Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Гигиенические, биохимические, молекулярно-генетические аспекты нарушений здоровья работников, подвергающихся воздействию химических факторов 11
1.1 Ведущие токсиканты в современном химическом производстве Восточной Сибири 11
1.2 Характеристика нарушений здоровья и оценка профессионального риска работников, подвергающихся воздействию химических веществ 15
1.3 Биохимические и молекулярно-генетические аспекты биотрансформации ксенобиотиков в организме человека 23
Глава 2. Объекты, объем и методы исследования 31
2.1. Объем и дизайн исследования . 31
2.2. Методы исследования . 33
Глава 3. Оценка нарушений здоровья работников при воздействии ртути и винилхлорида 40
3.1. Оценка воздействия химического фактора 40
3.2. Оценка состояния здоровья работников, подвергавшихся воздействию ртути и винилхлорида 47
3.3. Исследование связанного со здоровьем качества жизни работников, подвергавшихся воздействию ртути и винилхлорида 63
Глава 4. Состояние системы биотрансформации ксенобиотиков при формировании нарушений, обусловленных воздействием производственных токсикантов 73
4.1. Оценка состояния системы биотрансформации ксенобиотиков у лиц, экспонированных ртутью . 73
4.2. Оценка состояния системы биотрансформации ксенобиотиков у лиц, экспонированных винилхлоридом 77
4.3. Полиморфизм генов системы биотрансформации ксенобиотиков у лиц, экспонированных ртутью и винилхлоридом . 80
Заключение . 91
Выводы 105
Практические рекомендации 106
Список сокращений 108
Список литературы 109
Приложения 125
- Характеристика нарушений здоровья и оценка профессионального риска работников, подвергающихся воздействию химических веществ
- Биохимические и молекулярно-генетические аспекты биотрансформации ксенобиотиков в организме человека
- Оценка состояния здоровья работников, подвергавшихся воздействию ртути и винилхлорида
- Оценка состояния системы биотрансформации ксенобиотиков у лиц, экспонированных винилхлоридом
Введение к работе
Актуальность исследования
С конца XX века в химической промышленности Восточной Сибири большую роль играют производства винилхлорида (ВХ) и поливинилхлорида (ПВХ), хлора и каустика (Мубараков Р.Г., 2007; Обзор рынка хлора в СНГ, 2011), включающие технологические процессы с выделением в воздух рабочей зоны значительных концентраций веществ 1 класса опасности: ВХ и ртути. Несмотря на значительное улучшение условий труда, снижение действующих концентраций ВХ в рабочей зоне, а также перевод в 2006 г. процесса получения каустика на свободную от ртути мембранную технологию, у работников произошло накопление токсической экспозиционной нагрузки.
Неблагоприятные факторы трудового процесса могут служить патогенетическим механизмом развития и прогрессирования общих заболеваний (Измеров Н.Ф., Тихонова Г.И., 2011; Пиктушанская Т.Е., 2009). Хроническое воздействие ртути и ВХ повышает риск развития производственно-обусловленных и профессиональных заболеваний у экспонированных работников (Проданчук Н.Г. и др., 2012; Мещакова Н.М. и др., 2012). По данным Роспотребнадзора по Иркутской области первое место среди профессиональных токсикозов занимает ртутная интоксикация, приводящая к инвалидизации лиц трудоспособного возраста. В зарубежной литературе встречаются сведения о связи экспозиционной нагрузки ртутью и ВХ с нарушениями здоровья работников (Pranjic N. et al., 2003; Meyer-Baron M. et al., 2004; ., 2005; Sherman M., 2009), в отечественной литературе подобных сведений чрезвычайно мало (Дьякович М.П. и др., 2010). Для современных химических предприятий характерными являются высокие уровни хронической заболеваемости, относительно низкие уровни профессиональной заболеваемости и заболеваемости с временной утратой трудоспособности (Михайлуц А.П. и др., 2003; Мещакова Н.М. и др., 2012), что затрудняет апостериорную оценку профессионального риска у работающих. В таких условиях важна субъективная самооценка здоровья с оценкой рисков основных общепатологических синдромов, которая позволяет изучить влияние производственных и социально-психологических факторов (Дьякович М.П., 2004; Харитонов В.И., 2012; Мещакова Н.М. и др.,2013). В медицинской практике широко используется оценка качества жизни, основанная на субъективном восприятии человеком своего физического, психоэмоционального и социального функционирования (Новик А.А., Ионова Т.И., 2007; Bentsen S.B. et al., 2014; Zhou C. et al., 2014). Подобных исследований среди работников, экспонированных производственными токсикантами, не проводилось.
В настоящее время большое внимание уделяется системе биотрансформации ксенобиотиков (БТК), функционирование которой играет важную роль в формировании профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний (Кузьмина Л.П. и др., 2011). При этом особое значение придается системе биотрансформации липофильных ксенобиотиков, состоящей из двух функционально сопряженных фаз (гидроксилирование, катализируемое цитохром Р450-зависимыми монооксигеназами, и последующая конъюгация реактивных метаболитов и гидрофильных соединений) (Вавилин В.А. и др., 2008; Nassar A.F., 2010).
Развитие профессиональной и производственно-обусловленной патологии зависит не только от интенсивности воздействия производственных факторов, но и от индивидуальной чувствительности (Kezic S. et al., 2006; Баранов В.С., 2009), обусловленной генетическим полиморфизмом ферментов системы БТК. Изучение генетического полиморфизма ферментов БТК у работников, экспонированных ВХ, выполнено в основном на населении Китая и Франции (Zhu S.M. et al., 2005; Fontana et al., 2006). Подобные исследования, касающиеся ртути, немногочисленны и рассматривают в качестве токсиканта метилртуть (Custodio H.M. et al., 2004; Engstrom K.S. et al., 2008), лишь в единичных работах исследован полиморфизм генов наряду с оценкой ферментативной активности системы БТК (Sachse C. et al., 2003).
Таким образом, комплексная оценка риска нарушений здоровья работников в зависимости от токсической экспозиционной нагрузки, функциональной активности системы БТК и их генотипической обусловленности, является актуальной.
Исследования выполнены в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Восточно-Сибирский научный центр экологии человека» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук в рамках основного плана НИР 021 «Изучение механизмов формирования поражений нервной системы при воздействии производственных нейротоксикантов разной химической природы» № гос. регистрации 0120080359 и НИР 026 «Изучение механизмов формирования и прогрессирования нейродегенеративных и бронхо-лёгочных нарушений при воздействии промышленных токсикантов» № гос. регистрации 01201355913, а также при поддержке РГНФ, проект № 08-06-00528а.
Цель исследования: оценить риск, характер нарушений здоровья и функциональное состояние системы биотрансформации ксенобиотиков у работников, контактирующих с ртутью и винилхлоридом, с учетом токсической экспозиционной нагрузки и сочетаний полиморфных вариантов генов системы детоксикации.
Для достижения поставленной цели последовательно решались задачи:
1. Дать гигиеническую характеристику воздействия химического фактора и оценить риск нарушений здоровья работников, экспонированных ртутью и винилхлоридом, с учетом экспозиционной нагрузки.
2. Исследовать в динамике состояние здоровья экспонированных работников по объективным и субъективным показателям (результатам медицинских осмотров и оценки рисков основных общепатологических синдромов).
3. Изучить функциональное состояние первой и второй фаз системы биотрансформации ксенобиотиков печени экспонированных работников.
4. Определить частоты генотипов полиморфных локусов генов первой и второй фаз биотрансформации ксенобиотиков (CYP2E1, GSTT1, GSTM1) экспонированных работников.
5. Выявить ассоциации между полиморфными вариантами генов системы биотрансформации ксенобиотиков, изменениями показателей, характеризующих их функциональную активность, и состоянием здоровья лиц при воздействии ртути и винилхлорида.
Научная новизна. Предложен усовершенствованный подход к определению риска нарушений здоровья у работников современного химического производства в условиях хронического воздействия малых доз винилхлорида и ртути с использованием расчетов вероятностных величин риска нарушений здоровья, ассоциированного с токсической экспозиционной нагрузкой, и риска основных общепатологических синдромов, ассоциированного с самооценкой здоровья, результатов углубленных медицинских осмотров.
Выявлены особенности функционирования системы биотрансформации ксенобиотиков у лиц, экспонированных ртутью и винилхлоридом, выражающиеся в угнетении системы биотрансформации у лиц, контактирующих с ртутью, а также в функциональном дисбалансе первой и второй ее фаз у работников, контактирующих с винилхлоридом.
Получены новые данные, определяющие особенности связанного со здоровьем качества жизни работников современного химического производства в сравнении с неэкспонированным работающим населением Иркутской области.
Практическая значимость работы и внедрение результатов. Полученные данные о токсических экспозиционных нагрузках, характере заболеваемости, функционального состояния системы биотрансформации ксенобиотиков и индивидуальной чувствительности лиц, подвергшихся воздействию паров ртути и винилхлорида, позволили обосновать включение указанных показателей в критериальную систему оценки риска нарушений здоровья экспонированных работников. Показана важность субъективной оценки нарушений здоровья работников как одного из критериев оценки риска. Результаты исследований послужили основой для разработки практических рекомендаций по оценке риска нарушений здоровья лиц, работающих в условиях низких концентраций токсикантов.
Материалы исследования использованы при подготовке ежегодного Государственного доклада «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения Иркутской области» в 2013г.; методических рекомендаций «Региональные референсные уровни содержания химических веществ в биосубстратах населения Иркутской области» (Ангарск, 2013), утвержденных Министерством здравоохранения Иркутской области; методического пособия «Классификация и критерии идентификации экологически обусловленных нарушений здоровья» (Ангарск, 2014), утвержденного Ученым Советом ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН; медицинской технологии «Оценка и анализ заболеваемости работающих по результатам медицинских осмотров» (Ангарск, 2014), утвержденной Ученым Советом ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН. Результаты используются в лечебно-диагностическом процессе МСЧ ОАО «Саянскхимпласт» (акт внедрения от 18.11.2013); в работе отдела надзора за условиями труда и радиационной безопасности Управления Роспотребнадзора по Иркутской области (акт внедрения от 14.04.2014); в учебном процессе на кафедре гигиены труда и гигиены питания ГБОУ ВПО «ИГМУ» Минздрава России при изучении дисциплины «гигиена труда» (акт внедрения от 14.04.2014) и на кафедре гигиены и профпатологии ГОУ ДПО «ИГМАПО» при постдипломной подготовке специалистов (акт внедрения от 16.04.2014).
Апробация результатов исследований. Материалы исследований докладывались и обсуждались на заседаниях Ученого Совета ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН в 2011-2014гг., межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых «Экологические и медицинские проблемы Сибири» (Ангарск, 2012), Всероссийской Байкальской научно-практической конференции молодых ученых и студентов с международным участием «Актуальные вопросы современной медицины» (Иркутск, 2012), международной научной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы современной медицины» (Харьков, 2013), научно-практическая конференции «Здоровье и качество жизни» с международным участием (Иркутск-Листвянка, 2013), III межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых «Человек: Здоровье и экология» (Иркутск, 2013), Всероссийской юбилейной научно-практической конференции с международным участием «Медицина труда. Сохранение здоровья работников как важнейшая национальная задача» (Санкт-Петербург, 2014)
Основные положения, выносимые на защиту:
1. При хроническом воздействии малых концентраций винилхлорида и ртути увеличивается доля лиц с чрезвычайно высоким риском нарушений здоровья, ассоциированным с токсической экспозиционной нагрузкой; повышается частота заболеваний сердечно-сосудистой, пищеварительной, костно-мышечной, нервной и эндокринной систем у работников, экспонированных ртутью, и частота заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем у работников, экспонированных винилхлоридом.
2. Отсутствие различий в структуре рисков основных общепатологических синдромов, превалирование рисков функциональных нарушений сердечно-сосудистой, пищеварительной, нервной систем, а также низкие уровни интегрального физического и психического компонентов связанного со здоровьем качества жизни у экспонированных и неэкспонированных лиц свидетельствует о влиянии не только производственных, но и внепроизводственных факторов.
3. Экспозиция ртутью обусловливает угнетение первой и второй фаз системы биотрансформации ксенобиотиков, воздействие винилхлорида – их функциональный межфазовый дисбаланс. Носительство сочетания генотипов GSTМ1(+)/GSTT1(0/0) ассоциируется с риском формирования профессиональной хронической ртутной интоксикации.
Личный вклад автора. Автором сформулированы цель и задачи исследований, определены методы и объем работы, сформированы группы обследованных. Осуществлен сбор первичного материала в рамках углубленного медицинского осмотра и стационарного обследования. Проведены биохимические исследования активности системы БТК печени и полиморфизма генов CYP2E1, GSTT1, GSTM1. При непосредственном участии автора проведены расчеты вероятностных величин риска нарушений здоровья, ассоциированного с токсической экспозиционной нагрузкой; рисков основных общепатологических синдромов, ассоциированных с самооценкой здоровья. Проведен анализ заболеваемости работников по результатам углубленных медицинских осмотров и сопутствующей заболеваемости пациентов с хронической ртутной интоксикацией профессионального генеза (ХРИ), сформированы компьютерные базы данных, обобщены и обсуждены полученные результаты. Подготовлены публикации по теме диссертации. Личный вклад автора составил 85%.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, двух глав с изложением результатов собственных исследований, заключения, выводов и практических рекомендаций, списка используемой литературы (141 источник отечественных и 64 зарубежных авторов); изложена на 126 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 32 таблицами и 13 рисунками.
Характеристика нарушений здоровья и оценка профессионального риска работников, подвергающихся воздействию химических веществ
Содержащиеся в воздухе рабочей зоны химических производств токсиканты, оказывают негативное влияние на здоровье, повышая у экспонированных работников риск развития профессиональных и производственно обусловленных заболеваний. В настоящее время случаи острого отравления ВХ встречаются редко и характеризуются слабостью, тяжестью в ногах, сонливостью, головокружением, ухудшением слуха и зрения, иногда внезапной потерей сознания [132]. Длительное воздействие высоких концентраций ВХ может привести к хронической интоксикации (винилхлоридной болезни). В начальный период отравления отмечаются слабость, нарушения сна, раздражительность, головная боль, брадикардия, ангионеврозы, гипотония, перемежающаяся хромота, синдром «мертвых пальцев», головокружение, боли в области сердца, потеря аппетита, тошнота; выявляются дермографизм, спастическое состояние сосудов и нарушение терморегуляции. Во второй стадии интоксикации на фоне описанного выше симптомокомплекса развивается вегетативный полиневрит с изменением болевой чувствительности и нарушением сердечной деятельности. В последующей стадии происходит дальнейшее развитие и углубление симптомов, появляются церебральные нарушения с поражением стволового отдела мозга [30, 36, 104, 135].
Основным органом – мишенью при воздействии ВХ является печень. Начальными проявлениями могут быть нарушения пищеварения, ощущение тяжести и метеоризм. Печень увеличена, нормальной плотности, без болезненных ощущений при пальпации. При этом у лиц, работающих в контакте с ВХ от 2 до 20 лет, может развиться фиброз и цирроз печени, который часто сопровождается увеличением и уплотнением селезенки [77, 128, 134]. Наиболее изучены канцерогенный и мутагенный эффекты воздействия высоких концентраций ВХ в условиях производства. Российскими и зарубежными авторами показано, что опасность представляет не сам токсикант, а его метаболиты – хлорэтиленоксид и хлорацетальдегид, которые обладают алкилирующими свойствами и способны вступать в ковалентные связи с сульфгидрильными группировками белков, адениновыми, цитозиновыми и гуаниновыми частями нуклеиновых кислот. Полученные этено-ДНК-аддукты 7-(2-оксоэтил)гуанин, 1,N6-этеноаденин, 3,N4-этеноцитозин и N2,3– этеногуанин, обладают промутагенными свойствами, обусловливающими иммунопатологические сдвиги, а также способствующие формированию канцерогенного процесса под воздействием ВХ [55, 119]. Наиболее часто у работников развивались различные формы рака печени (гепатоцеллюлярная карцинома, ангиосаркома, рак желчевыводящих путей) [77, 91, 127, 128]. Международным агентством по изучению рака ВХ отнесен к группе 1 – «вещества, канцерогенные для человека» [99]. Легкое отравление ДХЭ характеризуется слабостью, тошнотой, раздражением слизистых оболочек носоглотки. Концентрация паров ДХЭ в воздухе выше 10 мг/м3 может привести к хроническому отравлению, сопровождающемуся сильной слабостью, сердцебиением, головокружением, рвотой, сильными болями в поджелудочной области. При этом у пострадавших выявляются токсическая энцефалопатия, острый гастрит, гастроэнтерит, сердечно-сосудистая недостаточность, токсический гепатит и печеночно-почечная недостаточность [27, 36, 131].
Высокие концентрации ртути, действующие на организм, приводят к острому отравлению, которое может завершиться смертельным исходом. В начальные сроки воздействия малых концентраций ртути имеют место значительный выброс гормонов надпочечников и активизирование их синтеза, при этом отмечаются фазовые изменения в содержании катехоламинов в надпочечниках. Наблюдается возрастание моноаминоксидазной активности митохондриальной фракции печени.
Хроническая интоксикация долгое время протекает без явных признаков заболевания, при этом возникают сложные, тесно связанные между собой биохимические изменения, затрагивающие липидный, белковый, минеральный обмены, которые приводят к развитию патологических состояний органов и систем [31]. Пары ртути проявляют нейротоксичность, особенно угнетая деятельность высших отделов нервной системы. Вначале возбудимость коры больших полушарий повышается, затем возникает инертность корковых процессов, а далее развивается запредельное торможение [24, 64]. Стадия начальных проявлений протекает по типу вегето-сосудистой дистонии на фоне неврозоподобного синдрома [22, 73]. На более поздних ее этапах изменения носят глубокий морфологический характер и завершаются дегенеративными явлениями [24, 125]. При динамическом нейрофизиологическом обследовании пациентов выявляется нарастание диффузных изменений и дезорганизации ЭЭГ, увеличение латентных и снижение амплитудных показателей длиннолатентных вызванных потенциалов мозга [14]. В финальной стадии проявляются тремор и эретизм (потеря памяти, эмоциональная лабильность, депрессия, бессонница и настороженность) [85]. Выраженная энцефалопатия чаще развивается у лиц, длительно работающих на производстве [26, 105]. Клинические проявления энцефалопатии характеризуются медленным и торпидным течением, острыми психопатическими реакциями, психозами, эпилептиформными судорогами клонико-тонического характера [2, 22, 73].
Продолжительность периода воздействия, в течение которого ртуть поступает в организм, и который предшествует проявлению клинических признаков интоксикации, зависит от поглощенной дозы и индивидуальных факторов [8, 76]. В литературе встречаются противоречивые сведения, относящиеся к отдаленному постконтактному периоду хронической ртутной интоксикации (ХРИ). В работах одних авторов сообщается о регрессии психоэмоциональных и вегетативных нарушений на фоне глубоких морфологических изменений, завершающихся дегенеративными явлениями в обменных процессах, нервной и сердечно-сосудистой системе, желудочно-кишечном тракте [65]. Другие авторы, включая специалистов ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН, приводят доказательства прогрессирования психопатологических проявлений, доминирующих над неврологической симптоматикой, с формированием энцефалопатий и развитием выраженных форм психоорганического синдрома [57].
Биохимические и молекулярно-генетические аспекты биотрансформации ксенобиотиков в организме человека
При исследовании взаимодействия токсиканта с организмом большое внимание уделяется механизмам биотрансформации ксенобиотиков (БТК), происходящей в любой клетке и обычно приводящей к детоксикации токсичных продуктов. Однако в некоторых случаях метаболиты могут превышать по активности и токсичности исходные ксенобиотики [19, 114]. Система БТК подразделяется на две функционально сопряженные фазы. Десинхронизация действия ферментов этих фаз (особенно неблагоприятно сочетание высокой активности ферментов первой и низкой активности ферментов второй фазы) приводит к интенсивной интоксикации организма в результате накопления токсичных метаболитов - различных канцерогенов, мутагенов и тератогенов [72]. В процессе первой фазы БТК происходит окисление липофильных ксенобиотиков, катализируемых расположенными в мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭПР) цитохром Р450-зависимыми монооксигеназами. Важными свойствами указанной системы являются широкая субстратная специфичность, множественность форм и генетический полиморфизм [72, 114]. Следует отметить способность ряда химических соединений индуцировать и ингибировать активность монооксигеназной системы [101]. Известно, что ВХ метаболизируется в организме человека при участии системы БТК в печени. В результате его взаимодействия с изоформой цитохрома P4502Е1 (CYP2Е1) образуется хлорэтиленоксид – высоко реактивное соединение, которое быстро трансформируется в хлорацетальдегид – мутаген, действующий непосредственно на ДНК. Хлорацетальдегид под действием фермента альдегиддегидрогеназы преобразуется в монохлорацетатную кислоту. Вышеперечисленные соединения являются основными токсичными метаболитами ВХ [81].
CYP2E1 в основном экспрессируется в печени, но присутствует и в мозге, и легких. В настоящее время полиморфизм CYP2E1 широко изучается у людей различных профессий, контактирующих с вредными производственными токсикантами, совместно с определением уровня ДНК-аддуктов, соединений белка и продуктов метаболизма токсичных веществ в крови и моче [86, 98, 108]. Частоты аллелей с1 и с2 гена CYP2E1 в различных этнических группах существенно различаются, что определяет степень влияния данного полиморфизма на развитие патологии печени в разных популяциях. Аллель с2 распространен в странах Азии, но является довольно редким среди европейцев [121]. S. Garte с соавт., 2001 установили, что распространенность генотипа c1c1 среди европейцев составила 92,4, среди азиатов – 5,9; генотипа с1с2 – 7,5 %, 35,9 %; с2с2 – 0,1 % и 4,6 %, соответственно [110]. H.I. Hsieh с соавт., 2007 изучая полиморфизм CYP2E1 у рабочих, экспонированных ВХ, выявил зависимости между уровнями воздействия указанного токсиканта и развития у работников фиброза печени, при этом генотип c2c2 наиболее часто встречался у лиц с функциональным нарушением печени, по сравнению с c1c1 и c1c2. Авторами был сделан вывод, что полиморфизм CYP2E1 может быть ответственен за индивидуальные различия в подверженности фиброзам печени у людей хронически подвергающихся воздействию ВХ [90]. C.Y. Huang с соавт., 1997 показали, что генотип c2c2 в азиатской популяции, особенно в сочетании с делеционным генотипом GSTT1 был связан с ненормальным функционированием печени [128]. В работе S.M. Zhu с соавт., 2005 частота генотипов c1c2/с2с2 была выше у рабочих производства ПВХ с поражениями печени, чем у неэкспонированной группы [91]. Данный факт, вероятно, указывает на то, что наличие генотипов CYP2E1 c1c2 и с2с2 может быть основной причиной генетической восприимчивости к поражениям печени при воздействии ВХ. Исследования F. Ji с соавт., 2010 азиатской и P.W. Brandt-Rauf с соавт. европейской популяций подтвердили, что именно наличие аллеля с2 может быть фактором риска для рабочих, подвергающихся воздействию ВХ [119, 123].
Главным назначением второй фазы системы БТК является нейтрализация, дезактивация, детоксикация гидрофильных и зачастую токсичных продуктов первой фазы при помощи различных гидролаз и трансфераз [114]. Токсичные реактивные метаболиты ВХ в ходе второй фазы вступают в реакции конъюгации с эндогенными субстратами: с остатком глюкуроновой кислоты, сульфатами, глутатионом (GSH) [103, 111]. По литературным данным ферментативная конъюгация с восстановленным глутатионом, катализируемая суперсемейством глутатион-S-трансфераз (GSТs) является основным детоксифицирующим механизмом для промежуточных метаболитов ВХ. В результате образуется S-формилметилглутатион, который выделяется из организма с мочой в виде N-ацетил-S-(2-гидроксиэтил)цистеина. Другим метаболитом ВХ является тиодигликолевая кислота, образующаяся путем трансаминации, с последующим декарбоксилированием из GSН-конъюгатов. Это соединение определяют в моче работников, экспонированных ВХ, при изучении его токсического воздействия на организм, а скорость ее экскреции зависит от активности цитохром Р450-зависимых монооксигеназ [81].
В литературе описаны 7 классов GSТs, кодирующих соответствующие ферменты, среди которых наибольшее внимание исследователей уделяется GSTM1 и GSTТ1 [33]. Как и другие GSТs, гены GSTM1 и GSTТ1 полиморфны и имеют три аллельных вариантами. Аллельные варианты (+/+) и (+/0) являются функционально активными и кодируют белки, мало различающиеся по своей ферментативной активности. Наиболее значимым для генетических и биомедицинских исследований является вариант (0/0), возникший в результате делеции, вследствие неравного кроссинговера между гомологичными последовательностями, фланкирующими ген [49]. Установлено, что потеря нуклеотидов генов GSTT1 и GSTM1 фенотипически проявляется отсутствием соответствующих белковых продуктов, следовательно, потерей способности инактивировать определенные группы ксенобиотиков. Такой генетический вариант повышает чувствительность индивидов к воздействию некоторых ксенобиотиков, включая ВХ и ртуть. В литературе неоднократно было показано, что гомозиготный генотип GSTM1(0/0) связан с повышенным риском развития астмы, ХОБЛ, сахарного диабета 2 типа, различных видов рака [49, 50, 78, 100]. Носители делеционного генотипа составляют 40-60 % среди европеоидов, 27-35 % - среди негроидов, 32-53 % – среди монголоидов [29, 49]. У населения России GSTM1(0/0) присутствует в 40-46 % случаев [70]. Выявлено, что 15-30 % европеоидов, 22-29 % негроидов и 38-58 % монголоидов являются гомозиготными по аллелю GSTT1(0/0) [49, 70]. В популяции русского населения европейской части России частота этого генотипа в среднем составляет 18 % [70]. Полиморфизм генов GSTT1 и GSTM1 широко изучается у людей с различными патологиями, в том числе и профессионально обусловленными. Исследования S.M. Zhu с соавт., 2005 показали, что в группе работников производства ПВХ с нарушением функции печени частота генотипа GSTT1(0/0) составила 63,8 %, частота генотипа GSTM1(0/0) - 62,1 %, по данным C.Y. Huang с соавт., 1997 - 47,4 % и 60,5 %, соответственно [91, 129]. Также было установлено, что GSTT1 ненулевой генотип «защищает» рабочих от воздействия низких уровней ВХ, однако другие исследования свидетельствуют о возможности участия данного генотипа в формировании реактивных метаболитов, вызывающих неблагоприятные эффекты [48, 89].
В литературе имеются результаты экспериментальных исследований влияния ВХ на состояние системы БТК. При изучении сочетанного воздействия ВХ и ДХЭ на систему микросомальных монооксигеназ гомогената печени крыс, было показано снижение содержания общего пула цитохрома Р450 у животных в конце восстановительного периода, что могло быть связано со способностью изучаемых веществ повреждать клеточную мембрану с последующей блокадой ферментных систем. Полученные результаты подтверждали данные хемилюминисцентного анализа микросом печени о том, что функционирование моноокигеназ связано с образованием продуктов неполного восстановления кислорода [82]. Проведенные нами ранее исследования состояния второй фазы БТК у крыс в условиях хронического ингаляционного воздействия ВХ выявили разнонаправленные изменения содержания конъюгирующих агентов в гомогенате печени и конъюгатов, выделившихся с мочой [18], что могло быть результатом компенсаторно-приспособительных реакций организма. Метаболиты ВХ выводятся из организма в течение довольно короткого промежутка времени. P.G. Watanabe с соавт., 1996 подвергали крыс ингаляционному воздействию 10-1000 ppm (26,0-2598,2 мг/м3) ВХ в течение 6 часов. Было показано, что через 72 ч. после прекращения затравки 14-15 % от введенного ВХ в организме животных содержалось в виде фиксированных с белками метаболитов. Поскольку скорость метаболизма у человека в 4 раза ниже, чем у грызунов, содержание в его тканях фиксированных метаболитов ВХ может оказаться значительно выше [138].
Оценка состояния здоровья работников, подвергавшихся воздействию ртути и винилхлорида
Нарушения здоровья экспонированных работников как априорный профессиональный риск обследованных работников во взаимосвязи с токсической экспозиционной нагрузкой определялось с помощью объективных и субъективных показателей. В качестве объективных выступали данные медицинских осмотров, в качестве субъективных – данные АСКОРС. В ходе анализа результатов медицинских осмотров лиц, экспонированных ВХ, в динамике статистически значимого изменения общего уровня заболеваемости на 100 осмотренных установлено не было (табл. 3.2.1). В то же время наблюдалось статистически значимое увеличение уровней заболеваемости в связи с болезнями сердечно-сосудистой (8,2 и 43,4) и нервной систем (13,9 и 26,2), снижение – в связи с болезнями органов чувств (83,6 и 41,0) и дыхания (41,0 и 11,5). У лиц, подвергавшихся воздействию ртути, в динамике наблюдений на 100 осмотренных установлено статистически значимое увеличение, как общего уровня заболеваемости (173,7 и 242,1), так и заболеваемости в связи с сердечнососудистой (3,8 и 26,3), пищеварительной (9,8 и 27,8), костно-мышечной (21,1 и 39,9), нервной (15,0 и 30,1), эндокринной систем (3,8 и 15,0). Ко второму обследованию произошло снижение числа случаев заболеваний органов чувств (73,7 и 57,1) и дыхания (41,4 и 29,3) (табл. 3.2.2). Анализ структуры заболеваемости по результатам углубленных медицинских осмотров работников, экспонированных ВХ, свидетельствует о преобладании в первом обследовании заболеваний органов чувств, дыхания, костно-мышечной системы, а во втором - заболеваний сердечно-сосудистой системы, органов чувств и костно-мышечной системы (рис. 3.2.1). Структура заболеваемости работников, экспонированных ртутью, в первом обследовании подобна, а во втором – преобладают заболевания органов чувств, костно-мышечной и нервной систем (рис. 3.2.2). Структура отдельных классов болезней в динамике наблюдений у экспонированных лиц представлена в табл. 3.2.3. У работников, экспонированных ВХ, заболевания органов чувств в большей степени были представлены такими нозологическими формами, как миопия (34,3 % при первом обследовании и 46,0 % при втором), астигматизм (6,9 % при первом обследовании, 9,1 % во втором), болезни слухового нерва (45,1 % при первом обследовании, 40,6 % во втором), а заболеваемость органов дыхания была связана с хроническим фарингитом (46,0 % при первом обследовании, 25,8 % при втором), смещением носовой перегородки (30,0 % при первом обследовании, 0 % во втором), острым тонзиллитом (14,0 % при первом обследовании, 10,3 % во втором). Среди работников, экспонированных ртутью, болезни органов чувств были представлены следующими нозологиями: миопия (28,3 % при первом обследовании, 41,3 % при втором), гиперметропия (12,1 % при первом обследовании, 17,3 % при втором), нейросенсорная потеря слуха (45,1 % при первом обследовании, 40,6 при втором), кохлеарный неврит (31,3 % при первом обследовании, 22,7 % при втором), а болезни органов дыхания -хроническим фарингитом (54,5 % при первом обследовании, 35,9 % при втором), смещением носовой перегородки (10,9 % при первом обследовании, 20,5 % во втором), острым тонзиллитом (27,3 % при первом обследовании, 28,2 % во втором).
Анализ распределения осмотренных работников, экспонированных ВХ, по количеству выявленных случаев заболеваний показал, что доля лиц, имеющих 3 и более заболевания, в динамике наблюдения не изменилась и осталась на уровне 33,6 %. В то же время, среди лиц с чрезвычайно высоким уровнем превышения ТЭН над ПЭН в динамике наблюдений произошло двукратное увеличение указанного показателя с 18,8 до 38,5 %. При этом доля практически здоровых лиц практически не изменилась (18,0 и 19,7 %).
У лиц, экспонированных ртутью, в динамике наблюдения выявлено существенное (в 1,8 раза) увеличение доли лиц, имеющих 3 и более заболевания (25,6 и 45,9 %). Среди лиц с высоким уровнем превышения ТЭН над ПЭН в динамике наблюдений рост указанного показателя составил 2,8 раз (с 20,9 до 59,1%) и 1,9 раз (с 41,2 до 80,0%) среди лиц с чрезвычайно высоким уровнем превышения. Доля практически здоровых лиц ко второму обследованию снизилась в 1,7 раза (23,3 и 13,5%).
Особый интерес представляло изучение состояния здоровья лиц с реализованным риском, ассоциированным с токсической экспозиционной нагрузкой. На момент первого обследования пациентов, I стадия ХРИ была установлена в 30,2 %, II стадия – в 20,9 %, III стадия – в 48,8 % случаев. Во втором обследовании было установлено снижение доли лиц, имеющих I стадию (до 14,1 %), и увеличение доли лиц, имеющих II и III стадии заболевания (до 25,4 % и 60,6 %, соответственно). Указанный факт связан с прогрессированием церебральной патологии и нарастанием тяжести клинических проявлений ХРИ в постконтактном периоде, установленных в ходе многолетних наблюдений за пациентами с ХРИ сотрудниками клиники ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН [2, 57]. Утяжеление заболевания до II и III стадии произошло за 4 года у 36,2 % пациентов, I стадия заболевания сохранилась только у 10,6 %, II стадия - у 8,5 %, III стадия - у 21,0 % пациентов. Анализируя распределение пациентов с различными уровнями превышения ТЭН над ПЭН по стадиям заболевания, следует отметить наибольшую долю лиц в группе с чрезвычайно высоким превышением как в первом, так и во втором обследовании (62,5 против 37,5 % для I стадии во втором обследовании, 77,8 против 22,2 % для II стадии в первом обследовании, 81,8 против 18,2 % и 85,7 против 14,3 % для III стадии в первом и втором обследовании соответственно) (табл. 3.2.4).
Оценка состояния системы биотрансформации ксенобиотиков у лиц, экспонированных винилхлоридом
Исследование динамики изменений показателей системы БТК у лиц, подвергшихся воздействию винилхлорида (табл. 4.2.1), выявило снижение содержания глюкуронидов как в группе в целом, так и в группе, состоящей из некурящих лиц (1,70 и 0,70 г/сутки и 1,93 и 0,74 г/сутки, р 0,05). Можно заключить, что в изученной группе курение не модифицирует состояние второй фазы БТК, оцененное по конечным продуктам глюкуроновой конъюгации. Среди экспонированных ВХ работников в ходе углубленного медицинского осмотра специалистами клиники ФГБУ «ВСНЦ ЭЧ» СО РАМН были выявлены лица, отнесенные на основании утвержденных критериев [34] к группе клинического риска развития профессионального заболевания. Изучение показателей системы БТК у этих лиц выявило снижение содержания НАП (с 16,9 до 15,8 %, р 0,05), 4-ГАП (с 30,0 до 26,3 %, р 0,05) и глюкуронидов (с 0,96 до 0,49 г/сутки, р 0,05) (табл. 4.2.2). Таким образом, у экспонированных ВХ работников, имеющих риск развития профессионального заболевания, наблюдалось угнетение обеих фаз системы БТК.
При изучении динамики изменения показателей БТК у экспонированных ВХ работников в зависимости от уровня токсической нагрузки, было выявлено в группе лиц с высоким уровнем – рост показателей глюкуронидов на фоне увеличения уровней показателей первой фазы, а в группе лиц с чрезвычайно высоким уровнем - повышение уровней показателей первой фазы БТК (сумма метаболитов АП, 4-ГАП, 3-ГМАП) наряду со снижением активности глюкуронидов (табл. 4.2.3). Обращает на себя внимание тот факт, что в первом обследовании 83,3 % работников, имеющих риск профессионального заболевания, относились к группе с высоким и 16,7 % с чрезвычайно высоким уровнями превышения ТЭН над ПЭН. Ко второму обследованию 100 % указанных лиц относились к группе чрезвычайно высоким уровнем.
Таким образом, чрезвычайно высокая экспозиционная нагрузка ВХ вызывает дисбаланс в функционировании системы БТК, что особенно неблагоприятно при высокой активности ферментов первой фазы и низкой активности ферментов второй, и сопровождается интоксикацией организма. Известно, что в зависимости от генотипических особенностей системы БТК люди могут сохранять устойчивость или, наоборот, обнаруживать повышенную чувствительность к повреждающим химическим агентам внешней среды [4]. Генетически обусловленная индивидуальная чувствительность в известной степени объясняется высокой степенью полиморфизма генов ферментов системы БТК: семейства CYPs, кодирующего каталитическую активность цитохромов Р450 (первая фаза БТК) и семейства GSTs, кодирующего активность глутатион-S-трансфераз, контролирующих реакцию конъюгации с глутатионом (вторая фаза БТК).
По данным литературы следует, что в настоящее время полиморфизм CYP2E1 широко изучается у людей различных профессий [32, 86, 109]. В нашем исследовании мы получили следующее распределение: с1с2 – 4,7 % и с1с1 – 95,3 % среди экспонированных ВХ работников, с1с2 – 6,0 % и с1с1 – 94,0 % среди экспонированных ртутью лиц. Носительство генотипа с2с2 не было выявлено. Полученное распределение соответствовало современным литературным данным о распространенности генотипов CYP2E1 среди европеоидной популяции [110]. Отметим тот факт, что подавляющее большинство лиц с генотипом с1с2 (86 %) среди экспонированных ртутью имели диагноз ХРИ.
В головном мозге выделяют три семейства генов (CYP1, CYP2 и CYP3), которые кодируют ферменты, принимающие участие в метаболизме большинства ксенобиотиков и некоторых эндогенных субстратов [88]. Представители указанных ферментов катализируют биотрансформацию в печени использованного нами для исследований первой фазы БТК антипирина [101]. Специфика ингибирования ртутью цитохрома Р450, заключающаяся в деградации гема, указывает на то, что угнетение монооксигеназной системы протекает по единому механизму во всех органах мишенях, в том числе и головном мозге [140]. Это может способствовать развитию токсической энцефалопатии, и, как следствие, хронической ртутной интоксикации. В зависимости от сочетания генов второй фазы БТК GSTT1 и GSTM1 из экспонированных лиц (работники и пациенты с ХРИ) были сформированы четыре номинальные группы: первая – два функциональных генотипа (GSTT1(+)/GSTM1(+)), вторая – функциональный генотип GSTT1 и делеционный генотип GSTM1 (GSTT1(+)/GSTM1(0/0)), третья – функциональный генотип GSTM1 и делеционный GSTT1 (GSTT1(0/0)/GSTM1(+)), четвертая – два делеционных генотипа (GSTT1(0/0)/GSTM1(0/0)).
Похожие диссертации на Оценка нарушений здоровья работников химических производств, экспонированных ртутью и винилхлоридом.
![Гигиеническая оценка нарушений здоровья детей, проживающих в условиях воздействия техногенных и природных радионуклидов [Электронный ресурс]](/i/i/4354/188923.png "Гигиеническая оценка нарушений здоровья детей, проживающих в условиях воздействия техногенных и природных радионуклидов [Электронный ресурс] Черкашина Анна Глебовна")
