CC BY
9УДК [616.61-053.2-02:615.916]-08
Б.А.Кацнельсон1, Л.И.Привалова1, Т.Д.Дегтярёва1, Е.П.Киреева1, Н.А.Хрущева2, Я.Б.Бейкин3, М.М.Фадеева3, Т.В.Постникова3, Н.С.Журавлёва2, Н.П.Макаренко1, Ю.И.Солобоева1, И.А.Минигалиева1, М.П.Сутункова1
КОРРЕКЦИЯ НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧЕЧНОЙ ФУНКЦИИ У ДЕТЕЙ, ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННОЙ ЭКСПОЗИЦИИ К СВИНЦУ И КАДМИЮ, В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА ПРОТИВОТОКСИЧЕСКИХ БИОПРОТЕКТОРОВ
Екатеринбургский Медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора Уральская государственная медицинская академия 3Диагностический Центр лабораторной диагностики ВИЧ, инфекционной патологии и
болезней матери и ребёнка, Екатеринбург
На группе из 38 детей, проживающих в условиях экологически обусловленной экспозиции к свинцу и кадмию, включая имеющих признаки почечной патологии по ряду изученных показателей, найдено, что последние дали благоприятные сдвиги в результате 5-недельного применения биопротекторного комплекса, эффективность которого ранее была показана в эксперименте на животных.
Ключевые слова: повреждение почек, содержание кадмия и свинца в моче, эффективность биопрофилактики.
Введение. За последние 10—12 лет всё большую озабоченность в развитых странах вызывает проблема повышенной чувствительности детей к экологически обусловленным токсическим экспозициям. В частности, подчёркивается (например [1]), что дети могут страдать от воздействия нефротоксичных загрязнителей среды обитания при менее высоких их уровнях, чем те, которые признаются допустимыми для взрослых. В этом отношении кадмий и свинец, известные своим специфическим повреждающим действием на почки (в основном, на эпителий проксимальных извитых канальцев), привлекают к себе наибольшее внимание. Особое значение приобретает выбор информативных маркёров эффекта, которые позволили бы уловить даже начальные эффекты нефротоксического действия этих металлов у детей. Однако исследований такого рода пока опубликовано не много, и их результаты довольно противоречивы.
Так, Verberk е1 а1. [2] показали позитивную связь между концентрацией свинца в крови (обычное обозначение: РЬВ, то есть Pb in blood) и активностью ^ацетил-р^-глюкозаминидазы (NAG) в моче у 151 ребенка, проживающих на различных расстояниях от свинцового завода в Румынии. Вместе с тем, никакой связи не было найдено между РЬВ и другими маркёрами действия на почки, а именно экскрецией альбумина, a-1-микроглобулина, ретинол-связывающего белка (retinol binding protein -RBP) и аланинами-нопептидазы. Напротив, Bernard et al. [3], кото-
рые обследовали по 51 ребенку в школах, расположенных вблизи свинцового завода и в контрольной сельской местности в Бельгии, обнаружили значимую разницу между группами только по двум средним показателям: по уровню PbB (но не по уровню кадмия в крови — CdB) и по уровню RBP в моче, но не по уровням NAG, альбумина, p-2-микроглобулина (В2) и белка клеток Клары. При множественном регрессионном анализе была найдена связь между RBP в моче и PbB, но не с CdB.
Позднее de Burbure et al. [4] сообщили о результатах исследования различных почечных биомаркёров в крови и моче у 400 детей и 600 взрослых, проживающих вокруг двух заводов цветной металлургии в северной Франции и в соседних муниципалитетах, с незагрязнённой почвой. Хотя авторы оценили обнаруженные уровни PbB и CdB в целом как относительно низкие (несмотря на довольно высокое загрязнение почвы этими металлами), однако, в загрязнённых зонах PbB был значительно выше, чем в контрольных, у мальчиков, девочек и женщин, a CdB — у мальчиков, мужчин и женщин. Между тем, ни один из исследованных почечных параметров (общий белок, альбумин, В2, NAG, RBP, белок щёточной каёмки) не выявил значимых различий между экспонированными и контрольными группами, а при регрессионном анализе только на объединённом массиве данных была выявлена единственная позитивная связь, а именно между NAG и CdB.
Однако позже, когда исследованная популяция детей была расширена до > 800 человек за счёт включения в исследование зон вблизи длительно работавших заводов цветной металлургии не только во Франции, но и в Чехии и Польше, авторы нашли, что экскреция не только NAG, но также RBP и белка клеток Клары позитивно связана с CdB, а также с уровнями кадмия и ртути в моче [5]. Что же касается РЬВ, то обнаруженную негативную связь этого показателя с уровнем В2 в крови детей авторы предположительно объясняют ранней почечной гиперфильтрацией этого микроглобулина.
Отметим, что при профессиональных и экологически обусловленных, но достаточно интенсивных кадмиевых экспозициях взрослого населения информативность повышенной экскреции В2 с мочой (В2и) как чувствительного показателя даже начального повреждения почек давно известна [6]; и хотя он реже используется с той же целью при свинцовых экспозициях, но и в этом случае известны безусловно положительные результаты (например, [7]). В наших собственных исследованиях, проведенных на выборках из клинически здорового детского населения 4 уральских городов (Первоуральска, Ревды, Среднеуральска и Сысерти), была регрессионным анализом с поправками на другие факторы риска установлена значимая связь между концентрациями в моче свинца и кадмия, с одной стороны, и В2и, с другой [8—10]. В этом же исследовании была тем же методом установлена связь между обоими металлами и повышением вероятности гиперстенурии (относительной плотности мочи > 1025), которая также указывает на повреждение канальцевого эпителия почек и вызванную им липидурию (неопубликованные результаты).
Обсуждая свои результаты, Burbury е1 а1. [5] утверждают, что хотя даже низкие кадмиевые нагрузки могут вызвать у детей небольшие (subtle) изменения в проксимальных канальцах, «вредные последствия этого маловероятны, если экспозиция не будет увеличиваться». Мы полагаем, однако, что этот оптимистический прогноз упускает из виду два важных фактора: во-первых, длительность экспозиции (ребёнку, живущему в данной зоне, предстоит долгая жизнь при тех же, как минимум, уровнях воздействия токсичных металлов, учитывая стойкость загрязнения ими среды обитания), а во-вторых, собственные закономерности прогрессирующего течения патологического процесса в почках. Поэтому именно к начальным проявлениям этой патологии, если она связана с токсическим воздействием, вполне применимы развиваемые нами общие принципы и методы биологической профилактики экологически обусловленных нарушений детского здоровья [11]. В эксперименте на живот-
ных было показано, что биопрофилактический комплекс (БПК), включающий средства защиты токсикокинетического и токсикодинамическо-го типа, действительно, может дать положительный эффект по показателям снижения нефро-токсичности комбинации свинца и кадмия даже в большей степени, чем по другим показателям системной токсичности этих металлов [12]. Следовало оценить эффективность аналогичного БПК в курсе биопрофилактики у детей, проживающих на территории, загрязняемой ими, чему и было посвящено настоящее исследование.
Материал и методы исследования. В качестве такой территории на этот раз был выбран город Красноуральск (Свердловская область). Как и в ряде других старых городов Уральского горнопромышленного округа, значительная часть его селитебной зоны оказалась расположенной в пределах нормативной санитарно-защитной зоны медеплавильного завода, выбросы которого загрязняют атмосферу сложной комбинацией вредных веществ (прежде всего, диоксидом серы и взвешенными частицами, содержащими свинец, кадмий, мышьяк и др. элементы). Ещё в середине 90-х голов прошлого века здесь наблюдали весьма высокие уровни РЬВ у детей 3—7 лет (в частности, выше, чем в Первоуральске) [13]. Хотя в результате внедрения системы природоохранных мер и биологической профилактики они существенно снизились, здесь по прежнему нередки случаи превышения уровня 10 мкг/дл, и по-прежнему высока распространённость задержки психического развития детей [13]. Что же касается содержания металлов в моче, то по данным биомониторинга, проведенного в 2001 г. параллельно в 9 городах Свердловской области, по средней концентрации свинца в моче Крас-ноуральск всё ещё занимал одно из первых, а по концентрации кадмия — первое место [13].
Объектом настоящего исследования служила группа из 38 детей 3—7 лет обоего пола, отобранная в двух дошкольных образовательных учреждениях (ДОУ), расположенных на территории, загрязняемой выбросами медеплавильного завода. Критерием отбора служила информация об индивидуальных факторах риска патологии системы мочевыделения, но в отличие от работы, проведенной ранее [8—10], дети с клинико-лабораторными симптомами этой патологии (лейкоцитурия, транзиторная микрогематурия, кристаллурия и др.) из группы не исключались. В состав БПК были включены: пищевая профилактическая смесь на яблочном пектине (суточная доза 3 г в виде киселя); глютаминат натрия (по 0,5 г на порцию первого блюда); кальций-содержащий поливитаминный препарат «Каль-цинова» (2 раза в день по 2 таблетки); препарат «Йодомарин» по 1 таблетке после обеда (суточная доза 100 мкг). Этот набор биопротекторов
аналогичен или близок к составу тех БПК, эффективность которых ранее неоднократно подтверждалась как в токсикологических экспериментах, так и при проведении контролируемых курсов биопрофилактики у детей [11], но только в одном эксперименте обращалось специальное внимание на защиту от повреждения почек [12].
Непосредственно перед началом курса, длившегося 5 недель (кроме выходных дней) и сразу после его окончания был проведен осмотр детей педиатром-нефрологом с общеклиническим анализом мочи и крови и кристаллоскопи-ческим исследованием мочи, а также определением в ней концентраций кадмия, свинца и микроглобулина В2и. Пробу утренней мочи собирали дома проинструктированные родители, которые доставляли её в специальных пластиковых контейнерах в ДОУ, где эти пробы делили на три порции и тем же утром перевозили в охлаждаемых термоизолированных сумках в лаборатории, находящиеся в Екатеринбурге. В одной из них проводили определение концентраций свинца и кадмия при помощи атомно-абсорбционной спектрофотометрии с электротермической ато-мизацией (8Ышаё2и АА-6650, Япония). В другой лаборатории определяли концентрацию В2и с помощью иммуноферментной методики с использованием коммерческого набора реактивов ORGENTEC (5ВМ30618) и аппаратуры фирмы ORG AN ON ТЕКМКА (ФРГ). В третьей -проводили кристаллоскопию мочи в поляризованном свете. На основе кодировки выявляемых структурных признаков проводили расчет средневзвешенного показателя, учитывающего как общее количество, так и выраженность структурного признака и ранжированного по степени мембранолиза и по активности камнеобразо-вания раздельно в баллах от 0 (норма) до 3 (ярко выраженный патологический процесс).
Статистическую обработку проводили по связанным выборкам данных, относящихся к детям, имеющим соответствующие показатели до и после курса биопрофилактики.
Результаты и обсуждение. Результаты, представленные в табл. 1, свидетельствуют о статистически значимом снижении экскреции металлов и выраженной тенденции к снижению экс-
креции микроглобулина В2и с мочой, произошедшем под влиянием биопрофилактического курса. Средние концентрации составляли: для В2и: 216,57+85,72 до курса и 94,47+16,72 после него, для кадмия — соответственно, 0,22+0,02 и 0,11+0,01, для свинца — соответственно, 15,23+1,18 и 10,20+1,35 мкг/л. Концентрация В2и > 300 мкг/дл обнаружена у 5 детей (13,2%), что в 2 раза чаще, чем в ранее изучавшихся нами группах.
Нельзя не обратить внимание и на то, что концентрации обоих металлов заметно ниже тех, которые мы наблюдали раньше в других городах на тех подгруппах детей, у которых средняя концентрация В2и была не намного выше, чем в данном случае (227+28 мкг/л в одной когорте, 242+20 мкг/л — в другой) [8—10]. Подобные расхождения по данным, полученным на разных территориях нередко наблюдаются даже в рамках одного и того же исследования (например, [5]), что неудивительно учитывая неодинаковую распространённость многообразных факторов риска почечной патологии, помимо нефроток-сических экспозиций. Поэтому однозначного соответствия между её выраженностью и указанными экспозициями при сопоставлении разных когорт ожидать не следует, но оно может быть выявлено внутри одной и той же, даже слитной когорты. Основная закономерность, выявленная нами ранее [8—10], подтвердилась как тенденция и на новой, численно меньшей выборке, так что средние концентрации обоих металлов в моче были выше в той подгруппе, в которой уровень В2и был выше медианного значения (в данном случае, 85 мкг/дл), а именно: 15,54+1,99 мкг/дл по свинцу и 0,24+0,03 мкг/дл по кадмию (против 13,81+1,4 мкг/дл и 0,19+0,02 мкг/дл у остальных детей).
Как видно из табл. 2, при поляризационно-оптической микроскопии мочи до курса биопрофилактики у 86,8% детей была выявлена выраженная кристаллурия (оксалатная, уратная, три-пельфосфатная или смешанная), соответствующая 1—3-ей степени активности камнеобразова-ния. Средневзвешенный балл 1,73+0,16 (стандартное отклонение 1,062). Отсутствие признаков камнеобразования в моче (норма) отмеча-
Таблица 1
Изменения концентрации металлов и р-2-микроглобулина (В2^ в моче детей (мкг/л) в результате
проведенного курса биопрофилактики
Показатель До курса БПК После курса ВПК Критерий t Стьюдента
средняя стандартная ошибка средняя стандартная ошибка
В2и 216,57 85,72 94,47 16,72 1,38
Кадмий 0,22 0,02 0,11 0,01 4,57
Свинец 15,23 1,18 10,20 1,35 2,60
Таблица 2
Изменения кристаллоскопическои картины в моче детей в результате проведенного курса биопрофилактики
Показатель До курса биопрофилактики После курса биопрофилактики
число детей % число детей %
Белковое кольцо
Нет 13 34,2 37 97,3
Есть 25 65,7 1 2,6
Активность камнеобразования
Норма (0) 5 13,2 17 44,7
1 степень 14 36,8 16 42,1
2 степень 8 21 5 13,2
3 степень 11 29 0 0
Средневзвешенный балл 1,73+0,16 0,70+0,10
Степень мембранолиза
Норма (0) 0 0 12 31,6
1 степень 4 10,5 25 65,8
2 степень 22 57,9 1 2,6
3 степень 12 31,6 0 0
Средневзвешенный балл 2,2+0,09 0,73+0,07
лось лишь у 5 детей (13,2%). Вместе с тем, у 100% детей выявлены нарушения структурообразова-ния, характерные для процессов мембранолиза и связанной с ним липидурии, с появлением в образцах двулучепреломляющих липопротеидных кристаллов — массивных древовидных дендри-тов, сферодендритов, сферолитов, атипичных форм. Средний балл по этому эффекту 2,2±0,09 (стандартное отклонение 0,608). В 65,7% случаев — наблюдалось наличие так называемого собственного белкового кольца по краю препарата.
Как видно из табл. 2, результаты кристаллоскопии мочи после биопрофилактического курса свидетельствуют о статистически высоко значимом снижении активности камнеобра-зования и ослаблении процессов мембранолиза. При этом процессы литогенеза отсутствовали у 44,7% обследованных детей при средней степени 0,7±0,10 ^-критерий = 5,556), а в 31,6% случаев не наблюдались нарушения структурообра-зования, характеризующие нестабильность клеточных мембран структур нефрона, при средней степени мембранолиза 0,73±0,07 ^-критерий = 12,79). Отсутствие собственного белкового кольца по краю препарата отмечено у большинства детей (97,3%).
У трети обследованных детей в исходных анализах выявлена гиперстенурия (относительная плотность мочи выше 1025), которая также может свидетельствовать о липидурии, связанной с мембранолизом в эпителии канальцев (сред. знач. 1018,5+0,9). После проведения биопрофилактического курса удельная плотность мочи
у большинства обследованных детей не превышала 1025 (сред. знач. 1015,7+1,1; ^критерий = 12,79). Как уже указывалось во «Введении», в исследовании, ранее проведенном на детях, проживающих в Первоуральске и Ревде, при регрессионном анализе была установлена связь гипер-стенурии с токсической нагрузкой, оцениваемой по содержанию свинца и кадмия в моче.
Особого обсуждения требует наблюдавшееся снижение почечной экскреции кадмия и свинца. Необходимо иметь в виду, что изменения этого показателя после проведения курса биопрофилактики могут иметь противоположную направленность. С одной стороны, защита почек от токсического повреждения приводит к повышению их экскреторной способности, что отражается повышением концентрации токсичных металлов в моче на фоне несомненных позитивных сдвигов показателей развития интоксикации, что наблюдалось нами неоднократно в экспериментах [11, 12] и один раз у детей [11], причём в этом случае речь шла также об экскреции свинца и кадмия. С другой стороны, именно этот механизм спустя какое-то время может привести к существенному снижению концентрации металлов в крови и, как следствие — в моче. Последнему может способствовать также перемещение значительной части экскреции металлов на кишечник под влиянием энтеросорбен-та (пектина). Отсутствие данных о промежуточных временных точках исследования мочи и о выделении металлов с калом заставляет считать эти объяснения лишь гипотезой, однако альтер-
нативной гипотезе (согласно которой снижение экскреции металлов после курса биопрофилактики якобы свидетельствует о задержке металлов в организме) противоречат все сдвиги, свидетельствующие об улучшении функции почек.
Заключение. Полученные результаты, помимо их прямого практического значения (положительная оценка эффективности биологической профилактики и ранней внестационар-ной терапии заболеваний почек у детей, подвергающихся экологически обусловленной нагрузке нефротоксичными металлами) имеют, как мы полагаем, и теоретический интерес. Хотя несомненно, что эти заболевания полиэтио-логичны, однако, выраженное ослабление процесса под влиянием комплекса протекторов, обладающих ранее неоднократно доказанным положительным влиянием на токсикокинетику и токсикодинамику ряда метало-интоксикаций (в том числе, свинцово-кадмиевой) косвенно подтверждает существенную роль этих металлов в повреждении почек у детей, ранее выявленную путём эпидемиологического анализа.
Список литературы
1. PriceR.G., PatelS, ChiversI. etal. Early markers of nephrotoxicity: detection of children at risk from environmental pollution//Ren. Fail., 1999. - V. 21. -P. 303-308.
2. Verberk M.M., Willems T., Verplanke A.J. at al. Environmental lead and renal effects in children // J. Arch. Environ. Health, 1996. - V 51. - P. 83-87.
3. Bernard A.M., Vyskocil A., Roels H. et al. Renal effects in children living in the vicinity of a lead smelter //Env. Research, 1995. - V. 68. - P. 91-95.
4. de Burbure C, Bucket J.P., Bernard A.M. et al. Biomarkers of renal effects in children and adults with low environmental exposure to heavy metal // Toxicol. Environ. Health, 2003. - V. 66. - P. 783-798.
5. de Burbure C, Buchet P., her oyer A. et al. Renal and neurological effects of cadmium, lead, mercury, and arsenic in children: evidence of early effects and multiple interactions at environmental exposure level
// Environ. Health Persp, 2006. - V 114. - P. 584590.
6. International Programme on Chemical Safety. Environmental Health Criteria 119. Principles and methods for 'he assessment of nephrotoxicity associated with exposure to chemicals. Geneva: WHO, 1991.
7. Staessen J., Yeoman W.B., Fletcher A.E. et al. Blood lead concentration, renal function, and blood pressure in London civil servants // Br. J. ind. Med., 1990. - V 47. - P. 442-447.
8. Katsnelson B.A., Kuzmin S.V., Privalova L.I. et al. An association between incipient renal damage and urine levels of cadmium and lead in a group of Russian preschool children. [Absrtact] // Epidemiology, 2006. - V 16. - № 5. - P. S21.
9. Katsnelson B.A., Kuzmin S.V., Privalova L.I. et al. Further study of the association between incipient renal damage and urine levels of cadmium and lead in preschool children [Absrtact]// Epidemiology, 2007. -V 17. - № 6. - P. S405.
10. Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Кузьмин С.В. и др. Связь доклинических изменений в почках у детей дошкольного возраста с содержанием кадмия и свинца в моче // Токсикол. вестник, 2006. -№ 4. - С. 35-41.
11. Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д., Привалова Л.И. и др. Биологическая профилактика как комплексное воздействие, повышающее резистентность организма к действию вредных химических факторов производственной и окружающей среды // Вестник Уральской медицинской акад. науки, 2005. - № 2. - С. 70-76.
12. Киреева Е.П., Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д. и др. Нефротоксическое действие свинца, кадмия и его торможение комплексом биопротекторов // Токсикол. вестник, 2006. - № 3. - С. 26-32.
13. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Кузьмин СВ. и др. Экологическая эпидемиология: принципы, методы, применение. - Екатеринбург, 2003. - 276с.
Материал поступил в редакцию 21.012.06.
B.A.Katsnelson1, L.I.Privalova1, T.D.Degtyaryova1, Ye.P.Kireyeva1, N.A.Khrushchyova2, Ya.B.Beikin3, M.M.Fadeyeva3, T.V.Postnikova3, N.S.Zhuravliyova2, N.P.Makarenko1, Yu.I.Soloboyeva1, I.A.Minigaliyeva1, M.P.Sutunkova1
CORRECTION OF CERTAIN RENAL-EFFECT INDICES AS A RESULT OF ADMINISTRATION OF ANTITOXIC BIO-PROTECTORS IN CHILDREN ENVIRONMENTALLY EXPOSED
TO LEAD AND CADMIUM
Medical Research Centre for Prophylaxis and Health Protection of Industrial Workers,
2Ural State Medical Academy 3Center for Diagnosis of Mothers' and Children's Diseases, Ekaterinburg
A group of 38 children environmentally exposed to lead and cadmium and having more or less explicit symptoms of renal disease were administered a bio-protective complex during 5 weeks, this complex being proven effective in animal toxicological assays. It was found out that this complex produced a beneficial effect on renal pathologies under investigation.
