CC BY
60
УДК 616-053.4
ТИРЕОИДНЫЙ ПРОФИЛЬ И АНТИОКСИДАНТНЫЙ СТАТУС У ДЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНОГО ДЕФИЦИТА ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ИНГАЛЯЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СТРУМОГЕНОВ
© 2014 К.П. Лужецкий, О.Ю. Устинова, М.А. Землянова
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, г. Пермь
Поступила в редакцию 03.10.2014
У детей, проживающих в условиях природного дефицита эссенциальных микроэлементов (йод, цинк) и ингаляционного воздействия струмогенов (бензол, фенол), выявлен недостаточный уровень йодного и микроэлементного обеспечения (снижение экскреции йода с мочой, содержания цинка и свободного тироксина в крови), изменения структуры и объема щитовидной железы. Установлен дисбаланс окислительных и антиоксидантных процессов - повышение уровня малонового диальдегида плазмы и гидроперекиси липидов, понижение уровня антиоксидантной активности плазмы, повышение глутатион-пероксидазы и супероксиддисмутазы. В условиях комбинированного струмогенного воздействия доказана связь нарушений тиреоидного профиля и антиоксидантного статуса с повышенным содержанием в крови детей бензола и фенола.
Ключевые слова: тиреоидный профиль, антиоксидантный статус, струмогены, йод, цинк, бензол, фенол
В структуре эндокринной заболеваемости детского населения в Российской Федерации патология тиреоидной системы занимает первое место по частоте (более 50%) и значимости негативных последствий для соматического и нервно-психического здоровья детей и подростков [2, 5-7]. С 2010 г. на 43 территориях РФ прирост заболеваемости детей болезнями щитовидной железы составил от 12% до 163%, при этом показатель распространённости в 35 субъектах РФ от 1,2 до 4,2 раз превышал общероссийские уровни (1135,5 сл/на 100 тыс. детского населения). Среди химических техногенных факторов, формирующих загрязнение крупного промышленного города, на фоне сниженной обеспеченности эссенциальными микроэлементами (йод, цинк), серьезную угрозу для формирования эндокринной и тиреоидной патологии при хроническом ингаляционном воздействии представляют органические соединения с доказанным
Лужецкий Константин Петрович, кандидат медицинских наук, заведующий клиникой экозависимой и производственно обусловленной патологии. E-mail: nemo @fcrisk. ru
Устинова Ольга Юрьевна, доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора по лечебной работе. E-mail: [email protected]
Землянова Марина Александровна , доктор медицинских наук, профессор, заведующая отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики. Email: [email protected]
воздействием на гормоногенез (бензол, фенол) [1, 3, 6, 9, 10]. При этом на территориях с высоким уровнем техногенной нагрузки и превышением содержания в атмосферном воздухе фенола и бензола до 3,0 ПДКс.с. (Брянская, Ульяновская, Иркутская, Калужская, Костромская, Томская область, Красноярский и Забайкальский край, Республика Бурятия, Ханты-Мансийский автономный округ), прирост общей заболеваемости детей болезнями щитовидной железы составил от 24,4% до 54,2%, достигнув 1231,34637,0 сл/на 100 тыс. детского населения, что превышает федеральный уровень до 4,0 раз [4,
5].
В настоящее время одним из важных аспектов изучения патогенеза заболеваний щитовидной железы является исследование цитомем-бранных нарушений, обусловленных дисбалансом окислительных и антиоксидантных процессов, инициируемых негативным воздействием химических веществ техногенного происхождения. Вместе с тем ранее выполненные работы не в полном объеме характеризуют особенности тиреоидного гомеостаза и антиоксидантной защиты у детей, проживающих на территориях природного дефицита эссенциальных микроэлементов (йод, цинк) и ингаляционного воздействия струмогенов (бензол, фенол) [8-11].
Цель исследования: провести анализ и оценить нарушения тиреоидного профиля, окислительного и антиоксидантного статуса у детей, проживающих в условиях природного дефицита эссенциальных микроэлементов (йод, цинк) и ингаляционного воздействия струмогенов (бензол, фенол).
Материалы и методы. Проведено лабораторное, химико-аналитическое и функциональное обследование детского населения, проживающего в крупном промышленном городе в условиях сниженной обеспеченности эссенци-альными микроэлементами (йод, цинк) и превышением в атмосферном воздухе содержания бензола и фенола до 4,1/1,0 ПДК м.р./ ПДК с.с. Группу наблюдения составили 190 детей в возрасте 3-7 лет (5,4±0,26 лет), 45,8% всех обследованных детей - мальчики (87 человека) и 54,2% - девочки (103 человек). В зависимости от коэффициентов опасности (HQ), формируемых аэрогенным поступлением фенола и бензола, все обследованные дети были разделены на группы: 1) 92 человека, проживавших на границе промышленного района (HQ 0,23-0,61) - группа наблюдения № 1; 2) 98 человек, проживавших в районе промышленного центра (HQ 0,24-1,41) - группа наблюдения № 2. Группу сравнения составили 94 ребенка в возрасте 3-7 лет (5,5±0,09 лет), проживавших в условно чистом районе города (HQ 0,09-0,43), при этом 43,6% всех обследованных детей - мальчики (41 человек) и 56,4% -девочки (53 человека). Все исследованные территории относятся к районам с лёгким уровнем йодного дефицита (медиана йодурии 53-87 мкг/л) и зобной эндемии средней тяжести (частота зоба по данным УЗИ - 22,8%).
Для выявления особенностей нарушения тиреоидного профиля и антиоксидантного статуса у детей было проведено углубленное лабораторное и функциональное обследование, которое включало:
1) оценку тиреоидного гомеостаза (ТТГ, Т4 свободный, антитела к ТПО в крови) методом иммуноферментного анализа с использованием иммуноферментного анализатора "Infinite F50 Teca" (Австрия);
2) определение уровня экскреции йода с мочой в разовой порции мочи церий-арсенитовым методом (Wawschinek O., 1985 г.), в модификации лаборатории клинической биохимии ЭНЦ РАМН;
3) определение общей антиоксидантной активности (АОА), уровня гидроперекиси липидов (ГПЛ) в сыворотке крови, содержания малонового диальдегида (МДА) в плазме крови, с
помощью спектрофотометра ПЭ-5300в (ОАО «Экохим», Россия, г.С-Петербург);
4) изучение функциональной активности глу-татионпероксидазы (ГПТ), супероксиддисмута-зы (СОД) в сыворотке крови - методом иммуноферментного анализа с использованием иммуноферментного анализатора "Infinite F50 Teca" (Австрия);
5) ультразвуковое сканирование щитовидной железы (положение, размеры, объем, визуальная оценка внешних контуров железы, эхогенности ткани и ее эхоструктуры, оценка характера кровоснабжения железы) проводилась по стандартной методике на аппарате «Toshiba VIAMO» (Япония) с использованием линейного мульти-частотного датчика. Объем щитовидной железы рассчитывали по формуле J. Brunn (1981). Полученные результаты интерпретировали в соответствии с возрастно-половыми нормативами и площадью поверхности тела у детей (Delange F. et al., 1999).
Определение уровня цинка в крови проводилось методом атомно-абсорбционной спек-трофотометрии на спектрофотометре PERKIN-ELMER-3110 с атомизацией в пламени; бензола и фенола - методом капиллярной газовой хроматографии и парафазного анализа с использованием аппаратно-программного комплекса «Хро-матэк-Кристалл-5000» (США).
Для установления причинно-следственных связей между химическими техногенными соединениями (фенол, бензол) поступающими с атмосферным воздухом и развитием у детей ок-сидантных и тиреоидных нарушений было выполнено математическое моделирование, включающее анализ вероятности регистрации анализируемых показателей при возрастании концентрации химических веществ в крови.
Результаты и их обсуждение. В результате проведенных химико-аналитических исследований было установлено, что среднее содержание бензола (0,0007±0,0006 мг/дм3) в крови детей группы наблюдения № 1 соответствовало референтному уровню, в группе № 2 (0,003±0,001 мг/дм3) в 2,1 раза превышало показатель группы сравнения (0,0014±0,0006 мг/дм3) (р<0,05). Концентрация фенола (0,056±0,02-0,07±0,01 мг/дм3) в крови детей групп наблюдения № 1,2 в 1,5-1,8 раза превышала показатель группы сравнения (0,038±0,008 мг/дм3) (р<0,05), в 5,6-7,0 референтный норматив (0,01±0,037 мг/дм3)(р<0,05). Содержание цинка (3,07±0,13-3,32±0,12 мг/дм3) в крови детей всех исследуемых групп наблюдения в 2,1-2,3 раза было достоверно ниже референтного уровня (р<0,05) (табл. 1).
Таблица 1. Содержание химических соединений в крови детей групп исследования,
мг/дм3, М±т
Вещество Референтный уровень Группа наблюдения Группа сравнения
№1 №2
бензол 0,0±0,0 0,0007±0,0006 0,003±0,001* ** 0,0014±0,0006*
фенол 0,01±0,0037 0,056±0,02"" 0,07±0,01"'"" 0,038±0,008"
цинк 7,00±0,014 3,07±0,128'" 3,32±0,122* 3,19±0,11*
Примечание: - достоверность различий с референтным уровнем, р1<0,054; - достоверность различий с группой сравнения, р2<0,05
Исследование показателей антиоксидант-ной защиты свидетельствовало об активизации процессов свободно-радикального окисления у детей групп наблюдения с последующим накоплением продуктов пероксидации. Уровень 1 ПЛ в сыворотке крови детей групп наблюдения № 1 и 2 в среднем составлял 350,8±36,1 -383,44±46,16 мкмоль/дм3, что в 1,4-1,5 раза
превышало аналогичный показатель в группе сравнения (р=0,000). Содержание МДА в плазме крови обследованных детей групп наблюдения в среднем составляло 3,5±0,2-3,6±0,1 мкмоль/см3, что в 1,3 раза превышало аналогичный показатель в группе сравнения (2,75±0,14 мкмоль/см3, р=0,000) (табл. 2).
Таблица 2. Результаты исследования окислительного гомеостаза у детей групп исследования, М±т
Показатель Но рма Группа наблюдения Группа сравнения р1 р2
Low Н1цЬ №1 №2
гидроперекиси липидов, мкмоль/дм3 0,0 350,0 350,8±36,1 383,4±46,2 250,4±26,5 0,00 0,00
МДА, мкмоль/см3 1,8 2,5 3,5±0,2 3,6±0,1 2,75±0,1 0,00 0,00
Примечание: р1 - достоверность различий группы наблюдения № 1 с группой сравнения; р2 - достоверность различий группы наблюдения № 2 с группой сравнения
Оценка состояния антиокислительных процессов выявила перенапряжение и снижение ресурсов антиоксидантной защиты в ответ на активацию свободно-радикального окисления в условиях повышенного содержание бензола и фенола в крови детей. Уровень АОА сыворотки
составил 32,3±1,4-31,8±1,5%, что в 1,1-1,2 ниже физиологической нормы и показателя группы сравнения (36,6±1,7%) (р=0,001). При этом в группе наблюдения № 1 выявлена повышенная в 1,5 раза относительно группы сравнения активность ГПТ (51,4±9,4 нг/см3) (р=0,001) (табл. 3).
Таблица 3. Результаты исследования антиоксидантной активности у детей групп исследования, М±т
Показатель Норма Группа наблюдения (М±m) Группа сравнения р1 р2
Low Н1цЬ №1 №2
АОА, % 36,2 38,6 32,3±1,4 31,8± 1,5 36,6±1,7 0,00 0,01
глутатионпероксидаза, см3 27,5 54,7 51,4±9,4 33,9±5,4 33,5±5,3 0,00 0,91
супероксиддисмутаза, нг/см3 45,9 98,3 72,3±11,2 42,0±6,1 51,9±4,9 0,00 0,05
Примечание: р1 - достоверность различий группы наблюдения № 1 с группой сравнения; р2 - достоверность различий группы наблюдения № 2 с группой сравнения
Наиболее высокие показатели активности СОД - внутриклеточного фермента, отвечающего за ингибирование активных форм кислорода, установлены у детей группы наблюдения № 1 (72,3±11,2 нг/см3), в 1,4 раза превышающие показатель группы сравнения (51,8±4,9 нг/см3, р=0,001). При этом в группе наблюдения № 2 уровень СОД определялся ниже предела физиологической нормы (42,0±6,1 нг/см ) и в 1,2 - ниже показателя группы сравнения, что может
свидетельствовать о снижении резервных возможностей антиоксидантной защиты (р<0,05).
У детей групп наблюдения установлена достоверная причинно-следственная связь: вероятности повышения уровня 1 ПЛ в крови ^2=0,41; F<46,7 р=0,000) и МДА в плазме крови ^2=0,25; 23, F<23,67 р=0,000) при повышенном содержании бензола, повышения активности ГПТ и СОД в сыворотке крови при повышенном содержании в крови фенола ^2=0,17-0,78;
8,13^<314,18; р=0,000-0,026). В группах наблюдения №1, 2 выявлен недостаточный уровень йодного обеспечения (йодурия - 7,47±2,2-8,6±2,7 мкг/100см3), при этом, экскреция йода с мочой снижена в 1,1-1,2 раза относительно группы сравнения (9,4±2,5 мкг/100см3), в 1,3
раза физиологической нормы. При оценке уровня йодного дефицита пониженное содержание йода в моче выявлено у 75,0-90,0% обследованных детей групп наблюдения, при 44,4% в группе сравнения (р=0,016-0,027) (табл. 4).
Таблица 4. Показатели гормонального гомеостаза и уровня антител к ТПО, М±т
Показатель Но рма Группа наблюдения Группа сравнения
Low High №1 №2
Т4 свободный, пмоль/л 10,0 25,0 16,6±0,5* 16,4±1,1* 19,1±0,5
ТТГ, мкМЕ/см3 0,3 4,0 1,4±0,1 1,2±0,2* 1,6±0,1
антитела к ТПО, МЕ/см3 0,0 30,0 1,9±0,5* 3,0±3,6 2,9±1,0
йодурия, мкг/100см3 10,0 50,0 7,47±2,2* 8,6±2,7 9,4±2,5
Примечание: - достоверность различий показателей с группой сравнения (р<0,001 -0,05)
Содержание гормонов гипофизарно-тиреоидной системы (ТТГ - 1,2±0,2-1,8±0,1 мкМЕ/см3 и Т4 свободного - 16,4±1,1-16,6±0,5 пмоль/л), антител к ТПО (1,9±0,5-3,0±3,6 МЕ/см3), у всех детей находилось в пределах нормативных значений, при этом уровень свободного тироксина в группах наблюдения в 1,2 раза был достоверно ниже группы сравнения -19,1±0,5 пмоль/л (р<0,05). Ультразвуковое исследование щитовидной железы выявило в группах наблюдения изменения структуры и объема органа у 32,6-43,4% обследованных детей, диффузные изменения структуры щитовидной железы у 28,7-36,7%, что в 1,7-2,4 раза больше, чем в группе сравнения (16,7-17,9%, р=0,00-0,079).
По результатам проведенного исследования в условиях сниженной обеспеченности эс-сенциальными микроэлементами (йод, цинк) у детей, имеющих повышенное содержание фенола в крови до 1,5 раз (группа наблюдения № 1), на фоне активизации процессов свободно-радикального окисления липидов (повышение уровня МДА в 1,3 раза, гидроперекисей липидов в 1,4 раза) установлено напряжение показателей антиоксидантной защиты (повышение относительно группы сравнения ГПТ в 1,5 раза, СОД в 1,4 раза), наличие изменений структуры и объема щитовидной железы у 28,7%. В группе наблюдения № 2 (содержание бензола в крови превышено до 2,1 раза, фенола до 1,8 раза), выявлено повышение активности окислительных процессов (увеличение уровня МДА в 1,3 раза, гидроперекисей липидов в 1,5 раза), нарушение показателей антиоксидантной защиты (снижение относительно группы сравнения АОА и СОД в 1,2 раза), наличие изменений структуры и объема щитовидной железы у 43,4%, с диффузными изменениями у 36,7% детей).
У детей групп наблюдения установлена достоверная причинно-следственная связь:
вероятности повышения уровня гидроперекиси липидов в крови (R2=0,41; F<46,7 р=0,000) и МДА в плазме крови (R2=0,25; 23, F<23,67 р=0,000) при повышенном содержании бензола, повышения активности глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы в сыворотке крови при повышенном содержании в крови фенола (R2=0,17-0,98; 8,13<F<314,18; р=0,000-0,026).
Выводы: условиях природного дефицита эссенциальных микроэлементов (йод, цинк) и ингаляционного воздействия струмогенов (бензол, фенол), в качестве ранних маркеров тирео-идных нарушений у детей выступают показатели антиоксидантной защиты и окислительного гомеостаза обменных процессов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Анчикова, Л.И. Взаимосвязь факторов вредного производства с нарушениями тиреоидного статуса и содержания микроэлементов в крови у больных в условиях йоддефицитной местности и их коррекция // Современные аспекты хирургической эндокринологии: матер. IX (XI) симп. по хирург. эндокринологии. - Челябинск, 2000. С. 350-354.
2. Баранов, АА. Основные тенденции динамики состояния здоровья детей в российской федерации. Пути решения проблем / А.А. Баранов, А.Г. Ильин // Вестник Российской академии медицинских наук. 2011. № 6. С. 12-18.
3. Возгомент, О.В. Гигиеническая характеристика факторов, формирующих тиреоидную патологию у детей / О.В. Возгомент, И.П. Корюкина, А.И. Ами-нова, К.П. Лужецкий // Фундаментальные исследования. 2010. № 2. С. 28-30.
4. Государственный доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2012 году». - М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2013. 176 с.
5. Дедов, И. Заболевания щитовидной железы в регионе легкого йодного дефицита / И. Дедов, Г. Мельниченко, В. Фадеев, Т. Моргунова // Врач. 2008. № 10. С. 51-57.
6. Лужецкий, К.П. Структурно-динамический анализ эндокринной патологии у детей, проживающих в условиях воздействия химических техногенных факторов среды обитания (на примере Пермского края) / К.П. Лужецкий, О.Ю. Устинова, Л.Н. Пала-гина // Здоровье населения и среда обитания. 2013. № 11 (248). С. 32-35.
7. Лужецкий, К.П. Йоддефицитные заболевания при-родно-обусловленного происхождения у детей Пермского края // Здоровье населения и среда обитания. 2010. № 3. С. 25-30.
8. Лужецкий, К.П. Особенности клинико-лабора-торного статуса у детей с йоддефицитными заболеваниями, проживающих в условиях комбинированного воздействия природно-техногенных факторов / К.П. Лужецкий, И.П. Корюкина, О.Ю.
Устинова и др. // Фундаментальные исследования. 2010. № 2. С. 65-67.
9. Онищенко, Г.Г. Профилактика зобной эндемии на территориях с сочетанным воздействием химических факторов технологического и природного ге-неза / Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцева, МА. Землянова // Гигиена и санитария. 2004. № 1. С. 12-17.
10. Поздняк, А.О. Роль некоторых факторов внешней среды в развитии эндемического зоба // Гигиена и санитария. 2002. № 4. С. 13-15.
11. Ременякина, Е.И. Сравнительный анализ состояния про/-антиоксидантной защиты у пациентов с дисфункцией щитовидной железы различного генеза / Е.И. Ременякина, И.И. Павлюченко, О.С. Охремен-ко, Ю.С. Панасенкова // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 35-39.
THYROID PROFILE AND ANTIOXIDANT STATUS AT CHILDREN LIVING IN CONDITIONS OF NATURAL DEFICIENCY OF ESSENTIAL MICRONUTRIENTS AND UNDER INHALATION EXPOSURE OF STRUMOGENS
© 2014 K.P. Luzhetsky, O.Yu. Ustinova, M.A. Zemlyanova
Federal Scientific Center of Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm
The insufficient level of iodine and microelements' supply (decrease urinary iodine excretion, zinc content and free thyroxine in the blood), changes in the structure and thyroid volume were detected in the children living in the natural deficiency of essential micronutrients (iodine, zinc) and under inhalation exposure of strumogens (benzene, phenol). The imbalance of oxidative and antioxidant processes such as peroxidation of plasma by malondialdehyde and lipid hydroperoxidation, plasma antioxidant activity decline, excessive presence of glutathione peroxidase and superoxide dismutase have been established. It has been proved that under the combined strumogens' exposure there is a relation of the disorders of thyroid profile and antioxidant status with the excessive presence of benzene and phenol in children's blood.
Keywords: thyroid profile and antioxidant status, strumogens, iodine, zinc, benzene, phenol
Konstantin Luzhetskiy, Candidate of Medicine, Head of Environmental and Hereditary Immunopathology Clinic. E-mail: [email protected]
Olga Ustinova, Doctor of Medicine, Deputy Director on Medical Work. E-mail: [email protected] Marina Zemlyanova, Doctor of Medicine, Professor, Head of the Biochemistry and Cytogenetic Diagnostic Methods. E-mail: [email protected]
