Анализ мочи на тяжелые металлы и микроэлементы: 6 показателей

Данная панель объединяет шесть элементов, определение которых в моче наиболее востребовано в клинической токсикологии, профпатологии и терапевтическом мониторинге. Пять из них — ртуть, кадмий, мышьяк, свинец и алюминий — являются токсикантами, не выполняющими известных биологических функций в организме человека. Литий занимает в панели особое положение: в норме он присутствует в организме в следовых количествах, однако в фармакологических дозах широко применяется в психиатрии для лечения биполярного расстройства, и мониторинг его экскреции имеет самостоятельное клиническое значение. Для всех шести элементов именно мочевая экскреция является предпочтительным или одним из основных маркеров текущей экспозиции. Исследование выполняется методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS).

Биоматериал: разовая (спот) порция мочи.

Состав панели

Ртуть (Hg) — высокотоксичный металл, поражающий центральную нервную систему, почки и желудочно-кишечный тракт. Существует в нескольких формах с принципиально различной токсикокинетикой. Неорганическая ртуть (металлическая ртуть, соли ртути) выводится преимущественно почками, и мочевая экскреция является основным маркером экспозиции к этой форме. Источники неорганической ртути: ртутные амальгамные пломбы, разбитые ртутные термометры и лампы, профессиональный контакт (хлор-щелочное производство, стоматология, производство приборов). Органическая ртуть (метилртуть) поступает с морской рыбой и морепродуктами, накапливается преимущественно в эритроцитах и головном мозге, выводится с калом. Для оценки экспозиции к метилртути более информативен анализ крови или волос. Хроническая ртутная интоксикация проявляется тремором, нарушением координации, эмоциональной лабильностью, снижением памяти, поражением почек (протеинурия).

Кадмий (Cd) — токсичный металл с необычно длительным периодом полувыведения (10–30 лет). Накапливается преимущественно в почках, связываясь с металлотионеином в клетках проксимальных канальцев. При достижении критической концентрации в почечной ткани развивается тубулярная дисфункция с потерей низкомолекулярных белков, кальция, фосфора и глюкозы. Курение — основной неутрофессиональный источник кадмия: одна сигарета содержит 1–2 мкг, из которых 10–15% всасывается через лёгкие. Другие источники: производство аккумуляторов и пигментов, гальваника, фосфорные удобрения, потребление субпродуктов (печень, почки животных), рис, выращенный на загрязнённых почвах. Кадмий в моче — маркер кумулятивной почечной нагрузки: повышенная экскреция свидетельствует о насыщении депо в почках и начавшемся тубулярном повреждении. У курильщиков уровень кадмия в моче закономерно выше, чем у некурящих.

Мышьяк (As) — металлоид, токсичный в неорганической форме. Поражает кожу (гиперкератозы, гиперпигментация, «дождевые капли» — участки депигментации), периферические нервы (полинейропатия), печень, повышает риск рака кожи, лёгких, мочевого пузыря при хронической экспозиции. Острое отравление проявляется тяжёлым гастроэнтеритом, шоком и полиорганной недостаточностью. Источники: загрязнённые подземные воды (Бангладеш, Вьетнам, отдельные регионы Индии, Китая, Латинской Америки, но также встречается в Европе и России), рис и рисовые продукты, обработанная мышьяком древесина, профессиональная экспозиция (производство стекла, пестицидов, полупроводников). Мочевая экскреция — наиболее информативный маркер недавней экспозиции, отражающий поступление мышьяка за последние 1–2 дня. Морепродукты содержат органическую форму мышьяка (арсенобетаин), малотоксичную, но повышающую общий уровень мышьяка в моче. Употребление морепродуктов за 48 часов до исследования может привести к ложно повышенному результату.

Литий (Li) — щелочной металл, в норме присутствующий в организме в следовых количествах. В фармакологических дозах (препараты карбоната лития) является базовым стабилизатором настроения при биполярном расстройстве. Литий имеет узкий терапевтический коридор: разница между эффективной и токсической концентрацией невелика. Основной путь выведения — почечный (95% принятой дозы экскретируется с мочой). Мониторинг лития в моче дополняет стандартное определение сывороточной концентрации и позволяет оценить почечный клиренс препарата. Снижение экскреции лития с мочой при стабильной дозе может указывать на ухудшение функции почек (литий нефротоксичен при длительном применении) или обезвоживание — оба состояния повышают риск литиевой интоксикации. Литиевая токсичность проявляется тремором, атаксией, дизартрией, рвотой, спутанностью сознания, в тяжёлых случаях — комой. Помимо фармакологического контекста, повышенный уровень лития в моче может наблюдаться при профессиональной экспозиции (производство аккумуляторов, керамики, стекла) и у жителей регионов с высоким природным содержанием лития в питьевой воде.

Свинец (Pb) — один из наиболее хорошо изученных токсикантов, представляющий глобальную проблему общественного здравоохранения. Поражает нервную систему (снижение IQ у детей — эффект установлен при концентрациях, ранее считавшихся безопасными; полинейропатия, энцефалопатия у взрослых), систему кроветворения (свинцовая анемия — базофильная зернистость эритроцитов, повышение протопорфирина), почки (хронический тубулоинтерстициальный нефрит), репродуктивную систему (снижение фертильности у обоих полов). Источники: старые свинцовые водопроводные трубы и припои, краски на основе свинца в зданиях постройки до 1970-х годов (основная причина свинцовой интоксикации у детей в развитых странах — пыль и стружка старых красок), промышленные выбросы, производство аккумуляторов, свинец-содержащая керамическая глазурь, охотничья дробь, аюрведические и народные средства (могут содержать свинец в качестве примеси), некоторые специи с территорий с неконтролируемым производством. Мочевая экскреция свинца отражает текущую экспозицию, а также используется для мониторинга эффективности хелатирующей терапии (ЭДТА, ДМСА). Для оценки кумулятивной нагрузки более информативен уровень свинца в цельной крови.

Алюминий (Al) — третий по распространённости элемент в земной коре, однако в организме человека не выполняет известных биологических функций. В норме поступает в минимальных количествах с пищей и водой и быстро выводится почками. Накопление алюминия приобретает клиническое значение в трёх ситуациях. Пациенты на хроническом гемодиализе — при использовании диализных растворов с повышенным содержанием алюминия или алюминий-содержащих фосфатбиндеров может развиваться диализная энцефалопатия (прогрессирующая деменция, дизартрия, миоклонус, судороги) и алюминиевая остеомаляция (боли в костях, патологические переломы). Регулярный мониторинг алюминия в моче и крови рекомендуется всем пациентам на программном гемодиализе. Длительный приём алюминий-содержащих антацидов (Маалокс, Алмагель, Фосфалюгель) — при нарушенной функции почек или продолжительном приёме возможно системное накопление. Профессиональная экспозиция — алюминиевая промышленность, сварка алюминиевых конструкций, производство абразивов.

Клиническое значение панели

Целенаправленный состав панели позволяет решить несколько клинических задач в рамках одного исследования. Скрининг на наиболее распространённые и опасные токсиканты — пять из шести элементов панели (ртуть, кадмий, мышьяк, свинец, алюминий) входят в перечень приоритетных токсичных веществ ВОЗ и представляют наибольшую угрозу для здоровья в масштабе глобальной популяции. Мониторинг терапии литием — панель особенно удобна для психиатрических пациентов, поскольку позволяет одновременно контролировать экскрецию лития и исключить сопутствующую токсическую нагрузку тяжёлыми металлами, которая может усугублять психоневрологическую симптоматику и затруднять оценку эффективности лечения. Дифференциальная диагностика неврологических нарушений — полинейропатия, когнитивные нарушения, тремор, изменения поведения могут быть обусловлены токсическим действием свинца, ртути, мышьяка, алюминия или литиевой интоксикацией; определение всех шести элементов позволяет систематизировать диагностический поиск.

Ограничения

Результаты разовой порции мочи зависят от степени разведения, питьевого режима и времени суток. Для количественной оценки экскреции результаты могут нормироваться по креатинину; при выявлении отклонений врач может рекомендовать контрольное исследование в суточной моче.
Мочевая экскреция отражает разные аспекты экспозиции для разных элементов. Для мышьяка — поступление за последние 1–2 дня. Для кадмия — кумулятивную нагрузку на почки. Для свинца — текущую экспозицию (кумулятивную нагрузку лучше оценивать по крови). Для ртути — экспозицию к неорганической форме (для метилртути предпочтителен анализ крови или волос). Для лития — почечный клиренс (сывороточная концентрация остаётся основным маркером для коррекции дозы). Для алюминия — текущую экскрецию (у пациентов на диализе параллельно определяется уровень в крови).
Контаминация образца — использование нестерильной тары, контакт мочи с металлическими предметами, несоблюдение правил сбора — может приводить к ложному повышению алюминия. Интерпретация результатов осуществляется врачом с учётом клинической картины, анамнеза экспозиции, профессионального маршрута и данных других обследований.