CC BY
31
УДК 575+574]:61(470.323)
ВКЛАД КУРСКИХ УЧЕНЫХ В РЕШЕНИЕ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ МЕДИЦИНСКОЙ
ГЕНЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ
Иванов В.П., Полоников А.В., Кожухов М.А., Королев В.А., Куденцова Г.В., Богомазов А.Д., Васильева О.В.
Кафедра медицинской биологии, генетики и экологии Курского государственного медицинского университета
В статье приводятся основные результаты научных исследований курских ученых в области медицинской генетики и экологии. В частности, показаны достижения в области изучения популяционно-демографических, эпидемиологических и молекулярно-генетических основ мультифакториальных заболеваний (МФЗ). Рассматриваются данные о роли генетических и средовых факторов в развитии МФЗ, изучении функциональной активности рибосомных генов и молекулярно-генетических механизмах МФЗ. Исследования в области медико-экологических проблем курского региона позволили определить не только вовлеченность различных ксенобиотиков в формирование ряда нозологических патологий у человека, но и осуществить экологическое ранжирование региона с выделением экологически неблагополучных территорий, нуждающихся в проведении специальных мероприятий по оздоровлению экологической обстановки. Показано, что результаты исследований курских ученых вносят определенный вклад в решение современных проблем медицинской генетики и экологии и создают основу для практической разработки мер, направленных на охрану здоровья населения Курской области.
Ключевые слова: мультифакториальные заболевания, генетические и средовые факторы, механизмы развития, экологический риск, антропогенные загрязнения, агрохимикаты, детская заболеваемость, акушерско-гинекологические заболевания, онкопатология.
The main research data of Kursk scientists in medical genetics and ecology are resulted in this paper. In particular, scientific achievements in populational-demographic, epidemiological and molecular-genetic areas of multifactorial diseases (MFD) are described. The contribution of genetic and environmental factors to development of MFD, the evaluation of functional activity of ribosomal genes and molecular-genetic mechanisms MFD are also discussed. The medico- ecological researches in Kursk region have allowed to reveal the involvement of many xenobiotics into pathogenesis of some human diseases and also to realize ecological regulation over ecologically unsuccessful regions.
Key words: multifactorial diseases, genetic and environmental factors, mechanisms of evaluation, ecological risk, anthro-pogenetic pollutions, agrochemicals, pediatric prevalence, diseases of obstetrics & gynecology, oncopathology.
Формирование и развитие в 60-е годы новых подходов к генетико-математическому анализу у человека способствовали развитию как самостоятельного научного направления генетики мультифакториальной патологии, основы которой закладывались в России еще в 30-е годы. Актуальность этого научного направления трудно переоценить хотя бы по той причине, что оно охватывает около 90% всей соматопатологии человека. В связи с созданием в 1990 году на базе кафедры медицинской биологии, генетики и экологии проблемной медико-генетической лаборатории одним из ее приоритетных научных направлений становится изучение именно генетики мультифакториальных заболеваний (МФЗ) человека. Эти работы проводились и проводятся в настоящее время по трем основным направлениям: популяционно-демографичес-
кие и эпидемиологические аспекты МФЗ; оценка роли генетических и средовых факторов в детерминации МФЗ и фенотипов, патогенетически значимых в их развитии; изучение функциональной активности рибосомных генов как важного модификатора в формировании предрасположенности к широко распространенным МФЗ.
Популяционные аспекты и формальный генетический анализ мультифакториальных заболеваний и ассоциированных с ними фенотипов.
Одним из первых сотрудников, который занялся проблемой популяционной генетики мультифакториальных заболеваний, является профессор Михаил Иванович Чурносов, в настоящее время возглавляющий кафедру медико-биологических дисциплин Белгородского государственного университета. На модели
врожденных пороков развития и мультифак-ториальной патологии, оказывающих влияние на жизнеспособность, им впервые доказана значимая роль генетико-демографи-ческой структуры популяции в распространенности МФЗ [1]. Чурносовым М.И. предложено новое направление популяционных исследований, связанное с комплексным описанием генетико-демографической структуры крупных, многочисленных подразделенных популяций (областных) и установлением взаимосвязей между основными ее параметрами и распространенностью как нормальных, так и патологических мультифактори-альных признаков.
Одной из первых работ, посвященных формальному генетическому анализу МФЗ на модели первичной артериальной гипотензии (ПАГ), было исследование Летуновской Натальи Александровны [2]. Ею на основе кли-нико-генеалогического и сегрегационного анализа была доказана мультифакториальная природа ПАГ и осуществлена количественная оценка вклада генетических и средовых факторов в подверженность к данному заболеванию; выявлен и оценен материнский эффект. На основе генетического анализа оценен вклад наследственности и среды в детерминацию уровней общего холестерина, тригли-церидов, холестерина липопротеидов высокой плотности и малонового диальдегида в плазме крови больных ПАГ, а также впервые выявлены общие генетические и средовые факторы для указанных характеристик ли-пидного спектра.
Исследования Лукашова Александра Анатольевича [3] позволили углубить отдельные стороны патогенеза ПАГ, дать комплексную оценку роли наследственных и средовых факторов в становлении и развитии болезни, разработать прогноз и лечебно-профилактические подходы, направленные на медико-генетическое консультирование больных. Изучены особенности системной гемодинамики в зависимости от типа центрального кровообращения. Определена возрастная изменчивость ее основных показателей у больных. Показано, что наследственная отяго-щенность по первичной артериальной гипо-тензии вызывает более глубокие нарушения регуляции сосудистого тонуса. Впервые про-
ведена оценка генетических и средовых факторов в формировании основных показателей системной гемодинамики.
Интересные результаты по формальной генетике хронических гастродуоденитов (ХГД) у детей были получены доцентом Клюй Ириной Евгеньевной [4]. Ею была доказана мультифакториальная модель наследования заболевания и установлено, что вклад генетических факторов обусловлен аддитивным взаимодействием генов, который составил 58,7% в подверженность к заболеванию, эффект доминирования - 26,05%. Впервые получены сведения о состоянии пе-рекисного окисления липидов мембран форменных элементов у здоровых детей и установлена их взаимосвязь с уровнями ПОЛ в сыворотке и плазме, которые могут рассматриваться как стандарты возрастной группы от 6 до 14 лет. Впервые было показано, что ХГД у детей ведут к изменениям отдельных звеньев липидного обмена, иммунологических и других метаболических процессов в детском возрасте. Установлена роль наследственной отягощенности по ХГД в формировании отдельных звеньев метаболических процессов и их интеграции.
Аспирантом Овсянниковым Александром Георгиевичем было проведено изучение ате-рогенности плазмы крови при андроидном, гиноидном типах ожирения и ассоциированных с ними факторов: инсулинорезистентно-сти, наследственной отягощенности, циклов массы тела (йо-йо эффекта) у мужчин и женщин [5]. Им впервые были получены сведения о состоянии пероксидации липидов и ЛП (а) в зависимости от этих факторов при различных типах первичного ожирения. Впервые предпринято дифференцированное изучение семейной сегрегации андроидного и гиноидного ожирения, что позволило выделить отличные особенности подверженности к их возникновению. Доказано, что в развитии ожирения значительный вклад принадлежит генетическим факторам (43.60% при андроидном и 57.90% при гиноидном ожирении), материнскому эффекту (10.85-10.10%), причем имеет место полигенный механизм наследования с аддитивным при андроидном ожирении и доминантным при гиноидном ожирении эпистазом. Возможность эпистати-
ческого действия генов при ожирении, вклад материнского эффекта в детерминацию этого заболевания доказаны впервые. Дана сравнительная оценка паратипическим факторам, сопряженным с различными типами первичного ожирения, установлены средовые влияния на фенотипические особенности индивида. Впервые проведено разложение средовой фенотипической дисперсии индивида. Проведено разложение средовой фенотипической дисперсии на семейную и случайную компоненты при андроидном и гиноидном ожирении. Доказано, что масса миокарда левого желудочка у женщин без артериальной ги-пертензии ассоциируется с топографией жироотложения.
В работе к.м.н. Куденцовой Галины Васильевны [6] были получены новые данные, расширяющие наши представления о роли генетических и средовых факторов в формировании статического плоскостопия. На основе сегрегационного анализа доказана муль-тифакториальная природа данного заболевания. Куденцовой Г.В. оценен вклад генетических и средовых компонент в формирование общих фенотипических дисперсий основных показателей стоп у здоровых детей и с плоскостопием. Были установлены особенности генетической детерминации основных показателей физического развития и стоп здоровых детей и с плоскостопием, а также определена роль средовых факторов в контроле основных показателей стоп.
Селезневым Андреем Владимировичем впервые изучена распространенность псориаза и распределение возраста манифеста среди жителей Курской области [7]. Доказано влияние популяционно-демографической структуры населения на распространенность псориаза. Установлена различная значимость этого влияния в формировании частот псориаза I и II типа. Показана возможность неблагоприятного влияния некоторых пести-цидных препаратов на псориатическую болезнь на популяционном уровне. Произведен сегрегационный, генетико-дисперсионный анализ псориаза I и II типа. Доказано, что в развитии псориаза I типа ведущую роль играют генетические факторы, при псориазе II типа определяющую роль - факторы среды. Рассмотрены особенности клинических про-
явлений псориаза в зависимости от наследственной отягощенности. Впервые применен многофакторный анализ в оценке липидного обмена, ПОЛ с учетом компонентов сомато-типа и общей реактивности. Доказано, что направленность и сила взаимодействия между изменениями липидных показателей, ПОЛ, иммунологической реактивности при псориатической болезни зависят от наследственной отягощенности.
Изучение роли генетических и средовых факторов в детерминации структурных белков клеточных мембран в норме и при муль-тифакториальных заболеваниях.
Одним из приоритетных направлений в контексте проблем медицинской генетики является изучение структурной организации клеточных мембран и ее роли в подверженности мультифакториальным заболеваниям. Первое исследование этого направления было выполнено доцентом Солодиловой Марией Андреевной [8], которой впервые был проведен формальный генетический анализ количественной представительности основных мембранных белков эритроцитов в норме у человека. Она провела оценку соотносительной роли генетических факторов в детерминации количественного содержания основных белков мембран эритроцитов человека. Установлена роль отдельных генетических и средовых компонент в формировании фено-типической дисперсии количественной представительности основных белковых фракций эритроцитарных мембран. Солодиловой М.А. удалось показать роль генетических факторов в детерминации количественного содержания отдельных белковых продуктов, входящих в состав мембран эритроцитов, и выраженность взаимосвязей между ними. Выявлена общность средовых факторов в детерминации количественного содержания основных мембранных белков эритроцитов у человека. Полученные результаты создали методологическую базу и послужили толчком для изучения механизмов регуляции экспрессии генов, вовлеченных в детерминацию формирования основных белков мембран эритроцитов при различных видах патологии.
Изучение клеточных мембран на более глубоком уровне нашло развитие в исследовании Шевцовой Веры Валерьевны [9]. Оно
было посвящено оценке количественного содержания аминокислотного спектра мембран эритроцитов человека и роли генетических и средовых факторов в его детерминации. Ею впервые проведена оценка генетических и средовых компонент в формировании общих фенотипических дисперсий количественных показателей аминокислотного спектра клеточных мембран. Изучена роль генетических факторов в детерминации количественной представительности аминокислот, входящих в состав мембран эритроцитов, и определена выраженность взаимосвязей между ними. Установлена степень общности средовых факторов в формировании количественных показателей аминокислотного состава мембран эритроцитов человека.
Молекулярно-генетические аспекты клеточных мембран при патологиях получили развитие в исследованиях доцента Полонико-ва Алексея Валерьевича [10]. Им впервые была выявлена взаимосвязь изменений содержания мембранных белков эритроцитов с подверженностью и с наследственной отяго-щенностью по ПАГ. Проведено разложение фенотипических дисперсий 15 основных мембранных белков эритроцитов у больных ПАГ и дана количественная оценка вклада генетических и средовых факторов в их вариабельность. Определен характер генетической детерминации количественной представительности основных белков мембран эритроцитов у больных ПАГ.
Решению этих проблем, но при гипертонической болезни была посвящена работа Емельяновой Оксаны Геннадиевны, которая впервые провела комплексный генетический анализ подверженности гипертонической болезни (ГБ) [11]. Ею получены количественные оценки роли генетических и средовых факторов в формировании ГБ в рамках муль-тифакториальной модели наследования. Было установлено изменение количественного содержания мембранных белков у больных ГБ в сравнении со здоровыми людьми. Впервые получены оценки вклада генетических и сре-довых компонент в формирование общих фе-нотипических дисперсий показателей белкового спектра эритроцитов при гипертонической болезни. Емельяновой О.Г. установлены особенности генетической детерминации ко-
личественного содержания в мембранах эритроцитов различных структурных белков и оценена степень влияния средовых факторов на указанные количественные характеристики у больных ГБ. Доказана связь количественных изменений белкового спектра мембран эритроцитов с подверженностью к ГБ.
Продолжением этой работы было исследование генетического контроля над аминокислотным спектром клеточных мембран эритроцитов при гипертонической болезни Бабкиной Людмилой Александровной [12]. Были изучены особенности количественной представительности аминокислот в белках мембран эритроцитов и вариабельности их содержания при ГБ. Оценен вклад генетической и средовой компонент в формирование фенотипической изменчивости количественной представительности аминокислот, входящих в состав мембранных белков эритроцитов, у больных ГБ, установлены особенности генетического контроля количественного содержания аминокислотного спектра белков мембран эритроцитов, а также определена степень влияния средовых факторов на формирование указанных количественных характеристик при данной сердечно-сосудистой патологии.
Мембранным механизмам ГБ было посвящено исследование Купреевой Анны Юрьевны [13]. Ею впервые изучена совокупность количественной представительности основных мембранных белков эритроцитов крыс с моделью спонтанной гипертензии линии SHR и установлена вариабельность их содержания в сравнении с нормотензивными крысами линии WKY. Проведен анализ характера количественных взаимосвязей содержания отдельных белковых компонент на уровне функционирования эритроцитарных мембран в условиях артериальной гипертен-зии и в норме. Впервые прослежен характер изменений количественной представительности белкового спектра клеточных мембран в двух поколениях крыс близкородственного скрещивания чистых гипертензивной линии SHR и нормативной линии WKY, проведена оценка роли генетических факторов в детерминации количественного содержания отдельных белковых продуктов.
Оценка функциональной активности ри-
босомных генов и структурный полиморфизм гетерохроматина человека и их роль в формировании мультифакториальной патологии.
Расшифровка генетического кода, механизмов биосинтеза белков позволяет рассматривать данные о генной экспрессии и образующихся в результате белках как важнейший подход к изучению особенностей функционирования генетического аппарата в конкретных клеточных системах. Хорошо известно, что реализация генетической программы генома представляется белковым синтезом, который осуществляется на рибо-сомном аппарате клетки. Доказано, что фено-типическое проявление дозы активных рибо-сомных генов в значительной степени связано с признаками, зависящими от интенсивности белкового синтеза и отражающимися в адаптационных возможностях организма. Установлена связь активности рибосомных генов и формированием показателей физического развития у детей первого года жизни. Доза активных рибосомных генов выступает в качестве модификатора риска развития и течения различных мультифакториальных заболеваний. Установлены особенности функционирования кластеров рибосомных генов при атопическом дерматите (Короткий Н.Г, 2001), лимфоидных и миелоидных лейкозах (Мамаев Н.Н., 1987; Морозова Е.О., 1984), гипертрофической кардиомиопатии.
По данному направлению на кафедре проводился и проводится в настоящее время ряд исследований, посвященных оценке функциональной активности рибосомных генов и ее вклад в формирование количественных признаков и мультифакториальных заболеваний. Одним из первых исследований этого направления была работа Ворониной Валентины Николаевны [14], которой впервые была проведена оценка связи дозы активных рибо-сомных генов с формированием основных показателей физического развития детей в течение первого года жизни. Ее обнаружен эффект «сдерживания» рибосомным аппаратом формирования параметров окружности головы и груди у детей с низкой дозой активных рибосомных генов. Проведена оценка интенсивности ростовых процессов у детей с различной дозой активных рибосомных ге-
нов. Впервые установлена связь между дозой активных рибосомных генов и гармоничностью развития, здоровьем и состоянием зубного аппарата у детей первого года жизни. В настоящее время в этом направлении ведутся комплексные исследования активности рибо-сомных генов при различных мультифакто-риальных заболеваниях: язвенной болезни двенадцатиперстной кишки (Колчано-ва И.О.), фибромиомах матки (Бушуе-ва О.Ю.), злокачественных лимфомах (Трубникова Е.В.).
Важным направлением в области цитоге-нетических исследований остается изучение структурного полиморфизма гетерохромати-на и его вклада в формирование вариабельности количественных признаков у человека и связь с подверженностью МФЗ, которое выполняется Комковой Галиной Викторовной. Ее данные показали, что между С-блоками 1, 9, 16 и Y хромосом существует значимая линейная взаимосвязь, при этом уровень сопряжения между гетерохроматином данных хромосом достаточно высокий: гетерохроматин 9 хромосомы тесно взаимосвязан с гетерохро-матином 16 хромосомы. В то же время группы С- гомо - и С- гетероморфов 1, 9, 16 хромосом достоверно отличаются друг от друга по взаимосвязи гетерохроматина между собой в данных группах. Наибольшее различие наблюдалось по С-сегменту одного из гомологов. При этом проценты встречаемости различных сочетаний по каждой исследуемой паре хромосом достоверно отличались между собой и имели независимое друг от друга распределение. Эти данные позволяют полагать о проявлении действия селективного отбора в популяциях человека в сторону оптимального содержания гетерохроматина для нормального функционирования организма.
На современном этапе успехи в изучении генетики МФЗ стали возможными благодаря совершенствованию методов и подходов к анализу структурно-функциональной организации генома человека. И здесь на первый план выходят высокотехнологичные молеку-лярно-генетические методы. В настоящее время сотрудниками университета ведутся широкомасштабные молекулярно-генетичес-кие исследования по изучению ДНК-полиморфизма генов предрасположенности к
различным мультифакториальным заболеваниям. В частности, ведется изучение полиморфизма генов предрасположенности к гипертонической болезни, бронхиальной астме, язвенной болезни, ряду онкологических заболеваний.
Продолжает повышаться актуальность медико-экологических исследований.
В геологическом прошлом на нашей планете было много экологических катаклизмов, кризисов и катастроф, приводивших к заметным изменениям окружающей природной среды, исчезновению некоторых видов животных и растений. Но сфера жизни (биосфера) постоянно возобновлялась.
Если ранее эти катастрофы случались под воздействием природных факторов, то в наше время заметной геолого-преобразующей силой стал человек.
Отрицательные последствия непродуманной хозяйственной деятельности людей наиболее зримо стали проявляться в конце ХХ века, и потенциальная угроза мирового экологического кризиса стала весьма осязаемой.
Мировое сообщество сформулировало глобальные экологические проблемы, среди которых:
1. Изменение химического состава атмосферы, ведущее к глобальному потеплению климата, разрушению озонового слоя, кислотным дождям, фотохимическим смогам и т.д.
2. Рост дефицита водных ресурсов и ухудшение их качества.
3. Возрастающее загрязнение различными токсикантами морей и океанов.
4. Сокращение площади лесов и опустынивание.
5. Снижение биологического разнообразия планеты.
6. Проблема опасных отходов.
7. Резкое ухудшение состояния среды обитания человека [19] .
Глобальность этих проблем определяется их актуальностью для всех стран мира.
По данным Федерального центра Госсанэпиднадзора Минздрава России, качество атмосферного воздуха в городах РФ в 2002 г. в целом характеризуется как неудовлетворительное. Самым неблагополучным по качест-
ву атмосферного воздуха в городах является Сибирский федеральный округ.
За последние 27 лет значительно возросла интенсивность потепления. В период с 1975 г. по 2002 г. в целом для России она увеличилась до 0.50С/10 лет.
Положение с качеством воды поверхностных водных объектов, особенно малых рек, остается крайне неблагополучным. Анализ данных о загрязненности поверхностных вод суши за период 1988-2002 гг. показал, что водные объекты в наибольшей степени загрязнены соединениями меди, цинка, железа; нефтепродуктами; нитритным и аммонийным азотом.
Качество прибрежных вод морей России изменялось в 2002 г. от "умеренно загрязненных" до "загрязненных".
Наиболее серьезная проблема деградации растительности наблюдается в степных и полупустынных областях, в Северо-Кавказском регионе [15].
По данным ВОЗ, здоровье человека зависит на 50% от образа жизни, на 20% от условий среды обитания, на 20% от наследственности и только лишь на 10% от качества медицинской помощи [18].
Таким образом, оценка состояния окружающей среды должна проводиться в первую очередь с учетом риска для здоровья населения.
Рост показателей заболеваемости наблюдается практически по всем классам болезней. Основное место в структуре заболеваемости занимают болезни органов дыхания (от 49,3% у детей, 32,9% - у подростков, до 17% -у взрослых) [15].
К сожалению, эти негативные явления в той или иной мере имеют место быть в Курской области.
Особенности географического расположения региона способствуют почти оптимальному соотношению ресурсов тепла и влаги, преобладанию черноземных почв, наличию богатейших запасов железных руд, интенсивному освоению территории, наличию такого эталона природы, как Центрально-Черноземный биосферный заповедник имени В.В. Алехина.
В настоящее время природа ряда районов
области подходит к критическому состоянию. Среди наиболее проблемных районов - Курский, Курчатовский и Железногорский [16,17].
Одной из важнейших экологических проблем Курской области и всей России является сохранение наших главных природных ресурсов - черноземов.
Для Курской области актуальны негативные процессы на землях: эрозия, снижение плодородия почв сельскохозяйственных угодий, переуплотненность, подтопление, переувлажнение и заболоченность угодий, за-кустаренность кормовых угодий, загрязненность.
В области выявлено 11,3 тыс. га с/х угодий, загрязненных пестицидами, в том числе 10 тыс. га пашни. Максимальные суммарные показатели загрязнения почв установлены вблизи восточных границ области в пределах Горшеченского, Касторенского и Советского районов [16].
Почти повсеместно нарушаются правила хранения и внесения ядохимикатов. Наблюдается увеличение площадей кислых почв, которые занимают более половины, а в отдельных районах - до 75% всей пашни. Каждый второй гектар пашни в области закислен.
Второй главной экологической проблемой Курской области является острый недостаток водных ресурсов, особенно питьевых вод. Обеспеченность водными ресурсами в нашей области на одного человека в несколько раз меньше, чем в целом по России.
Подземные воды плохо защищены от загрязнения. Значительную часть питьевой воды потребляют предприятия, сбрасывая не-доочищенную или вообще неочищенную сточную воду в окружающую среду.
Большую опасность представляет загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и автотранспорта (71,4% от общего объема) [17].
Как следствие изменений среды обитания можно отметить рост общей заболеваемости населения в Курской области в 2002 году на 14,2%, а первичной заболеваемости - на 11,2%.
Патология органов дыхания у всех групп населения области занимает первые места. У детей на болезни органов дыхания приходит-
ся около 60% от всей заболеваемости, у подростков - 42,3%, а у взрослого населения они составляют около 30%.
Наиболее распространены болезни органов дыхания в г. Железногорске и Железно-горском районе, в г. Курске, в Рыльском, Че-ремисиновском и Поныровском районах. Это связано с самой высокой концентрацией промышленности и более высокой насыщенностью автотранспортом и прохождением через их территорию оживленных автомагистралей.
С начала 90-х годов в области ежегодно диагностируют более 4 тысяч новых случаев злокачественных новообразований.
На конец 2002 года на учете у онкологов состояло более 21 000 человек, из них детей — (0-14 лет) — 88 человек.
По-прежнему более трети всех впервые выявленных онкобольных - трудоспособные люди. Преобладают опухоли бронхо-лёгоч-ной системы, злокачественные новообразования желудка, рак кожи, опухоли молочной железы [16].
В связи с вышеизложенным одним из важных направлений медико-экологических исследований является оценка влияния комплекса антропогенных факторов окружающей среды на состояние здоровья населения Курской области. В рамках указанной проблемы сотрудниками университета проводится комплексное многоплановое исследование состояния воздушного бассейна и уровней пес-тицидных нагрузок в регионе в динамике начиная с 1990 года, а также их влияние на формирование и распространенность врожденных пороков развития, детской патологии, злокачественных новообразований, репродуктивное здоровье женщин.
При изучении загрязнителей воздушного бассейна региона от стационарных источников выделена группа приоритетных ксенобиотиков, в которую входят: пыль, двуокись азота, пропион-альдегид, сернистый альдегид, сажа, летучие низкомолекулярные углеводороды, окись углерода, серная кислота, уксусная кислота, марганец, аммиак, бензин, взвешенные твердые нетоксичные вещества, золы углей, формальдегид, этанол, сероводород, фенол, неорганическая пыль с содержанием SiO2 до 70 %, неорганическая пыль с содержанием SiO2 более 70 %. При этом по-
казано, что объем загрязнений поступающих в атмосферу области по 28 районам характеризуется большим количественным разнообразием, т.е. выраженными различиями экспрессии экологического воздействия и несет в себе качественные особенности, обусловленные различной сочетанностью совместного взаимодействия рассмотренных загрязнителей атмосферы.
Анализ структуры применения агрохими-катов в АПК области позволил выделить 8 основных групп пестицидов по направленности действия: инсектициды, акарициды, ро-дентициды, фунгициды, гербициды, немато-циды, дефолианты и десиканты, протравители семян. Наиболее масштабно используются фунгициды (42,64%) и гербициды (42,41%). Установлено, что за изучаемый период ассортимент применяемых пестицидов во всех административных районах Курской области значительно расширился: с 72 до 121 препарата, относящихся к различным химическим группам: фосфорорганические, хлороргани-ческие пестициды, карбаматы, пиретроиды и др. При изучении удельного веса пестицидов в общей структуре их использования как в целом по области, так и по отдельным районам, в частности, установлено широкое варьирование этого показателя, как по отдельным районам, так и по агрохимическим препаратам. Эти данные позволили выделить следующие группы препаратов:
1) составляющие минимальный процент в структуре - от 0,1 до 1% (тарга, зеллек, колфуго-супер, альто, метафос, утан, иллок-сан и др.);
2) имеющие среднее процентное содержание - от 1,0 до 5,0% (эптам, бурефен, ра-ундап, ковбой, ТМТД, ТХАН, диален и др.)
3) доминирующая группа - от 5,0% и более (витатиурам, фенорам, 2,4 - Д и др.).
В доминирующую группу пестицидов были включены следующие агрохимикаты: ар-церид, бетанал, БИ-58, бурефен, витатиурам, диален, зеллек, иллоксан, колфуго-супер, лонтрел, металлилхлорид, метафос, раундап, тарга, ТМТД, ТХАН, фенорам, фурадан, фю-зилад, 2,4 - Д, набу С, децис, тилт, каратэ. В этот перечень были включены и ядохимикаты, которые в структуре пестицидов составляли менее 1% (фюзилад, арцерид, лонтрел и
др.), так как представляют значительный медико-экологический интерес.
Полученные экологические характеристики региона по комплексу изучаемых антропогенных факторов с применением методов многомерной статистики позволили оценить влияние последних на состояние здоровья населения.
Так, при изучении врожденных пороков развития показано, что при увеличении пес-тицидной нагрузки на почву в сельских районах Курской области повышается распространенность ВПР, сказывающихся на жизнеспособности детей (коэффициенты корреляции между пестицидами и частотами пороков развития составляли г=0,30-0,59). Наиболее значимое влияние на варьирование частот ВПР в районах области оказывали пестициды раундап, фюзилад, диален, бурефен, витатиу-рам, ковбой, 2,4-Д, зеллек [Чурносов, 1998].
При исследовании влияния экологических факторов на репродуктивное здоровье женщин установлено, что в формировании сахарного диабета у женщин принимают участие количественные выбросы в атмосферу сернистого альдегида (г=0,521) и летучие низкомолекулярные углеводороды (г=0,445). Установлено достаточно сильное влияние содержания марганца в атмосфере на формирование дисфункции щитовидной железы у женщин (г=0,838). Формирование анемий у беременных статистически значимо связано с содержанием окиси углерода (г=0,419). Аномалии родовой деятельности коррелировали с количественным содержанием сажы (г=0,471). Широкий спектр загрязнителей оказывал влияние на частоту самопроизвольных выкидышей. Это сернистый альдегид (г=0,446), сажа (г=0,650), марганец (г=0,488), формальдегид (г=0,597). Высокая корреляционная связь обнаружена между количеством выбрасываемого в атмосферу марганца и патологией щитовидной железы у беременных (г=0,838). Формалин и сажа совместно оказывали влияние на число самопроизвольных выкидышей (г=0,624). Значимая связь (г=0,445) была установлена между летучими низкомолекулярными углеводородами и сахарным диабетом.
Проведенный компонентный анализ позволил выявить одиннадцать главных компо-
нент, учитывающих 87,32% дисперсии комплекса рассматриваемых признаков. В первой главной компоненте (14,7%) отмечалась зависимость дисфункции щитовидной железы, анемий и затрудненных родов от аммиака и сероводорода (г=0,678). В третьей компоненте (11%) выявлена связь двуокиси азота и пропион-альдегида с сахарным диабетом (г=0,668).
Результаты многомерного анализа показателей репродуктивного здоровья женщин и пестицидной нагрузки на почвы сельскохозяйственных угодий в 28 районах области позволили установить взаимосвязи сахарного диабета у женщин с использованием пестицида - лонтрела (г=0,438), затруднительных родов с пестицидом - метафосом (г=0,400), аномалий родовой деятельности с пестицидом - ковбоем (г=0,501). Компонентный анализ пестицидов позволил определить девять главных компонент (85% дисперсии). Наиболее выраженные связи отмечались в третьей главной компоненте (13%), где установлена связь двуокиси азота и уксусной кислоты с числом самопроизвольных выкидышей и преждевременных родов ^=0,628) и сажи с гестозами второй половины беременности (г=0,616).
В ходе анализа влияния загрязнителей атмосферы на распространенность детской заболеваемости установлено выраженное влияние содержания в атмосферном воздухе паров бензина на распространенность рецидивирующего бронхита (г=0,595). Более мощное влияние оказали объемы выбросов пыли с содержанием SiO2 более 70% на формирование заболеваемости сахарным диабетом (г=0,681). Распространенность язвенной болезни коррелировала с объемом выброса в атмосферу марганца. Ксенобиотики сажа и формальдегид (уровень объединения 0,965) оказывали сочетанное и статистически значимое влияние на заболеваемость пневмониями (г=0,704) и железодефицитными анемиями (г=0,576).
Следует отметить, что широкий спектр загрязнителей оказывал влияние на частоту встречаемости гастродуоденитов и гастритов. При этом наиболее статистически значимым оказалось совместное влияние (уровень объединения 0,658) этанола и пыли с содержани-
ем SiO2 20-70% (г=0,395). Менее выраженное, но также статистически значимое влияние оказал на формирование данной патологии комплекс таких веществ, как пыль, серная кислота, двуокись азота, взвешенные твердые нетоксические вещества, пропион альдегид, аммиак, летучий низкомолекулярный углеводород (г=0,381).
Анализ пестицидной нагрузки и заболеваемости детского населения показал, что рассмотренный спектр пестицидов и их объемы оказывали статистически значимые влияния на распространенность таких нозологических форм, как язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, гастродуоденит, сахарный диабет, пневмония, железодефи-цитная анемия и гиперплазия щитовидной железы. В частности, удалось выявить высокий уровень корреляционной зависимости язвенной болезни у детей с нагрузкой на почвы такого пестицида, как набу С (г=0,779). На распространенность гастродуоденитов оказал влияние витатиурам (г=0,542), и он же, в свою очередь, статистически значимо оказывал влияние на формирование той же язвенной болезни со значимым уровнем объединения (г=0,452). Прямое и очень сильное воздействие выявлено в уровне нагрузки раун-дапа и частоте встречаемости сахарного диабета (г=0,790). В меньшей степени, но тоже статистически значимое воздействие на этот показатель оказали металлилхлорид (г=0,622) и фенорам (г=0,589). Такие пестициды, как каратэ и тарга, оказывали статистически значимое влияние на формирование железоде-фицитных анемий (г=0,787) и пневмоний (г=0,579). На распространенность атопиче-ского дерматита оказывали влияние метафос и иллоксан (г=0,639), и наконец, прямое воздействие на заболеваемость детей гиперплазией щитовидной железы оказал бетанал (г = 0,459).
Изучение влияния антропогенных нагрузок на распространенность онкопатологии в регионе позволило выявить следующие закономерности.
Анализ взаимосвязей территориальных нагрузок пестицидов и заболеваемости злокачественными новообразованиями показал связь между заболеваемостью раком пищевода и объемами использования метафоса и ка-
рате с величиной корреляции (г=0,45). Злокачественные новообразования гортани формировали корреляционные взаимосвязи с объемами 4 пестицидов: метафоса, бурефена, карате и фюзилада с уровнем связи 0,39 - 0,40. Объемы ядохимикатов витатиурама и тарга коррелировали с заболеваемостью раком легкого. Сила их связи составляла 0,48 и 0,42 соответственно. Объемы бурефена, карате и фюзилада были взаимосвязаны со злокачественными новообразованиями шейки матки с коэффициентом корреляции 0,40, 0,41 и 0,51 соответственно. Важно отметить, что заболеваемость раком яичников и раком предстательной железы и объемы раундапа и фено-рама образовывали достаточно выраженные корреляционные связи. В случае раундапа г = 0,74 - 0,78, фенорама - 0,48 - 0,57. С силой связи 0,41 и 0,47 объемы бурефена и 2,4 -диамина коррелировали с распространенностью раком щитовидной железы.
При анализе влияния загрязнителей воздушного бассейна на распространенность нозологических нарушений, приводящих к формированию онкопатологии, установлено, что общая заболеваемость злокачественными новообразованиями у мужчин коррелировала с объемами двуокиси азота, пропион альдегида, аммиака, взвешенных твердых нетоксических веществ, сероводорода, неорганической пыли с содержанием оксида кремния до 70%. Величина взаимосвязи варьировала от 0,41 для объема аммиака до 0,63 для объема пропион альдегида. Показатель общей заболеваемости онкопатологией у женщин коррелировал с выбрасываемыми объемами фенола (г = 0,44). Заболеваемость раком губы в мужской части населения была взаимосвязана с объемами пыли, сернистого ангидрида, серной кислоты, этанола, суммарного объема загрязнителей с уровнем корреляции, достигающим 0,47. Выявлена выраженная связь между объемами сероводорода, зол углей, аммиака и заболеваемостью раком гортан-ноглотки, колеблющаяся от 0,75 для объема сероводорода до 0,79 для объема зол углей. Среди органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) только корреляции между заболеваемостью злокачественными новообразованиями пищевода и ректосигмоидного отдела и объемами загрязнителей воздушного бассей-
на носили статистически значимый характер. К последним относились: объемы пыли, азота, пропион альдегида, сажи, летучих низкомолекулярных углеводородов, аммиака, взвешенных твердых нетоксических веществ, этанола, сероводорода, формальдегида. Величина их взаимосвязи варьировала от 0,40 между объемами сажи и заболеваемостью ректосигмоидного отдела до 0,82 - между объемами пропион альдегида и заболеваемостью раком пищевода. Заболеваемость злокачественными новообразованиями органов мочеполовой системы (МПС): яичек, полового члена, мочевого пузыря была взаимосвязана с объемами сажи (г = 0,72), формальдегида (г = 0,84), марганца (г = 0,59), аммиака (г = 0, 39), взвешенных твердых нетоксических веществ (г = 0,45). Объемы азота и сернистого ангидрида в атмосфере коррелировали со злокачественными опухолями головного мозга (г = 0,45).
Злокачественные новообразования лимфатической и кроветворной ткани были взаимосвязаны с объемами альдегида, сернистого ангидрида, серной кислоты, суммарным действием загрязнителей атмосферы с коэффициентом корреляции, достигающим 0,62, из них: неходжкинские лимфомы - с объемами серной кислоты (г = 0,41), ходжкинские лим-фомы - с объемами сернистого ангидрида (г = 0,62). В женской части населения среди органов орофарингеальной зоны заболеваемость раком языка была взаимосвязана с объемами 7 промышленных загрязнителей: пылью, двуокисью азота, сернистым ангидридом, углекислым газом, серной кислотой, взвешенными твердыми нетоксическими веществами, суммарным действием всех загрязнителей с коэффициентами корреляции от 0,90 для углекислого газа до 0,97 для пыли. Из злокачественных новообразований органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) только заболеваемость раком толстой кишки была взаимосвязана с объемами марганца (г=0,61). Кроме заболеваемости раком толстой кишки, объем марганца коррелировал с показателями злокачественных новообразований костей, почек и щитовидной железы на уровне коэффициентов корреляций 0,58, 0,52, 0,58 соответственно. Объемы сажи были связаны с показателями заболеваемости раком гортани (г =
0,57). Показатели заболеваемости саркомами мягких тканей были взаимосвязаны с объемами сажей и формальдегида. Коэффициенты корреляции составляли 0,46 и 0,77 соответственно. Из 20 показателей загрязнителей воздушного бассейна 6 (пыль, двуокись азота, пропион альдегид, аммиак, взвешенные твердые нетоксические вещества, сероводород) были взаимосвязаны с заболеваемостью ме-ланомой кожи и раком кожи с величиной корреляции, колеблющейся от 0,46 для пыли до 0,73 для сероводорода. Заболеваемость раком молочной железы коррелировала с объемами сернистого ангидрида (г=0,41). Среди заболеваний злокачественными новообразованиями шейки матки и яичников выявлена обратная взаимосвязь с объемами неорганической пыли с содержанием оксида кремния до 70% и золами углей с уровнем корреляции 0,46 и 0,44 соответственно.
Объемы пропион альдегида были взаимосвязаны с показателями заболеваемости раком мочевого пузыря (г = 0,44).
На онкопатологию лимфатической и кроветворной систем у женщин оказывали влияние объемы пыли, двуокиси азота, пропион альдегида, летучих низкомолекулярных углеводородов, аммиака, взвешенных твердых нетоксических веществ, сероводорода. При этом коэффициенты корреляции достигали 0,72.
Проведенный комплекс исследований позволил определить не только вовлеченность рассматриваемых ксенобиотиков в формирование ряда нозологических патологий у человека, но и провести экологическое ранжирование региона с выделением экологически неблагополучных территорий, которые нуждаются в проведении специальных мероприятий по оздоровлению экологической обстановки.
Таким образом, подводя итог изложенному, можно заключить, что усилия, прилагаемые курскими учеными в решении актуальных проблем медицинской генетики и экологии, представляются достаточно существенными не только в области теоретических знаний, но и вносят определенный практический вклад в разработку мер, направленных на охрану здоровья населения Курской области.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чурносов М.И. Генетико-демографичес-кая структура и распространенность мультифакториальных признаков в популяции Курской области. Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук. - Москва, 1997.
2. Летуновская Н.А. Роль генетических и средовых факторов в формировании первичной артериальной гипотензии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Москва, 1994.
3. Лукашов А.А. Исследование взаимодействия наследственных и внешнесредовых факторов в генезе первичной артериальной гипотензии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Москва, 1995.
4. Клюй И.Е. Наследственная предрасположенность и состояние метаболических процессов при хронических гастродуоде-нитах детского возраста. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Воронеж, 1997.
5. Овсянников А.Г. Атерогенные нарушения, инсулинорезистентность и первичная профилактика ишемической болезни сердца при ожирении. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Курск, 2001.
6. Куденцова Г.В. Исследование генетических и средовых факторов на формирование статического плоскостопия у детей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Москва, 2002.
7. Селезнев А.В. Популяционно-эпидемио-логический анализ распространенности, генетической детерминации и особенностей клинических проявлений псоритати-ческой болезни среди жителей Курской области. - Москва, 2002.
8. Солодилова М.А. Роль генетических и средовых факторов в детерминации количественного содержания основных белков мембран эритроцитов человека. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. - Москва, 1999.
9. Шевцова В.В. Исследование количествен-
ного содержания аминокислотного спектра мембран эритроцитов человека и роли генетических и средовых факторов в его детерминации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. - Курск, 1999.
10. Полоников А.В. Связь мембранных белков эритроцитов с подверженностью к первичной артериальной гипотензии и роль генетических и средовых факторов в их детерминации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Москва, 1999.
11. Емельянова О.Г. Исследование роли генетических и средовых факторов в детерминации гипертонической болезни. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Москва, 1999.
12. Бабкина Л.А. Исследование количественного содержания аминокислотного спектра мембран эритроцитов человека и роли генетических и средовых факторов в его детерминации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. - Курск, 2002.
13. Купреева А.Ю. Белки мембран эритроцитов при спонтанной гипертензии у крыс и
выраженность их генетической детерминации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. -Курск, 1999.
14. Воронина В.Н. Фенотипическое проявление дозы активных рибосомных генов в развитии детей первого года жизни. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. - Москва, 2001.
15. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2002 году». - М., с. 85, 431 -463.
16. Доклад об использовании природных ресурсов и состоянии окружающей среды Курской области в 2002 году. - Курск: Курские ведомости, 2003 г., 112 с..
17. Доклад об использовании природных ресурсов и состоянии окружающей среды Курской области в 2003 году. - Курск: Мечта, 2004 г., 137 с.
18. Келлер А.А, Кувакин В.И. Медицинская экология. - СПб., 1998. - 255 с.
19. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Глобальная экология. - М: Приор, 2000.
