CC BY
95
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК 614.72/.777:612.014.46.08-053.2
Ланин Д.В., Зайцева Н.В., ЗемляноваМ.А., Долгих О.В., Дианова Д.Г.
ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ У ДЕТЕЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ХИМИЧЕСКИХ факторов среды обитания
ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь
У детей, проживающих на территории с повышенным содержанием ряда ароматических углеводородов в атмосферном воздухе и хлорорганических соединений в питьевой воде, исследовано содержание в крови указанных соединений, а также проведена оценка показателей функций иммунной и нейроэндокринной систем. Установлено повышенное содержания в крови фенола и формальдегида и идентифицирован ряд хлорорганических и ароматических соединений, не определяющихся у детей контрольной группы. В крови детей группы наблюдения найден дисбаланс показателей клеточного звена врожденного и адаптивного иммунитета, про-и противовоспалительных цитокинов, а также увеличена концентрация свободного тироксина и серотонина в сыворотке крови, что свидетельствует об изменении функций регуляторных систем у детей, проживающих в условиях воздействия хлорорганических и ароматических соединений.
Ключевые слова: химические факторы среды обитания; иммунная система; эндокринная система.
Lanin D. V, Zaytseva N. V., ZemlyanovaM. A., Dolgikh O. V., Dianova D. G.— CHARACTERISTICS OF REGULATORY SYSTEM IN CHILDREN EXPOSED TO THE ENVIRONMENTAL CHEMICAL FACTORS
Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, Russian Federation, 614068
In children residing in areas with a high content of a number of aromatic hydrocarbons in ambient air and organochlorine compounds in drinking water, there were studied the blood levels of these compounds, as well as the assessment of the indices of the immune and neuroendocrine systems was performed. The higher blood content of phenol and formaldehyde has been established and there was identified an array of organochlorine and aromatic compounds not detected in the control group children. In the blood of the children of a study group there was found an imbalance of indices of cellular components of innate and adaptive immunity, pro- and anti-inflammatory cytokines, as well as increased concentrations of free thyroxine and serotonin in the blood serum, which indicates to a change in the functions of regulatory systems in children exposed to organochlorine and aromatic compounds.
Key words: chemical environmental factors, the immune system, the endocrine system
В настоящее время общепризнанным является наличие взаимосвязи между нервной, эндокринной и иммунной системами как в норме, так и при различных патологических состояниях. Являясь по существу тремя интегративными и адаптивными системами организма, они осуществляют контроль всех жизненных функций, оказывая при этом взаимные регуляторные влияния. Разнообразие механизмов нейроэндокринного контроля иммунной системы суммировано в многочисленных работах [1, 5, 14]. Иммунокомпетентные клетки также способны к синтезу ряда гормонов, нейропептидов и цитокинов, оказывающих регуляторное влияние на нервную и эндокринную системы [1, 13]. С другой стороны, хорошо известно об изменениях в иммунном и нейроэндокринном статусах у детей под влиянием различных химических факторов среды обитания. Так, например, показана связь аллергопатологии, заболеваний щитовидной железы у детей, проживающих в условия неблагоприятного воздействия химических факторов природного и техногенного происхождения [3]. Доказано, что поступление хлорорганических соединений в организм детей с питьевой водой является причиной недопустимого уровня неканцерогенного риска нарушений регуляторных систем [9]. Имеются данные о влиянии ароматических соединений на иммунную и нейроэндокринную системы. В частности, доказано нейротоксическое действие бензола на центральную нервную систему, рассматриваемое в качестве одного из элементов механизма развития вегетососудистого дисбаланса, а
Для корреспонденции: Ланин Дмитрий Владимирович, [email protected]
также связь ароматических соединений с функциональными нарушениями гипофизарно-адреналовой системы [9]. Особое внимание при оценке воздействия химических факторов среды обитания на организм исследователи уделяют отдельным маркерам нервной, эндокринной или иммунной систем. Однако целесообразность комплексного подхода в оценке статуса регуляторных систем у детей, проживающих в условиях воздействия химических факторов среды обитания, не вызывает сомнений. Таким образом, цель работы - дать характеристику особенностям функций регуляторных (нервной, эндокринной, иммунной) систем у детей, проживающих в условиях воздействия техногенных химических факторов среды обитания.
Материалы и методы
Оценка качества атмосферного воздуха и питьевой воды проводилась по данным собственных, мониторинговых и натурных наблюдений ГУ «Пермский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» и Роспотребнадзора по Пермскому краю за 2008-2010 гг. Информация обобщена в соответствии с ГН 2.1.6.133803 [2], СанПиН 2.1.4.1074-01 [10].
Всего обследованы 334 ребенка в возрасте от 3 до 6 лет, мальчиков было 184 (55%), девочек - 150 (45%). Все дети посещали детские дошкольные учреждения. Группу наблюдения составили 287 детей территории с техногенной химической нагрузкой, в частности с повышенным содержанием ароматических углеводородов в атмосферном воздухе и хлорорганических соединений в питьевой воде (г. Краснокамск, Пермский край). Контрольная группа - 47 детей территорий Пермского края с удовлетворительной санитарно-гигиенической
23
[гиена и санитария 2/2014
Таблица 1
Показатели качества атмосферного воздуха и питьевой воды г. Краснокамска
Вещество Среднегодовая концентрация Доли ПДКс.с.
Атмосферный воздух, мг/м3
Ксилол 0,028 0,14
Бензол 0,017 0,17
Этилбензол 0,0146 0,73
Фенол 0,0045 1,5
Толуол 0,036 0,06
Формальдегид 0,0063 2,1
Питьевая вода, мг/дм3
Тетрахлорметан 0,043 0,71
Дихлорметан 0,0069 0,23
Дибромхлорметан 0,0033 0,11
Хлороформ 0,068 0,34
Фенол 0,000004 0,004
Хлор 1,51 3,02
ситуацией. Основная и контрольная группы были сопоставимы по полу, возрасту, соматической заболеваемости, социально-бытовым условиям проживания. Все обследования проводились в соответствии с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации 1975 г., с дополнениями 1983 г.
Химико-аналитическое исследование крови проводилось с учетом химических факторов, загрязняющих атмосферный воздух и питьевую воду территории наблюдения. В соответствии с этим в каждой пробе определяли ароматические и хлорорганические соединения (хлороформ, 1,2-дихлорэтан, дибромхлорметан, дихлор-бромметан, бензол, формальдегид, толуол, фенол, о-, м-, п-ксилолы). Измерения проводили методом капиллярной газовой хроматографии на хроматографе «Кристалл 2000» в соответствии с МУК 4.1.765-99 [6], 4.1.2108-06 [7], 4.1.2115-06 [8].
Исследование иммунного статуса включало CD-фенотипирование и определение фагоцитарной активности лейкоцитов крови, концентрации иммуноглобулинов (Ig) A, G, M, E общего, интерлейкина-1 P (IL-1P), IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, интерферона-у (IFNy), фактора некроза опухоли-а (TNFa) в сыворотке крови. CD-фенотипирова-ние включало определение относительного и абсолютного числа CD3+-, CD3+CD25+-, CD3+CD4+-, CD3+CD8+-, CD3+CD95+-, CD19+-, CD16+CD56+-лимфоцитов при помощи цитофлюориметра FACSCalibur наборами фирмы «Becton Dickinson», США. Исследование системы общего фагоцитоза проводили с использованием в качестве объектов фагоцитоза формалинизованных эритроцитов барана. Содержание сывороточных Ig A, G, M изучали методом радиальной иммунодиффузии по Манчини. Концентрацию интерлейкинов (IL-1P, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IFNy, TNFa) и IgE общего определяли с помощью иммуноферментного анализа (тест-системы фирм «Вектор-Бест» и «Хема-Медика», Россия) на анализаторе ELx808IU.
С учетом ранее проведенных исследований [9] были выбраны наиболее чувствительные маркеры нейрогормонального фона (адренокортикотропный гормон (АКТГ), кортизол, тиреотропный гормон (ТТГ), Т4 сво-
Таблица 2
Содержание химических веществ и соединений в крови у детей групп контроля и наблюдения, мкг/мл (p < 0,05)
Показатель Контроль, М ± m Наблюдение, М ± m
1,2-Дихлорэтан н.п.о. 0,02 ± 0,004
Бензол н.п.о. 0,066 ± 0,016
Дибромхлорметан н.п.о. 0,0001 ± 0,00001
Дихлорбромметан н.п.о. 0,0005 ± 0,0002
О-ксилол н.п.о. 0,064 ± 0,009
Толуол н.п.о. 0,08 ± 0,01
Фенол 0,01 ± 0,001 0,083 ± 0,009
Формальдегид 0,005 ± 0,001 0,068 ± 0,006
Хлороформ н.п.о. 0,012 ± 0,002
Примечание. н.п.о. - ниже предела обнаружения.
бодный, серотонин), определение которых проводили в сыворотке крови с помощью иммуноферментного анализа (тест-системы фирм «Хема-Медика», Россия; IBL, Германия; «DRG Diagnostics», Германия) на анализаторе ELx808IU.
Статистическая обработка материала. При оценке содержания в крови химических соединений рассчитывали средние величины и ошибки средних, статистическуюдостоверностьразличийоценивалипоне-парному /-критерию Стьюдента, для отклонения нулевой гипотезы принимали уровни статистической значимости р < 0,05. Для оценки изменений иммунной и нейроэндокринной систем использовали матричный метод, первоначально предложенный для оценки иммунного статуса [4, 11]. При этом рассчитывали суммарные нормированные индексы, равные средней арифметической нормированных показателей, которые в свою очередь кратны стандартному отклонению от контроля.
результаты и обсуждение
При гигиенической оценке состояния атмосферного воздуха установлено, что на территории наблюдения расположено более 60 предприятий и организаций, являющихся источниками выбросов в атмосферный воздух 97 загрязняющих веществ. Жилая застройка повсеместно расположена вблизи промышленных площадок источников загрязнений атмосферного воздуха. По результатам исследований качества атмосферного воздуха зарегистрированы превышения максимальных разовых концентраций фенола до 1,9 раза, этилбензола до 1,55 раза. Расчетные концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе селебитной зоны от стационарных источников по фенолу, формальдегиду установлены на уровне 1,5—2,1 ПДКсс; по бензолу, этилбензолу, толуолу - до 1 ПДКсс (табл. 1). Оценка качества воды системы хозяйственно-питьевого водоснабжения, подаваемой населению г. Краснокамска, свидетельствует, что питьевая вода не соответствует гигиеническим требованиям [10]. По результатам социально-гигиенического мониторинга, основными компонентами загрязнения питьевой воды являлись продукты гиперхлорирования (хлор остаточный свободный 62,5% проб выше ПДК, хлор остаточный связанный 12,5% проб выше ПДК). В результате исследований качества воды системы хозяйственно-питьевого водоснабжения, поступающей в детские дошкольные учреждения г. Краснокамска, обна-
24
Таблица 3
Нормированные показатели иммунологических и нейроэндокринных маркеров у детей группы наблюдения
Показатель Значение нормированных показателей
Иммунологические маркеры
CD3+-лимфоциты, абс. -0,09
CD3+-лимфоциты, отн. -0,88***
CD3+CD4+-лимфоциты, абс. -0,24
CD3+CD4+-лимфоциты, отн. -0,63**
CD3+CD8+-лимфоциты, абс. 0,002
CD3+CD8+-лимфоциты, отн. -0,14
CD3+CD25+-лимфоциты, абс. 0,10
CD3+CD25+-лимфоциты, отн. 0,04
CD3+CD95+-лимфоциты, абс. -0,24
CD3+CD95+-лимфоциты, отн. -0,63
CD16+56+-лимфоциты, абс. 0,44*
CD16+56+-лимфоциты, отн. 0,47*
CD19+-лимфоциты, абс. 0,82***
CD19+-лимфоциты, отн. 1,01***
IgG 0,02
IgM 0,15
IgA 0,13
IgE общий 1,13***
Процент фагоцитоза -0,69**
Фагоцитарное число -0,42
Фагоцитарный индекс 0,09
Абсолютный фагоцитоз -0,37
IFNy 1,05***
TNFa -0,004
IL-1P 0,10
IL-4 1,02***
IL-6 1,62***
IL-8 0,14
IL-10 0,31
Нейроэндокринные маркеры
Т4 свободный 0,58**
ТТГ -0,20
АКТГ 0,10
Кортизол 0,14
Серотонин 4,41***
Примечание. Нормированные доверительные интервалы: при p < 0,05 (*) равен 0,44; приp < 0,01 (**) равен 0,58; приp < 0,001 (***) равен 0,76 для числа наблюдений в контрольной группе 47.
ружены соединения, образующиеся при хлорировании: хлороформ, тетрахлорметан, 1,2-дихлорэтан, дихлор-бромметан и дибромхлорметан. При этом оценка их по критерию суммы отношений обнаруженных концентраций, нормируемых по санитарно-токсикологическому признаку вредности, к ПДК в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 [10] показала, что данный параметр превышает допустимый уровень до 2,5 раза.
При оценке уровня содержания токсичных соединений установлено, что в крови у детей группы наблюдения идентифицируются бензол, толуол, о-ксилол, хлорорганические соединения (табл. 2). Необходимо отметить, что, несмотря на отсутствие превышения ПДКсс в атмосферном воздухе по ксилолу, бензолу, толуолу, эти соединения, являясь истинными ксенобиотиками, не должны в норме идентифицироваться в организме человека. Их обнаружение в крови детей группы наблюдения может быть связано с наличием данных веществ в атмосферном воздухе (табл. 1). Содержание фенола в крови детей группы наблюдения увеличено в 8 раз, а формальдегида более чем в 10 раз по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы.
Анализ показателей клеточного звена иммунной системы выявил признаки супрессии адаптивного и врожденного звеньев иммунной системы у детей в группе наблюдения (табл. 3). Установлено статистически значимое снижение относительного числа CD3+- и CD3+CD4+-лимфоцитов, а также показателей фагоцитарной активности (процент фагоцитоза). На этом фоне обнаружено умеренное повышение относительного и абсолютного числа CD16+CD56+-клеток и значительное увеличение CD19+-лимфоцитов у детей группы наблюдения в сравнении с контролем. Об активации врожденного звена иммунной системы при воздействии хлорорганических соединений говорится в экспериментальной работе [12]. При анализе цитокинового статуса выявлено значительное повышение концентрации провоспалительного IFNy в сыворотке крови у детей группы наблюдения. При этом обнаружено одновременное значительное повышение концентрации противовоспалительного цитокина, продуцируемого Th-2 лимфоцитами IL-4. Это свидетельствует о формировании дисбаланса цитокинового профиля у детей данной группы. Повышение противовоспалительного цитокина IL-4 сопровождается одновременным значительным увеличением у детей группы наблюдения концентрации IgE общего в сыворотке крови, что может свидетельствовать о формировании аллергической настроенности иммунной системы.
Анализ маркеров функции нейроэндокринной системы показал статистически значимое увеличение свободного тироксина (Т4) и нейротрансмиттера серотонина в сыворотке крови детей группы наблюдения в сравнении с контролем. Повышение тироксина может быть компенсаторной реакцией, связанной с ответом организма на дисбаланс иммунной системы, а высокий уровень антистрессового медиатора серотонина, возможно, является защитной реакцией организма на хроническое стрессовое воздействие, связанное с повышенным содержанием токсических соединений [3].
Заключение
Таким образом, при воздействии хлорорганических и ароматических соединений у детей выявлены сдвиги адаптивных систем, проявляющиеся в изменениях показателей нейроэндокринной и иммунной регуляторных систем. Так, найдены разнонаправленные изменения адаптивного и врожденного иммунитета, что свидетельствует о нарушении иммунной регуляции. При этом одновременно увеличено содержание в крови свободного тироксина и серотонина, что говорит об активации нейроэндокринного контура регуляции.
25
[гиена и санитария 2/2014
Литература (пп. 12-14 - см. References)
1. Абрамов В.В., Абрамова Т.Я. Асимметрия нервной, эндокринной и иммунной систем. Новосибирск: Наука; 1996.
2. ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. URL: http://snipov.net/c_4655_snip_106868. html 31.03.2012).
3. Зайцева Н.В., Устинова О.Ю., Аминова А.И. Гигиенические аспекты нарушения здоровья детей при воздействии химических факторов среды обитания. Пермь: Книжный формат; 2011.
4. Златев С.П., Димитров И.Д. Анализ и оценка иммунного статуса при помощи матричного статистического метода. Иммунология. 1991; 2: 46-9.
5. Ланин Д.В., Зайцева Н.В., Долгих О.В. Нейроэндокринные механизмы регуляции функций иммунной системы. Успехи современной биологии. 2011; 131(2): 122-34.
6. МУК 4.1.765-99. Газохроматографический метод количественного определения ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-, м-, п-ксилол) углеводородов в биосредах (кровь). URL: http://www.bestpravo.ru/rossijskoje/so-instrukcii/ g4v.htm 31.03.2012).
7. МУК 4.1.2108-06. Определение массовой концентрации фенола в биосредах (кровь) газохроматографическим методом. URL: http://www.bestpravo.ru/rossijskoje/ys-dokumenty/ n0k.htm
8. МУК 4.1.2115-06. Определение массовой концентрации хлороформа, 1,2-дихлорэтана, тетрахлорметана в биосредах (кровь) методом газохроматографического анализа равновесного пара. URL: http:// www.bestpravo.ru/rossijskoje/ys-dokumenty/n0o.htm
9. Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Землянова М.А. Гигиеническая индикация последствий для здоровья при внешнесредовой экспозиции химических элементов. Пермь: Книжный формат; 2011.
10. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. URL: http://files. stroyinf.ru/Data1/9/9742/
11. Черешнева М.В., Шилов Ю.И., Баданина О.Н., Черешнев Н.Н., Кеворков Т.Б., Пономарева Т.Б., Шилов С.Ю. Иммунокоррекция при ранении глаза. Екатеринбург: УрО РАН; 2001.
References
1. Abramov V.V., Abramova T.Ya. The asymmetry of the nervous, endocrine and immune systems [Asimmetriya nervnoy, endokrinnoy i immunnoy system]. Novosibirsk: Nauka. Sibirskaya izdatel’skaya firma RAN; 1996. (in Russian)
2. HN (Hygienic standards) 2.1.6.1338-03. Maximum permissible pollutant concentrations in the ambient atmosphere of populated areas. Available at: http://snipov.net/c_4655_snip_106868.html (Accessed 31 March 2012). (in Russian)
3. Zaitseva N.V, Ustinova O.Yu., Aminova A.I. Hygienic aspects of health disorders in children exposed to chemical environmental factors [Gigienicheskie aspekty narusheniya zdorov’ya detey pri vozdeystvii khimicheskikh faktorov sredy obitaniya]. Perm’: Knizhnyy format; 2011. (in Russian)
4. Zlatev S.P.; Dimitrov I.D. Immune status analyze and assessment by means of matrix statistical method. Immunologiya. 1991; 2: 46-9. (in Russian)
5. Lanin D.V., Zaitseva N.V, Dolgikh O.V. Neuroendocrine mechanisms of the immune system regulation. Uspekhi sovremennoy biologii. 2011; 131 (2): 122-34. (in Russian)
6. MG (Methodological Guidelines) 4.1.765-99: Gas
chromatographic method for the quantitative determination of aromatic (benzene, toluene, ethylbenzene, o-, m-, p-xylene) hydrocarbons in bio-samples (blood). Available at: http://www. bestpravo.ru/rossijskoje/so-instrukcii/g4v.htm (Accessed 31 March 2012). (in Russian)
7. MG (Methodological Guidelines)4.1.2108-06: The determination of phenol mass concentrations in bio-samples (blood) using gas chromatography. Available at: http://www.bestpravo.ru/ rossijskoje/ys-dokumenty/n0k.htm (Accessed 31 March 2012). (in Russian)
8. MG (Methodological Guidelines) 4.1.2115-06: The determination of mass concentrations of chloroform, 1,2-dichloroethane and tetrachloromethane in bio-samples (blood) using head space gas chromatography. Available at: http:// www.bestpravo.ru/ rossijskoje/ys-dokumenty/n0o.htm (Accessed 31 March 2012). (in Russian)
9. Onishchenko G.G., Zaitseva N.V., Zemlyanova M.A. Hygienic indication of health effects from environmental exposure to chemical elements [Gigienicheskaya indikatsiya posledstviy dlya zdorov’ya pri vneshnesredovoy ekspozitsii khimicheskikh elementov]. Perm’: Knizhnyy format; 2011. (in Russian)
10. Sanitary norms and Regulations 2.1.4.1074-01. Drinking water. Hygienic Regulations of the Water Quality of Centralized Drinking Water Supply System. Quality Control. Available at: http://files.stroyinf.ru/Data1/9/9742/ (Accessed 31 March 2012). (in Russian)
11. Chereshneva M.V., Shilov Ju.I., Badanina O.N., Chereshnev V.A., Kevorkov N.N., Ponomaryova T.B. et al. Immunocorrection under eye injury [Immunokorrektsiyapri ranenii glaza]. Ekaterinburg: Ural’skoe otdelenie RAN; 2001. (in Russian)
12. Dutta R., Mondal A.M, Arora V., Nag T.C., Das N. Immunomodulatory effect of DDT (bis[4-chlorophenyl]-1,1,1-trichlo-roethane) on complement system and macrophages // Toxicol. 2008; 252(1-3): 78-85.
13. Smith E.M. Neuropeptides as signal molecules in common with leukocytes and the hypothalamic-pituitary-adrenal axis // Brain, Behavior, and Immunity. 2008; 22: - 3-14.
14. Webster J.I., Tonelli L., Sternberg E.M. Neuroendocrine regulation of immunity. Annu. Rev. Immunol. 2002; 20: 125-163.
Поступила 13.07.12 Received 13.07.12
26
