CC BY
50
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2013 БИОЛОГИЯ Вып. 1
УДК 616-036.1:616.33-002.2+303.425.4
СОСТОЯНИЕ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА У ДЕТЕЙ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ В КРОВИ
И. А. Пермякова, О. Ю. УстиновааЬ
а Пермский государственный национальный исследовательский университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15; [email protected]
ь Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления риском здоровью населения, 614045, Пермь, ул. Монастырская, 82; [email protected]; (342)2372534
Проведена сравнительная оценка качественных и количественных показателей состояния опорно-двигательного аппарата у детей, проживающих в различных условиях среды обитания. Установлена зависимость развития нарушений опорно-двигательного аппарата от уровня содержания металлов в крови.
Ключевые слова: опорно-двигательный аппарат; дети; содержание металлов в крови; факторы риска.
Введение
В Российской Федерации за последние пять лет частота заболеваний опорно-двигательного аппарата у детей возросла более чем на 20%. В то же время, на территориях активного промышленного производства частота регистрации и темпы прироста у детей патологии опорно-двигательного аппарата в 1.3-
1.5 раза превышают среднероссийский уровень [Рах-манин, 2007; Верихов, 2007; Онищенко, Зайцева, Землянова, 2011]. Сохраняющаяся тенденция роста этого класса болезней предопределяет прогностические неблагоприятные социально-экономические потери общества за счет старших возрастных групп населения.
Среди целого ряда причин развития нарушений опорно-двигательного аппарата наибольшее значение имеют генетические факторы, нарушения минерального и витаминного обменов, неполноценное питание, различные патологические процессы, сопровождающиеся нарушением продукции кальций-регулирующих и системных гормонов, усилением свободнорадикальных процессов и др. Особую роль в развитии нарушений опорно-двигательного аппарата играет поступление в организм ребенка токсических веществ промышленного происхождения, среди которых наибольшее значение придается металлам [Верихов, 2007]. Спектр воздействий металлов на молекулярном, тканевом, клеточном и системном уровне во многом определяется экспозицией, комбинациями с другими факторами риска, предшествующим состоянием здоровья ребенка, его иммунологической реактивно-
стью, наличием генетически обусловленной чувствительности к влиянию промышленных токсикантов [Масюк, 2003; Зайцева, Устинова, Аминова, 2011].
Вместе с тем, до настоящего времени факторы риска развития патологии опорно-двигательного аппарата у детей, проживающих на территориях активного промышленного производства, остаются малоизученными, не установлена связь морфологических нарушений опорно-двигательного аппарата с повышенным содержанием металлов в биосредах детей.
Объект и методы исследования
Объектом исследования являлись 278 детей в возрасте 6-7 лет (группа наблюдения), проживающих в зоне воздействия предприятия металлургического профиля с полным технологическим циклом выпуска металла, формирующего загрязнение объектов среды обитания комплексом металлов (марганец, ванадий, свинец, хром, никель). Группу сравнения составили 102 ребенка, проживающих в относительно благоприятных санитарно-гигиенических условиях среды обитания. Исследуемые группы не имели различий по возрасту и гендерному признаку.
Исследования содержания металлов в крови проводились методом атомно-абсорбционной спек-трофотометрии на спектрофотометре (Aanalist фирмы PERKIN-ELMER, США) с атомизацией в пламени и масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой ISP-MS фирмы Agilent 7500сх (США).
© Пермяков И. А., Устинова О. Ю., 2013
Оценка состояния костной ткани проводилась на остеоденситометре <ЮТХ-100» методом количественной рентгеновской абсорбциометрии в периферических отделах лучевой и локтевой кости и представлялась в виде величин, выраженных в процентах относительно нормы определенного возраста (2-шкала). Показатели выше 90% определены как нормальная минерализация костной ткани, от 80% до 90% - остеопения I степени, от 70% до 80% -остеопения II степени, 70% и ниже - остеопения III степени. Для морфологической характеристики подошвенной поверхности стоп использовался компьютеризированный комплекс «ПОДОСКАН-МБН» (Москва, Россия). Для выявления у детей деформаций позвоночника использован компьютерный оптический бесконтактный топограф «ТОДП» (Новосибирск, Россия). Статистическая обработка результатов исследований осуществлялась методами параметрической статистики.
Результаты и их обсуждение
Согласно данным мониторинговых исследований и производственного контроля, проведенным на территории проживания детей группы наблюдения, загрязнение атмосферного воздуха марганцем, ванадием, свинцом, никелем в 1.1-5.0 раз превышает допустимые гигиенические нормы; в воде открытых водоемов, используемых в качестве источников водоснабжения, присутствуют металлы, среднегодовые концентрации которых достигают 2-8 ПДК; суммарный показатель химического загрязнения почвы комплексом металлов в 1.4-2.4
раза превышает допустимый гигиенический норматив. Хроническая аэрогенная экспозиция ванадия пятиокиси формирует коэффициент опасности (Н^ для здоровья населения, проживающего в зоне влияния предприятий металлургического профиля, превышающий допустимый уровень в 7 раз, а марганца и его соединений - в 10 раз. Качество атмосферного воздуха и питьевой воды на территории проживания детей группы сравнения соответствует гигиеническим нормативам, что по санитарно-гигиеническим критериям соответствует благоприятной среде обитания.
В ходе проведенных химико-аналитических исследований было установлено, что содержание ванадия (0.0042 ± 0.0008 мг/дм3), марганца (0.025 ± 0.001 мг/дм3) и хрома (0.041 ± 0.003 мг/дм3) в крови детей, проживающих в зоне влияния металлургического комбината, было существенно выше референтного уровня (0.0009 мг/дм3, 0.0109 мг/дм3, 0.028 мг/дм3 соответственно, р < 0.01), в то время как у детей группы сравнения их содержание составляло только 0.0011 ± 0.0001 мг/дм3, 0.009 ± 0.001 мг/дм3, 0.024 ± 0.002 мг/дм3 соответственно, и не имело отличий от референса (р = 0.2-0.9). Содержание никеля (0.43 ± 0.16 мг/дм3) и свинца (0.145 ± 0.001 мг/дм3) в крови детей группы наблюдения существенно превышало референтный уровень (0.12 мг/дм3 и 0.1 мг/дм3 соответственно, р = 0.009-0.01), в то время как в группе сравнения не имело отличий от референтного предела (никель - 0.16 ± 0.06 мг/дм3, р = 0.06) или было ниже (свинец - 0.069 ± 0.002 мг/дм3, р < 0.01) (табл. 1).
Таблица 1
Содержание металлов техногенного происхождения в крови детей исследуемых групп, мг/дм3
Показатель Группа наблюдения (М±т) Группа сравнения (М±т) Референтный уровень [Клиническое..., 2003] р1 р2 р3
Ванадий 4.2-10-3 ± 0.810-4 1.110-4 ± 1.010-5 6.010-5-9.010-4 <0.01 0.4 <0.01
Марганец 2.510-2 ± 1.010-3 9.010-3 ± 1.010-3 1.0910-2-6.010-4 <0.01 0.2 <0.01
Никель 0.43 ± 0.16 0.16 ± 0.06 0.08-0.12 <0.01 0.06 <0.05
Свинец 0.145 ± 0.001 0.069 ± 0.002 0.1 <0.01 <0.01 <0.02
Хром 0.041 ± 0.003 0.024 ± 0.002 0.007-0.028 <0.01 0.9 <0.01
р1 - достоверность различий группы наблюдения и референтного предела; р2 - достоверность различий группы сравнения и референтного предела; р3 - достоверность различий группы наблюдения и группы сравнения.
В целом содержание металлов в крови детей группы наблюдения в 1.7-2.8 раза превышало аналогичные показатели группы сравнения (р < 0.001) и в 1.5-5.9 раза - референтный уровень (р < 0.01).
При проведении остеоденситометрии установлено, что в группе наблюдения у каждого третьего ребенка (29.9%) уровень минеральной плотности костной ткани не соответствовал хронологическому возрасту; в группе сравнения таких детей было значительно меньше (13.7%) (табл. 2). В целом, в группе наблюдения остеопенический синдром выявлялся в 2.2 раза чаще группы сравнения (р =
0.001). У 2.6% детей группы наблюдения установлено значимое снижение минеральной плотности костной ткани (Z score > -2.5 SD), в то время как в группе сравнения такая глубина процесса не выявлена ни у одного ребенка. Установлена достоверная связь вероятности снижения минеральной плотности костной ткани с повышенным содержанием в крови свинца (вклад - 54%) и марганца (вклад - 39%) (р < 0.003-0.0001).
Изучение среднегрупповых результатов морфологической оценки состояния стоп не выявило у детей сравниваемых групп достоверных различий.
Ширина левой и правой стопы у детей группы наблюдения составила в среднем 7.53 ± 0.27 см и 7.95 ± 0.48 см соответственно, что не отличалось от средних показателей группы сравнения - 7.32 ± 0.16 см (р = 0.92) и 7.58 ± 0.21 см (р = 0.87). Длина левой и правой стопы у детей группы наблюдения равнялась 18.35 ± 0.43 см и 18.42 ± 0.42 см соответственно и также не отличалась от показателей группы сравнения - 18.32 ± 0.49 см (р = 0.99) и 18.42 ± 0.48 см (р = 1.0). Площадь левой и правой стопы у детей группы наблюдения в среднем составляла 95.54 ± 4.17 см2 и 98.06 ± 4.88 см2 соответственно и также не отличалась от показателей группы сравнения - 93.02 ± 4.20 см2 (р = 0.24) и 94.66 ± 4.23 см2 (р = 0.12). В то же время обследование детей по методике С.Ф. Годунова выявило существенные различия в частоте регистрации
плоскостопия в сравниваемых группах: если плоскостопие правой или левой стопы в группе наблюдения встречалось у 90.3-98.3% детей, то в группе сравнения эти показатели были достоверно ниже -у 82.2 (р = 0.02) - 86.3% (р < 0.001). Детей без деформации левой и правой стопы в группе сравнения было в 8.1 и 1.8 раза больше, чем в группе наблюдения (р < 0.001). В ходе исследования у детей сравниваемых групп не было выявлено существенных различий в частоте регистрации плоскостопия первой и второй степени (р = 0.11-0.62), однако третья степень плоскостопия была диагностирована у 2.2% детей группы наблюдения и не встречалась в группе сравнения (р = 0.15). Установлена достоверная связь вероятности развития плоскостопия у детей с повышенным содержанием в крови марганца (вклад марганца 28%) (р = 0.002).
Таблица 2
Результаты остеоденситометрических исследований у детей с различным уровнем
содержания металлов в крови, %
Состояние костной ткани Группа наблюдения Группа сравнения р
Физиологическая норма 70.1 86.3 0.001
Низкая минеральная костная плотность для хронологического возраста (Z score от -1SD до -2.5 SD) 27.3 13.7 0.006
Низкая минеральная костная плотность для хронологического возраста (Z score >- 2.5 SD) 2.6 0 0.11
р - достоверность различии показателей сравниваемых групп.
Помимо исследования антропометрических показателей стопы был проведен анализ расчетных данных - показателя Шритера и угла вальгуса. Результаты сопоставительного анализа среднегрупповых расчетных показателей свода стопы у детей исследуемых групп не выявили статистически достоверных различий (р = 0.35-0.98). В то же время изучение индивидуальных показателей по Шрите-ру позволило установить некоторые различия встречаемости вариантов продольного плоскостопия у исследуемых детей. Число детей с физиологической формой правой и левой стопы (показатель Шритера = 50%) в обеих группах было практически одинаковым (51.1% - в группе наблюдения и 50% - в группе сравнения, р = 0.85); умеренная степень продольного плоскостопия правой стопы (показатель Шритера = 50-60%) также с близкой частотой встречалась в обеих группах (41.4% -группа наблюдения и 41.2% - группа сравнения, р = 0.97); умеренная степень продольного плоскостопия левой стопы несколько чаще регистрировалась у детей группы сравнения (37.4% - в группе наблюдения и 45.1% - в группе контроля, р = 0.17). Выраженное продольное плоскостопие левой стопы (показатель Шритера > 60%) у детей группы наблюдения фиксировалось в 2.4 раза чаще, чем в группе сравнения (11.9% - в группе наблюдения и 4.9% - в группе сравнения, р = 0.04); со стороны правой стопы эта патология встреча-
лась с равной частотой (7.9% - группа наблюдения и 8.8% - группа сравнения (р = 0.78). Исследование вальгусного угла стоп показало, что у 2/3 детей 6-7-летнего возраста, независимо от условий проживания, имеются признаки легкого поперечного плоскостопия (угол вальгуса 9-18°). В то же время, если физиологическая форма правой стопы по углу вальгуса в обеих группах встречалась с равной частотой (35.3% - группа наблюдения и 31.4% - группа сравнения, р = 0.45), то физиологическая форма левой стопы в группе наблюдения регистрировалась в 1.5 раза реже (18% - группа наблюдения и 27.5% - группа сравнения, р = 0.04).
Для диагностики деформаций грудной клетки и позвоночника у исследуемых детей была использована автоматизированная топографическая система «Компьютерный оптический топограф». Оценка состояния грудной клетки показала, что у детей группы сравнения физиологическая норма регистрируется в 1.4 раза чаще, чем у детей группы наблюдения (88.3 против 62.7%, р < 0.001-0.03). Наиболее частым вариантом патологии грудной клетки у детей группы наблюдения являлась воронкообразная деформация, которая встречалась у каждого третьего ребенка (28.7%) и регистрировалась в 3.8 раза чаще, чем у детей группы сравнения (р < 0.001). Другие виды деформаций грудной клетки встречались у обследованных детей обеих
групп значительно реже (8.6% - группа наблюдения, 3.9% - группа сравнения, р = 0.12).
Следующий этап обследования детей включал оценку состояния позвоночника во фронтальной, горизонтальной и сагиттальной плоскостях. Результаты исследования показали, что вариант физиологической нормы позвоночника во фронтальной плоскости был зарегистрирован у 53% детей группы сравнения и только у 12.2% детей группы наблюдения (р < 0.001) (табл. 3). Одновременно у 37.1% детей группы наблюдения была выявлена
сколиотическая осанка (в группе сравнения -17.6%, р < 0.001), а у 30.9% - сколиоз разной степени выраженности (в группе сравнения - 16.6%, р = 0.04-0.11). Исследование позвоночника в горизонтальной плоскости показало, что вариант физиологической нормы регистрировался с одинаковой частотой у детей обеих групп (36.3% - группа наблюдения и 38.2% - группа сравнения, р = 0.73), однако вариант субнормы встречался у детей группы контроля в 2.2 раза чаще (18.4% - группа наблюдения и 41.2% - группа сравнения, р < 0.001).
Таблица 3
Частота выявления патологии позвоночника во фронтальной плоскости у детей с различным уровнем содержания металлов в крови, % (по данным оптической топографии)
Состояние позвоночника Группа наблюдения Группа сравнения р
Здоровые - норма 3.6 25.5 <0.001
Здоровые - субнорма 8.6 27.5 <0.001
Деформация позвоночника - сколиоз 1-й степени 18.7 11.7 0.11
Деформация позвоночника - сколиоз 2-й степени 12.2 4.9 0.04
Нарушения осанки - сколиотическая осанка 37.1 17.6 <0.001
Нарушения осанки - другие нарушения 19.8 12.8 0.12
р - достоверность различии показателей сравниваемых групп.
Нарушения осанки в виде ротации достоверно в
2.5 раза чаще встречались у детей, проживающих в неблагоприятных условиях среды обитания (р < 0.001), деформации позвоночника по типу «ротация» также несколько чаще регистрировалась в группе наблюдения (4.3% - группа наблюдения и 3.0% - группа сравнения, р = 0.56). Исследование позвоночника в сагиттальной плоскости позволило установить, что вариант абсолютной физиологической нормы у детей группы наблюдения регистрировался в 2.5 раза реже, чем в группе сравнения (11.6% - группа наблюдения и 29.5% - группа сравнения, р < 0.001). В целом, различные виды нарушений осанки встречались в обеих группах с близкой частотой (58% - группа наблюдения и 56.8% - группа сравнения, р = 0.83), однако вариант нарушения осанки по типу «круглая спина» чаще регистрировался у детей группы сравнения (4.7% - группа наблюдения и 11.8% - группа контроля, р = 0.01). Деформации позвоночника в сагиттальной плоскости по типу «гиперлордоз» или кругло-вогнутого позвоночника диагностированы только у детей группы наблюдения (7.6% -группа наблюдения и 0% - группа сравнения, р = 0.004). Установлена связь вероятности развития сколиоза с повышенным содержанием в крови свинца и марганца (вклад свинца составил 37%, р < 0.0001; вклад марганца - 42%, р < 0.0001); выявлена достоверная связь вероятности развития деформаций позвоночника в горизонтальной и в сагиттальной плоскостях с повышением содержания в крови марганца (вклад марганца 36 и 29% соответственно; р = 0.001-0.003).
Заключение
Таким образом, результаты проведенных исследований позволили установить, что у детей, проживающих в зоне влияния предприятия металлургического профиля содержание металлов (ванадия, марганца, никеля, хрома, свинца) в крови в 1.7-2.8 раза превышает показатели детей, проживающих в условиях санитарно-гигиенического благополучия среды обитания, и в 1.5-5.3 раза выше рефе-ренсных уровней. У детей с повышенным содержанием металлов в крови в 2.2 раза чаще показатель минеральной плотности костной ткани не соответствует хронологическому возрасту, в 1.5-3.8 раза чаще развиваются морфологические нарушения опорно-двигательного аппарата. Установлена достоверная связь вероятности снижения минеральной плотности костной ткани и морфологических нарушений опорно-двигательного аппарата с повышенным содержанием в крови металлов.
Библиографический список
Верихов Б.В. Гигиеническая оценка химического техногенного воздействия на состояние костномышечной системы у детей в промышленных городах Пермской области: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Пермь, 2007. 27 с.
Зайцева Н.В., Устинова О.Ю., Аминова А.И. Гигиенические аспекты нарушения здоровья детей при воздействии химических факторов среды обитания: руководство / под ред. Н.В. Зайцевой. Пермь: Кн. формат, 2011. 489 с.
Клиническое руководство по лабораторным тестам / под ред. проф. Н.У. Тица; пер. с англ. под ред. В.В. Меньшикова. М.: ЮНИМЕД-пресс, 2003. 960 с.
Масюк В. С. Состояние иммунной системы у детей в районе экологического неблагополучия // Рос. педиатр. журн. 2003. № 4. С. 52-55.
Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Землянова М.А. Гигиеническая индикация последствий для здоровья
при внешнесредовой экспозиции химических факторов / под ред. Г.Г. Онищенко. Пермь: Кн. формат, 2011. 532 с.
Рахманин ЮА. Актуальные проблемы комплексной гигиенической характеристики факторов городской среды и их воздействия на здоровье населения // Гигиена и санитария. 2007. № 5. С. 5-7.
Поступила в редакцию 11.01.2013
State of the musculoskeletal system in children with different levels of metal content in blood I. A. Permyakov, engineer
Perm State University. 15, Bukirev str., Perm, Russia,614990; [email protected] O. Yu. Ustinova, doctor of medicine, professor Perm State University. 15, Bukirev str., Perm, Russia,614990
FSSI “Federal Scientific Center for Medical and Prophylactic Health Risk Management Technologies”. 82, Monastyrskya str., Perm, Russia, 614045; [email protected]; (342)2372534
We carry out comparative evaluation of qualitative and quantitative indicators of state of the musculoskeletal system in children residing in different environmental conditions. The dependence of developmental disorder of musculoskeletal system on metal level in blood was determined.
Key words: musculoskeletal system; children; metal content in blood; risk factors.
Пермяков Иван Александрович, инженер
ФГБОУВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
Устинова Ольга Юрьевна, доктор медицинских наук, профессор
ФГБОУВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения»
