Особенности иммуногенетических показателей у работников предприятия цветной металлургии Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Т^игиена и санитария 2/2015

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 613.6:669.2/.8]-078.33:575.083

Долгих О.В.12 3, Кривцов А.В.1, Лыхина Т.С.1, Бубнова О.А.13, Ланин Д.В.13, ВдовинаН.А.1, Лужецкий К.П.1, Андреева Е.Е.4

ОСОБЕННОСТИ ИММУНОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ У РАБОТНИКОВ ПРЕДПРИЯТИЯ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

'ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», РФ, 614045, г. Пермь; 2Пермский государственный национальный исследовательский политехнический университет, РФ, 614990, г. Пермь; 3Перм-ский государственный национальный исследовательский университет, РФ, 614990, г. Пермь; 4Управление Роспотребнадзора по г. Москве, РФ, 129626, г. Москва

Проведен сравнительный анализ иммуногенетических показателей у работников предприятия цветной металлургии в условиях воздействия различных комбинаций вредных производственных факторов. Сочетанное воздействие паров хлора и ванадия, шума, вибрации общей, оказалось ассоциированным с полиморфизмом генов цитокиновой регуляции - эндотелиального фактора роста и фактора некроза опухоли (p < 0,05). Комбинация таких факторов, как пыль с содержанием кремния диоксида, шум, повышенный уровень тепловой нагрузки среды, сочеталась у работников с полиморфизмом гена цитохрома р-450, вариантность аллеля которого формируется за счет гомозиготного генотипа. Одновременно наблюдалась избыточная продукция специфических антител к ванадию и кремнию, достоверно различавшаяся от показателей группы сравнения. Предложены генетические (CYP1A1, VEGF, TNF-альфа) и иммунологические (IgG к ванадию и кремнию) показатели в качестве маркеров чувствительности и эффекта при оценке риска здоровью различных комбинаций вредных производственных факторов, что позволит повысить обеспеченность лабораторного контроля при проведении надзорных мероприятий на объектах.

Ключевые слова: ванадий; кремний; полиморфизм генов.

Для цитирования: Гигиена и санитария.2015; 94(2): 54-56.

Dolgikh O.V.123 , Krivtsov A.V.1, Lykhina T.S.1, Bubnova O.A.13, Lanin D.V.13 , Vdovina N.A.1, Luzhetsky K.P.1, Andreeva E.E.4 FEATURES OF THE IMMUNE GENETIC PARAMETERS IN WORKERS IN NON-FERROUS METAL INDUSTRY

1Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, Russian Federation, 614045; 2Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation, 614990; 3Perm National Research University , Perm, Russian Federation, 614990; 4Directorate of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights protection and Human Welfare in the city of Moscow, Moscow, Russian Federation, 129626

There was performed a comparative analysis of immunogenetic indices in non-ferrous metallurgy employees under the exposure to different combinations of harmful occupational factors. The combined effect of chlorine and vanadium fumes, noise, overall vibration appeared to be associated with the gene polymorphism of cytokine regulation - VEGF and TNF (p <0,05). In workers the combination of factors such as dust containing silicon dioxide, noise, elevated environmental thermal load was associated with cytochrome p450 gene polymorphism, allele variation of which is formed owing to the homozygous genotype.. At the same time there was observed an excess production of specific antibodies to vanadium and silicon, significantly differed from that of the indices in the reference group. There are proposed genetic (CYP1A1, VEGF, TNFalfa) and immunological (IgG to vanadium and silicon) indices as markers of susceptibility and effect in health risk assessment of different combinations of harmful occupational factors, which will allow to increase the availability of laboratory control during surveillance activities at the objects.

Key words: vanadium; silicon; gene polymorphism.

For citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(2): 54-56. (In Russ.)

Восприимчивость организма к воздействию средо- Материалы и методы

вых химических и физических факт°р°в в значитель- Исследование проведено на 111 работниках мужчи-

ши мере зависит от особенностеи генетических асс°- Шх предприятия цветной металлургии Пермского края

циации, определяющих активность ферментов системы и включало 2 группы наблюдения: 54 человека - работ-

детоксикации кешбготжот и состояния к°мпоненгов ники химико-металлургического цеха: средний возраст

иммунного ответа [1, 2]. Для профилактического обе- 35,87 ± 2,75 года, средний стаж работы 9,96 ± 2,28 года

спечения путей защиты и стабилизации генома челове- (первая группа); 57 человек - работники плавильного

ка в условиях возрастающего загрязнения среды, в том цеха: средний возраст 35,63 ± 3,38 года, средний стаж

числе производственной, необходимо развитие иссле- работы 11,40 ± 6,38 года (вторая группа). дований и методического базиса [3, 4]. Актуальным на группу сравнения составили 47 работников мужчин,

сегодняшний день является выделение мартерных им- занятых профессиональной деятельностью в отсутствие

мунологических и генетических гоказател^ што^ш изучаемых вредных факторов (средний возраст 37,36 ±

могут быть жшльюшны в катестае ранних маркеров 1,52 года, средний стаж 12,85 ± 2,30 года). Группы были со-

нарушения здоровья работающих [2, 4-7]. поставимы по возрасту, полу, стажу, этническому составу.

Цель работы - одрнга иммуногенетических особен- Исследовали следующие параметры иммунной си-

ностей здоровья работающих на предприятии цветной стемы: содержание сывороточных иммуноглобулинов

металлургииПермского края. методом радиальной иммунодиффузии по Манчини,

Для корреспонденции: Долгих Олег Владимирович, маркер межклеточной иммунной регуляции - фактор

[email protected]. некроза опухоли, а также маркер эндотелиальной дис-

For correspondence: Dolgikh Oleg, [email protected] . функции - васкулярный эндотелиальный фактор роста и

Таблица 1

Иммунологические показатели работающих

Показатель

Группа сравнения (n = 47)

Обобщенная группа наблюдения (n = 111)

IgG, г/л IgA, г/л

11,682 ± 0,583 10,545 ± 0,363* 2,418 ± 0,197 2,039 ± 0,114*

Васкулярньш эвд°телиаль- 131 ± 36,628 195,593 ± 20,768* ный фактор роста, пг/мл

Фактор

некроза опухолей, пг/мл

ТТГ, мкМЕ/мл

0,783 ± 0,18 1,723 ± 0,131* 1,127 ± 0,201 1,801 ± 0,208*

Примечание. * - разница достоверна по отношению к группе сравнения (р < 0,05).

ТТГ - методом иммуноферментного анализа с помощью тест-систем.

Статистическая обработка результатов проводилась с помощью пакета программ Microsoft Office и программы Statistica 6.0 и включала описательную статистику и двухвыборочный /-критерий Стьюдента. Различия между группами считались значимыми при p < 0,05.

Забор материала для ПЦР проводился методом взятия мазков со слизистой оболочки ротоглотки. Затем проводили выделение ДНК с помощью сорбентного метода, в основе которого лежит разрушение клеток с дальнейшей сорбцией нуклеиновых кислот на сорбент.

Для исследования полиморфных вариантов в изучаемых генах использовали методику ПЦР, в основе которой лежит реакция амплификации и детекция продуктов этой реакции в режиме реального времени с помощью флюоресцентных меток, которыми предварительно помечают используемые для реакции амплификации прай-меры. Для одновременной детекции нескольких продуктов реакции используют разные флюоресцентные метки и зонды (мультиплексная ПЦР). В качестве праймеров использовали участок ДНК генов CYP1A1 (цитохром), VEGF (васкулярный эндотелиальный фактор роста), TNF-alfa (фактор некроза опухоли альфа). Для определения генотипа человека использовали метод аллельной дискриминации, когда различия между гетерозиготами, гомозиготами дикого и минорного вариантов устанавливали по различиям в протекании реакций амплификации соответствующих праймеров. Обработка данных по генотипированию проводилась с использованием унифицированной программы «Ген Эксперт». Данная программа служит для расчета статистических параметров исследований случай-контроль, использующих SNP (однонуклеотидные полиморфизмы).

Результаты и обсуждение

Условия труда работников химико-металлургического цеха оценены как вредные, степень вредности 3 (66,6% рабочих мест, класс условий труда 3.3) и 4 (33,3% рабочих мест, класс условий труда 3.4), и характеризуются сочетанным воздействием паров хлора и ванадия, производственного шума, вибрации, общей тяжестью трудового процесса. На рабочих местах химико-металлургического цеха концентрация паров хлора и гидрохлорида превышает ПДК в 9,92 и 6,7 раза соответственно; на всех рабочих местах печевых уровень шума достигает 81-87 дБ А, что на 1-7 дБ А превышает предельно допустимый; уровень вибрации общей превышает ПДУ в 1,4 и 1,7 раза.

Условия труда работников плавильного цеха характеризуются сочетанным воздействием кремниевой

Таблица 2

Сравнительная оценка содержания специфического IgG в крови работающих

Показатель

Группа сравнения, Группа наблюдения,

n = 47 n = 111

среднее % откло- среднее % откло

значение нении значение неннй

ДО к ванадию, усл.ед. 0,184 ± 0,065 19,6 0,226 ± 0,075 20,5

ДО к кремнию, усл.ед. 0,117 ± 0,057 37,0 0,245 ± 0,051* 24,4

Примечание. * - разница достоверна по отношению к группе сравнения (р < 0,05).

пыли, производственного шума, вибрации общей, повышенным уровнем тепловой нагрузки среды и тяжестью трудового процесса. На рабочих местах плавильщиков уровень шума достигает 82-85 дБ А, что на 2-5 дБ А превышает предельно допустимый; работы проводятся в условиях воздействия нагревающегося микроклимата. По результатам проведенной на предприятии аттестации рабочих мест плавильщиков установлено, что, согласно руководства Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда», на 100% рабочих мест условия труда оценены как вредные 4-й степени вредности.

В результате лабораторных исследований состояния здоровья работающих выявлены функциональные нарушения со стороны иммунной системы (табл. 1).

Установлено достоверное снижение содержания сывороточных иммуноглобулинов А и G по отношению к группе сравнения (р < 0,05). Из маркеров межклеточной иммунной регуляции уровень проапоптотического ци-токина фактора некроза опухоли в группе наблюдения был выше в 2,2 раза значений в группе сравнения (р < 0,05). Установлены достоверные повышения уровней васкулярного эндотелиального фактора роста и ТТГ по отношению к группе сравнения (р < 0,05), что указывает на нарушение обменно-регуляторных процессов у работающего контингента. Увеличиваются шансы повышения уровня ТТГ при возрастании в крови концентрации ванадия (Я2 = 0,49 прир < 0,05).

Выявлено изменение специфической сенсибилизации к ванадию и кремнию по критерию IgG. При этом уровень IgG к кремнию был достоверно выше аналогичных показателей в группе сравнения (р < 0,05) (табл. 2). Содержание специфических антител к ванадию превысило аналогичные показатели группы сравнения, но изменение не носило достоверного характера.

Проведенный математический анализ причинно-следственных связей позволил установить повышение уровня специфического IgG к ванадию при возрастании концентрации ванадия в крови (Я2 = 0,43 прир < 0,05).

В табл. 3 представлены результаты генетического анализа полиморфизма генов цитохрома р-450 ^Р1А1), VEGF, ТОР-аШа.

Показано, что аллельный полиморфизм гена, отвечающего за иммунный ответ и апоптоз (ТЫР-аШа), характеризуется повышенной распространенностью минорного аллеля (в 2,3 раза) за счет гетерозиготного и мутантного гомозиготного генотипов у работников химико-металлургического цеха и достоверно различается от аналогичных полиморфных изменений группы сравнения (р < 0,05). Полиморфизм гена цитокина эндотелия сосудов (VEGF) работников химико-металлургического цеха характеризуется повышенной распространенно-

[гиена и санитария 2/2015

Таблица 3

Результаты генотипирования, %

Группа наблюдения, n = 111 Группа

SNP Аллель/ генотип цех химико-металлургический, n = 54 цех плавильный, n = 57 сравнения, n = 47

VEGF GG 45 47,2 60,9

GC 45 47,3 30,4

CC 10 5,5 8,7

G 68 71 71,1

C 32 29 23,9

TNF GG 78 87 93,5

GA 17 11 6,5

AA 5 2 0

G 86 92,7 95,7

A 14* 7,3 4,3

CYP1A1 GG 93 78,2 82,6

AG 4,5 21,8 17,4

AA 2,5 0 0

G 95 89 91,3

A 5** 11** 8,7

Примечание. * - разница достоверна по отношению к группе сравнения (р < 0,05). ** - разница достоверна между работниками цехов (р < 0,05).

стью гена в мутантном гомозиготном состоянии (в 1,8 раза), что определяет различия от группы работающих плавильного цеха, однако не достигающие уровня достоверности. Полиморфизм гена детоксикации CYP1A1 (цитохром) характеризует специфические различия между анализируемыми группами. Распространенность вариантного аллеля CYP1A1 (ген цитохрома), отвечающего за 1-ю фазу детоксикации у работающих плавильного цеха, достоверно (р < 0,05) превышает аналогичную у работников химико-металлургического цеха за счет гомозиготного генотипа.

В табл. 4 и 5 представлены результаты статистического анализа генетических отклонений полиморфизма

Таблица 4

SNP-различия гена TNF-альфа между группами наблюдения и сравнения (мультипликативная модель наследования-тест Х-квадрат, df = 1)

Аллель «Случай» «Контроль» X2 p OR

(n = 19) n 1 9 ) знач. 95% CI

G 0,816 0,970 0,14 0,004-0,44

14,51 0,0001

A 0,184 0,030 7,23 2,28-22,92

Таблица 5

SNP-различия гена TNF-альфа между группами наблюдения и сравнения (аддитивная модель наследования-тест Кохрана-Армитаджа для линейных трендов, х = [0, 1, 2], df = 1)

Генотипы «Случай» (n = 19) «Контроль» (n = 99) X2 p OR

значимое 95% CI

G/G 0,737 0,939 0,18 0,05-0,67

G/A 0,158 0,061 11,45 0,0007 2,91 0,66-12,82

A/A 0,105 0,000 28,43 1,31-617,71

(SNP) гена TNF-alfa (фактора некроза опухоли) между выборками «случай» - работники цеха химико-металлургического и «контроль» - работники, составившие группу сравнения.

«Случай» и «контроль» находятся в равновесии Хар-ди-Вайнберга, поэтому данные могут быть проанализированы с применением мультипликативной модели. Распределение частот генотипов в выборке «случай», не соответствующее равновесию Харди-Вайнберга, требует использовать общую или аддитивную модель. В нашем случае различие генотипов TNF-альфа между выборками достоверно описывается как мультипликативной, так и аддитивной моделями.

Заключение

По результатам проведенного иммунологического исследования у работников предприятия цветной металлургии в условиях воздействия вредных факторов производственной среды выявлены существенные нарушения гуморального звена иммунитета, которые проявляются дефицитом содержания сывороточных иммуноглобулинов, активацией продукции медиаторов межклеточной иммунной регуляции, а также избыточной продукцией специфических антител к ванадию и кремнию (p <

0.05.. Выявлены различия иммуногенетического профиля у работающих в условиях воздействия различных комбинаций вредных производственных факторов. Так, сочетанное воздействие паров хлора и ванадия, шума, вибрации общей ассоциировано с полиморфизмом генов цитокиновой регуляции - эндотелиального фактора роста и фактора некроза опухоли (p < 0,05), тогда как комбинация таких факторов, как пыль с содержанием кремния диоксида, шум, повышенный уровень тепловой нагрузки среды, сочеталась у работников с полиморфизмом гена цитохрома р450. Белки иммунной регуляции (васкулярный эндотелиальный фактор роста, фактор некроза опухоли альфа, цитохром) и рисковые аллели их генов рекомендуется использовать в качестве маркеров чувствительности и эффекта при оценке риска здоровью различных комбинаций вредных производственных факторов, что позволит повысить обеспеченность лабораторного контроля при проведении надзорных мероприятий на объектах.

Литература (пп. 6, 7 см. References)

1. Горшкова К. Г., Бубнова О. А., Маерова Е. Д., Долгих О. В. Иммунологические и генетические маркеры внешнесредо-вой экспозиции стронцием. Санитарный врач. 2014; 3: 72-4.

2. Зайцева Н. В., Долгих О.В., Дианова Д. Г., Лыхина Т.С. Маркеры иммунного статуса у аппаратчиков, занятых на производстве активированных углей. Пермский медицинский журнал. 2011; 28(5): 70-4.

3. Долгих О. В., Кривцов А. В., Бубнова О. А., Предеина Р. А., Дианова Д.Г., Синицына О.О. и др. Иммуногенетические особенности апоптоза у работающих, занятых в производстве метанола. Медицина труда и промышленная экология. 2013; 11: 9-12.

4. Долгих О. В., Зайцева Н. В., Дианова Д. Г. Модификация клеточной регуляции иммунной системы ванадием. Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2012; 10(4): 112-5.

5. Долгих О. В., Кривцов А. В., Гугович А. М., Харахорина Р. А., Ланин Д. В., Лыхина Т. С. Иммунологические и генетические маркеры воздействия ароматических углеводородов на работающих. Медицина труда и промышленная экология.

Поступила 15.10.14

References

1. Gorshkova K. G., Bubnova O. A., Maerova E. D., Dolgih O. V. Immunological and genetic markers of environmental exposure by strontium. Sanitarnyy Vrach. 2014; 3: 72-4. (in Russian)

2. Zaytseva N. V., Dolgih O.V., Dianova D. G., Lykhina T.S. Markers of immune status of workers operated vehicles engaged in the production of activated carbon. Permskiy Meditsinskiy Zhurnal. 2011; 28(5): 70-4. (in Russian)

3. Dolgih O. V., Krivtsov A. V., Bubnova O. A., Predeina R. A., Dianova D.G., Sinitsyna O.O. et al. Immunogenetic features of apoptosis in workers engaged in the production of methanol. Meditsina Truda i Promyshlennaya Ekologiya. 2013; 11: 9-12. (in Russian)

4. Dolgih O. V., Zaytseva N. V., Dianova D. G. Modification of

cellular regulation of the immune system by vanadium. Vestnik NGU. Seriya: Biologiya, Klinicheskaya Meditsina. 2012; 10(4): 112-5. (in Russian)

5. Dolgih O. V., Krivtsov A. V., Gugovich A. M., Harakhorina R. A., Lanin D. V., Lykhina T. S. Immunological and genetic markers of aromatic hydrocarbons exposure on workers. Meditsina truda i Promyshlennaya Ekologiya. 2012; 12: 30-3. (in Russian)

6. Dolgikh O. V., Kharakhorina R. A., Dianova D. G., Gugovich A. M. State of cell regulation in children exposed to phenols. In: Proceedings of the 3rd International Academic Conference «Applied and Fundamental Studies». USA, St. Louis; 2013: 149-52.

7. Dolgikh O., Zaitseva N., Dianova D., Krivtsov A. Molecular markers of apoptosis in industrial workers. In vivo. International Journal of Experimental and Clinical Pathophysiology and Drub Research. 2011; 25(3): 523-4.

Received 15.10.14

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 613.63:66]-07

Другова О.Г., Рослый О.Ф., Устьянцев С.В.

ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОГО РИСКА И ЕГО ПРОФИЛАКТИКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ОГНЕУПОРОВ НА ОРГАНИЧЕСКОМ СВЯЗУЮЩЕМ

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзо-ра, 620014, г. Екатеринбург

Оценка профессионального химического риска новых производств и разработка мероприятий по его снижению являются приоритетной задачей обеспечения химической безопасности России. Проведена оценка химического риска при производстве новых видов огнеупоров (периклазоуглеродистых на органическом связующем) на основании гигиенических исследований, показателей заболеваемости работников цеха, а также изучение влияния пыли данного вида огнеупоров на лабораторных животных. Основными факторами химического риска для здоровья рабочих являются оксид магния, летучие продукты фенолоформальдегидных смол, кремнийсодержащая пыль, а также оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, а при использовании связующего «Carbores» - бенз(а)пирен и углерода пыли коксы пековые. У работников данного производства регистрируется повышенная частота заболеваний верхних дыхательных путей. Пыль данного вида оказывает на организм животных общетоксическое и слабофиброгенное действие. По результатам оценки химического риска разработаны мероприятия по его снижению на производстве.

Ключевые слова: периклазоуглеродистые огнеупоры; факторы химического риска; состояние здоровья; профилактические мероприятия.

Для цитирования: Гигиена и санитария.2015; 94(2): 57-60.

Drugova O. G, Rosly O. F, Ustyantsev S. В. ASSESSMENT ASSESSMENT OF THE CHEMICAL RISK AND ITS PREVENTION IN MANUFACTURE OF REFRACTORIES USING ORGANIC BINDER

Ekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection of Industrial Workers, Ekaterinburg, Russian Federation, 620014

Assessment of the occupational chemical risk of new industries and the development of measures for its mitigation is a priority task to ensure chemical safety in Russia. There was performed the assessment of the chemical risk in the manufacture of new types of refractories - periclase-carbon refractories, using organic binder) on the base of data of hygiene studies, indices of morbidity rates in workers and also of the investigation of the impact of such refractory dust on laboratory animals (intratracheal introduction). The main factors for chemical risk to the workers' health are magnesium oxide, volatile products of phenol-formaldehyde resins, silicon-containing dust, carbon monoxide, sulfur dioxide, nitrogen oxides, and in the use of a binder «Carbores» - benzo (a) pyrene and pitch cokes of the carbon dust. In employees of such industry there is recorded the elevated morbidity rate of diseases of upper respiratory rates. Dust of this type has on the body of animals general toxic and mild fibrogenic effect. According to the results of the assessment of the chemical risk measures have been developed for its mitigation in the workplace.

Key words: periclase-carbon refractories; chemical risk factors; health status; preventive measures.

For citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(2): 57-60. (In Russ.)

Последнее десятилетие обозначило проблемы производства и применения химических веществ и их смесей в мире, когда разработка и внедрение новых химических веществ происходят очень быстро, а исследование их

Для корреспонденции: Другова Ольга Геннадьевна, [email protected].

For correspondence: Drugova Olga, [email protected].

аспектов, касающихся охраны труда, - гораздо медленнее [1]. Одним из компонентов эффективной системы охраны труда и здоровья рабочих является разработка мероприятий по оценке профессиональных рисков (ПР) и управлению ими [2, 3].

Цель работы - разработка мероприятий по снижению химического риска развития профессиональных и профессионально-обусловленных заболеваний у ра-