CC BY
95. Черешнева М.В., Шилов Ю.И., Баданина О.Н. и др. Иммунокоррекция при ранении глаза. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. С. 147.
6. Dietert R.R. // Chem. Res. Toxicol. 2009. V. 22. P. 17-23.
7. Encyclopedic Reference of Immunotoxicology/ ed. by H.W. Vohr. Heidelberg, Germany: Springer Press, 2005. С. 735.
8. Schmidt M., Raghavan B., Müller V. et al. // Nat. Immunol. 2010. № 11(9). P. 814—819.
8. Tomei G., Ciarrocca M., Fiore P. et al. // Sci. Total. Environ. 2008. V. 392. P. 198—202.
Поступила 17.05.12
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Ланин Дмитрий Владимирович,
Старший научный сотрудник лаборатории методов клеточной диагностики ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», канд. мед. наук. E-mail: [email protected].
Зайцева Нина Владимировна,
директор ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», чл.-корр. РАМН, докт. мед. наук, профессор, засл. деятель науки РФ. E-mail: [email protected].
Долгих Олег Владимирович,
зав. отделом иммунобиологических методов диагностики ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», докт. мед. наук. E-mail: [email protected].
Землянова Марина Александровна,
зав. отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», докт. мед. наук. E-mail: [email protected].
Кирьянов Дмитрий Александрович,
зав. отделом математического моделирования систем и процессов ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», канд. техн. наук. E-mail: [email protected].
УДК 616-074:665.71:613.63
Г.В. Тимашева1, Л.П. Кузьмина2, Л.К. Каримова1, Г.Г. Бадамшина1
РОЛЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ДИАГНОСТИКЕ
РАННИХ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ У РАБОТНИКОВ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
1 ФБУН «Уфимский институт медицины труда и экологии человека», Уфа 2 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда» Российской академии медицинских наук, Москва
При изучении метаболических процессов у работников нефтехимического производства выявлена гиперактивация процессов перекисного окисления липидов, угнетение антиокислительной системы, изменение процессов внутриклеточного обмена, обнаружена высокая распространенность дислипидемий и гиперферментемии сывороточных ферментов. Метаболические изменения на клеточном и субклеточном уровне выявлялись у лиц без клинических проявлений заболеваний, что подтверждает значимость лабораторных исследований в диагностике развития патологических процессов в организме работников нефтехимического производства.
Ключевые слова: перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита, цитохимические исследования, биохимическое исследование, нефтехимическое производство.
G.V. Timasheva1, L.P. Kouzmina2, L.K. Karimova1, G.G. Badamshina1. Role of laboratory tests in diagnosis of early metabolic disorders in workers engaged into petrochemical production
1 Ufa Research Institute of Occupational Medicine and Human Ecology, Ufa
2 Federal State Budgetary Institution Research Institute of Occupational Health under the Russian Academy of Medical Sciences, Moscow
Studies of metabolic processes in petrochemical production workers revealed activation of lipid peroxidation, depressed antioxidant system, altered intracellular metabolism, high prevalence of dyslipidemia and increased serum enzymes levels. The metabolic changes of cellular and subcellular levels were seen in asymptomatic individuals — that supports value of laboratory tests in diagnosis of pathologic processes in petrochemical production workers.
Key words: lipid peroxidation, antioxidant defence, cytochemical studies, biochemical tests, petrochemical production.
Данные многочисленных исследований позволяют заключить, что под воздействием различных химических факторов окружающей и производственной среды происходят нарушения метаболических процессов, одним из проявлений которых является повышенное образование свободных радикалов в организме и связанное с этим усиление процессов пероксидации ли-пидов [3—6, 9 —11]. Чрезмерная активация свободнорадикальных и перекисных реакций является одним из главных факторов повреждения клеточных мембран [4, 9, 11]. Изменение физико-химических свойств липидов мембран ведет к нарушениям конформации липопротеино-вых и белковых комплексов, что обусловливает дестабилизацию мембран, увеличение их проницаемости. Важно подчеркнуть, что изменение показателей свободно-радикального окисления (СРО) обычно предшествует появлению клинических симптомов при различных заболеваниях [1, 2], что важно для ранней диагностики некоторых патологических состояний, особенно у лиц, связанных с воздействием комбинаций вредных производственных факторов.
Нефтехимическая промышленность занимает одно из ведущих мест по потенциальной опасности химического воздействия. Одним из востребованных продуктов органического синтеза являются полиэфирные смолы (ПЭС), используемые в строительной, лакокрасочной индустрии. На различных этапах получения ПЭС присутствуют ароматические углеводороды (бензол, этилбензол, стирол) и оксиды олефинов, при комбинированном воздействии которых можно ожидать усиление токсического эффекта химических веществ.
Цель исследования — оценка состояния метаболических процессов у работников, подвергающихся комбинированному воздействию химических веществ в условиях производства полиэфирных смол.
Материалы и методики. В основу исследования положены результаты обследования 549 аппаратчиков нефтехимического производства полиэфирных смол, ОАО «Ниж-некамскнефтехим». Группу сравнения составили 168 слесарей контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИП и А). Все обследованные были мужского пола. Средний возраст аппаратчиков составил 37,4±1,3 лет при стаже работы 13,7±1,6 лет, средний возраст слесарей КИП и А- 38,8±0,7 лет при стаже работы 14,6±0,7 лет. Гигиеническая оценка условий труда проводилась общепринятыми методами в соответствии с нормативно-методическими
документами. Отбор проб воздуха на всех основных участках рабочей зоны был проведен в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Отбор проб вредных веществ был осуществлен в рабочей зоне при выполнении различных видов работ.
Интенсивность перекисного окисления липи-дов (ПОЛ) оценивали по содержанию ТБК -активных продуктов, имеющих максимум поглощения при Х532 нм, состояние антиокислительной защиты определяли по активности каталазы [8]. Для оценки внутриклеточного метаболизма исследовались цитохимические показатели, включающие определение миелопероксидазы, кислой фосфатазы в нейтрофилах и в лимфоцитах [7]. Для оценки эндогенной интоксикации определялся уровень молекул средней массы (МСМ) при Х254 и Х280 нм [8].
Для оценки состояния метаболических процессов у работающих были проведены биохимические исследования активности ферментов (аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспарта-таминотрансферазы (АСТ), гаммаглутамил-трансферазы (ГГТ)), показателей липидного обмена (общего холестерина (ОХ), холестерина липопротеидов низкой плотности (ХС ЛПНП) и индекса атерогенности (ИА)). Актив ность данных ферментов и липидный профиль были выполнены на биохимическом анализаторе Au-tohumalyzer-900 Plus использованием реагентов фирмы Human, согласно прилагаемым рекомендациям. Статистическая обработка данных выполнена с использованием пакета прикладных программ статистического анализа «Statistka for Windows».
Результаты и обсуждение. Химический фактор в производстве полиэфирных смол является ведущим и представлен комбинацией вредных веществ 2 и 3-го классов опасности с различным характером действия на организм. Гигиеническими исследованиями установлено, что при стабильном течении технологического процесса во всех производствах концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны не превышали соответствующих ПДК. Так, суммарное содержание углеводородов на наружных установках производства стирола составляет от 2,02 до 12,25 мг/м3, что значительно ниже соответствующих ПДК. в производстве простых полиэфиров содержание оксидов олефинов на наружных установках находится на низком уровне — от 0,4 до 0,5 мг/м3. В производстве полиэфирных смол концентрации ароматических углеводородов и оксидов олефинов на наружных
установках колеблются от 0,6 до 12,75 мг/ м3 и также не достигают ПДК. Ус что в производствах простых полиэфиров, полиэфирных смол и стирола условия труда по среднесменным концентрациям вредных веществ соответствовали вредному 3-му классу 1-й степени опасности.
Кратность превышения ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны зависела от вида выполняемых работ. В операторных средние сменные концентрации, как правило, не превышали ПДК. При проведении газоопасных работ I, II группы, связанных с разгерметизацией оборудования, максимальные концентрации отдельных вредных веществ достигали 11-кратного превышения ПДК с последующим их снижением до уровня ПДК в течение рабочей смены. Общий класс условий труда по химическому фактору устанавливался по более высокой степени вредности с учетом максимально разовых среднесменных концентраций, значений коэффициентов суммации и соответствовал 3-му классу 3-й степени вредности. Проведенные исследования показали, что уровни шума и вибрации в компрессорных и насосных помещениях, а также на открытых площадках, где размещено основное технологическое оборудование, не превышали допустимых уровней.
Среди обследованного контингента за последние 10 лет не было зарегистрировано ни одного случая профессионального заболевания. В то же время результаты анализа состояния здоровья показали, что у работников основной группы производства полиэфирных соединений выявлялись в основном болезни системы кровообращения (СКО), представленные гипертонической болезнью (27,1±1,9%), цереб-
роваскулярными заболеваниями (15,1±1,5%) и ишемической болезнью сердца (0,2±0,2%); болезни органов костно-мышечной системы, диагностированные у 29,1±1,9%, а также заболевания органов пищеварения — хронические гастриты (11,0±1,3%) , язвенная болезнь желудка и 12 -перстной кишки (7,6±1,1%), хронический холецистит и ДЖВП (11,0±1,3%). Следует отметить, что болезни СКО и гепатобилиарной системы у работников основной группы встречалась достоверно чаще (р<0,05), чем у работников группы сравнения.
Для выявления ранних признаков формирования патологических процессов, возникающих в организме под влиянием внешних факторов, было проанализировано состояние метаболических процессов у работников основной производственной группы, подвергающихся комбинированному воздействию химических веществ в условиях производства, при сопоставлении изученных показателей с группой сравнения.
Анализ результатов проведенных исследований установил статистически значимое повышение продуктов перекисного окисления липидов у работников основной группы относительно уровня данного показателя у обследуемых группы сравнения (р<0,001) на фоне снижения активности антиокислительного фермента каталазы (табл. 1). Выявлена прямая корреляционная зависимость между увеличением содержания продуктов ПОЛ и сниженной активностью сывороточной каталазы (г=0,81), что свидетельствует о дисбалансе в системе «перекисное окисление липидов — анти-оксидантная защита», установленном у работников основной группы производства полиэфирных смол. Повышенный уровень продуктов ПОЛ и понижение активности каталазы могут служить
Таблица 1
Биохимические и цитохимические показатели у работников нефтехимического производства (М+ш)
Показатели Обследованные
Работники основной группы Работники группы сравнения
Каталаза, мКат/л 37,95±0,87* 41,19±1,20
ПОЛ, мкмоль/л 5,33±0,75*** 2,58±0,40
Средние молекулы при X 254 нм, у.е 0,302±0,006** 0,274±0,01
Средние молекулы при X 280 нм, у.е 0,317±0,007*** 0,261±0,02
Кислая фосфатаза в нейтрофилах, % 50,8 ± 3,7* 35,1 ± 5,4
Кислая фосфатаза в лимфоцитах, % 86,6 ± 2,5*** 56,0 ± 5,6
Миелопероксидаза в нейтрофилах, у.е. 2,15 ± 0,001*** 2,25 ± 0,002
Примечание. * — достоверность различий с группой сравнения (р<0,05),
** — достоверность различий с группой сравнения (р<0,01), *** — достоверность различий с группой сравнения (р<0,001).
достаточно информативными показателями нарушения метаболических процессов у работающих в условиях производства.
Обнаружено повышение уровня средних молекул в сыворотке крови, что коррелировало при X 280 нм (г=0,89) с увеличением количества продуктов ПОЛ (табл. 1). Увеличение средних молекул в сыворотке крови у работников как специфического показателя эндогенной интоксикации обусловлено, вероятно, активацией процессов перекисного окисления липидов, приводящей к окислительной модификации белков и усиленной деградации белковых компонентов мембран.
Выявленная активация свободнорадикальных процессов приводит к патологическим изменениям метаболизма липидов, о чем свидетельствует высокая частота гиперхолестеринемии, повышение уровня атерогенных фракций липидов — ЛПНП и индекса атерогенности у обследованных основной группы по сравнению с группой сравнения (рис. 1). Ус тановленные изменения показателей липидного спектра у работников производства характеризуют активацию процессов атерогенеза.
Проведен сравнительный анализ распространенности заболеваний сердечно-сосудистой системы и частоты отклонений от физиологических норм показателей липидного спектра и ПОЛ в зависимости от стажа работы на производстве (рис. 2). Выявлена тенденция увеличения распространенности заболеваний СКО от стажа работы (г>0,5). В то же время степень активации перекисного окисления липидов и гиперхолесте-ринемии в каждой стажевой группе была значительно выше. Частота повышения уровня ПОЛ у обследованных превышала в 6,9—7,6 раз долю лиц с диагностированными заболеваниями сердечно-сосудистой системы в различных
стажевых группах обследованного контингента. Аналогичная зависимость определялась при анализе показателей липидного спектра: при стаже до 5 лет гиперхолестеринемия определялась в 1,7 раза чаще, чем заболевания сердечно-сосудистой системы; при стаже 6—10 лет и 11—15 лет в 1,5 раза; при стаже более 15 лет в 2,1 раза. Обнаруженная активация свободнорадикальных процессов может приводить к повышенной продукции атерогенных фракций последнее
выявленно у работников основной группы всех стажевых групп, и являться предпосылками для развития патологии системы кровообращения. Полученные результаты подчеркивают значимость лабораторных исследований для диагностики сердечно-сосудистых нарушений в доклинический период.
Оценка цитохимических показателей в клетках периферической крови у работников производства выявила статистически значимое увеличение активности кислой фосфатазы в ней-трофилах (р<0,05) и в лимфоцитах (р<0,001) обследованных (табл. 1), обусловленное, возможно, выходом фермента в цитоплазму клетки вследствие дестабилизации и нарушения проницаемости мембран лизосом, что в дальнейшем может привести к активации гидролитических процессов и усилению процессов катаболизма. При сопоставлении показателей среднего цитохимического коэффициента миелопероксидазы в нейтрофилах крови работников основной группы (2,15±0,001 у.е.) с показателями работников группы сравнения (2,25±0,002 у.е.) обнаружено статистически значимое снижение активности пероксидазосомального фермента, что характеризует снижение секреторной функции и анти-оксидантных возможностей в органеллах ней-трофилов. Корреляционный анализ подтвердил,
Рис. 1. Частота отклонения от нормы показателей липидного обмена у работников нефтехимического производства (%). Примечание. * — достоверность различий с группой сравнения (р<0,05)
Рис. 2. Распространенность болезней СКО и частота отклонений от нормы показателей липидного обмена, ПОЛ у работников производства полиэфирных смол
Таблица 2
Биохимические и цитохимические показатели у работников нефтехимического производства в зависимости от стажа (М+ш)
Показатели Стаж работы, лет
0—5 6—10 11—15 Более 15
Каталаза, мКат/л 37,5±0,9 31,9±6,2 42,0±2,0 38,1±1,1
ПОЛ, мкмоль/л 5,85±0,002 5,85±0,003 5,07±0,6 5,30±0,5
Средние молекулы при X 254 нм, у.е. 0,300±0,002 0,300±0,004 0,310±0,020 0,300±0,007
Средние молекулы при X 280 нм, у.е. 0,350±0,014 0,394±0,007 0,302±0,017 0,310±0,009
Кислая фосфатаза в нейтрофилах, % 63,1±3,2 57,1±2,5 48,9±1,8 40,9±2,5
Миелопероксидаза в нейтрофилах, у.е. 2,20±0,1 2,19±0,1 2,11±0,1 2,14±0,09
Кислая фосфатаза в лимфоцитах, % 86,6±1,3 87,7±1,8 87,4±1,9 86,9±1,9
что с увеличением содержания продуктов ПОЛ, у работников всех стажевых групп, в цитозоле нейтрофилов выявлялось повышенное содержание фермента кислой фосфатазы (г=0,80) и сниженная активность миелопероксидазы (г=0,99) Анализ изменений активности внутриклеточных ферментов у работников различных стажевых групп выявил следующие изменения (табл. 2). У малостажированных работников (стажа работы до 5 лет) выявлено значительное увеличение активности кислой фосфатазы в нейтрофилах и в лимфоцитах, что характеризует изменения метаболических процессов вследствие активации лизосомального аппарата клетки у обследованных. У работников других стажевых групп (6—10, 11—15, более 15 лет) повышение активности кислой фосфатазы в нейтрофилах сохраняется, что подтверждает мембранопов-реждающее действие факторов производства, а также позволяет судить о напряжении функций нейтрофилов, развивающихся в связи с гипо-
ксией и мобилизацией компенсаторных механизмов у обследованных работников.
В отношении фермента миелопероксидазы отмечена следующая тенденция: по мере увеличения стажа у работников сохраняется тенденция к уменьшению активности фермента (г=-0,79, р<0,05), что подтверждает снижение антиоксидантных резервов в нейтрофилах и может привести к истощению компенсаторных механизмов в организме обследованных, происходящих при воздействия токсических веществ производственных процессов.
Дестабилизация клеточных и внутриклеточных мембран гепатоцитов вследствие усиления процессов перекисного окисления липидов сопровождается выходом в периферическую кровь внутриклеточных ферментов АЛТ, АСТ, ГГТ. Так, у работников основной группы по сравнению с данными группы сравнения выявлено статистически достоверное увеличение активности АСТ у 11,0%, АЛТ у 9,7%, ГГТ у 7,6% обследованных лиц (р<0,05) (рис. 3). Высокая активность
Рис. 3. Частота отклонения от нормы биохимических показателей у работников нефтехимического производства (%). Примечание. * — достоверность различий с группой сравнения
(р<0,05)
Рис. 4. Распространенность болезней органов пищеварения и частота отклонения биохимических показателей от нормы у работников основной группы производства ПЭС в зависимости от стажа работы (%)
ферментов в сыворотке крови свидетельствует о выраженности цитолиза и функционально-метаболических нарушениях в гепатоцитах. Изменение биохимических показателей, характеризующих функциональное состояние печени, выявлялось у каждого пятого работника основной группы (22,4%). Пр ичем почти в 50% случаев изменения биохимических показателей выявлялись у лиц без клинических проявлений заболеваний печени, что может указывать на доклинические признаки нарушения функции гепато-билиарной системы.
Выводы. 1. Воздействие комплекса химических веществ, периодически превышающих ПДК в производстве полиэфирных смол, вызывает метаболические нарушения в виде дисбаланса в системе «перекисное окисление липидов — антиоксидантная защита», которые проявлялись повышением продуктов ПОЛ и угнетением активности антиокислительного фермента каталазы. Повышенный уровень продуктов ПОЛ и понижение активности каталазы могут служить достаточно информативными показателями нарушения метаболических процессов у работающих.
2. Нарушение внутриклеточного метаболизма выражалось в увеличении активности кислой фосфатазы в нейтрофилах и в лимфоцитах и снижении активности анти-оксидантного фермента — миелопероксида-зы, в повышении уровня средних молекул — показателя эндогенной интоксикации.
3. Выявлено повышение активности маркерных ферментов цитолиза: ACT, АЛТ, ГГТ, что свидетельствует о структурно-функциональных нарушениях в печени.
4. Метаболические изменения на клеточном и субклеточном уровнях выявлялись у лиц без клинических проявлений заболеваний, что подтверждает значимость лабораторных исследований в диагностике развития патологических процессов в организме работников при комбинированном воздействии химических веществ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Астахова 3.Т. // Вопросы мед. химии. 1995. № 4. С. 53—54.
2. Каримова Л.К., Гимранова Г.Г., Зотова Т.М и др. // Мед. труда. 2009. № 11. С. 9-12.
3. Кудаева И.В., Бударина Л.А., Маснавиева Л.Б. // Мед. труда. 2008. № 8. С. 7-10.
4. Кузьмина Л.П., Измерова НИ., Лазарашвыли H.A. // Профессия и здоровье: сборник тезисов III Всероссийского конгресса. Москва, 2004. С. 236—238.
5. Лазарашвили H.A., Кузьмина Л.П., Измерова Н.И. и др. // Мед. труда. 2006. № 7.С. 5 — 9.
6. Маснавиева Л.Б., Бударина ЛА., Кудаева И.В. //Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2010. № 4. С. 115—118.
7. Методические рекомендации биохимические методы определения активности ферментов и фермент-субстрактных систем различной клеточной локализации Меркурьева Р.В., Блич Г.Л., Нарциссов Р.П. М., 1982. С. 19—21.
8. Методы исследования в профпатологии /О.Г. Архипова, Н.Н. Щацкая, Л.С. Семенова и [и др.]; под ред. О.Г. Архиповой. М., 1988.
9. Мышкин A.B., Бакиров А.Б. Окислительный стресс и повреждения печени при химических воздействиях. Уфа, 2010.
10. Савлуков А.И., Камилов Р.Ф., Самсонов В.М. и др. // Клин. лаб. диагностика. 2010. № 7. С. 33-39.
11. Яппаров Р.Н., Камилов Р.Ф., Шакиров Д.Ф. и др. // Мед. труда. 2007. № 8. С. 14-19.
Поступила 26.03.12
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Тимашева Гульнара Вильевна,
врач клинико-диагностической лаборатории ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», доцент, канд. биол. наук. E-mail: gulnara-vt@ rambler.ru. Кузьмина Людмила Павловна,
заведующая лабораторией биохимии и молекулярной диагностики с группой иммунологических исследований, зав. клиническим отделом профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний ФБГУ «НИИ МТ» РАМН, профессор, докт. биол. наук. E-mail: [email protected]. Каримова Лилия Казымовна,
главный научный сотрудник отдела гигиены и физиологии труда ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», профессор, докт. мед. наук. Бадамшина Гульнара Галимяновна,
врач клинико-диагностической лаборатории ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», канд. мед. наук. E-mail: gulyabakirova@ yandex.ru.
