CC BY
54
Фролова О.О., Шакула А.В.*
Оренбургский государственный университет,*Российский университет дружбы народов, Москва
ПАТОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ
СРЕДЫ
В статье представлены результаты медицинских мероприятий, направленных на уменьшение риска возникновения профессиональных заболеваний и общее оздоровление работников предприятия, повышение сопротивляемости к неблагоприятным факторам производства
Тенденции общественного здоровья, которые сложились в настоящее время среди различных групп населения, представляют собой реальную угрозу для экономики страны [1]. Особую тревогу вызывает состояние здоровья трудоспособного населения [2, 3]. Для создания эффективной системы профилактики заболеваний важно распознавать заболевания на доклинических стадиях и по возможности стимулировать в организме собственные механизмы защиты [4, 5].
Перспективным направлением современной медицины является изучение элементного «портрета» населения отдельных биогеохимических регионов и профессиональных групп с целью научной разработки и внедрения мероприятий по устранению выявленных микроэлементозов [6]. Основанием являются многочисленные исследования, проводимые в области биохимии патологических процессов свидетельствующие о значительных изменениях в обмене и балансе МЭ на клеточном, тканевом, организменном уровнях [7, 8]. Ряд заболеваний характеризуется как общей, так и специфической элементограммой, параметры которой могут служить диагностическими и/ или прогностическими тестами [9, 10].
В последние годы вскрыты многие физиологические и биохимические механизмы возникновения стресса. Среди них огромное значение придаётся усилению окислительных реакций в органах и тканях, индуцируемых вредными факторами окружающей среды [11]. Актуальность данной проблемы возрастает у лиц, контактирующих, по роду деятельности, с производственными вредностями [12, 13, 14], в частности, с металлами.
Поэтому выявление и оценка сдвигов в обмене макро- и микроэлементов, с целью последующей коррекции, позволяет подойти к решению ряда вопросов, существенно влияющих на показатели здоровья трудоспособного населения Оренбургской области, резко отличающихся по уровню экономического и социального развития, климатогеографическим, биогеохимическим условиям [15, 16, 17, 18].
Цель данной статьи - проанализировать патогенетические изменения минерального обмена
работников ПО «Стрела», являющегося крупным промышленным предприятием машиностроительного сектора экономики, с тем, чтобы в дальнейшем разработать эффективную систему своевременной диагностики, лечения и профилактики заболеваний.
Доказано, что деформированный минеральный обмен не только вносит свой вклад в патогенез заболеваний, но и изменяет фармакокинетический и фармакодинамический ответ на лекарственное воздействие [10, 19].
В основу работы положено комплексное обследование 94 человек (34 мужчин и 60 женщин) в возрасте от 18 до 60 лет, являющихся коренными жителями Оренбургской области и работающих в промышленности от 3 до 35 лет, контактирующих с вредными факторами производства;. Рассматриваемые цеха специализируются на паяльных, сварочных, литейных и кузнечных работах, с находящимися на их территории малярными участками.
Исследование элементного состава волос проводилось в Центре Биотической медицины (Москва) методами атомно-эмиссионной масс-спектро-метрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (ИСП-МС и ИСП-АЭС), по методике, утвержденной Министерством Здравоохранения России (МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03).
Определены концентрации макро- и микроэлементов: Al, Ca, Fe, Zn, P, Na, I, Mn, Pb, Li, Mg, Cd, Ni, As, Be, К, Co, Cr, Cu, Hg, Sn, Ti, V, Si и Se (табл. 1).
Полученные данные сравнивались с референтными значениями содержания химических элементов в волосах по (А.В. Скальный, 2000; Iyengar, 1988; P. Bertram, 1992) (табл. 1).
Анализ элементного состава волос по предприятию, в целом, наглядно демонстрирует наличие целого ряда дисбалансов у рабочих: по магнию, железу и йоду (превышение референтных значений на 32%, 3,6% и 57% соответственно) на фоне выраженного дефицита К (на 14,7%), Se, Si и Со (на 20%, 4,5% и 20% соответственно) (табл. 1). Одновременно отмечено превышение референтных значений токсичного микроэлемента Cd (на 20%).
Магний образует комплексы с АТФ, цитра-
Группа/ Элемент В целом по заводу п=94 Референтные значения Значения 25-75 центильных интервалов по стране
Макроэлементы
Са 1938±337 200-2000 494-1619
Мя 214±36,2 19,0-163 39-137
К 128±23,3 150-663 29-159
Р 140±7,3 75-200 135-181
№ 412±57,9 18-1720 73-331
Микроэлементы и ультрамикроэлементы
Ре 25,9±5,6 5,0-25 11-24
Zn 192±1,9 100-250 155-206
Си 12,9±0,9 7,5-80 9-14
Si 19,1±3,1 - 11-37
I 6,6±2,5 0,27-4,2 -
Мп 1,2±0,4 0,1-2,0 0,32-1,13
Se 0,4±0,04 0,5-1,5 0,69-2,20
Со 0,04±0,005 0,05-0,50 0,04-0,16
Сг 0,57±0,08 0,1-20,0 0,32-0,96
V 0,08±0,01 0,005-0,5 -
Li 0,14±0,05 0,01-0,25 0,00-0,02
Токсичные и потенциально токсичные микроэлементы
№ 0,57±0,09 0,1-2,0 0,14-0,53
As 0,07±0,02 0,005-1,0 0,00-0,56
ТС 0,42±0,05 - 0,14-0,66
Ве 0,01±0,002 0,005-0,01 0,00-0,01
А1 5,4±0,8 1,0-10 (20) 6-18
Sn 0,3±0,1 0,05-1,5 -
Cd 0,3±0,1 0,05-0,25 0,02-0,12
РЬ 2,7±0,6 0,1-5,0 0,38-1,40
НЯ 0,7±0,15 0,05-2,0 -
том, рядом белков: входит в состав почти 300 ферментов; участвует в поддержании нормальной температуры тела; участвует в работе нервно-мышечного аппарата. Комплексы магния с фосфолипидами снижают текучесть клеточных мембран. Калий играет важную роль во внутриклеточном обмене, регулировании водно-электролитного обмена и осмотического давления. Железо входит в состав гемоглобина, ферментов, катализирующих процессы последовательного переноса атомов водорода или электронов от исходного донора к конечному акцептору, т. е. в дыхательной цепи (ка-талазы, пероксидазы, цитохромов). Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, иммунобиологических взаимодействиях. Избыточное поступление железа с пищевыми продуктами может вызывать гастроэнтерит, а нарушение его обмена, сопровождающееся избыточным содержанием в крови свободного железа, - появление в паренхиматозных органах отложений железа, развитие гемосидероза, гемохроматоза [20, 21]. Йод необходим для функционирования щитовидной железы. Недостаточное поступление йода в организм ведет к появлению зоба эндемического, избыточное поступление - к развитию гипотиреоза. Биологическая роль селена предположительно заключается в его участии в качестве антиокси-
288
данта в регуляции свободнорадикальных процессов в организме. Являясь антагонистом ряда тяжелых металлов (за счет нейтрализации процессов перекисного окисления липидов), данный дефицит может потенцировать их накопление в организме работающих [22]. Дефицит селена является также одной из причин нарушения обмена тирео-идных гормонов, что является актуальным для жителей нашей области. Низкое содержание селена в крови и тканях выявляется при иммунопатологических процессах. Кобальт влияет на углеводный обмен, активизирует костную и кишечную фосфатазы, каталазу, карбоксилазу, пептидазы, угнетает цитохромоксидазу и синтез тироксина. Стимулирует процессы кроветворения, участвует в синтезе витамина В12, улучшает всасывание железа в кишечнике и катализирует переход так называемого депонированного железа в гемоглобин эритроцитов. Способствует лучшей ассимиляции азота, стимулирует синтез мышечных белков [20, 21].
На основании полученных результатов установлено, что рабочие производства, подвергающиеся воздействию комплекса вредных факторов, имеют целый ряд отклонений в минеральном обмене. Данное положение способствует нарушению компенсаторно-приспособительных механизмов организма к неблагоприятным факторам, с которыми по
ТТПТП-АВ
ВЕСТНИК ОГУ №12/ДЕКАБРЬ'200вПриложение БИОЭЛЕМЕНТОЛОГИЯ
роду деятельности контактируют обследуемые.
Согласно результатам, полученным при обследовании отдельных групп рабочих производства, выявлена зависимость элементного статуса работающих от цеховой специализации.
На рисунке 1 представлены данные о превышении биологически допустимого уровня (БДУ) токсичных микроэлементов в волосах у работников различных участков предприятия.
Наиболее выраженные отклонения в содержании токсичных микроэлементов в волосах были у работников 10 (кузнечного), 12 (кабельного), 20 (малярно-сварочного), 24 (котельного) цехов. Так, в 10-ом цехе отмечалось превышение БДУ по мышьяку в 2,5 раза, в 12-м цехе превышение этого показателя по кадмию в 2 раза и литию в 1,5 раза. В 20-ом цехе отмечалось превышение БДУ по кадмию в 3,5 раза, литию в 2,5 раза и свинца в 2,2 раза. В 24-м цехе наблюдалось превышение БДУ по ртути в 1,3 раза.
Таким образом, ряд работников должны быть отнесены к группе повышенного риска из-за избыточного накопления в организме железа, бериллия, кадмия, свинца мышьяка и лития.
Существуют данные о различиях в элементном «портрете» мужчин и женщин [10, 23]. Руководствуясь этим фактом, был проведен анализ элементного статуса по половой принадлежности работников предприятия и жителей города.
Выявлено достоверно более низкое содержание кальция, магния и калия в волосах мужчин предприятия в сравнении с непроизводственной сферой. У женщин - производственников содержание Са и Mg достоверно выше (с превышением референтных значений) с тенденцией по дефициту калия.
При сравнительной оценке содержания мик-
ро- и ультрамикроэлементов в волосах рабочих и жителей города, в целом, отмечается тенденция более высокого их содержания в волосах промышленных рабочих (исключение составляет Си и 81). У мужчин предприятия выявлено достоверно сниженное содержание 81 на фоне превышения накопления в волосах Ы и Аб, что, однако, не является достоверным. У работниц отмечена тенденция к повышенному выведению I.
Оценивая содержание токсичных и потенциально токсичных микроэлементов в волосах рабочих и жителей города, отмечено превышение референтных значений в волосах Cd у производственников. При анализе индивидуальных результатов исследования рабочих выявлено, что данный факт стал возможен за счет превышения уровня этого элемента в волосах работающих мужчин ряда цехов, порой в 2-2,7 раза. Достоверно отмечено более высокое содержание у мужчин предприятия Т1 и РЬ (с превышением референтных значений). У всех производственников - тенденция к повышенному содержанию Ве по сравнению с жителями города.
С целью более детальной оценки элементного статуса обследуемых проведен анализ распространенности отклонений в содержании химических элементов в волосах мужчин и женщин. Так, несмотря на то, что средние значения содержания макроэлементов у обследованных мужчин не превышали референтных значений, у 28% обследованных выявлено пониженное содержание кальция и у 33% -повышенное (табл. 4). Подобная тенденция характерна и для ряда других элементов. При общей тенденции к дефициту калия и избытку йода в волосах у женщин, в 13% случаях отмечался избыток калия и 15% дефицит йода. Подобная картина свидетельствует о дисбалансе минерального обме-
Цех 10
Цех 12
Цех 20
Цех 24
lAs
1Нд
1Ы
1РЬ
Рисунок 1. Превышение биологически допустимого уровня токсичных микроэлементов и и в волосах у работников
предприятия
Таблица 2. Содержания микро- и ультрамикроэлементов в волосах рабочих ПО «Стрела» (гр.А) и жителей г. Оренбурга, занятых в непроизводственной сфере (гр.Б), М±т, мкг/г
Элемент Группа А п=94 Группа Б п=278 Мужчины Женщины
группа А п=34 группа Б п=103 группа А п=60 группа Б п=175
Ре 25,9±5,6 24,7±2,06 43,8±9,9 30,2±3,15 14,3±1,2 15,5±0,80
Zn 192±1,9 177±3,6** 177±6,4 169±4,5 192± 7,7 190±5,6
Si 19,1±3,1 40,2±2,65** 17,1±4,0 42,9±3,21** 20,3±2,5 35,8±4,60**
I 6,6±2,5 1,1±0,15** 2,5±1,4 1,0±0,18 8,2±3,6 1,2±0,26
Se 0,4±0,04 0,32±0,02* 0,5±0,04 0,30±0,03** 0,4±0,03 0,34±0,03
Со 0,04±0,005 0,02±0,003** 0,04±0,01 0,02±0,002 0,04±0,004 0,03±0,005**
Сг 0,57±0,08 0,47±0,03 0,8±0,1 0,52±0,03** 0,4±0,05 0,4±0,04
Li 0,14±0,05 0,09±0,006 0,3±0,2 0,08±0,007 0,2±0,05 0,11±0,01
№ 0,57±0,09 0,48±0,03 0,6±0,3 0,51±0,04 0,9±0,4 0,44±0,04
As 0,07±0,02 0,06±0,004 0,1±0,03 0,07±0,005 0,06± 0,02 0,05±0,005
Примечание: ** - достоверные различия (Р<0,05), * - тенденция (Р<0,1), между производством (группа А) и непроизводственной сферой (группа Б).
Таблица 3. Содержания токсичных и потенциально токсичных микроэлементов в волосах рабочих ПО «Стрела» (гр.А) и жителей г. Оренбурга, занятых в непроизводственной сфере (гр.Б), М±т, мкг/г
Элемент Группа А п=94 Группа Б п=278 Мужчины Женщины
группа А п=34 группа Б п=103 группа А п=60 группа Б п=175
Ті 0,42±0,05 0,32±0,020 0,5± 0,06 0,37±0,03** 0,3±0,05 0,23±0,03
Ве 0,01±0,002 0,008±0,0007 0,01±0,001 0,008±0,0009 0,01±0,002 0,008±0,0009
А1 5,4±0,8 8,9±0,79** 8,9± 2,0 10,9±1,20 4,3±0,6 5,7±0,46
Cd 0,3±0,1 0,12±0,03** 0,7± 0,3 0,16±0,04* 0,2±0,08 0,06±0,03
РЬ 2,7±0,6 1,62±0,36 5,5± 1,5 2,14±0,56** 1,3± 0,4 0,76±0,16
Hg 0,70±0,15 0,77±0,06 0,7± 0,2 0,86±0,092 0,5±0,05 0,62±0,07
Примечание: ** - достоверные различия (Р<0,05), * - тенденция (Р<0,1), между производством (группа А) и непроизводственной сферой (группа Б)
Таблица 4. Отклонения в содержании химических элементов в волосах мужчин и женщин
Элемент Мужчины Женщины
число лиц с отклонением от нормы, в % число лиц с отклонением от нормы, в %
< нормы | > нормы < нормы | > нормы
Макроэлементы
Са 28,2 33,3 1,6 52,5
К 33,3 12,8 32,8 13,1
Na 12,8 28,2 8,2 44,3
Mg 2,6 56,4 0 70,5
Р 64,1 7,7 45,9 11,5
Эссенциальные и условно эссенциальные микроэлементы
Со 61,5 2,6 60,7 0
Сг 10,3 38,5 32,8 22,9
Си 28,2 17,9 27,9 23,0
Ре 0 51,3 27,8 11,5
I 41,0 10,3 14,8 34,4
Мп 35,9 25,6 36,1 19,7
Se 25,6 0 29,5 0
Zn 12,8 25,6 26,2 14,5
As 0 0 0 0
Li 0 5,1 0 9,8
Ni 0 5,2 0 4,9
Si 46,2 5,1 24,6 3,3
V 0 2,6 0 0
Токсичные и потенциально токсичные микроэлементы
А1 10,3 2,5 41,0 0
Cd 0 23,1 0 9,8
Hg 0 12,8 0 1,6
РЬ 0 23,0 0 3,3
Sn 0 2,6 0 3,2
на.
Таким образом, данные результаты свидетельствуют о повышенной нагрузке рабочих машиностроительного завода Ре, Ь1, N1, Ве, С^ а также Аб, РЬ, 8п (мужчины). У большинства рабочих, независимо от пола, снижено содержание в волосах К, №, 81, Со у мужчин еще и Mg, у большинства женщин - повышен уровень I. Т. е., выявлены половые различия в обменных реакциях организма в ответ на воздействие вредных производственных факторов: у мужчин более выражены дисбалансы, участвующие в формировании патологии сердечнососудистой системы и органов дыхания (дефициты Mg, Са, К, 8е, 81, на фоне избыточного накопления Ре, РЬ, Cd и Ве), а у женщин - эндокринной системы и опорно-двигательного аппарата (дисбаланс Са, Mg, I) с эффектом усиленной элиминации Ве и Cd. Очень важно отметить, что в ответ на воздействие вредных факторов женский и мужской организмы противоположно отвечают соот-
ветственно повышением или снижением уровня Са и Mg в волосах.
Таким образом, в неблагоприятных условиях воздействия вредных факторов производства нами обнаружено усиление характерных половых различий в элементном составе волос, описанное в литературе [17, 24, 25]. Т. е., можно предположить, что хронический стресс воздействует на минеральный обмен путем влияния на уровень половых гормонов. В результате характерные для мужчин относительно повышенные уровни К, №, Ре и характерные для женщин - повышенные уровни Са, Mg, 2п усиливаются.
Подобные результаты позволяют определить стратегию проведения медицинских мероприятий, направленных на уменьшение риска возникновения профессиональных заболеваний и общее оздоровление работников предприятия, повышение сопротивляемости неблагоприятным факторам производства [26, 27].
Список использованной литературы:
1. Линденбратен А.Л. Современные очерки об общественном здоровье и здравоохранении / Под ред. О.П.Щепина. - М.: Медицина, 2003. - 64 с.
2. Онищенко Г.Г. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор и сохранение здоровья работающего населения. Материалы 1 Всероссийского конгресса «Профессия и здоровье». - Москва, 2002. - С.18 -19.
3. Пенюгина Е.Н. Актуальные проблемы медико-санитарного обслуживания работников промыш-ленных предприятий в современных условиях // Проблемы городского здравоохранения. Вып.5: Сб. науч. тр. / Под ред. профессора Н.И.Вишнякова. - СПб.,
2000. С. 65-68.
4. Измеров Н.Ф. Охрана здоровья работающих и профилактика профессиональных заболеваний на современном этапе // Медицина труда и промышленная экология. - 2002. - №1. - С.1-7.
5. Захарченко М.П., Маймулов В.Г., Шабров А.В., Диагностика в профилактической медицине. - Спб.: МФИН, 1997.- 516с.
6. Сусликов В.Л.,2000. Геохимическая экология болезней. Т.2: Атомовиты. М.: Гелиос АРВ. 672с.
7. Антошина Л.И., Павловская Н.А., Устюшин Б.В., Крючкова Е.Н., Кондратович С.В. «Изменение биохимических, цитохимических, иммунологических показателей при действии низких уровней никеля на организм человека» // Медицина труда и промышленная экология - №4, 2001, с.36-38.
8. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. - М.: Медицина, 1991. - 496 с.
9. Калетина Н.И., Арзамасцев Е.В., Афанасьева Е.Ю. «Биокомплексы микроэлементов - регуляторы металло-лигандного гомеостаза» // Микроэлементы в медицине, Т.3 (1), М.2001., с.8-14
10. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение). Практическое руководство для врачей и студентов медицинских вузов. М.: КМК, 2001. - 96 с.
11. Агаджанян Н.А., Труханов А.И., Шендеров Б.А. Этюды об адаптации и путях сохранения здоровья - М.: «Сирин», 2002. - 156 с.
12. Ливанчук А.В., Филиппов В.Л., Криницын Н.В. с соавт. Современные подходы к определению риска возможного влияния промышленных предприятий на состояние здоровья населения // Проблемы городского здравоохранения. Вып.8: Сб. науч.тр. / Под ред. проф. Н.И. Вишнякова. - СПб, 2003. с.103-107.
13. Шеметова М.В. Возможные подходы к оптимизации работы МСЧ в условиях реформирования системы здравоохранения // Актуальные вопросы организации медицинской помощи металлургам: Сборник научно-практических работ. - Череповец. - 2003. - с.32-33.
14. Розуван А.А. Анализ заболеваемости работников Кирово-Чепецкого химического комбината // Вятский медицинский вестник. - 2005. - №3-4. - С.71-73.
15. Захарченко М.П., Маймулов В.Г., Шабров А.В. Диагностика в профилактической медицине. - Спб.: МФИН, 1997. - 516 с.
16. Боев В.М. Среда обитания и экологически обусловленный дисбаланс микроэлементов у населения урбанизированных и сельских территорий // Гигиена и санитария. - 2002. - №5. - С. 3-8.
17. Скальный А.В., Быков А.Т. Эколого-физиологические аспекты применения макро- и микроэлементов в восстановительной медицине. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2003. - 198 с.
18. Боев В.М., Быстрых В.В., Верещагин Н.Н., Тиньков А.Н., Перминова Л.А., Музалева О.В., Курманов Н.Р. «Биоэлементы и донозологическая диагностика» // 2004. Микроэлементы в медицине. М. Т.5. Вып.4. С.17-20.
19. Громова О.А., Кудрин А.В. Новые грани молекулярной фармакологии нейротрофиков природного происхождения. // Международный медицинский журнал. - 2001. - №5.- С. 441-445.
20. Ноздрюхина Л.Р. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, М., 1977, библиогр.
21. Коломийцева М.Г. и Габович Г.Д. Микроэлементы в медицине, М., 1970.
22. Andersen O., Nielsen J.B., 1994. Effect of simultaneous lowlevel dietary supplementation with inorganic selenium in whole-body, blood and organ levels of toxic metals in mice// Environ. Health Perspect. Vol.102. Suppl.3. P.321-324.
23. AnkeM.K. Transfer of macro, trace and ultratrace elements in the food chain // Elements and their compounds in the environment. Occurrence, analisys and biological relevance. 2nd ed. Eds.: Merian E., Anke M.. Ihnat M., Stoeppler. - Wiley-VCH Verlag GmbH, 2004.- P.101-12.
24. Anke M., Rish M. Haaranalyze und Spurenelement status. - Jena: Gustav Fischer Verlag, 1997. - 267 s.
25. Passwater R.A., &anton E.M. Trace elements, hair analysis and nutrition. - New Canaan: Keats Publ., 1983. - 420 p.
26. Миняев В.Л., Вишняков Н.И. Общественное здоровье и здравоохранение. Учебник. - М.: Мед.пресс-информ, 2002. - с.520.
27. Касимова Л.Н., Амиров Н.Х., Айдельдинова А.Т. Проблема оценки, управления и менеджмента рисков в сфере промышленной экологии. Материалы 1 Всероссийского конгресса «Профессия и здоровье». - Москва, 2002. - С. 14 -15.
