CC BY
54
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-97-101
Оriginal article
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 613.31:546.13]:616-053.2-008.9-074
ЗемляноваМ.А13, Пустовалова О.В.1, Мазунина Д.Л2, Сбоев А.С.4
БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НЕГАТИВНЫХ ЭФФЕКТОВ У ДЕТЕЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ
'ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь; 2ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 614990, Пермь; 3ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский технический университет», 614048, Пермь; 4Управление Роспотребнадзора по Пермскому краю, 614016, Пермь
Показано, что экспозиция хлороформом, дихлорбромметаном, тетрахлорметаном и хлором остаточным с питьевой водой на уровне до 0,008 мг/(кг.день) обусловливает у детей опасность развития заболеваний печени и почек, ЦНС, системы крови и эндокринной системы, превышающую приемлемый уровень в 1,5—1,7 раза. Доказано, что маркером экспозиции хлороформом с питьевой водой является идентифицируемая концентрация хлороформа в крови детей на уровне 0,0002-0,0008 мг/дм3. Биомаркерами неканцерогенных эффектов являются показатели нарушения баланса окислительных и антиоксидантных процессов (повышение содержания гидроперекисей липидов, малонового диальдегиада, глутатионпероксидазы, Cu/Zn- супероксид-дисмутазы, антиоксидантной активности в сыворотке крови, 8-OHdG в моче), баланса нейромедиаторов возбуждения и торможения в ЦНС (повышение глутамата и снижение гамма-аминомасляной кислоты в сыворотке крови), усиления цитолиза (повышение активности аспартатаминотрансферазы в сыворотке крови) и развития воспалительной реакции (повышение содержания С-реактивного белка в сыворотке крови).
Ключевые слова: хлорорганические соединения; питьевая вода; неканцерогенный эффект; биомаркеры, дети.
Для цитирования: Землянова М.А., Пустовалова О.В., Мазунина Д.Л., Сбоев А.С. Биохимические маркерные показатели негативных эффектов у детей при воздействии хлорорганических соединений с питьевой водой. Гигиена и санитария. 2016; 95(1): 97-101. DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-97-101.
Zemlyanova М.А.1, Pustovalova O.V.1, Mazunina D.L.2, Sbov A.S.3
BIOCHEMICAL MARKER INDICES OF NEGATIVE IMPACTS IN CHILDREN UNDER THE EXPOSURE TO THE CHLORORGANIC COMPOUNDS WITH DRINKING WATER
1Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, Russian Federation, 614045; 2Perm State National Research University, Perm, Russian Federation, 614990;3 Administration of the Federal Service for Consumer Rights Protection and Human Welfare for the Perm Territory, Perm, Russian Federation, 614016
The exposure to chloroform, dichlorbrommethane, tetrachloromethane and residual chlorine with drinking water at the level of up to 0,008 mg/(kgday) was shown to stipulate in children the risk for the development of diseases of liver and kidneys, central nervous system, blood and endocrine system which exceeds the acceptable level by 1,5-1,7 times. The marker of exposure to chloroform with drinking water was proved to be the identifiable concentration of chloroform in the blood of children at the level of0,0002-0,0008 mg/dm3. The biomarkers of noncarcinogenic impacts are the indices of the violation of the balance between the oxidative and antioxidative processes (the elevation of the content of hydroperoxides of lipids, malondialdehyde, glutathione peroxidase, Cu/Zn-SOD, antioxidative activity in blood serum, 8-OHdG in urine), the balance of neuromediators of excitation and inhibition in the central nervous system (increase of glutamate and decrease of gamma-aminobutyric acid in the blood serum), enhancement of cytolysis (increase of the ASAT activity in the blood serum) and development of the inflammatory response (elevation of C-reactive protein in the blood serum).
Keywords: chlororganic compounds; drinking water; noncarcinogenic effect; biomarkers; children.
For citation: Zemlyanova М. А., Pustovalova О.У, Mazunina D. L., Sbov А. S. Biochemical marker indices of negative impacts in children under the exposure to the chlororganic compounds with drinking water. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(1): 97-101. (In Russ.). DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-97-101. For correspondence: Marina A. Zemlyanova, E-mail: zem@fcrisk.ru Received 22.06.15
Проблема питьевого водоснабжения населенных мест в большинстве регионов Российской Федерации остается острой на сегодняшний день. Около 70% населения России обеспечивается питьевой водой из поверхностных источников, в 40% случаев не соответствующей санитарным нормам [1]. Среди основных загрязнителей питьевой воды особое внимание уделяют хлорорганическим соединениям (ХОС), стабильно регистрирующимся в 8-13% проб питьевой воды в концентрациях в 2-8 раза выше установленных гигиенических нормативов [2]. Остаточный хлор входит в список основных показателей каче-
Для корреспонденции: Землянова Марина Александровна, доктор мед. наук, зав. отделом биохимических и цитогенетиче-ских методов диагностики ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь, E-mail: zem@fcrisk.ru
ства воды по требованиям санитарных норм РФ и ВОЗ. Хлорор-ганические соединения по сумме тригалометанов (производные активного хлора) входят в список загрязняющих веществ, рекомендуемый для контроля питьевой воды в соответствии с директивой ЕС (№ 98/83/ЕС).
Основным источником поступления хлора являются существующие технологические решения водоподготовки в условиях ухудшения качества воды, предусматривающие интенсивное обеззараживание воды перед подачей в систему хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Хлорирование воды является причиной образования и поступления в питьевую воду не только хлора, но и при существующем уровне санитарно-хими-ческого загрязнения воды источника водоснабжения хлорсодер-жащих органических продуктов (хлороформ, тетрахлорметан, дихлорэтан, дихлорбромметан). Данные соединения образуются при взаимодействии активного хлора с органическими веще-
гиена и санитария. 2016; 95(1)
РР1: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-97-101_
Оригинальная статья
ствами природного происхождения, содержащимися в исходной воде, относятся к высокотоксичным и представляют опасность для здоровья населения [3-5].
По данным Агентства по регистрации токсичных веществ и заболеваний США (ATSDR, 1997, 2005, 2007), длительное потребление питьевой воды ненадлежащего качества по содержанию ХОС характеризуется развитием как неканцерогенных эффектов, в первую очередь со стороны центральной нервной системы (ЦНС), крови, печени, почек, поджелудочной железы, органов эндокринной системы, так и канцерогенных, мутагенных эффектов. Полиорганность негативных эффектов связана с тем, что хлор и его соединения при поступлении в организм в процессе биотрансформации обладают способностью образовывать более токсичные по сравнению с исходными загрязнениями метаболиты. Высокореакционные метаболиты преодолевают гематоэнцефалический и плацентарный барьеры, кумулируют в жировой ткани, путем алкилирования и (или) стимуляции пере-кисного окисления липидов повреждают плазматические и внутриклеточные мембраны, запуская кальциевый механизм гибели клеток и нарушение липидного обмена. Следствием этих изменений при хронической экспозиции с питьевой водой являются дистрофические (по типу жировой дистрофии) и некротические поражения клеток паренхиматозных органов (преимущественно печени, почек, поджелудочной железы). Гемотоксический эффект реализуется на субклеточно-клеточном уровне в виде индукции свободнорадикальных процессов, что приводит к разрушению белково-липидного слоя мембраны эритроцитов, вызывая гемолиз и снижение поступления кислорода в ткани [6]. Нейротоксический эффект проявляется диффузным поражением нейронов ЦНС, развитием патологического дисбаланса нейро-медиаторов и вторичных мессенджеров, регулирующих процессы возбуждения и торможения, при участии внутриклеточных ионов Ca2+ [7].
Широкое применение как в России, так и за рубежом, процедуры гиперхлорирования или дохлорирования при водоподго-товке питьевой воды, обусловливающих опасную для здоровья населения экспозицию ХОС, диктует необходимость научного обоснования и использования биохимических маркеров негативных эффектов для доказательства причинения вреда здоровью в условиях неприемлемого риска, формируемого факторами среды обитания [8, 9].
Целью настоящего исследования являлась гигиеническая оценка и научное обоснование биохимических маркеров негативных эффектов для доказательства причинения вреда здоровью при длительном потреблении воды неудовлетворительного качества по содержанию ХОС.
Материалы и методы
Гигиеническая оценка качества питьевой воды, на содержание ХОС (хлороформ, тетрахлорметан, дихлорэтан, дихлорбромметан, дибромхлорметан) выполнена на примере территорий (Кировский район г. Перми и г. Нытва Пермского края), население которых (до 115 тыс. взрослых и до 20 тыс. детей) при централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении постоянно потребляет воду с повышенным содержанием ХОС. Использованы результаты мониторинговых наблюдений за период 2013-2014 гг. (данные ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Пермском крае») и натурных исследований (данные «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения»). Оценка полученных концентраций ХОС в питьевой воде выполнена на основании сравнительного анализа с предельно допустимыми концентрациями в воде водных объектов в соответствии с ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». Оценка хронической экспозиции и риска развития неканцерогенных эффектов при действии ХОС выполнена на основании расчета стандартными методами хронической суммарной суточной дозы, сравнительного анализа с референтной средней суточной дозой при хроническом пероральном поступлении ^ШЛг) с питьевой водой, расчета коэффициентов и индекса опасности (HQ, Ш) для веществ с однонаправленным действием [13].
Для исключения ингаляционной экспозиции ХОС выполнена оценка объема и состава выбросов в атмосферный воздух на основании анализа информации об объеме и составе выбросов от стационарных источников (по форме госстатотчетности 2ТП-Воздух) за период 2012-2013 гг., а также оценка качества атмосферного воздуха в селитебной застройке исследуемых территорий по результатам натурных исследований за период 2013-2014 гг. (данные «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения»).
Углубленное исследование крови выполнено детям в возрасте 4-7 лет детских организованных коллективов (184 человек), постоянно потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием ХОС (группа наблюдения). Для сравнительного анализа сформирована выборка детей аналогичного возраста (57 человек), проживающих на территории (поселок городского типа Сива Пермского края) с удовлетворительным качеством питьевой воды по содержанию ХОС (группа сравнения). Выборки детей были сопоставимы по анамнестическим данным (доля патологии в группе наблюдения 9%, в группе контроля 10%), социально-бытовым условиям жизни (средний уровень материальной обеспеченности относительно среднедушевого прожиточного минимума, благоустроенное жилье в группе наблюдения 78% лиц, в группе сравнения 80%), наличию отягощенного наследственного анамнеза (доля лиц в группе наблюдения 10%, в группе контроля 12%), по частоте и характеру вредных привычек и профессиональных вредностей у родственников 1-й и 2-й линии (доля в группе наблюдения 8%, в группе контроля 10%). Обследование выполнено при обязательном получении письменного информированного согласия родителей детей, включенных в выборку, в соответствии с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964, 2008). Качество исследований обеспечено систематическим участием в федеральной и международной системе оценки качества.
Химико-аналитическое исследование содержания ХОС (хлороформ, тетрахлорметан, дихлорэтан, дихлорбромметан, дибромхлорметан) в крови обследуемых лиц выполнено методом газовой хроматографии в соответствии с МУК 4.1.2112-06 «Определение массовой концентрации хлороформа, 1,2-дихло-рэтана, тетрахлорметана, хлорбензола в биосредах (кровь) га-зохроматографическим методом». Результаты содержания ХОС в крови детей группы наблюдения оценивали на основании сравнительного анализа с результатами у детей контрольной группы (исследования выполнены в отделе химико-аналитических методов, зав. - д.б.н. Т.С. Уланова).
Изучение биохимических и гематологических показателей негативных эффектов у детей выполнено унифицированными методами с помощью автоматического гематологического AcT5diff AL (США, Франция Backman Coulter Inc.), биохимического «Konelab 20» (ThermoFisher, Финляндия), иммунофермент-ного «Infinite F50» (Австрия, Tecan) анализаторов. Исследование включало [14-16] оценку активности окислительных процессов (по содержанию гидроперекисей липидов, малонового диаль-дегида (МДА) в сыворотке крови, 8-гидрокси2-деоксигуанози-на (8-OHdG) в моче), антиоксидантной защиты (по активности глутатионпероксидазы (ГПО), Cu/Zn-супероксиддисмутазы (Cu/ Zn-СОД), глутатион^-трансферазы (rST), глутатионредуктазы (ГР), общей антиоксидантной активности (АОА) сыворотки крови). Содержание представленных ферментов в сыворотке крови исследовали иммуноферментным методом в соответствии с инструкциями, представленными в коммерческих наборах. Функциональное состояние ЦНС оценивали по содержанию нейро-странсмиттеров (глутамата, у-аминомасляной кислоты (ГАМК) серотонина, кортизола в сыворотке крови), вторичного мессен-джера (оксида азота), внутриклеточных ионов Ca2+ в цельной крови. Состояние системы крови и кроветворения оценивали по содержанию гемоглобина, эритроцитов в цельной крови, средней концентрации гемоглобина в эритроците, гематокриту, ани-зоцитозу эритроцитов, содержанию железа в сыворотке крови. Оценку функционального состояния печени и выделительно-концентрационной функции желчевыводящей системы проводили по результатам исследования активности аланинаминотранс-феразы и аспартатаминотрансферазы (АлАТ, АсАТ), щелочной фосфатазы, содержания С-реактивного белка (СРБ) высокочув-
ствительного, общего белка, альбумина, общего и прямого билирубина в сыворотке крови. Выделительную функцию почек оценивали по содержанию креатинина, Р2-микроглобулина в сыворотке крови, скорости клубочковой фильтрации.
Для оценки достоверности различий полученных результатов в исследуемых выборках использовали Г-критерий Стьюден-та (сравнение показателей исследуемых выборок по абсолютным значениям признака) и 7-тест Фишера (сравнение показателей исследуемых выборок по долям признака). Различия являлись статистически значимыми при р < 0,05 [17]. Выявление и оценку связи между изменением исследуемых показателей у детей и концентрацией ХОС в крови выполняли на основании расчета показателя отношения шансов (OR) и его доверительного интервала (Б!) [18]. Критерием наличия связи концентрация ХОС в крови - показатель эффекта являлось OR >1.
Обоснование маркеров экспозиции выполнено на основании установленной достоверной зависимости концентрации конкретного ХОС в крови от средней суточной концентрации в питьевой воде. Математическая модель, описывающая анализируемую зависимость в условиях низких концентраций, представляет собой линейное уравнение вида:
х = Ь D + Ь0 ,
где Б - средняя месячная концентрация конкретного ХОС в питьевой воде, мг/дм3; х - концентрация ХОС в крови, мг/дм3; Ь, Ь1 - параметры модели, характеризующие начальный уровень концентрации ХОС в крови и скорость абсорбции [17]. Обоснование маркеров эффекта осуществляли по оценке параметров зависимости изменения показателя отношения шансов для каждого изучаемого биохимического и гематологического показателя от концентрации ХОС в крови, описываемой регрессионной моделью в виде экспоненциальной функции. В качестве критерия для проверки статистических гипотез использовали критерий Фишера (Ё) при р < 0,05 [17] (исследования выполнены в отделе математического моделирования систем и процессов, зав. -канд. техн. наук Д.А. Кирьянов).
Результаты и обсуждение
Оценка качества питьевой воды на исследуемых территориях свидетельствует о превышении гигиенических нормативов по содержанию хлороформа в среднем до 2,8-3,3 ПДК (максимум до 5,3-7,3 ПДК), дихлорбромметана в среднем до 3,6 ПДК, тетрахлорметана и хлора остаточного максимум до 2,1 ПДК и до 3 ПДК соответственно. Доля нестандартных проб по содержанию хлороформа составила 78-100% от общего количества исследованных проб, тетрахлорметана и дихлорбромметана -12,5-14,3%, хлора остаточного свободного и связанного - до 35,7%.
Хроническая экспозиция ХОС с питьевой водой, характеризующаяся средней суточной дозой от 0,00005 до 0,008 мг/(кг.день), обусловливает опасность, превышающую приемлемый уровень (HQ < 1) развития заболеваний печени и почек до 1,7 раза, ЦНС, системы крови и эндокринной системы - до 1,5 раза. Экспонируемая субпопуляция представляет порядка 120 тыс. населения, в том числе около 18 тыс. детей в возрасте от 0 до 14 лет.
Оценка состава и объема валовых выбросов в атмосферный воздух селитебной застройки исследуемых территорий на содержание ХОС показала наличие дихлорэтана и тетрахлормета-на с суммарным объемом выбросов в 2012 г. 0,0011 т, что соответствует долевому вкладу менее 0,00004% от общего объема выбросов в атмосферный воздух. Оценка качества атмосферного воздуха на содержание ХОС свидетельствует об отсутствии превышений гигиенических нормативов, предусмотренных СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест», что позволило в дальнейшем не учитывать ингаляционный путь поступления ХОС при оценке экспозиции.
Углубленными исследованиями показано, что в крови экспонированных детей регистрируют хлороформ на уровне 0,00020,0008 мг/дм3, тетрахлорметан на уровне 0,00001-0,00003 мг/дм3, дибромхлорметан 0,000002-0,000008 мг/дм3, не идентифицированные (ниже предела обнаружения) в крови детей контрольной группы (р = 0,000). Частота регистрации проб крови с наличием хлороформа составила 95-97% от общего числа исследованных
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(1)
_DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-97-101
Оriginal article
0,016 и
l_
0,014- ✓
s . "
m ✓
§0,012-
m
« 0,01-
Средняя месячная концентрация хлороформа в воде, мг/дм3
Зависимость концентрации хлороформа в крови от средней месячной концентрации хлороформа в питьевой воде.
проб, тетрахлорметана - 82-86%, дибромхлорметана - 10-16% от общего числа исследованных проб в группе наблюдения. У детей группы наблюдения из перечня изучаемых ХОС доказана достоверная зависимость концентрации хлороформа в крови от средней месячной концентрации хлороформа в питьевой воде, описываемая уравнением вида y = 0,00188+0,01782* (F = 5,36, R2 = 0,263, р = 0,035), см. рисунок. Для детей контрольной группы такой зависимости не установлено. Следовательно, концентрация хлороформа в крови на уровне 0,0002-0,0008 мг/дм3 является маркером экспозиции хлороформом с питьевой водой.
При исследовании биохимических показателей у детей установлена активация окислительного повреждения на клеточно-молекулярном уровне: уровень гидроперекисей липидов и МДА в сыворотке крови, 8-OHdG в моче в 1,2-1,7 раза выше показателей в контроле (р = 0,0001-0,007). Частота регистрации проб с повышенным уровнем 8-OHdG в моче составила 10% при отсутствии проб с изменением показателя в контрольной группе. Частота проб с повышенным уровнем гидроперекисей липидов и МДА - 50,7-73,3%, что до 3,5 раза выше аналогичных показателей в контроле (см. таблицу).
Выявленный дисбаланс окислительных и антиоксидантных процессов обусловлен истощением ресурсов антиоксидантной защиты от субклеточного до системного уровня. Об этом свидетельствует в 1,4-1,5 раза сниженное содержание ГПО и Cu/Zn-СОД в сыворотке крови относительно показателей в контроле (р = 0,0001). Частота регистрации проб со сниженным уровнем Cu/Zn-СОД составила 85,5% от общего количества проб при 28,5% в контроле. Частота регистрации проб с сниженным уровнем ГПО составила 58% при отсутствии изменений показателя в контрольной группе (р = 0,0001). Общая антиоксидантная активность как интегральный показатель интенсивности антиок-сидантных процессов у 57% детей свидетельствует о снижении активности процессов антиоксидантной защиты. В контрольной группе детей снижение показателя общей антиоксидантной активности установлено в 38% случаев от общего числа обследованных детей в группе (р = 0,03). Установлена связь показателей окислительного повреждения на клеточном и ядерном уровне и антиоксидантной защиты с концентрацией хлороформа в крови (OR = 2,6-3,5; DI = 2,0-4,2; р = 0,0001-0,001). Доля вклада хлороформа в изменение данных показателей составила 15-51% (F = 13,9-520,8; р = 0,0001).
Выявлена активация процесса цитолиза, сопровождающаяся воспалительной реакцией. Об этом свидетельствует средний уровень и частота проб с повышенной активностью АсАТ (до 45,2% от общего количества проб, р = 0,001) и повышенным уровнем СРБ в сыворотке крови (до 91%, р = 0,0001), превышающие данные показатели в контроле в 1,5-3,6 раза (р = 0,000-0,001). Установлена связь изменения активности АсАТ и содержания СРБ с повышенным содержанием хлороформа в крови (OR = 1,8-2,5; DI = 1,4-3,2; р = 0,000), вклад хлороформа составил 15-38% (F = 12,8-48,4; р = 0,0001).
Установлен патологический дисбаланс обмена нейромедиа-торов ЦНС, регулирующих процессы возбуждения и торможе-
дигиена и санитария. 2016; 95(1)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-97-101
Оригинальная статья
Биохимические показатели сыворотки крови у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием ХОС (р < 0,05)
Группа исследования Контрольная группа Межгрупповое различие (р)
Показатель среднее значение частота регистрации проб с отклонением от физ. нормы, % среднее значение частота регистрации проб с отклонением от физ. нормы, % по средним по кратностям превышения
(М ± m) выше ниже (М ± m) выше ниже значениям нормы
АлАТ, Е/дм3 16,05 ± 0,94 0,0 0,0 15,37 ± 0,821 0,0 0,0 0,289 0,345
АсАТ, Е/дм3 36,61 ± 2,96 45,2 0,0 24,44 ± 2,85 19,6 0,0 0,001 0,001
СРБ, мг/дм3 2,85 ± 0,10 91,0 0,0 1,99 ± 0,40 25,0 0,0 0,0001 0,003
МДА, мкмоль/дм3 3,28 ± 0,24 73,3 0,0 2,84 ± 0,15 56,3 0,0 0,002 0,007
Гидроперекиси липидов, 343,91 ± 30,44 мкмоль/дм3 50,7 0,0 194,16 ± 56,01 14,3 0,0 0,000 0,0001
8-OHdG (моча), нг/см3 205,18 ± 11,72 10,0 0,0 122,20 ± 11,58 0,0 0,0 0,000 0,076
ГПО, нг/см3 30,46 ± 5,12 4,8 58,1 40,91 ± 4,65 0,0 0,0 0,003 0,085
Оксид азота, мкмоль/дм3 103,01 ± 4,91 24,2 0,0 85,62 ± 9,67 7,1 0,0 0,002 0,002
Cu/Zn-СОД, нг/см3 36,38 ± 2,83 0,0 85,5 53,88 ± 8,42 0,0 28,6 0,0001 0,0001
ГАМК, мкмоль/дм3 0,05 ± 0,01 10,5 89,5 0,09 ± 0,01 12,5 18,8 0,0001 0,0001
Глутамат, мкмоль/дм3 148,87 ± 16,76 56,3 0,0 97,60 ± 13,81 13,3 20,0 0,0001 0,002
ния у детей группы наблюдения: повышенный в 56,3% случаев относительно физиологического значения уровень возбуждающей аминокислоты - глутамата, и сниженный в 89,5% случаев уровень тормозной аминокислоты - ГАМК, что в 4,3-4,8 раза выше контроля. При этом среднее значение глутамата зарегистрировано в 1,5 раза выше относительно показателя в контроле (р = 0,0001), а ГАМК - в 1,8 раза ниже показателя в контроле (р = 0,0001). На фоне повышенного среднего уровня глутама-та зарегистрировано повышенное содержание оксида азота в сыворотке крови на 18% относительно показателя в контроле (р = 0,002). Частота проб с повышенным уровнем оксида азота составила 24%, что в 3,4 раза больше по сравнению с контролем (р = 0,002). Установлена связь снижения ГАМК и повышения глутамата с концентрацией хлороформа в крови (OR = 2,8-,7; DI = 2,2-4,5; р = 0,000). Доля вклада хлороформа в развитие нейромедиаторного дисбаланса составила до 90% (^ = 725,5, р = 0,0001).
На основании установленных статистически достоверных причинно-следственных связей показано, что у детей на попу-ляционном уровне при концентрации хлороформа в питьевой воде от 1,2 до 2 ПДК, обусловливающей концентрацию хлороформа в крови на уровне 0,0002-0,0005 мг/дм3, биохимическим маркером неканцерогенных эффектов является комплекс показателей:
- повышение уровней гидроперекисей липидов и МДА на 20-30% относительно физиологического уровня с частотой регистрации измененных показателей на уровне 35-55%, характеризующих активацию окислительных процессов;
- повышение содержания ГПО, Cu/Zn-СОД на 20-30% относительно физиологической нормы с частотой изменений показателей 34-65%, характеризующих напряжение антиоксидантной защиты;
- повышение уровня глутамата на 15-18% с распространенностью изменений 25-35% относительно физиологической нормы, что характеризует нарастание процесса возбуждения в ЦНС, инициируемого окислительным повреждением клеточно-субклеточных структур;
- повышение активности АсАТ на 15-20% относительно физиологической нормы с распространенностью изменений показателя 18-20%, что характеризует активацию цитолитического повреждения клеток и как следствие повышение ферментативной активности.
При концентрации хлороформа в воде от 2,1 до 3,3 ПДК, обусловливающей концентрацию хлороформа в крови на уровне 0,0006-0,0008 мг/дм3, биохимическими маркерами негативных эффектов являются:
- повышение уровня гидроперекисей липидов, МДА, 8-OHdG на 35-60% относительно физиологического уровня с распространенностью изменений показателей на уровне 55-
70%, характеризующих выраженную активацию окислительных процессов;
- снижение содержания ГПО, Cu/Zn-СОД, АОА на 45-65% относительно физиологической нормы с распространенностью изменений показателей 55-75%, характеризующих истощение ресурсов антиоксидантной защиты;
- повышение уровня глутамата и снижение ГАМК на 2035% с распространенностью изменений показателей на уровне 37-50% относительно физиологической нормы, что характеризует нарушение баланса нейромедиаторов возбуждения и торможения в ЦНС;
- повышение активности АсАТ и уровня СРБ на 25-55% относительно физиологической нормы с распространенностью изменений показателей 30-70%, что характеризует выраженную активацию цитолитического повреждения клеток и повышение ферментативной активности на фоне воспалительной реакции.
Для заключения о причинении вреда здоровью на индивидуальном уровне при наличии хлороформа в крови на уровне 0,0002-0,0005 мг/дм3 необходимо, чтобы из представленного комплекса (10 показателей) имело место изменение 5 показателей (легкая степень реализации риска); при концентрации 0,0006-0,0008 мг/дм3 - изменение 8 показателей (средняя степень реализации риска).
Факт причинения вреда здоровью на индивидуальном уровне с использованием установленного комплекса биомаркеров негативных эффектов доказан в 10% случаев от общего числа обследованных детей. Следствием выявленных негативных эффектов на популяционном уровне является рост заболеваемости детей болезнями органов пищеварения (печени, желчевыводя-щих путей), ЦНС, ассоциированных с воздействием ХОС в питьевой воде. Количество дополнительных случаев заболеваний среди детского населения составило 166 случаев в год, в том числе по классу болезней нервной системы в виде астеновегета-тивного и неврозоподобного синдромов, синдрома вегетативной дистонии ^90.3, G93.8) - 111 случаев; органов пищеварения в виде синдрома билиарной дисфункции, функциональной диспепсии (К30, 03.8) - 55 случаев.
Полученные результаты выполненных исследований позволили обосновать практические рекомендации, направленные на снижение или устранение негативных последствий для здоровья населения, подвергающегося экспозиции ХОС с питьевой водой:
- в связи с тем, что факт экспозиции доказан, содержание хлорорганических соединений (хлороформа, тетрахлорметана, дибромхлорметана) в питьевой воде должно быть доведено до нормативного уровня;
- для повышения качества питьевой воды целесообразно наряду с методами очистки от ХОС (сорбция активированным углем, аэрация) использовать альтернативные дополнительные методы обеззараживания воды на станции водоподготовки,
в том числе метод озонирования и ультрафиолетового обеззараживания с последующей тонкой фильтрацией через модифицированную загрузку;
- в связи с обнаруженными проявлениями негативных эффектов у детского населения употребление питьевой воды этого состава является неприемлемым и необходимо использовать бутилированную воду исследованных марок надлежащего качества в детских дошкольных и школьных общеобразовательных учреждениях;
- детскому населению, находящемуся в зонах риска, рекомендуются меры адресной индивидуальной профилактической помощи, направленные на элиминацию ХОС из организма, коррекцию иммунорезистентности и адаптационных возможностей организма.
- при доказательстве причинения вреда здоровью населения, потребляющего питьевую воду ненадлежащего качества по содержанию ХОС, целесообразно использовать биохимические маркерные показатели неканцерогенных эффектов.
Выводы
Обобщение результатов углубленных исследований детей, длительно потребляющих питьевую воду ненадлежащего качества по содержанию ХОС, позволило заключить:
1. Экспозиция хлороформом, дихлорбромметаном, тетрах-лорметаном и хлором остаточным с питьевой водой на уровне до
0.008.мг/(кг-день) обусловливает опасность развития заболеваний печени и почек, превышающую приемлемый уровень до 1,7 раза, ЦНС, системы крови и эндокринной системы - до 1,5 раза.
2. Маркером экспозиции хлороформом, как приоритетным соединением из группы изученных тригалометанов, с питьевой водой является концентрация хлороформа в крови детей, идентифицируемая на уровне 0,0002-0,0008 мг/дм3.
3. Биомаркерами неканцерогенных эффектов являются показатели нарушения баланса окислительных процессов (повышение гидроперекисей липидов, МДА в сыворотке крови, 8-OHdG в моче) и антиоксидантных реакций (повышение ГПО, Cu/Zn-СОД, АОА в сыворотке крови), баланса нейромедиаторов возбуждения и торможения в ЦНС (повышение глутамата и снижение ГАМК в сыворотке крови), повышения цитолитической активности (повышение активности АсАТ в сыворотке крови) на фоне развития воспалительной реакции (повышение СРБ в сыворотке крови).
4. Биохимические маркерные показатели неканцерогенных эффектов формируют доказательную базу причинения вреда здоровью населения, потребляющего питьевую воду с повышенным содержанием ХОС.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Иссследование не имело спонсорской поддержки.
Литер ату р а
1. Красовский Г.Н., Рахманин Ю.А., Егорова Н.А. Гигиенические основы формирования перечней показателей для оценки и контроля безопасности питьевой воды. Гигиена и санитария. 2010; 4: 8-13.
2. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2013 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; 2014.
3. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., Журков B.C., Синицина О.О. К обоснованию безвредных уровней для единого гигиенического нормирования веществ. Гигиена и санитария. 2000; 6: 51-4.
4. Иксанова Т.И., Малышева А.Г., Растянников Е.Г., Егорова Н.А. Гигиеническая оценка комплексного действия хлороформа питьевой воды. Гигиена и санитария. 2006; 2: 8-11.
5. Бахир В.М. Дезинфекция питьевой воды: проблемы и решения. Питьевая вода. 2003; 1: 25-8.
6. Филов В.А., ред. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов: Справочник. Ленинград: Химия; 1990.
7. Малахов В.О., Завгородня Г.М., Личко В.С., Джанелидзе Т.Т., Волох Ф.О. Проблема оксида азота в неврологии: Монография. Суми: Видавництво СумДПУ iм. А.С. Макаренка; 2009.
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(1)
_DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-97-101
Оriginal article
8. Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Землянова М.А. Гигиеническая индикация последствий для здоровья при внешнесредо-вой экспозиции химических факторов: Монография. Пермь: Книжный формат; 2011.
9. Зайцева Н.В., Май И.В., Клейн С.В. К вопросу установления и доказательства вреда здоровью населения при выявлении неприемлемого риска, обусловленного факторами среды обитания. Анализ риска здоровью. 2013; 2: 14-27.
10. Р 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России; 2004.
11. Тица Н.У., ред. Клиническая оценка лабораторных тестов. М.: Медицина; 1986.
12. Дурнев А.Д., Жанатаев А.К., Середенин С.Б. Перспективы определения 8-гидрокси-2-дезоксигуанозина в качестве биомаркера окислительного стресса в эксперименте и клинике. Вестник Российской академии медицинских наук. 2002; 2: 45-9.
13. Меньшиков В.В., ред. Лабораторные методы исследования в клинике: справочник. М.: Медицина; 1987.
14. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика; 1998.
15. Флетчер Р., Флетчер С., Вагнер Э. Клиническая эпидемиология. Основы доказательной медицины. М.: Медиа Сфера; 1998.
References
1. Krasovskiy G.N., Rakhmanin Yu.A., Egorova N.A. Hygienic bases for listing the indicators for evaluation and control of the safety of drinking water. Gigiena isanitariya. 2010; 4: 8-13. (in Russian)
2. On the condition of sanitary and epidemiological welfare in the Russian Federaion in 2013: State report. Moscow: Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare; 2014. (in Russian)
3. Zholdakova Z.I., Kharchevnikova N.V, Zhurkov B.C., Sinitsina O.O. To justifying the harmless levels for common hygenic standardization of substances. Gigiena i sanitariya. 2000; 6: 51-4. (in Russian)
4. Iksanova T.I., Malysheva A.G., Rastyannikov E.G., Egorova N.A. Assessing the complex effect of chloroform in drinking water. Gigiena i sanitariya. 2006; 2: 8-11. (in Russian)
5. Bakhir V.M. Drinking water disinfection: problems and solutions. Pit'evaya voda. 2003; 1: 25-8. (in Russian)
6. Filov VA., ed. Harmful Chemical Substances. Hydrocarbons. Halogen Derivatives of Hydrocarbons: Handbook [Vrednye khimicheskie veshchestva. Uglevodorody. Galogenproizvodnye uglevodomdov: Spravochnik]. Leningrad: Khimiya; 1990. (in Russian)
7. Malakhov VO., Zavgorodnya G.M., Lichko VS., Dzhanelidze T.T., Volokh F.O. The Problem of Nitrogen Oxide in Neurology: Monograph [Problema oksida azota v nevrologii: Monografiya]. Sumi: Vidavnitstvo SumDPU im. A.S. Makarenka; 2009. (in Russian)
8. Onishchenko G.G., Zaytseva N.V., Zemlyanova M.A. Hygienic Indication of Consequences for Health at the External Environmental Exposure to Chemical Factors: Monograph [Gigien-icheskaya indikatsiya posledstviy dlya zdorov'ya pri vneshnesre-dovoy ekspozitsii khimicheskikh faktorov: Monografiya]. Perm': Knizhnyy format; 2011. (in Russian)
9. Zaytseva N.V., May I.V., Kleyn S.V. On establishing and proving the harm to the health of population at the detection of unacceptable risk stipulated by the living environment factors. Analiz riskazdorov'yu. 2013; 2: 14-27. (in Russian)
10. Manual 2.1.10.1920-04. Manual on the public health risk assessment when exposed to the chemical substances contaminating the environment. Moscow: Federal Centre for Sanitary Inspection Ministry of Health of Russia; 2004. (in Russian)
11. Titsa N.U., ed. Clinical Assessment of Laboratory Tests [Klin-icheskaya otsenka laboratornykh testov]. Moscow: Meditsina; 1986. (in Russian)
12. Durnev A.D., Zhanataev A.K., Seredenin S.B. The prospects for determining 8-hydroxy-2-deoxyguanosine as the biomarker of oxidative stress in the experiment and clinic. Vestnik Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2002; 2: 45-9. (in Russian)
13. Men'shikov V.V., ed. The Laboratory Methods of Analysis in Clinic: Handbook [Laboratornye metody issledovaniya v klinike: spravochnik]. Moscow: Meditsina; 1987. (in Russian)
14. Glants S. Medical and Biological Statistics [Mediko-biologiches-kaya statistika]. Moscow: Praktika; 1998. (in Russian)
15. Fletcher R., Fletcher S., Vagner E. Clinical Epidemiology. Basics of Demonstrative Medicine [Klinicheskaya epidemiologiya. Osnovy dokazatel'noy meditsiny]. Moscow: Media Sfera; 1998. (in Russian)
Поступила 22.06.15
