CC BY
66
ГИГИЕНА
УДК616-056.22-07:613.632
ПОИСК АДЕКВАТНЫХ БИОМАРКЕРОВ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Виктор Степанович Рукавишников, Наталья Васильевна Ефимова, Людмила Гавриловна Лисецкая, Наталья Анатольевна Тараненко, Елена Александровна Абраматец,
Ольга Юрьевна Катульская
Ангарский филиал Восточно-Сибирского научного центра экологии человека СО РАМН "НИИмедицины труда и экологии человека" (директор — чл.-корр. РАМН, проф. В.С. Рукавишников), г. Ангарск,
e-mail: [email protected]
Реферат
Проведена оценка уровней химической нагрузки и распространенности заболеваний на территориях Иркутской области. Изучена экскреция тяжелых металлов, йода, формальдегида с мочой у 780 детей в возрасте 5—14 лет. Выявлена достоверная связь состояния здоровья с содержанием токсикантов (распространенности бронхиальной астмы и формальдегида, патологии щитовидной железы и йода, синдрома вегетативной дисфункции и ртути). В качестве индикативных показателей для регионального информационного фонда Иркутской области предложены биомониторинг ртути, йода, формальдегида.
Ключевые слова: биомаркеры, формальдегид, ртуть, йод, социально-гигиенический мониторинг.
Содержание и баланс химических ингредиентов в органах и тканях может служить биомаркером, отражающим либо течение нормальных процессов в организме, либо формирование патологии [7]. Указанное определило цель исследования — дать научное обоснование блока биомониторинга для системы регионального информационного фонда (РИФ) Иркутской области.
Для формирования РИФ были проведены исследования, включавшие три последовательных этапа. На первом этапе дана оценка уровней химической нагрузки и распространенности заболеваний на административных территориях Иркутской области по данным отчетов (ф12) за три года. По указанным материалам были выявлены территории наибольшего риска и территории, подверженные малым уровням воздействия. На втором этапе было обследовано детское население территорий Иркутской области как расположенных вблизи крупных первичных источников химического загрязнения окружающей среды (гг. Ангарск, Шелехов, Иркутск, Усолье-Сибирское, Саянск), так и сельских районов — интактных (Жигаловский, Ка-
зачинский, Усть-Удинский) и расположенных в зоне влияния вторичных источников ртутного загрязнения (Усольский, Бала-ганский, Аларский, Черемховский). Всего было обследовано 780 детей в возрасте 5—14 лет. Обследование включало осмотр, интервьюирование родителей с целью оценки эндогенных и экзогенных факторов, анкетирование [1], анализ суточной пробы мочи на содержание йода, ртути, цинка, меди, свинца, кадмия, формальдегида.
Концентрацию цинка, меди, кадмия в моче определяли на атомно-абсорбци-онном спектрофотометре «Спектр-5-1" с использованием аналитических линий 213,9 нм для цинка, 324,7 нм для меди, 228,8 нм для кадмия. Неселективное поглощение в пламени "пропан-воздух" учитывали за счет двухимпульсного питания спектральных ламп. Чувствительность определения в минерализатах составляла 0,01 мкг/мл по цинку, 0,05 мкг/мл по меди, 0,01 мкг/мл по кадмию. Концентрацию ртути в моче определяли на анализаторе ртути "Юлия-2м". В основу работы преобразователя положен непламенный атомно-абсорбционный метод, основанный на измерении поглощения излучения с длиной волны 253,7 нм атомами ртути. Для оценки содержания ртути использовалось кислотное разложение биосубстратов азотной кислотой в герметичных реакторах при температуре +150оС в течение 1 часа в сушильном шкафу. Содержание йода в моче находили фотометрическим кинетическим церий-арсенитным методом. Нижний предел содержания йода достигал 1 мкг. Сущность метода основана на измерении скорости реакции между церием (IV) и мышьяком (III) в кислом растворе с последующим це-риметрическим определением йода.
На третьем этапе проводилась статистическая обработка данных с расчетом средних арифметических величин, их стандартных ошибок и 95-процентных доверительных интервалов (ДИ), медиан. Для подтверждения связи циркуляции токсикантов в организме и нарушений здоровья использовались коэффициент
корреляции Пирсона (г ) и коэффици-
ху
ент корреляции рангов, предложенный К. Спирменом (г ). Значимость коэффициента определяли путем сравнения полученного г с критической точкой гя (равной 0,68 для нашего количества степеней свободы и уровня значимости р<0,05).
Общая заболеваемость по всем классам болезней в Иркутской области составляла 1349 (95-процентный ДИ 1129-1560) случаев на 1000 населения. Наиболее высокие показатели общей заболеваемости характерны для населения гг. Шелехов (2001%о), Иркутск (1869%о). Достоверно ниже среднеобластного уровня заболеваемость в Заларинском (804%) и Жигалов-ском (1006%) районах. Структура заболеваемости населения рассматриваемых территорий имела статистически значимые (по критерию %2) различия, связанные с более высоким рангом болезней опорно-двигательного аппарата в гг. Иркутск, Шелехов, Ангарск (2-й ранг), моче-выделительной системы в сельских районах, особенно северных (2—3-й ранги). Наиболее выражены различия в общей заболеваемости по отдельным территориям в детской субпопуляции, что позволяет рассматривать данную группу населения как наиболее сенситивную к воздействию экологических факторов.
По уровню техногенной нагрузки Иркутская область занимает одно из первых мест в РФ. Наиболее высокие уровни химического воздействия приходятся на южные и северо-западные районы области. На территории Иркутской области расположены города с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха — Ангарск, Братск, Иркутск, Усолье-Си-бирское, Черемхово, Шелехов. Выбросы в воздушный бассейн Иркутской области составили 567,0 тыс. т/год, из них 14,9% поступает от автотранспорта. Основной вклад в суммарный выброс по области от стационарных источников вносят предприятия Ангарска — 28% (нефтехи-474
мическая промышленность, теплоэнергетика), Братска — 17% (лесохимическая промышленность, цветная металлургия, теплоэнергетика), Иркутска — 9,9% (теплоэнергетика), Усть-Илимска — 8,2% (лесохимическая промышленность), Усолья-Сибирского и Шелехова — по 6% (химическая промышленность и цветная металлургия соответственно), Саянска — 4,5% (химическая промышленность). Список приоритетных атмосферных загрязнителей включает формальдегид, 3,4 бенз(а)пирен, диоксид азота, фтористый водород. Достаточно высокие концентрации тяжелых металлов отмечены в почвах городов. Так, среднее содержание свинца в районе г. Иркутска составило в среднем 1,7 ПДК, концентрации меди и цинка — соответственно в 2,6 и 3,4 раза выше фоновых. Общий ареол загрязнения земель тяжелыми металлами включает города Иркутск, Ангарск, Усолье-Сибирское. В почвах территорий, расположенных в зоне влияния выбросов химических комбинатов с цехами по производству хлора и каустической соды ртутным методом, наблюдалось загрязнение ртутью. Многолетние загрязнения окружающей среды привели к появлению техногенных геохимических аномалий ртути в донных отложениях реки Ангары и Братского водохранилища, являющихся источниками вторичного загрязнения экосистемы [4].
Наряду с антропотехногенным загрязнением окружающей среды в Иркутской области существует проблема природных элементозов, что связано с биогеохимическими особенностями — низким содержание йода, фтора в воде, меди в почве и избытком кадмия, цинка на отдельных территориях области.
По данным областного эндокринологического диспансера, увеличение щитовидной железы на территории области выявляется у 40—50% обследуемых [3]. Медиана выведения йода у детей на всех обследованных территориях свидетельствует о выраженном йоддефиците (табл. 1). Большинство детей в промышленных городах области имели умеренную степень йодного дефицита. Доля детей с тяжелой степенью йоддефицита в Ангарске составляла 19,8%, в Шелехове — 23,4%, в Иркутске — 21,7%.
Многолетние наблюдения показыва-
Таблица 1
Экскреция с мочой химических веществ у детей в Иркутской области (медиана)
Обследованные районы Формальдегид, нмоль/дм3 (70) Ртуть, нмоль/ дм3 (до 50) Йод, мкмоль/ дм3 (0,22- 0,35) Цинк, мкмоль/дм3 (3,69-8,06) Медь нмоль/дм3 (344-609) Кадмий, нмоль/дм3 (0, 3-44,6) Свинец нмоль/дм3 (до 242)
Иркутск 100,2 Не обн. 0,27 5,73 127,2 20,83 111
Ангарск 120,6 Не обн. 0,33 8,74 247,1 Н/д 82,11
Саянск 117,7 5 0,3 6,42 318 27,77 Н/д
Шелехов 97,4 Не обн. 0,24 5,96 47,1 Н/д 28,8
Заларин-ский район 93,5 Не обн. 0,26 5,23 120,85 21,6 Н/д
Казачин-ский район 72,8 Не обн. 0,3 3,78 208,3 32,69 Н/д
Жигалов-ский район 69,3 Не обн. 0,28 5,97 263,8 26,71 Н/д
Примечания: в скобках представлены 25-75 процентиль региональных показателей химических элементов [7]; не обн. — содержание веществ ниже предела обнаруживания; н/д — нет данных.
ют постоянную циркуляцию токсикантов в организме всех групп населения региона [2, 6]. К числу приоритетных конта-минантов в Иркутской области относятся формальдегид и ртуть, поэтому остановимся более подробно на данных об их воздействии на здоровье населения.
Доказано, что формальдегид содержится в значительных количествах в атмосферном воздухе крупных городов, а также выделяется в жилых зданиях мебелью и полимерными материалами. Медиана экскреции формальдегида с мочой у детей промышленных центров составила 104,1 нмоль/дм3 (ДИ - 70,5-124,0), что выше, чем у детей, проживающих в сельских районах, где медиана экскреции формальдегида равна 78,4 нмоль/дм3 (ДИ — 59,2—99,3 нмоль/дм3). Доля детей, в моче которых содержание формальдегида превышало фоновый уровень (70 нмоль/дм3), составляла в среднем 70%, причем в промышленных городах данный показатель был достоверно выше, чем в сельских районах (85,2±2,8%, против 50,1±5,9%; р<0,05). Известно, что формальдегид обладает аллергенным действием, в связи с этим в качестве его неблагоприятного воздействия рассматривалась распространенность бронхиальной астмы (БА).
Доверительный интервал распространенности БА в Иркутской области составил 883—1165 случаев на 100 тысяч населения. Наиболее высокий уровень зарегистрирован в г. Иркутске (1581 на 100 тысяч населения). В городах Ангар-
ске и Саянске распространенность БА не отличается от среднеобластного уровня, а в Жигаловском, Казачинском, Заларин-ском райнах она ниже (р<0,05). При изучении зависимости распространенности БА от содержания формальдегида в моче была выявлена статистически значимая корреляция (г8р=0,75 и гху=0,41), позволяющая оценить "вклад" экспозиции формальдегидом в распространенность БА на изучаемой территории (14,5%).
Анализ мочи показал, что в организме большей части детей Иркутской области содержится ртуть в физиологических пределах (табл.2). Распространенность
Таблица 2
Содержание ртути в биосредах у детей в Иркутской области (М±т)
Районы обследования Моча, нмоль/дм3 СВД (на 100 осмотренных)
Саянск 8,85±2,35 9,2±3,3
Балаганский 10,3±3,6 45,0±3,1
Иркутск не обн. 7,2±2,8
Заларинский не обн. 20,0±4,3
Усть-Удинский не обн. 6,3±2,5
Аларский 6,25±2,55 17±3,8
Черемховский 9,5±4,95 13±3,7
Жигаловский не обн. 13±4,1
Казачинский не обн. 8,7±6,3
Усольский 8,55±2,05 11,6±2,7
носительства ртути и ее средние уровни в биосубстратах детей из городов Иркутской области ниже, чем в таких районах, как Балаганский, Усольский. У большинства детей Шелехова, Ангарска и Усолья-Си-
475
бирского ртуть в моче не обнаружена, но 7,0±1,9% детей гг. Шелехова и Усолья-Си-бирского, а также 10±2,3% детей г. Ангарска являлись носителями ртути в пределах фонового уровня. Наиболее широко распространено носительство ртути у детей в Балаганском районе, где концентрация ртути выше фоновой у 50% обследованных. Кроме того, было установлено, что у 2,5% детей Усть-Удинского, у 10% из Аларского и у 17% из Балаганского районов содержание ртути в волосах выше допустимого по критериям ВОЗ. Последний факт, возможно, обусловлен более высоким загрязнением ртутью акватории Братского водохранилища, поступлением токсиканта в пищевую цепь и особенностями пищевого рациона местного населения. При интервьюировании установлено, что 30% жителей ежедневно употребляли в пищу местные виды рыбы, содержащие ртуть в количествах до 4 ПДК, еще 30% — в сезон активного лова (весна-лето).
При неврологическом обследовании детей, проживающих в промышленных центрах, показатели распространенности синдрома вегетативной дисфункции (СВД) составляли 3,9—7,2%, а доля здоровых — от 54,2 до 75,2%. Среди детей в Балаганском и Усольском районах распространенность СВД значительно выше, чем в других районах и промышленных центрах (средний показатель — 25,3±2,4 на 100 обследованных, не имеют признаков СВД 30±2,6% детей). При анализе связи распространенности СВД с концентрацией ртути в моче детей, проживающих на изучаемых территориях, выявлена прямая корреляция (г =0,7). Коэффициент парной корреляции (г =0,49) позволяет
ху
оценить вклад воздействия ртути в распространенность СВД, составивший 24% от общего числа случаев среди детского населения Иркутской области.
Полученные результаты позволили включить биомониторинг ртути как дополнительный блок в РИФ. В связи с необходимостью максимально широко использовать в скрининговых программах неинвазивные методы с достаточной информативностью в качестве субстрата целесообразно использовать мочу [3, 5, 9]. В число мониторируемых специфичных для Иркутской области веществ должны входить формальдегид и ртуть. Контроль 476
за экскрецией йода актуален не только для Иркутской области, но и для многих территорий РФ и зарубежья вследствие дефицита йода на территориях с нарушенным балансом микроэлементов [3, 8]. Роль других эссенциальных микроэлементов (в том числе цинка, меди), возможно, нарушающих здоровье населения Иркутской области, требует дальнейшего изучения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вейн А.М., Соловьева А.Д., Колесова О.Л. Вегетосо-судистая дистония. — М., 1981. — 320 с.
2. Ефимова Н.В., Дорогова В.Б., Журба О.М., Никифорова В.А. Оценка воздействия фтора на детское население Иркутской области // Мед. труда и пром. экол.— 2009. — № 1.— С. 23—26.
3. Йод и здоровье населения Сибири / Под ред. М. Ф.Савченкова, В.Г. Селятицкой — Новосибирск: Наука, 2002.— 287с.
4. Коваль П.В., Калмычков Г.В., Лавров С.М. и др. Антропогенная компонента и баланс ртути в экосистеме Братского водохранилища/ Докл. Акад. наук РАН. — 2003.— Т. 288., №2. — С. 1—3.
5. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение): практическое руководство для врачей и студентов.— М., 1997.— 71с.
6. Тараненко Н.А., Ефимова Н.В., Рычагова О.А. К вопросу изучения химического загрязнения воздушной среды закрытых помещений детских учреждений у взрослых: результаты Национального многоцентрового исследования НАБАТ// Тер арх. — 2005. — № 3. — С.36-43.
7. Biomaikers: definitions working group. Biomarkers and surrogate endpoint: preferred definitions and conceptual framework.// Clin. Pharmacol. Ther.— 2001.— Vol. 69—P.89—95.
8. Fountoulakis S, Tsatsoulis А. On the pathogenesis of autoimmune thyroid disease: a unifying hypothesis// Clin. Endocrin. — 2004.— Vol.60.— P. 397—409.
9. Jarup L. Hazards of heavy metal contamination// Br. Med. Bul. — 2003. — Vol.68.— P.167—182.
Поступила 26.05.09.
A SEARCH FOR ADEQUATE BIOMARKERS FOR ESTABLISHING THE INFLUENCE OF CHEMICAL FACTORS ON THE HEALTH OF THE POPULATION
V.S. Rukavishnikov, N.V. Efimova, L.G. Lisetskaya,
N.A. Taranenko, E.A Abramatets, O.Yu. Katul'skaya
Summary
Carried out was an assessment of the chemical load and prevalence of diseases in the territories of the Irkutsk region. Studied was the excretion of heavy metals (mercury, lead, copper, zinc, cadmium), iodine, formaldehyde with urine (examined were 780 children aged 5-14 years). Established was a significant interrelation between the health status and content of toxicants (the prevalence of bronchial asthma and formaldehyde, pathology of the thyroid gland and iodine, syndrome of autonomic dysfunction, and mercury). Mercury, iodine and formaldehyde were proposed as indicative indices for the regional information fund of the Irkutsk region.
Key words: biomarkers, formaldehyde, mercury, iodine, social hygiene monitoring.
