نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد محیط زیست، دانشگاه بیرجند
2 استادیار گروه محیط زیست، دانشگاه بیرجند
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Introduction: Human teeth are valuable indicators of the capacity of metals in the body. The purpose of this study was to determine the concentration of zinc and copper in different teeth types in 5-12 year old children population living in the city of Birjand.
Materials & Methods: Teeth samples were collected from dental clinics and prepared for analysis using acid digestion. Samples were analyzed for Zn and Cu concentrations by flame atomic absorption spectrophotometry. Kolmogorov Smirnov was used for normal data, One Way ANOVA was used for comparison among teeth groups and t-test for comparison between sexes (P<0.05).
Results: Based on the results of this study, the mean concentrations of copper and zinc in tooth samples were 8.44±4.22 mg/kg and 218.14±94.81 mg/kg, respectively. The results also showed that copper levels were significantly higher in the teeth of boys compared to that of girls, while a significant difference in zinc level between the teeth of the boys and girls was not found. The concentrations of copper and zinc. were statistically different depending on the type of teeth.
Conclusion: The results of this study showed that teeth are valuable bio- indicators. All samples had a zinc concentration up 90 mg/kg, indicating that children consumed sufficient zinc. Also, incisor teeth had the highest content of copper compared to the other teeth.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
فلزات سنگین به طور فزایندهای در آلودگی محیط زیست شرکت دارند و نقش مهمی را در توسعه بیماری انسان و اثرات سمی بازی میکنند. افزایش و کاهش سمیت این فلزات، در نتیجه فرایندهای طبیعی و انسانی میتواند به اثرات بالینی گستردهای منجر شود.(2و1) بررسی وضعیت فلزات کمیاب از طریق نمونهبرداری بافتی کاربردهای مهمی برای تشخیص و تصحیح چنین اثراتی دارد. بافتهای مورد استفاده برای مطالعه قرارگیری انسان در معرض فلزات کمیاب، خون، ادرار، ناخن و مو هستند. چندین مطالعه نشان دادهاند که دندانهای انسان شاخص‌های ارزشمندی از گنجایش فلزات در بدن هستند.(4و3و1) با توجه به این حقیقت که بافت سخت دندان توانایی تجمع فلزات را در خود دارد و به علت سهولت جمعآوری دندانهای شیری در طول ریختن، آثار پژوهشی زیادی وجود دارند که موضوع حضور فلزات سنگین را در دندانهای شیری پوشش میدهند.(7-5) ترکیب معدنی اصلی بافتهای سخت (استخوانها و دندانها) فسفات کل سیم بلورین با فرمول مولکولی 3Ca3(PO4)2Ca(OH)2 میباشد، که به عنوان هیدروکسی آپاتیت شناخته شده است. در طول تکامل دندان، کلسیم میتواند در نتیجه واکنشهای شیمیایی به طور جزئی با مقادیر کمی از عناصر مانند مس و روی و ... جایگزین گردد. غلظت این فلزات در دندان افراد ساکن نواحی جغرافیایی مختلف متفاوت است که این امر نشان میدهد جذب فلزات از طریق جذب تغذیهای و قرارگیری در معرض آلودگی زیست محیطی صورت میگیرد.(1) سطوح فلزات در دندان میتواند برای تخمین قرارگیری انسان در معرض آلودگی‌های زیستمحیطی مخصوصاً در طولانیمدت مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد دیگر آنالیز بافتهای سخت دندان، ارزیابی کیفیت تغذیه بدن از نظر تامین عناصر ضروری است.(8)
روی یک عنصر ضروری برای انسانها و تنظیم کننده هموستئاز در بدن است. این عنصر نقش مهمی در سنتز پروتئین‌ها دارد و همچنین یک فاکتور همراه برای بسیاری از آنزیم‌های تنظیمکننده رشد سلولی و سطوح هورمونی، شامل تنظیم رونویسی ژنی و متابولیسم فاکتور رشد است.(10و9) روی نقش مهمی در تشکیل و متابولیسم بافتهای معدنی بازی میکند، اگرچه مقادیر اضافی روی در بدن میتواند سمی باشد. سمیت روی ناشی از افزایش جذب آن از راه استنشاق در کارگران صنعتی اثبات شده است. تماس با سطح بالای ترکیبات روی میتواند سمیت تنفسی و معده‌ای-روده‌ای تولید کند.(9) بچهها ذخایر روی اندکی دارند و در طول رشد سریع، جذب ناکافی روی ممکن است منجر به کاهش میزان رشد در کودکان شود. در موارد شدیدتر چنین نشانههایی به صورت کاهش اشتها، رشد اسکلتی ضعیف، تغییرات پوستی، کاهش ترمیم زخم و توسعه غیرطبیعی سیستم ایمنی میباشد. مطالعات حیوانی پیشنهاد کردهاند که غلظت روی در دندان میتواند جذب این فلز را منعکس کند.(10) مس عنصری شیمیایی است که به طور گستردهای به عنوان یک عنصر طبیعی پوسته زمین در محیط زیست انسان یافت میشود. مقادیر کم مس برای حیات ضروری است.(9) مس به عنوان یک جزء پروتئینی و فعالکننده در تمام فرایندهای فیزیولوژیکی یک ارگانیسم، شرکت میکند. این عنصر شیمیایی فعالیت‌های خون سازی و ایمنی شناسی و تنظیم ویتامین و متابولیسم هورمونها را بر عهده دارد.(6) این عنصر در تمام ارگانیسمها، هم در انسان و هم در گیاهان برای عملکرد فیزیولوژیکی مناسب ضروری است، اگرچه همانند تمام عناصر معدنی ضروری، مقادیر اضافی مس در بدن میتواند سمی باشد. منابع انتشار مس به محیط زیست، تنها از طریق صنایع سنگ معدن فلزی و گرد و غبار نیروگاهها نیست، بلکه کودهای کشاورزی را نیز شامل میشود. علاوه بر این، در مناطق شهری میزان مس بالا میتواند به علت ترافیک سنگین مشاهده شود. با توجه به بالا بودن ضریب تجمع زیستی مس در خاک و گیاهان و همچنین به علت رهاسازی بالای مس از منابع انسانی، ریسک بالایی در مورد قرارگیری در معرض مس به خاطر جذب آن از طریق دستگاه گوارشی یا سیستم تنفسی وجود دارد. براساس مطالعات انجام گرفته در کشورهای مختلف میزان روی و مس در دندانهای شیری کودکان تعیین شده است(6و1)، اما این مطالعات نیز بسیار کم میباشد. همچنین بر اساس اطلاعات ما در کشور ایران، مطالعهای در این زمینه صورت نگرفته یا اینکه در دسترس نمیباشد. بنابراین هدف از مطالعه حاضر، تعیین غلظت فلزات مس و روی در انواع مختلف دندانهای شیری (انسیزور، کانین و مولر) کودکان 12-5 ساله شهر بیرجند و مقایسه آنها با مطالعات انجام شده در سایر کشورها بود.
مواد و روشها
این مطالعه در سال 1389 در شهر بیرجند، واقع در استان خراسان جنوبی انجام شد. تمام ظروف مورد استفاده برای جمعآوری نمونهها، ابتدا چندین بار با آب مقطر شسته شدند و سپس به مدت یک شب در محلول ده درصد اسیدنیتریک قرار داده شدند تا کاملاً تمیز گردند. 108 نمونه دندان شیری سالم از کلینیکهای دندانپزشکی سطح شهر بیرجند در داخل این ظروف جمعآوری شده و به آزمایشگاه منتقل گردیدند. برای یکسان نمودن شرایط مطالعه و حذف خطا، نمونههایی را که فاقد پوسیدگی بودند انتخاب گردیدند. برای از بین بردن مواد آلی موجود بر روی دندانها، نمونهها به مدت 2 ساعت در محلول پراکسیدهیدروژن سی درصد قرار داده شده و سپس چندین بار با آب مقطر شسته شدند.(10) نمونهها سپس در آون و در دمای 50 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت قرار داده شدند تا کاملاً خشک گردند. بعد از این مرحله به منظور هضم بهتر نمونه های دندان، نمونه ها توسط یک دستگاه آسیاب دارای تیغه استیل به طور کامل تبدیل به پودر شدند.
برای انجام فرآیند هضم اسیدی میزان یک گرم از هر نمونه به طور دقیق وزن شد و در داخل یک ارلن 50 میلیلیتری ریخته شد. به هر کدام از این ارلنها میزان 9 میلیلیتر اسیدنیتریک 65 درصد (مرک آلمان) اضافه گشت و درب این ارلنها با پارافیلم بسته شد و به مدت یک شب در دمای اتاق قرار داده شدند. سپس مقدار 3 میلی لیتر اسیدپرکلریک 72 درصد (مرک آلمان) به این مخلوط اضافه گشت و نمونه ها به مدت 4 تا 6 ساعت روی حمام شن و در درجه حرارت 120 درجه سانتیگراد قرار گرفتند تا مراحل هضم کامل شده و یک محلول کاملاً شفاف به دست آمد. بعد از کامل شدن مرحله هضم نمونه ها به آرامی در دمای محیط سرد شدند و سپس با آب دو بار تقطیر به حجم 20 سی سی رسانده شده و در آخر نیز بوسیله فیلترهای نیتروسلولزی 45/0 میکرومتر (مدل سارتریوس) فیلتر شده و داخل ظروف استریل ریخته شدند. غلظت عناصر روی و مس موجود در نمونه‌های دندان به وسیله دستگاه جذب اتمی شعله شیماتسو مدل AA-610S ساخت کشور ژاپن اندازهگیری شد.
تمام داده های به دست آمده به منظور به دست آوردن مقادیر ماکزیمم، مینیمم، میانگین، میانه و انحراف معیار مورد پردازش آماری ساده قرار گرفتند. نرمال بودن داده ها توسط آزمون Kolmogorov Smirnove تعیین شد. مقایسه بین گروه‌های دندان با استفاده از آزمون آنالیز One Way ANOVA و مقایسه بین جنس‌های مختلف، با استفاده از آزمون t-test مستقل انجام گردید. نمودارها توسط نرم افزار آماری Excelرسم و تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از نرمافزار آماری SPSS با ویرایش 16 انجام گرفت و در همه آزمونها سطح معنی داری 05/0 بود.
یافته ها
نتایج به دست آمده از آنالیز نمونه های دندان شیری در جدول 1 خلاصه شده است. همانطور که در جدول مشاهده میشود غلظت مس بین انواع مختلف دندانها متفاوت میباشد. بیشترین میزان مس مربوط به دندان پیش با مقدار 80/18 و کمترین میزان آن مربوط به دندان نیش با غلظت 20/4 میلیگرم بر کیلوگرم بود. میانگین غلظت مس در دندان پیش به طور معنی داری بالاتر از دندان نیش بود (01/0P=) اما اختلاف بین دندان آسیا و پیش از نظر آماری معنی دار نبود (71/0P=). همچنین میانگین میزان مس در دندان آسیا به طور معنی داری بالاتر از دندان نیش بود (02/0 P=). غلظت روی نیز بین انواع مختلف دندان متفاوت بود، که از 131 در دندان نیش تا 552 در دندان آسیا متفاوت میباشد. داده ها نشان میداد که دندان آسیا دارای بالاترین میزان روی بود و میانگین مقدار آن به طور معنیداری بالاتر از دندان های پیش (01/0P=) و نیش (00/0P=) بود.
میانگین مقدار روی در دندان پیش بیشتر از دندان نیش بود، اما با این حال اختلاف معنیداری بین آنها از لحاظ آماری مشاهده نشد (36/0P=). مقایسه غلظت مس و روی بین دندان پسرها و دخترها در نمودار 1 و 2 نشان داده شده است. تصاویر نشان میدهند که میزان مس در دندان پسرها به طور معنی داری بالاتر از دخترها میباشد (02/0P=)، در حالی که از نظر میزان روی اختلافی بین آنها مشاهده نشد. در این دو نمودار حروف نامشابه نشان دهنده وجود اختلاف معنی دار میباشد.
نتایج حاصل از آنالیز همبستگی پیرسون بین متغیرها در دندان بچه ها ثابت میکند که همبستگی بین دو عنصر مس و روی در دندان بچه ها مثبت، اما از نظر آماری معنی دار نبود (12/0P= ، 38/0r=).
جدول 1 : میانگین و انحراف معیار مس و روی به تفکیک نوع دندان (میلیگرم بر کیلوگرم)
|
عنصر |
نوع دندان |
تعداد |
(انحراف معیار) میانگین |
میانه |
(حداقل- حداکثر) |
|
مس |
آسیا |
30 |
(28/3) 86/9 |
70/10 |
60/4-00/13 |
|
پیش |
45 |
(06/5) 63/10 |
30/9 |
20/6-80/18 |
|
|
نیش |
33 |
(49/0) 83/4 |
90/4 |
20/4-60/5 |
|
|
روی |
آسیا |
30 |
(87/122) 17/306 |
50/261 |
229-552 |
|
پیش |
45 |
(37/20) 67/193 |
50/196 |
163-221 |
|
|
نیش |
33 |
(27/14) 67/154 |
153 |
131-171 |
نمودار 1 : مقایسه میزان روی در دندان کودکان به تفکیک جنس
نمودار 2 : مقایسه میزان مس در دندان کودکان به تفکیک جنس
بحث
در این مطالعه میزان عنصر روی از 131 تا 552 میلیگرم بر کیلوگرم و میزان عنصر مس از 20/4 تا 80/18 میلیگرم برکیلوگرم متغیر بود. از آنجایی که معدنی شدن دندانهای شیری در اوایل مرحله زندگی درون رحمی آغاز میشود، نتایج نشان میدهد که غلظتهای این عناصر در دندانهای شیری، تعادل مواد معدنی ارگانیسم، که از تعذیه دوره جنینی ناشی میشود، را منعکس میکند. محققان زیادی غلظتهای بالایی از فلزات را در جفت زنانی که در نواحی خطرناک زندگی میکنند یا آنهایی که سیگار میکشند، مشاهده کردهاند. بیشتر فلزات نسبتاً به آسانی از طریق جفت منتقل میشوند، و بررسیها نشان میدهد که غلظت بعضی عناصر همانند کلسیم، منگنز و روی در ورید نافی جنین نسبت به سرم خون مادر بالاتر هستند.(11) مقادیر بسیار بالای این عناصر در دندانهای شیری را شاید بتوان به وجود دندانهای پر شده در داخل دهان ارتباط داد. در بعضی مطالعات ثابت شده که بین تعداد دندانهای پرشده در دهان و غلظت مس در دندان رابطه مثبتی وجود دارد.(12) همچنین علت مقادیر بالای روی در دندانها، وجود دندانهای پرشده در دهان عنوان شده است. نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان میدهد که غلظت عنصر روی در دندان آسیا بالاتر از سایر دندانها است. تغییرپذیری غلظت عناصر با نوع دندان میتواند تحت تاثیر سن دندان، مکان قرارگیری آن در دهان و اندازه آن باشد. Burgnera و همکاران(1)، در مطالعات خود گزارش نمودند که میزان روی در دندان آسیا بیشتر از سایر دندانها است که با نتیجه به دست آمده از تحقیق حاضر مطابقت دارد. فلز مس در دندان پیش بیشترین مقدار را نسبت به سایر دندانها داشت، نوع تغییر در غلظت مس در انواع مختلف دندان شیری دلیلی برای نقش قابل توجه راه تنفسی، علاوه بر راه گوارشی، به عنوان یک منبع اضافی از این فلز است. دندانهای پیش به عنوان بخش جلویی حفره دهانی بیشتر از همه مستعد تماس با غبار معلق موجود در هوای آلوده و بزاق هستند.(6) همچنین دندانها به دلیل معدنی شدن در زمانهای مختلف میتوانند مقادیر مختلفی از فلزات را در خود حفظ کنند. پس بالاتر بودن میزان مس در دندان پیش را میتوان به محل قرار گرفتن آن در دهان و زمان معدنی شدن آن ارتباط داد. در مطالعات انجام شده توسط Burgnera و همکاران(1) و Fisher و همکاران(6)، نیز مشخص گردید که میزان مس در دندان پیش بیشتر از سایر دندانها بود، که با نتایج به دست آمده در این مطالعه مطابقت دارد. مقایسه غلظت مس در دندان پسرها و دخترها نشان میداد که میزان مس در دندان پسرها به طور معنیداری بالاتر از دخترها میباشد که این یافته نیز با نتایج فیشر و همکاران (2008) تطابق دارد. علت آن را میتوان اینطور بیان نمود که پسرها نسبت به دخترها مدت زمان بیشتری را در بیرون از خانه سپری میکنند و در نتیجه احتمال قرار گرفتن آنها در معرض این عنصر بیشتر است.(11)
روی یک عـنصر ضروری بـرای بدن است. متابولیسم این فلز تنظیم هموستئازی برای جلوگیری از کاهش و افزایش است. جذب روی از رژیمهای غذایی با میزان روی پایین، میتواند به میزان 60-40 درصد باشد، در حالی که جذب از رژیم غذایی با میزان روی بالا معمولاً 30-20 درصد است. مکانیسمهای هموستئازی میتوانند با تغییرات زیاد در تامین روی بدن، از عهده ناکافی بودن آن در بدن برایند. میزان روی سرم، یک شاخص قابل قبول از وضعیت فعلی روی در بدن است، اما نمیتواند تامین روی در گذشته را نشان دهد. از طرف دیگر بافتهای معدنی شده دندان نسبتاً پایدار هستند و بیشتر مواد ذخیره شده در طول تشکیل دندان را در خود حفظ میکنند. بنابراین دندانهای شیری، به عنوان شاخص‌های بلندمدت جذب تجمعی روی در ابتدای زندگی پیشنهاد شدهاند. گزارش شده است که دندان بچهها با میزان روی پایینتر از 90 میکروگرم برگرم نشان دهنده تامین روی کم باشد.(1) در این مطالعه تمام مقادیر به دست آمده برای فلز روی بالاتر از 100 PPM بوده و نشان دهنده اینست که بچهها مصرف روی کافی داشتهاند.
جدول 2 مقادیر به دست آمده برای روی و مس در دندانهای شیری کودکان در مطالعه حاضر را در مقایسه با تحقیقات انجام شده در مناطق مختلف جهان نشان میدهد. تغییرات در میزان روی موجود در مواد غذایی و تفاوتهای ژئوشیمیایی در نواحی جغرافیایی، فاکتورهایی هستند که به عنوان عوامل اثرگذار در غلظت روی دندان پیشنهاد شدهاند.(1) میزان روی به دست آمده در این مطالعه بسیار بالاتر از مقادیر به دست آمده توسط سایر محققان میباشد و علت آن را میتوان مصرف بیشتر غذاهای حاوی این عنصر توسط کودکان ساکن در شهر بیرجند بیان کرد.(13) اما غلظت مس به دست آمده قابل مقایسه با مقدار به دست آمده توسط Amr و همکارش(4) از کشور مصر میباشد و مقدار آن پایینتر از مقدار گزارش شده توسط فیشر و همکاران است.
جدول 2 : مقایسه مقادیر روی و مس دندان بچهها در شهر بیرجند با دیگر مناطق دنیا
|
مطالعه انجام شده (سال) |
مس (PPM) |
روی (PPM) |
|
مطالعه حاضر (2011) |
44/8 |
16/218 |
|
Tvinnereim و همکاران (1999) |
- |
1/184 |
|
Fisher و همکاران (2008) |
01/14 |
- |
|
Amr (2010) |
4/6 |
133 |
نتیجه گیری
این مطالعه نشان داد که کودکان شهر بیرجند مصرف روی و مس کافی داشتهاند. همچنین میزان عناصر مس و روی در انواع دندانها متغیر بوده و میزان عنصر مس در دندان پسرها به طور معنیداری بالاتر از دخترها میباشد.
تشکر و قدردانی
این مقاله منتج از پایان نامه کارشناسی ارشد و با حمایت گروه محیط زیست دانشگاه بیرجند میباشد. بدینوسیله از همکاری پرسنل کلینیکها و مطبهای دندانپزشکی بیرجند تقدیر و تشکر میگردد.
)