CC BY
35
therapeutic gastroenterolog
МЕДИКО-СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ГАСТРОЭНТЕРОЛОГИИ
Текуцкая Е. Е.1, Лупаш Н. Г.2, Софьина Л. И.2, Майорова А. В.2
1 ГБОУ ВПО Кубанский государственный университет радиофизики и нанотехнологий, Краснодар
2 ГБОУ ВПО Кубанский государственный медицинский университет, Краснодар
Текуцкая Елена Евгеньевна
E-mail: [email protected]
РЕЗЮМЕ
Исследованы нарушения показателей антиоксидантной защиты организма при гастроэнтерологических заболеваниях у больных, проживающих на территории Краснодарского края с различными уровнями загрязнения среды обитания пестицидами тяжелыми металлами. Рассмотрена экологическая концепция этиологии и патогенеза формирования хронических воспалительных заболеваний органов пищеварительной системы, которая предполагает механизм снижения резистентности организма, развитие неспецифических процессов, ведущих к хронизации и осложнению течения заболеваний. Ключевые слова: остаточные количества хлорорганических пестицидов; тяжелые металлы; контаминация биосред; заболевания пищеварительной системы
SUMMARY
Are investigated infringements of indicators antioxigion organism protection at hectare-stroenterology diseases at the patients living in territory of Krasnodarsky edge with various levels of pollution of an inhabitancy by pesticides and heavy metals. The ecological concept of an aetiology form chronic inflammatory diseases of bodies of digestive system which assumes the mechanism of decrease in resistance of an organism, development nonspe-tial the processes conducting to chronisation and complication of a current of diseases is considered. Keywords: residues of organochlorine pesticides, heavy metals, contamination of bioenvironment, diseases of the digestive system.
ВВЕДЕНИЕ
В условиях Юга России существует высокая опасность воздействия на население относительно небольших концентраций различных токсических веществ через экосистемы. Анализ результатов работ по мониторингу земель (Доклады о состоянии окружающей природной среды Краснодарского края, [1]) свидетельствуют о высокой степени загрязненности почвы пестицидами, тяжелыми металлами (кадмий, свинец и т.д.), радионуклидами. Хотя ассортимент и пестицид-ная нагрузка в сельском хозяйстве за последние 10 лет снизилась, по данным краевой станции защиты растений «Краснодарская», в крае уже накоплено 2501,3 т пестицидов, из них около 33% — хлор- и фосфорорганические соединения. ХОП
относятся к стойким ядохимикатам с периодом полураспада до 15-20 лет, а для полного их исчезновения из природной среды необходимо 10 таких периодов. Глобальное распространение ХОП, их циркуляция и накопление в окружающей среде по трофическим цепям в конечном счете оказывают негативное влияние на живые организмы.
Почва населенных пунктов и сельхозугодий постоянно загрязняется бытовыми отходами, агрохимикатами. Результаты геологической съемки территории края показали, что 39,8% почвы загрязнено солями тяжелых металлов (общая площадь таких земель достигает 1,8 млн. га). Около 70 тыс. га почвенного покрова края загрязнены нефтепродуктами (химические элементы
1-Л
свинец, никель, хром, ртуть — индикаторы не-фтезагрязнений) [1].
В крае накоплено более 10,0 млн. т токсических промышленных отходов. Неоправданное их накопление на предприятиях, полигонах и свалках ведет к загрязнению почв, подземных вод, поверхностных водоемов, воздушного бассейна высокотоксичными веществами. От стационарных источников в атмосферный воздух поступает ежегодно около 116,345 тыс. т, от автотранспорта — 1982,149 тыс. т (94,5% от суммы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух) [1; 3]. Вместе с отработанными газами в атмосферу поступает более 200 вредных веществ, в том числе 1-го и 2-го класса опасности: оксиды углерода, оксиды азота, диоксид серы, бензол, бенз (а) пирен, тяжелые металлы. Многие ТМ (кадмий, свинец, никель, хром) поступают в атмосферу в результате износа шин, деталей автомобиля и асфальтобетона. Практически все перечисленные вещества проявляют широкий спектр токсических эффектов: эмбриотоксические, тератогенные, канцерогенные и мутагенные.
В последние десятилетия благодаря прогрессу в области фундаментальных исследований в качестве одной из многих выделилась экологическая концепция этиологии и патогенеза заболеваний органов пищеварительной системы. Это требует от современной медицины экологического подхода при анализе заболеваний, который выражается в комплексном системном изучении здоровья населения применительно к профессиональным, территориальным и другим общностям. Изучение и оценка состояния здоровья населения в зависимости от качества окружающей среды традиционно базировались на фиксации уже свершившихся изменений, соотнесении отдельных показателей с экологическими параметрами. Сложности воздействия негативных факторов малой интенсивности заключается в медленно развивающихся отклонениях, в скрытых формах наступающих при этом изменений [4]. Сказанное вызывает необходимость новых подходов, основанных на изучении доно-зологических процессов и обусловленности этих состояний воздействием факторов окружающей среды. Одним из важных компонентов данной стратегии могут быть разработки в области экологической гастроэнтерологии. Существующий в этой области знаний подход, основанный на симптоматике острых и подострых отравлений, оценке уже свершившихся изменений. становится недостаточным с точки зрения профилактики экологически обусловленной патологии и сохранения здоровья нации. Современное направление исследований характеризуется постановкой новой задачи изучения функционального и патологического статуса, определением закономерностей гомеостатических процессов, системного подхода при анализе изменений, обусловленных токсическим воздействием, в частности при хронических воспалительных заболеваниях пищеварительной системы.
Цель исследования — определение уровня биологического носительства хлорорганических пестицидов (ХОП) и токсичных тяжелых металлов (ТМ) у жителей Краснодарского края с заболеваниями органов пищеварительной системы, обоснование патогенетической роли химических факторов малой интенсивности в развитии и осложнении течения патологического процесса.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
На протяжении 10 лет, с 2001 по 2011 год, на базе клинических отделов Краснодарской краевой клинической больницы имени Очаповского было обследовано 450 больных с заболеваниями верхнего отдела пищеварительного тракта (гастритом, гастродуоденитом, язвенной болезнью, хроническим панкреатитом) в возрасте от 17 до 57 лет. Контрольную группу составили 150 практически здоровых доноров.
Больные длительное время проживали в экологически неблагоприятных районах Краснодарского края с интенсивным внесением в почву сельхозугодий пестицидов и различным уровнем техногенного химического загрязнения среды обитания.
Содержание а -, в -, у-ГХЦГ (гексахлорцикло-гексана), ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтана) и его метаболитов — ДДД и ДДЕ в биосредах определяли газохроматографическим методом по методике, изложенной в монографии. Определение содержания токсичных тяжелых металлов и микроэлементов в биосредах проводилось методом атомно-аб-сорбционной спектроскопии на приборе Perkin-Elmer-360 с использованием графитовой кюветы HGA-500 согласно методическим указаниям [3] и рекомендациям, изложенным в материалах [6].
В качестве критериев оценки содержания исследуемых ТМ и ХОП в биосредах жителей края использованы уровни содержания данных показателей в биосредах практически здоровых доноров (150 человек — контрольная группа), проживающих в условиях относительного санитарного благополучия (фоновый региональный уровень) и референтные уровни [4].
Обследование больных с контаминацией организма токсикантами и без контаминации (450 пациентов) включало оценку состояния свободно-радикального окисления липидов (СРОЛ) и анти-оксидантной системы, показателей иммунитета [5]. Состояние СРОЛ характеризовали по содержанию диеновых конъюгатов гидроперекисей полиненасыщенных жирных кислот спектрофотометриче-ски. В сыворотке крови определялись активности ферментов антирадикальной защиты: каталазы (КФ.1.1.16.1), пероксидазы (КФ.1.11.1.7), в желудочном секрете — супероксидустраняющая активность (СУА) и активность глутатионпероксидазы.
Полученные данные анализировали в пакете статистического анализа Statistica 6.0. Сравнение групп по количественным признакам проводили
Таблица 1
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА УРОВНЕЙ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ В КРОВИ БОЛЬНЫХ С ГАСТРОЭНТЕРОЛОГИЧЕСКИМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ, М ± т, мг/дм3
Химический компонент Группа наблюдения (п = 450) Группа сравнения (п = 150) Референтный уровень Значимость различий
Р Р
Медь 0,966 ± 0,185 0,843 ± 0,107 0,9-1,5 < 0,05 < 0,05
Свинец 0,167 ± 0,009 0,097 ± 0,009 0,1 < 0,05 > 0,05
Кадмий 0,004 ± 0,001 0 0 — —
Цинк 5,150 ± 0,133 5,802 ± 0,440 6,0-8,0 < 0,05 > 0,05
Суммарное содержание ХОП 0,2700 ± 0,0083 0,0100 ± 0,0049 0 > 0,05 —
Суммарное содержание ХОП (в слюне) 0,0110 ± 0,0041 0,0089 ± 0,0012 0 > 0,05 —
Б >
ст
Б о |_ !=
«г 0£
Щ а
I- ь
та
_ С!
0 го
а!
и га
I.
б га
ч/ й Ш Т 5 I-0 Ш С
га а ш
I-
Примечание: Р — показатель группы наблюдения и группы сравнения; Р2 — показатель группы сравнения и референтного уровня.
с использованием двухвыборочного ^критерия Стьюдента. Зависимость между признаками оценивали методами корреляционно-регрессионного анализа. Все обследуемые пациенты давали письменные согласия на проведение медико-экологического обследования в соответствии с Хельсинкской декларацией 1975 года с дополнениями 1983 года.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Наличие ХОП в крови у обследованного контингента на протяжении нескольких последних лет выявлялось в 310 (68,9%) случаях. При этом уровень содержания ХОП в биосредах существенно не различался по годам и составил, мг/л: в крови — от 0,0002 до 0,8524; сальнике — от 0,0080 до 0,9860; слюне — от 0,0001 до 0,1895; желудочном секрете — от 0,0001 до 0,0900; дуоденальном содержимом — от 0,0130 до 0,0370; желчи — от 0,0002 до 0,0020; моче — от 0,0002 до 0,0010.
Повышенное содержание свинца в биосредах по сравнению с нормативными содержаниями и материалами ВОЗ выявлено в 252 (56%) случаях. Присутствие кадмия отмечалось в 202 (45%) случаях. Содержание свинца в биосредах существенно не различалось по годам и составляло, мг/л: в сыворотке крови — от 0,102 до 0,365; слюне — от 0,220 до 0,380; желудочном секрете — от 0,180 до 0,273; моче — от 0,110 до 0,300; в печеночном экссудате — от 0,232 до 0,300. Не отмечено динамики снижения данного показателя, процессы естественной экскреции свинца и кадмия из организма были слабо выражены.
Оценка уровней содержания исследуемых соединений в биосредах позволила установить, что в организме больных группы наблюдения
регистрируются более широкий спектр и более высокие уровни большинства компонентов ток-сикантной нагрузки относительно показателей у группы сравнения и референтными концентрациями. Кроме того, выявлен дефицит цинка и меди в крови у обследованного контингента больных (табл. 1).
При биологическом носительстве ХОП получено достоверное повышение содержания диеновых конъюгированных соединений (диенкетонов) в плазме крови по сравнению с больными без контаминации (1,493 ± 0,054 ед. на мг липида против 0,605 ± 0,044). Активность ферментов имела тенденцию к снижению: каталазы — 17,61 ± 4,21 ммоль/ мин/мл и 24,4 ± 1,62 и 26,80 ± 5,35; пероксидазы крови — 448,54 ± 17,41 мкмоль/мин/мл и 554,59 ± 15,31 (табл. 2).
У больных с контаминацией ХОП по сравнению с больными без контаминации достоверно ниже процент фагоцитоза (46,91 ± 1,20 и 59,91 ± 1,49), процент переваривания (40,02 ± 1,20 и 49,90 ± 1,01), индекс переваривания (1,30 ± 0,05 и 1,79 ± 0,06). Кроме того, у больных с экспозицией ХОП чаще встречалось снижение Т-лимфоцитов (158-35,3% и 103-22,9% соответственно).
У больных язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки с наличием токсичных ТМ в желудочном секрете отмечалось повышение кис-лото- и пепсинопродукции (99-22,0% и 243-54,0% соответственно); объема секреции, мл: базальной — от 42,4 ± 5,10 до 78,7 ± 4,9 и стимулированной — от 102,4 ± 10,5 до 242,4 ± 8,7. В то же время активность ферментов антиоксидантной защиты в желудочном секрете была снижена в среднем: супероксидду-страняющей — у 126 (28,0%), глутатионпероксида-зы — у 148 (32,8%) на фоне повышенного содержания диеновых конъюгатов (табл. 3).
Таблица 2
ПОКАЗАТЕЛИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ БОЛЬНЫХ С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И КОНТАМИНАЦИЕЙ ХОП, М ± т, Р < 0,05
Показатели Группа сравнения (п = 150) Больные без контаминации (п = 78) Группа наблюдения (п = 127)
Диеновые конъюгаты, ед/мг липида 0,311 ± 0,08 0,605 ± 0,044 1,493 ± 0,054
Активность каталазы, мМоль/мин/мл 26,80 ± 5,35 24,4 ± 1,62 17,61 ± 4,21
Активность пероксидазы, мкМоль/мин/мл 563,59 ± 13,05 554,59 ± 15,31 448,54 ± 17,41
Таблица 3
ПОКАЗАТЕЛИ ЖЕЛУДОЧНОГО СЕКРЕТА У ЗДОРОВЫХ И БОЛЬНЫХ ЯБЖ И ЯБ ДПК, М ± т, Р < 0,05
Показатели Здоровые (п = 150) Больные ЯБЖ и ЯБДПК (п = 63) Больные ЯБЖ и ЯБДПК с контаминацией ТМ (п = 75)
рН, усл. ед 3,3 ± 0,2 2,1 ± 0,2 1,9 ± 0,3
Кислотность, мМоль/дм3 35,2 ± 2,1 52,7 ± 5,3 60,1 ± 5,8
Белок, г/дм3 6,5 ± 0,5 7,8 ± 2,4 7,1 ± 2,1
Протеолитическая активность, мг/дм3 12,3 ± 0,7 11,4 ± 1,8 10,7 ± 1,2
Содержание меди, мг/дм3 0,43 ± 0,06 0,45 ± 0,02 0,39 ± 0,03
Содержание цинка, мг/дм3 0,75 ± 0,09 0,58 ± 0,02 0,50 ± 0,04
Содержание кадмия, мг/дм3 0 0 0,004 ± 0,001
Содержание свинца, мг/дм3 0,12 ± 0,02 0,13 ± 0,02 0,36 ± 0,08
Супероксидустраняющая активность, усл.ед/мл/мин 6, 63 ± 0,58 5, 33 ± 0,38 4, 53 ± 0,49
Активность глутатионпер-оксидазы, мкМоль/дм3 53,6 ± 2,5 47,3 ± 1,7 44,1 ± 2,1
Способы адаптации организма человека к действию химических веществ включают токсико-кинетические, структурные, иммунологические, метаболические механизмы. Эти механизмы состоят преимущественно из 3 групп реакций: энзима-тической, биотрансформации липофильных ксенобиотиков при участии цитохром Р450-зависимых монооксигеназ (1-я фаза детоксикации), конъюгация реактивных метаболитов и гидрофильных соединений (2-я фаза детоксикации) и антиокси-дантная защита, объединяющая антирадикальные и антиперекисные механизмы [4]. Ведущие школы гастроэнтерологов рассматривают в качестве одного из важнейших механизмов возникновения воспалительных заболеваний пищеварительной системы активацию свободнорадикального окисления липидов (СРОЛ). Согласованное и бесперебойное функционирование сложного комплекса биохимических реакций обеспечивает обезвреживание токсикантов и определяет надежность естественной
детоксикации и антиоксидантной защиты. В то же время по мере исчерпания этих ресурсов в случае действия возрастающих химических нагрузок надежность работы детоксикационных механизмов падает, создаются условия для формирования токсических эффектов.
В основе механизма воздействия ХОП на организм человека лежат их прооксидантные свойства. ХОП выступают как индукторы цитохрома Р450, играющего главную роль в реакции образования активных форм кислорода. Активация процессов СРОЛ в мембранах покровного эпителия слизистой приводит к накоплению продуктов этой реакции, которые обладают цитотоксическим, антимито-тическим действием, повреждают мембраны клеток слизистой оболочки, вызывая изменение их проницаемости и структурно-функциональной целостности с выходом в кровь лизосомальных ферментов, обладающих мощным деструктивным действием.
со
Токсичные ТМ (свинец, кадмий) накапливаются в слизистой оболочке, и при пороговом уровне их концентраций в слизистой происходят необратимые изменения. В связи с этим наличие в крови и желудочном секрете у гастроэнтерологических больных токсичных ТМ формирует дополнительную токсическую нагрузку на организм в целом, снижает ее резистентность.
Выявленные особенности в изменении СРОЛ и иммунологического гомеостаза больных с заболеваниями пищеварительной системы и контаминацией ХОП и ТМ характеризуют активацию воспалительных реакций как на местном уровне, так и на уровне целостного организма. Это, по-видимому, связано с тем, что токсичные контами-нанты и их метаболиты взаимодействуют с тканевыми белками, оказывая прямое цитотоксическое действие. Поврежденная макрофагальная структура приводит к нарушению биотического баланса и механизма цитопротекции в слизистой оболочке желудка и ДПК и провоцирует развитие воспалительного процесса. Обнаруженное снижение уровня цинка и СУА в желудочном секрете у больных ЯБЖ и ЯБДПК с контаминацией ТМ согласуется с мнением некоторых авторов, отмечающих, что содержание ионов цинка в организме могут снижать продукты распада тканей, образующихся при воспалительных процессах. Связывая цинк, эти продукты, прежде всего аминокислоты, усиливают его выделение органами экскреции, а стрессовое состояние приводит к увеличению поступления
в плазму крови кортикостероидов, стимулирующих накопление данного эссенци-ального микроэлемента в тканях и органах.
ВЫВОДЫ
1. Проведенные комплексные исследования на региональном уровне и на большом клиническом материале раскрывают определенные механизмы воздействия химических факторов малой интенсивности, что позволяет с новых позиций рассматривать отдельные аспекты патогенеза, влияния на интегральные, биохимические, иммунологические показатели, которые являются системным звеном многофакторных заболеваний органов пищеварительной системы. Негативные воздействия, не являясь первопричиной заболевания, инициируют его хронизацию и осложнение течения.
2. Полученные данные позволяют рекомендовать у больных, проживающих
в регионе Юга России, с прогностической и профилактической целью наряду со специфическими классическими признаками заболеваний органов пищеварения определять неспецифические по своему характеру проявления (состояние свобод-норадикального перекисного окисления, антиок-сидантной системы, иммунной системы), которые могут отражать воздействия негативных факторов малой интенсивности.
Б >
ст
So L с
0£
Щ а h ь
II:
та
_ ci Q го
а1
и га
L Б
га
s/ ü ш
J
s h 0 <u с га а ш
I-
ЛИТЕРАТУРА
1. Доклад о состоянии природопользования и об охране окружающей среды Краснодарского края в 2005 году. — Краснодар: Пересвет, 2006. — 203 с.
2. Медико-экологический атлас / под ред. Нефедова П. В. — Краснодар: Пересвет, 2004. — 253 с.
3. Сборник методик по определению химических соединений
в биологических средах: Методические указания. МР № 763-994.1.779-99. — М., 1999. — 46 с.
4. Погосян Г. Г. Концепция активации перекисного окисления
липидов как основа многих патологических процессов / Г. Г. Погосян, Р. М. Налбадян // Биохимия. — 1999. — Т. 48 — С. 1112-1134.
5. Ройт А. Иммунология / А. Ройт, Дж. Бростофф, Д. Мейл. — М.: Мир, 2000. — 592 с.
6. Текуцкая Е. Е. Баланс микроэлементов у лиц, проживающих в Краснодарском крае / Е. Е. Текуцкая, Л. В. Бойчук // Наука Кубани. — Краснодар, 2004. — № 1. — С. 43-48.
7. BeckerK. German Environmental Survey (GerES): Human biomonitoring as a tool to identify exposure pathways / K. Becker, В. Conrad, N. Kirsch, М. Kolossa-Gehring // Int. J. Hyg. Environmental Health. — 2007. — Vol. 210. — P. 267-269.
8. WHO. Biomarkers in Risk Assessment: Validity and Validation. Environmental Health Criteria 222. — Geneva, Switzerland: WHO,
2001. — P. 238.
о
