CC BY
27
УДК 662.323 : 66 : 665.71 : 612.015
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БИОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ИХ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ПРИ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ РАБОТНИКОВ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ Гимранова Г.Г., Тимашева Г.В., Бадамшина Г.Г.
ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», Уфа, Россия
Сравнительная оценка изменений биохимических показателей у работников нефтедобывающей и нефтехимической промышленности выявила выраженное увеличение продуктов перекисного окисления липидов, среднемолекулярных пептидов, показателей липидного обмена и активности ферментов сыворотки крови. Данные показатели информативны и диагностически значимы при выявлении ранних нарушений в состоянии здоровья работников.
Ключевые слова: биохимические исследования, нефтедобывающая промышленность, нефтехимическое производство, липидный спектр, перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита, среднемолекулярные пептиды.
COMPARATIVE ANALYSIS OF BIOCHEMICAL RESEARCH, IT,S DIAGNOSTIC IMPORTANCE AT ASSESSMENT IN HEALTH OF WORKERS OF PETROLEUM AND
PETROCHEMICAL INDUSTRY Gumranova G.G., Timashtva G.V., Badamshina G. G.
Ufa Research Institute of Occupational Medicine and Human Ecology, Ufa,Russia
Comparative analysis of biochemical indicators of workers of petroleum and petrochemical industry revealed a marked increase in lipid peroxidation products, middle molecular peptides, parameters of lipid metabolism and blood serum enzyme activity. These indicators are informative and diagnostically significant in detection of early disorders in health of workers. Key words: biochemical research, petroleum industry, petrochemical production , lipid spectrum, lipid peroxidation, antioxidant protection, middle molecular peptides.
Введение
На современном этапе одной из важнейших задач и приоритетных направлений медицины труда является выявление патогенетических основ общих и специфических реакций организма на действие вредных факторов производства с целью разработки и обоснования лабораторных критериев, позволяющих объективно диагностировать в преморбидный период и оценивать течение профессиональных и производственно обусловленных заболеваний, а также эффективность проводимых профилактических и лечебных мероприятий [1, 2]. Любое патологическое состояние связано с нарушением метаболических процессов на уровне клетки и субклеточных структур [6, 7]. Установлено, что нарушение стабильности и проницаемости биомембран сочетается с изменением активности ферментов, различающихся по степени прочности связи с мембранами
внутриклеточных органелл, что свидетельствует о лабилизации биомембран и позволяет судить о наличии мембраноповреждающего эффекта химических загрязнителей.
В последние годы работами ряда ученых доказана ведущая роль свободнорадикальных и перекисных процессов в патогенезе патологических состояний, возникающих в организме при поражении химическими веществами. По мнению исследователей, развитию заболеваний токсической природы способствует свободнорадикальный механизм повреждения плазматических, митохондриальных и ядерных мембран вследствие повреждения сосудов и гистогематических барьеров [5, 8, 9]. В связи с этим, критерии диагностики должны основываться на изучении ранних биохимических, функциональных сдвигов, предшествующих выявлению отчетливых клинических симптомов [11, 12].
Ведущее место в комплексе вредных факторов производственной среды в нефтедобывающей промышленности принадлежит компонентам нефти: углеводородам, сероводороду, оксиду азота. Вредные производственные факторы в нефтехимическом производства представлены сложным комплексом вредных веществ 1-4 класса опасности с различным характером действия на организм работника - раздражающим, общетоксическим, наркотическим (ароматические углеводороды, бензол, оксиды этилена и пропилена и др.) [3].
Целью настоящего исследования являлся сравнительный анализ изменений биохимических показателей сыворотки крови у работников при воздействии неблагоприятных факторов производственной среды предприятий нефтедобывающей и нефтехимической промышленности.
Материалы и методы
Проведено углубленное биохимическое исследование сыворотки крови у 416 работников нефтедобывающей промышленности и 370 работников нефтехимического производства полиэфирных смол. Основные профессиональные группы в
нефтедобывающей промышленности представлены бурильщиками и их помощниками, операторами капитального, подземного ремонта скважин (КРС, ПРС) и операторами по добыче нефти и газа (ДНГ), машинистами, группа сравнения - инженерно-технический персонал. В нефтехимических производствах основными профессиями являлись аппаратчики, слесари по ремонту технологических установок (слесарь РТУ), группа сравнения - слесари по контрольно-измерительным приборам и автоматике (слесарь КИПиА), общий класс условий труда которых относился к допустимому классу (класс 2). Среди обследованных преобладали лица мужского пола. Группы были сопоставимы по возрасту и стажу работы.
Биохимические методы включали оценку состояния сердечно-сосудистой системы (содержание общего холестерина (ОХ), холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП), холестерина липопротеидов низкой плотности (ХС ЛПНП), индекс атерогенности (ИА), содержание триглицеридов (ТГ)), функционального состояния печени - активность ферментов аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), у-глутамилтрансферазы (ГГТ), щелочной фосфатазы (ЩФ) и содержание билирубина. Определялись показатели окислительного метаболизма (малоновый диальдегид (МДА),
уровень среднемолекулярных пептидов. Система антиоксидантной защиты оценивалась по активности каталазы, общей антиоксидантной активности (АОС). Биохимические исследования были выполнены унифицированными методами [4]. Исследования показателей липидного обмена и активности ферментов выполнялись на автоматическом биохимическом анализаторе «Autohumalyzer-900 plus». Активность каталазы и общую антиоксидантную активность в сыворотке крови обследованных лиц определяли спектрофотометрическими методами, уровень молекул средней массы определяли при X 254 и X 280 нм.
Результаты исследования обработаны с использованием пакета прикладных программ «Microsoft Excel» с определением средних величин, показателя достоверности по коэффициенту Стьюдента (t) и уровня значимости (р). Стажевая детерминированность нарушений здоровья определена с помощью коэффициента корреляции (r).
Результаты
Результаты биохимического обследования работников нефтедобывающей промышленности показали, что наиболее выраженные сдвиги были отмечены в показателях липидного обмена. Из общего числа обследованных 30,2% нефтяников имели повышенный уровень холестерина, 16,0% повышенный уровень триглицеридов. Значения общего холестерина превышали нормальный уровень у 37,8% машинистов, 36,6% операторов КРС, ПРС, 27,3% бурильщиков и их помощников и у 25,8% операторов ДНГ.
Установлено, что 18,3% операторов КРС, ПРС; 15,5% машинистов, 14,6% бурильщиков и их помощников, 15,6% операторов ДНГ имели повышенный уровень триглицеридов (ТГ). Частота выявленной гиперхолестеринемии, гипертриглицеридемии у работников всех профессиональных групп достоверно выше, чем у лиц инженерно-технического персонала (р<0,01, р<0,001).
При анализе значений общего холестерина у нефтяников в зависимости от стажа установлена тенденция к повышению частоты гиперхолестеринемии у работников основных профессий. Наибольшее число отклонений наблюдалось у бурильщиков, у машинистов и операторов КРС, ПРС и операторов ДНГ при стаже более 15 лет (таблица 1). Выявлена высокая частота отклонений по уровню холестерина у работников со стажем до 5 лет: у 30,0% бурильщиков, 30,0% операторов КРС, ПРС; 27,6% машинистов, 22,2% операторов ДНГ.
Обращает на себя внимание, что уровень холестерина и триглицеридов на верхней границе нормальных величин определялся у 75 % и 45 % нефтяников, соответственно, что подчеркивает степень выраженности нарушений липидного обмена.
Исследование процессов свободнорадикального окисления по уровню малонового диальдегида обнаружило образование избыточного количества продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) у 40% обследованных. При этом, чаще эти нарушения выявлялись у операторов КРС, ПРС (59,3%), бурильщиков (48,7%) и операторов по добыче нефти и газа (48%). Данный характер изменений может быть связан с механизмом действия углеводородов. Как хорошие растворители, углеводороды, вероятно, активно взаимодействуют с липидами, являющимися важнейшими компонентами биомембран.
Таблица 1.
Частота отклонений биохимических показателей у работников нефтедобывающей промышленности в зависимости от стажа (Р±т)
Профессии Число Стаж, Холестерин Тригли ПОЛ
обследо лет цериды
ванных
Бурильщики 40 0-5 30,0±7,2* 15,0±5,8 32,5±7,8
44 6-10 13,6±5,2 9,0±3,8 30,0±7,0
29 10-15 27,6±8,3 17,2±6,7 48,2±8,6
30 >15 43,3±9,0* 20,0±6,8 43,3±8,8
Машинисты 29 0-5 27,6±8,3* 13,8±6,6 31,0±8,7
54 6-10 25,9±6,0 11,1±3,6 27,6±8,7
20 10-15 30,0±10,2 15,0±7,6 35,0±10,8
45 >15 40,0±7,3* 22,2±6,0 48,8±8,0
Операторы 10 0-5 30,0±14,5 10,0±9,5 50,0±16,8
КРС, ПРС 33 6-10 30,0±8,0* 18,2±6,8 39,4±8,6
19 10-15 21,1±9,4 21,1±9,8 47,4±12,0
31 >15 41,9±8,9* 19,3±6,8 65,0±8,7
Операторы 18 0-5 22,2±9,8 13,2±3,8 33,3±11,0
ДНГ 31 6-10 19,4±7,1 13,0±5,3 35,5±8,8
17 10-15 23,5±10,3 17,7±9,2 41,2±11,8
23 >15 39,1±10,2* 21,6±8,8 52,2±10,8
Инженер- 18 0-5 6,0±6,0 - 17,0±8,8
технич. 20 6-10 9,7±7,0 5,0±5,0 20,0±8,8
персонал 18 10-15 10,6±7,8 6,0±6,0 27,8±10,6
17 >15 14,8±6,8 7,0±5,0 26,3±8,6
Примечание: * - р<0,05 - показатели статистически значимо отличающиеся от группы контроля.
взаимодействуют с липидами, являющимися важнейшими компонентами биомембран. Нарушение их структуры и функции является одним из проявлений мембраноповреждающего действия токсических веществ, одной из причин которых является нарушение свободнорадикальных реакций перекисного окисления липидов [9].
Одновременно установлено, что 45,6% обследованных определялся повышенный уровень молекул средней массы. Среди профессиональных групп у 49,0 % бурильщиков и 49,2% операторов КРС, ПРС определялись повышенные значения молекул средней массы. Следует отметить, повышение среднемолекулярных пептидов, являющихся неспецифическим маркером эндогенной интоксикации, обнаружено у работников основных профессиональных групп со стажем работы до 5 лет. Частота повышения данного показателя сохранялась во всех стажевых группах.
Как известно, при хронической интоксикации углеводородами снижаются антитоксическая функция печени и секреторная функция органов пищеварения [10]. По результатам биохимических исследований функционального состояния печени установлено повышение активности ГГТ у значительной части работников нефтедобычи: у бурильщиков и их помощников - 41,1%; операторов КРС, ПРС - 44,2%; операторов ДНГ - 22,5%.
Одновременно выявлено повышение активности АЛТ у 10,7 % и АСТ у 10,2% обследованных. Наиболее часто повышение активности АЛТ и АСТ обнаружено у бурильщиков (соответственно 14,8% и 13,4 %). Гиперферментемия у операторов КРС, ПРС обнаружена несколько реже - АЛТ у 8,4% и АСТ у 6,0 % обследованных. Повышение активности АЛТ и АСТ является признаком цитолитического синдрома - нарушения целостности мембран гепатоцитов и функциональной активности клетки. Преимущественное повышение активности ГГТ и АЛТ предполагает токсическую природу патологических изменений в печени. Выявленная нами гиперферментемия, а также усиление процессов ПОЛ свидетельствует о метаболических нарушениях в печени, главным образом в жировом обмене, что согласуется с данными литературы [8]. Изучение пигментной функции печени установило умеренную гипербилирубинемию у 22,0% нефтяников. Данные изменения обнаружены у работников основных профессий: у бурильщиков и их помощников - 22,1%; операторов КРС, ПРС - 21,1%; операторов ДНГ -25,6%.
Таким образом, анализ результатов биохимического обследования работающих в нефтедобывающей промышленности выявил значительные нарушения липидного обмена, увеличение процессов свободнорадикального окисления и уровня среднемолекулярных пептидов, а также повышение активности индикаторных ферментов и содержания билирубина.
Результаты обследования работников производства полиэфирных смол выявили также выраженные сдвиги в показателях липидного обмена. У 48,7% лиц значение общего холестерина превышало нормальный уровень 5,2 ммоль/л. Среди профессиональных групп наибольший процент лиц с гиперхолестеринемией выявлен у аппаратчиков (49,1%) и слесарей РТУ (49,4%), в тоже время повышение содержания холестерина обнаружено у 35,6% слесарей КИПиА.
С увеличением стажа работы на производстве число лиц с гиперхолестеринемией увеличивалось (рис. 1). Повышенные значения холестерина имели 27,9% работников со стажем до 5 лет, 49,4% - со стажем 6-10 лет, 69,0% - со стажем более 11 лет.
Исследования триглицеридов обнаружили превышение референтных значений у 10,2% обследованных. Установлена аналогичная тенденция повышения частоты триглицеридемии у работников с увеличением стажа работы на производстве. Исследования других показателей липидного обмена выявило достоверное повышение ХС ЛПНП у 40,7% обследованных, наибольшая частота отклонения от нормы наблюдалась у слесарей РТУ (44,7%). Уровень антиатерогенного ХС ЛПВП ниже 0,9 ммоль/л определялся у 34,6% рабочих, чаще у слесарей РТУ (41,3%).
70
60
л г а
0
1 50
к 40 ш 30
20 10
ОХ ХС ЛПВП ТГ ХС ЛПНП ИА
Изменение показателей липидного обмена в зависимости от стажа
0
и до 5 лет
□ до 10 лет
□ больше 11 лет
Рис.1. Частота отклонения показателей липидного обмена у работников завода производства полиэфирных смол в зависимости от стажа работы.
Значения индекса атерогенности, полученного нами как отношение атерогенных фракций холестерина к неатерогенным, было повышено в 1,1 -1,5 раза по сравнению с нормальными величинами (<3,5) у каждого второго обследованного. Анализ проведенных исследований обнаружил прямую зависимость между частотой увеличения уровня ХС ЛПНП, индекса атерогенности, понижения содержания ХС ЛПВП и длительностью стажа работы (рис.1). Данные изменения, вероятно, связаны с воздействием химических факторов производства полиэфирных смол на метаболизм липидов в организме работников. Высокая частота увеличения содержания ХС ЛПНП, ИА с одновременным снижением ХС ЛПВП позволяет предполагать формирование атерогенных процессов на уровне липопротеидного спектра крови. Полученные результаты согласуются с выявленными заболеваниями сердечно-сосудистой системы, распространенность которых составила 39,6 %.
Результаты исследования системы свободно-радикального окисления показали, что средние значения активности каталазы и содержания продуктов ПОЛ превышали референтные значения до 3,8 раз, общая антиоксидантная активность была снижена (таблица 2).
Таблица 2.
Показатели системы перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита у работников химического комплекса (М+т)
Показатели У работников Референтные значения
Каталаза, мКат/л 40,64+1,70 10,6-23,0
ПОЛ, мкмоль/л 5,50±0,09 1,43-4,30
АОС, ммоль/л 1,2±0,1 1,30-1,77
Оценка полученных результатов у работников в зависимости от стажа работы позволяет выделить следующие особенности в динамике показателей системы перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита: у работающих в условиях нефтехимического
комплекса до 10 лет выявлены высокие значения показателей перекисного окисления липидов, которые по мере увеличения контакта с вредными производственными факторами, остаются стабильными. Указанное, вероятно, свидетельствует об усилении деградации полиненасыщенных жиров активными формами кислорода и о возникновении оксидативного стресса в организме у работников, занятых в условиях нефтехимического комплекса. Повышение активности каталазы, как первого звена внутриклеточной защиты от активных форм кислорода, сохранялось у работников с различным стажем работы (r = 0,66), что, возможно, обусловлено напряженностью метаболических процессов вследствие необходимости достаточного обеспечения антиокислительной функции.
При оценке эндогенной интоксикации у работников производства полиэфирных смол было установлено, что уровни средних молекул у работников основной группы были достоверно повышены по сравнению с данными группы сравнения при длине волны X 254 нм 0,302 у.е. и 0,274 у.е., соответственно (р<0,01), при длине волны X 280 нм - 0,317 у.е. и 0,261 у.е., соответственно (р<0,001).
Дестабилизация клеточных и внутриклеточных мембран гепатоцитов вследствие усиления процессов перекисного окисления липидов, сопровождается выходом в периферическую кровь внутриклеточных ферментов АЛТ, АСТ, ГГТ. Нами обнаружено повышение активности у-глутамилтрансферазы у 8,0% обследованных. Были установлены достоверно значимые различия в частоте повышения активности у-глутамилтрансферазы у аппаратчиков по сравнению со слесарями КИПиА. У аппаратчиков гиперферментация ГГТ встречалась в 4,7 раз чаще, чем у слесарей КИПиА и в 1,1 раз чаще, чем у слесарей РТУ (рис. 2). Повышение активности у-глутамилтрансферазы является одним из диагностических признаков токсического поражения печени.
Изучение активности аминотрансфераз выявило повышение АСТ у 8,8% и АЛТ у 7,7% обследованных. При этом, у работников со стажем от 5 до 10 лет определялась преимущественная гиперферментемия АЛТ по сравнению с АСТ, что можно расценивать как ранние специфические изменения при печеночной патологии, развивающиеся под воздействием вредных производственных факторов.
Среди профессиональных групп более высокая частота повышения активности аминотрансфераз установлена у аппаратчиков и слесарей РТУ по сравнению со слесарями КИПиА (рис. 2). У аппаратчиков гиперферментемия АСТ и АЛТ выявлялась в 5,7 и 4,9 раз чаще, соответственно, чем у слесарей КИПиА. Одновременно установлено повышение активности щелочной фосфатазы и лактатдегидрогеназы, чаще определяемое у аппаратчиков.
Изучение пигментной функции печени установило небольшую гипербилирубинемию у 5,1% обследованных, чаще выявленную у аппаратчиков (9%) и у слесарей по ремонту оборудования (6,4%). Анализ полученных результатов показал, что гиперферментемия, гипербилирубинемия наиболее часто выявлялись у основных профессиональных групп -аппаратчиков и слесарей РТУ по сравнению со слесарями КИПиА, что дает основание предполагать токсическое воздействии продуктов производства на функциональное состояние печени.
16 3 14
I 12
I
н
о
I
0) I
о
Ц
а н о
10
□ АЛТ
□ АСТ
□ ЩФ 0ГГТ
□ ЛДГ
□ билирубин
Е Общий белок
Аппаратчики
Слесари РТУ Профессия
Слесари КИПиА
Рис 2. Частота отклонения показателей активности ферментов у работников основных профессиональных групп производства полиэфирных смол.
Таким образом, комплексное биохимическое обследование работников нефтедобывающей промышленности и производства полиэфирных смол обнаружило значительные изменения липидного обмена (рис. 3).
50,0
45,0
I 40,0 а
х 35,0
I-
о
J 30,0 >s
5
щ 25,0
г
о
Si 20,0
i-
o
5 15,0 о i? 10,0
5,0
0,0
48,7
Нефтедобывающая промышленность
Нефтехимическая промышленность
Холест ТГ ПОЛ средн. АЛТ АСТ ГГТ
Мол.
Рисунок 3. Частота отклонений от нормы биохимических показателей у работников различных производств.
Выявленные нарушения липидного обмена являются риском развития атеросклеротических процессов. Частота отклонений липидного профиля у обследованного контингента значительно превышала долю лиц с диагностированными заболеваниями
8
6
4
2
0
сердечно-сосудистой системы, что определяет высокую информативность и значимость исследований липидного спектра для диагностики нарушений в доклинический период.
Увеличение содержания продуктов перекисного окисления липидов, повышение активности каталазы, снижение общей антиоксидантной активности, установленные у работников основных профессиональных групп, свидетельствуют о возникновении оксидативного стресса, что является признаком доклинических нарушений в организме работников. Определение процессов свободно-радикального окисления и содержания молекул средней массы могут являться интегральными показателями метаболических нарушений в организме при воздействии различных по химической природе факторов производственной среды.
Повышение активности ферментов в зависимости от стажа наряду с умеренной гипербилирубинемией характеризуют нарушение функциональной активности гепатоцитов и билирубинвыделительной функции печени. Преимущественное повышение активности ГГТ, АЛТ и ЛДГ предполагает токсическую природу патологических изменений в печени.
Анализ полученных результатов подтвердил значимость комплексного биохимического обследования для оценки метаболических нарушений в организме при воздействии неблагоприятных факторов производственной среды нефтедобывающей промышленности и производства полиэфирных смол. Широкое внедрение комплексных биохимических исследований позволит решить ряд теоретических и практических задач профессиональной патологии.
Список литературы:
1. Измеров Н. Ф. Концепция долгосрочного социально-экономического развития российской федерации на период до 2020 г. («стратегия 2020») и сохранение здоровья работающего населения России / Н. Ф. Измеров // Медицина труда и промышленная экология. - 2012. - № 3. С. 1 - 8.
2. Измеров Н. Ф. Актуализация вопросов профессиональной заболеваемости / Н. Ф. Измеров // Здравоохранение Российской Федерации. - 2013. - № 2. - С. 14 - 17.
3. Карамова Л. М. Профессиональный риск для здоровья работников химических и нефтехимических производств / Л. М. Карамова, Л. К. Каримова, Г. Р. Башарова. - Уфа, 2006.
- 316 с.
4. Камышников В. С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике / В. С. Камышников. - Минск, 2002. - 493 с.
5. Изучение окислительного метаболизма в профпатологии // Медицина труда и промышленная экология / В. А. Кирьянов, Н. А. Павловская, Л. М. Сааркоппель и др. - 2004.
- № 4. - С. 22 - 26.
6. Кузьмина Л. П. Патоморфоз современных форм профессиональных заболеваний / Л. П. Кузьмина, Н. И. Измерова, Т. Б. Бурмистрова // Медицина труда и промышленная экология. - 2008. - № 6. - С. 18 - 24.
7. Патоморфоз и современная эволюция профессиональных и производственно обусловленных заболеваний / И. О. Маринкин, Е. Л. Потеряева, Л. А. Шпагина, А. Я. Поляков // Медицина труда и промышленная экология. - 2010. - № 8. - С. 1 - 6.
8. Мышкин В. А. Окислительный стресс и повреждения печени при химических воздействиях В. А. Мышкин, А. Б. Бакиров. - Уфа, 2010. - 176 с.
9. Мышкин В. А. Окислительный стресс как фактор риска вторичных повреждений печени химическими веществами В. А. Мышкин, А. Б. Бакиров, Э. Ф. Репина // Здравоохранение Российской Федерации. - 2011. - № 4. - С. 32 - 33.
10. Мухаметова Г. М. К вопросу о специфическом и неспецифическом действии нефтепродуктов на организм / Г. М. Мухаметова // Материалы всесоюзного совещания по вопросам гигиены труда и состояния здоровья рабочих нефтеперерабытывающих предприятий. - М., 1968. - С. 54-56.
11. Павловская Н. А. Выбор лабораторных биомаркеров для раннего выявления неблагоприятного действия вибрации на организм / Н. А. Павловская, Л. И. Антошина // Клиническая лабораторная диагностика. - 2012. - № 1. - С. 13 - 15.
12. Роль лабораторных исследований в диагностике ранних метаболических нарушений у работников нефтехимического производства / Г. В. Тимашева, Л. П. Кузьмина, Г. Г. Бадамшина, Л. К. Каримова // Медицина труда и промышленная экология. - 2013. - № 3. С. 15 - 20.
