ОЦЕНКА  ДЫХАТЕЛЬНОЙ  СИСТЕМЫ  ПОДРОСТКОВ,  ПРОЖИВАЮЩИХ  НА  УРБАНИЗИРОВАННЫХ  ТЕРРИТОРИЯХ

Намазбаева  Зулкия  Игеновна

д-р  мед.  наук,  профессор,  руководитель  лаборатории  экологической  биохимии  и  генетики  Национального  центра  гигиены  труда  и  профессиональных  заболеваний,  Республика  Казахстан,  г.  Караганда

E-mail:  zin9357@mail.ru

Базелюк  ЛюдмилаТимофеевна

д-р  биол.  наук,  профессор,  главный  научный  сотрудник  лаборатории  экологической  биохимии  и  генетики  Национального  центра  гигиены  труда  и  профессиональных  заболеваний,  Республика  Казахстан,  г.  Караганда

E-mail:  bazeluk42@mail.ru

Ешмагамбетова  Алия  Борашевна

канд.  биол.  наук,  ведущий  научный  сотрудник  лаборатории  экологической  биохимии  и  генетики  Национального  центра  гигиены  труда  и  профессиональных  заболеваний,  Республика  Казахстан,  г.  Караганда

E-mail:  alisha081175@mail.ru

Введение.  На  урбанизированных  территориях  атмосферный  воздух  представляет  комплекс  токсичных  веществ  в  виде  различных  газообразных,  неорганических  и  органических  соединений,  которые  непосредственно  контактируют  с  дыхательной  системой.  Если  учесть,  что  поверхность  органов  дыхания,  контактирующая  с  внешней  средой,  значительно  чувствительнее  кожи  и  больше  по  площади,  то  это  может  не  только  объяснить  лидирующее  положение  респираторной  системы  в  структуре  заболеваемости  населения,  но  и  служить  аргументом  для  более  глубокого  изучения  защитной  (выделительной  и  кондиционирующей)  функции  дыхательной  системы  при  сложившихся  экологических  ситуациях  [18,  c.  71—75;  19,  с.  17—25;  21,  с.  1117—1123].  В  барьерной  функции  легких  участвуют  все  элементы  эпителия  воздухоносных  путей.  Первичную  и  основную  защитную  функцию  выполняет  полость  носа.  Слизистую  оболочку  носа  можно  рассматривать  как  постоянно  обновляющийся  подвижный  фильтр,  представляющий  одну  из  первых  линий  защиты  организма  от  воздействия  ингалированных  газов,  пылей,  органических  и  неорганических  соединений.  Для  выполнения  функции  фильтра  необходим  оптимальный  уровень  функционирования  всей  клеточной  системы,  формирующей  слизистую  оболочку  полости  носа  (СОПН).  Целостность  поверхностных  клеток  СОПН,  формирующая  вязкость  и  активность  реснитчатого  аппарата  —  одно  из  условий  успешного  выведения  ингалированных  веществ.  Даже  небольшое  изменение  со  стороны  СОПН  нарушает  функцию  реснитчатого  эпителия  и  ухудшает  клиренс  ингалированных  частиц.  Десквамация  и  распад  клеток  альвеолярного  эпителия,  а  также  макрофагов  способствует  усиленному  образованию  сурфактанта  [6,  с.  5—13;  20,  с.  1402—1405;  9,  с.  69—79;  11,  с.  18—22;  13,  с.  83—87;  18,  с.  71—75;  19,  с.  17—25;  21,  с.  1117—1123].  Усиленный  синтез  сурфактанта  оценивают  как  проявление  защитной  функции  альвеолярных  клеток,  что,  в  первую  очередь,  проявляется  изменением  его  биохимических  свойств.  В  настоящее  время  для  оценки  состояния  легочного  сурфактанта  используется  конденсат  выдыхаемого  воздуха  (КВВ)  в  качестве  индикатора  неспецифического  поражения  легочной  ткани  токсичными  агентами  [16,  с.  65—68].

Одним  из  ключевых  метаболических  механизмов  в  патогенезе  действия  химических  факторов  на  организм  является  оксидативный  стресс,  что  проявляется  нарушением  баланса  в  системе  оксиданты  (ПОЛ)  —  антиоксиданты  (АОЗ),  принимающих  участие  в  важных  биологических  процессах  —  апоптоз,  фагоцитоз,  воспаление  и  др.  Важная  роль  отводится  оксиду  азота  в  качестве  сигнальной  молекулы  надклеточной  структуры  в  регуляции  продукции  биогенных  аминов,  а  также  в  повреждении  мембранных  структур  клеток,  а  именно  ферментативных  систем  посредством  конгломерации  и  необратимой  инактивации  последних  [13,  с.  83—87].

О  нарушении  клеточного  механизма  защиты  верхних  дыхательных  путей  оценивали  по  структурно-функциональной  активности  многорядных  реснитчатых  цилиндрических  эпителиев  (плоских,  цилиндрических,  кубических  клеток  и  нейтрофилов)  слизистой  носа.  Как  известно,  возрастание  количества  деструктивно  измененных  клеток  слизистой  отражает  цитотоксичность  атмосферных  загрязнителей  и  играет  ключевую  роль  в  патогенезе  интоксикации.  Целостность  фагоцитов  обеспечивает  не  только  полноценное  поглощение  ксенобиотиков  и  их  расщепление,  но  является  предпосылкой  эффективного  самоочищения  легких  (пульмонарный  клиренс).  В  связи  с  этим,  важно  определить  содержание  токсичных  металлов  в  крови  и  функциональную  активность  фагоцитов,  как  один  из  критериев  защитной  функции  респираторной  системы.

Цель  работы:  Оценка  верхних  дыхательных  путей  на  метаболическом  и  клеточном  уровне  и  определение  содержание  металлов  в  крови  у  подростков,  проживающих  на  урбанизированных  территориях.

Материалы  и  методы

Проведенные  исследования  атмосферного  воздуха  промышленного  города  показали  высокое  загрязнение,  где  индекс  загрязнения  атмосферы  (ИЗА₅)  составил  17  ±  2,  в  летнее  время.  Выявлено  превышение  ПДК  с.с.  атмосферного  воздуха  по  взвешенным  веществам  (в  2,5  раза),  ксилолу  (в  1,5  раза),  саже  (в  1,5  раза),  формальдегиду  (в  2  раза),  бенз(а)пирену  (в  3,5  раз),  кадмию  (в  1,5  раза),  ртути  (0,7  раз).

Провели  когортное  исследование  микроэлементного  состава  крови  и  биохимический  анализ  КВВ  —  110  человек  и  цитологический  анализ  СОПН  у  подростков  в  возрасте  14—16  лет,  проживающих  в  промышленном  городе.  Обследование  подростков  проводилось  с  письменного  разрешения  родителей  (карта  информированного  согласия  на  участие  в  медико-биологическом  мониторинге),  в  качестве  контрольной  группы  были  выбраны  подростки,  проживающие  в  экологически  благополучном  регионе  в  количестве  56  человек.  Для  обследования  выбирали  организованных  ребят,  посещающих  образовательные  учреждения  —  школы,  отвечающие  санитарно-гигиеническим  требованиям.  Сформировали  качественно  однородные  группы  по  полу  и  возрасту  (14—16  лет,  мужского  и  женского  пола).  На  момент  обследования  все  подростки  были  здоровы,  не  имели  острых  респираторных  заболеваний  и  проживали  на  территориях  со  дня  рождения.

Забор  крови  проводили  из  локтевой  вены  в  вакутейнеры  с  цитратом  натрия  [12,  с.  20].  Исследование  крови  проводили  на  атомно-абсорбционном  спектрометре  МГА-915  с  электротермической  атомизацией  [14].  Концентрацию  микроэлементов  в  крови  измеряли  микрограмм  в  дл  (100  мл)  цельной  крови. 

Процедуру  сбора  КВВ  осуществляли  по  методу  Г.И.  Сидоренко  [16,  с.  65—68].  В  КВВ  определяли  активность  каталазы  по  методу  М.А.  Королюк  [10,  с.16-18],  содержание  малонового  диальдегида  по  методике  Э.Н.  Коробейниковой  [8,  с.  118—122],  суммарную  концентрацию  нитратов  (по  сумме  нитрат  —  NO₃  и  нитрит  —  NO₂  анионов)  оценивали  по  методу  Голикова  П.П.  в  модификации  Кулкыбаева  Г.А.,  Намазбаевой  З.И.  [4,  с.  6—9].  Принцип  метода  основан  на  превращении  нитрит-аниона  в  азотосоединения,  максимальное  оптическое  поглощение  которого  определялось  на  спектрофотометре  СФ-2000  при  длине  волны  546  нм.  Цитологические  исследования  слизистых  оболочек  полости  носа  провели  согласно  методическим  рекомендациям  [2,  с.  34].

Для  выявления  различий  и  отношения  распространенностей  лиц  с  различным  содержанием  металлов  по  группам  использовали  расчёт  относительного  риска  (OR),  который  оценивали  по  хи-квадрат  (χ²).  Статистически  значимые  различия  между  группами  оценивали  при  помощи  непараметрического  метода  Манна  Уитни  для  двух  несвязанных  групп.  Результаты  обрабатывали  с  использованием  пакета  прикладной  программы  STATISTICA  5.5  [15,  с.  312].

Результаты  и  обсуждение

Цитологическое  исследование  клеток  слизистой  оболочки  полости  носа  подростков,  проживающих  в  промышленном  городе,  показало,  что  у  них  число  полноценных  клеток  составило:  плоских  клеток  0,15  ±  0,13  %,  кубических  и  цилиндрических  1,5  ±  0,60  %,  что  может  свидетельствовать  о  значительном  снижении  механизма  выведения  ингалированных  частиц.  Вместе  с  тем  выявлено  значительное  накопление  клеток  с  повреждениями  (табл.  1)  и  практически  не  выявляются  клетки  реснитчатого  эпителия.

Таблица  1. 

Морфо-функциональные  показатели  клеточного  состава  СОПН  (%)  (n=116;  М  ±  m,  95  %  ДИ)

Примечание:  *  Достоверные  различия,  р  <  0,05

Поврежденные  плоские  клетки  составили  20,88  ±  2,33  %,  что  в  десять  раз  выше  физиологического  предела,  повреждённые  кубические,  цилиндрические  клетки  составили  24,4  ±  2,41  %,  что  в  пять  раз  превышало  физиологические  величины  [2,  с.  34].  Содержание  нейтрофилов  в  2,5  раза  выше,  чем  у  подростков,  проживающих  в  экологически  благополучном  регионе,  что  свидетельствует  о  процессах  значительной  активации  первичных  защитных  механизмов  на  слизистой  оболочке  носа. 

Сравнительный  анализ  микроэлементного  состава  крови  подростков,  показал,  что  содержание  токсичных  элементов  —  ртути,  кадмия  статистически  значимо  в  изучаемой  группе  по  сравнению  с  контрольной  группой,  вместе  с  тем  наблюдается  пониженное  содержание  жизненно-важного  элемента  —  селена  у  подростков  промышленного  региона  (табл.  2). 

Таблица  2.

Микроэлементный  состав  крови  у  подростков,  проживающих  в  промышленном  городе  (n=166;  М  ±  m,%.  ДИ  95  %)

Примечание:  *  —  Достоверные  различия,  р  <  0,01

Накопление  металлов  в  крови  указывает  на  несостоятельность  клеток  слизистой  носа  эффективно  удалять  ксенобиотики  [6,  с.  5—13;  7,  с.  70—73].  Для  оценки  взаимосвязи  между  накоплением  металлов  крови  и  состоянием  клеточной  системы  дыхательных  путей  был  проведен  корреляционный  анализ.  Полученные  результаты  показали  линейную  зависимость  между  количеством  разрушенных  нейтрофилов  и  содержанием  ртути  и  кадмия  в  крови  (r=0,69).  (табл.  3).

Таблица  3. 

Относительный  риск  количества  подростков  с  повышенным  содержанием  ртути,  кадмия  и  пониженным  содержанием  селена  в  крови  при  проживании  в  промышленном  городе

Повышенное  содержание  ионов  ртути  в  организме  подростков  может  блокировать  транспортировку  магния  и  марганца,  необходимых  для  памяти,  понижая  в  результате  способность  к  концентрации  внимания  [5,  с.  28—31;  7,  с.  70—73].  Кадмий  вытесняет  селен  и  быстро  накапливается,  что  ведёт  к  анемии,  поражению  почек,  печени,  вызывает  кардиопатию,  остеопороз,  гипертонию  и  т.  д.  [1,  с.  140;  3,  с.  45—48;  12,  с.  20;  17,  c.  215].  В  настоящее  время  селен  считается  основным  компонентом,  стабилизирующим  геном.  Ионы  этого  металла  способны  блокировать  повреждение  ДНК  продуктами  перекисного  окисления  липидов  и  тяжелыми  металлами  (ртуть,  свинец,  мышьяк,  кадмий).  Селен  имеет  антиканцерогенное  воздействие,  обладая  способностью  не  только  предотвращать,  но  и  приостанавливать  развитие  злокачественных  опухолей  [17,  c.  215].

Число  лиц  с  повышенным  содержанием  ртути  и  кадмия,  а  также  сниженным  содержанием  селена  среди  подростков  промышленного  города  выше,  чем  среди  подростков  экологически  чистого  района  (ОР  от  2,61  до  13,78).  Значимость  результатов  подтверждается  высокими  значениями  величины  χ²=4,23  (р  <  0,01)  для  ртути,  χ²=8,97  (р  <  0,01)  для  кадмия,  χ²=16,63  (р  <  0,05)  для  селена.

Исследование  КВВ  у  подростков,  выявило  достоверное,  по  отношению  к  контрольной  группе,  накопление  продуктов  перекисного  окисления  и  сдвиг  в  звене  метаболизма  ПОЛ-АОЗ:  так,  активность  каталазы  уменьшена  на  15  %  (р  <  0,01),  содержание  МДА  и  генерация  NO  увеличены  на  64  %  (р  <  0,01)  и  7  %  (р  <  0,01),  соответственно,  что  существенно  снижает  резистентность  организма  к  воздействию  стресс  факторов,  в  том  числе,  и  к  химическим  факторам.  Дефект  в  указанном  звене  метаболизма  способен  создать  предпосылки  к  формированию,  ускоренному  развитию  и  усугублению  тяжести  течения  процессов  на  органном,  клеточном  и  субклеточном  уровнях,  включая  вазодилатацию,  бронходилятацию,  нейротрансмиссию,  угнетение  агрегации  фагоцитов,  тромбоцитов  и  антимикробной  активности  [18,  с.  71—75].

Выводы. 

1. У  подростков,  проживающих  на  территории  промышленного  региона,  выявлено  нарушение  клеточного  механизма  выведения  ингалированных  частиц,  о  чём  свидетельствуют  статистически  значимые  различия  накопления  деструктивных  клеток  СОПН.
2. Полученные  результаты  показали  активацию  оксидативных  процессов,  проявляющуюся  дисбалансом  в  системе  ПОЛ/АОЗ  и  повышенной  генерацией  оксида  азота.
3. У  большего  числа  подростков  неблагополучного  региона  наблюдается  носительство  токсичных  элементов,  что  для  растущего  организма  наиболее  опасно,  так  как  именно  в  этом  периоде  закладывается  функциональная  система  организма  —  фертильность,  иммунитет,  обменные  процессы. 
4. Данные  результаты  свидетельствуют  о  необходимости  всестороннего  медико-биологического,  клинико-функционального  исследования  экспонированного  населения,  в  частности,  подростков. 

Список  литературы:

1. Агаджанян  Н.А.,  Скальный  А.В.  Химические  элементы  в  среде  обитания  и  экологический  портрет  человека.  Москва:  КМК.,  2001.  —  C.  140.
2. Базелюк  Л.Т.,  Намазбаева  З.И.,  Дузбаева  Н.М.  и  др.  Оценка  цитологического  статуса  верхних  дыхательных  путей,  проживающих  в  условиях  промышленного  города,  неинвазивным  цитоморфологическим  методом.  (Методические  рекомендации)  г.  Караганда,  2009.  —  С.  34. 
3. Барашков  Г.,  Зайцева  Л.  //  Врач.  —  2004.  —  №  10.  —  С.  45—48.
4. Голиков  П.П.,  Николаева  Н.Ю.,  Гавриленко  И.А.  //  Патол.  физиол.  —  2000.  —  №  2.  —  С.  6—9.
5. Григорьев  Ю.И.,  Ершов  А.В.,  Селин  И.И.  //  Гигиена  и  санитария.  —  2010.  —  №  4.  —  С.  28—31.
6. Гущин  И.С.  //  Пульмонология  —  2006.  —  №  3.  —  С.  5—13.
7. Запруднова  Е.А.,  Климанов  И.А.,  Соодаева  С.К.  //  Пульмонология.  —  2010.  —  №  5.  —  С.  70—73. 
8. Коробейникова  Э.Н.  //  Лаб.  дело.  —  1989.  —  №  1.  —  С.  118—122.
9. Клиническое  руководство:  диагностика  и  лечение  синусита.  (По  материалам  Американской  академии  педиатрии).  //  Педиатр.  фармакол.  —  2006.  —  №  3.  —  С.  69—79.
10. Королюк  М.А.  //  Лаб.  дело.  —  1988.  —  №  1.  —  С.  16—18.
11. Молдавская  А.А.,  Храппо  Н.С.  Левитан  Б.Н.  и  др.  //  Мед.  науки.  —  2006.  —  №  5.  —  С.  18—22.
12. Намазбаева  З.И.,  Мукашева  М.А.,  Пудов  А.М.  и  др.  Определение  содержания  тяжелых  металлов  в  объектах  окружающей  среды  и  биоматериалов  на  атомно-абсорбционном  спектрометре  МГА-915.  Астана,  2007.  —  С.  20.
13. Новоселов  В.И.  //  Пульмонология.  —  2012.  —  №  1.  —  С.  83—87.
14. Практические  рекомендации  по  реализации  ГОСТ  Р  51309-99  Определение  содержания  элементов  методами  атомной-спектроскопии»  с  использованием  атомно-абсорбционного  спектрометра  МГА-915  ПУ  18-2007.  Санкт-Петербург,  2007.
15. Реброва  О.Ю.  Статистический  анализ  медицинских  данных.  Москва:  Медиа  Сфера,  2006.  —  С.  312. 
16. Сидоренко  Г.И.,  Зборовский  Э.И.,  Левина  Д.И  //  Тер.  архив.  —  1980.  —  №  3.  —  С.  65—68.
17. Скальный  А.В.  Химические  элементы  в  физиологии  и  экологии  человека  Москва:  Оникс,  2004.  —  215  с.
18. Суходоло  И.В.  //  Бюл.  сиб.  мед.  —  2008.  —  №  1.  —  С.  71—75. 
19. Чучалин  А.Г.  (ред.).  Респираторная  медицина:  Руководство.  М.:  ГЕОТАР-Медиа;  —  2007.  —  т.  1.  —  С.  17—25.
20. Karadag  B.,  James  A.J.,  Gultekin  E.  //  Eur.  Respir.  J.  —  1999.  —  №  13.  —  Р.  1402—1405.
21. Tsantes  A.E.,  Papadhimitriou  S.L.,  Tassiopoulos  S.T//  Respir.  Med.  —  2004.  —  №  98.  —  Р.  1117—1123.