Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Экология человека1728-08692949-1444Eco-Vector10990910.17816/humeco109909ORIGINAL STUDY ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleInfluence of individual and subpopulation factors on the concentration of major and trace elements in salivaВлияние индивидуальных и субпопуляционных факторов на концентрацию макро- и микроэлементов в слюнеhttps://orcid.org/0000-0002-7214-59172737-4140SavinovSergey S.СавиновСергей Сергеевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Chem.)

к.х.н.

s.s.savinov@spbu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9174-20553394-5218DrobyshevAnatoly I.ДробышевАнатолий Иванович
Russian Federation

Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor

д.ф.-м.н., профессор

drobyshevai@mail.ruSaint Petersburg State UniversityСанкт-Петербургский государственный университет271020220512202229106896981608202206102022Copyright ©; 2022, Eco-VectorCopyright ©; 2022, Эко-Вектор2022Eco-VectorЭко-Векторhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://hum-ecol.ru/1728-0869/article/view/109909

BACKGROUND: The determination of the major and trace element composition of saliva could be a promising approach for non-invasive health monitoring. Such investigations are constrained, nevertheless, by the potential impact of several variables on the concentration of the elements.

AIM: To study the influence of individual and subpopulation factors of donors on the concentration of some major and trace elements in saliva.

MATERIALS AND METHODS: The results of the determination of elements concentration (Ag, Al, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, P, Pb, Si, Ti, Zn) in the whole saliva of 60 donors by direct (without digestion) analysis by arc atomic emission spectrometry using the dry residue technique are presented.

RESULTS: Distribution of concentrations in the sample for Al, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Si, Ti, and Zn showed a lognormal law; thus, the geometric mean or median is preferable as an indicator reflecting the average value. The distribution of Ca and P concentrations obeys the normal law. The concentration of Si and Ti is lower in the saliva of young men compared with women; the opposite pattern is observed for Mn. The mean Ag concentration in saliva is higher in the group of smokers than in non-smokers. Increase in the number of teeth affected by caries was correlated with an increase in concentrations of Cu, Al, and Zn in the saliva. For several analytes, interelement correlations were revealed, in particular, between the concentrations of Ca and P.

CONCLUSION: The study of such factors of influence enables clinicians to determine the normal concentration ranges of major and trace elements in each specific clinical case with greater accuracy.

Обоснование. Определение макро- и микроэлементного состава слюны может быть перспективным подходом для неинвазивного мониторинга состояния здоровья. Однако возможное влияние ряда факторов на концентрацию элементов ограничивает подобные исследования.

Цель. Изучение влияния индивидуальных и субпопуляционных факторов доноров на концентрацию ряда макро- и микроэлементов в слюне.

Материалы и методы. Представлены результаты определения концентрации элементов (Ag, Al, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, P, Pb, Si, Ti, Zn) в цельной слюне 60 доноров путём прямого (без минерализации) анализа методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии по способу сухого остатка.

Результаты. Распределение концентраций в выборке проб для Al, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Si, Ti, Zn подчиняется логнормальному закону; в качестве показателя, отражающего среднее значение для массива проб, предпочтительно среднее геометрическое или медиана. Распределение концентраций Ca и P подчиняется нормальному закону. Содержание Si и Ti ниже в слюне молодых людей по сравнению с девушками, для Mn наблюдается обратная закономерность. Средняя концентрация Ag выше в группе курящих доноров по сравнению с некурящими. Увеличение количества зубов, поражённых кариесом, коррелирует с повышенными концентрациями Cu, Al и Zn в слюне. Для ряда аналитов выявлены межэлементные корреляции, в частности между концентрациями Ca и P.

Заключение. Изучение факторов влияния позволяет более корректно определять нормальные диапазоны концентраций макро- и микроэлементов в слюне в каждом конкретном клиническом случае.

salivatrace elementsmajor elementssubpopulation factorsaverage concentrationsgenderdental fillingsслюнамикроэлементымакроэлементысубпопуляционные факторысредние концентрацииполпломбы в зубахГрант Президента РФGrant of the President of the Russian FederationМК-2476.2021.1.3Avcyn AP, Zhavoronkov AA, Rish MA, Strochkova LS. Mikrojelementozy cheloveka. Jetiologija, klassifikacija, organopatologija. Moscow: Medicina; 1991. 496 p. (In Russ).Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. Этиология, классификация, органопатология. Москва : Медицина, 1991. 496 с.Jacobs N, Nicolson NA, Derom C, et al. Electronic monitoring of salivary cortisol sampling compliance in daily life. Life Sci. 2005;76(21):2431–2443. doi: 10.1016/j.lfs.2004.10.045Jacobs N., Nicolson N.A., Derom C., et al. Electronic monitoring of salivary cortisol sampling compliance in daily life // Life Sci. 2005. V. 76, N 21. P. 2431–2443. doi: 10.1016/j.lfs.2004.10.045Wang D, Du X, Zheng W. Alteration of saliva and serum concentrations of manganese, copper, zinc, cadmium and lead among career welders. Toxicol Lett. 2008;176(1):40–47. doi: 10.1016/j.toxlet.2007.10.003Wang D., Du X., Zheng W. Alteration of saliva and serum concentrations of manganese, copper, zinc, cadmium and lead among career welders // Toxicol Lett. 2008. V. 176, N 1. P. 40–47. doi: 10.1016/j.toxlet.2007.10.003Gil F, Hernandez AF, Marquez C, et al. Biomonitorization of cadmium, chromium, manganese, nickel and lead in whole blood, urine, axillary hair and saliva in an occupationally exposed population. Sci Total Environ. 2011;409(6):1172–1180. doi: 10.1016/j.scitotenv.2010.11.033Gil F., Hernandez A.F., Marquez C., et al. Biomonitorization of cadmium, chromium, manganese, nickel and lead in whole blood, urine, axillary hair and saliva in an occupationally exposed population // Sci Total Environ. 2011. V. 409, N 6. P. 1172–1180. doi: 10.1016/j.scitotenv.2010.11.033Fakour H, Esmaili-Sari A, Zayeri F. Scalp hair and saliva as biomarkers in determination of mercury levels in Iranian women: amalgam as a determinant of exposure. J Hazard Mater. 2010;177(1-3):109–113. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.12.002Fakour H., Esmaili-Sari A., Zayeri F. Scalp hair and saliva as biomarkers in determination of mercury levels in Iranian women: amalgam as a determinant of exposure // J Hazard Mater. 2010. V. 177, N 1-3. P. 109–113. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.12.002Zahir S, Sarkar S. Study of trace elements in mixed saliva of caries free and caries active children. J Indian Soc Pedod Prev Dent. 2006;24(1)27–29. doi: 10.4103/0970-4388.22832Zahir S., Sarkar S. Study of trace elements in mixed saliva of caries free and caries active children // J Indian Soc Pedod Prev Dent. 2006. V. 24, N 1. P. 27–29. doi: 10.4103/0970-4388.22832Watanabe K, Tanaka T, Shigemi T, et al. Mn and Cu concentrations in mixed saliva of elementary school children in relation to sex, age, and dental caries. J Trace Elem Med Biol. 2009;23(2):93–99. doi: 10.1016/j.jtemb.2009.01.003Watanabe K., Tanaka T., Shigemi T., et al. Mn and Cu concentrations in mixed saliva of elementary school children in relation to sex, age, and dental caries // J Trace Elem Med Biol. 2009. V. 23, N 2. P. 93–99. doi: 10.1016/j.jtemb.2009.01.003Monaci F, Bargagli E, Bravi F, Rottoli P. Concentrations of major elements and mercury in unstimulated human saliva. Biol Trace Elem Res. 2002;89(3):193–203. doi: 10.1385/BTER:89:3:193Monaci F., Bargagli E., Bravi F., Rottoli P. Concentrations of major elements and mercury in unstimulated human saliva // Biol Trace Elem Res. 2002. V. 89, N 3. P. 193–203. doi: 10.1385/BTER:89:3:193Watanabe M, Asatsuma M, Ikui A, et al. Measurements of several metallic elements and matrix metalloproteinases (MMPs) in saliva from patients with taste disorder. Chem Senses. 2005;30(2):121–125. doi: 10.1093/chemse/bji007Watanabe M., Asatsuma M., Ikui A., et al. Measurements of several metallic elements and matrix metalloproteinases (MMPs) in saliva from patients with taste disorder // Chem Senses. 2005. V. 30, N 2. P. 121–125. doi: 10.1093/chemse/bji007Kostyuchek DF, Klyukovina AS, Lebedeva TV. Magnesium's contents in the saliva and hair of the cervix elongation's patients. Journal of Obstetrics and Womans Diseases. 2006;55(3):45–48. (In Russ).Костючек Д.Ф., Клюковкина А.С., Лебедева Т.В. Содержание магния в слюне и волосах больных с элонгацией шейки матки // Журнал акушерства и женских болезней. 2006. T. 55, № 3. C. 45–48.Costa de Almeida GR, de Freitas CU, Barbosa FJr, et al. Lead in saliva from lead-exposed and unexposed children. Sci Total Environ. 2009;407(5):1547–1550. doi: 10.1016/j.scitotenv.2008.10.058Costa de Almeida G.R., de Freitas C.U., Barbosa F.Jr., et al. Lead in saliva from lead-exposed and unexposed children // Sci Total Environ. 2009. V. 407, N 5. P. 1547–1550. doi: 10.1016/j.scitotenv.2008.10.058Notova SV, Ordzhonikidze GZ, Nigmatullina JuF. Soderzhanie himicheskih jelementov v sljune i volosah detej, prozhivajushhih v rajonnom centre Saraktash Orenburgskoj oblasti. Vestnik Orenburgskogo Gosudarstvennogo Universiteta. 2003;6:146–147. (In Russ).Нотова С.В., Орджоникидзе Г.З., Нигматуллина Ю.Ф. Содержание химических элементов в слюне и волосах детей, проживающих в районном центре Саракташ Оренбургской области // Вестник Оренбургского государственного университета. 2003. № 6. C. 146–147.Esteban M, Castano A. Non-invasive matrices in human biomonitoring: a review. Environ Int. 2009;35(2):438–449. doi: 10.1016/j.envint.2008.09.003Esteban M., Castano A. Non-invasive matrices in human biomonitoring: a review // Environ Int. 2009. V. 35, N 2. P. 438–449. doi: 10.1016/j.envint.2008.09.003Drobyshev AI, Ryadchikova NA, Savinov SS. Atomic emission analysis of human hair for the presence of trace elements. Journal of Analytical Chemistry. 2016;71(7)717–722. (In Russ). doi: 10.1134/S1061934816070078Дробышев А.И., Рядчикова Н.А., Савинов С.С. Атомно-эмиссионный анализ волос человека на содержание микроэлементов // Журнал аналитической химии. 2016. T. 71, № 7. C. 745–750. doi: 10.7868/S0044450216070070Savinov SS, Sharypova RM, Drobyshev AI. Determination of the trace element composition of human nails. Journal of Analytical Chemistry. 2020;75(3):409–415. (In Russ). doi: 10.1134/S1061934820030168Савинов С.С., Шарыпова Р.М., Дробышев А.И. Особенности определения микроэлементного состава ногтей человека // Журнал аналитической химии. 2020. Т. 75, № 3. С. 273–280. doi: 10.31857/S0044450220030160Savinov SS, Drobyshev AI. Determination of trace elements in biological fluids by arc atomic emission spectrometry. Journal of Analytical Chemistry. 2022;77(3):328–333. (In Russ). doi: 10.1134/S1061934822010129Савинов С.С., Дробышев А.И. Определение микроэлементов в биологических жидкостях методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии // Журнал аналитической химии. 2022. Т. 77, № 3. С. 248–254. doi: 10.31857/S0044450222010121Drobyshev AI, Savinov SS. An experimental study of the luminosity of an mfc−maes-based digital spectrograph. Optics and Spectroscopy. 2016;120(2):335–338. (In Russ). doi: 10.1134/S0030400X16020077Дробышев А.И., Савинов С.С. Экспериментальное исследование светосилы цифрового спектрографа на базе МФС-МАЭС // Оптика и спектроскопия. 2016. T. 120, № 2. C. 349–352. doi: 10.7868/S0030403416020070Drobyshev AI, Savinov SS. Experimental study of the spread function and resolving power of an optical digital spectrograph based on an MFS polychromator. Journal of Optical Technology. 2014;81(1):33–38. (In Russ). doi: 10.1364/JOT.81.000033Дробышев А.И., Савинов С.С. Экспериментальное исследование аппаратной функции и разрешающей способности оптического цифрового спектрографа на базе полихроматора МФС // Оптический журнал. 2014. T. 81, № 1. C. 44–52.Labusov VA, Garanin VG, Shelpakova IR. Multichannel analyzers of atomic emission spectra: current state and analytical potentials. Journal of Analytical Chemistry. 2012;67(7):632–641. (In Russ). doi: 10.1134/S1061934812070040Лабусов В.А., Гаранин В.Г., Шелпакова И.Р. Многоканальные анализаторы атомно-эмиссионных спектров. Современное состояние и аналитические возможности // Журнал аналитической химии. 2012. T. 67, № 7. C. 697–707.Drobyshev AI, Savinov SS. On certain features of spectrum recording and photometric measurements of spectral lines using a MFS–MAES-based digital spectrograph. Instruments and Experimental Techniques. 2013;56(6):693–696. (In Russ). doi: 10.1134/S0020441213050138Дробышев А.И., Савинов С.С. О некоторых особенностях регистрации спектра и фотометрирования спектральных линий с помощью цифрового спектрографа на базе МФС–МАЭС // Приборы и техника эксперимента. 2013. № 6. C. 56–59. doi: 10.7868/S0032816213050133Savinov SS, Anisimov AA. Effect of conditions for sampling of human saliva on the results of determination of macro- and micronutrients. Journal of Analytical Chemistry. 2020;75(4):453–458. (In Russ). doi: 10.1134/S1061934820040139Савинов С.С., Анисимов А.А. Влияние условий отбора образцов слюны человека на результаты определения макро- и микроэлементов // Журнал аналитической химии. 2020. Т. 75, № 4. С. 327–332. doi: 10.31857/S0044450220040143Rodinkov OV, Bokach NA, Bulatov AV. Osnovy fiziko-himicheskih izmerenij i himicheskogo analiza. Saint Petersburg: VVM; 2010. 132 p. (In Russ).Родинков О.В., Бокач Н.А., Булатов А.В. Основы физико-химических измерений и химического анализа. Санкт-Петербург : ВВМ, 2010. 132 с.Baranovskaya IA. The role of micro-elements in the inflammatory diseases of paradentium in chronic gastroduodenitis in children of school age. Kazan medical journal. 2009;90(1):87–89. (In Russ).Барановская И.А. Роль микроэлементов в развитии воспалительных заболеваний пародонта на фоне хронического гастродуоденита у детей школьного возраста // Казанский медицинский журнал. 2009. T. 90, № 1. C. 87–89.Aizenbud D, Peri-Front Y, Nagler RM. Salivary analysis and antioxidants in cleft lip and palate children. Arch Oral Biol. 2008;53(6):517–522. doi: 10.1016/j.archoralbio.2007.12.006Aizenbud D., Peri-Front Y., Nagler R.M. Salivary analysis and antioxidants in cleft lip and palate children // Arch Oral Biol. 2008. V. 53, N 6. P. 517–522. doi: 10.1016/j.archoralbio.2007.12.006Garhammer P, Hiller KA, Reitinger T, Schmalz G. Metal content of saliva of patients with and without metal restorations. Clin Oral Investig. 2004;8(4):238–242. doi: 10.1007/s00784-004-0281-4Garhammer P., Hiller K.A., Reitinger T., Schmalz G. Metal content of saliva of patients with and without metal restorations // Clin Oral Investig. 2004. V. 8, N 4. P. 238–242. doi: 10.1007/s00784-004-0281-4Abraham JA, Sanchez HJ, Grenon MS, Perez CA. TXRF analysis of metals in oral fluids of patients with dental implants. X-Ray Spectrometry. 2014;43(4):193–197. doi: 10.1002/xrs.2538Abraham J.A., Sanchez H.J., Grenon M.S., Perez C.A. TXRF analysis of metals in oral fluids of patients with dental implants // X-Ray Spectrometry. 2014. V. 43, N 4. P. 193–197. doi: 10.1002/xrs.2538Sheibaninia A. The effect of social stress on salivary trace elements. Biol Trace Elem Res. 2014;162(1-3):58–63. doi: 10.1007/s12011-014-0119-0Sheibaninia A. The effect of social stress on salivary trace elements // Biol Trace Elem Res. 2014. V. 162, N 1-3. P. 58–63. doi: 10.1007/s12011-014-0119-0Wilhelm M, Pesch A, Rostek U, et al. Concentrations of lead in blood, hair and saliva of German children living in three different areas of traffic density. Sci Total Environ. 2002;297(1-3):109–118. doi: 10.1016/s0048-9697(02)00101-8Wilhelm M., Pesch A., Rostek U., et al. Concentrations of lead in blood, hair and saliva of German children living in three different areas of traffic density // Sci Total Environ. 2002. V. 297, N 1-3. P. 109–118. doi: 10.1016/s0048-9697(02)00101-8Savinov SS, Anisimov AA, Drobyshev AI. Problems and optimization of sampling, storage, and sample preparation in the determination of the trace element composition of human saliva. Journal of Analytical Chemistry. 2016;71(10):1016–11021. (In Russ).Савинов С.С., Анисимов А.А., Дробышев А.И. Проблемы и оптимизация отбора образцов, их хранения и пробоподготовки при определении микроэлементного состава слюны человека // Журнал аналитической химии. 2016. T. 71, № 10. C. 1063–1068. doi: 10.7868/S0044450216080120Bulkina NV, Borodulin VB, Osipova YuL, et al. Biochemical changes in saliva of patients with chronic generalized parodontitis under combined action of alternating running magnetic field and laser radiation. Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2009;5(3):390–393. (In Russ).Булкина Н.В., Бородулин В.Б., Осипова Ю.Л., и др. Биохимические изменения в слюне больных хроническим генерализованным пародонтитом под влиянием комбинированного действия бегущего переменного магнитного поля и лазерного излучения // Саратовский научно-медицинский журнал. 2009. T. 5, № 3. C. 390–393.