Оценка состояния метаболического статуса работающего населения, проживающего в условиях промышленного города Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

С. И. Красиков, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фармацевтической медицинской химии оренбургской государственной медицинской академии

е-mail: ks_oren@mail.ru

Е. Н. Лебедева, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской части оренбургского государственного института менеджмента е-mail: lebedeva.e.n@mail.ru

Н. В. Шарапова, кандидат биологических наук, доцент кафедры фармацевтической медицинской химии оренбургской государственной медицинской академии е-mail: natalka-79@inbox.ru

О. В. Захарова, ассистент кафедры фармацевтической медицинской химии оренбургской государственной медицинской академии

е-mail: olli-oren@yandex.ru

Е. М. Алехина, врач лаборатории клинической диагностики ГУЗ «оренбургская областная клиническая больница №1»

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СТАТУСА РАБОТАЮЩЕГО НАСЕЛЕНИЯ, ПРОЖИВАЮЩЕГО В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА

Дана оценка состояния липидного обмена у лиц, постоянно проживающих и работающих в городах Оренбургской области. Показана взаимосвязь развития нарушений и окислительной нагрузки, характеризующей данный регион.

Ключевые слова: антропогенная и окислительная нагрузка, липиды крови, витамины-антиоксиданты, работающее население.

важным аспектом, влияющим на уровень заболеваемости работающего населения, является неблагоприятная экологическая ситуация, в условиях которой проживают 109 млн. человек, или 73% всего населения РФ. Заболеваемость населения оренбургской области остается на высоком уровне, превышающем среднероссийский и по Уральскому региону показатели, причем отмечается отчетливая тенденция к росту числа заболеваний, обусловленных, в первую очередь, социальными и природно обусловленными факторами риска.

оренбургская область является одним из крупнейших промышленных регионов России. на территории области сформиро-

вана природно-антропогенная геохимическая провинция с высокими концентрациями токсичных элементов (Боев в. М. и др., 2003). к наиболее опасным загрязняющим природную среду неорганическим компонентам относят тяжелые металлы, которые оказывают сильное влияние на биотическую составляющую и здоровье человека, действуя на самые разные органы и системы, зачастую обладая очень высокой кумулятивной способностью. одним из молекулярных механизмов токсического действия тяжелых металлов является генерация активных форм кислорода путем аутоокисления и реакции Фентона. Эти реакции типичны для переходных металлов, таких как

железо и медь. Но и непереходные металлы также приводят к развитию окислительного стресса, характеризующегося перекис-ным окислением липидов и накоплением продуктов пероксидации. Кроме того, кадмий и некоторые другие металлы способны временно истощать запасы глутатиона и ингибировать ферменты антиоксидантной защиты.

В связи с этим целью исследования явилось изучение показателей липидного обмена у лиц, проживающих на территориях, удаленных друг от друга и характеризующихся различным содержанием переходных металлов в среде обитания.

Для решения поставленных задач были проведены комплексная оценка и анализ данных лабораторий ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области» за 2006-2009 годы.

В качестве объекта исследования были выбраны самые крупные города оренбургской области, обладающие крупной многоотраслевой промышленностью и топливноэнергетическим комплексом, в которых выделяются металлургическая, нефтегазовая, химическая, машиностроительная отрасли, объекты электроэнергии и теплофикации, - Оренбург и Орск. В Оренбурге основными загрязнителями среды обитания являются Оренбургский газоперерабатывающий и гелиевый заводы, Оренбургское газопромысловое управление, предприятия машиностроения и металлообработки (ОАО ПО «Стрела», ОАО «Гидропресс», ООО «Оренбургский радиатор»), ОАО «Нефтемас-лозавод», ОАО «Оренбургский завод РТИ», ОАО «Завод «Инвертор», шпалопропиточный завод, предприятия энергетики и автотранспорт. В Орске сосредоточены предприятия черной и цветной металлургии (всего насчитывается около 95 предприятий, загрязняющих воздушный бассейн): ОАО

«НОСТА» (Орско-Халиловский металлургический комбинат), ОАО «Орский завод по обработке цветных металлов», ОАО «Орск-нефтесинтез», ЗАО «Синтезспирта», ОП «Орская ТЭЦ-1» и др.

Анализ всех исследуемых параметров проводился в разрезе жилых зон наблюдения, характеризующих различные условия формирования антропогенной нагрузки в Оренбурге и в Орске.

Анализ городской среды (атмосферный воздух, питьевая вода) включал химические факторы, участвующие в формировании антропогенной нагрузки. Отбор проб и анализ содержания вредных веществ в атмосферном

воздухе проводился в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01-86 и РД 52.04.186-89 (112). Результаты наблюдений включали в себя данные о содержании в атмосферном воздухе селитебных зон 11 веществ. Всего в данной работе проанализированы результаты 3150 исследований воздушной среды за 4 года. Исследования проводились на фотоколориметрах, атомноадсорбционном спектрофотометре, оттестированных и прошедших государственную проверку. В качестве гигиенических нормативов использованы ПДК по ГН 2.1.6.1338-03 (44).

Оценка качества питьевой воды проводилась по результатам исследования проб из водопроводной сети 5 микротерриторий, отобранных в соответствии с требованиями ГОСТ 51592-2000, за 4 года. Проанализировано 462 пробы воды (более 14 тыс. исследований). Качество питьевой воды оценивалось по 31 показателю, на соответствие требованиям СанПиНа 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03 (118, 45).

На основании полученных результатов рассчитаны комплексные показатели, суммарные уровни загрязнения изучаемых объектов окружающей среды (атмосферный воздух, питьевая вода) (К. А. Буштуева и др., 1985).

Для оценки антропогенной нагрузки среды обитания проведен анализ данных лабораторий ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области» за период 20022007 гг. Риск развития «окислительного» (Е) стресса рассчитывался по формуле 1[2,3].

Е = [а/"+ 1-£,° + [<]-£“ +...+\м” 1 -Е°. (1)

где ] — концентрация х-го проокснданта (мкмоль/л, м IVмо:п./ м3);

— стандартный электродный потенциал (В/моль).

Реальное поступление прооксидантов в организм оценивалось с помощью показателя «суточная окислительная нагрузка»:

Е =Е^СИ, (2)

сут ? 4 /

где Есут — суточная «окислительная нагрузка» по воде или воздуху (мкмоль-В/л, мкмоль-В/м3);

СИ — скорость контакта с загрязненной средой (для атмосферного воздуха — 20 м3/сут, а для воды — 2 л/сут).

Для комплексной оценки влияния прооксидантов определяли суммарную «окислительную нагрузку» (Есум):

Таблица 1

Содержание металлов переменной валентности в атмосферном воздухе и питьевой воде, риск развития окислительного стресса и уровень суточной окислительной нагрузки территориальных зон Оренбургской области

Показатель Концентрация металлов в среде обитания (мкмоль/м3, мкмоль/л)

Восток Центр Запад

Воздух

0,003 ±0,0002* 0,006 ±0,0004 0,003 ±0,0002*

Хп 0,012 ±0,0008* 0,002 ±0,0002* 0,004818 ±0,000337*

РЬ 0,002 ±0,0001* 0,0002 ±0,00002* 0,0002 ±0,00002

Cd 0,00002 ±0,000001* 0,00002 ±0,000001* 0,00002 ±0,000001

Мп 0,0005 ±0,0004* 0,0005 ±0,000034* 0,001 ±0,000080*

Fe 0,032 ±0,002* 0,011 ±0,0008* 0,009 ±0,0006

N1 0,002 ±0,0001* 0,0008 ±0,00005* 0,001 ±0,00007*

ККХвоздух 0,056 ±0,004* 0,021 ±0,001* 0,020 ±0,001*

ЕЕвоздух 0,047 ±0,003* 0,014 ±0,001* 0,016 ±0,001*

Есут , воздух 0,921 ±0,064* 0,27 ±0,018* 0,302 ±0,021*

Показатель Вода

0,098 ±0,007* 0,085 ±0,006* 0,080 ±0,005

Хп 0,420 ±0,029* 0,351 ±0,024* 0,220±0,015*

РЬ 0,048 ±0,003 0,048 ±0,003 0,048 ±0,003

Cd 0,0008 ±0,00006 0,0008 ±0,00006 0,0008 ±0,00006

0,019 ±0,001 0,019 ±0,001 0,019 ±0,001

Мп 0,98 ±0,069* 0,18 ±0,012* 0,07 ±0,005*

Fe 0,68 ±0,04 0,60 ±0,04* 0,92 ±0,06*

N1 0,107 ±0,007* 0,057 ±0,003* 0,067 ±0,004*

Sr 24,7 ±7,73 22,1 ±1,54* 18,4 ±1,28*

Ва 0,26 ±0,02* 0,21 ±0,01* 0,22 ±0,01

Со 0,012 ±0,0008 0,012 ±0,0008 0,012 ±0,0008

^^Хвода 27,37 ±1,91* 23,65 ±1,65* 20,03 ±1,40*

27,43 ±1,93* 23,67 ±1,68* 20,05 ±1,40*

Евода 74,65 ±5,22 65,415 ±4,58* 54,733 ±3,83*

Есут , вода 149,29 ±10,45 130,83 ±9,16* 109,46 ±7,67*

Есум 150,2 ±10,5* 131,1 ±9,18* 109,8 ±7,68*

Примечание: * — р1-2< 0,05; р1-3< 0,05; р2-3 < 0,05.

Е — Е + Е , (3)

сум сут вода сут воздух 7 4 '

где Е — суточная «окислительная на-

сут вода ^

грузка» по воде (мкмольВ/л);

Е — суточная «окислительная на-

сут воздух ^

грузка» по воздуху (мкмоль-В/м3).

Суммарная «окислительная нагрузка» по исследуемым средам определялась для

трех зон области: восточной, центральной и западной.

Материалом исследования явилась кровь взрослых, здоровых, без вредных привычек 48 жителей г. Оренбурга и 48 жителей г. Орска. Всего было обследовано 96 человек в возрасте 35—46 лет.

В сыворотке крови определялась концентрация общего холестерина, триацилглице-

ринов, холестерина липопротеинов низкой плотности (ХС ЛПНП) и холестерина липопротеинов высокой плотности (ХС ЛПВП) энзиматическими колориметрическими методами с использованием стандартных наборов реактивов фирмы BioSystems (Испания). Для характеристики атерогенной направленности липидного спектра рассчитывался индекс атерогенности (ИА), равный отношению суммарной фракции ЛПНП и ЛПОНП к фракции ЛПВП [].

ИА = ХС б _ - ХС ЛПВП / ХС ЛПВП

общий

обеспеченность организма витаминами Е и А определяли по концентрации свободных токоферолов и ретинола в сыворотке крови флуориметрическим методом на анализаторе «ФЛЮОРАТ-02-АБЛФ» («Лю-мэкс», Россия).

В соответствии с целью исследования были проведены оценка и анализ загрязнения селитебных территорий промышленных городов оренбурга и орска.

оценка величины комплексной антропогенной нагрузки, определенная концентрацией химического загрязнения атмосферного воздуха и питьевой воды, свидетельствует о том, что суммарное воздействие комплекса экологических факторов максимально для города орска, несколько ниже - для города Оренбурга.

Из материалов таблицы 1 видно, что содержание металлов в воздухе всех территориальных зон Оренбургской области не превышает ПДК (РЬ — верхняя граница нормы на востоке области). При этом наибольшие концентрации Zn, РЬ, С^ Fe, Мп, № были зарегистрированы в восточной территори-

альной зоне. Итого уровень суммарного загрязнения атмосферного воздуха (КЕвоздух) металлами переменной валентности в восточной зоне был достоверно выше, чем в центральной и западной, на 60%. Концентрации металлов переменной валентности в питьевой воде всех зон наблюдения также не превышали ПДК. Вместе с тем, наибольший уровень суммарного загрязнения питьевой воды (КЕвода) был зарегистрирован для восточной части области. В центре и на западе области этот показатель был достоверно ниже на 14% и 26% соответственно. В итоге суммарный показатель загрязнения атмосферного воздуха и питьевой воды металлами переменной валентности (КЕ) был максимален в восточной жилой зоне, в центральной зоне этот показатель был ниже на 15%, в западной — на 27%

Проведенный анализ загрязнения территориальных зон Оренбургской области поллютантами с выраженной прооксидант-ной активностью показал, что уровень суточной аэрогенной и водной «окислительной нагрузки» был максимален в восточной территориальной зоне, а минимальные его значения характеризовали западную и центральную зоны области. Максимальная суммарная «окислительная нагрузка» (Есум) была зарегистрирована на территории восточной зоны. В центральной и западной зонах этот показатель был достоверно ниже на 12% и на 27% соответственно.

В таблице 2 представлены данные о содержании холестерина и его распределении по различным фракциям липопротеинов у жителей города Оренбурга и города Орска.

Таблица 2

Содержание холестерина и его распределение по фракциям липопротеинов у жителей г. Оренбурга и г. Орска

общий холестерин, ммоль/л ТАГ, ммоль/л ЛПВП, ммоль/л ЛПНП, ммоль/л ЛПОНП, ммоль/л иа

Рекомендуемые величины До 5,18 0,55-1,71 1,42 (1,68) До 3,9 0,26-1,0 До 3

г. Орск 5,02±0,25 1,90±0,09 1,14±0,05 3,12±0,16* 0,77±0,03 3,58±0,18*

г. Оренбург 5,25±0,37 1,04±0,23 1,41±0,09 3,36±0,09* 0,64±0,04 2,8±0,19*

Примечание: * — р < 0,01.

Видно, что средний уровень холестерина по Оренбургу превышал показатель, рекомендуемый ВОЗ (5,18 ммоль/л). Одновременно с этим уровень холестерина ЛПВП, напротив, был меньше нижней границы нормы. Остальные показатели — холестерин ЛПНП, ЛПОНП и триацилглицерины — укладывались в границы нормальных величин. В итоге интегральный показатель, характеризующий распределение холестерина по различным фракциям липопротеинов, составил 2,8 единицы, т. е. находился в пределах величины, рекомендованной ВОЗ (до 3,0).

Как видно далее из материалов таблицы 2, у лиц, постоянно проживающих в г. Орске, средний уровень холестерина не превышал рекомендуемых ВОЗ величин. Уровень холестерина ЛПВП был меньше нижней границы нормы, понижение составляло 20%. Превышение нормальных величин также было зафиксировано по содержанию ТАГ. Для жителей Орска уровень триацилгли-церинов в сыворотке крови превышал рекомендуемые ВОЗ величины на 10%. Холестерин ЛПНП был близок к верхней границе нормы. Содержание холестерина ЛПОНП укладывалось в границы нормальных величин. В итоге индекс атерогенности составил 3,58 единицы, т. е. превышал величину, рекомендуемую ВОЗ на 20%.

таким образом, изучаемые показатели липидного обмена отличались для жителей, постоянно проживающих в Оренбурге и в Орске. По содержанию общего холестерина для жителей городов достоверных различий выявлено не было, в то же время отмечалось понижение уровня исследуемых показателей для жителей г. Орска. Вместе с тем, концентрация триацилглицеринов в сыворотке орчан на 26% превышала содержание тАГ в крови жителей Оренбурга. Подобная тенденция была характерна и для уровня холестерина ЛПОНП и ЛПНП. Превышение по этим показателям для жителей Орска составляли 17% и 56% соответственно. Холестерин антиатерогенной фракции липопротеинов — ЛПВП, напротив, был максимальным в крови у жителей Оренбурга. Для жителей Орска этот показатель был ниже на 20%.

В итоге индекс атерогенности был минимальным для жителей города Оренбурга, превышение по данному показателю для жителей Орска составляло 22%.

В таблице 3 представлены данные, отражающие содержание витаминов А и Е в сыворотке обследуемых лиц, проживающих в разных городах области. При анализе по-

лученных данных было отмечено, что их уровень был резко снижен у жителей города Оренбурга.

Существует несколько механизмов, посредством которых более высокий уровень «окислительной» нагрузки является причиной витаминной недостаточности. Во-первых, сверхпродукция активированных кислородных радикалов в условиях повышенной окислительной нагрузки, возможно, является причиной избыточного расхода витаминов Е, А и С, которые проявляют выраженное антиоксидантное действие в отношении алкоксильных и перекисных радикалов, синглетного кислорода, МО-радикалов и т. д. [5, 4]. В результате этого в организме происходит истощение запасов антиоксидантов. Во-вторых, интенсификация процессов пере-кисного окисления липидов может опосредованно приводить к снижению содержания витаминов в связи с нарушением процессов их регенерации за счет снижения запасов коантиоксидантов, способствующих превращению радикальных форм витамина в восстановленные — молекулярные [7, 4]. В итоге недостаток основного антиоксиданта, витамина Е, возможно, реализуется через дефицит аскорбиновой кислоты и 6-каротина.

Таблица 3 Содержание витаминов-антиоксидантов в анализируемых группах

Содержание витамина Е Содержание витамина А

Рекомендуемые величины 8-12 мкг/см3 0,3-0,7 мкг/ см3

г. Орск 13,3±1,24 0,56±0,03

г. Оренбург 4,65±0,48 0,14±0,01

Актуальной проблемой является поиск антиоксидантов, которые защищают организм от окислительного стресса. Одним из таких веществ, способных поддерживать анти-оксидантный статус организма и гомеостаз, является а-токоферол. Как универсальный компонент клеточных мембран, а-токоферол принимает участие в поддержании стационарного уровня свободнорадикального окисления в биомембранах, регулирует их проницаемость, а также стимулирует биосинтез белков, а исследования последнего времени свидетельствуют о полифункциональности действия а-токоферола.

Применение антиоксидантного поливитаминного комплекса позволит, с одной стороны, повысить содержание антиокси-

Таблица 4

Детоксикационные и защитные свойства витаминов (по Спиричеву В. Б.)

Витамин Свойство витамина

Витамин С (аскорбиновая кислота) Переводит малорастворимые соединения свинца в легкорастворимые и быстро выводимые из организма. Способствует обезвреживанию бензола, фосфора, мышьяка при их попадании в организм. Повышает устойчивость к воздействию стрессорных факторов (прерывистый свет, сильный шум, вибрация и т. п.)

Витамины группы В (В1В2, В6’ В12) Облегчают течение отравлений хлорзамещенными углеводородами, бензолом, свинцом, фтором, солями плавиковой кислоты

Витамин D Предотвращает костные поражения при кадмиевой интоксикации

Витамины- антиоксиданты (А, Е, С) Повышают защитные свойства организма

Витамин С + фолиевая кислота + пектины Способствуют инактивации и выведению тяжелых металлов

дантов — жиро- и водорастворимых витаминов (А и Е); с другой стороны, пополнение запаса эссенциальных микроэлементов ^п, Си, Se) обеспечивает активность некоторых металлосодержащих ферментов, таких как супероксиддисмутаза ^п, Мп) (СОД), каталаза (Ре), церулоплазмин (Си), глутатион - S-пероксидаза (Ве), которые являются эндогенными антиоксидантами. Кроме того, микроэлементы — селен, цинк, кобальт, марганец — сами обладают антиок-сидантными свойствами. Так, медь выступает важнейшим индуктором «экстракле-точной СОД» — церулоплазмина, который защищает мембраны клеток от воздействия свободнорадикальных продуктов ПОЛ. Поэтому дефицит меди вызывает усиление ПОЛ. Цинк входит в состав СОД и принимает участие в стабилизации проницаемости цитоплазматических мембран, поврежденных продуктами ПОЛ. Железо входит в состав каталазы, которая при больших концентрациях Н2О2 катализирует это соединение, ионы Ре2+ являются индукторами ПОЛ. Марганец является кофактором Zn,Mn-СОД — фермента, обеспечивающего инактивацию супероксид-аниона.

Использование витаминно-минеральных комплексов в суточном пищевом рационе оказывает многогранное и благотворное действие на организм человека, выражающееся в улучшении его здоровья, повышении устойчивости организма к неблагоприятным факторам внешней среды, и должно входить в систему здоровьесберегающих технологий.

таким образом, для перечисленных выше административных территорий отмечался различный уровень «окислительной» нагрузки. При этом для территорий с высо-

ким уровнем ОН прослеживались изменения липидного обмена в сторону увеличения ГХС и выраженности ДЛП.

Результаты проведенных исследований могут указывать на важную роль загрязнения окружающей среды поллютантами, обладающими прооксидантным действием и формирующими окислительный профиль среды обитания, а также развитии витаминной недостаточности. Учет действия экологических факторов риска в профилактической государственной политике, изменения на производстве и проведение индивидуальной профилактики могут привести к существенному снижению заболеваемости среди работающего населения Оренбургской области.

Формирование эффективной стратегии лечебно-профилактических мероприятий невозможно без учета региональных и местных особенностей. Эпидемиологические исследования должны быть основными при оценке существующей ситуации. При этом приоритетным должно быть стремление к оценке индивидуального риска, основанного на знании совокупного вклада патологических факторов, имеющихся у конкретного индивидуума в конкретной популяции.

При этом методология ежегодных регламентных медосмотров работающих не позволяет выявлять начальные формы многих заболеваний. В этой связи возникает насущная потребность в разработке высокоинформативного современного алгоритма обследования, позволяющего объективно оценить состояние здоровья работника, выявить нарушения на стадии формирования патологии, а не после манифестации клинических осложнений.

Важным итогом работы станет формиро- тологии, когда еще возможно эффективное вание группы лиц с повышенным риском воздействие на модифицируемые факторы развития экологически обусловленной па- риска с целью первичной профилактики.

Литература

1. Боев, В. М. Свободно-радикальное окисление в оценке риска здоровью / В. М. Боев, С. И. Красиков, Н. В. Свистунова // Гиг. и сан. - 2006. - № 5. - С. 19-20.

2. Боев, В. М. Суммарная «окислительная нагрузка металлов переменной валентности», как способ выражения их прооксидантного действия / В. М. Боев, С. И. Красиков // Материалы пленума научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава и соцразвития РФ / под ред. акад. РАМН Ю. А. Рахманина. - М., 2005. - С. 324-325.

3. Буштуева, К. А. Методы и критерии оценки состояния здоровья в связи с загрязнением окружающей среды / К. А. Буштуева, И. С. Случанко. - М. : Медицина, 1979. - 160 с.

4. Климов, А. Н. Липиды, липопротеиды и атеросклероз / А. Н. Климов, Н. Г. Никуль-чева - СПб., 1995. - С. 188 - 189 ; 191-194.

5. Красиков, С. И. Влияние окислительной нагрузки на антиоксидантный статус организма человека / С. И. Красиков, Н. В. Свистунова, Н. В. Шарапова // Актуальные вопросы военной и практической медицины : сб. тр. VI Межрегион. науч.-практ. конф. Привол.-Урал. воен. округа. - Б. м., 2005. - С. 628-633.

6. Меньшикова, Е. Б. окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е. Б. Меньшикова, В. З. Ланкин, Н. К. Зенков. - М. : Фирма «Слово», б. г. - 556 с.

7. Спиричев, Е. С. Методы оценки витаминной обеспеченности населения / Е. С. Спиричев. В. М. Коденцова, О. А. Вржесинская. - М. : ГУ НИИ питания РАМН МЗ РФ, 2001. - 68 с.

8. Шанин, Ю. Н. Антиоксидантная терапия в клинической практике / Ю. Н. Шанин, В. Ю. Шанин, Е. В. Зиновьев. - СПб. : ЭЛБИ-СПб., 2003. - 128 с.

9. Esterbauer, H. The role of lipid peroxidation and antioxidants in oxidative modification of LDL / H. Esterbauer, J. Gebicki, H. Puhl // Free Radic. Biol. Med. - 1992. - Vol. 13. -P. 341-390.