Введение к работе
Актуальность.Установление и анализ характера взаимосвязей между реально действующим, потенциально опасными внеш-кесредовыми факторами :: различными нарушениями здоровья у отдельных лиц,или в определенных группах.субполуляциях.или целых популяциях остается сложной проблемой.которая еще далека от полного разрешения.Среди задач.возникающих в ходе практической работы,можно выделить.в связи с особой важностью.необходимость достоверного определения наличия генотоксических эффектов в изучаемых контингента/, и выявления среди многочисленных вероятных причин тех Факторов.которые доминируют в данной конкретной обстановке (ЗесИтап L.,1У7 ).Соответственно,тема данной диссертации предполагала создание научно-методической программы для выявления генотоксических эффектов и ее практическую реализацию в отдельных производственных контингентах.
Один из наиболее интенсивно развивающихся подходов к решению указанной задачи связан с усилиями направленными на установление зависимости типа "доза-эффект" (Valanis В., 1S36).
Для определения зеличины, полученной дозы применяют несколько различных способов,каждый из которых обладает и достоинствами.и недостатками. Соответственно,весьма актуальным представляется продолжение исследований методологического плана, которые позволили бы преодолеть имеющиеся трудности в указанном вопросе.
Целый ряд авторов используют способы,включающие прямое определение концентраций потенциально опасных соединений во Енешней среде,что в сочетании о установлением времени контакта дает возможность оценивать величину полученной дозы. Далее кор-
реляционный анализ тестируемых разными методами биологических эффектов открывает путь к изучению зависимостей типа "доза-эффект". Эта группа способов особенно успешно применяется и дает адекватные результаты в экспериментах.моделирующие разные ситуации (Sorsa М.l985;Narod S.А.,1989 ).Однако, попытки перейти от моделей к условиям,возникающим, например, на крупном химическом предприятии,встречают значительные трудности из-за многочисленности действующих на практике факторов, необходимости измерять постоянно меняющиеся концентрации потенциально опасных генотоксических агентов и оценивать различные биологические эффекты (Epler J.L., 1980; McDonald A. D.. 1989. Курков В.С.1990 ).Надо отметить также.что для подобных работ,обычно требуется дорогостоящее оборудование и формирование довольно больших коллективов из специалистов различных профилей.
Другая группа способов.основывается на определениях концентраций действующих агентов в различных биологических материалах (чаще всего в образцах крови) экспонированных лиц (Willems М.J.,1989 ).
Однако,применение этих способов часто оказывается весьма дорогостоящим мероприятием (особенно когда охватываются значительные контингенти экспонированнных лиц).Кроме того,ограничивает их использование и необходимость учета времени, прошедшего после экспозиции.В конкретных случаях,концентрация поступившего в организм ксенобиотика будет зависеть и от индивидуальных особенностей-способности к выведению . или модификации потенциально опасного агента.
Далее следует отметить способы, ориентированные на установление дозы по тестированию определенных биологических маркеров, то есть,по-существу.по некоторым проявлениям биологического эффекта.среди них в частности,много внимания уделяется определениям так называемых ДНК-аддуктов (Leurattl С.,1991).
В отдельную группу обычно выделяют скрннирующие исследования, основывающиеся на различных цитогенетических методах- от микроядерного теста,до анализа хромосомных аберраций и сестринских хроматидных обменов (Бочков Н. П.. 1986; Кулешов Н.П.1988;Арутюнян P.M.1989 ;Sorsa М. ,1991).
В последние годы активно ведутся разработки по привлечению ДНК-технологий для указанных целей и среди них-изученне гипервариабельных последовательностей в ДНК.анализ внепланового синтеза ДНК и др. (Tates A. D., 1990). Однако.пока создание надежной, достаточно универсальной и чувствительной системы биологической дозиметрии или индикации для человека остается лишь желанной перспективой, хотя попытки такого рода продолжаются .
Еще один из вариантов контроля за генотоксическими эффектами и , в частности,за уровнем мутационного процесса связан с анализом частот так называемых "сторожевых фенотипов" (Buffler
Р. Л. .1329 ). Специфика данного подхода, вкл.-очающего, например , анализ частот болезни Дауна или наследственной ахондроплазии. позволяет применить его пои изучении больших по размеру популяций для обнаружения изменений темпов мутационного процесса (Лазюк Г. И. ЛЭ65;Лунгг И.Н.. 1337;Czeizel Е. .1988 ).
Канцерогенез к тератогенез, наряду с мутагенезом,такке откосят к возможным проявлениям генстоксических эффектов. Соответственно, разрабатывается системы' анализа действия виешнесре-довых Факторов,использующие показатели указанных процессов (Бочков Н.П.,Напалкоз II.П..1S86;Leonard a. et all, 1983;Ashby J.,19Э1 ). Эти работы тесно примыкают к другим исследозэни-ям. основывающимся на гекетико-элидемиологическим методам. В Японии,США-к ряде западноевропейских государств активно изучаются изменения различных демографических показателей и характеристик состояния репродуктивной функции в целях установления корреляционных связей с определенными действующими внешнесре-довыми факторами (Тагглшга Т., 1Эг;4;Пегш)1пке К., 1985 ). Определенные преимущества для выявления генотоксических эффектов при этом имеют программы слежения,использующие в качестве учитываемых показателей такие нарушения репродуктивном функции,как спонтанные аборты (С/.) и врожденные порски развития у детей (ЕЛ?).Ьо-перзих установлено,что в происхождении данных показателей значительная роль принадлежит мутационной компоненте (Eov.-ards Р.. С., 1936; Лурье У.. В.. 1934. ). Во-вторых, попудяционная распространенность указанных событий достаточно высока (Neel J. V.,1984;Czelzel A.,1939;Лазюк Г. И., 1985; Куандыков Е. У.. 1990). Кроме того,СА и ВПР регистрируются в медицинских учреждениях, что делает их удобными для анализа при рз'сении задач, связанных с длительным слежением и изучением динамики частот СА и ВПР во времени.К важным особенностям подобных программ можно отнести также их относительно невысокую стойкость.
Таким образом,хотя \>ге существует ряд подходов к выявлению генотоксических эффектов у человека от действия внешнасре-довых факторов.разработка и практическая реализация адекватной программы исследования конкретных популяций или групп населения сталкивается со значительными трудностями научно-методического, организационного и окономического характера.По-видимому, в целом эту проблему следует отнести к числу нерешенных. В то же время обнаружение генотоксических эффектов в анализируемых выборках открызает пути к объективному формирований групп риска и далее і; внедрению различных мор профилактики.что в конечном счете будет влиять на состояние генетического здоровья.
Основой для создания подобной программы по нашему мнению может стать комплексное исследование показателей репродуктивной Функции в Еыбранных контингентах генетико-эпкдемиологи-ческими и другими методами,которое, во-первых позволит досто-
- 7 -верно оценить генотоксические проявления в достаточно больших по численности группах; во-вторых будет опираться на существующую организационную базу (же/.ские и медико-генетические консультации,медико-санитарные части и поликлиники);в-третьих, не столкнется с чрезмерно большими затратами.
Необходимость создания такой программы и. соответственно, актуальность всей проблемы подчеркивается обостряющейся экологической обстановкой,которая требует и скорейшего решения сохраняющихся методологических задач,и начала практического применения указанных программ. Очевидно,что,результаты обследования отдельных субпопуляций или определенных групп населения, полученные от внедрения разрабатываемых программ, могут внести конкретный вклад в решение такой актуальной проблемы как профилактика ВПР и других проявлений генотокснческих эффектов.
Цель и задачи исследования:
Целью данной работы было изучение исходов беременностей как показателей репродуктивной функции, а также ряда генети-ко-демографических характеристик в современных городских популяциях и определенных контингентах жителей,подвергающихся действию потенциально опасных внешнесредовых факторов; разработка на этой основе комплексных программ длительного слежения за генотоксическими эффектами.направленных на снижение эмбрио-летальности и детской смертности от ВПР.
Для достижения поставленной цели в ходе исследования решались следующие задачи:
1.Разработать и адаптировать к существующим условиям методы сбора и анализа информации о медико-генетических, профессиональных и социальных особенностях семей,в которых один из родителей или оба имели контакты с факторами, способными оказывать генотоксическое действие,а также семей контрольной группы.
2. Провести сравнительный анализ генетнко-демографической структуры городских популяций и отдельных контингентов жителей, подвергающихся действию потенциально опасных внешнесредовых факторов.
3.Оценить значение различных профессиональных вредностей, а также вклад бытовых вредностей (курение,алкоголизм) в проявления генотокснческих эффектов в городских популяциях и определенных по профессиональному признаку контингентах.
4.Разработать комплексную программу ретроспективного анализа показателей репродуктивной функции для выявления генотокснческих эффектов в экспонированных группах и популяциях.
5.Провести комплексное обследование нескольких производственных коллективов и изучить возможные корреляции между
- 8 -действием внеинесредовых факторов и генотоксическпми эффектами в экспонированных группах.
6.Разработать на оснсье алгоритма вероятностной принадлежности СА и ЕПР ь определенных типах экспонированных групп программу оценки риска з возникновении СА и ВПР,адаптированную к условиям современного производства на примере предприятий химической и электронной промышленности.
Научная новизна.
Проведенные методические разработки позволили создать новую комплексную программу выявления генотсксических эффектов в производственных контингентах, для которой основой стало использование ретроспективного анализа показателей репродуктивной Функции. Особенностями этой программы является сочетанное применение генеткко-эпидемиологического и семейного подходов , модифицированного метода учета доминантных деталей и компьютерный анализ, благодаря чему обеспечивается дифференцированная сценка мутагенного и тератогенного действия внешнесредовых факторов.
Впервые.с целью изучения генотоксических эффектов по одной v. той :;-:е программе обследованы бопьшие контингенти работников 8 предприятий нашей страны, относящихся по профилю к химической и электронной промышленности, и по полученным данным установлено генотоксическое действие производственных факторов Практически новыми можно считать результаты , позволившие выявить из реально существующего на производстве комплекса вредных внешнесредовых фактсрсБ , те, которые приводят к гепо-токсическнм эффектам. В частности, показано, что на одном из изученных химических заводов контакты с органическими веществами и действие; сума коррелировали со снижением толерантности к мутагенам или непосредственно вели к мутагенным эффектам, а на другом - аналогичную роль играли органические вещества и агрессивные неорганические соединения.
Созданные компьютерные банки данных, содержащие информацию, собранную по разработанной программе -изучения генотокси-ческих эффектов, были использованы для рассчетов коэффициентов линейной дискриминантной Функции в 12 парах сравнения данных о работниках*двух гавсдов химической промышленности. Эти новые і результаты,в свею очередь, позволили составить набор шкал для определения риска нарушений репродуктивной функции, который предлагается применять при медико-генетическом консультировании. Кроме того, в работе был получен ряд новых результатов при изучении генетико-декографических показателей для выбранных городских популяций, а также при анализе исходов беременностей з семьях работающих на вредном производстве,что будет отмечено в тексте.
Научно-практическая значимость работы. В ходе проведенных исследований получены данные о ряде генетико-демографических характеристик и показателях репродуктивной функции для четырех достаточно типичных городских популяций с преимущественно славянским населением, две из которых относятся к городам с миллионной численностью жителей, а две другие представляют малые и средние города. В этих популяциях были рассчитаны по результатам многолетних наблюдений частоты спонтанных абортов (от 8.5% до 9.9%) и частоты врожденных пороков развития (от 20%о до 24%о).Эти данные для разных городских популяциях оказались близки между собой (исключение составил Ангарск 5,8 % и 4,5%о соответственно).так же как и данные о распределении рожениц по возрастам, соотношению полов новорожденных и перинатальной смертности.а также доли детей с ВПР умерших в перинатальном периоде. При этом, если в мегаполисах, таких как Москва отмечалась тенденция к пан-миксному состоянию (Курбатова 0.Л.,1990.1992), в популяциях малых и средних городов удалось выявить существование брачной ассортативности, особенно выраженной для национальных меньшинств.
Несмотря на ухудшающееся состояние среды обитания в целом, в крупных городских популяциях не было обнаружено временного тренда интегрального показателя изменений репродуктивной функции (ЕМС). Вместе с тем. ретроспективный анализ показал,что для встречаемости различных нарушений репродуктивной функции в семьях существенное значение имели профессиональные контакты родителей с производственными вредностями и особенно с потенциальными мутагенами. Это сделанное заключение позволяет соо-риентировать программы выявления генотоксических эффектов на определенные профессиональные контингента.
Для указанных контингентов была разработана методология генетико-эпидемиологического анализа, и поиска генотоксических эффектов, которую затем практически реализовали в виде программы обследования сотрудников 8 различных предприятий. Существенным итогом этого стало достоверное обнаружение генотоксических эффектов и выделение наиболее опасных факторов из комплекса потенциально вредных воздействий, что позволяет сформировать соответствующие группы риска, а также использовать рассчитанные коэффициенты ЛДФ и создание шкал определения риска в медико-генетическом консультировании.
Положения.выносимые на зашиту.
1. Результаты сравнительного изучения исходов беремен-
- 10 -ностей.как показателей репродуктивной функции, в четырех различающихся по размерам городских популяциях, три из которых располагаются на Европейской территории,а одна относится к Сибирскому региону, позволившие выявить отсутствие динамики гено-токсических эффектов на популяционном уровне за период наблюдений.
2.Генетико-демографические данные об указанных популяциях, свидетельствующие о наличие брачной ассортативности у населения средних и малых городов, особенно выраженной у национальных меньшинств.
3.Генетикс-зпидемиологический анализ,показывающий,что существенное значение для возникновения нарушений репродуктивной функции, выражающихся в увеличении частот СА и ВПР имеет наличие контактов одного или обоих родителей с определенными профессиональными вредностями.
4. Разработка новой комплексной программы ретроспективного изучения исходов беременностей в сочетании с анализом профессиональных маршрутов, генетихо-демографических характеристик и др. .адаптированной к условиям современного производства,которая позволила при обследовании производственных коллективов 8 предприятий,относящихся по профилю к химической и электронной промышленности,доказать генотокскчсское действие внешносредо-вых Факторов,включавшее мутагенные и тератогенные эффекты.
5.Показатели дифференциальной смертности потомства в группе длительное время подвергавшихся действию вредных факторов превышают контрольный уровень,но по оценкам индекса Кроу это не вносит значительного вклада в интенсивность отбора.
6.Собранные информационные массивы данных о производственных коллективах позволяют сформировать группы риска по проявлениям генотоксических эффектов и открывают новые возможности для медико-генетического консультирования с использованием рассчитанных ЛДФ и шкал определения риска.
Внедрение результатов работы.
По результатам изучения городских популяций была разработана документация для учета исходов беременностей и ряда показателей репродуктивной Функции и др.,которая внедрена в практику здравоохранения г.Ангарска. В рамках программы "Здоровье-Ангара" метод по учету " мутационных событий" внедрен и использован в научно-исследоЕательской работе в Литовском НИИ охраны материнства и детства к др.
В результате создания программы для выявления генотокси-
ческих эффектов разработана документация (карты-интервью и анкеты) по сбору данных о репродуктивной функции, работающих на промышленных предприятиях.Эти формы учета внедрены на предприятиях черной и цветной металлургии, угольной и химической промышленности г.Новокузнецка в соответствии с договором с Институтом комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний СО РосАМН.
В Институте гигиены труда и профзаболеваний РосАМН внедрены разработанные карты-интервью и анкеты ,а так же методические рекомендации для их использования при изучении репродуктивной функции работающих на вредном производстве связанном с оценкой возможного мутагенного воздействия шума на рабочих.
По материалам работы подготовлены и изданы ( МЗ СССР,1990г.) методические рекомендации"Медико-генетическое консультирование и прогнозирование отдаленных последствий мутагенных воздействий на наследственность человека",которые внедрены в областных медико-генетических кабинетах Российской Федерации и других стран СНГ.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на X1Y Международном генетическом конгрессе ( Москва,1978 ),на XI Всесоюзном съезде детских врачей (Москва,1982), на 1 Всесоюзном съезде медицинских генетиков (Киев.1985).на Y съезде ВОГИС (Москва.1987). на совещании рабочей группы МАБ 12 Программы Юнеско "Человек и биосфера" (Москва,1987), на Y1 конгрессе по генетике (Чехословакия, 1988), на X Объединенном Пленуме Советских и Республиканских Комитетов МАБ (Алма-Ата,1988), на научной конференции Московского научно-исследовательского института гигиены им.Ф.Ф.Эрисмана (Мытищи,1988 ).на Всесоюзном совещании по экс-лого-генетическим последствиям воздействия на окружающую среду антропогенных факторов (Сыктывкар.1989),на Всесоюзной научной конференции по проблемам мониторинга за здоровьем населения промышленных городов (Ангарск.1989),на научной конференции медицинских генетиков по изучению отягощенности наследственными заболеваниями населения Таджикской ССР; проблемы диагностики, лечения и профилактики (Душанбе,1989).на Всесоюзном симпозиуме по проблемам изучения наследственности человека на уровне белковых продуктов генной экспрессии (Москва,1989),на Всесоюзной конференции по программе "Геном человека"(Пе-реславль-Залесский,1990),на 2-м Всесоюзном съезде медицинских генетиков (Алма-Ата.1990).на Национальном Конгрессе по медицинской биологии и генетике (Болгария.1990),на 21 -ой конференции международного общества мутагенов и канцерогенов окружающей среды (Чехословакия,1991),на международной конференции
- 12 -Европейского общества г^нэтики человека (Бельгия, 1991),на 8ом Международном конгрессе генетики человека (США,1991).на Всесоюзной конференции по экологической безопасности и техногенном риске предприятий (Иркутск,1S91, на научной конференции "Профилактическая медицина. Состояние и перспектива (Ленинград, 19Э1), на 1Y Всесоюзной конференции по экологической генетике гмвотных и человека (Кишинев -Штинца, 1991)на конференции отдела популяцнонных исследований ИМГ АМН СССР (Москва,1988) , на Ученом Совете ИМГ АМН СССР (МоскЕа 1987,1988),на Ученом Совете ВНМГЦ АМН СССР (Москва 1990 ,1991).
'Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 работ в отечественной и зарубежной печати.