CC BY
349
Для корреспонденции
Лужецкий Константин Петрович - кандидат медицинских наук, заведующий клиникой профпатологии и медицины труда ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Адрес: 614045, г. Пермь, ул. Монастырская, д. 82 Телефон: (342) 236-80-98 E-mail: [email protected]
Лужецкий К.П.1, 2, Устинова О.ЮЛ 2, Вандышева А.Ю.1, Чигвинцев В.М.1
Особенности нарушений физического развития у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов
1 ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», Пермь
2 ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
1 Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm'
2 Perm State National Research University
Проведено сопоставительное клинико -лабораторное исследование особенностей нарушений физического развития у 334 детей, потребляющих питьевую воду с различным содержанием нитратов [11,2± 1,1 мг/ли до3,14предельно допустимых концентраций (ПДК), до 141 мг/л], в дозе до 9,0 мг на 1 кг массы тела (референтная доза - 1,6 мг/кг). Группу наблюдения составили 158 детей в возрасте от 3 до 10лет, группу сравнения - 176 детей 3-10лет. В моче детей группы наблюдения содержание нитратов (49,22±11,69 мг/л) в 2,4 раза превышало аналогичный показатель группы сравнения (20,2±3,13 мг/л, р=0,001). В условиях экспозиции нитратами с питьевой водой заболевания эндокринной системы диагностировались в 1,7-2,1 раза чаще, а нарушения физического развития в 2,5-4,3 раза чаще, чем в группе сравнения (р=0,02- 0,05). У детей, потребляющих питьевую воду с содержанием азотистых соединений, превышающим ПДК, установлена достоверная связь экскреции нитратов с мочой с отклонениями в физическом развитии (коды по МКБ-10: Е44-Е46 - легкая белково-энергетическая недостаточность, Е34.4 -высокорослость, Е67.8-Е66.0 - избыточность питания, OR=2,35, DI=1,22-4,53). Доля объясненной дисперсии составляла 42- 75% (R2 = 0,42- 0,75; 64,9^F^162,3, р=0,001). В группе наблюдения в 2,4 раза чаще регистрировались изменения объема щитовидной железы, изменения структуры - в 2,5 раза чаще, чем в группе сравнения (р=0,049). Установлена статистически значимая связь формирования тиреоидных нарушений с уровнем нитратов в моче (OR=3,52; DI=1,73-7,0), с уровнем вклада фактора до 52% (R2 = 0,52; F=173,3; р=0,001). Выявлено, что у 34,0% детей группы наблюдения содержание тиреотропного гормона
Для цитирования: Лужецкий К.П., Устинова О.Ю., Вандышева А.Ю., Чигвинцев В.М. Особенности нарушений физического развития у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов // Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 3. С. 40-48. Статья поступила в редакцию 29.11.2016. Принята в печать 02.05.2017.
For citation: Luzhetskiy K.P., Ustinova O.Yu., Vandysheva A.Yu., Chigvintsev V.M. Peculiarities of disorders in physical development of children consuming drinking water with increased nitrate content. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (3): 40-8. (in Russian) Received 29.11.2016. Accepted for publication 02.05.2017.
Peculiarities of disorders in physical development of children consuming drinking water with increased nitrate content
Luzhetskiy K.P.1, 2, Ustinova O.Yu.1, 2, Vandysheva A.Yu.1, Chigvintsev V.M.1
в 1,2 раза превышало физиологическую норму и уровни группы сравнения (р=0,02). При этом у 23,4% обследованных выявлен пограничный с возрастной нормой уровень тироксина свободного, что в 1,2 раза ниже показателя группы сравнения (р=0,05). В ходе исследования установлено, что метгемоглобин-образование с нарушением тканевого дыхания и функционирования ферментных систем печени, развитием белково-энергетической недостаточности (коды по МКБ-10: Е44.1 -Е46) наиболее актуально для детей младшего возраста (до 6 лет) и детей с функциональной патологией желудочно-кишечного тракта. У детей старшего возраста (6-10 лет) наблюдаются преимущественные отклонения со стороны нейроэндокринной регуляции, функционирования щитовидной железы и антиоксидантной защиты, с потенцированием соматического развития и увеличением массо-ростовых показателей (коды по МКБ-10: Е66.0-Е67.8). Установлено, что сниженное тиреоидное обеспечение, нарушение тканевого дыхания и антиоксидантного баланса, дисрегуляция гипофизарно-надпочечникового звена гомеостаза создают основу для формирования нарушений физического развития и эндокринной патологии у детей в условиях пероральной экспозиции нитратами. Ключевые слова: питьевая вода, азотистые соединения, нитраты, дети, эндокринная патология, нарушения физического развития, патология щитовидной железы
Peculiarities of physical development disorders in 334 children were examined in the course of comparative clinical-laboratory research; all these children consumed drinking water with various nitrates content (11.2 + 1.1 mg/l and up to 3.14 MPC, i.e. 141 mg/l), in a dose equal up to 9.0 mg/kg of body weight (RfD 1.6 mg/kg). A focus group consisted of 158 children aged from 3 to 10, a control group was made up of 176 children of the same age. Nitrates content in urine taken from children of focus group (49.22 ±11.69 mg/l) was 2.4 fold higher than the same parameter in control group (20.2+3.13 mg/l, p=0,001). Under exposure to nitrates consumed with drinking water endocrine system diseases were detected 1.7-2.1 fold more frequently, and physical development disorders, 2.5-4.3 fold more frequently, than in control group (p=0.02- 0.05). We detected authentic correlation between nitrate excretion with urine and deviations in physical development in children consuming drinking water with nitrogenous compounds content which was higher than MPC; such deviations were ICD: E44-E46 - mild protein-energy malnutrition, E34.4 - excessive height, E67.8-E66.0 -excessive nutrition, OR=2.35, DI=1.22-4.53). Explained variance fraction amounted to 42-75% (R2 = 0.42-0.75; 64.9^F^162.3, p=0.001). Changes in thyroid gland volume were detected 2.4 fold more frequently, and changes in its structure 2.5 fold more frequently, in focus group than in control group (p=0.049). We determined statistically significant correlation between thyroidal disorders and nitrate content in urine (OR=3.52; DI=1.73-7,0), with factor contribution level reaching 52% (R2=0.52; F=173.3; p=0.001). We detected that 34% of children from focus group had thyrotrophic hormone level 1.2 fold higher than physiological standard and the same parameter in control group (p=0.02). And also free thyroxin level was near age physiological standard in 23.4% of examined children which was 1.2 fold lower than in control group (p=0.05). The research revealed that methemoglobinemia with tissue respiration abnormalities and disorders in liver enzyme system functioning followed by protein-energy malnutrition (ICD: E44.1-E46), were the most relevant for younger children (under 6 years) and children suffering from functional gastrointestinal pathologies. As for older children (6-10 years) we observed mostly disorders in neuroendocrine regulation, thyroid gland, and antioxidant protection, in them together with somatic development potentiation and growth in weight-height parameters (ICD: E66.0-E67.8). It has been established that reduced thyroid supply, disorder of tissue respiration and antioxidant balance, and dysregulation of hypophysial-adrenal homeo-stasis section provide the basis for the formation of disturbances in physical development and endocrine pathology in children being under oral exposure to nitrates.
Keywords: drinking water, nitrogenous compounds, nitrates, children, endocrine pathology, physical development disorders, thyroid gland pathology
Обеспечение населения питьевой водой, соответствующей гигиеническим нормативам качества, относят к наиболее важным гигиеническим, научно-техническим и социально-экономическим задачам [1-5]. По данным государственного доклада «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2015 году», более 10 млн человек не обеспечены доброкачественной питьевой водой, преимущественно за счет сельского населения (32,8%). Число источников централизованного питьевого водоснабжения и водопроводов, не отвечающих санитарно-эпидемиологическим требованиям, составляет соответственно 15,7 и 16,6%. Доля проб воды нецентрализованного водоснабжения с показателями, превышающими гигиенические нормативы, достигает 27%. Доля поверхностных источников, на которых выявлены нарушения в организации зон санитарной охраны, составляла 28,7%, подземных - 11,5%.
Одним из актуальных загрязнителей водоисточников являются неорганические азотсодержащие соединения. Согласно данным Федерального информационного фонда данных социально-гигиенического мониторинга в 2014-2015 гг., в Российской Федерации доля проб питьевой воды, не соответствующих гигиеническим нормативам по содержанию нитратов (по Ы03), составила 1,3-1,6%, по содержанию аммиака и аммоний-иона (по азоту) - 1,6-1,7%. Приоритетными территориями РФ по превышению санитарно-химических нормативов качества питьевой воды в отношении азотсодержащих веществ являются: 1) Республика Хакасия (18,8-22,4%), Липецкая (13,6-17,1%), Кировская (7,8%), Оренбургская (6,0%) области - по нитратам (по Ы03); 2) Омская (22,629,0%), Тюменская (13,3-20,4%) и Томская (11,8-12,1%) области - по аммиаку и аммоний-иону (по азоту). Среди всех территорий РФ Пермский край в 2014-2015 гг. по доле проб, не соответствующих гигиеническим нормативам по содержанию нитратов в питьевой воде (1,1-1,3%),
занимал 21-23-е место. В отдельных районах Пермского края в 2012-2015 гг. количество нестандартных проб питьевой воды по содержанию нитратов (по NO3) достигало 25-50% [от 1,1 до 3,14 предельно допустимых концентраций (ПДК)].
Загрязнение воды нитратами может быть обусловлено как природными, так и антропогенными причинами. Основными антропогенными источниками поступления нитратов в воду открытых водоемов являются сброс хозяйственно-бытовых сточных вод и сток с полей, на которых применяются азотсодержащие удобрения. При этом значительное количество биогенных, в том числе органических азотсодержащих веществ, нередко попадает и в водоисточники питьевого водоснабжения. При взаимодействии азотистых соединений с алифатическими и ароматическими аминами, образующимися в окружающей среде при разложении органических соединений, в водоемах создаются условия для накопления нитратов и образования нитрозаминов, токсичных и канцерогеноопасных веществ. В ходе водоподготовки часть азотсодержащих соединений способна попадать в централизованную систему питьевого водоснабжения, где в процессе хлорирования также возможно образование нитрозаминов. Поступающие в организм с питьевой водой нитраты под действием микробиоты желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и фермента нит-ратредуктазы подвергаются биотрансформации. Взаимодействие нитратов, нитритов и вторичных аминамов приводит к образованию нитрозаминов. Большее количество абсорбированных нитратов выделяется с мочой, отражая общую нагрузку азотсодержащих соединений на организм. Определенное количество нитратов выделяется с желчью и слюной и повторно всасывается в ЖКТ, обеспечивая циклическую контаминацию. Дети, имеющие анатомо-физиологические и функциональные особенности ЖКТ (сниженная гастральная секреция, слабость сфинктерного аппарата, чувствительность кишечного барьера и т.д.), подвержены большему риску повышенного образования нитратов и нитритов [6].
Помимо водного пути (до 20% в структуре нитратной нагрузки), основным источником поступления нитратов в организм человека является овощная продукция (до 70%), а также полуфабрикаты, мясо и консервированные продукты (до 10%). Экспериментальными и эпидемиологическими исследованиями выявлено, что поступление нитратов с питьевой водой оказывает более выраженное негативное влияние на показатели здоровья, чем поступление аналогичной дозы с пищей, что связано с биокинетикой нитратов и их хорошей растворимостью в воде [7-9].
В настоящее время негативное воздействие нитратов, поступающих с питьевой водой, связывают с их способностью нарушать нейроэндокринную регуляцию обменных процессов путем конкурентного ингибирова-ния тиреоидного поглощения эндогенного йода на поверхности фолликулярных клеток щитовидной железы. Такое нарушение в условиях йодного дефицита приводит к снижению концентрации тиреоидных гормонов
и формированию субклинического гипотиреоза [10, 11]. В ряде исследований отмечено, что соединения нитратов способны изменять функциональную активность надпочечников с последующим дисбалансом глюкокор-тикоидных гормонов, снижать функциональную активность антиоксидантной защиты и ферментных систем биотрансформации продуктов метаболизма в печени. В процессе биотрансформации азотистых соединений нарушается транспортная функция системы крови, что обусловлено способностью нитратов к окислению ионов железа Fe2+ молекулы диоксигемоглобина до Fe3+, с образованием метгемоглобина и, как следствие, развитием тканевой гипоксии (накопление молочной кислоты, повышение уровня холестерина, резкое снижение содержания белка) [12-14].
В условиях пероральной экспозиции нитратами нарушения тканевого дыхания и антиоксидантной защиты, структурно-функциональные отклонения со стороны щитовидной железы и дисрегуляция гипофизарно-надпочечникового звена гомеостаза создают основу для формирования нарушений физического развития у детей [15-20]. По результатам эпидемиологических исследований, за последние 3 года на фоне неуклонного снижения общей заболеваемости детей Пермского края на отдельных территориях, где доля проб питьевой воды, не соответствующих гигиеническим нормативам по содержанию нитратов, превышала 25% (до 3,14 ПДК), отмечен существенный прирост (до 62,6%) нарушений физического развития и патологии эндокринной системы у детей. Показатели распространенности болезней щитовидной железы и ожирения за 2012-2014 гг. в 1,8-10,1 раз превышали уровень на территориях, обеспеченных питьевой водой, соответствующей требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.2.5.1315-03.
Несмотря на большое количество исследований отдельных механизмов негативного влияния нитратов на здоровье населения, патогенетические закономерности и клинические особенности формирования нарушений физического развития у детей, потребляющих питьевую воду неудовлетворительного качества по содержанию нитратов, остаются малоизученными.
Цель исследования - изучить клинико-функциональ-ные особенности и патогенетические закономерности формирования нарушений физического развития детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов.
Материал и методы
Гигиеническая оценка качества питьевой воды выполнена на примере территории Пермского края, население которой постоянно потребляет воду централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения с повышенным содержанием нитратов (до 141 мг/л) в дозе до 9,0 мг на 1 кг массы тела (референтная доза - 1,6 мг/кг). Централизованное питьевое водоснабжение осуществляется
из подземных водоисточников. Оценку качества питьевой воды проводили по данным мониторинговых наблюдений территориального управления Роспотребнадзора по Пермскому краю за 2012-2014 гг. и результатам натурных исследований, выполненных специалистами Федерального научного центра медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения в 2015 г. Гигиеническую оценку содержания нитратов в питьевой воде централизованных систем питьевого водоснабжения выполняли согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения» и ГН 2.2.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».
Группу наблюдения составили 75 детей (37 мальчиков и 38 девочек) в возрасте от 3 до 7 лет (5,3±1,2 года), постоянно проживающих на территории исследования в поселке городского типа и посещающих дошкольную образовательную организацию, и 83 ребенка (40 мальчиков и 43 девочки) в возрасте от 7 до 10 лет (8,1±2,1 года), обучающихся в общеобразовательной школе. На территории исследования процент нестандартных проб питьевой воды по содержанию нитратов достигал 25-50 (от 1,1 до 3,14 ПДК, в концентрации 49,5-141,3 мг/л).
Группу сравнения составили 82 ребенка в возрасте от 3 до 7 лет (5,1 ±1,1 года), посещающих дошкольную образовательную организацию, и 94 учащихся средней общеобразовательной школы в возрасте от 7 до 10 лет (7,9±2,0 года). Дети проживают в поселке городского типа в условиях соответствия питьевой воды требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.
Других загрязняющих питьевую воду веществ в концентрациях, превышающих ПДК, которые способны оказывать негативное влияние на здоровье детского населения, в том числе на эндокринную систему, гор-моногенез и физическое развитие, на территориях исследования не выявлено. Группы были сопоставимы по полу и возрасту (р>0,05). При анализе медико-социальных анкет статистически значимых различий между группами по структуре, объему, энергетической ценности питания, двигательной активности и социально-экономическим показателям не выявлено (р>0,05). Важно, что 68,5-76,7% семей групп исследования для приготовления пищи использовали водопроводную воду без дополнительной очистки (р=0,45). Следует подчеркнуть, что сравниваемые группы были равноценны по обеспеченности йодом, а районы проживания детей по медиане йодурии (50,4-53,0 мкг/л) относились к территориям легкой степени тяжести йодного дефицита.
Оценку содержания нитратов в моче детей выполняли с применением системы капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ®-105М» («Люмэкс», Россия).
Углубленное клинико-биохимическое и функциональное обследование включало:
1) анализ амбулаторных карт развития (форма № 112/у), результатов углубленного клинического обследования врачами-специалистами (педиатр, эндокринолог), показателей физического развития детей (МР 01-19/31-17 «Методические рекомендации оценки физического развития и состояния здоровья детей и подростков, изучение медико-социальных причин формирования отклонений в здоровье» от 14.03.1996), данных специализированного медико-социального анкетирования (176 вопросов);
2) исследование состояния углеводного (уровни глюкозы, инсулина в сыворотке крови) и жирового [уровни общего холестерина, липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), лептина в сыворотке крови] обмена;
3) изучение системы антиоксидантной защиты [общая антиоксидантная активность сыворотки крови, уровень малонового диальдегида (МДА) в плазме крови, содержание глутатион-Б-трансферазы (Гл-S-T) в сыворотки крови];
4) исследование состояния тиреоидного гомеостаза [уровни тиреотропного гормона (ТТГ), тироксина (Т4) свободного, антител к тиреоглобулину и тиреоперокси-дазе в сыворотке крови, йода в моче (церий-арсенито-вый метод)];
5) определение гормонального статуса (уровень кор-тизола, серотонина в сыворотке крови);
6) оценку содержания метгемоглобина в цельной крови и активности аспартатаминотранферазы (АСТ) в сыворотке крови;
7) ультразвуковое сканирование щитовидной железы, надпочечников и печени на аппарате «Toshiba VIAMO» («Toshiba», Япония) с применением линейного мульти-частотного датчика.
Биохимические исследования выполнены по унифицированным методикам на сертифицированном оборудовании в аккредитованных лабораториях с использованием спектрофотометра ПЭ-5300в («Экохим», Россия), биохимического анализатора «Konelab 20» («ThermoFisher», Финляндия), иммуноферментного анализатора «Infinite F50» («Tecan», Австрия) и стандартных тест-наборов. Все обследования проводили в соответствии с положительным заключением о возможности исследования комитета по этике ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» после получения информированного добровольного согласия родителей на медицинское вмешательство.
Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программы Statistica 6.0 и с помощью специально разработанных программных продуктов, сопряженных с приложениями Microsoft Office («Статистическая обработка медико-биологической информации», свидетельство № 2013617068, приоритет 11.06.2013). Сравнение групп по количественным признакам проводили с использованием двухвыборочного f-критерия Стьюдента. Оценку параметров парной модели, отража-
ющей зависимость «маркер экспозиции - вероятность ответа», проводили методом построения логистической регрессионной модели:
Р =-1--
1+ д-^^х)
где Р - вероятность отклонения ответа от нормы (маркер, характеризующий нейроэндокринную регуляцию); х - уровень экспозиции (экскреция нитратов с мочой); Ь0, Ь1 - параметры математической модели. Полученную логистическую модель характеризуют параметры Р, И2, р, где Р - значение критерия Фишера, необходимое для определения значимости регрессионных моделей, И2 - коэффициент детерминации, доля дисперсии зависимой переменной, объясняемая рассматриваемой моделью зависимости, р - вероятность ошибки при отклонении нулевой гипотезы (ошибки первого рода).
Результаты и обсуждение
Химико-аналитическое исследование качества воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения детских образовательных учреждений на территории наблюдения выявило превышение ПДК нитрат-ионов (ПДК 45,0 мг/л) в 1,3 раза (до 58,5 мг/л) и в 5,2 раза - показателя территории сравнения (11,2±1,1 мг/л). Содержание нитратов в моче детей группы наблюдения (49,22±11,69 мг/л) в 2,4 раза превышало аналогичный показатель группы сравнения (20,2± 3,13 мг/л, р=0,001).
При анализе медико-социальных анкет было выявлено, что для 26,7-39,1% детей группы наблюдения в возрасте от 3 до 6 лет характерны сниженная масса тела при рождении, задержка темпов физического развития на 0,5-1,7 года, наличие жалоб диспептического характера (тошнота, боли и тяжесть в эпигастрии, отрыжка, сниженный аппетит) (р=0,04-0,05). У 32,3-41,8% детей группы наблюдения в возрасте от 6 до 10 лет выявлены опережающие темпы физического развития, жалобы на головные боли и снижение остроты зрения, ранний, в 3-5 лет дебют ожирения (р=0,03-0,05).
При клиническом обследовании было установлено, что в группе наблюдения нарушения физического развития и заболевания эндокринной системы занимали 3-е ранговое место (31,4-37,3%) и отмечались в 1,7-2,1 раза чаще, чем в группе сравнения (14,8-22,1%) (р=0,042-0,049).
При оценке физического развития у каждого 4-го дошкольника группы наблюдения имел место дефицит массы тела (коды по МКБ-10: Е44-Е46, недостаточность питания), в то время как у 27,3-24,2% школьников -избыток массы тела (Е67.8) и высокорослость (Е34.4), диагностируемые в 2,5-4,3 раза чаще, чем в группе сравнения (5,8; 7,3 и 9,7% соответственно, р=0,02-0,05). Нормальное физическое развитие имели только 43,7% детей дошкольного возраста группы наблюдения, что в 1,7 раза реже, чем в группе сравнения (73,1%, р=0,001).
Сравнительная характеристика гармоничности развития показала, что у детей группы наблюдения по сравнению с детьми группы сравнения в 2,4 раза чаще отмечалось дисгармоничное физическое развитие (20,4 против 8,4%, р=0,04). У детей, потребляющих питьевую воду с содержанием азотистых соединений, превышающим ПДК, установлена достоверная связь экскреции нитратов с мочой с отклонениями в физическом развитии (коды по МКБ-10: Е44-Е46 - легкая белково-энергетическая недостаточность, Е34.4 - высокорослость, Е67.8-Е66.0 - избыточность питания, ОЯ=2,35, DI=1,22-4,53; р=0,016). Доля объясненной дисперсии составляла 42-75% (И2=0,42-0,75; 64,9<Р<162,3, р=0,001).
В ходе биохимического исследования показано, что среднее содержание метгемоглобина в крови детей дошкольного возраста группы наблюдения (0,174± 0,011 г/дл) в 1,2 раза превышало показатель в группе сравнения (0,148±0,010 г/дл, р=0,002). При этом у 6,0% детей выявлено превышение верхней границы физиологической нормы (0,24±0,017 г/дл). Более чем у 2/3 детей группы наблюдения выявлено нарушение детоксикаци-онной функции печени, отмечено снижение содержания Гл-Б-Т в сыворотке крови (72,8±8,5 нг/мл) в 1,5 раза относительно нижней границы нормы (110±9,3 нг/мл) и в 2,3 раза относительно уровня у детей группы сравнения (170,5±27,4 нг/мл, р=0,0001). Частота регистрации проб со сниженным относительно физиологической нормы содержанием Гл-Б-Т составляла 70,6%, что в 7,8 раза выше, чем в группе сравнения - 9,1% (р=0,03). У 25,7% детей группы наблюдения выявлена повышенная активность АСТ (44,67±7,7 Ед/л), что в 1,2 раза выше физиологической нормы (37±2,6 Ед/л) и в 1,4 раза выше показателя в группе сравнения (31,6±2,4 Ед/л, р=0,03-0,04).
В группе детей школьного возраста, проживающих в условиях экспозиции нитратами, выявлены особенности нейроэндокринной регуляции и тиреоидного обеспечения. Содержание ТТГ у 22,3-34,0% детей (2,3±0,1 мкМЕ/см3) в 1,1-1,2 раза превышало физиологическую норму и уровни группы сравнения (1,9± 0,2 мкМЕ/см3, р=0,02). У 23,4% обследованных выявлен пограничный с возрастной нормой уровень Т4 свободного (11,2±0,3 пкмоль/л), что в 1,2 раза ниже показателя группы сравнения (13,6±0,5 пкмоль/л, р=0,05). У 22,5-44% детей в 1,2-1,9 раза повысилось содержание антител к тиреоглобулину (22,8±4,8 МЕ/см3) и к тиреопероксидазе (3,43±1,956 МЕ/см3) относительно параметров детей из группы сравнения (18,5±4,2 и 1,82±0,6 МЕ/см3 соответственно, р=0,04-0,05). Содержание йода в моче в группах исследования не имело значимых различий (101,0±30,0 и 97,0±25,0 мкг/л, р=0,54) и находилось на нижней границе физиологической нормы (>100,0 мкг/л), что характеризовало районы исследования как территории легкого йодного дефицита. Одновременно у 20,9% детей установлено повышенное содержание кортизола (672,7±54,2 нм/см3), что в 1,2 раза выше нормативного уровня и в 1,7 раза показателя в группе сравнения (380,2±43,1 нм/см3, р=0,001). У 16,7% обследованных выявлено снижение физиологического
уровня серотонина (49,97±8,5 нг/мл). Оно оказалось в 1,8 раза ниже, чем в группе сравнения (91,47±12,5, р=0,01).
Кроме того, у 42,9% детей группы наблюдения имело место существенное повышение уровня инсулина (13,1± 1,2 мкМЕ/см3), что в 1,7-1,3 раза больше показателя у детей группы сравнения (7,72±2,9 мкМЕ/см3) и показателя физиологической нормы (10,0±1,7 мкМЕ/см3) (р=0,01-0,05). А также у 40,0-56,2% детей группы наблюдения уровни общего холестерина (4,3±0,37 ммоль/л) и ЛПНП (2,8±0,7 ммоль/л), а также активность АЛТ (17,8± 3,9 ммоль/л) были в 1,1-1,3 раза выше аналогичных показателей в группе сравнения (3,8±0,27, 2,1±0,8 и 14,8±1,1 ммоль/л, р=0,03-0,05 соответственно).
У детей школьного возраста также установлена активация процессов свободнорадикального окисления с накоплением продуктов пероксидации. Уровень конечного продукта перекисного окисления липидов (МДА) в плазме крови обследованных детей в среднем составил 3,5±0,6 мкмоль/см3, что достоверно в 1,21,4 раза выше физиологического уровня и аналогичного показателя в группе сравнения (2,5±0,3 и 3,0± 0,5 мкмоль/см3, р=0,05). Частота регистрации повышенного уровня МДА в плазме крови относительно верхней границы физиологической нормы у детей группы наблюдения составила 88,2%, что в 1,2 раза чаще, чем в группе сравнения (73,2%, р=0,012). У 81,0% детей обнаружено снижение интегрального показателя -общей антиоксидантной активности сыворотки крови до уровня 28,9±1,3%, что в 1,2 раза ниже физиологической нормы и уровня в группе сравнения - 33,9±1,6% (р=0,001).
Установлен вклад факторов среды обитания (азотистые соединения с питьевой водой) в отклонения показателей, характеризующих дисфункцию нейроэндокрин-ной регуляции (табл. 1).
Вероятность повышения уровней ТТГ и кортизола, снижения содержания Т4 свободного и серотонина возрастает при росте концентрации нитратов в моче; вероятность повышения общей антиоксидантной активности сыворотки крови, увеличения уровня МДА, общего холестерина и активности АСТ возрастает при повышении экскреции нитратов с мочой.
В группе наблюдения ультразвуковые нарушения щитовидной железы были выявлены у 34,5% обследованных детей школьного возраста, а это в 2,6 раза больше, чем в группе сравнения (13,0%, р=0,02) (табл. 2).
В группе наблюдения изменения объема щитовидной железы регистрировались в 2,4 раза чаще, чем у детей группы сравнения (26,2 против 11,2%, р=0,02), при этом увеличение объема железы - в 2,3 раза чаще (13,1 против 5,6%, р=0,049). У каждого 10-го ребенка обнаруживалось снижение тиреоидного объема, не диагностируемое в группе сравнения (р=0,004). Выявленные изменения могут свидетельствовать о нарушении развития органа и процессов регуляции со стороны гипота-ламо-гипофизарных структур, что приводит к снижению функциональной активности щитовидной железы на фоне экспозиции нитратами с питьевой водой.
При сравнительной оценке групп, помимо объемных отклонений, выявлены значимые изменения структуры щитовидной железы, которые диагностировались в 2,5 раза чаще, чем в группе сравнения (19,1 против 7,5%), и проявлялись диффузными и очаговыми наруше-
Таблица 1. Параметры моделей «зависимости вероятности отклонения маркеров ответа, характеризующих нейроэндокринную регуляцию, с индикаторным показателем воздействия фактора среды обитания - экскреция нитратов с мочой» у детей групп исследования
Показатель Параметры модели R2 Р
b0 b1 F
ТТГ -3,166 0,021 2,02 0,12 0,04
Т4 свободный -3,713 0,026 56,7 0,57 0,001
Кортизол -3,058 0,041 137,8 0,52 0,001
Серотонин -2,199 0,025 42,43 0,25 0,001
Холестерин общий -4,499 0,056 95,67 0,63 0,001
АСТ -2,383 0,015 8,6 0,1 0,004
МДА 0,311 0,02 51,08 0,29 0,001
Общая антиоксидантная активность сыворотки 0,201 0,015 37,7 0,23 0,001
П р и м е ч а н и е. р - статистическая значимость различий. Расшифровка аббревиатур дана в тексте.
Таблица 2. Результаты ультразвукового исследования щитовидной железы у детей, %
Показатель Группа наблюдения Группа сравнения Р
Отсутствие признаков патологии 65,5 87,0 0,02
Гиперплазия щитовидной железы 13,1 5,6 0,049
Снижение тиреоидного объема 10,7 0,0 0,004
Диффузные изменения щитовидной железы 13,1 5,6 0,049
Очаговые изменения щитовидной железы 6,0 1,9 0,045
П р и м е ч а н и е. р - статистическая значимость различий показателей у детей сравниваемых групп.
ниями (р=0,049). Установлена статистически значимая связь формирования тиреоидных нарушений с уровнем нитратов в моче (ОЯ=3,52; DI=1,73-7,0), вкладом факторов до 52% (И2=0,52; Р=173,3; р=0,001). Отклонения объемных и структурных показателей щитовидной железы коррелировали с экскрецией нитратов с мочой (/"=0,14-0,15, р<0,05).
При сравнительной оценке данных ультразвукового исследования надпочечников выявлено, что у детей школьного возраста группы наблюдения толщина надпочечников находилась в пределах физиологической нормы (8,07±0,89 мм левый и 9,78±1,07 мм правый), однако была в 1,2 раза больше, чем в группе сравнения (р=0,048), что косвенно свидетельствует о морфологической компенсации функциональной активности железы. Изменения такого рода подтверждаются данными биохимических исследований. Стоит отметить, что эхо-структура надпочечников была однородной и не различалась в сравниваемых группах (р>0,05). У 38,9% детей выявлены ультразвуковые признаки умеренного (реактивного) диффузного поражения печени (ОЯ=1,32; DI=1,06-2,68).
Заключение
Таким образом, результаты клинико-биохимических исследований формирования нарушений физического развития у детей, потребляющих питьевую воду ненадлежащего качества по содержанию азотистых веществ (от 1,1 до 3,14 ПДК, в дозе 9,0 мг/кг по ЫО3), выявили значимые клинико-функциональные и биохимические отклонения, имеющие зависимость от длительности экспозиции, возраста и сопутствующего соматического статуса обследованных. У детей с повышенной экскрецией нитратов с мочой (в 2,4 раза относительно группы сравнения) заболевания эндокринной системы и нарушения физического развития (белково-энергетическая недостаточность - Е44.1, Е46, избыточное питание -Е67.8, ожирение - Е66.0 по МКБ-10) диагностировались в 1,7-4,3 раза чаще, а отношения шансов формирования эндокринной патологии были в 2,4 раза выше, чем у детей группы сравнения (ОЯ=2,35; DI=1,22-4,53).
Сведения об авторах
Установлено, что метгемоглобин-образование с нарушением тканевого дыхания и функционирования ферментных систем печени, развитием белково-энергети-ческой недостаточности (коды по МКБ-10: Е44.1-Е46) и жалобами диспептического характера наиболее актуальны для детей младшего возраста (от 3 до 6 лет), в то время как у детей старшего возраста (6-10 лет) наблюдаются преимущественные отклонения со стороны нейроэндокринной регуляции, щитовидной железы и антиоксидантной защиты с потенцированием соматического развития и избыточностью массы тела (коды по МКБ-10: Е66.0-Е67.8).
В качестве основных патогенетических механизмов перорального воздействия азотсодержащих соединений выступают:
1) дисфункция нейроэндокринной регуляции (показатели ответа: повышение уровня кортизола, снижение уровня серотонина), обусловленная нарушением механизмов соподчинения и обратной связи гипоталамо-надпочечниковой и гипоталамо-тиреоидной осей, с развитием субклинического гипотиреоидного состояния (показатели ответа: снижение уровня Т4 свободного, повышение содержания ТТГ, антител к тиреопероксидазе и тиреоглобулину);
2) цитолитические процессы и снижение функциональной активности ферментных систем биотрансформации продуктов метаболизма в печени (показатели ответа: повышение активности АСТ и снижение уровня Гл-Б-Т);
3) подавление антиоксидантной защиты (показатели ответа: повышение уровней МДА и общей антиоксидан-тной активности сыворотки крови);
4) нарушение транспортной функции системы крови (показатели ответа: повышение уровня метгемогло-бина).
Выполненные исследования позволяют сформировать комплекс информативных биохимических показателей диагностики нарушений физического развития, ассоциированных с потреблением нитратов, разработать и реализовать технологии профилактики формирующихся метаболических и функциональных нарушений обменных процессов у детей.
Лужецкий Константин Петрович - кандидат медицинских наук, заведующий клиникой профпатологии и медицины труда ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (Пермь), доцент кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» E-mail: [email protected]
Устинова Ольга Юрьевна - доктор медицинских наук, заместитель директора по клинической работе ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (Пермь), заведующая кафедрой экологии человека и безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» E-mail: [email protected]
Вандышева Александра Юрьевна - врач лечебной физкультуры отделения физиотерапии клиники профпатологии и медицины труда ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (Пермь) E-mail: [email protected]
Чигвинцев Владимир Михайлович - научный сотрудник отдела математического моделирования систем и процессов ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (Пермь) E-mail: [email protected]
Литература
1. Бастраков С.И., Николаев А.П. Оценка риска качества питьевой воды для здоровья населения // Санитарный врач. 2013. № 3. С. 9-10.
2. Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Май И.В., Андреева Е.Е. Кластерная систематизация параметров санитарно-эпидемиологического благополучия населения регионов Российской Федерации и городов федерального значения // Анализ риска здоровью. 2016. № 1. С. 4-14.
3. Онищенко Г.Г. Актуальные задачи гигиенической науки и практики в сохранении здоровья населения // Гиг. и сан. 2015. Т. 94, № 3. С. 5-9.
4. Онищенко Г.Г., Рахманин Ю.А., Тутельян В.А. О реализации в системе Госсанэпиднадзора России концепции оценки риска неблагоприятных факторов окружающей среды для здоровья населения России // Вопр. питания. 2003. Т. 72, № 2. С. 3-7.
5. Зайцева Н.В., Шур П.З., Кирьянов Д.А., Камалтдинов М.Р., Цинкер М.Ю. Методические подходы к оценке популяционного риска здоровью на основе эволюционных моделей // Здоровье населения и среда обитания. 2013. № 1 (238). С. 4-6.
6. Галачиев С.М., Макоева Л.М., Джиоев Ф.К., Хаева Л.Х. Возможности эндогенного образования нитрозаминов в желудочном соке in vitro // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2011. Т. 13, № 1 (7). С. 1678-1680.
7. Жукова Г.Ф., Дерягина В.П., Хотимченко С.А. Содержание в продуктах питания нитратов и нитритов и оценка их поступления с пищевым рационом // Вопр. питания. 1993. № 4. С. 47-52.
8. Нитраты, нитриты и N-нитрозосоединения. Женева : Всемирная организация здравоохранения, 1981. 118 с.
9. Фролова Н.В. Экологическая оценка содержания нитратов и нитритов в пищевых продуктах растительного и животного происхождения и методы их снижения : автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2007.
10. Ажипа Я.И. Реакция эндокринных желез на нитратную интоксикацию // Эндокринная система организма и вредные факторы внешней среды : материалы 2-й всесоюзной конференции. Л., 1983. С. 7.
11. Nitrate and Nitrite in Drinking-Water. Draft background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality 24 November 2015. URL: http://www.who.int/water_sanitation_health/ dwq/chemicals/nitrate-nitrite-background-24nov-v2.pdf.
12. Рожков И.М. Структурно-функциональные изменения в системе аденогипофиз-периферийные эндокринные железы в условиях длительного действия нитратов и ее коррекции : автореф. дис. . д-ра биол. наук. Киев, 2006.
13. Грибняк Н.П., Ванханен В.Д., Выхованец Т.А. и др. Гигиеническая оценка нитратной нагрузки в детском дошкольном учреждении // Вопр. питания. 1995. № 5. С. 28-30.
14. Иванова А.С., Пахрова О.А., Назаров С.Б. Состояние эритроци-тарной системы белых крыс при длительной нитратной интоксикации // Гиг. и сан. 2004. № 1. С. 58-60.
15. Еремин Ю.В., Точарина М.Г. Влияние нитратов на состояние щитовидной железы при йодной недостаточности и качественно различном питании // Вопр. питания. 1981. № 5. С. 60-62.
16. Лужецкий К.П., Устинова О.Ю., Землянова М.А. Тиреоидный профиль и антиоксидантный статус у детей в условиях природного дефицита эссенциальных микроэлементов и ингаляционного воздействия струмогенов // Изв. Самар. научн. центра РАН. 2014. Т. 16, № 5 (2). С. 723-727.
17. ATSDR, 2015; Radikova Z., Tajtakova M., Kocan A. et al. Possible effects of environmental nitrates and toxic organochlorines on human thyroid in highly polluted areas in Slovakia // Thyroid. 2008. Vol. 18, N 3. P. 353-362.
18. El-Wakf A.M., Hassan H.A., El-Said F.G. et al. Hypothyroidism in male rats of different ages exposed to nitrate polluted drinking water // Mansoura J. Forensic Med. Clin. Toxicol. 2008. Vol. 15, N 2. P. 77-89.
19. Lundberg J.O., Weitzberg E., Gladwin M.T. The nitrate-nitrite-nitric oxide pathway in physiology and therapeutics // Nat. Rev. Drug Dis-cov. 2008. Vol. 7. P. 156-167.
20. Tajtakova M., Semanova Z., Tomkova Z. et al. Increased thyroid volume and frequency of thyroid disorders signs in schoolchildren from nitrate polluted area // Chemosphere. 2006. Vol. 62, N 4. P. 559-564.
References
Bastrakov S.I., Nikolaev A.P. Health risk assessment of the population caused by drinking water quality. Sanitarniy vrach [Sanitary Doctor]. 2013; (3): 9-10. (in Russian)
Onishchenko G.G., Zaytseva N.V., May, I.V., Andreeva E.E. Cluster systematization of parameters of sanitary and epidemiological welfare of the population of the Russian Federation regions and cities of federal significance. Analiz riska zdorov'yu [Health Risks Analysis]. 2016; (1): 4-14. (in Russian)
Onishchenko G.G. Actual problems of hygiene science and practice in the preservation of public health. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation]. 2015; 94 (3): 5-9. (in Russian) Onishchenko G.G., Rakhmanin Yu.A, Tutelyan V.A. On the implementation of the concept of adverse environmental factors health risk assessment for the population of Russia in the system of Russian Federation Oversight Committee for Sanitation and Epidemiology. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2003; 72 (2): 3-7. (in Russian)
Zaytseva N.V., Shur P.Z., Kiryanov D.A., Kamaltdinov M.R., Cinker M.Yu. Methodical approaches for the health population risk estima-
10.
tion based on evolution models. Zdorov'e naseleniya i sreda obitaniya [Public Health and Environment]. 2013; (1-238): 4-6. (in Russian)
Galachiev S.M., Makoeva L.M., Dzhioev F.C., Haeva LH. Potential of the endogenous formation of nitrosamines in gastric juice in vitro. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossiyskoy akademii nauk [Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2011; 13 (1-7): 1678-80. (in Russian) Zhukova G.F., Deryagina V.P., Khotimchenko S.A. Content of nitrates and nitrites in food and assessment of their intake with food. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 1993; (4): 47-52. (in Russian)
Nitrates, nitrites and N-nitroso compounds. Geneva: World Health Organization, 1981: 118 p.
Frolova N.V. Environmental assessment of nitrate and nitrite content in foods of plant and animal origin and methods of its reducing: Diss. Moscow, 2007. (in Russian)
Azhipa Ya.I. The reaction of the endocrine glands on nitrate toxicity. In: Endocrine system of the body and harmful environmental factors.
2
6
7.
9
5
In: Materialy 2-oy vserossijskoy konferencii [Proceedings of the 2nd 16. All-Union. Conference]. Leningrad, 1983: 7. (in Russian)
11. Nitrate and Nitrite in Drinking-water. Draft background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality 24 November 2015. URL: http://www.who.int/water_sanitation_ health/dwq/chemicals/nitrate-nitrite-background-24nov-v2.pdf.
12. Rozhkov I.M. Structural and functional changes in the system of 17. anterior pituitary-peripheral endocrine gland in the conditions
of a long-acting nitrates, and its correction. Diss. Kiev, 2006. (in Russian)
13. Gribnyak N.P., Vankhanen V.D., Vykhovanets T.A., et al. Hygienic assess- 18. ment of the nitrate load in the children of preschool institutions. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 1995; (5): 28-30. (in Russian)
14. Ivanova A.S., Pahrova O.A., Nazarov S.B. Condition of erythrocyte 19. system of white rats during prolonged nitrate intoxication. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation]. 2004; (1): 58-60. (in Russian)
15. Eremin Yu.V. Tocharina M.G. Effect of nitrate on the state of the thyroid 20. gland with iodine deficiency and qualitatively different food. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 1981; (5): 60-2. (in Russian)
Luzhetsky K.P., Ustinova O.Yu., Zemlyanova M.A. Thyroid profile and antioxidant status of children in the conditions of natural deficiency of essential trace elements and inhalation exposure to goitrogens. Izzvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk [Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences.]. 2014; 16 (5-2): 723-7. (in Rus-sian) ATSDR, 2015; Radikova Z., Tajtakova M., Kocan A., et al. Possible effects of environmental nitrates and toxic organochlorines on human thyroid in highly polluted areas in Slovakia. Thyroid. 2008; 18 (3): 353-62.
El-Wakf A.M., Hassan H.A., El-Said F.G., et al. Hypothyroidism in male rats of different ages exposed to nitrate polluted drinking water. Mansoura J Forensic Med Clin Toxicol. 2008; 15 (2): 77-89. Lundberg J.O., Weitzberg E., Gladwin M.T. The nitrate-nitrite-nitric oxide pathway in physiology and therapeutics. Nat Rev Drug Discov. 2008; 7: 156-67.
Tajtakova M., Semanova Z., Tomkova Z., et al. Increased thyroid volume and frequency of thyroid disorders signs in schoolchildren from nitrate polluted area. Chemosphere. 2006; 62 (4): 559-64.
