ОЦІНКА РИЗИКУ РОЗВИТКУ аутоімунних захворювань шкіри У НАСЕЛЕННЯ, ПРОЖИВАЄ В УМОВАХ ВПЛИВУ РІЗНОГО РІВНЯ антропогенного навантаження

1. бібліографічна ПОСИЛАННЯ

1 сітку Н.П. 1 Миколаєва Т.В. 1 Полякова В.С. 1 Вороніна Л.Г. 1

1 ФГБОУ ВО «Оренбурзький державний медичний університет» Міністерства охорони здоров'я Російської Федерації

У статті представлені результати еколого-епідеміологічного дослідження, проведеного на трьох територіях промислових міст, що відрізняються за рівнем антропогенного забруднення. Сумарний вплив комплексу забруднювачів на 1-й території було в 4,2 рази вище, ніж на 3-й території, і в 1,2 рази вище, ніж на 2-й території. Розрахунок коефіцієнтів небезпеки показав (HQ), що найбільший внесок у ризик розвитку неонкологічних захворювань на 1-й території проживання вносять мідь, цинк, діоксид азоту, діоксид сірки; на 2-й території - сірководень, марганець, цинк; на 3-й - свинець, хром, марганець. Сумарний індекс небезпеки (HI) для критичних органів і систем склав на 1-й території 19,68; на 2-й території - 13,56 і на 3-й території відповідно дорівнював 4,64. Встановлено високі індекси небезпеки ураження імунної системи, які на всіх трьох територіях проживання були приблизно однаковими і становили від 1,76 до 1,96. Рівні захворюваності на аутоімунні захворювання шкіри на досліджуваних територіях не мали статистично значущих відмінностей: на 1-й території проживання поширеність дорівнювала 6,69 випадку на 10000 населення, на 2-й території - 6,97 випадку на 10000 населення і на 3-й території - 6,96 випадку на 10000 населення. Була висунута гіпотеза про те, що при формуванні ризику розвитку аутоімунних захворювань шкіри мають значення якісні показники забруднення, їх доза і ступінь кумуляції в організмі. Апробація цієї гіпотези в модельному експерименті дозволила встановити, що важкі метали (хром, нікель, свинець) призводять до зміни проліферативного і апоптотического відповіді кератиноцитів. Активація апоптозу, індукованого важкими металами, може грати роль в патогенезі аутоімунних захворювань шкіри.

активація апоптозу

важкі метали

імунна системі

сумарний індекс небезпеки

поширеність

аутоімунні захворювання шкіри

1. Бабіченко І.І., Ковязин В.А. Нові методи імуногістохімічної діагностики пухлинного росту: навчальний посібник. - М.: РУДН, 2008.

2. Овсяннікова Н.М. Особливості адаптаційних реакцій людини в зв'язку з вмістом важких металів в організмі // Вчені записки Кримського федерального університету ім. В.І. Вернадського. Біологія. Хімія. - 2010. - Т. 26 (62). - № 2. - С. 142-151.

3. Рахманін Ю.А. Актуалізація проблем екології людини та гігієни навколишнього середовища та шляхи їх вирішення // Гігієна і санітарія. - 2012. - № 5. - С. 4-8.

4. сітки А.Г., сітка Н.П., Макарова Т.М., сітка І.М. Особливості адаптованості дітей до чинників середовища проживання і критерії їх оцінки // Гігієна і санітарія. - 2005. - № 6. - С. 57.

5. Ярова Г.А., Нешкова Е.А., Мартинова Е.А., Блохіна Т.Б. Роль протеолітичних ферментів в контролі різних стадій апоптозу // Лабораторна медицина. - 2011. - № 11. - С. 39-53.

6. Banerjee BD, Chakraborti A., Suke SG, Ahmed RS, Tripathi AK Xenobiotic-induced immune alterations: Implications in health and disease // Indian. J Biochem. Biophys. - 2008. - Vol. 45. - P. 7-15.

7. Beaver LM, Stemmy EJ, Schwartz AM, Damsker JM, Constant SL, Ceryak SM et al. Lung inflammation, injury, and proliferative response after repetitive particulate hexavalent chromium exposure // Environ. Health Perspect. - 2009. - Vol. 117. - № 12. - P. 1896-1902.

8. Das KK, Das SN, Dhundasi SA Nickel, its adverse health effects & oxidative stress // Indian. J. Med. Res. - 2008. - Vol. 128. - № 4. - P. 412-425.

9. Glantz SA Primer of Biostatistics. - 5th edition. - New York: McGraw-Hill Inc, 2002.

10. Jan AT, Azam M., Siddiqui K., Ali A., Choi I., Haq QM Heavy Metals and Human Health: Mechanistic Insight into Toxicity and Counter Defense System of Antioxidants // Int. J. Mol. Sci. - 2015. - Vol. 16. - № 12. - P. 29592-29630.

11. Müller-Röver S., Handjiski B., van der Veen C., Eichmüller S., Foitzik K., McKay IA et al. A comprehensive guide for the accurate classification of murine hair follicles in distinct hair cycle stages // J. Invest. Dermatol. - 2001. - Vol. 117. - № 1. - P. 3-15.

12. Paus R., Handjiski B., Eichmüller S., Czarnetzki BM Chemotherapy-induced alopecia in mice. Induction by cyclophosphamide, inhibition by cyclosporine A, and modulation by dexamethasone // Am. J. Pathol. - 1994. - Vol. 144. - № 4. - P. 719-734.

13. Peng Y., Martin DA, Kenkel J., Zhang K., Ogden CA, Elkon KB Innate and adaptive immune response to apoptotic cells // J. Autoimmun. - 2007. - Vol. 29. - P. 303-309.

14. Pieterse E., Hofstra J., Berden J., Herrmann M., Dieker J., van der Vlag J. Acetylated histones contribute to the immunostimulatory potential of neutrophil extracellular traps in systemic lupus erythematosus // Clin. Exp. Immunol. - 2015. - Vol. 179. - № 1. - P. 68-74.

15. Yu C., Chang C., Zhang J. Immunologic and genetic considerations of cutaneous lupus erythematosus: a comprehensive review // J. Autoimmun. - 2013. - Vol. 4. - P. 34-45.

В останні роки в усьому світі особлива увага приділяється погіршення екологічної обстановки. Причому темпи розвитку антропогенних змін навколишнього середовища значно випереджають адаптаційні можливості організму людини [3; 4]. Підвищений рівень вмісту різних токсичних речовин, в тому числі важких металів [6; 10], у викидах і стоках промислових підприємств призводить до їх накопичення в навколишньому середовищі і надходженню в організм людини [3; 8]. Незважаючи на пильну увагу до проблеми несприятливого впливу екологічних факторів, їх вплив на розвиток аутоімунних захворювань шкіри (АІЗК) практично не досліджено; відсутня оцінка ризику для здоров'я населення з урахуванням території його проживання.

У зв'язку з цим метою дослідження було визначення ризику розвитку і поширеності АІЗК в залежності від рівня антропогенного забруднення територій проживання.

Матеріали і методи дослідження

Еколого-епідеміологічне дослідження проведено на трьох територіях промислових міст Оренбурзької області (1-я територія - м Медногорск, 2-я територія - м.Оренбург, 3-тя територія - м Бугуруслан), що відрізняються рівнем антропогенного забруднення. При гігієнічній оцінці навколишнього середовища, що формується в реальних умовах проживання, досліджено вміст хімічних речовин, що забруднюють повітряне середовище, грунт, питну воду за даними регіональної системи соціально-гігієнічного моніторингу, даних управління з гідрометеорології та моніторингу навколишнього середовища. Аналіз забруднення атмосферного повітря проводився відповідно до ГОСТ 17.2.3-01-86 і РД 52.04.186-89 з визначенням сумарного показника забруднення атмосферного повітря - До повітря. Аналіз грунту на досліджуваних територіях здійснювався відповідно до СанПин 2.1.7.1278-03 «Санітарно-епідеміологічні вимоги до якості грунту»; для металів і мікроелементів, що мають ГДК, розраховувалися середні рівні вмісту в частках ГДК, оцінка ступеня хімічного забруднення грунту дана за сумарним показником (К грунту), який визначений як сума коефіцієнтів концентрацій окремих компонентів забруднення.

Для оцінки якості питної води була проведена викопіювання даних результатів дослідження проб з водопровідної мережі відповідно до ГОСТ 24481-80. Якість питної води оцінювалося по 24 показникам на відповідність СанПин 2.1.4.1074-01. На підставі отриманих даних розраховані сумарні рівні антропогенного навантаження на досліджувані території.

Оцінка ризику здоров'ю населення, що зазнає різного рівня антропогенного впливу, здійснено відповідно до керівництвом Р 2.1.10.1920-04 «Керівництво з оцінки ризику для здоров'я населення при впливі речовин, що забруднюють навколишнє середовище». Поширеність аутоімунних захворювань на досліджуваних територіях проведена шляхом викопіювання даних з рахунків-реєстрів медичних установ Оренбурзької області, спрямованих на оплату в Територіальний фонд обов'язкового медичного страхування з виключенням повторюваних персональних даних. Показники захворюваності представлені у вигляді середнього за п'ятирічний період (2011-2015 рр.) Числа випадків на 10000 населення і 95% -ного довірчого інтервалу (95% ДІ).

В рамках реалізації ризику розвитку аутоімунних захворювань шкіри і докази ролі забруднювачів, в тому числі важких металів, проведено модельний експеримент. Дослідження з оцінки впливу важких металів на проліферативну і апоптотичні активність кератиноцитів виконано на 25 самцях мишей лінії C57BL / 6 у віці 6-7 тижнів, з вихідної масою 15-17 р Миші були розподілені на 4 досвідчені і контрольну групу з 5 особин в кожній . Експериментальні тварини I дослідної групи в якості питної води отримували водний розчин сульфату цинку 0,1238 г / л (50 мг / л у перерахунку на цинк); II дослідної групи - водний розчин сульфату нікелю 0,0026 г / л (1 мг / л у перерахунку на нікель); III дослідної групи - водний розчин біхромату натрію двухосновного 0,001433 г / л (0,5 мг / л у перерахунку на хром); IV дослідної групи - водний розчин ацетату свинцю (трёхводний) 0,00054 г / л (3 мг / л у перерахунку на свинець). Тварини контрольної групи отримували чисту питну воду. Дослідження виконано на тлі індукції анагену шляхом депіляції волосся з шкіри спини тварин [12] восковими міні-смужками WaxStrips «Beauty formulas» (Drammock International LTD., Великобританія) під ефірним наркозом, виробленої на 17-й день експерименту. На 9-ту добу після депіляції, відповідні пізнього анагенной [11], всі тварини були виведені з експерименту шляхом декапитации під ефірним наркозом. Морфологічному дослідженню підлягали зразки шкіри, раніше підданої депіляції розміром 10,0 х 15,0 мм. Після забору їх поміщали в 10% -ний нейтральний формалін і фіксували при кімнатній температурі протягом доби, потім після стандартної гістологічної проводки заливали в парафін. Експеримент проводився з дозволу Локального етичного комітету ГБОУ ВПО «ОрГМУ» МОЗ РФ (протокол № 131 від 15.12.2015 р), з дотриманням «Правил проведення робіт з використанням експериментальних тварин» (наказ МОЗ СРСР № 755 від 12.08.1977 р) і «Правил лабораторної практики в Російській Федерації» (Наказ МОЗ РФ від 19.06.2003 р № 267).

Проліферативну і апоптотичні активність кератиноцитів визначали імуногістохімічним методом на гістологічних зрізах шкіри товщиною 5 мкм і оцінювали шляхом розрахунку індексу проліферації (ІП) і індексу апоптозу (ІА). Виявлення пролиферирующих епітеліальних клітин, засноване на експресії їх ядрами білка Ki-67 [1], проводилося з використанням кролячих моноклональних антитіл до Ki-67 (clone SP6) (Cell marque, США) з візуалізацією Ki-67-позитивних клітин згідно з протоколом фірми виробника (Cell marque, США). Апоптотичні клітини виявлялися шляхом ідентифікації каспаз-3, з використанням первинних антитіл Human CPP 32 (caspase-3) Clone JHM62 згідно з протоколом фірми-виробника (Spring BioScience, США). Підрахунок клітин проводився не менше ніж в 15 полях зору при збільшенні × 600. Ki-67-позитивні клітини розпізнавалися за наявністю ядра коричневого кольору, каспаза-3-позитивні - по темно-коричневої зернистості в ядрі і цитоплазмі. Оцінювалися клітини покривного епітелію і епітеліальні клітини волосяних фолікулів - зовнішньої і внутрішньої оболонок піхви фолікула волоса, без урахування зони матриксу, де через скупчення гранул меланіну мічені ядра клітин важко помітні. Для кожного поля зору розраховували індекс проліферації і індекс апоптозу, які представляли собою частку позитивно забарвлених клітин до загальної кількості клітин, вираженого у відсотках [5]. Дані для кожної групи представлені у вигляді середньої арифметичної і стандартної помилки середньої (М ± m), і 95% -ного довірчого інтервалу (95% ДІ). Порівняння даних кожної з досвідчених груп та контрольної проводилося за допомогою критерію Манна-Уїтні (1947). У тому випадку, якщо довірчі інтервали для середніх значень порівнюваних показників мали трансгресії, відмінності між ними вважалися статистично незначущими [9].

Результати дослідження та їх обговорення

В результаті проведених досліджень встановлено, що забруднення атмосферного повітря 1-й території характеризується перевищенням ГДК діоксиду азоту в 1,62 рази, діоксиду сірки в 1,53 рази, нікелю в 2,1 рази, кадмію в 1,5 рази. На 2-й території зазначалося перевищення ГДК в атмосферному повітрі формальдегіду в 2,0 рази, 3,4-бенз (а) пірену в 2,1 рази, діоксиду азоту в 1,16 рази, свинцю в 2,0 рази. В атмосферному повітрі 3-й території жоден з виявлених забруднювачів не перевищував ГДК по середньодобовим концентрацій. При аналізі структури забруднення атмосферного повітря металами найбільший внесок вносили на 1-й території нікель (32%), кадмій (23%), хром (15%), марганець (12%); на 2-й території відповідно свинець (38%), нікель (26%), марганець (10%), хром (9%); на 3-й території металами-забруднювачами були свинець (58%), кадмій (17%), хром (15%).

У питній воді, якою користується населення, яке проживає на трьох досліджуваних територіях, ідентифіковані такі поллютанти, як хлориди, свинець, кадмій, нікель, залізо, фториди, хром, нітрати, алюміній, зміст яких було в межах допустимого рівня. У зв'язку з тим що грунт є акумулюючої середовищем, то за рівнем її забруднення можна додатково судити про стан атмосферного повітря та води, як контактує і акумулюючої середовища. Виявлено, що на 1-й території пріоритетними забруднювачами ґрунту є свинець (Кс. = 8,2), мідь (Кс. = 5,6), цинк (Кс. = 3,22); на 2-й території - хром (Кс. = 1,58), нікель (Кс. = 1,55), марганець (Кс. = 1,36), свинець (Кс. = 1,2); на 3-й території концентрації полютантів не перевищували ГДК або Кларка.

Оцінка величини антропогенного навантаження на організм населення, певна концентрацією забруднення атмосферного повітря, грунту і води в досліджуваних територіях, представлена ​​на малюнку 1, свідчить про те, що сумарний вплив комплексу забруднювачів на населення 1-й території в 4,2 рази вище, ніж на 3-й території та в 1,2 рази вище, ніж на 2-й території.

Мал. 1. Сумарна антропогенне навантаження на організм населення, що проживає на трьох досліджуваних територіях

З метою оцінки наслідків впливу багатокомпонентних забруднювачів на здоров'я населення проведено розрахунок неканцерогенними ризику. Встановлено, що з урахуванням розрахованих коефіцієнтів небезпеки (HQ) найбільший вклад в ризик розвитку неонкологічних захворювань на 1-й території проживання вносять мідь (HQ = 6,5), цинк (HQ = 3,2), діоксид азоту (HQ = 1, 53), діоксид сірки (HQ = 1,29). На 2-й території відповідно сірководень (HQ = 2,6), марганець (HQ = 1,83), цинк (HQ = 0,93); на 3-й території - свинець (HQ = 0,83), хром (HQ = 0,54), марганець (HQ = 0,22).

Аналіз даних, представлених в таблиці, свідчить про те, що найвищі сумарні ризики від забруднювачів були на 1-й території, де сумарний індекс небезпеки для критичних органів і систем склав 19,68; на 2-й території - 13,56 і на 3-й території відповідно дорівнював 4,64. Важливо відзначити, що при виключенні такого органу-мішені, як органи дихання, мають місце високі індекси небезпеки ураження імунної системи, які на всіх трьох територіях проживання були приблизно однаковими і становили від 1,76 до 1,96.

Сумарні індекси небезпеки для критичних органів і систем організму населення, що проживає на досліджуваних територіях

Критичні органи і системи

Сумарні індекси небезпеки (HI)

1-я територія

2-я територія

3-тя територія

Органи дихання

13,96

8,72

1,24

кров

1,47

0,72

0,61

ЦНС

0,43

1,22

0,12

Імунна система

1,96

1,80

1,76

Системні ураження

1,86

1,10

0,91

сумарний індекс

19,68

13,56

4,64

Підтвердженням ролі хімічних забруднювачів в ризик розвитку аутоімунних захворювань шкіри є поширеність останніх серед населення, яке проживає на трьох досліджуваних територіях. Встановлено, що середні показники числа аутоімунних захворювань шкіри у населення за останні п'ять років склали на 1-й території проживання 6,69 випадку на 10000 населення (95% ДІ 3,66-9,71 випадку на 10000 населення), на 2-й території - 6,97 випадку на 10000 населення (95% ДІ 6,28-7,65 випадку на 10000 населення) і на 3-й території - 6,96 випадку на 10000 населення (95% ДІ 4,65-9,26 випадку на 10000 населення). Аналіз отриманих даних дозволяє припустити, що, ймовірно, крім загального рівня антропогенного навантаження на організм, мають значення якісні показники забруднення, їх доза і ступінь кумуляції в організмі.

Апробація гіпотези в проведених експериментальних дослідженнях дозволила показати, що надходження в організм тварин I дослідної групи розчину сульфату цинку стимулювало проліферативну активність кератиноцитів (рис. 2).

Мал. 2. Індекси проліферації і апоптозу епітеліальних клітин шкіри мишей піддослідних груп (планки похибок позначають 95% -ний довірчий інтервал; * - p <0,01)

Індекс проліферації (ІП) кератіноцітів мишей I дослідної групи Склаві 18,57 ± 0,34% (95% ДІ 17,68-19,4%), перевіщівші на 85,7% ІП кератіноцітів мишей контрольної групи, что дорівнює 10,1 ± 0,33% (95% ДІ 9,39-10,95%). При цьом введення сульфату цинку не прізвело до Зміни апоптотической Домінанти епітеліальніх клітін кожи. Протілежні ЕФЕКТ були отрімані при введенні Міш'ам розчин сульфату нікелю. Введення цієї Речовини тваринам II дослідної групи прізвело до Збільшення ІА кератіноцітів на 65,6%, склавші 5,3 ± 0,21% (95% ДІ 4,79-5,87%) проти 3,2 ± 0,22% ( 95% ДІ 2,67-3,73%) у тварин контрольної групи, які не нада впліву на проліфератівній відповідь кератіноцітів. Надходження в організм мишей III дослідної групи Розчин біхромату калію актівовано як апоптоз кератіноцітів, так и їх проліферацію. Так, ІА кератіноцітів у мишей III дослідної групи перевіщів аналогічній Показник у тварин контрольної групи на 71,9% и Склаві відповідно 5,5 ± 0,22% (95% ДІ 4,92-6,07%) и 3,2 ± 0,22% (95% ДІ 2,67-3,73%). Індекс проліферації кератиноцитів у мишей III дослідної групи дорівнював 12,65 ± 0,29% (95% ДІ 11,89-13,4%), що на 26,5% перевищувало ІП кератиноцитів у тварин контрольної групи (10,1 ± 0,33% (95% ДІ 9,39-10,95%)). Надходження в організм тварин IV дослідної групи розчину ацетату свинцю активовано апоптоз кератиноцитів. Індекс апоптозу у тварин цієї групи в порівнянні з аналогічним показником у мишей контрольної групи був вище на 62,5% і склав 5,2 ± 0,37% (95% ДІ 4,16-6,23%). У той же час вплив ацетату свинцю зробило пригнічуючий вплив на проліферативну активність кератиноцитів. Індекс проліферації кератиноцитів мишей VI дослідної групи склав 7,14 ± 0,21% (95% ДІ 6,55-7,72%), що було нижче на 28,6% ІП кератиноцитів мишей контрольної групи, рівного 10,1 ± 0 , 33% (95% ДІ 9,39-10,95%).

Аналіз отриманих даних свідчить про те, що активація апоптозу, індукованого біхроматом натрію, супроводжується збільшенням проліферативної активності кератиноцитів, яке, ймовірно, носить компенсаторний характер. Це узгоджується з результатами окремих авторів, отриманих на прикладі інших тканин [7]. Однак активація апоптозу в разі надходження в організм тварин сульфату нікелю не супроводжується посиленням проліферації, а при введенні ацетату свинцю проліферативний відповідь кератиноцитів пригнічується. Активація апоптозу розглядається рядом дослідників як фактор, що сприяє виникненню аутоімунних реакцій [13; 15], що пов'язують з екстерналізація внутрішньоклітинних аутоантигенов і нездатністю фагоцитів до повноцінного видалення апоптотического матеріалу в разі масивного апоптозу [14].

Таким чином, отримані дані свідчать про те, що забруднення навколишнього середовища територій проживання впливає на розвиток аутоімунних захворювань шкіри, при цьому такі пріоритетні забруднювачі, як хром, нікель, свинець, призводять до зміни проліферативного і апоптотического відповіді кератиноцитів, підтвердженому експериментальними даними.

бібліографічна ПОСИЛАННЯ

Сітка Н.П., Миколаєва Т.В., Полякова В.С., Вороніна Л.Г. ОЦІНКА РИЗИКУ РОЗВИТКУ аутоімунних захворювань шкіри У НАСЕЛЕННЯ, ПРОЖИВАЄ В УМОВАХ ВПЛИВУ РІЗНОГО РІВНЯ антропогенного навантаження // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2016. - № 6 .;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25995 (дата звернення: 15.06.2019).

Пропонуємо вашій увазі журнали, что видають у видавництві «Академія природознавства»

(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)