Программа элективного курса
Микроэлементы: здоровье и болезни человека
«Одобрено» Заведующая кафедрой профессор | «Утверждено» Москва 2005 |
Посвящается памяти
« Разгадка жизни не может быть получена путем изучения только живых организмов.
Для решения проблемы необходимо обратиться к первоисточнику жизни –
земной коре, т. е. к свойствам химических элементов, составляющих её…»
Введение
В настоящее время в научном сообществе формируется новая нозологическая единица и учебная дисциплина – микроэлементология, которая, в свою очередь, подразделяется на общую и частную (биологическую, медицинскую, токсикологическую, агрономическую, химическую и т. д.).
Менее века прошло с того дня, когда профессор Московского университета сделал доклад на XII съезде врачей о связи химического строения земной коры, «рассеянных элементов» и состояния здоровья человека.
Сегодня количество клинических и экспериментальных работ, посвященных тем или иным аспектам изучения микроэлементов /МЭ/, огромно. Тем не менее период научной автаркии продолжается.
Многие лечащие врачи относятся к диагностике, лечению и профилактике микроэлементозов с позиции Козьмы Пруткова: «Где начало того конца, которым заканчивается начало?»
Микроэлементозы человека, за исключением наследственных форм, имеют экзогенную природу, однако интенсивность и особенности реагирования организма индивидуальны и связаны с генетическими механизмами металло - лигандного гомеостаза /МЛГ/, что в значительной степени объясняет различный ответ организма на дефицит, избыток и дисбаланс МЭ.
Стремление к познанию молекулярно-генетических основ функций МЭ в организме и их клинических проявлений требует системного мультидисциплинарного подхода преимущественно аналитического характера, который может быть выработан в ходе обучения студентов –медиков (как будущих фармацевтов, так и врачей), а также научных дискуссий специалистов различного профиля по проблеме «МЭ: здоровье и болезни человека».
Формирование микроэлементологии как самостоятельной медицинской науки пока не произошло. Это связано с тем, что ещё не полностью определен понятийный аппарат / понятийный аппарат отражает мышление/, т. е. не выработана методология предмета и, самое главное, не подготовлены специалисты, способные к решению и постановке новых задач в области медицинской элементологии. Специалисты в области микроэлементологии должны владеть современными методами исследования - многоэлементными методами системного анализа МЭ в биообъектах.
В настоящее время для определения элементов в биомедицинских образцах все большее распространение получают методы атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) и масс-спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС), которые позволяют вместе и по отдельности одновременно определить в одной пробе 60 и более макро-, микро - и ультрамикроэлементов, что очень важно при оценке взаимодействия и взаимовлияния одних элементов с другими в организме человека.
Таким образом, понятия дефицит, избыток и дисбаланс МЭ должны иметь строго аналитический характер. Основная проблема в настоящее время заключается в выборе алгоритмов правильной интерпретации результатов определения с учетом не только абсолютных количеств МЭ, но и их соотношений, а также содержания клинически важных биолигандов/ биомаркеров, или молекулярных индикаторов дисбаланса МЭ/, определения ионогенной или координированной формы нахождения МЭ.
Исследования в области молекулярной медицины свидетельствуют о значительных изменениях в обмене и содержании микроэлементов/ МЭ/ на клеточном, тканевом и организменном уровнях при различной патологии.
Нарушение МЛГ вызывается, с одной стороны, превалированием или недостатком ионов металлов /изменение геохимической среды обитания /, с другой - уменьшением или увеличением концентрации лигандов / длительное применение ряда лекарственных средств, нерациональное питание/.
Более 80% употребляемых лекарственных препаратов могут вступать в реакции комплексообразования с металлами in vivo, вызывая нарушение баланса МЭ клетки и ятрогенные микроэлементозы. С другой стороны, микроэлементный состав биосред и тканей (кровь, моча, волосы и т. д.) отражает суммарное поступление загрязняющих веществ из воздуха закрытых помещений, атмосферного воздуха, питьевой воды и продуктов питания.
Избыток или дефицит поступления в организм микроэлементов среды обитания оказывает влияние на их накопление в биосредах и, следовательно, позволяет использовать их количественные значения в качестве маркеров экспозиции и в донозологической диагностике техногенных микроэлементозов и экологически обусловленных заболеваний.
Несмотря на зависимость от различных факторов и опосредованный характер большинства биопроцессов, протекающих в организме при участии металлов, аналитические возможности современных методов анализа позволяют количественно оценить действие МЭ.
Экологическая обстановка, которая складывается из естественных и антропогенных факторов, обусловливает необходимость комплексного изучения элементного состава природных объектов в системе: «человек - окружающая среда в различных биогеохимических провинциях –лекарство».
Кафедра имеет кадровые и материально-технические возможности организовать элективный курс «Микроэлементы: здоровье и болезни человека»
Содержание курса является продолжением и углублением учебного материала раздела 2 программы по токсикологической химии и отвечает требованием Государственного стандарта образования по междисциплинарной интеграции и координации в изучении ряда фундаментальных ( аналитическая, органическая химия и др.) и профильных( фармакогнозия, фармхимия, фармакология, технология лекарственных средств и др.) дисциплин.
Электив предназначен для студентов 4-5 курсов фармацевтического факультета, 5-6 курсов лечебного, медико - профилактического, стоматологического, ВСО и ФПНПК. Программа курса рассчитана на год обучения (8 и 9 семестры)
Цель элективного курса
Сформировать у студентов представление о том, что понятия дефицит, избыток и дисбаланс МЭ должны иметь строго аналитический характер; конечный результат исследования биообъекта должен формулироваться по совокупности полученных данных о соотношении МЭ, форме их нахождения, содержания клинически важных биолигандов - молекулярных индикаторов дисбаланса МЭ и являться итогом системного анализа.
Задачи элективного курса
- Определение влияния на здоровье человека дефицита, избытка или нарушения тканевого перераспределения макро - и микроэлементов через оценку элементного статуса человека Выбор алгоритмов правильной интерпретации результатов определения МЭ
Перечень знаний, приобретаемых студентами в элективном курсе
Студент должен знать:
- Основные сведения о микроэлементах. Важнейшие эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы. Токсичные микроэлементы. Содержание микроэлементов в организме человека в норме в различные периоды жизни. Металло-лигандный гомеостаз. Участие микроэлементов в гомеостатических функциях организма. Перенасыщение организма микроэлементами в условиях природных и техногенных локусов. Ятрогенные микроэлементозы. Адаптация организма в экстремальных условиях и влияние микроэлементов на компенсаторно-приспособительные реакции. Микроэлементы и иммунитет Патология микроэлементного обмена. Нарушение баланса микроэлементов. Гигиеническая донозологическая и клиническая диагностика состояний и заболеваний человека, обусловленных дисбалансом МЭ Сравнительная характеристика современных методов исследования микроэлементов в биообъектах (особенности, трудности, преимущества, недостатки, перспективы развития.) как методов аналитической диагностики заболеваний и установления причин отравлений организма. Вопросы аналитической диагностики острых и хронических металлотоксикозов в медицинской, судебно - медицинской и фармацевтической деятельности. Пути коррекции нарушения металло-лигандного гомеостаза
Перечень умений, приобретаемых студентами в элективном курсе
Студент должен уметь:
- Провести пробоподготовку традиционных (кровь, моча, слюна) и нетрадиционных( придатков кожи - волос, ногтей) биообразцов для проведения экспертизы на содержание МЭ Провести анализ методами АЭС-ИСП и ИСП-МС традиционных (кровь, моча, слюна) и нетрадиционных( придатков кожи - волос, ногтей) биообразцов для проведения экспертизы на содержание МЭ Интерпретировать полученные результаты
Объем электива и используемые виды учебной работы
Общая трудоемкость электива | 52 час или 1,44 зачетных единиц |
вид занятия | лекционный (28час или 0.77 зачетных единиц) лабораторно-семинарский (24час или 0.67 зачетных единиц) |
самостоятельная работа | выполнение и защита курсовой работы |
итоговый контроль | зачет: тестирование и решение ситуационной задачи на практике ( у прибора) |
Содержание электива
№№ | Темы лекции | Часы | ||
1-2 | Путь развития медицинской элементологии: научная автаркия или мультидисциплинарная координация? 1.1. Роль отечественных ученых в становлении и развитии медицинской элементологии. 1.2. Биогеохимическая экология человека - концепция, методология, методы исследования 1.2.1.Основные сведения о микроэлементах. Классификация. Важнейшие эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы. Токсичные микроэлементы. 1.2.2. Системный анализ в оценке результатов эколого-гигиенического мониторинга. 1.2.3. Биогеохимические провинции и здоровье человека. 1.2.4. Перенасыщение организма микроэлементами в условиях природных и техногенных локусов. | 4 | ||
3-4 | 2. Металло-лигандный гомеостаз: рекомбинационный принцип и принцип антагонистической регуляции в механизмах действия МЭ. 2.1.Лигандообменные равновесия и процессы 2.1.1. Совмещенные равновесия и конкурирующие процессы. Константа устойчивости и нестойкости комплексных соединений 2.1.2.Лигандообменные процессы, протекающие в организме в норме. 2.1.2.1. Общая характеристика. Роль металлов в метаболизме биолигандов. МЭ и биохимические процессы 2.1.2.2.Пути поступления и выведения МЭ из организма человека /этнические, половые, возрастные и другие особенности/ 2.1.2.3.Распределение МЭ в организме человека: системы, ткани и органы - мишени. 2.1.3. Структурные основы всасывания МЭ 2.1.4. Генетические механизмы гомеостаза МЭ 2.1.5. МЭ как компоненты физиологической системы регуляции функций организма. 2.1.6. МЭ и апоптоз. | 4 | ||
5-7 | Методы идентификации и количественного определения МЭ в биообъектах. | 6 | ||
8-9 | 3. Клинико - токсикологические и судебно-химические проблемы, обусловленные дефицитом, избытком и дисбалансом МЭ. Микроэлементозы человека: диагностика, лечение, профилактика. 3.1.Патология микроэлементного обмена: клеточно-молекулярные основы проявления недостаточности эссенциальных МЭ и микроэлементных токсикопатий 3.2.Роль дисбаланса химических элементов в возникновении заболеваний человека. 3.3.Нарушение баланса микроэлементов, адаптация организма в экстремальных условиях и влияние микроэлементов на компенсаторно-приспособительные процессы 3.4.Донозологическая и клиническая диагностика состояний и заболеваний человека, обусловленных дисбалансом химических элементов. 3.5Ятрогенные и техногенные микроэлементозы : стратегия выживания /диагностические тест - системы, пути коррекции/ | 4 | ||
10 | 4.Идентификация личности по оценке элементного статуса /криминалистические исследования / | 2 | ||
11 | 5.Свинец – в списке приоритетных загрязняющих веществ планеты. Источники поступления свинца в окружающую среду. Клинические проявления свинцовой интоксикации. Диагностическое тестирование уровня свинца в клинико –токсикологических исследованиях детей и взрослых. Современные методы лечения при отравлении свинцом. | 2 | ||
12 | 6. Пиша как источник макро - и микроэлементов при лечении острых и хронических металлотоксикозов человека | 2 | ||
13 | 7. МЭ и наркотики. Нейрохимия МЭ. | 2 | ||
14 | 8. Новые подходы к фармакотерапии : биокомплексы микроэлементов как генерация лекарственных средств персонализированной медицины. | 2 | ||
№№ | Темы практических занятий | кол-во часов | ||
1-3 | 1.Методы определения и исследования микроэлементов в биообъектах « Был язык мой правдив как спектральный анализ» Арсений Тарковский 1.1.Сравнительная характеристика методов анализа МЭ: цели, задачи, особенности, трудности, недостатки, область применения /демонстрация учебного кинофильма «Спектральные методы анализа», автор- / 1.2. Химические - качественные и количественные / весовые и титриметрические / - методы определения МЭ: особенности, достоинства, ограничения и недостатки 1.3.Сущность метода экстракционной фотометрии. Особенности, достоинства и недостатки метода. 1.4.Сущность метода атомно-абсорбционной спектроскопии. Особенности, достоинства и недостатки метода. 1.5.Сущность нейтроно-активационного анализа. Особенности, достоинства и недостатки метода. 1.6. Сущность рентгено-флуоресцентного анализа. Особенности, достоинства и недостатки метода. 1.7.Сущность метода атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой и масс-спектральным детектированием. Особенности, трудности, преимущества, недостатки, перспективы развития. 1.8.Сравнительная характеристика современных физико-химических методов исследования МЭ в биообъектах. 1.9. Метод ИСП-МС с хроматографическим разделением «на входе» – универсальный метод анализа элементного и изотопного состава биосубстратов 1.10.Значение методов математической статистики в оценке результатов анализа / демонстрация учебного кинофильма «Элементный анализ лекарственных средств», автор- / | 12 | ||
5-6 | 2. Задачи оценки элементного статуса человека «Природа щедра на разнообразие, но скупа на нововведения» Ч. Дарвин 2.1.Выбор биообъектов 2.2.Способы выделения и пробоподготовки образцов 2.3.Отличие понятий " норма " и "среднее содержание " при определении МЭ в биообъектах 2.4.Особенности интерпретации результатов количественного определения МЭ/ фоновые концентрации/ | 6 | ||
7 | 3.Решение обучающих и контролирующих многоуровневых ситуационных задач и тестовых заданий 4 типов | 4 | ||
8 | 4.Выполнение(самостоятельная работа студента) и защита курсовых работ | 2 |
Рекомендуемая литература
- ,,, 1991 Микроэлементозы человека. М: Медицина.496с. Kaletina N. I. 2004. Biological complexes of trace elements and their implication in personalized medicine// FESTEM congress in Munich (FRG), 13-15 May, 2004, the lecture 1988. N-гликозиламины и микроэлементы. Ереван:изд-во АН Арм. ССР. 160 С. , В, 2002. Биокомплексы микроэлементов – регуляторы металло-лигандного гомеостаза // Микроэлементы в медицине. Т.3. Вып.1. С.8-14 Kaletina N. I.,Irkaev S. M., Babanin V. F. 1995. Mossbauer spectrometry and quality control of medicine / 14-th Conference of the Biomedical Engineering Society. Dely., 15-18.02. P.7-11 , , 2001. Иммунофармакология микроэлементов. М.: изд-во КМК.537 с. , НовиковС. М., и др., 2002. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М: НИИ ЭЧ и ГОСс. /1987/ Общие закономерности и структурное обеспечение адаптации и компенсации нарушенных функций. В кн.: Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций. М.: Медицина, с. 9-83. В Химические элементы в физиологии и экологии человека,.М:Оникс, 21 век. 215с В Биоэлементы в медицине, М.:Оникс 21 век.271с СкальныйА. В., , 2002. Микроэлементы и здоровье детей М: -134с. , , 2003.Медико-экологическая оценка риска гипермикроэлементозов у населения мегаполиса. Оренбург: РИК ГОУ ОГУ.132с. Beattie J. H.1998 Roles of metallothionein in cellular metabolism // Metal Ions in Biology and Medicine / Eds. Ph. Collery et al. Paris:Vol. 5 P. 117-127 Nishimuta M. 1990.The concept intra and extra cellular // Metal Ions in Biology and Medicine /Eds. Ph. Collery et al. Paris:Vol. 2 .P.69-74 Oberleas D.2000. Ferrous and feric ions with phytate in vitro // Metal Ions in Biology and Medicine /Eds. Ph Collery et al. Paris:Vol. 6 P.558-560
Лекции и семинары проводятся на кафедре токсикологической химии
- по средам 18по адресу: Никитский бульвар,13, ауд. 77, 5 этаж
Практические занятия проводятся в лаборатории Центра Биотической медицины
- по средам 18.по адресу: Земляной Вал, 46/48, ЦБМ
Контактный телефон:
Запись на участие в работе электива в учебной части кафедры до 20.02.2005
Зав. кафедрой токсикологической химии
проф. //
25.01.2005
