CC BY-ND
30
ДШШ №12 (220 ЗНиСО
39
ИНФОРМАТИВНОСТЬ ЛАБОРАТОРНЫХ БИОМАРКЕРОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ КОМПЛЕКСА НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ОРГАНИЗМ ГОРНОРАБОЧИХ
Н.А. Павловская, Л.И. Антошина, А.В. Сухова
DESCRIPTIVENESS LABORATORY BIOMARKERS FOR EXPOSURE TO COMPLEX UNFAVORABLE PRODUCTION FACTORS ON THE ORGANISM OF MINERS
N.A. Pavlovskaya, L.I. Antoshina, A.V. Sukhova
ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, г. Москва
Изучено влияние вибрации в сочетании с пылью, содержащей никель, на биохимические, иммунологические, цитохимические, гематологические показатели и установлены их диагностические характеристики. Выбран комплекс информативных лабораторных биомаркеров для ранней диагностики негативного воздействия вредных факторов.
Ключевые слова: вибрация, никель, биомаркеры, лабораторные методы, ранняя диагностика. The authors studied a effect of vibration in combination with a dust containing nickel on biochemical, immunological, cytochemical, haematological parameters and established their diagnostic characteristics. A informative laboratory biomarkers for early detection of adverse effects of harmful factors were selected. Keywords: vibration, nickel, biomarkers, laboratory methods, early diagnosis.
На современном уровне развития гигиены и профпатологии особенно важное значение имеет раннее выявление неблагоприятного воздействия на организм рабочих вредных и опасных факторов производственной среды, что позволяет провести своевременные лечебно-профилактические мероприятия и предотвратить развитие профессиональных и профессионально обусловленных заболеваний. Использование методов лабораторной диагностики позволяет установить изменения, происходящие в организме на молекулярном уровне, которые обычно предшествуют развитию заболевания. В связи с этим в настоящее время большое значение приобретает поиск наиболее информативных физиологических, биохимических, иммунологических и других критериев оценки биологического действия вредных факторов [1; 2]. Однако в настоящее время практически не выяснены диагностические характеристики лабораторных показателей при воздействии вибрации в сочетании с другими вредными факторами и, в частности, с никельсодержащей пылью.
Цель настоящей работы — изучение влияния вибрации в сочетании с пылью, содержащей высокие концентрации никеля, на изменения уровней различных лабораторных показателей и выбор наиболее чувствительных и информативных биомаркеров для раннего выявления негативного действия вредных факторов на организм рабочих.
Материалы, объекты и методы исследования. При изучении действия вибрации в сочетании с никельсодержащей пылью были обследованы проходчики, бурильщики, машинисты погрузочных машин, горнорабочие очистного забоя, занимающиеся добычей руды на ОАО «ГМК Норильский никель». Добыча руды подземным способом сопряжена с влиянием на рабочих комплекса неблагоприятных факторов внутри -рудничной среды, а именно:
— шумовибрационный фактор (при работе на перфораторах, погрузочно-доставочных и других горных машинах и оборудовании);
— пылевой фактор, представленный рудной пылью сложного химического состава, включающей двуокись кремния, соединения никеля, медь, кобальт и другие металлы;
— химический фактор (газы от взрывных работ и выхлопа самоходного дизельного оборудования).
Концентрация никеля в 68 % проб была выше ПДК (0,05 мг/м3) в 5—10 раз. Было обследовано 170 человек в возрасте от 31 до 59 лет (в среднем (48,2 ± 5,3) лет). Стаж работы в подземных условиях колебался от 5 до 25 лет (15,5 ± 5,0) лет). Обследованные рабочие были подразделены на следующие группы: лица с подозрением на ВБ (вибрационная болезнь), рабочие с вибрационной болезнью I стадии (ВБ-1) и лица с ВБ-2. Обследование рабочих проводилось специалистами клиники ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана.
Были использованы гематологические, биохимические, иммунологические и цитохимические методы исследования и определение показателей кислотно-основного равновесия (КОР). Гематологические показатели включали: определение гемоглобина, эритроцитов, объема и диаметра эритроцитов, СОЭ, лейкоцитов и лейко-формулы, тромбоцитов. Определение проводили на гематологическом анализаторе ВТ 2001, Gelly [3]. Биохимические методы включали определение активности каталазы сыворотки крови (КАТсыв.), супероксиддисмутазы (СОДкр), щелочной фосфатазы (ЩФсыв.), церулоплазмина (ЦП), меди и малонового диальдегида (МДА) в сыворотке крови [4; 5]. Иммунологические методы включали определение иммуноглобулинов сыворотки крови по Манчини: IgA, IgG, ^М [3]. Цитохимическими методами проводилось определение миелопероксидазы (МПн), кислой фосфатазы (КФн) и щелочной фосфатазы ней-трофилов (ЩФн) [3]. Определение кислотно-основного равновесия (КОР) проводили на анализаторе.
Результаты и обсуждение. При исследовании показателей периферической крови было уста-
40
ЗНиСО ДЕКАбРЬ №12 (22Е)
Таблица 1. Лабораторные показатели у рабочих, контактирующих с вибрацией
и никельсодержащей пылью
Показатели Группы обследуемых рабочих
Контроль Подозрение на ВБ ВБ-1 ВБ-2
СОД, у. е. 14,0 ± 0,3 7,8 ± 0,6** 8,9 ± 0,4** 7,7 ± 0,5**
КАТсыв., мкат/л 13,9 ± 0,9 7,8 ± 1,2** 9,2 ± 1,0** 8,1 ± 1,6**
МДА, мкмоль/л 4,1 ± 0,5 5,1 ± 0,2* 5,6 ± 0,2** 5,7 ± 0,3**
ЦП, мг/л 329 ± 6,3 225 ± 23,5* 366,5 ± 17,9 227,8 ± 12,2*
Медь, мкмоль/л 11—22 10,3 ± 2,8 15,7 ± 0,7 12,1 ± 1,4
ДО, г/л 9,6 ± 1,2 13,7 ± 1,5* 14,0 ± 1,0** 15,1 ± 1,7**
г/л 1,68 ± 0,03 4,5 ± 0.5** 4,3 ± 0,3*** 4,3 ± 0,2***
^М г/л 1,25 ± 0,02 0,8 ± 0,09* 0,99 ± 0,08* 0,88 ± 0,06*
ЩФн, % 33,5 ± 1,0 53,3 ± 1,4*** 44,4 ± 2,2** 52,0 ± 2,6**
КФн, % 35,1 ± 1,2 55,4 ± 1,5** 65.5 ± 1,4*** 75,9 ± 1,3***
МПн, ед 2,03 ± 0,06 1,8 ± 0,1* 1,6 ± 0,2* 1,5 ± 0,15**
«*», «**», «***» - различия с контролем статистически достоверны при р < 0,05; 0,01 и 0,001 соответственно
новлено достоверное повышение содержания гемоглобина до (163,5 ± 1,9) г/л уже у лиц с подозрением на вибрационную болезнь. По мере увеличения выраженности воздействия вибрации содержание гемоглобина в крови повышается. Между концентрацией гемоглобина и выраженностью воздействия вибрации выявлена тесная корреляционная связь: г = 0,91. Одновременно увеличивается объем эритроцитов. Различия, полученные у больных с подозрением на ВБ и у больных ВБ-1 и ВБ-2, достоверно отличаются от контроля (р < 0,01). Между объемом эритроцитов и степенью воздействия вибрации установлена высокая корреляционная связь: г = 0,90.
У больных ВБ-2 достоверно повышен уровень сегментоядерных нейтрофилов. Концентрация эозинофилов имеет тенденцию к повышению, а базофилов и моноцитов — практически не изменяется. Скорость оседания эритроцитов при действии вибрации в сочетании с никельсо-держащей пылью также не изменяется.
Уровни показателей окислительного метаболизма (СОД, КАТсыв., МПн, МДА) начинают изменяться уже в доклинической стадии действия вибрации, и этот процесс усугубляется при заболевании ВБ (табл. 1). Между активностью СОД, МПн, концентрацией МДА и степенью воздействия вибрации выявлена тесная корреляционная зависимость: г = — 0,79, г = — 0,94 и г = 0,99 соответственно.
Концентрации церулоплазмина и меди в сыворотке крови не выходят за пределы нормы даже при заболевании ВБ. Однако у рабочих с подозрением на ВБ уровни ЦП и меди снижаются,
при ВБ-1 отмечается повышение концентраций этих показателей, а при ВБ-2 вновь происходит понижение.
На ранних стадиях воздействия вредных факторов наблюдается нарушение гуморального иммунитета. Концентрации иммуноглобулинов IgG и ^А в сыворотке достоверно увеличиваются уже при подозрении на ВБ. Между уровнями ^А и степенью воздействия вибрации выявлена тесная корреляционная связь: г = 0,90 и 0,73 соответственно. Концентрация ^М, напротив, достоверно снижается во всех группах обследованных лиц. Корреляционная связь между концентрацией ^М и выраженностью воздействия имеет отрицательное значение: г = — 0,63.
При подозрении на ВБ активность КФн существенно повышается — до (55,4 ± 1,5) %, при ВБ-1 - (65,5 ± 1,4) %, при ВБ-2 - (75,9 ± 1,3) %, что в два раза выше, чем в контрольной группе. Активность щелочной фосфатазы нейтрофилов также повышается. Полученные значения достоверно отличаются от контроля уже у рабочих с подозрением на ВБ. Корреляционная зависимость между активностью КФн и степенью воздействия очень высокая (г = 0,98). Зависимость между степенью воздействия вибрации и активностью ЩФн выражена в меньшей степени (г = 0,51).
Уровни показателей кислотно-основного равновесия крови изменяются при сочетанном действии вибрации и никельсодержащей пыли (табл. 2). При сочетанном действии вибрации и никельсодержащей пыли в доклинической ста-
ДШШ №12 (220 ЗНиСО
41
Таблица 2. Изменение показателей кислотно-основного равновесия (КОР) у лиц, подвергающихся действию вибрации и никельсодержащей пыли
Показатели Подозрение на ВБ ВБ-1 ВБ-2 Норма
рН, ед 7,43 ± 0,07 7,47 ± 0,08 7,43 ± 0,04 7,35—7,45
рСО2,мм. рт. ст. 35,8 ± 0,5 34,9 ± 0,4 39,4 ± 0,9 35—48
рО2, мм. рт. ст. 70,8 ± 0,8* 66,2 ± 1,0** 55,1 ± 0,5*** 83—108
ВБ-ect, ммоль/л 3,6 ± 0,2 3,5 ± 0,02 5,07 ± 0,4 3,5 ± 2,9
Ве, ммоль/л 4,3 ± 0,3 4,4 ± 0,3 5,4 ± 0,5 4,3 ± 3,0
SBC, ммоль/л 28,2 ± 0,3* 27,9 ± 0,5* 29,0 ± 0,4* 21—25
НСО3, ммоль/л 27,0 ± 0,4 26,7 ± 0,5 29,7 ± 0,5 21—28
ТСО2, ммоль/л 28,2 ± 0,3 27,8 ± 1,5 29,9 ± 0,5 24—33
S02% 95,2 ± 0,2 94,2 ± 0,1* 92,1 ± 0,5* 95—99
«*», «**», «***» - различия с контролем статистически достоверны при р < 0,05; 0,01 и 0,001 соответственно
Таблица 3. Диагностическая чувствительность лабораторных показателей, %
Лабораторный показатель Выраженность действия вибрации
Подозрение на ВБ ВБ-1 ВБ-2
СОД iii iii iii
КАТсыв. ii iii iii
МДА ttt ttt ttt
ЦП i iii iii
Медь ii ii ii
IgG tt ttt tttt
IgA ttt ttt ttt
IgM iii iii iii
ЩФн ttt tttt ttt
КФн ttt ttt ttt
МПн ii ii iii
Гемоглобин ttt ttt tttt
Объем эритроцитов ttt ttt tttt
Лейкоциты t tt ttt
рО2 iii iiii iiii
SBC ttt ttt ttt
S02% ii iii iiii
Примечание: Т, ТТ, ТТТ, ТТТТ - уровни показателей увеличиваются у < 25 %, 25—49 %, 50—74 % и 75—100 % обследованных рабочих соответственно; 1, 44, 444, 4444 - уровни показателей снижаются в тех же пределах
42
ЗНиСО ДЕКАбРЬ №12 (22Е)
дии достоверно снижается парциальное давление кислорода рО2 и S02% и повышается SBC.
Для оценки диагностической чувствительности была рассчитана доля обследованных рабочих, у которых значения показателей выходят за пределы нормы (табл. 3).
Полученные результаты позволяют прийти к заключению, что при сочетанном действии вибрации и никеля частота встречаемости рабочих с измененными уровнями показателей окислительного метаболизма (ЦП, МДА, КАТ, СОД) очень высока. Весьма интенсивно снижаются активности энзимов антиоксидантной защиты (СОД и КАТ). Активность СОД уменьшается у 56 % рабочих с подозрением на ВБ и у 73— 76 % — у больных ВБ-1 и ВБ-2. Содержание меди в сыворотке крови снижается у 53 % рабочих с подозрением на ВБ и по мере выраженности воздействия вибрации уровень меди уменьшается у 63 % обследованных лиц.
Частота встречаемости лиц, у которых уровни иммуноглобулинов выходят за пределы нормы, довольно высока. Среди лиц с подозрением на ВБ концентрация IgG повышается у 47 %. У больных ВБ-1 и ВБ-2 доля лиц с повышенными концентрациями IgG возрастает до 66 и 88% соответственно. Доля лиц с повышенными уровнями IgA у больных ВБ-1 и ВБ-2 составляет 80 и 85 %, а у лиц с подозрением на ВБ достигает 84 %. Частота встречаемости рабочих, у которых уровни IgM снижаются, составляет у лиц с подозрением на ВБ 65 %, ВБ-1 - 68 %, ВБ-2 - 70 %. Доля рабочих, у которых повышена активность ЩФн, достаточно высока у лиц с подозрением на ВБ (65 %), и увеличивается до 86 % — при ВБ-1. Процент рабочих с повышенными уровнями КФн при подозрении на ВБ составляет около 70 % и несколько снижается при заболевании ВБ-1 и ВБ-2. Процент лиц со сниженными уровнями МПн также высок уже у рабочих с подозрением на ВБ.
Процент рабочих с подозрением на ВБ, у которых концентрация гемоглобина повышена, составляет 63 %, у больных ВБ-1 — 57 %, у больных ВБ-2 — 92 %. Доля рабочих с увеличенным объемом эритроцитов так же достаточно высока. При подозрении на ВБ и при ВБ-1 этот показатель соответствует 70 %, а у больных ВБ-2 достигает 86 %. Частота встречаемости рабочих с пониженными показателями рО2 составила 86—100 % и SO2 — 47—90 %. Процент рабочих с повышенными значениями SBC варьировал от 82 до 96 %.
Анализ результатов показал, что высокой диагностической чувствительностью характеризуются следующие показатели: КАТсыв., СОД, МДА, МПн, КФн, ЩФн, IgG, IgA, IgM, гемоглобин, объем эритроцитов, pO2, SВС. Эти по
казатели характеризуют разные стороны патогенеза вибрационной патологии: оксидативный стресс, реакцию иммунной системы, катаболи-ческие процессы, нарушение микроциркуляции крови. Уровни практически всех приведенных выше показателей достоверно изменяются в доклинической стадии вибрационной болезни.
Для того, чтобы осуществить более специфичную и всестороннюю оценку состояния организма человека необходимо использовать биомаркеры, которые могут на ранних стадиях отразить процессы, происходящие в организме, при действии вредных факторов. Таким образом, в диагностический комплекс лабораторных биомаркеров могут быть включены следующие показатели: КАТсыв., СОД, МДА, МПн, КФн, ЩФн, IgG, IgА, ^М, гемоглобин крови, объем эритроцитов, рО2, БВС, содержание никеля в моче.
При проведении профилактических медицинских осмотров рабочих, контактирующих с вибрацией в сочетании с никельсодержащей пылью, целесообразно использовать более простые и быстрые, желательно неинвазивные методы исследования: определение гемоглобина крови, объема эритроцитов, цитохимические тесты (МПн, КФн и ЩФн) и никеля в моче. Если в организме рабочего обнаружены изменения уровней перечисленных показателей, то его необходимо подвергнуть более глубокому обследованию с применением специфичных методов и при необходимости определить объем лечебно-профилактических мероприятий. При таком подходе создается реальная возможность снижения профессиональной и производственно-обусловленной заболеваемости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Потапов А.И. //Здравоохранение Российской Федерации. 2003. № 3. С. 3—4.
2. Рахманин Ю.А., Ревазова Ю.А. //Гиг. и сан. 2004. № 6. С. 3—5.
3. Лабораторные методы исследования в клинике /Под ред. В.В. Меньшикова. М.: Медицина, 1987. 368 с.
4. Коробейникова Э.А. //Лаб. Дело, 1984, № 7. С. 7—9.
5. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г. и др. //Лаб. Дело, 1988, № 1. С. 16—19.
Контактная информация:
Сухова Анна Владимировна, тел.: 8 (495) 586-12-34, e-mail: [email protected]
Contact information:
Sukhova Anna Vladimirovna, phone: 8 (495) 586-12-34, e-mail: [email protected]
