60

K

168,000

136,000

188,000

110,000

206,500

M

161,000

131,600

179,000

97,700

194,150

TABELA 4. WARTOŚCI MEDIANY, PRZEDZIAŁÓW KWARTYLOWYCH I DECYLOWYCH ZAWARTOŚCI MIEDZI WE WŁOSACH BADANEJ POPULACJI POLSKIEJ W FUNKCJI WIEKU I PŁCI



Cu

Symbol

Płci


MEDIANA

[mcg/g]


Przedział Kwartylowy

Przedział Decylowy

Q3 25%

[mcg/g]


Q4 75%

[mcg/g]


D1 10%

[mcg/g]


D9 90%

[mcg/g]


Wiek




1 - 10

K

10,000

8,100

12,000

7,000

15,000

M

9,500

8,000

11,000

7,000

14,000

10 - 20

K

10,500

9,000

13,000

7,800

19,000

M

10,000

8,300

12,000

7,500

17,000

20 - 40

K

10,700

9,000

13,000

7,900

17,000

M

10,000

8,800

12,000

7,700

16,000

40 - 60

K

10,200

9,000

12,200

7,800

15,600

M

10,000

8,800

12,000

7,500

15,000

> 60

K

10,000

8,800

12,000

7,600

14,100

M

10,000

8,000

11,600

7,100

13,800

TABELA 5 WARTOŚCI MEDIANY, PRZEDZIAŁÓW KWARTYLOWYCH I DECYLOWYCH ZAWARTOŚCI ŻELAZA WE WŁOSACH BADANEJ POPULACJI POLSKIEJ W FUNKCJI WIEKU I PŁCI

Fe

Symbol

Płci


MEDIANA

[mcg/g]


Przedział Kwartylowy

Przedział Decylowy

Q3 25%

[mcg/g]


Q4 75%

[mcg/g]


D1 10%

[mcg/g]


D9 90%

[mcg/g]


Wiek




1 - 10

K

17,000

12,700

22,000

10,000

27,700

M

16,000

12,000

21,000

9,200

25,900

10 - 20

K

14,000

11,000

19,000

9,000

25,000

M

13,300

11,000

18,000

9,000

23,700

20 - 40

K

13,200

12,000

18,700

9,300

25,600

M

14,000

12,000

19,000

9,900

26,000

40 - 60

K

13,800

12,000

18,700

9,500

24,000

M

14,000

12,000

18,000

9,700

23,500

> 60

K

13,900

11,700

18,700

10,000

25,000

M

13,000

11,000

18,000

9,000

25,500

TABELA 6. WYNIKI ANALIZY KORELACJI NA ZBIORZE BADANEJ POPULACJI (20 TYSIĘCY OSÓB) METODĄ WSPÓŁCZYNNIKÓW KORELACJI RANGOWEJ SPEARMANA

WYKONANE PAKIETEM GradeStat.



Rys.1 Przykład uporządkowania zawartości analizowanych pierwiastków w tkance włosów (kolumny) w populacji liczącej 20 tysięcy osób (wiersze), z uwzględnieniem wieku i płci, jako wynik zastosowania Grade Correspondence Analysis (pakiet GradeStat). Macierz danych surowych, wektory Pb i Cd niepełne.


Wyniki uzyskane dla poszczególnych grup wiekowych opublikowano w Magnesium Research – 4 artykuły, 1 artykuł w Journal of Elementology , 3 w Przeglądzie Menopauzalnym oraz przedstawiono na trzech konferencjach. Dwa końcowe znajdują się w druku.

Abstrakt publikacji dotyczącej zawartości pierwiastków we włosach populacji polskiej w wieku od 40 do 60 lat, okresu życia obejmującego przedział wiekowy zmian menopauzalnych, został przedrukowany w prestiżowym piśmie medycznym The New England Journal of Medicine (Massachusetts Medical Society). Abstrakty większości artykułów ukazały się także na stronie NewsRxTM i kilku innych czasopism a także Stowarzyszeń (np. Pediatrycznych, Dzieci z Autyzmem, Menopauzalnych, Neurologicznych). Publikacje wywołały oddźwięk w postaci ponad 80 próśb o artykuły z wielu krajów, w tym z UNICEF przy ONZ, Cambridge University (Dr Huang Chi-Chun), Faculty of Farmacie Paris-Sud (Prof. Claude Boudene –Pr. Honor de Toxicologie), Departement of Neurosciencies University of New Mexico Albuquerque (Prof. Andrea M. Allan), King Faisal Universitety Departement of Clinical Studies Toxicology and Forensic Medicine (Prof. Saad Al.-Shokair), Departament of Chemistry Erciyes University Turkey (Prof. Mustafa Soylak), Moscow State University (Daria Zorina), Departament Biologia Universidade de Aveiro Portugalia (Sara Antunes), University Of HK (Prof. Homan Leung), Center for Health and Community University of California, San Francisco (Prof. Michele Mietus-Snyder) i inni.

Otrzymałam także wiele zaproszeń do publikacji wyników swoich dalszych badań m.in. w:

1. Computational Biology and Chemistry: Advances and Applications (od Dr Bruno Villoutreix),

2. Letter EABM- Recent Patents on Endocrine, Metabolit and Immune Drug (od Dr. Khurshid Zaman),

3. ogłoszenia wyników badań w bibliotece Slides Online Digital Library (obok Mayo Clinic, U Mass, Stanford, U Penn, U of Chicago) (Prof. Jane Smith).

4. The Open Endocrinology Journal (Richard Scott – Editorial Director of Betham Scence Publishers)

5. Reproductive Biology and Endocrinology (Prof. Antonin Bukovsky, USA)

6. Molecular Cancer (Prof. Karl Munger, USA)

7. Thompson Scientific (Ellen Rotenberg)

8. Journal of Ethnobiology and Ethnomedicine (Andrea Pieroni)

9. BMC Women’s Health (Melissa Norton)

10. Biologics: targets and therapy (Prof. Sanjay Awasthi

11. Drug Design, Development and Therapy (Dr. Daniel S. Pilch)

12. SciForResearch (Mark Salamon)



13. LaPress (Jarold Cosby) i kilkadziesiąt innych.





©snauka.pl 2016
wyślij wiadomość