CC BY
4
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2007 УДК 616.34-008.87-078
М. П. Захарченко, М. М. Захарченко, В. М. Захарченко
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА АБИОТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ МИКРОБИОЦЕНОЗА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Санкт-Петербургский институт экологии и здоровья
Как известно, микробиоценоз имеет важное значение для поддержания оптимального здоровья человека и является важным инструментом для профилактики возникновения и развития множества донозологических и патологических состояний [ 1,4, 7, 14, 20]. К середине XX столетия сформировалось представление о неслучайном характере нормальной микрофлоры. Научные достижения последних десятилетий в разных областях науки убедительно свидетельствуют, что кишечный микробиоценоз является интегральной частью организма, своеобразным экстракорпоральным органом, имеющим важное значение в обеспечении здоровья человека [2, 3, 5, 9, 15, 19].
Организм человека и колонизирующие его органы и ткани разнообразные микроорганизмы представляют собой единую экологическую систему, находящуюся в состоянии динамического равновесия. Это особая, достаточно самостоятельная система внутренней гомеостати-ческой уравновешенности организма человека с окружающей средой.
Любые факторы, вызывающие изменения условий функционирования биоценоза, приводят к изменениям состава и функциональной активности микрофлоры. Многочисленные исследования [8, 10, 12, 13, 16], посвященные изучению состояния микрофлоры желудочно-кишечного тракта, показывают, что различные нарушения состояния кишечного микробиоценоза могут возникать при воздействии на организм человека широкого круга факторов риска.
С одной стороны, нормальная микрофлора, колонизируя эпителиальные поверхности, является своеобразной биопленкой и выступает в роли посредника во взаимоотношениях организма человека с окружающей средой, она является первым барьером, препятствующим проникновению различных ксенобиотиков во внутреннюю среду организма, и поэтому ее повреждения наступают первично. Происходящее при этом отторжение ау-тохтонной микрофлоры может иметь адаптивный характер, поскольку при этом происходит выведение вредных веществ, аккумулированных бактериями. С другой стороны, состояние кишечного микробиоценоза находится под контролирующими влияниями различных систем организма [1, 17, 18]
В процессе эволюции в кишечнике человека сформировалась уникальная композиция микроорганизмов, обладающая огромным метаболическим потенциалом, который сопоставим с метаболическим потенциалом печени.
На сегодняшний день нормальную микрофлору кишечного тракта можно рассматривать как метаболический орган, который в первую очередь вовлекается в трансформацию естественных и чужеродных субстанций, как структуру, где происходит первичная абсорбция и через которую транслоцируются полезные и потенциально вредные агенты.
Особый интерес представляет Helicobacter pylori, с которым связывают возникновение и развитие не только язвенной болезни желудка (ЯБЖ) и двенадцатиперстной кишки (ДПК), но и таких болезней, как хронический гастрит, злокачественные новообразования и др. По данным [11], указанный микроорганизм колонизирует слизистую оболочку желудка у 60% населения земного шара, но лишь у 30% из них возникает гастродуоденальная патология. В нашей работе Н. pylori идентифицировался стандартными методами, принятыми на сегодняшний день в практической работе. Последние исследования
Н. pylori показывают, что клетки его подвижны за счет заключенных в чехлы жгутиков, синтезируют такие ферменты, как уреаза, щелочная фосфатаза, глюкофосфата-за, протеаза, муциназа, супероксиддисмутаза и другие, обладают выраженной уреазной активностью, чувствительны к пенициллину, ампициллину, эритромицину и другим антибиотикам [6].
Как показали проведенные исследования, Н. pylori определялся у 100% обследованных больных ЯБЖ и ДПК. В связи с особой значимостью Н. pylori в возникновении и развитии ЯБЖ и ДПК нами проведено изучение взаимосвязи названного микроорганизма с кишечной микрофлорой.
Корреляционный анализ показал, что существует как прямая, так и обратная связь между концентрацией различных микроорганизмов в содержимом толстой кишки и степенью обсемененности Н. pylori слизистой оболочки желудка. Так, выявлена достоверная прямая корреляционная связь между содержанием бактероидов и уровнем обсемененности Н. pylori слизистой оболочки ан-трального отдела желудка. Такой же характер связи был выявлен между уровнем обсемененности Н. pylori ан-трального отдела желудка и количеством дрожжеподоб-ных грибов. Следует отметить, что антральный отдел желудка является естественной средой обитания Н. pylori, поэтому увеличение его содержания в определенных пределах будет являться физиологической нормой. Прогностически более важным является выявление Н. pylori в теле желудка, поскольку его обнаружение может свидетельствовать о структурных перестройках слизистой оболочки гастродуоденальной области. Установлена сильная обратная корреляционная связь между уровнем обсемененности Н. pylori тела желудка и содержанием бифидобактерий в толстой кишке. Поскольку содержание бифидобактерий в содержимом толстой кишки является одним из наиболее важных критериев оценки состояния кишечного микробиоценоза, можно предположить, что состояние кишечного эубиоза имеет важное значение для предотвращения обсеменения Н. pylori слизистой оболочки тела желудка.
Представленные корреляционные связи между уровнем обсемененности Н. pylori антрального отдела и тела желудка и содержанием кишечных микроорганизмов свидетельствуют о том, что имеет место взаимное влияние одной экосистемы на другую. Представляется, что может иметь место несколько вариантов взаимного влияния. Во-первых, как известно, инфекция Н. pylori связана с развитием секреторных, моторных расстройств верхних отделов желудочно-кишечного тракта, с нарушением процессов пищеварения и последующим изменением состава химуса и скорости его поступления в толстую кишку, что может приводить как к количественным, так и к качественным изменениям кишечной микрофлоры. Во-вторых, нормальная микрофлора кишечника является одним из важных составных компонентов обеспечения общей неспецифической резистентности организма. Дисбаланс кишечного микробиоценоза может приводить к гиперчувствительности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, включая инфекционные агенты. Снижение неспецифической резистентности организма может приводить к оптимальным условиям развития Н. pylori, который в настоящее время относится к условно-патогенным микроорганизмам. В-третьих, имеется вероятность синергетического влияния комплекса абиотических факторов окружающей среды на экологические ниши верхних и нижних отделов
желудочно-кишечного тракта. В условиях влияния множества ксенобиотиков микробиоценозы являются первичной мишенью абиотического воздействия.
Таким образом, Н. pylori обнаруживается у 100% больных ЯБЖ и ДПК, что подтверждает его этиологическую значимость в возникновении и развитии указанной патологии. Установлено, что у больных ЯБЖ и ДПК об-семененность Н. pylori слизистой оболочки антрального отдела желудка возрастает при повышении концентрации бактероидов и дрожжеподобных грибов в кишечном содержимом. Установлена обратная связь между степенью обсемененности Н. pylori тела желудка и содержанием бифидобактерий. Установленные взаимосвязи свидетельствуют о том, что оптимизация кишечного микробиоценоза может служить одним из основных направлений профилактики обсеменения Н. pylori слизистой оболочки тела желудка.
Как отмечалось выше, установлена корреляционная взаимосвязь Н. pylori с кишечным микробиоценозом. На основании полученных данных методом пошагового регрессионного анализа построены следующие регрессионные уравнения:
Y"p>oж = 2'05 + °'35 + 0,19 ДГ2 - 0,17 Хъ,
где Y„ — степень обсемененности Н. pylori антрального отдела желудка в баллах (1—4); Х^ — концентрация дрожжеподобных грибов в содержимом толстой кишки (в lg КОЕ/г); Х2 — концентрация бактероидов в содержимом толстой кишки (в lg КОЕ/г); Хъ — концентрация бифидобактерий в содержимом толстой кишки (в lg КОЕ/г).
Оценка качества модели: информационная способность модели — 0,90; F-критерий Фишера — 21,9; уровень значимости модели — р < 0,00062; все коэффициенты модели являются значимыми, достоверными при р < 0,05; степень влияния факторов, представленных в уравнении, на оцениваемый параметр составляет: бактероиды — 38%, дрожжеподобные грибы — 36%, бифидо-бакгерии — 16%.
1^=5,17- 0,51 X, - 0,46 Х2,
где УцРтл. — степень обсемененности Н. pylori тела желудка в баллах (1—4); Хх — концентрация бифидобактерий в содержимом толстой кишки (в lg КОЕ/г); Х2 — концентрация клостридий в содержимом толстой кишки (в lg КОЕ/г).
Оценка качества модели: информационная способность модели — 0,78; F-критерий Фишера — 13,9; уровень значимости модели — р < 0,0025; все коэффициенты модели являются значимыми, достоверными при р < 0,05; степень влияния факторов, представленных в уравнении, на оцениваемый параметр составляет: бифи-добактерии — 49%; клостридии — 29%.
Эксперименты последних лет показали, что микроорганизмы в естественных условиях находятся в иммоби-лизированном состоянии. 99% бактерий живет в экологических системах, представляющих собой гликокаликс с включенными в него колониями микроорганизмов. При этом формируется микробно-тканевый комплекс, который имеет сложные регуляторные связи с другими системами организма.
Микробно-тканевый комплекс образуют микроколонии бактерий, слизь, клетки слизистой оболочки, под-слизистый аппарат. Клетки слизистой оболочки имеют специфические рецепторы, к которым адгезируются определенные виды бактерий. Элементами, ответственными за специфическую адгезию, являются поверхностные структуры бактерий, содержащие лектины, комплиментарные соответствующим рецепторам эпителиальных клеток, которые представляют собой гликосфинголипи-ды. Своеобразие рецепторов детерминируется генетически у каждого индивидуума, о чем свидетельствует наличие почти полностью идентичной анаэробной и аэроб-
ной микрофлоры у однояйцовых, но не у разнояйцовых близнецов человека. С этим связаны значительные отличия в видовом составе бактерий у разных людей и в то же время относительная стабильность микробиоценоза у одного и того же человека. В пределах микробно-ткане-вого комплекса происходит постоянный обмен генетическим материалом, регуляторными молекулами, фрагментами структурных генов, плазмидами. В результате микроорганизмы приобретают рецепторы и другие антигены, присущие хозяину, и, наоборот, феномен взаимной молекулярной мимикрии.
В основу понимания природы взаимодействия организма человека и его нормальной микрофлоры положено допущение существования равновесных метаболических взаимоотношений макроорганизма с микробиоценозом, а также в пределах самого микробного сообщества. Это взаимодействие осуществляется благодаря наличию сбалансированных потоков пищевых и регулятор-ных молекул (как моно-, так и полимерных), обеспечивающих пребывание обеих подсистем в определенных гомеостатических взаимоотношениях. Такой обмен позволяет осуществлять авторегуляцию обеих подсистем симбиотической эндосистемы.
Условно можно выделить несколько уровней, на которых происходит взаимодействие макроорганизма и нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта: микробно-тканевый комплекс, пищеварительная система в целом с участием всех органов системы, макроорганизм с участием всех гомеостатических систем.
В пределах микробно-тканевого комплекса толстой кишки существуют сложные трофические связи. В кишечнике установлено существование равновесного обмена пищевыми субстратами между различными микроорганизмами и кишечным эпителием. Недостаток или избыток того или иного субстрата или метаболита служит сигналом для стимуляции или подавления соответствующего звена экологической системы и возникновения онкологического риска. Подобная интеграция позволяет кишечной экологической системе выступать как единое целое, согласованно работающее в интересах всего организма хозяина, в котором она локализована. Особенно большое значение в процессе взаимодействия нормальной микрофлоры и макроорганизма имеют низкомолекулярные метаболиты, которые способны оказывать существенное влияние на организм человека, включая формирование онкологического риска, через модуляцию различных физиологических реакций (бутират, масляная кислота, пропионовая кислота, ацетат, пропионат, изовалериано-вая, изокапроновая кислоты, формиат, лактат и др.).
Одно из наиболее важных свойств кишечной микрофлоры — ее тесное взаимодействие с иммунной системой, конечным этапом которого является формирование неспецифической резистентности организма. В процессе взаимодействия микробиоценоза кишечника и иммунной системы в настоящее время большое значение отводится модулирующему влиянию кишечной микрофлоры на продукцию цитокинов, оказывающих широкий спектр биологического действия. Такое влияние осуществляется посредством синтеза бактериями модулинов — веществ различной природы, вызывающих специфическую продукцию цитокинов. В результате сила и характер системного ответа организма на действие абиотических факторов окружающей среды будут в значительной степени зависеть от состояния кишечного микробиоценоза. Процесс взаимодействия нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта и организма человека — это сложный многоуровневый процесс. В разных условиях различные представители кишечной микрофлоры способны оказывать как положительное, так и отрицательное действие на организм человека. Считается, что абсолютно положительное действие на человека оказывают микроорганизмы рода бифидобактерий, лактоба-цилл и эубактерий. Остальные представители нормальной микрофлоры обладают как положительными, так и нежелательными эффектами.
Литература
1. Захарченко М. П., Гриневич В. Б., Добрынин В. М. и др. // Гиг. и сан. - 2003. - № 6. - С. 74-76.
2. Захарченко М. П. // Гиг. и сан. — 2004. — № 6. — С. 8-10.
3. Захарченко М. П., Захарченко В. М., Захарченко М. М. и др. // Гиг. и сан. - 2005. - № 6. - С. 67-70.
4. Коршунов В. М., Поташник Л. В., Ефимов Б. А. и др. // Журн. микробиол. - 2001. - № 2. - С. 57-62.
5. Маянский А. Н. // Клин, микробиол. и антимикроб, химиотер. — 2000. — № 2. - С. 61-64.
6. Мельникова В. А., Арзуманян Н. О. // Журн. микробиол. - 2000. - № 6. - С. 108-112.
7. Нуралиев Н. А., Миртазаев О. М. // Эпидемиол. и инфекц. бол. — 2000. — № 6. — С. 42-44.
8. Проблемы диагностики и коррекции состояния здоровья в напряженной экологической среде обитания (Донозология-2006: Материалы 2-й Международной науч. конф., посвящ. 80-летию со дня рождения академика АМН СССР профессора Г. И. Сидоренко). / Под ред. М. П. Захарченко. — СПб., 2006.
9. Усвяцов Б. Я., Паршута Л. И., Бухарин О. В. Ц Журн. микробиол. — 2000. — № 5. - С. 65-69.
10. Хаитов Р. М., Пинегин Б. В. // Иммунология. — 2000. - № 1. - С. 61-64.
11. Циммерман Я. С. // Рос. журн. гастроэнтерол., гепа-
тол., и колопроктол. — 2001. — № 2, прил. 13. — С. 106-108.
12. Шевченко Ю. Л., Онищенко Г. Г. // Журн. микробиол. - 2001. - № 2. - С. 94-104.
13. Экологические и медицинские проблемы возникновения донозологических и патологических состояний в условиях мегаполисов (Донозология-2005: Материалы 1-й Международной науч. конф.) / Под ред. М. П. Захарченко, А. А. Редько. — СПб., 2005.
14. Ahmad М. S., Krishnan S., Ramakrishna В. S. et al. // Gut. - 2000. - Vol. 46. - P. 493-499.
15. Bengmark S. // Am. J. Gastroenterol. — 2000. — Vol. 95. - Suppl. - P. S5-S7.
16. Canducci F., Armuzzi A., Gasbarrini G., Gasbarrini A. // Gut. - 2000. - Vol. 47. - Suppl. III. — P. A31.
17. Forster R. J., Koike S., Armstrong J. A. et al. // Reprod. Nutr. Dev. - 2000. - Vol. 40. - P. 175-176.
18. Hold G. L., Pryde S. E., Flint H. J. // Reprod. Nutr. Dev. - 2000. - Vol. 40. - P. 176-177.
19. Robert C., Bernalier A. // Reprod. Nutr. Dev. - 2000. -Vol. 40. - P. 186-187.
20. Zakharchenko M. P., Grinevich V. В., Dobrynin V. M. et al. // Environment and Human Health. — St. Petersburg, 2003. - P. 848.
Поступила 12.04.07
©Т. Н. УН ГУ РЯ НУ, 2007
УДК б14.72:61б.2]:312.б-053.2(470.11)
Т. Н. Унгуряну
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА И БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ У НАСЕЛЕНИЯ НОВОДВИНСКА
Управление Роепотребнадзора по Архангельской области, Северный государственный медицинский университет, Архангельск
Сегодня в мире от 25 до 33% всех зарегистрированных заболеваний, по оценкам ВОЗ, напрямую связаны с загрязнением окружающей среды, из них 2/3 касаются детского населения [1]. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что в экологически неблагополучных регионах регистрируется повышенная заболеваемость как взрослых, так и детей.
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха характерно для крупных и средних промышленных городов, где на человека одновременно влияют от 30 до 100 и более вредных химических веществ, содержащихся в количествах, превышающих предельно допустимые уровни, а их совместное действие оказывается еще более значительным. Химические загрязнители представляют особую опасность для здоровья детей в силу повышенной чувствительности к ним детского организма [3, 5].
Загрязнение атмосферного воздуха в первую очередь влияет на дыхательную систему, которая находится в непосредственном контакте с окружающей средой. Повреждающее действие загрязнителей воздушной среды на органы дыхания может способствовать подавлению системы местной защиты против вирусных и бактериальных агентов, формированию острого и хронического воспаления [2, 4].
Особое значение имеет изучение влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения в районах размещения предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, где атмосферные и водные загрязнения достигают высоких значений и население может быть подвергнуто высоким уровням риска здоровью. Выполненная ранее сравнительная оценка качества среды обитания и здоровья населения в городах Архангельской области показала, что наиболее напряженная медико-экологическая ситуация в Новодвинске.
Цель работы — анализ загрязнения атмосферного воздуха и первичной заболеваемости болезнями органов дыхания детского населения Новодвинска.
Изучение загрязнения атмосферного воздуха проводили по данным Архангельского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями. Анализ заболеваемости населения был выполнен по данным персонифицированного мониторинга Новодвинской центральной городской больницы и отчетной формы № 12 Сведения о числе заболеваний, зарегистрированных у больных, проживающих в районе обслуживания лечебного учреждения.
Для оценки структуры заболеваемости были рассчитаны экстенсивные показатели, для анализа интенсивности эпидемического процесса — показатели первичной заболеваемости. Анализ динамики проводили по показателям цепного темпа прироста и коэффициенту аппроксимации. Для оценки статистической значимости различий использовали однофакторный дисперсионный анализ и критерий Стьюдента, выявление корреляционной зависимости между заболеваемостью и загрязнением атмосферного воздуха проводили с помощью коэффициента Спирмена.
Новодвинск расположен в подзоне северной тайги на левом берегу реки Северной Двины. Климат города уме-ренно-континентальный с продолжительной холодной зимой и коротким прохладным летом. Новодвинск — монопромышленный город с развитой целлюлозно-бумажной промышленностью. Градообразующим предприятием является ОАО "Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат" (ОАО "АЦБК"), где занято около 30% трудоспособного населения города. Общая численность населения города составляет 42,9 тыс. человек.
На территории Новодвинска располагается 16 предприятий, осуществляющих выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Наибольший вклад в загрязнение окружающей среды вносит ОАО "АЦБК", на долю которого приходится 98% всех выбросов предприятий города. Структура выбросов ОАО "АЦБК" включает 62 химических соединения, из которых наибольший
