CC BY
9
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2010 УДК 614.72:616-053.2]-076.5-078.33
М. М. Бяхова', Л. П. Сычева', В. С. Журков', В. С. Гельштейн2, И. В. Сухарева2, JI. И. Шишкина2, Е. А. Машинное3
КАРИОЛОГИЧЕСКИЕ И ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ У ДЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
'ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва; 'Управление Роспотребнадзора по Тульской области; Тульский государственный университет
Исследовали цитогенетический статус, показатели пролиферации, апоптоза буккального эпителия и уровня секреторного иммуноглобулина А у 90 детей, проживающих в крупном центре черной металлургии (Тула). Показано повышение уровня цитогенетических нарушений, изменение процессов клеточной кинетики и снижение уровня местного иммунитета у детей в более загрязненном районе. Показана высокая достоверная связь кариологических и иммунологических показателей с некоторыми химическими загрязнителями атмосферного воздуха.
Ключевые слова: здоровье детей, загрязнение атмосферного воздуха, цитогенетические нарушения, микроядра, бук-кальный эпителий
М. М. Byakhova, L. P. Sycheva, V. S. Zhurkov, V. S. Gelshtein, I. V. Sukhareva, L. I. Shishkina, Ye. A. Mash-intsov. - KARYOLOGICAL AND IMMUNOLOGICAL PARAMETERS IN CHILDREN UNDER CONDITIONS OF VARYING AMBIENT AIR POLLUTION
The cytological status, proliferation, and apoptosis of the buccal epithelium and the level of secretory immunoglobulin A were studied in 90 children living in a large ferrous metallurgy center (Tula). There were increases in the degree of cytogenetic impairments, a change in cell kinetic processes, and a reduction in local immunity in children in a more polluted area. There was a high significant correlation of karyological and immunological parameters with some chemical ambient air pollutants.
Key words: children's health, ambient air pollution, cytogenetic impairments, micronuclei, buccal epithelium
Химические вещества, находящиеся в атмосферном воздухе, оказывают повреждающее действие на слизистые оболочки и систему местного иммунитета, что повышает риск развития хронической патологии органов дыхания [2, 18]. Для выявления этого действия необходимо проведение углубленных лабораторных исследований. Однако в настоящее время в эпидемиологических работах трудно получить материал для прямой оценки мо-лекулярно-кпеточных реакций органов-мишеней с использованием инвазивных методов, поэтому усилия исследователей направлены на разработку и верификацию неинвазивных методов, например исследование эксфолиативных клеток и доступных биологических жидкостей (слюна, моча). В НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды разработан и апробируется неинвазивный метод, позволяющий оценить цитогенетический статус, показатели пролиферации и апоптоза при исследовании эксфолиативных клеток буккального эпителия человека [13, 17]. Информативность этого метода для оценки влияния факторов окружающей среды и характеристики некоторых заболеваний показана в ряде исследований [12, 15].
Цель работы — анализ влияния загрязнения атмосферного воздуха на цитогенетические и карио-
Бяхова М. М. — канд. мед. наук, науч. сотр. лаб. генетического мониторинга (biakhovamm@mail.ru); Сычева Л. П. — д-р биол. наук, зав. лаб. генетического мониторинга; Журков В. С. — вед. науч. сотр. лаб. генетического мониторинга, д-р мед. наук, проф. ^Ьигк-ov@mail.ru); Гельштейн В. С. — нач. отд. социально-ги-гиенического мониторинга; Сухарева И. В. — врач отд. социально-гигиенического мониторинга; Шишкина Л. И. — рук., гл. санитарный врач по Тульской обл., засл. врач РФ; Машинцов Е. А. — д-р тех. наук, доц. каф. аэрологии, охраны труда и окружающей среды.
логические показатели эпителиальных клеток щеки и уровня секреторного иммуноглобулина А ($1§А) в слюне детей Тулы.
Материалы и методы
Обследовали 90 детей 5 административных районов Тулы в возрасте от 4 до 17 лет (средний возраст 12 лет), не имеющих острой и хронической воспалительной патологии, патологии органов дыхания и аллергических заболеваний. Дети были осмотрены врачами.
Для оценки влияния загрязнения атмосферного воздуха на состояние здоровья дети были разделены на группы в соответствии с районом проживания. Данные по загрязняющим веществам по районам Тулы предоставлены отделом социально-гигиенического мониторинга Управления Роспотребнадзора по Тульской области.
У детей взяли мазки буккального эпителия и слюну для определения местного иммунитета по уровню Препараты эпителиальных клеток буккального эпителия готовили и анализировали в соответствии с методическими рекомендациями [9] и статьей Л. П. Сычевой [14]. Оценивали 3 группы кариологических показателей: цитогенетические показатели (клетки с микроядрами, клетки с протрузиями, клетки с атипичным ядром); показатели, косвенно отражающие пролиферацию (двуядерные клетки, клетки с тремя ядрами, клетки с центральной перетяжкой ядра) и показатели деструкции ядра клеток (клетки с кариорексисом, кариопикнозом и кариолизи-сом). В качестве интегральных показателей цитогенети-ческого действия определяли: суммарную долю клеток с микроядрами и протрузиями; пролиферацию — сумму клеток с центральной ядерной перетяжкой и двумя ядрами и более; апоптоз — апоптический индекс, который рассчитывали как сумму клеток с кариопикнозом, кариорексисом и полным кариолизисом [14].
Количественно в слюне человека определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием набора в^-ИФА-БЕСТ. Ранжирование детей с нормальным, низким или высоким
]гнгн
ена и санитария 3/2010
уровнем slgA проводили в соответствии с Методическими указаниями [6] и работами И. В. Петровой и соавт. [Ю, 11].
Результаты статистически обрабатывали с использованием программы Statistica 6.0 for Windows. Межгрупповые сравнения показателей проводили с использованием непараметрического критерия х2-
Результаты и обсуждение
Средние уровни цитогенетических и кариологи-ческих показателей в эпителиальных клетках здоровых детей Тулы приведены в таблице. Не выявлено влияния возраста и пола детей на уровни этих показателей.
В Туле, разделенной на 5 административных районов, основными источниками загрязнения окружающей среды являются предприятия черной металлургии, суммарный вклад которых по объему выбросов составляет около 70%, около 30% приходится на автотранспорт. Большая часть предприятий расположена в Пролетарском районе. Именно здесь расположен АК "Тулачермет", вклад которого в выбросы от стационарных источников составляет 86,3% [4, 5].
На первом этапе исследования сравнивали ка-риологические показатели и уровень slgA у детей, проживающих в двух разных районах Тулы, наиболее различающихся по ряду параметров: превышению ПДК химических веществ в атмосферном воздухе, расположению промышленных предприятий и розы ветров (Привокзальный район — условно чистый, Пролетарский — условно загрязненный). В фуппе детей, проживающих в условно загрязненном районе, цитогенетические показатели (доля клеток с микроядрами и протрузиями 1,8 ± 0,29) и показатели пролиферации (сумма всех клеток с двумя ядрами и более 6,82 ± 0,54) достоверно выше, а показатели апоптоза (апоптический индекс 9,44 ± 1,24) достоверно ниже, чем у детей из условно чистого района (0,75 ± 0,3, 4,58 ± 0,53, 12,25 ± 2,5 соответственно) (см. таблицу и рисунок). Также выявили достоверное снижение уровня slgA у детей в загрязненном районе (466,87 ± 72,64 мг/л) по
14-1 12-10-8 6 4 2 О
клулуГ"
Цитогенетические Показатели Апоптический нарушения пролиферации индекс
Сравнение кариологических показателей (в %о) у услов-но-здоровых детей в Привокзальном (столбцы с косой штриховкой) и Пролетарском (столбцы с вертикальной штриховкой) районах. * — достоверные различия с показателями Привокзального района по х2; Р < 0,05.
сравнению с условно чистым районом (797,27 ± 81,44 мг/л).
На втором этапе с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена оценили связь средних значений кариологических и иммунологических показателей у детей 5 административных районов Тулы с усредненными за 5 лет (1999—2003 гг.) среднесуточными концентрациями химических загрязнителей атмосферного воздуха в этих районах. Выявили достоверную прямую связь концентрации аммиака с показателями пролиферации (г = 0,89; р = 0,04; п = 5) и обратную с уровнем б1&А (г = -0,9; р = 0,037; п = 5) у детей. Также выявили прямую связь концентрации фенола (г = 0,9; р = 0,037; п = 5) и взвешенных частиц (г = 0,9; р = 0,037; п = 5) с апоптическим индексом и концентрации бензола и уровня $1§А (г = 0,9; р = 0,037; п = 5).
Связь цитогенетических показателей буккаль-ного эпителия детей с уровнем загрязнения атмосферного воздуха отмечена в работах В. Г. Майму-лова и соавт. [7] и А. К. Буториной и соавт. [3]. В первом исследовании, проведенном в Санкт-Пе-тербурге, показано увеличение доли клеток с микроядрами у мальчиков 5—6 лет с возрастанием в атмосферном воздухе концентраций взвешенных частиц и фенола. В работе А. К. Буториной и соавт.
Наркологические показатели (в X«) у детей, проживающих в разных районах Тулы (X ± т)
Показатель
Все дети (л = 90)
Привокзальный район (л - 12) Пролетарский район (л = 32)
Цитогенетические показатели
Доля клеток с микроядрами 0,66 ± 0,09 0,08 ± 0,08 0,89 ±0,17*
Доля клеток с протрузиями 0,99 ±0,12 0,67 ± 0,26 0,91 ± 0,19
Доля клеток с микроядрами и протрузиями 1,66 ± 0,16 0,75 ± 0,3 1,8 ± 0,29*
Доля клеток с атипичным ядром 0,66 ±0,11 0,16 ±0,11 0,71 ± 0,21*
Показатели пролиферации
Доля клеток с центральной перетяжкой 1,33 ±0,13 0,92 ± 0,35 1,49 ± 0,2
Доля клеток с двумя ядрами 4,32 ± 0,25 3,66 ± 0,48 5,23 ± 0,43*
Доля клеток с тремя ядрами 0,1 ± 0,03 0 0,1 ± 0,06
Сумма всех клеток с двумя ядрами и более 5,76 ± 0,31 4,58 ± 0,53 6,82 ± 0,54*
Показатели деструкции ядра
Доля клеток с кариопикнозом 1,34 ± 0,15 1,08 ±0,29 1,53 ± 0,28*
Доля клеток с кариорексисом 3,86 ± 0,41 5,25 ± 1,2 3,57 ± 0,6*
Доля клеток с кариолизисом ядра 5,76 ± 0,61 5,92 ± 2,16 4,33 ± 0,69*
Апоптический индекс 11,0 ± 0,87 12,25 ± 2,5 9,44 ± 1,24*
Примечание. * — достоверные различия с показателями Привокзального района по х1; р < 0,05.
[3], проведенной в Воронеже, выявлено увеличение у детей доли клеток с микроядрами с возрастанием в атмосферном воздухе концентраций формальдегида и бенэ(а)пирена.
При обследовании 192 детей 5—7 лет, посещающих детские учреждения Москвы, находящиеся в районах с разным уровнем загрязнения атмосферного воздуха, не выявлено различий в доле клеток с микроядрами у детей разных районов [16]. Однако авторы отмечают увеличение доли клеток с ка-риопикнозом и снижение доли клеток с конденсацией хроматина и неполным кариолизисом у детей в районе с более высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. В работе А. В. Алещенко и со-авт. [1] показано увеличение в 13 раз доли клеток с кариорексисом у детей Москвы по сравнению с этим показателем у детей сельской школы.
Изменения уровня slgA в условиях загрязнения атмосферного воздуха показаны в ряде исследований. В работе J. Richter и соавт. [19] показано, что у детей, изначально проживающих в условиях загрязнения атмосферного воздуха, повышен уровень slgA и лизоцима в слюне. Однако через 2 нед после переезда в более чистый район наблюдается нормализация повышенных иммунологических показателей. В то же время в работе Ю. JI. Мизер-ницкого [8] выяатено снижение slgA у детей дошкольного возраста, проживающих в условиях интенсивного загрязнения окружающей среды древесной пылью и формальдегидом. Таким образом, загрязнение окружающей среды может вызывать как повышение slgA, что скорей всего является компенсаторной реакцией, так и его снижение в слюне в результате повреждающего действия пол-лютантов атмосферного воздуха, приводящего к нарушению местной защиты слизистых [18].
Отмеченные кариологические и иммунологические изменения, по-видимому, определяются тем, что загрязнения атмосферного воздуха могут непосредственно воздействовать на буккальный эпителий, вызывая нарушения молекулярно-клеточных реакций, процессов пролиферации, апоптоза и синтеза slgA.
Таким образом, впервые проведен полный ка-риологический анализ буккального эпителия у детей, проживающих в крупном центре черной металлургии (Тула). Показано повышение уровня ци-тогенетических нарушений, изменение процессов клеточной кинетики и снижение уровня местного иммунитета у детей в более загрязненном районе. Определена высокая достоверная связь кариологи-ческих и иммунологических показателей с некоторыми химическими загрязнителями атмосферного воздуха.
Литература
1. Алещенко А. В., Аличинова И. Б., Дмитриева О. С. и др. // Цитология. - 2006. - Т. 48, № 2. — С. 169-172.
2. Беляева H. Н., Шамарин А. А., Петрова И. В., Малышева А. Г. // Гиг. и сан. — 2001. — № 5. — С. 62-64.
3. Буторина А. К., Калаев В. Н., Карпова С. С. // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. химия, биология. — 2000.
- С. 91-93.
4. Гельштейн В. С., Шишкина JI. И., Ляпина Н. В. и др. //Тульский экол. бюл. - 2008. - Вып. 1. — С. 148— 161.
5. Доклад о состоянии окружающей природной среды Тульской области в 2001 году. — Тула, 2002. — С. 160.
6. Изучение и оценка состояния здоровья детей в г. Москве. Метод, указания. — М., 1998.
7. Маймулов В. Г., Китаева Л. В., Верещагина Т. В. // Цитология. - 1998. - Т. 40, № 7. - С. 689-689.
8. Мизерницкии Ю. Л. // Пульмонология. — 2002. — Vol. 12, № 1. - С. 56-62.
9. Оценка цитологического и цитогенетического статуса слизистых оболочек полости носа и рта у человека: Метод, рекомендации. — М., 2005.
10. Петрова И. В., Лещенко Г. М., Мольков Ю. Н. и др. // Гиг. и сан. - 1998. - № 4. - С. 66-67.
11. Петрова И. В., Мольков Ю. Н., Лещенко Г. М. и др. // Гигиеническая наука и практика на рубеже XXI века: Материалы IX Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей. — М., 2001. — Т. 2. — С. 433-436.
12. Рахманин Ю- А., Сычева Л. П., Журков В. С. // Биомедицина XXI века: достижения и перспективные направления развития / Под ред. Ю. А. Рахманина.
- М., 2008.
13. Сычева Л. П., Журков В. С., Рахманин Ю. А. // Гиг. и сан. - 2003. - № 6. - С. 87-91.
14. Сычева Л. П. // Мед. генетика. - 2007. - Т. 6, № 11 (65). - С. 3-11.
15. Сычева Л. П., Журков В. С., Рахманин Ю. А. и др. // Полиорганный микроядерный тест в эколого-гигие-нических исследованиях / Под ред. Ю. А. Рахманина, Л. П. Сычевой. - М., 2007. - С. 287-305.
16. Юрченко В. В., Сычева Л. П., Журков В. С. и др. // Неинвазивные методы в оценке здоровья населения / Под ред. Ю. А. Рахманина. — М., 2006. — С. 201— 229.
17. Юрченко В. В., Подольная М. А., Ингель Ф. И. и др. // Полиорганный микроядерный тест в эколого-гигие-нических исследованиях / Под ред. Ю. А. Рахманина, Л. П. Сычевой. - М., 2007. - С. 220-268.
18. HandzeIZ. Т. // Rev. Environ. Hlth. - 2000. - Vol. 15, N 3. - P. 325-336.
19. Richter J., Pelech L. // Toxicol. Lett. - 1996. - Vol. 88, N 1-3. - P. 165-168.
Поступил« 23.03.09
