Органический источник ванадия. Получение и физико-химическая характеристика

Antidiabetic properties of vanadium are known more than 100 years, however the researches of specific therapeutic usage of vanadium were conducted only in the last two decades. Along with, the organic vanadium compounds are more harmless in comparison with inorganic vanadium salts. Thus, the development of method of obtaining the organic source of vanadium with high bioavailability is prospective field. Aim of the work was to obtain and provide the physical-chemical characterization of vanadium complex with enzymatic hydrolysate of soy protein isolate (SPI), obtained by one-stage enzymatic hydrolysis. Materialand methods. The complex was obtained at room temperature: 10% water solution of SPI was mixed with 25% solution of vanadium salt (VOSO4×хH2O) in ratio 10:1 (in dry matter). The reaction was kept during 1 h at constant mixing with pH kept at 7.0- 7.1 with 1.0 M NaOH. The concentration of vanadium was determined in dry product by means of inductively coupled plasma mass-spectrometry. The chromatograms of SPI and V-SPI were obtained by means of size-exclusion high-pressure liquid chromatography, and then were integrated by weight method in the range of free till full column volume. Results and discussion. The obtained complex of vanadium with SPI enzymatic hydrolysate (V-SPI) was water-soluble and contained 15.8 mg of vanadium per gram of product dry weight. Analysis of the molecular weight distribution of the peptide fractions of the original SPI enzymatic hydrolysate and the V-SPI complex showed that more than 87% of the vanadium complex was in peptide fractions with molecular weights more than 4.1 kD, including more than 75% of vanadium contained in fractions with molecular weights from 14.6 to 4.1 kD. Conclusion. The experimental evaluation in vivo will be the next stage of this research. The complex bioavailability and its effects on carbohydrate and lipid metabolism of Wistar rats with obesity will be evaluated.Антидиабетические свойства соединений ванадия известны уже более 100 лет, однако только в последние 20 лет проведены исследования по конкретному терапевтическому использованию соединений ванадия. При этом органические соединения ванадия более безопасны по сравнению с неорганическими солями этого микроэлемента. Соответственно перспективной представляется раз работка метода получения органического источника ванадия, обладающего высокой биодоступностью. Целью данной работы было получение и физико-химическая характеристика комплекса четырехвалентного ванадия с ферментативным гидролизатом изолята соевого белка (ФГИБС), полученного по одностадийной схеме ферментолиза в полупромышленных масштабах. Материал и методы. Реакцию комплексообразования проводили при комнатной температуре: к 10% водному раствору ФГИБС добавляли при перемешивании 25% раствор соли ванадия (VOSO4×хH2O) в соотношении по сухим веществам 10:1. Реакцию вели в течение 1 ч при постоянном перемешивании с поддержанием рН реакционной смеси 7,0-7,1 1,0 М NaOH. Содержание ванадия определяли в сухом продукте методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Хроматограммы ФГИБС и комплекса ванадия с ФГИБС (V-ФГИБС) получали методом эксклюзионной жидкостной хроматографии высокого давления, которые затем интегрировали весовым методом в диапазоне от свободного до полного объема хроматографической колонки. Результаты и обсуждение. Полученный в лабораторных условиях комплекс V-ФГИБС хорошо растворялся в воде и содержал 15,8 мг ванадия на 1 г сухого продукта. Анализ молекулярно-массового распределения пептидных фракций исходного ФГИБС и комплекса V-ФГИБС показал, что более 87% ванадия комп лекса находилось в составе пептидных фракций с молекулярными массами более 4,1 кДа, в том числе более 75% ванадия содержалось во фракциях с молекулярными массами от 14,6 до 4,1 кДа. Заключение. Предметом дальнейшего исследования авторов будет экспериментальная оценка in vivo биодоступности и влияния на углеводный и липидный обмен у лабораторных животных с моделируемым ожирением полученного нами нового источника органической формы ванадия-комплекса

РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ОБЕСПЕЧЕНИЮ ВПП ООН: СРАВНЕНИЕ ДАННЫХ ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА ВОЛОС ШКОЛЬНИКОВ ИЗ ТАДЖИКИСТАНА, АЗЕРБАЙДЖАНА, КАЗАХСТАНА, ТУРКМЕНИСТАНА, БАНГЛАДЕШ, МАКЕДОНИИ, ХОРВАТИИ И РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

The technology (methodology) of non-invasive screening of human elemental status was tested under real conditions of Tajikistan child population in scope of assessment of dietary provision of schoolchildren with chemical elements - micronutrients, and of load with heavy metals. The project was implemented within the framework of regional activity of the World Food Programme (WFP). There were totally examined 588 schoolchildren of 14 classes of average educational institutions aged 710 years (301 girls, 287 boys), residing in the territory of the Republic of Tajikistan in Sughd and Khatlon regions, including those involved and not involved in WFP programme of organized school nutrition with hot meals provision fortified with vitamins and trace elements. The study included collection of hair samples and de-termination of 25 main physiologically significant macro and trace elements in them by the ICP-MS method. The obtained results confirmed known patterns of gender difference in hair mineral content with lower levels of most elements in girls, hair except magnesium. Also, the results revealed extremely low levels of copper and iodine in hair of Tajik schoolchil-dren: Cu 7.94 and 8.14 µg/g, I 0.094 and 0.071 µg/g respectively in boys and girls in average. Occurrence of copper defi-ciency as estimated by hair level of the element was 73.2% cases in schools involved in WFP programme and more than 90% cases in schools not involved in WFP programme. Iodine deficiency was registered in 84.4% and 84.2% children, re-spectively. Comparison of trace element patterns with corresponding data obtained earlier from children of the same age and sex living in other countries (Azerbaijan, Kazakhstan, Turkmenistan, Bangladesh, Macedonia, Croatia, and two re-gions of Russia) also showed a very decreased Cu, I levels in Tajik schoolchildren, suggesting that a lack of supply with these elements can be a cause of anemia and goiter widespread in this territory.Испытана технология (методология) неинвазивного скрининга элементного статуса человека в реальных условиях на примере детского населения Таджикистана в контексте оценки алиментарной обеспеченности школьников химическими элементами - микронутриентами и нагрузки тяжелыми металлами. Проект был реализован в рамках региональной деятельности Всемирной продовольственной программы (ВПП) ООН. Всего обследовано 588 школьников 14 классов средних школ в возрасте 710 лет (301 девочка, 287 мальчиков), проживающих на территории Республики Таджикистан в Согдийской и Хатлонской областях, в том числе включенных и не включенных в программу ВПП по внедрению организованного школьного питания с использованием горячих блюд, обогащенных витаминами и микроэлементами. Исследование включало сбор образцов волос и определение 25 основных физиологически значимых макро- и микроэлементов в них методом ИСП-МС. Полученные результаты подтвердили известные закономерности половых различий в минеральном составе волос с более низкими уровнями большинства элементов у девочек, за исключением магния. Кроме того, результаты показали чрезвычайно низкие уровни меди и йода в волосах таджикских школьников: Cu 7,94 и 8,14 мкг/г, I 0,094 и 0,071 мкг/г соответственно у мальчиков и девочек в среднем по республике. Встречаемость дефицита меди, оцененного по уровню элемента в волосах, составила 73,2% случаев в школах, участвующих в программе ВПП, и более 90% случаев в школах, не участвующих в программе ВПП. Дефицит йода зарегистрирован у 84,4% и 84,2% детей соответственно. Сравнение элементных профилей с аналогичными данными, полученными ранее у детей того же возраста и пола, проживающих в других странах (Азербайджан, Казахстан, Туркменистан, Бангладеш, Македония, Хорватия и два региона России) также подтвердило очень низкий уровень Cu и I у таджикских школьников, что дает основание полагать, что в нехватке этих элементов кроется причина широкой распространенности анемии и зоба на этой территории

Organic source of vanadium preparation and physical-chemical characteristic

Antidiabetic properties of vanadium are known more than 100 years, however the researches of specific therapeutic usage of vanadium were conducted only in the last two decades. Along with, the organic vanadium compounds are more harmless in comparison with inorganic vanadium salts. Thus, the development of method of obtaining the organic source of vanadium with high bioavailability is prospective field. Aim of the work was to obtain and provide the physical-chemical characterization of vanadium complex with enzymatic hydrolysate of soy protein isolate (SPI), obtained by one-stage enzymatic hydrolysis. Material and methods. The complex was obtained at room temperature: 10% water solu-tion of SPI was mixed with 25% solution of vanadium salt (VOS04'xxH20) in ratio 10:1 (in dry matter). The reaction was kept during 1 hat constant mixing with pH kept at 7.0-7.1 with 1.0 MNaOH. The concentration of vanadium was determined in dry product by means of inductively coupled plasma mass-spectrometry. The chromatograms of SPI and V-SPI were obtained by means of size-exclusion high-pressure liquid chromatography, and then were integrated by weight method in the range of free till full column volume. Results and discussion. The obtained complex of vanadium with SPI enzymatic hydrolysate (V-SPI) was water-soluble and contained 15.8 mg of vanadium per gram of product dry weight. Analysis of the molecular weight distribution of the peptide fractions of the original SPI enzymatic hydrolysate and the V-SPI complex showed that more than 87% of the vanadium complex was in peptide fractions with molecular weights more than 4.1 kD, including more than 75% of vanadium contained in fractions with molecular weights from 14.6 to 4.1 kD. Conclusion. The experimental evaluation in vivo will be the next stage of this research. The complex bioavailability and its effects on carbohydrate and lipid metabolism of Wistar rats with obesity will be evaluated. © 2019 Nutritec. All rights reserved

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ И ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ ЧАСТО БОЛЕЮЩИХ ДЕТЕЙ

Both toxic and essential elements may play a significant role in the immune system disturbances in frequently ill children (FIC), but the age dependency of this influence is not well understood. Aim. The goal of this study was to measure the levels of clinically relevant essential and toxic elements in hair of FIC and to assess their correlation with the age of the subjects. Materias and Methods. Hair samples of 200 children were assayed for the levels of chemical elements using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) on a NexION 300D spectrometer after microwave decomposition. Results. In comparison with healthy children, the younger group of FIC (2 to 7 y/o) was characterized by a significant increase in the hair levels of arsenic (+ 24%), selenium (+ 11%) and potassium (2.5 times), while the zinc level was lower (- 27%). In the group of FIC over 7 years old the level of arsenic was similarly higher than in the control group (+ 30%). A significant increase of the levels of calcium (+ 27%), cobalt (+ 50%) and selenium (+ 18%) relative to the corresponding control values was found only for the older group. Correlation analysis demonstrated that high susceptibility to colds is associated with changes in the age dynamics of the elemental profile. Conclusions. Obtained results indicate the existence of pronounced age-dependent disturbances in the elemental status of children susceptible to frequent respiratory infections.Изучен уровень эссенциальных и токсичных элементов в волосах часто болеющих детей (ЧБД) в возрасте 2-7 и 7-12 лет. Определение содержания химических элементов в волосах проводилось методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой после микроволнового разложения образцов. Установлено, что ЧБД младшей группы характеризовались достоверным увеличением уровня мышьяка (на 24%), селена (на 11%) и калия (в 2,5 раза) на фоне снижения содержания цинка в волосах (на 27%). У часто болеющих детей старшей группы единственным сходством с младшей группой явилось достоверное 30%-ное повышение уровня мышьяка в волосах. Также в группе ЧБД 7-12 лет было выявлено достоверное увеличение содержания кальция (на 27%), кобальта (на 50%) и селена (на 18%) относительно соответствующих контрольных значений. Корреляционный анализ показал, что высокая восприимчивость к простудным заболеваниями связана с изменением возрастной динамики содержания макро- и микроэлементов. Полученные данные свидетельствуют о выраженных нарушениях элементного статуса у детей, часто страдающих простудными заболеваниями, характеризующихся преимущественно избытком мышьяка на фоне дефицита цинка. Предположительно, данные изменения могут быть патогенетически взаимосвязаны между собой, а также могут оказывать существенное влияние на иммунитет детей и их восприимчивость инфекционным агентам

КРИТЕРИи НОРМЫ В МЕТАЛЛОЛИГАНДНОМ ГОМЕОСТАЗЕ КЛЕТОК ЭПИДЕРМИСА

The work is dedicated to the problem of the norm in the quantitative evaluation of metal content in the epidermal cells (hair) obtained by the method of spectrometry. Authors have analyzed the hair samples for Zn, Cu, and Fe content, which were obtained from 10000 healthy subjects (5000 males and 5000 females aged 20 to 45). The definition of the norm, in the authors’ opinion, is closely related to the basic positions of the theory of self-organized criticality (SC). The observed shifts in the homeostasis of essential metals are local and therefore cannot serve as a cri-terion of sufficient (or insufficient) metal content throughout the body.Представлено обсуждение проблемынормы в количественной оценке металлолигандного гомеостаза в эпидермальных клетках (волосы). Методом атомно-эмиссионной спектрометрии были проанализированы образцы волос, полученные от 10000 здоровых лиц (5000 мужчин и 5000 женщин в возрасте от 20 до 45 лет), на содержание цинка, меди и железа. Показано, что наблюдаемые сдвиги в гомеостазе металлов носили локальный характер и, по мнению авторов, не могли служить критерием достаточного (или недостаточного) содержания металлов во всем организме. Критерии нормы хорошо согласуются с основными положениями теории самоорганизованной критичности

Особенности сывороточной концентрации аминокислот у детей дошкольного возраста с расстройством аутистического спектра

The aim of this study was to investigate the serum concentration of amino acids, as well as their derivatives, in children with an autism spectrum disorder of preschool age. Material and methods. There are 35 boys with ASD (ICD-10: F84.0) of preschool age (3-6 years) and 35 healthy peers were examined. Determination of serum concentration of amino acids and their derivatives was carried out by high performance liquid chromatography (HPLC) on a PerkinElmer S200 chromatograph (PerkinElmer, USA). Results. It was found that the concentration of leucine, lysine, threonine, tryptophan, arginine, glutamine, serine, 1-methylhistidine, α-aminobutyric acid and taurine was characterized by a significant decrease relative to the control values by 11%, 22%, 19%, 22%, 34%, 17%, 13%, 29%, 20% and 14%, respectively. It is also worth noting a 16% decrease in serum phenylalanine, approaching significant in significance. At the same time, the hydroxyproline serum concentration in children with autism exceeded the corresponding parameters in the control group by more than 3 times. In accordance with the results of a group comparison, a tight relationship with ASD was found for the concentration of hydroxyproline (β = 0.447; p = 0.001) and arginine (β = -0.238; p = 0.068). A model including the level of amino acids characterized by any significant group differences (1mh, Aab, Arg, Gln, Hypro, Leu, Lys, Ser, Thr, Trp, Tau) was associated with 26% of the variability of the presence of ASD (p = 0.001). Conclusions. Thus, the data obtained indicate a pronounced trend towards amino acid deficiency in children with ASD amid an increase in the concentration of hydroxyproline, which may be the link between autism and joint hypermobility. In turn, a deficiency of a number of amino acids, which are precursors of neurotransmitters, can lead to aggravation of neuropsychiatric disorders. In this regard, the correction of the amino acids metabolism may be one of the potential directions in the treatment of ASD.Цель исследования - изучение сывороточной концентрации аминокислот и ряда их производных у детей с расстройством аутистического спектра (РАС) дошкольного возраста. Материал и методы. Обследовано 35 мальчиков с РАС (МКБ-10: F84.0) дошкольного возраста (3-6 лет) и 35 здоровых сверстников. Определение сывороточной концентрации аминокислот и их производных проводилось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографе PerkinElmer S200 («PerkinElmer», США). Результаты. Установлено, что концентрации лейцина, лизина, треонина, триптофана, аргинина, глутамина, серина, 1-метилгистидина, α-аминомасляной кислоты и таурина характеризовались достоверным снижением относительно контрольных значений на 11, 22, 19, 22, 34, 17, 13, 29, 20 и 14% соответственно. Отмечено 16%-ное снижение уровня фенилаланина в сыворотке крови, приближающееся по значимости к достоверному. Концентрация гидроксипролина в сыворотке детей с аутизмом превышала соответствующие показатели в контрольной группе более чем в 3 раза. В соответствии с результатами группового сравнения тесная взаимосвязь с РАС была выявлена для концентраций гидроксипролина (β=0,447; р=0,001) и аргинина (β=-0,238; р=0,068). Модель, включающая уровень аминокислот, характеризующихся сколько-нибудь значимыми групповыми отличиями (1mh, Aab, Arg, Gln, Hypro, Leu, Lys, Ser, Thr, Trp, Tau), была связана с 26% вариабельности наличия РАС (р=0,001). Выводы. Полученные данные свидетельствуют о выраженной тенденции к дефициту аминокислот у детей с РАС на фоне повышения концентрации гидроксипролина, что может являться связующим звеном между аутизмом и гипермобильностью суставов. В свою очередь, дефицит ряда аминокислот, являющихся прекурсорами нейромедиаторов, может приводить к усугублению нервно-психических нарушений. В этой связи коррекция метаболизма аминокислот может являться одним из потенциальных направлений в терапии РАС

ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА НАСЕЛЕНИЯ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ

Introduction. The purpose of this study was to study and assess the elemental status of residents of the Kirov region as a part of the Volga Region Federal District (VFD). Material and methods. The content of elements in the hair of 295 men and women (73 and 222, respectively, 25-50 years old) and 120 boys and girls (46 and 74, respectively, 3-15 years old) were studied using massspectrometry with inductively coupled plasma. This indicator serves an index in assessing the impact of environment on human organism. Methods of non-parametric statistics were used for the mathematical simulation of our data. Results. It was found that women, girls and boys compared with other regions of the VFD are characterized by a relative increase in the absolute content (median) in the hair of Mg, Fe, V. For people living in the territory of the Kirov region a relative increase in the Si level in the hair is characterized with exception of boys. The relatively reduced level of Cu (with the exception of women) and Se (with the exception of men) also make oneself conspicuous. Discussion of the results. The main problems associated with a decrease in the content of Cu and Se compounds, as well as an increase in the content of Si, Mg, Fe and V, most likely have a geochemical nature and, in particular, are associated with the chemical composition of drinking water. The hair of children in a greater degree than in adults is shown to be a biological substrate, the elemental composition of which indicates to ecological and social factors, the quality of products and the development of the health care system. Conclusions. The obtained data can be recommended for the use as reference values in assessing the level of chemical compounds in the hair of adults and children living in the territory of the Kirov region.Введение. Целью настоящего исследования являлись изучение и оценка элементного статуса жителей Кировской области, входящей в состав Приволжского федерального округа (ПФО). Материал и методы. Было изучено содержание элементов в волосе 295 мужчин и женщин (73 и 222 соответственно, 25-50 лет) и 120 мальчиков и девочек (46 и 74 соответственно, 3-15 лет) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Данный показатель служит в качестве индикатора при оценке воздействия окружающей среды на организм человека. При математической обработке полученных данных использовались методы непараметрической статистики. Результаты. Обнаружено, что для женщин, девочек и мальчиков по сравнению с другими регионами ПФО характерно относительное повышение абсолютного содержания (медианы) в волосах Mg, Fe, V. Для лиц, проживающих на территории Кировской области, характерно относительное повышение уровня Si в волосах (за исключением мальчиков). Обращает на себя внимание также относительно сниженный уровень Cu (за исключением женщин) и Se (за исключением мужчин). Обсуждение. Основные проблемы, связанные со снижением содержания соединений Cu и Se, а также ростом содержания Si, Mg, Fe и V, скорее всего имеют геохимическую природу и, в частности, связаны с химическим составом питьевой воды. Показано, что волосы детей в большей, чем у взрослых, степени являются биологическим субстратом, элементный состав которого указывает на экологический и социально-бытовой факторы, качество продуктов и развития системы здравоохранения. Заключение. Полученные данные могут быть рекомендованы к использованию в качестве референтных при оценке уровня соединений химических элементов в волосах взрослых и детей, проживающих на территории Кировской области

Особенности содержания калия, натрия, кальция, магния, фосфора в волосах у иностранных студентов мужского пола первого года обучения

It is known that external and internal factors influence the formation of human mineral metabolism depending on its habitat, climate, nutrition, nature and type of activity, features and national traditions. Aim. Assessment of the content of potassium, sodium, calcium, magnesium, phosphorus in the hair of students to identify the features of mineral exchange of foreign students depending on the region of permanent residence; according to the results of the survey to recommend a set of measures aimed at reducing the incidence, increasing adaptive capacity, improving the quality of life and education in the first year of study at the University. Material and Methods. Male (177 people) students of the first year of study (average age from 18 to 38 years), who came to study from different countries of the world, were selected hair samples for analysis of the content of macroelements (K, Na, Ca, Mg, P) by inductively coupled plasma mass spectrometry (ISP-MS) on the Nexion 300D device ("Perkin-Elmer", USA) after microvawe decomposition. Results. The content of these macroelements in hair was compared between groups of foreign male students from different countries, as well as foreign students with Russian students. The elemental composition of hair in different countries is different, especially the difference in the content of calcium in the hair of students of the 5th and 6th groups compared to the 4th. In terms of potassium content, a significant difference was found in the 3rd group compared to the 1st and 2nd. According to the concentration of magnesium in the hair, significant differences were observed between groups 1 and 3, 1 and 4, 2 and 5, 3 and 4, 5 and 4, 6 and 4. In terms of sodium content, significant differences were found between the 1st and 3rd groups. The phosphorus concentration was significantly different in groups of 5 and 3. Conclusions. Determination of the content of potassium, sodium, calcium, magnesium and phosphorus in the hair of foreign students of the first year of study with subsequent corrective measures can be recommended in order to improve adaptation, increase the effectiveness of training and reduce morbidity.На формирование минерального обмена человека влияют как внешние, так и внутренние факторы: место обитания, климат, питание, характер и вид деятельности, национальные особенности и традиции. Цель исследования - оценка содержание калия, натрия, кальция, магния, фосфора в волосах студентов-иностранцев первого года обучения, приехавших в Россию из различных регионов земного шара, для выявления особенностей их минерального обмена и разработки рекомендаций комплекса мер, направленных на снижение заболеваемости, повышение адаптационных возможностей, улучшение качества жизни и обучения. Для оценки элементного статуса обследуемых определяли содержание химических элементов в волосах, как наиболее адекватного биосубстрата, отражающего воздействие внутренних и внешних факторов на организм человека и позволяющего дать общую характеристику состояния его здоровья. По результатам анализа проведено сравнение содержания калия, натрия, кальция, магния и фосфора в волосах между группами студентов-иностранцев мужского пола, приехавших из разных стран, а также студентов-иностранцев и российских студентов. Представлены обобщающие данные для контроля минерального обмена студентов с целью повышения их адаптационного потенциала, снижения уровня заболеваемости и повышения эффективности обучения