CC BY
34
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ BIOLOGICAL SCIENCES
УДК 616.1:614.71 (470.621) ББК 54.10+51.214 (2РосАды) К 14
Казачко Светлана Владимировна
Магистрант факультета естествознания Адыгейского государственного университета, Майкоп, email: lab_genetic@mail.ru
Тугуз Аминат Рамазановна
Доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники, заведующий иммуногенетической лабораторией НИИ комплексных проблем Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593941, e-mail: lab_genetic@mail.ru Шаповалов Максим Игоревич
Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии Адыгейского государственного университета, Майкоп, e-mail: max_bio@rambler.ru
Поллютанты атмосферного воздуха как фактор риска развития сердечнососудистых заболеваний среди населения Республики Адыгея
(Рецензирована)
Аннотация. Рост сердечно-сосудистых заболеваний у жителей Республики Адыгея с 2015 по 2018 гг. коррелирует с содержанием в атмосферном воздухе токсичных химических соединений (поллютантов) - диоксида азота IV (ЫО2) (r=0,925) и диоксида серы (SO2) (r=1,000), оксида углерода II (CO) (r=0,919). Наиболее распространенны сердечно-сосудистые заболевания, развивающиеся при воздействии газообразных веществ, загрязняющих атмосферный воздух Республики Адыгея на протяжении многих лет: артериальная гипертен-зия, инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца, цереброваскулярные патологии (ишемический инсульт мозга и др.), болезни вен, лимфатических сосудов и лимфатических узлов.
Ключевые слова: поллютанты атмосферного воздуха, оксид углерода II (СО), диоксиды азота IV (NO2) и серы IV (SO2), сердечно-сосудистые заболевания.
Kazachko Svetlana Vladimirovna
Master's Degree Student of Natural Science Faculty, Adyghe State University, Maikop, e-mail: lab_genetic@mail.ru
Tuguz Aminat Ramazanovna
Doctor of Biology, Professor of Botany Department, Head of Immunogenetic Laboratory of Research Institute of Complex Problems, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593941, e-mail: lab_genetic@mail.ru Shapovalov Maksim Igorevich
Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Physiology Department, Adyghe State University, Maikop, e-mail: max_bio@rambler.ru
Atmospheric air pollutants as a risk factor for the development of cardiovascular diseases among the population of the Republic of Adyghea
Abstract. Growth of cardiovascular diseases at inhabitants of the Republic of Adyghea from 2015 to 2018 correlates with the content in atmospheric air of toxic chemical compounds (pollutants) - nitrogen dioxide IV ^Ог) (r=0,925) and sulphur dioxide (.SO2) (r=1,000), and carbon oxide II (CO) (r=0,919). Most common are cardiovascular diseases developing under the influence of gaseous substances that contaminate the atmospheric air of the Republic of Adyghea for many years: arterial hypertension, myocardial infarction, ischemic heart disease, cerebrovascular pathologies (ischemic brain stroke, etc.), diseases of veins, lymphatic vessels and lymph nodes.
Keywords: atmospheric air pollutants, carbon monoxide II (CO), nitrogen dioxides IV (NО2) and sulphur dioxide IV (SO2), cardiovascular diseases.
Введение
Устойчивая тенденция к ухудшению экологической ситуации под влиянием антропогенных факторов приводит к изменению физико-химических свойств компонентов экосистем, влияющих на состояние здоровья населения. Ежегодно в Республике Адыгея (РА) с 2014 г. количество газообразных ксенобиотиков, мигрирующих в атмосферу, стабильно пре-
вышает 10 млн./год, что обуславливает необходимость изучения и оценки степени их опасности [1]. Неблагоприятные последствия проявляются чаще всего при длительном воздействии содержащихся в атмосферном воздухе химических веществ: диоксида азота IV (N02), оксида углерода II (СО), оксида углерода IV (СО2), диоксида серы (Б02), бензопирена, взвешенных веществ и других соединений, оказывающих негативное влияние, в первую очередь, на сердечно-сосудистую систему (ССС) [2].
Влияние оксидов углерода, азота и серы на ССС сопряжено с дисфункцией широкого спектра клеток [3, 4]. Так, диоксид азота IV (N0^ усиливает пролиферацию эндотелиальных и гладкомышечных клеток стенок сосудов, контролирующих артериальное давление и развитие атеросклероза. Гиперпродукция N02 вовлечена в патогенез многих тяжелых состояний, сопровождающихся снижением реактивности кровеносных сосудов [5]. При хронических отравлениях оксидом углерода II развиваются наиболее тяжелые проявления сердечнососудистых заболеваний: аритмия, экстрасистолия, неустойчивость пульса, снижение артериального давления, повышение проницаемости капилляров в разных органах, повреждение эндотелия и тромбозы коронарных сосудов [6].
Молекулярно-генетические механизмы влияния N0^ СО, СО2 и Б02 на сердечнососудистую систему обусловлены их участием в свободнорадикальном окислении и оксида-тивном стрессе с развитием воспаления и прогрессированием субклинического атеросклероза, коагулопатии, тромбообразования и т.д. [1, 7]. Окислительный стресс является закономерным ответом организма на воздействие ксенобиотиков независимо от их природы [8]. Доказано, что продукты перекисного окисления липидов инициируют повреждение генома клеток сосудистого эндотелия и развитие болезней сердечного континуума [8, 9].
Цель работы: выявление корреляционной зависимости содержания диоксида азота IV (N0^, оксида углерода II (СО), оксида углерода IV (СО2), диоксида серы (Б02) в атмосфере с динамикой сердечно-сосудистых заболеваний в Республике Адыгея.
Материалы и методы исследования
Содержание атерогенных оксидов (N0^ СО, СО2, Б02) в атмосферном воздухе Республики Адыгея с 2015 по 2018 гг. проанализировано на основании государственных докладов («Об экологической ситуации в Республике Адыгея») за 2015-2018 гг. Данные по динамике сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) в РА за 2015-2018 гг. получены в МИАЦ МЗ РА (медицинском информационно-аналитическом центре Министерства здравоохранения Республики Адыгея). Корреляционный анализ проведен в онлайн калькуляторе для расчета статистических данных www.medstatistic.ru
1. Экологическая оценка состояния атмосферного воздуха в Республики Адыгея
Экологические проблемы Республики Адыгея, оказывающие влияние на здоровье населения, обусловлены как внутренними причинами, связанными с нерациональным использованием природных ресурсов, так и внешними факторами, поскольку регион испытывает техногенное воздействие со стороны производственных объектов Краснодарского края и выбросов автотранспорта. Загрязнение атмосферного воздуха атерогенными оксидами (N02, СО, СО2, Б02), бензопиреном, взвешенными веществами и другими соединениями может привести к необратимым изменениям в сердечно-сосудистой и других системах. Поэтому состояние атмосферного воздуха является одним из основных негативных факторов антропогенного воздействия на окружающую среду РА, повышающих риск развития сердечнососудистых заболеваний. Токсичные химические вещества, содержащиеся в атмосферном воздухе, оказывают негативное влияние на здоровье населения при длительном воздействии.
В период с 2014 по 2018 гг. в госдокладах «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в республике Адыгея» Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Адыгея отмечено, что ежегодные выбросы поллютантов в атмосферу РА составляли более 10000 тонн (табл. 1) [2, 10].
Таблица 1
Ежегодные выбросы поллютантов (тыс. тонн) в атмосферу РА в 2014-2018 гг.
2014 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г. 2018 г.
Всего выбросов 10,120 10,648 10,924 10,266 10,266
Диоксида азота IV (К02) 0,506 0,402 0,538 0,481 0,398
Диоксида серы IV (802) 3,532 3,612 3,848 3,840 3,328
Углеводороды 0,979 1,314 0,941 0,537 0,376
Оксид углерода II (СО) 1,595 1,892 2,262 2,128 1,167
Прочие газообразные и жидкие вещества 0,199 0,112 0,109 0,100 0,202
Основными загрязнителями атмосферного воздуха территорий населенных мест РА являются оксид углерода II, взвешенные вещества, диоксид азота IV, диоксид серы IV [10]. С 2017 г. отмечена тенденция к улучшению качества атмосферного воздуха по содержанию оксида углерода II, диоксида серы IV, оксида азота IV и ухудшение по содержанию взвешенных веществ в городских и сельских поселениях Республики Адыгея (табл. 1).
При этом содержание в атмосферном воздухе атерогенных диоксидов серы IV (Б02) и оксида углерода II (СО) на протяжении пяти лет наблюдений превышали соответственно 30% и 15% (суммарно 44-58%) от всех загрязнителей (рис. 1).
12i
Диоксид азота Диоксид серы Углеводороды Прочие Оксид углерода II Всего по (N02) (802) газообразные и (СО) источникам
жидкие вещества выбросов
□ 2014 г. 0 2015 г. П 2016 г. И 2017 г. □ 2018 г.
Рис. 1. Основные выбросы (тыс. тонн) загрязняющих веществ в атмосферу РА
за период 2014-2018 гг. [2, 10]
По результатам лабораторных исследований ФБУЗ «Центра гигиены и эпидемиологии в РА» управления Роспотребнадзора в 2014-2018 гг. наибольшее превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) поллютантов зафиксировано именно по таким веществам, как диоксид серы (Б02) и оксид углерода II (СО) [2, 10]. Социально-гигиенический мониторинг состояния атмосферного воздуха РА в 2017 и 2018 годах по сравнению с 2016 годом подтверждает снижение на 0,11% проб загрязненного воздуха. В том числе уровень загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей, в зоне жилой застройки в 2017 г. по сравнению с 2016 г. уменьшился на 0,48%.
2. Сердечно-сосудистая заболеваемость в Республике Адыгея
Болезни сердечно-сосудистого континуума (БСК) на протяжении многих лет являются одной из основных причин заболеваемости и смертности населения Российской Федерации и Республики Адыгея и зависят от многих факторов (ВОЗ). Существенный вклад в развитие сердечно-сосудистых заболеваний вносят образ жизни, возрастные, этнические и экологические факторы, а также состояние медицинской помощи населению. Заболеваемость и смертность от ССЗ в мире, по данным ВОЗ, выше в группах населения старше 65 лет или у
лиц, достигших пенсионного возраста [http://infobase.wno.int, 2018] [11]. Однако в РА в последние годы отмечается тенденция роста случаев ССЗ среди трудоспособного контингента и, в частности, у молодых людей. Для подтверждения «омоложения» выявляемых БСК на примере населения РА проанализированы данные МИАЦ МЗ РА с 2015 по 2018 гг. по возрастным группам (рис. 2-5) [12].
16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
14785
289 67 Дети 0-14 лет
151
39
Дети 15-17 лет
Взрослые 18 -55 (60) лет
8241
Пенсионный возраст
□ Всего заболеваний □ С впервые установленным диагнозом
Рис. 2. Заболеваемость населения РА ССЗ по возрастным группам за 2015 год
(на 100 тыс. населения)
В 2015 году (рис. 2) в РА заболеваемость БСК (на 100000 населения) у лиц трудоспособного контингента в два раза превышала этот показатель для лиц пенсионного возраста (рис. 1). Аналогичные закономерности с ростом сердечно-сосудистой патологии в обследованных контингентах населения Республики Адыгея отмечены и в последующие три года (2016-2018 гг., рис 2-4).
Резкий рост ССЗ (соответственно на 28% и 23% по сравнению с 2015 г.) отмечается в 2016 г. в группах трудоспособного контингента и пенсионного возраста (рис. 3).
■ Всего1
Рис. 3. ССЗ населения РА по возрастным группам за 2016 год (на 100 тыс. населения)
В 2017 г. частота болезней сердечного континуума в РА несколько снизилась в группах трудоспособного и пенсионного возраста, однако интенсивный показатель впервые выявленных нозологий ССЗ вырос на 30% среди детей (0-14 лет) и на 42% у подростков (1517 лет) (Р=0,0004, /=8,38).
Рис. 4. Заболеваемость населения РА ССЗ по возрастным группам за 2017 год
(на 100 тыс. населения)
В 2018 году (рис. 5) отмечено повышение частоты ССЗ среди подростков 15-17 лет и в группе взрослых (18-60 лет) на фоне снижения этого показателя у нетрудоспособного населения (пенсионеров и детей до 14 лет).
Рис. 5. Заболеваемость населения РА ССЗ по возрастным группам за 2018 год
(на 100 тыс. населения)
Несмотря на то, что повышенную сердечно-сосудистую заболеваемость часто ассоциируют с пенсионным возрастом, у жителей РА выявлен рост ССЗ среди трудоспособного контингента населения в возрасте 18-55 (60) лет (рис. 1-5). В период с 2016 г. (резкого роста ССЗ) по 2018 гг. колебания численности больных ССЗ среди трудоспособного возраста не превышали 2-3%, но значительно отличались от группы пенсионеров (рис. 6).
16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
15097
14749
14654
11743
2015 г.
2016 г.
2017 г.
□ Пенсионный (55(60) и более) возраст
2018 г.
□ Взрослые 18 -55 (60) лет
Рис. 6. Динамика ССЗ среди пенсионеров и трудоспособного населения за 2015-2018 гг.
(на 100 тыс. населения)
Повышение частоты впервые выявляемых ССЗ в группах трудоспособного возраста по сравнению с пенсионерами может быть следствием естественных процессов, напрямую не связанных с влиянием неблагоприятных факторов окружающей среды, и обусловлен такими социальными аспектами, как повышение нагрузки, стресс и т.д. Однако в 2018 году частота впервые выявленных ССЗ среди лиц 18-55 (60) лет в 2,25 раз превышала этот показатель у пенсионеров (рис. 7).
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
4119
3523
1640
2069
И
1836
2015 г.
2016 г.
2017 г.
2018 г.
Пенсионный возраст
Л Взрослые 18 и более лет
Рис. 7. Динамика ССЗ, впервые выявляемых в группах пенсионеров и трудоспособного населения (2016-2018 гг.)
Для выявления причинно-следственных связей повышения частоты впервые выявляемых ССЗ среди трудоспособного контингента нами проанализирована динамика загрязнения атмосферного воздуха РА атерогенными оксидами на протяжении четырех лет (с 2015 по 2018 гг.) и корреляционная связь вредных факторов с развитием БСК (рис. 1, табл. 2).
На протяжении 2014-2018 гг. повышение содержания атерогенных диоксидов серы (БОг) и оксида углерода II (СО) в атмосфере коррелируют с ростом сердечно-сосудистых заболеваний в РА (табл. 2). Это согласуется с данными о воздействии БОг, СО и их метаболитов на широкий спектр клеток, развитие инфаркта миокарда и других ССЗ у экспериментальных животных (Рахматуллина Ф.Ф., 2005) [13]. Несмотря на низкие выбросы диоксида азота IV (КО2) в атмосферный воздух, его присутствие во вдыхаемом воздухе способствует
0
усилению пролиферации эндотелиальных и гладкомышечных клеток стенок сосудов, контролирующих развитие атеросклероза и артериальное давление.
Таблица 2
Корреляционная зависимость содержания NO2, SO2, СО, углеводородов в атмосфере и динамика ССЗ у населения Республики Адыгея
Коэффициент корреляции Спирмена Коэффициент корреляции Пирсона
Р Р r t Р
Ш2 1,000 p<0,05* 0, 925 2,483 p>0,05
SÜ2 1,000 p<0,05* 1,000 93,483 p<0,05*
Углеводороды -0,500 p<0,05* -0,833 -1,503 p>0,05
СО 1,000 p<0,05* 0,919 2,324 p>0,05
Примечания: р - коэффициент корреляции Спирмена; г - коэффициент корреляции Пирсона; t - критерий Стьюдента; р - уровень значимости; * - статистически значимый уровень (р<0,05)
Кроме этого известно, что гиперпродукция N02 вовлечена в патогенез многих тяжелых состояний, сопровождающихся снижением реактивности кровеносных сосудов [5]. Поэтому основными классами ССЗ в РА на протяжении многих лет, в том числе 2015-2018 гг. являются цереброваскулярные заболевания, хроническая сердечная недостаточность + ише-мическая болезнь сердца (рис. 8).
2017 г. 2018 г.
Болезни характеризующиеся повышенным кровяным давлением Ишемические болезни сердца Хроническая сердечная недостаточность Цереброваскулярные болезни
Болезни вен, лимфатических сосудов и лимфатических узлов
Другие болезни сердца
Рис. 8. Заболеваемость по основным классам ССЗ среди населения РА за 2015-2018 гг. (на 100 тыс. населения)
В соответствии с экспериментальными данными о влиянии атерогенных оксидов на состояние сердечно-сосудистой системы и развитие БСК, нами проанализированы ССЗ в РА, развивающиеся на фоне атеросклеротического поражения коронарных и цереброваскуляр-ных сосудов. Наиболее часто в РА выявляются больные с артериальной гипертензией, инфарктом миокарда, ишемическими болезнями сердца, цереброваскулярными патологиями (ишемический инсульт мозга и др.), а также болезнями вен, лимфатических сосудов и лимфатических узлов (рис. 7). Наиболее частыми из них являются ИБС и ИИМ, на развитие которых активно влияют неблагоприятные факторы, загрязняющие атмосферный воздух Республики Адыгея на протяжении многих лет (рис. 7).
Заключение. Таким образом, динамика болезней сердечного континуума среди населения Республики Адыгея взаимосвязана с состоянием атмосферного воздуха, в частности с содержанием в нем токсических химических соединений. Угнетающее влияние оказывает длительное воздействие на сердечно-сосудистую систему человека содержащиеся в атмосфере диоксид азота IV (КО2) (г=0,925) и диоксид серы (БО2) (г=1,000), оксид углерода II (СО) (г=0,919). Из анализа основных классов сердечно-сосудистых заболеваний, встречаемых на территории Адыгеи, наиболее частыми являются заболевания, развивающиеся при атеросклеротическом поражении сосудов сердечно-сосудистого русла. Самыми распространенными являются цереброваскулярные патологии и ишемические болезни сердца. Помимо них, нередки случаи артериальных гипертензий и болезней, характеризующихся повышенным кровяным давлением.
Примечания:
1. Курсов С.В. Монооксид углерода: физиологическое значение и токсикология // Медицина неотложных состояний. 2015. № 6 (69). С. 9-16.
2. Об экологической ситуации в Республике Адыгея за 2016 год: государственный доклад / Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Адыгея. Майкоп: Качество, 2017. С. 5-8.
3. Чайковская М.А., Гончаров С.В. Экспериментальная оценка влияния диоксида серы на гемопоэти-ческую систему // Проблемы здоровья и экологии. 2012. № 2 (32). С 145-149.
4. Табакаев М.В., Артамонова Г.В. Влияние загрязнения атмосферного воздуха взвешенными веществами на распространенность сердечнососудистых заболеваний среди городского населения // Вестник РАМН. 2014. № 3-4. С. 55-60.
5. Очерет Н.П., Тугуз Ф.В. Медико-демографические показатели состояния общей заболеваемости и смертности населения Республики Адыгея // Вестник Адыгейского государственного университета. Сер. Естественно-математические и технические науки. 2015. Вып. 1 (154). С. 58-63. иИЬ: http://vestnik.adygnet.ru
6. Колпаков А.Ф., Шарипов Р.Н., Волкова О.А. Влияние загрязнения атмосферного воздуха взвешенными веществами на сердечно-сосудистую систему // Сибирский медицинский журнал. 2015. Т. 30, № 3. С. 7-12.
7. Хрипач Л.В. Ревазова Ю.А., Рахманин Ю.А. Роль свободнорадикального окисления в повреждении генома факторами окружающей среды // Вестник РАМН. 2004. № 3. С. 16-18.
8. Баздырев Е.Д., Барбараш О.Л. Экология и сердечно-сосудистые заболевания // Экология человека. 2014. № 5. С. 53-59.
References:
1. Kursov S.V. Carbon monoxide: physiological significance and toxicology // Emergency Medicine. 2015. No 6 (69). P. 9-16.
2. On the environmental situation in the Republic of Adyghea for 2016: a state report / Office of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being in the Republic of Adyghea. Maikop: Kachestvo, 2017. P. 5-8.
3. Chaykovskaya M.A., Goncharov S.V. An experimental assessment of the effect of sulfur dioxide on the hematopoietic system // Problems of Health and Ecology. 2012. No. 2 (32). P. 145-149.
4. Tabakaev M.V., Artamonova G.V. Particulate matter air pollution effects on the incidence of cardiovascular diseases among the urban population // Bulletin of RAMS. 2014. No. 3-4. P. 55-60.
5. Ocheret N.P., Tuguz F.V. Medical and demographic indicators of a condition of the general morbidity and mortality of the Adyghea Republic population // The Bulletin of the Adyghe State University. Ser. Natural-Mathematical and Technical Sciences. 2015. Iss. 1 (154). P. 58-63. URL: http://vestnik.adygnet.ru
6. Kolpakov A.F., Sharipov R.N., Volkova O.A. The impact of air pollution on the cardiovascular system // Siberian Medical Journal. 2015. Vol. 30, No. 3. P. 7-12.
7. Khripach L.V., Revazova Yu.A., Rakhmanin Yu.A. The role of free radical oxidation in damage of the genome by environmental factors // Bulletin of RAMS. 2004. No. 3. P. 16-18.
8. Bazdyrev E.D., Barbarash O.L. Ecology and cardiovascular diseases // Human Ecology. 2014. No. 5. P. 53-59.
9. Очерет Н.П., Тугуз Ф.В. Физико-химические исследования и экологический мониторинг почв прибрежной зоны Краснодарского водохранилища // Вестник Адыгейского государственного университета. Сер. Естественно-математические и технические науки. 2017. Вып. 1 (196). С. 47-52. URL: http://vestnik.adygnet.ru
10. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Республике Адыгея в 2017 году: государственный доклад / Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Адыгея. Майкоп: Качество, 2018. 228 с.
11. URL: сhttp://infobase.wno.int, 2018
12. URL: http://miacmaykop.ru
13. Рахматуллина Ф.Ф. Влияние оксида азота и веществ, участвующих в его метаболизме, на показатели сердечно-сосудистой системы крыс при экспериментальном инфаркте миокарда: дис. ... канд. мед. наук: 03.00.13. Казань, 2005. 120 с.
9. Ocheret N.P., Tuguz F.V. Physical and chemical researches and environmental monitoring of coastal soils of the Krasnodar reservoir // // The Bulletin of the Adyghe State University. Ser. Natural-Mathematical and Technical Sciences. 2017. Iss. 1 (196). P. 47-52. URL: http://vestnik.adygnet.ru
10. On the state of sanitary and epidemiological well-being of the population in the Republic of Adyghea in 2017: a state report / Office of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being in the Republic of Adyghea. Maikop: Kachestvo, 2018. 228 pp.
11. URL: сhttp://infobase.wno.int, 2018
12. URL: http://miacmaykop.ru
13. Rakhmatullina F.F. The effect of nitric oxide and substances involved in its metabolism on the parameters of the cardiovascular system of rats in experimental myocardial infarction: Diss. for the Cand. of Medicine degree: 03.00.13. Kazan, 2005. 120 pp.
