Применение методов аналитической химии для оптимизации диагностических подходов вибрационной болезни Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

и

ЗНиСО ноябрь №11 (260)

Организация, обеспечение и оценка противоэпидемической готовности медицинских учреждений к проведению мероприятий в случае завоза или возникновения особо опасных инфекций, контагиозных вирусных геморрагических лихорадок, инфекционных болезней неясной этиологии, представляющих опасность для населения

Российской Федерации и международного сообщения: МУ 3.4.1030—01.

Контактная информация: Contact information:

Потехина Наталья Николаевна, Potekhina Natal'ya,

тел.: 8 (831) 419-61-94, phone: 8 (831) 419-61-94,

e-mail: ipz@sandy.ru e-mail: ipz@sandy.ru

УДК 616-07:616-001.84:543

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ ВИБРАЦИОННОЙ БОЛЕЗНИ

И.А. Петрова, И.В. Федотова ФБУН «Нижегородский НИИ гигиены и профпатологии» Роспотребнадзора, г. Н. Новгород

Предложена оптимизация диагностических подходов вибрационной болезни от локальной вибрации путем поэтапного применения инфракрасной спектроскопии и капиллярной газовой хроматографии. Первичная обработка сыворотки крови методом инфракрасной спектроскопии и последующий анализ диагностических критериев, функционально связанных с содержанием высших жирных кислот, позволяет выявлять специфичные для субклинической и клинической стадий болезни метаболические нарушения. Диагностическая чувствительность описанной модели 85,3 %, специфичность — 91,1 %.

Ключевые слова: вибрационная болезнь, диагностика, высшие жирные кислоты, инфракрасная спектроскопия.

I.A. Petrova, I.V. Fedotova □ THE USAGE OF ANALYTICAL CHEMISTRY METHODS FOR OPTIMIZATION OF DIAGNOSTIC APPROACHES TO VIBRATION DISEASE □ FBSI «Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology», Rospotrebnadzor, Nizhny Novgorod.

The authors proposed optimization of diagnostic approaches to vibration disease caused by hand-arm vibration by means of step-by-step usage of infrared spectroscopy and capillary gas chromatography. The initial study of blood serum by infrared spectroscopy and subsequent analysis of diagnostic criteria functionally associated with content of high fatty acids allow revealing metabolic disorders specific for subclinical and clinical stage of the disease. The diagnostic sensitivity of described model is 85,3 %, specificity is 91,1 %.

Key words: vibration disease, diagnostics, high fatty acids, infrared spectroscopy.

Вопрос оптимизации существующих диагностических подходов вибрационной болезни (ВБ), одной из наиболее распространенных профессиональных нозологических форм, в настоящее время не теряет своей актуальности [7, 8, 9, 11]. Современные направления в области совершенствования диагностики ВБ ориентированы, преимущественно, на объективизацию процесса постановки диагноза за счет расширения арсенала лабораторных тестов [2, 4]. Перспективным с этой точки зрения представляется включение в процедуру диагностики современных высокочувствительных методов аналитической химии, которые активно используются в различных областях медицины, но до сих пор не были апробированы в области медицины труда. К таким методам относятся капиллярная газовая хроматография и инфракрасная (ИК) спектроскопия.

Газохроматографическое исследование состава высших жирных кислот (ВЖК) при ВБ представляется оправданным, поскольку данные соединения могут включаться в формирование патологических нарушений на ранних этапах изменений состояния здоровья при воздействии неблагоприятных факторов. ИК-спектроскопия, в свою очередь, позволяет комплексно оценивать малейшие изменения биохимического статуса организма и широко применяется как экспресс-метод диагностики ряда нозологических форм [1, 10].

Цель исследования — оптимизация методических подходов к диагностике вибрационной болезни путем совместного использования воз-

можностей ИК-спектроскопии и газохроматогра-фического анализа ВЖК.

Материалы и методы. Исследование проведено в трех группах лиц: опытной (№ 1, N = 77, возраст /56,0 ± 1,4/ лет), сравнения (№ 2, N = 25, возраст /43,9 ± 2,9/ лет) и контроля (№ 3, N = 20, возраст /41,4 ± 5,3/ лет). В группу № 1 вошли лица с установленным диагнозом ВБ, в группу № 2 — подвергавшиеся воздействию локальной вибрации, но без ВБ, в группу № 3 — практически здоровые лица, не имевших контакта с вибрацией. В качестве анализируемого материала использовали высушенную сыворотку крови.

Получение и анализ ИК-спектров сухой сыворотки крови проводили по утвержденной методике [3]. Данные спектрограмм сыворотки крови рассчитывались по базисной линии путем оценки высот пиков поглощения электромагнитного излучения (Н) при максимумах в 1165, 1070, 1050, 1040, 1025 см-1. За ИК-спектроскопические параметры принимали отношения высот пиков поглощения:

X, =

я,

H

X — H1040

1070

H

(1)

X3 =

H1

H1

X4 =

H

1165

H

X5 =

H

1165

1050

H

1025

Представленные параметры использовали в качестве осей при создании «лепестковых» диаграмм, на основании которых были сформирова-

ноябрь №11 (260)

Рис. «ИК-образы» исследуемых групп: а) подгруппа 1а, б) подгруппа 1б, в) подгруппа 1в; ---группа № 1, группа № 2, группа № 3

ны двумерные профили — «ИК-образы», характеризующие выделенные группы в целом.

Газохроматографическое определение ВЖК проводили согласно методике [5]. Качественный состав ВЖК был представлен миристиновой С14:0, пальмитиновой С16:0, маргариновой С 17:0, стеариновой С18:0, пальмитолеиновой С16:1, олеиновой С18:1, нервоновой С24:1, лино-левой С18:2, 7-линоленовой 7-С18:3, эйкозатрие-новой С20:3, арахидоновой С20:4, а-линоленовой а-С18:3, эйкозапентаеновой С20:5 и докозагек-саеновой С22:6. Количественную оценку ВЖК осуществляли методом нормирования площадей пиков — за концентрацию каждой кислоты принимали относительное содержание соответствующего ей метилового эфира.

Данные статистически обрабатывались в программе «^аЙБЙса 6.1».

Результаты и обсуждение. Анализ особенностей полученных «ИК-образов» сыворотки крови больных ВБ позволил выделить три подгруппы (1а, 1б и 1в), каждая из которых характеризовалась определенным уровнем поглощения ИК-излучения (см. рисунок).

Клиническая картина ВБ у лиц подгруппы 1а была более выражена, чем у лиц подгрупп 1б и 1в: полисиндромное течение заболевания, степень как начальная, так и умеренная. В подгруппе 1в патология была только первой степени и выражалась синдромом вегетативно-сенсорной полиней-ропатии. Полученные данные позволяют говорить о том, что степень выраженности клинической картины вибрационной патологии отражается на геометрии рассматриваемых «ИК-образов».

Процедура использования ИК-спектроскопии в диагностических целях сводится к сопоставлению «ИК-образов» путем оценивания степени близости построенных геометрических фигур. Это позволяет с высокой степенью точности выявлять первичные нарушения биохимических процессов в организме под действием локальной вибрации, т. е. формировать группу риска развития ВБ. Диагностическая чувствительность (ДЧ) метода составляет 96,2 %, специфичность (ДС) — 90,0 %.

Однако на этапе применения метода ИК-спектроскопии для диагностики ВБ среди лиц, подвергающихся воздействию вибрации, не всегда можно дать четкий ответ о характере наблюдаемых изменений биохимического статуса — является ли он патологическим или соответствует доклинической стадии вибрационной болезни. Так, клинический диагноз ВБ в был подтвержден только в 66,7 % случаев.

Таким образом, на этапе выявления больных в сформированной группе риска данный метод не обладает достаточной специфичностью в отношении характерных для вибрационной патологии метаболических изменений (ДС = 47,8 %, ДЧ = 66,7 %).

Исследование коли-

чественного содержания

ВЖК показало, что жирно-кислотный профиль сыворотки крови существенно меняется при воздействии локальной вибрации (группа сравнения), а при вибрационной патологии отмечаются еще более глубокие его отклонения. Следует отметить, что для мужчин и женщин при развитии патологии происходит изменение содержаний различных жирных кислот. Согласно проведенным исследованиям, был выделен ряд ВЖК, содержание которых значимо отличалось в исследуемых группах: у мужчин — С18:0, С16:1, С24:1, у-С18:3, С20:3, С20:4, С20:5 и С22:6; у женщин - С16:0, С18:0, С16:1, С18:1, С24:1, С18:2, 7-С18:3 и С20:4.

В связи с этим для выявления характерных для ВБ изменений уровней ВЖК в группе риска для мужчин и женщин был предложен дифференцированный в зависимости от пола подход к выведению диагностических критериев ВБ на основе содержания ВЖК.

Для мужчин данные критерии были выведены

эмпирически:

Кл =■

С

с +с

а-С 18:3 С 22:6

кв =■

с,

С18:0

Г +г

иС 20:3 ^^ С 20:4

(2)

Кп - с,

С 24:1

' (Сс 20 3 + Сс22:6,

241 ' Сс22:6 (2)

Вывод о наличии вибрационной патологии делался, когда хотя бы два из представленных критериев находились за границами значений, найденных экспериментально: Ка < 6,48; Кв < 1,30; Кс > 0,49; Ко > 0,35.

У женщин были выведены критериальные функции с применением дискриминантного анализа [6]:

LA = 3,5 ■ Сс!6:0 + 37,0 ■ С,

-С16:1

+

+ 8,6 ■ СС18:2 + 21,1 ■ СС24:1 - 228,4

Lв = 3,8 ■ СС16:0 + 33,5 ■ С,

С16:1

+

+ 8,5 ■ СС18:2 + 15,5 ■ СС24:1 - 226,0,

(3)

(4)

где: LA — критерий, характеризующий состав ВЖК сыворотки крови у лиц с ВБ; LB — у лиц без ВБ. Если LA > LB, то у обследуемого диагностировалась вибрационная патология.

Использование представленных критериев позволило подтвердить отсутствие характерных для ВБ нарушений метаболизма ВЖК у 23 лиц из 25 в группе сравнения. В опытной группе диагноз

EC

ЗНиСО ноябрь №11 (2CÜ)

ВБ был подтвержден у 66 больных из 77 (ДЧ = 85,7 %, ДС = 92,0 %).

Таким образом, процедуру диагностики предлагается выстраивать в два этапа. На первом — строить «ИК-образы» и путем сопоставления их с таковыми при доклинической и клинической стадиях ВБ делать вывод об отсутствии либо наличии нарушений, возникших под действием вибрации. Далее для лиц сформированной группы проводить дифференцированный для мужчин и женщин расчет дискриминантных критериев, функционально связанных с содержанием ВЖК (формулы 2, 3, 4), и на основе полученных результатов делать вывод о наличии либо отсутствии вибрационной патологии.

Диагностическая чувствительность описанной модели 85,3 %, специфичность — 91,1 %.

Заключение. Комплексное поэтапное использование методов ИК-спектроскопии и капиллярной газовой хроматографии позволяет с высокой степенью надежности выявлять специфичные для субклинической и клинической стадий ВБ метаболические нарушения. Предложенная модель может быть использована для формирования группы риска развития ВБ, а также выявления заболевания, т. е. при включении в существующие методические подходы диагностики вибрационной патологии данная модель способна их оптимизировать.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гордецов А.С. Инфракрасная спектроскопия биологических жидкостей и тканей //Современные технологии в медицине. 2010. № 1. С. 84—98.

= 2. Кирьяков В.А. и др. Способ диагностики вибрационной болезни / В.А. Кирьяков, Е.Н. Яньшина, Н.Д. Овчинников, Ю.П. Сыромятников //Патент РФ №2123279, МПК А61В5/04, G01N33/48. 1998.

3. Инфракрасная спектроскопия БАЛЖ и сыворотки крови при дифференциальной диагностике туберкулеза и рака легких: МР №2000/213.

4. Павловская Н.А. Методические подходы к выбору информативных лабораторных биомаркеров и их комплексов для раннего выявления действия вредных факторов на человека и диагностики профзаболеваний //Клиническая лабораторная диагностика. 2011. № 4. С. 22—25.

5. Петрова И.А. и др. Газохроматографическое определение жирных кислот в сухой сыворотке крови / И.А. Петрова, Л.В. Кузнецова //Клиническая лабораторная диагностика. 2012. № 6. С. 20—22.

6. Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных: Учебник. М.: ООО «Бином-Пресс», 2010. 528 с.

7. Bylund S.H. A descriptive study of women injured by handarm vibration / S.H. Bylund, L. Burstrom, A. Knutsson // The Annals of Occupational Hygiene. 2002. Vol. 46(3). P. 299— 307.

8. Malchaire J. et al. The SOBANE strategy for the management of isk, as applied to whole-body or hand-arm vibration / J. Malchaire, A. Piette // Annals of Occupational Hygiene. 2006. Vol. 50(4). P. 411—416.

9. Nelson C.M. et al. The European vibration directive / C.M. Nelson, P.F. Brereton // Industrial Health. 2005. Vol. 43, №3. P. 472-479.

10. Scott A.D. et al. Diabetes-related molecular signatures in infrared spectra of human saliva / A.D. Scott, D.A. Renaud, S. Krishnasamy, P. Meric, N. Budunelli, S. Cetinkalp, K.Z. Liu //Diabetology & Metabolic Syndrome. 2010. V.2: 48.

11. Youakim S. The compensation experience of hand-arm vibration syndrome in British Columbia / S. Youakim //Occupational Medicine. 2012. Vol. 62(6). P. 444—447.

Контактная информация:

Петрова Ирина Александровна, тел.: 8(831)436-35-93, e-mail: yes-ia@mail.ru

V

Contact information: Petrova Irina, phone: 8(831)436-35-93, e-mail: yes-ia@mail.ru

I ПОЗДРАВЛЯЕМ

■

1 ноября

исполняется 65 лет Павлу Ивановичу Мельниченко,

заведующему кафедрой общей гигиены медико-профилактического факультета Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, доктору медицинских наук, профессору, начальнику санитарно-гигиенического отдела Главного медицинского управления Министерства обороны Российской Федерации, в 1996 г. — главному государственному санитарному врачу Министерства обороны Российской Федерации (1996—2007).

4 ноября исполняется 95 лет Анастасии Павловне Шицковой, (1919, род. в селе Кузино, Спас-Клепиковского района Рязанской области), российскому гигиенисту, академику РАН. В 1959—1990 гг. А.П. Шицкова — директор Московского научно-исследовательского института гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана (ныне Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана). Научные исследования посвящены теоретическим и практическим проблемам общей и коммунальной гигиены; изучению механизмов биологического действия физических факторов и химических соединений; разработке принципов и критериев комплексного гигиенического нормирования факторов среды, в т. ч. производственной, в условиях научно-технического прогресса и др. Под ее руководством были проведены комплексные исследования по оздоровлению условий труда и быта, охране окружающей среды в экстремальных условиях Сибири и Крайнего Севера. Ряд работ посвящен изучению метаболизма пищевых веществ с целью рационализации питания различных групп населения.

13 ноября

исполняется 75 лет Валерию Александровичу Капцову,

(1939, род. в Ташкенте), специалисту в области медицины труда, члену-корреспонденту РАН. В 1980—1988 гг. В.А. Капцов — руководитель лаборатории НИИ гигиены труда и профзаболеваний, в 1988—1993 гг. — заместитель директора там же, в 1993—2005 гг. — директор Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожной гигиены МПС РФ. С 1995 — заведующий кафедрой железнодорожной гигиены Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова (ныне Первый Московский медицинский университет им. И.М. Сеченова). Научные исследования посвящены проблемам гигиены труда медицинских работников,

комплексной оценки условий труда и состояния здоровья работников железнодорожного транспорта; вопросам гигиены труда и мониторинга при транспортировании химических грузов, радиационной безопасности. 15 ноября исполняется 60 лет Николаю Викторовичу Рудакову,

директору ФГУН «Омский научно-исследовательский институт природно-очаговых инфекций» Роспотребнадзора, заведующему кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии МПФ Омской государственной медицинской академии, доктору медицинских наук, профессору.

_18 ноября_

исполняется 60 лет Климентию Халютовичу Хацукову,

руководителю Управления Роспотребнадзора по Кабардино-Балкарской Республике — главному государственному санитарному врачу по по Кабардино-Балкарской Республике (2005—2013), Заслуженному врачу Российской Федерации.

РАСПОРЯЖЕНИЕ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ О поощрении

За заслуги в развитии здравоохранения, медицинской науки и многолетнюю добросовестную работу

ОБЪЯВИТЬ БЛАГОДАРНОСТЬ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ильину Леониду Андреевичу,

почетному президенту федерального государственного бюджетного учреждения «Государственный научный центр Российской Федерации Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И.Бурназяна», город Москва Кузьминой Людмиле Павловне, заведующей лабораторией медико-биологических исследований федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-исследовательский институт медицины труда» Российской академии медицинских наук, город Москва

Президент Российской Федерации В. Путин 25 сентября 2014 года № 309-рп