CC BY
93
УДК б18.33-053.1-02:б13.1]-084
анализ взаимосвязей токсикантного профиля биосред и изменений кариотипа у женщин с врожденными дефектами развития плода
М. А. Землянова2, В. Б. Алексеев2, М. М. Падруль1, А. А. Олина1, С. Г. Щербинина2, Т. Н. Елисеева1
'Пермская государственная медицинская академия им. ак. Е. А Вагнера, 2Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками
здоровью населения, г. Пермь
В работе проанализирована взаимосвязь токсикантного профиля биосред и изменений кариотипа у женщин с врожденными пороками развития плода в анамнезе, проживающих в условиях техногенной экспозиции ксенобиотиков в крупном промышленно развитом городе. Показано, что контаминация крови репротоксикантами пациенток из группы наблюдения превышает аналогичные уровни пациенток из группы сравнения в 1,5—10,1 раза. Выявлена зависимость полиморфизма хромосом и повышенного содержания в крови химических мутагенов. Частота распространенности кариотипов с полиморфическими изменениями хромосом у женщин из группы наблюдения в 7 раз выше, чем у женщин из группы сравнения. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности совершенствования программ периконцепционной профилактики.
Ключевые слова: репротоксиканты, врожденные пороки развития плода, периконцепционная профилактика.
Введение
Во всем мире в последние десятилетия отмечена тенденция к росту наследственных болезней и врожденных пороков развития (ВПР). Ежегодно, по данным ВОЗ, на 7,9 миллиона новорожденных детей в мире приходится 6% детей с ВПР [6].
В России ВПР обнаруживаются у 15—25% новорожденных, умерших в перинатальном периоде, у 50% детей, умерших в течение первого года жизни, и у 70—80% спонтанных абортусов [5]. По данным официальной медицинской документации (ф. 32-здрав.), в г. Перми за период с 2007 по 2009 год количество пренатально выявленных ВПР увеличилось на 48%. 118
Неизбежным следствием современного бурного развития техники и промышленных технологий является ухудшение санитарно-гигиенического состояния окружающей среды и расширение перечня факторов риска репродуктивному здоровью человека. Проблема охраны репродуктивного здоровья является важнейшим направлением политики государства, что подтверждается принятием «Концепции демографического развития РФ на период до 2015 года». Этиология ВПР в большинстве случаев мультифакториальна. Но в настоящее время в алгоритмах перикон-цепционной подготовки и диспансеризации беременных учитывается неполный спектр факторов риска.
Цель исследования — анализ взаимосвязи токсикантного профиля биосред и измене-
ний кариотипа у женщин с врожденными пороками развития плода в анамнезе на территории г. Перми.
Материалы и методы
ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе использован комплекс цитоге-нетических, химико-аналитических и статистических методов.
Город Пермь является крупным промыш-ленно развитым центром и характеризуется высоким потенциалом загрязнения атмосферы и низким индексом потенциальной жизнеспособности, поэтому представляется важным изучить на его примере уровень и структуру антропогенной нагрузки на здоровье женщин, особенно детородного возраста, как определяющих здоровье будущих поколений.
В ходе выполнения работы обследованы 54 женщины в возрасте 20—43 лет, проживающие на территориях с различной степенью воздействия химических веществ, обладающих мутагенной активностью. Из них 37 человек — женщины с врожденными пороками развития плода в анамнезе, проживающие в 7 районах г. Перми (за исключением микрорайона ПГТУ в Ленинском районе) (группа наблюдения), и 17 женщин, имеющих в анамнезе рождение здорового ребенка, проживающих на территории относительного санитарно-гигиенического благополучия (микрорайон ПГТУ в ленинском районе г. Перми) (группа сравнения).
В группе наблюдения преобладали пороки нервной системы — 73% (27 случаев), на втором месте множественные врожденные пороки развития — 27% (10 случаев). Лабораторное диагностическое обследование женщин включало в себя анализ числа и морфологической структуры хромосом стандартным цитогенетическим методом — карио-типированием, при выполнении которого руководствовались рекомендациями, приня-
тыми в отечественной и международной клинической цитогенетике [2], а также нормативными документами МЗ РФ [3]. Для ка-риотипирования использовали препараты хромосом, полученные стандартной методикой стимулирования лимфоцитов периферической крови фитогемагглютинином с последующей фиксацией клеток в стадии метафазы и G-окрашиванием. При метафаз-ном анализе учитывают не менее 11 метафаз-ных пластинок. Заключение о кариотипе составляли в соответствии с правилами Международной номенклатуры хромосом КСК — 2005.
Химико-аналитическое исследование включало: определение содержания в крови 8 компонентов, обладающих мутагенной активностью, в том числе четырех металлов (свинца, марганца, хрома, никеля) с помощью атомно-абсорбционной спектрофото-метрии, четырех органических соединений (бензола, толуола, этилбензола, формальдегида) и цинка — металла, способного подавлять мутагенную активность химических веществ,— методом газовой хроматографии в соответствии с методическими указаниями «Сборник методик по определению химических соединений в биологических средах» [4]. В качестве критериев оценки контаминации биосред использовали уровни содержания исследуемых компонентов в крови практически здоровых лиц, проживающих в условиях относительного санитарно-гигиенического благополучия — фоновый уровень для органических соединений и референтные значения — для металлов [1]. Всего выполнено 540 исследований, в том числе 486 элементоопределений, 54 кариограммы.
Результаты и их обсуждение
В группе наблюдения нормальный ка-риотип обнаружен у 26 (70,3%) индивидуумов (46,ХХ); кариотип с полиморфными изменениями хромосом — у 11 (29,7%). Пато-
логических кариотипов не выявлено. Карио-типы с нормальным полиморфизмом хромосом, идентифицированные в группе наблюдения (группа 1), представлены большим разнообразием различных вариантов индивидуального строения хромосом. Варианты полиморфизма одной хромосомы: увеличение размеров спутников 13-й хромосомы (1 случай); увеличение размеров спутников 14-й хромосомы (1 случай); увеличение размеров спутников 22-й хромосомы (3 случая); двойные спутники 14-й хромосомы (1 случай); увеличение размеров гетерохроматинового сегмента 1-й хромосомы (2 случая); увеличение размеров гетерохроматинового сегмента 16-й хромосомы (1 случай). Варианты полиморфизма двух хромосом: увеличение размеров спутников 13-й и 22-й хромосом (1 случай); увеличение размеров спутников 14-й и 22-й хромосом (1 случай). Все варианты нормального полиморфизма хромосом, выявленные в группе наблюдения, представлены в таблице 1.
Выявленный полиморфизм наиболее характерен для акроцентрических хромосом, отражает наличие и величину спутников в области коротких плеч хромосом. В мета-центрических и субметацентрических хромосомах наблюдается вариабельность размеров гетерохроматиновых сегментов. В большинстве случаев наличие полиморфизма строения хромосом не приводит к возникновению патологических симптомов, однако эту характеристику необходимо учитывать, так как ее наличие увеличивает риск рожде-
ния ребенка с хромосомными аномалиями при воздействии неблагоприятных факторов. В группе сравнения (группа 2) нормальный кариотип выявлен у 16 (94,1%) индивидуумов и кариотип с нормальным полиморфизмом хромосом обнаружен у 1 (5,9%) обследуемой. Патологических кариотипов не обнаружено.
Таким образом, анализ результатов цито-генетического обследования показал, что частота встречаемости нормального полиморфизма хромосом у женщин с врожденными пороками плода в анамнезе (группа наблюдения) в 7 раз выше, чем в группе сравнения. Обращает на себя внимание то, что в структуре кариотипов с нормальным полиморфизмом хромосом в группе 1 идентифицированы не только полиморфные изменения одной хромосомы (увеличение спутников, удвоенные спутники в акроцентриче-ских хромосомах, увеличение гетерохроматиновых участков в метацентрических и субметацентрических хромосомах), но и обнаружены кариотипы с полиморфными изменениями двух хромосом. Данные ка-риотипы, включающие в себя полиморфизм двух хромосом, в группе 2 не идентифицированы.
Анализ результатов химико-аналитического обследования пациентов группы сравнения позволил установить, что в крови идентифицируются марганец, свинец, хром на уровне от 0,0125 до 0,082 мг/дм3, кратность превышения референтных уровней составила 1,1 раза, но достоверных различий
Таблица 1
Кариотипы с вариантами нормального полиморфизма хромосом (группа 1)
Полиморфизм акроцентрических хромосом Полиморфизм гетерохроматиновых сегментов хромосом Полиморфизм двух хромосом
46,ХХ, 22ps+ [14] 46,ХХ, [11] 46,ХХ, [11] 46,ХХ, [12] 46,ХХ, [11] 46,ХХ, [11] 46,ХХ, 22ps+ [11] 46,ХХ, 22ps+ [12]
с референтными уровнями не обнаружено. Из органических соединений в крови обследованных группы сравнения идентифицируется формальдегид (среднее содержание в группе 0,0053 мг/дм3), достоверных различий с фоновым уровнем не обнаружено. Так как нормальный полиморфизм является фактором риска развития хромосомной патологии в последующем поколении, для сравнительного анализа контаминации биосред из группы наблюдения были взяты показатели, полученные при обследовании только субъектов, имеющих нормальный полиморфизм. Сравнительный анализ содержания химических веществ в крови у обследованных с полиморфизмом хромосом группы наблюдения относительно показателей группы сравнения с нормальным кариотипом показал достоверно значимые различия средних концентраций в группах по анализируемым веществам (табл. 2).
Уровень содержания хрома в крови пациентов с нормальным полиморфизмом хромосом в группе наблюдения в 1,8 раза достоверно превысил аналогичный показатель у обследованных из группы сравнения
(р=0,023). Средняя концентрация никеля в крови обследованных группы наблюдения составила 0,1461 мг/дм3, что в 10,1 раза выше среднего содержания этого же металла в крови пациентов группы сравнения (р=0,007). Среднее содержание марганца в крови обследованных группы наблюдения в 2,4 раза выше аналогичного показателя у пациентов группы сравнения (р=0,045), свинца — в 1,5 раза (р=0,009). Содержание цинка в группе наблюдения ниже в 1,3 раза аналогичного показателя группы сравнения (р=0,000). Обращают на себя внимание повышенные концентрации органических веществ в крови обследованных группы наблюдения по отношению к группе сравнения. Среднее содержание бензола в крови пациентов группы 1, имеющих кариотип с нормальным полиморфизмом хромосом, составило 0,0014 мг/дм3, толуола — 0,0008 мг/дм3; в группе 2 анализируемые вещества в крови не идентифицировались. Содержание формальдегида в крови обследованных группы наблюдения выше в 4,8 раза аналогичного показателя в группе сравнения (р=0,018).
Вещество Группа сравнения, мг/дм3 Группа наблюдения, мг/дм3 Кратность различий с группой сравнения Достоверность различий (Р)
среднее (М) ст. отклонение ст. ошибка (ш) среднее (М) ст. отклонение ст. ошибка (ш)
Бензол 0 0 0 0,0014 0,0011 0,001 — 0,02
Толуол 0 0 0 0,0008 0,0006 0,0003 — 0,032
Формальдегид 0,0053 0,0039 0,0021 0,0254 0,0047 0,0039 4,8 0,018
Этилбензол 0 0 0 0 0 0 — —
Марганец 0,0125 0,0099 0,0055 0,0304 0,0099 0,0071 2,4 0,045
Никель 0,0144 0,0063 0,0028 0,1461 0,0586 0,0419 10,1 0,007
Свинец 0,082 0,0431 0,0239 0,1269 0,0177 0,0127 1,5 0,009
Хром 0,0142 0,0099 0,0055 0,0256 0,0099 0,0071 1,8 0,023
Цинк 6,2856 1,3381 0,741 4,8111 1,1869 0,8491 1,3 (ниже) 0,000
Таблица 2
Содержание химических веществ в крови у обследованных группы наблюдения с полиморфизмом хромосом и группы сравнения с нормальным кариотипом (р<0,05)
Таким образом, у обследованных группы наблюдения в крови обнаружены достоверно повышенные концентрации относительно показателей, полученных у пациентов группы сравнения по следующим веществам, обладающим мутагенными свойствами: марганцу, никелю, хрому, свинцу, бензолу, формальдегиду; кратность превышения составила 1,5—10,1 раза.
Наши наблюдения подтверждают влияние факторов токсикантной нагрузки (никеля, формальдегида, марганца) на развитие хромосомного дисбаланса у женщин. Установлена зависимость полиморфизма хромосом и повышенного содержания в крови химических мутагенов — формальдегида и никеля (с кратностью превышения референтных уровней до 3,5 раза) на фоне дефицита цинка в крови (кратность снижения составила до 2,5 раза). У пациентов, имеющих в анамнезе рождение ребенка с множественными врожденными пороками развития, установлено одновременно повышенное содержание марганца, свинца и никеля в крови (до 2 раз относительно референтных уровней) (табл. 3).
Таблица 3
Результаты однофакторного дисперсионного анализа (р<0,05)
Химическое вещество Доля объясненной дисперсии, % F Р
Свинец 17 3,2156 0,0289
Хром 28 3,1865 0,0003
Никель 25 3,0021 0,0046
Марганец 10 3,1012 0,0094
Цинк 14 3,2448 0,0397
Формальдегид 15 3,1321 0,0086
Бензол 10 3,2387 0,0012
Выводы
1. Частота распространенности кариоти-пов с полиморфическими изменениями хромосом у женщин с врожденными пороками развития плода в анамнезе, проживающих в условиях техногенной экспозиции веществ, обладающих мутагенными свойствами, в 7 раз выше, чем у женщин, имеющих в анамнезе беременность, завершившуюся рождением здорового ребенка, и проживающих на территории относительного санитарно-гигиенического благополучия.
2. Контаминация крови пациенток из группы наблюдения никелем, марганцем, хромом, формальдегидом, бензолом, толуолом, обладающих мутагенной активностью, превышает аналогичные уровни пациенток из группы сравнения в 1,5—10,1 раза.
3. Установлена зависимость полиморфизма хромосом и повышенного содержания в крови химических мутагенов. Вклад химических факторов в формирование хромосомного дисбаланса составляет 10—28%.
Библиографический список
1. Клиническое руководство по лабораторным тестам/Под ред. Норберта У. Тица/ Пер. с англ. Под ред. В. В. Меньшикова.— М.: ЮНИМЕД-пресс, 2003.— 960 с.
2. Кулешов Н. П. Современные методы в клинической цитогенетике//Современные проблемы в клинической цитогенетике: учебно-методическое пособие/Под ред. Н. П. Кулешова.— М.: Наука, 1991.— С. 91— 146.
3. Приказ от 30.12.1993 г. № 316 «О дальнейшем развитии медико-генетической службы Министерства здравоохранения Российской Федерации» (в ред. Приказов Минздрава РФ от 20.04.2001 г. № 125, от 05.08.2003 г. № 333).
4. Сборник методик по определению химических соединений в биологических средах/МУК МЗ РФ № 763-99-4.1.779-99.- М., 1999.
5. Шабалов Н. П. Неонатология: учебное пособие. В 2-х т.— М.: МЕДпресс-информ, 2004.- 640 с.
6. Genetic approaches to human renal agenesis/ hypoplasia and dysplasia/5. Sanna-Cherchi, G. Caridi, P. L. Weng et al.— Pediatr. Nephrol.— 2007.— Vol. 22.— № 10.— P. 1675—1684.
M. A. Zemlyanova, V. B. Alekseev,
M. M. Padrul, A. A. Olina, S. G. Shcherbinina, T. N. Eliseeva
ANALYSIS OF BIOMEDIA TOXICANT
PROFILE AND KARYOTYPE CHANGE CORRELATIONS IN WOMEN WITH CONGENITAL FETAL DEVELOPMENTAL DEFECTS
Biomedia toxicant profile and karyotypes were investigated in women with congenital fetal developmental defects in anamnesis, who live in conditions of man-caused xenobiotic
exposure in a large industrial city. It was shown that reprotoxicant contamination of blood in patients of the group of observation exceeded the analogous levels in the group of comparison by 1,5—10,1 times. Dependence of chromosome polymorphism and increased blood chemical mutagen content was detected. Prevalence rate of karyotypes with polymorphic chromosome changes in women of the observation group was 7 times higher versus the comparison group. The obtained data demonstrate expediency of perfecting the program of periconceptive prevention.
Keywords: reprotoxicants, congenital fetal developmental defects, periconceptive prevention.
Контактная информация: Елисеева Татьяна Николаевна, аспирант кафедры акушерства и гинекологии педиатрического факультета Пермской государственной медицинской академии им. ак. Е. А. Вагнера, 614990, г. Пермь, ул. Братьев Игнатовых, 2, тел. 8 (342) 221-88-62
Материал поступил в редакцию 25.11.2010
