Введение к работе
Актуальность исследования. Одной из основных особенностей начала XXI века является глобальное стабильное загрязнение окружающей природы вредными веществами, участвующими в формировании здоровья человека как на индивидуальном, так и на популяционном уровне (Сидоренко, 1997; Курляндський, Румянцева, 2000). Сложная многокомпонентная иммунная система высокочувствительна к воздействию различных факторов в условиях антропогенно измененной окружающей среды (Ширинский, 1997, Черешнев, Кеворков, 2001). В настоящее время это является одной из главных причин существенного роста числа заболеваний, связанных с нарушением иммунитета и в первую очередь с нарушением иммунорегуляторных процессов, часто реализующихся в виде аллергических заболеваний (Хаитов, Пинегин, 1994, 1999; Фрейдлин, 2000).
Очевидно, что иммунный статус ребенка, проживающего в конкретной экологической ситуации с определенным комплексом химических антропогенных факторов, будет находиться в зависимости от особенностей их имму-нодепрессивного и сенсибилизирующего воздействия (Вельтищев, 1996; Зайцева, 1998, 2001). Однако, несмотря на очевидную актуальность, на сегодняшний день не разработана система инвентаризации поллютантов, которая характеризовала бы интенсивность их сенсибилизирующих свойств, отсутствует их гигиеническая классификация.
В основе механизма аллергического ответа на низкомолекулярные химические соединения (НМХС), к числу которых относится большинство токсикантов-аллергенов, лежат иммунологически опосредованные реакции специфической повышенной чувствительности организма к гаптенам, которые в форме взаимодействия с белковыми веществами окружающей среды или самого организма способны вызывать состояние специфической гиперчувствительности (Ханферян, 1999; Лолор-младший, 2000). Этот ответ заключается в образовании аллергических антител, принадлежащих к иммуноглобулину Е (IgE). К сожалению, в настоящее время диагностическое обеспечение клини-ко-лабораторной оценки аллергостатуса в большинстве случаев ограничивается определением только тотального уровня IgE, который, как известно, не всегда адекватен атопическому характеру процесса и совершенно не отражает его аллергенспецифичность. Только обнаружение диагностически значимых концентраций специфичных IgE указывает на участие конкретного химического аллергена в реакциях гиперчувствительности немедленного типа (Паттерсон, 2000). В то же время недостаточно изучены механизмы сенсибилизирующего воздействия ксенобиотиков на организм и их вклад в формирование аллергии остается недоказанным.
Очевидно, что приобретенная в ходе эволюции высокая чувствительность к чужеродному определяет особую роль реагинов в распознавании малых концентраций аллергена и формировании специфического иммунного ответа организма на хроническую агрессию низкомолекулярных антигенов антропогенного происхождения (Гущин, 2001).
В связи с этим чрезвычайную актуальность представляет рассмотрение аллергического ответа, как биологически целесообразного акта, что по-новому ставит вопрос о причинах и проявлениях аллергии, предполагает новые направления исследований (Гущин, 2001).
Поиск ответов на поставленные вопросы требует адекватной диагностической базы, необходимости разработки комплекса специфических диагностических тестов, отражающих поступление токсикантов-аллергенов, и осуществления мероприятий по формированию доказательной базы специфической сенсибилизации.
Цель настоящего исследования - научное обоснование и методологическое обеспечение системы ранней диагностики и профилактики специфической сенсибилизации детского организма в условиях воздействия низкомолекулярных химических факторов окружающей среды.
Основные задачи исследования:
-
Дать динамическую оценку и прогноз заболеваний с аллергическим компонентом у детей с обоснованием вероятности возникновения аллергических реакций на территориях Пермской области.
-
Разработать макет регионального регистра токсикантов-аллергенов с ранжированной критериальной оценкой санитарно-гигиенического неблагополучия для здоровья детского населения.
-
Выявить закономерности формирования микрокомпонентного состава биологических жидкостей у детей с учетом территориальных особенностей нагрузки, обусловленной низкомолекулярными химическими соединениями.
-
Научно обосновать и разработать специфические способы ранней диагностики сенсибилизации у детей к органическим низкомолекулярным химическим соединениям и к металлам-аллергенам.
-
Дать оценку специфической сенсибилизации детского населения для формирования доказательной базы воздействия низкомолекулярных химических соединений на специфическое антителообразование.
-
Научно обосновать диагностическую систему гиперчувствительности к низкомолекулярным химическим соединениям с использованием специфических критериев сенсибилизации.
-
Обосновать принципы и основные направления диагностики и профилактики сенсибилизации детей при воздействии низкомолекулярных химических соединений.
Научная новизна и теоретическая значимость работы. Результаты проведенных исследований расширяют теоретические аспекты сенсибилизации как состояния потенциальной гиперчувствительности с точки зрения особенностей ответа на воздействие различных по величине (концентрации) низкомолекулярных соединений и роли реагинов как индикатора уровня специфической сенсибилизации.
Разработан региональный регистр токсикантов-аллергенов Пермской области, основанный на критериальном анализе токсикантов-аллергенов и
территорий по вероятности развития аллергических реакций детского населения. Установлена тенденция к неблагоприятным изменениям популяцион-ного аллергологического статуса и предложены критерии динамической оценки распространенности аллергонозологий на территориях с повышенной нагрузкой низкомолекулярными химическими соединениями (на примере Пермской области). Разработаны способы идентификации реагиновой гиперчувствителыюсти к органическим низкомолекулярным химическим соединениям и металлам-аллергенам: способ количественного определения аллерген-специфичных иммуноглобулинов Е в сыворотке (плазме) крови, позволяющий диагносцировать специфическую гиперреактивность организма, как ответ на сенсибилизацию химическими веществами, являющимися по своей природе гаптенами; способ оценки сенсибилизации к органическим низкомо-лекулярным химическим соединениям методом двухстадийного конкурентного иммуноферментного анализа с внесением в исследуемую пробу на второй стадии анализа физиологической концентрации аллергена; способ диагностики сенсибилизации к металлам-аллергенам, в основе которого лежит использование оригинального иммуносорбента-конъюгата, позволяющего стабильно иммобилизовать металл на носителе; способ неинвазивной диагностики сенсибилизации к низкомолекулярным аллергенам, благодаря которому достигается идентификация маркеров аллергии в супернатанте слизистой носовой полости. Разработан способ оценки клеточной сенсибилизации к низкомолекулярным химическим соединениям в тесте на специфическую «лимфотоксичность», включающий постановку нагрузочных иммунологических тестов по выявлению стабильности дифференцировочных антигенов лимфоцитов к экспозиции органических химических соединений in vitro им-муноцитохимическим методом и в реакции Е-РОК.
В условиях воздействия малых концентраций химических веществ с
применением разработанных методик установлена экспрессия специфиче
ских реагинов класса Е. Доказана достоверная причинная связь специфиче
ской сенсибилизации детского организма с концентрацией соответствующих
токсикантов-аллергенов в крови. Установлены особенности иммуно-
тропного действия низкомолекулярных химических соединений, в виде индукции специфической сенсибилизации к токсикантам-атлергенам в условиях снижения уровня общей гиперчувствителыюсти по критерию IgE. На примере специфического IgE к формальдегиду показана физиологическая потребность организма в специфичных реагинах в случае изначально низкого их содержания. Научно обоснована и разработана система диагностических критериев оценки сенсибилизации к токсикантам-аллергенам, доказывающая роль химических веществ в развитие состояния иммунодефицита и сенсибилизации (индекс специфичности, диагностический критерий сенсибилизации, индекс серонегативности и др.). Сформулированы основные принципы профилактических мероприятий для задач диагностики и коррекции сенсибилизации к низкомолекулярным химическим соединениям.
Практическая значимость работы заключается в разработке и внедрении в практику государственной системы санитарно-гигиенического мониторинга и здравоохранения научно-методических подходов к изучению специфической сенсибилизации к низкомолекулярным химическим соединениям, осуществлению диагностических и оздоровительных мероприятий в отношении детского населения индустриальных районов, что позволяет определить приоритетные направления лечебно-профилактической, природоохранной и санитарно-эпидемиологической деятельности в регионе.
Полученные результаты использованы при разработке региональных целевых комплексных программ «Медико-экологическая реабилитация территорий и населения Пермской области на 1995-1997 гг.», «Медико-экологическая реабилитация территорий и населения Пермской области на 1998-2000 гг.» и «Охрана окружающей среды Пермской области на 2001-2005 гг.», раздел 3 Медико-экологическая реабилитация населения.
Внедрение материалов диссертационного исследования осуществлено в виде изобретений и в ряде методических документов:
Способ количественного определения аллерген-специфичных иммуноглобулинов Е в сыворотке (плазме) крови (Патент РФ на изобретение № 2152034 от 27.06.00);
Способ определения влияния экологической обстановки на предрасположенность населения к онкозаболеваниям (Патент РФ на изобретение №2159437 от 20.11.00);
Способ определения влияния экологической обстановки на состояние иммунного статуса населения (Патент РФ на изобретение № 2180116 от 27.02.02);
Способ оценки сенсибилизации к химическим соединениям (Патент РФ на изобретение № 2180117 от 27.02.02);
Способ оценки сенсибилизации к металлам-аллергенам (варианты) (Приоритетная справка Российского агентства по патентам и товарным знакам № 2001113557 от 29.05.01 и решение о выдаче патента на изобретение от 29.01.02);
Способ неинвазивной диагностики сенсибилизации к химическим соединениям (Приоритетная справка Российского агентства по патентам и товарным знакам № 2001113556 от 29.05.01 и решение о выдаче патента на изобретение от 27.02.02);
Способ диагностики экологически обусловленной патологии у населения (Патент РФ на изобретение № 2137422 от 20.09.99);
Способ профилактики и лечения экологически зависимого синдрома поражения крови у детей (Патент РФ на изобретение № 2163482 от 27.02.01);
Способ профилактики и лечения экологически зависимой патологии мочевыводящей системы у детей (Патент РФ на изобретение № 2163483 от 27.02.01);
Способ определения уровня йодного дефицита у населения (Патент РФ на изобретение №2144671 от 20.01.00);
Медико-экологическая реабилитация и профилактика экопатологаи детей (Методические рекомендации, часть 1). Москва-Пермь, 1994 (Утверждены Заместителем Минздравмедпрома РФ 19.11.94 Per. № 13-16/24-3 и Председателем Госкомсанэпиднадзора РФ 02.11.94 Per. № 01-19/51-11);
Оценка и обоснование приоритетных направлений снижения территориальных затратных рисков в системе социально-гигиенического мониторинга и обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения (Методические рекомендации). М., 1995 (Утверждены Председателем Госкомсанэпиднадзора РФ Е.Н. Беляевым);
Экозависимые синдромы поражения крови у детей» (Методические рекомендации, часть 2). Москва-Пермь, 1997 (Утверждены Заместителем Председателя Госкомсанэпиднадзора РФ Г.Г. Онищенко 02.07.97 Per. № 2510/4950-97-32);
Особенности патологии мочевыделительной системы у детей, проживающих в экологически неблагополучных районах (Методические рекомендации, часть 3). Москва-Пермь, 1997 (Утверждены Заместителем Председателя Госкомсанэпиднадзора РФ Г.Г. Онищенко 02.07.97 Per. № 2510/4950-97-32);
Обоснование наиболее эффективных схем лечения экозависимых нарушений состояния здоровья детей г. Перми (Информационное письмо). Пермь, 1999. С.39;
Перечень приоритетных показателей для выявления изменений состояния здоровья детского населения при вредном воздействии ряда химических факторов среды обитания (Методические рекомендации). М., 2000 (Утверждены Главным государственным санитарным врачом РФ Г.Г. Онищенко 19.11.99 Per. №ФЦ/3415);
Способы диагностики сенсибилизации к низкомолекулярным химическим соединениям (Методические рекомендации). М., 2002. С. 29 (Утверждены Первым заместителем министра здравоохранения РФ Г.Г. Онищенко).
Материалы диссертационной работы использованы при подготовке следующих справочно-информационных документов:
Экологические факторы риска здоровью населения. Сборник. Пермь: РИО ПГТУ, 1997. 148 с.
Экологические факторы риска для здоровья населения. Сборник. Пермь: РИО ПГТУ, 1998. 77 с.
Мониторинг состояния объектов окружающей среды и медико-экологическая реабилитация населения Пермской области в 1999 году. Сборник материалов. Пермь, 2000. С. 68-85,109-116.
Материалы диссертационной работы использованы при организации и проведении учебного процесса на кафедре «Охрана окружающей среды» Пермского государственного технического университета и реализованы в виде учебных программ по дисциплине «Экология» для технических спе-
циальностей и учебной программы по дисциплине «Основы токсикологии» для специальности «Охрана окружающей среды».
Материалы работы внедрены в практику Управления по охране окру
жающей среды Пермской области и использованы для разработки целевой
комплексной программы "Основные направления охраны окружающей среды
в Пермской области на 2001-2005 гг." (Справка о внедрении № 42-
01/676 от 07.05.02). Разработанные методические рекомендации используются Пермским и Свердловским областными и Оренбургским городским центрами Госсанэпиднадзора при планировании и выполнении научно-исследовательских работ (Справки о внедрении № 01-22/1070 от 25.04.02; № 16/3-48 от 11.04.02; № 239/1 от 08.04.02). Разработанные способы диагностики специфической сенсибилизация к низкомолекулярным аллергенам используются Уральским научно-исследовательским институтом материнства и младенчества МЗ РФ при осуществлении диагностических исследований (Справка о внедрении № 24 от 30.04.02).
Результаты исследований доложены и обсуждены на III Международной конференции «Традиционные и нетрадиционные методы оздоровления детей», Дубна, 1994; I Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы реабилитации населения в зонах экологических нарушений», Москва, 1994; IV Международной конференции «Традиционные и нетрадиционные методы оздоровления детей», Москва, 1995; Международной конференции "Научно-практические аспекты управления качеством воздуха "Воздух 95", Санкт-Петербург, 1995; Международной конференции «Экологические аспекты устойчивого развития регионов", Новгород, 1995; Конгрессе педиатров России «Новые технологии в педиатрии», Москва, 1995; V международной научно-практической конференции "Традиционные и нетрадиционные методы оздоровления детей", Ижевск, 1996; Региональной научной конференции "Окружающая среда и здоровье", Казань, 1996; Международной конференции «Экологические проблемы промышленных зон Урала», Магнитогорск, 1997; Международной конференции «Public Health Consequences of Environmental Pollution: Priorities & Solutions", Lviv, Ukraine, 1997; IV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», Москва, 1997; III Всероссийской научно-практической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», Санкт-Петербург, 1998; VIII съезде педиатров России «Современные проблемы педиатрии», Москва, 1998; III конгрессе педиатров России «Экологически и гигиенические проблемы педиатрии», Москва, 1998; Всероссийской конференции "Актуальные проблемы профилактики инфекционных заболеваний", Москва, 1999; VI Российском национальном конгрессе "Человек и лекарство", Москва, 1999; II Международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии - 99», Курск, 1999; Международном симпозиуме «Здоровье и химическая безопасность на пороге XXI века», Санкт-Петербург, 2000; Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», Санкт-Петербург, 2000; Международной кон-
ференции «Актуальные проблемы экологической безопасности' территорий и населения», Пермь-Бангкок, 2000; Международной конференции «Энергетика, окружающая среда, здоровье», Тунис, 2001; V научной конференции с международным участием «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге 2001», Санкт-Петербург, 2001.
Апробация материалов диссертации. Диссертация апробирована 18 апреля 2002 года на совместном заседании ученого совета Пермского научно-исследовательского института детской экопатолопш, кафедр Пермской государственной медицинской академии и Пермского государственного технического университета, а также проблемной комиссии по аллергологии и иммунологии Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 88 научных работ в отечественной и зарубежной печати. Получено 8 патентов РФ и Положительные решения о выдаче 2 патентов на изобретение РФ. Разработано 6 методических рекомендаций, утвержденных на федеральном уровне.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 274 стр. машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, главы «Направления, объекты, материалы, объем и методы исследования», б глав собственных исследований, заключения, выводов, рекомендаций, приложений. Библиография включает 407 литературных источников, в том числе 285 отечественных и 122 зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 51 таблицей и 23 рисунками.