Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 14
1.1. Современные представления о роли макро- и микроэлементов в поддержании здоровья человека 14
1.2. Влияние инкорпорации плутония на организм человека 18
1.3. Воздействие радиационного фактора на здоровье и элементный статус населения 30
ГЛАВА 2. Объем и методы исследований 34
2.1. Характеристика обследуемого контингента 34
2.2. Клинико-лабораторные и инструментальные исследования 40
2.3. Методика многоэлементного анализа волос 41
ГЛАВА 3. Результаты исследования 46
3.1. Особенности состояния здоровья профессиональных работников, подвергшихся инкорпорации плутония-46
3.2. Определение элементного состава волос обследуемого контингента 63
3.2.1. Определение элементного статуса у профессиональных больных, подвергшихся инкорпорации плутония-, а также мужчин исследуемого региона, занятых в непроизводственной сфере 64
3.2.2.1. Сравнительная оценка элементного статуса обследуемого контингента 64
3.2.2.2. Ретроспективный анализ элементного статуса на исследуемой выборке работников через 10 лет после завершения основного этапа исследования 68
3.2.3. Изучение элементного статуса профессиональных больных, подвергшегося воздействию плутония-239, в зависимости от возраста 72
3 3.2.4. Изучение элементного статуса профессиональных больных, подвергшихся инкорпорации плутония-239, в зависимости от уровня накопления радиоактивных элементов в организме 81
3.3. Изучение элементного статуса профессиональных больных, подвергшихся инкорпорации плутония-239, при некоторых хронических заболеваниях 92
3.3.1. Характеристика элементного статуса обследуемого контингента с заболеваниями бронхолегочной системы 92
3.3.2. Элементный статус обследуемого контингента на фоне гипертонической болезни 95
3.3.3 Элементный статус обследуемого контингента на фоне хронического холецистита 103
3.3.4. Элементный статус обследуемого контингента на фоне хронического гастрита 111
3.3.5. Оценка влияния территории проживания на элементный статус мужчин: сравнение 124
4. Обсуждение результатов 132
Заключение 149
Выводы 157
Практические рекомендации 158
Список литературы 163
- Воздействие радиационного фактора на здоровье и элементный статус населения
- Методика многоэлементного анализа волос
- Определение элементного статуса у профессиональных больных, подвергшихся инкорпорации плутония-, а также мужчин исследуемого региона, занятых в непроизводственной сфере
- Изучение элементного статуса профессиональных больных, подвергшихся инкорпорации плутония-239, в зависимости от уровня накопления радиоактивных элементов в организме
Воздействие радиационного фактора на здоровье и элементный статус населения
Основным источником радиоактивного загрязнения внешней среды стали испытания ядерного оружия, проведенные до подписания договора об их запрещении, и предприятия атомной энергетики. Предприятия атомной энергетики могут загрязнять внешнюю среду на всех этапах ядерно-топливного цикла.
В связи с вышеизложенным, уже более 60 лет учеными многих стран мира ведутся поиски средств защиты человека от воздействия ионизирующего излучения при работе с ним, при ликвидации последствий аварий на ядерных установках, ядерных конфликтах, проживании населения на загрязненной радионуклидами территории, также для защиты здоровых тканей у тех больных, которые в связи с онкологическими заболеваниями подвергаются интенсивной радиотерапии.
Естественные радиоактивные вещества содержатся в окружающей среде(грунте, воде, воздухе, стройматериалах и т.д.), в основном, в виде дочерних элементов радиоактивных цепочек, родоначальниками которых являются долгоживущие радионуклиды уран-235 и торий-232. Период полураспада урана-235 и тория-232 исчисляется миллионами лет. По мере радиоактивного распада излучение испускают не только они сами, но и их многочисленные дочерние продукты с более коротким периодом полураспада.
Искусственные источники облучения – искусственные радионуклиды и технические устройства (ускорители, рентгеновские аппараты и т.д.). Особую опасность, как источники облучения населения, могут представлять ядерные взрывы (в случае войны) и аварии на ядерных реакторах в мирное время. При ядерном взрыве образуется свыше 200 различных радиоизотопов, являющихся как непосредственными осколками деления ядер тяжелых элементов (урана -235, плутония -238, -239), так и продуктами их распада. Часть из них распадается в ближайшие минуты и часы после взрыва, другие в течение нескольких дней, а такие как, стронций -90, цезий -137 и др., имеют период полураспада от года до нескольких десятков лет (Л.А. Булдаков, 1990, И.Я. Василенко 1999).
Из числа нуклидов ядерного топлива, ядерных осколков и их дочерних продуктов распада наибольший интерес по своим радиотоксическим и физическим характеристикам (величина выхода при делении, период полураспада, вид и энергия излучения, растворимость в воде и доступность для корневой системы растений, поведения в организме и др.) представляют следующие радионуклиды: уран - 235, плутоний -239,240, цезий -134,-137, йод -131, рутений -103. -106, ниобий -95, барий -140, церий -144. Как источники внутреннего облучения наиболее опасны радионуклиды йода, цезия, стронция, плутония (Л.Ф.Щелкунов, М.С. Дудкин, В.Н. Корзун, 2000, стр.).
Радиационная обстановка в Томской области
Отдельное место в структуре Томской области занимает Томский район. На его территории в зоне Северного промышленного узла (СПУ) сосредоточена основная масса промышленных предприятий, среди которых предприятия агропромышленного и топливно-энергетического комплексов. Наибольшему техногенному влиянию подвержены населенные пункты, находящиеся в северо-восточном направлении от СПУ. (Н.В. Барановская, 2003., Л.П. Рихванов с соавт., 2006).
Радиационную обстановку в Томской области на протяжении ряда лет формировали многочисленные факторы и события. (Доклад о состоянии окружающей среды Томской области в 2011 году, Томск 2012) Более 50 лет в Томской области функционирует крупнейшее в России и мире предприятие по производству оружейного плутония – Сибирский химический комбинат (СХК). Он был основан в годы «холодной войны» в соответствии с Постановлением Правительства СССР № 1252–443 от 26 марта 1949 г. с целью «ликвидировать монополию США в ядерном вооружении». Комбинат создан как единый комплекс ядерного технологического цикла, включающий в себя практически все виды производств. На территории СХК было построено 5 промышленных реакторов, в настоящее время остановлены все, последние два остановлены в апреле и июне 2008 г.
Основным источником техногенного радиоактивного загрязнения окружающей среды территории Томской области является СХК. Его воздействие на природную среду многокомпонентно и усиливается за счет совместного воздействия радиоактивных и химических веществ. Загрязнение окружающей среды происходит в результате плановых (штатных) газоаэрозольных выбросов в атмосферу, сбросов сточных вод, содержащих радионуклиды, в р. Томь, а также вследствие хранения и захоронения жидких и твердых радиоактивных отходов. За пятидесятилетний период деятельности на комбинате произошло более 30 аварийных инцидентов, причем пять из них (включая аварию 06.04.93 г.) относятся к третьему уровню по международной шкале событий на атомных станциях и квалифицируются как серьезные происшествия.
В настоящее время радиационная обстановка на территории области в по сравнению с прошлыми годами продолжает постепенно улучшаться в результате естественных процессов самоочищения природной среды от радиоактивного загрязнения, а также в результате остановки всех реакторов на СХК (Доклад о состоянии окружающей среды Томской области в 2011 году, 2012)
На радиохимических заводах при переработке топлива из них извлекаются уран и плутоний. В процессе хранения в жидком виде отходы переводятся в твердое состояние для последующего захоронения в оборудованных для этих целей хранилищах, рассчитанные на хранение в течение длительных сроков. Хранилища оборудуются в геологически стабильных районах. На этапе изготовления тепловыделяющих элементов происходит упаковка, прессование и закрытие в блоки порошков и таблеток из смеси урана - 235 и -238, а для реакторов-размножителей смесь готовится с добавлением – плутония - 239, -241. В процессе работы по изготовлению тепловыделяющих элементов в воздух рабочей зоны могут поступать аэрозоли урана-235, -238, и плутония-239, -241. Если тепловыделяющие элементы готовят из старых запасов плутония-239, сопутствующим нуклидом является плутоний- 241 и его дочерний продукт америций-241. Это соответственно альфа и альфа-гамма излучатели трансуранового ряда, америций-241 радионуклид высокой токсичности. Как и плутоний-239, америций-241 при поступлении в организм концентрируется в костной ткани и в отдаленном периоде способен вызывать развитие костных опухолей (Ю.И. Москалев, 1971,1989,1991). Поэтому в работе по изготовлению тепловыделяющих элементов применяется защита органов дыхания от поступления внутрь радионуклидов трансуранового ряда.
Методика многоэлементного анализа волос
Лица с хроническим гепатитом имели различную этиологию заболевания. Среди лиц, включенных в группу с диагнозом хронический гепатит, были в небольшом числе пациенты с вирусным гепатитом В и С, с гепатитом неуточненной этиологии, заболевание у которых протекало с минимальной активностью процесса, в ряде случаев выявлялся постописторхозный гепатит. Среди обследованного контингента лиц, в отельных случаях, возможно, имел место алкогольный гепатит, однако, лабораторно этот факт не был подтвержден.
Клинически у больных в редких случаях отмечались боли в правом подреберье, плохая переносимость жиров, повышенная утомляемость. При физикальном обследовании выявлялась болезненность при пальпации чаще в эпигастральной области, увеличение печени, край которой был обычно острый, плотноватый, выступал на 2-4 см из-под реберной дуги. Наличие гепатомегалии подтверждалось при ультразвуковом исследовании у большинства пациентов.
У некоторых больных с хроническим гепатитом при проведении гепатобилисцинтиграфии после достижения максимума накопления РФП гепатоцитами определялось непродолжительное плато, занимавшее по времени около 3-х минут, что свидетельствовало о внутрипеченочном холестазе и было отражено в диагнозе.
Для изучения функционального состояния печени у этих больных исследовали комплекс биохимических показателей. О функциональном состоянии печени судили по уровню билирубина в сыворотке крови, а также по активности следующих ферментов: аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспаргинаминотрансферазы (АСТ), гамма глютамилтранспептидазы (гамма-ГТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ).
При лабораторном обследовании у ряда пациентов выявлялись обычно незначительные нарушения в функциональных пробах печени: повышение уровня трансаминаз, билирубина сыворотки, снижение общего белка, диспротеинемия, снижение протромбинового индекса.
При оценке показателей, характеризующих функциональное состояние печени у лиц трех групп (таблица 11), у которых диагностированы заболевания печени, наибольшая частота изменения биохимических показателей отмечена у обследованных III группы.
У лиц, у которых не диагностировались заболевания печени, также в некоторых случаях наблюдались изменения биохимических показателей, характеризующих состояние печеночной ткани. Частота повышения активности ЛДГ не различалась в отдельных группах лиц. Представляло интерес изучить фракционный состав белков сыворотки крови. Снижение уровня общего белка наблюдалось в единичных случаях независимо от группы обследования.
Приблизительно у третьей части больных также независимо от уровня накопления, имело место повышение альфа-1 и альфа-2-глобулиновой фракции. Учитывая, что в эти фракции глобулинов входят так называемые белки острой фазы, можно предполагать у этих больных наличие текущих воспалительно-деструктивных процессов, имеющих место, возможно, в легочной ткани. Снижение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови было найдено в I группе у 25% больных, во II и III группах – 36 % случаев в каждой.
Фракция гамма-глобулинов состоит главным образом из иммуноглобулинов. В связи с этим можно считать, что гипогаммаглобулинемия может быть обусловлена у этих больных наличием различных хронических патологических заболеваний, в частности хронических воспалительно-деструктивных процессов, сопровождающихся истощением иммунной системы.
Почти у каждого обследованного этой группы, независимо от уровня активности, выявлялась гиперхолестеринемия и (или) повышение содержания триглицеридов в сыворотке крови.
Выявленные также хронические заболевания, чаще встречались в тех же возрастных диапазонах контрольной группы.
Итак, у 37 человек ведущей патологией является хронический бронхит, у 26 – диффузный пневмосклероз, у 25– эмфизема легких. Помимо этого у больных отмечена соматическая патология в виде: ИБС (19 чел.), гипертоническая болезнь (19 чел.), язвенная болезнь 12-ти перстной кишки (7 чел.), хронический гастрит (35 чел.), хронический холецистит (20 чел.). В главе 3.3 будет представлен материал о взаимосвязи гипертонической болезни, хроническом гастрите и холецистите и элементного статуса, т.к. именно эти заболевания встречаются наиболее часто у работников предприятия и представляют собой интерес с точки зрения корреляций с дисбалансами химических элементов в волосах.
Согласно принятой нами схеме исследований, изучение особенностей элементного статуса рабочих "носителей плутония" проводилось путем сравнения основной группы с контрольной группой. В свою очередь, контрольная группа сравнивалась со средними данными по г. Москве (практически здоровые жители Москвы, не связанные с промышленным производством). Отдельно анализировалась зависимость элементного статуса от уровней накопления инкорпорированного плутония-239, а также от основного заболевания (хронический холецистит, хронический гастрит, гипертоническая болезнь).
Определение элементного статуса у профессиональных больных, подвергшихся инкорпорации плутония-, а также мужчин исследуемого региона, занятых в непроизводственной сфере
Рассчитанные нами коэффициенты корреляции полученного уровня накопления с содержанием химических элементов в волосах НП приведены в табл. 3.2.4.2. Как видно из приведенных данных, нами установлена только достоверная корреляция между содержанием Mg и уровнем накопления, но и она по стандартной классификации может быть оценена как «слабая»: r = 0,23.
Этот факт в сочетании с вышеизложенными результатами позволяет сделать вывод, что сам факт "носительства" плутония является значительно более важным параметром, чем уровень накопления в организме, поскольку элементный статус "носителей плутония" достаточно сильно отличается от контроля, а значимых корреляционных связей с уровнем облучения не установлено.
Достоверная отрицательная корреляция уровня накопления в организме и соотношения Zn/Cu свидетельствует о том, что иммунодефицитные состояния, сопровождаемые увеличением содержания Cu и снижением Zn могут способствовать возникновению ряда серьезных заболеваний.
Как и при сравнении средних концентраций химических элементов в волосах НП, получивших различные уровни, анализ частот отклонений выявил ряд отличий между группами.
По мере увеличения уровней активности инкорпорированного плутония-239 закономерно нарастает частота избыточного содержания в волосах НП B, Cd, Cr, Pb и Mg. В то же время четкая закономерность изменения частоты дефицитов показана только для йода (I): с повышением уровня активности частота дефицита йода возрастает вплоть до 100% у лиц с содержанием плутония и америция более 60 нанокюри. Достаточно однонаправлено изменяется и содержание в волосах Zn (частота дефицитов растет), Co, Fe, Se, K (частота дефицитов падает), но достоверных отличий на уровне p 0,05 не установлено.
Интересно отметить, что частота дефицитов целого ряда элементов изменяется не равномерно. Например, частота дефицитов P, Ca, Mg возрастает в группе 31-60 нанокюри, но затем снижается в группе более 60 нанокюри, в то время как для Si характерно противоположное поведение: падение частоты дефицитов в группе 30-60 нанокюри и последующее повышение в группе более 60 нанокюри (табл. 3.2.4.3, рис.3). Таблица 3.2.4.3 - Частота дисбалансов содержания химических элементов в волосах носителей плутония в зависимости от содержания плутония и америция (нанокюри, %)
Таким образом, НП отличаются по показателям «элементного портрета» от контрольной группы, что подтверждает представление о связи фактора носительства плутония с изменениями в минеральном обмене. Максимальный уровень активности инкорпорированного плутония-239 ассоциируется с максимальной частотой дефицитов Zn (43% при частоте избытков 0%), Y (100% при том, что в остальных группах – 47 и 68%, соответственно), и максимальной частотой избытков V (43%, 29 и 28%, соответственно), Mg, Ca (по 43%), Li (29%, 12 и 6%), Cu (29%, 5,9 и 7,7%), Cd (57%, 35 и 26%), B (33%, 12 и 3%, соответственно).
В группе больных с диагнозом плутониевый пневмосклероз отмечается превышение калия в 42%, магния в 38% случаев, 31% натрия и ванадия. Снижение йода встречается в 49% случаях с данным диагнозом, у 38% наблюдается дефицит магния, у 36% - кобальта, у 31% меди и цинка, у 29% -железа и фосфора, у 22% - кремния. При оценке содержания токсичных и потенциально токсичных элементов выявлено превышение нормативных показателей кадмия – в 36% случаев и свинца в 42%.
Содержание химических элементов в волосах у лиц с установленными диагнозами хронический бронхит превышало допустимые уровни показателей по следующим элементам: магния (39%), калия (37,5%), ванадия (28%), натрия (26%), кальция (21%). Значительный дефицит йода (47%), кобальта (42%), меди и железа (35%), железа (32%), цинка (30%), фосфора (29%), кремния (24%). При оценке содержания токсичных и потенциально токсичных элементов выявлено превышение нормативных показателей кадмия – в 32% случаев и свинца в 37,5%. Обращает на себя внимание повышение содержания ртути (у 7%). (72 человека) В группе больных с сопутствующей патологией бронхолегочной системы в виде эмфиземы наблюдается значительное превышение меди, марганца, хрома - у 67%, у 35% превышение по содержанию магния, у 30% -калия, у 26% - натрия, у19% - ванадия. Снижение отмечалось пол следующим элементам: практически тотальный дефицит йода у 67%, у 46% дефицит бора, у 35% кобальта, у 30% - железа, у 28% - фосфора и меди, 26% - марганца, у 17% снижено содержание цинка и кремния. Среди токсичных и потенциально токсичных элементов выявлено превышение содержания кадмия (26%) и свинца (33%).
Изучение элементного статуса профессиональных больных, подвергшихся инкорпорации плутония-239, в зависимости от уровня накопления радиоактивных элементов в организме
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о главенствующей роли факта «носительства» или «не носительства» плутония в формировании элементного портрета рабочих. В ходе исследования нами было выявлено множество различий между сравниваемыми группами, однако, независимо от параметра, по которому проводилось сравнение (больной/здоровый, возраст, уровни накопления инкорпорированного плутония-239), "носители" плутония всегда резко отличались от контрольной группы, и уже на фоне этих отличий можно было обнаружить отклонения «второго порядка», связанные с конкретным исследуемым признаком.
Показано, что "носительство" плутония связано с формированием в первую очередь стойких дисбалансов Zn/Cd, Cu/Cd, Zn/Cu на фоне полигипоэлементозов. В частности, НП и связанные с этим нарушения элементного гомеостаза могут быть причиной возникновения таких хронических заболеваний, как хронический холецистит и гипертоническая болезнь.
Полученные данные отчетливо демонстрируют, что важнейшими пусковыми патогенетическими механизмами формирующейся у НП дизрегуляционной патологии (по Г.Н. Крыжановскому, 2002) являются нарушения в обмене Zn, Cd, Cu, которые тесно связаны с индукцией синтеза универсального эндогенного антидота – металлотионеина и угнетением активности Zn, Cu –зависимой СОД, активацией апоптоза, снижением Т-клеточного иммунитета. В отличие от большинства заболеваний, обусловленных воздействием токсичных агентов на организм, у НП, по-видимому, снижение антиоксидантной защиты организма из-за нарушений в обмене Se и снижения его активирующего влияния на механизмы подавления свободно-радикального окисления, не имеет существенного значения.
Специфическим является нарушение ферментативного звена антиоксидантной регуляции, в которой активное участие принимают Zn, Cu-зависимая СОД, церулоплазмин, и большое значение имеет возможное нарушение обмена металлотионеина.
Дизрегуляторная патология, в основе которой лежат дисбалансы Zn, Cu, Cd, вызванные, вероятно, воздействием плутония-239 и его декорпораторов(пентацина), наиболее четко прослеживаются при увеличении стажа работы (возраст 50 лет) и дозы облучения. Во всех этих группах и абсолютные и относительные показатели содержания Cd в волосах прогрессивно возрастают, а Zn – снижаются.
Интересно отметить, что на уровне «тенденций», элементный портрет жителей Москвы отличается от контрольной группы также сниженным содержанием большинства химических элементов, для которых показаны достоверные отличия. Данный факт может свидетельствовать о лучшей обеспеченности лиц контрольной группы химическими элементами-микронутриентами, чем даже жители г. Москвы, считающейся эталонным городом Российской Федерации, и более высоким уровнем Pb, V, Mn, отражающим более выраженную техногенную нагрузку у жителей Северска, более низкой физической активностью москвичей и влиянием других факторов мегаполиса.
Повышенное содержание в волосах Mn, Fe, Al и B может отражать гидрогеохимические особенности территории (высокое содержание Mn в питьевой воде).
Сравнение частоты дисбалансов содержания химических элементов у рабочих контрольной группы с жителями Москвы показало довольно существенные различия(табл.3.2.2). Как и в случае сравнения с НП у жителей Москвы достоверно реже встречаются избыточные содержания химических элементов (K, Mn, Na, Pb, V и Zn) за одним исключением: у москвичей чаще повышено содержание в волосах Hg. Этот факт можно объяснить более высоким уровнем потребления морепродуктов в Москве (М.Г.Скальная, 2007). С другой стороны, для жителей Москвы в большей степени характерны дефициты Ca, Fe, K, Li, Mn, Na и Si и в меньшей – I и Se, что отражает их социальный статус, экологические условия
Выполнение сравнения групп с учетом возраста обследованных позволило установить сходные тенденции: уровень химических элементов в волосах москвичей ниже, чем в контрольной группе, причем, как и в случае с НП, наибольшее число достоверных отличий установлено в возрасте до 50 лет – 8 элементов (Al, Cr, Fe, K, Mn, Na, Pb, V) против 5 (Cr, Mn, Na, Ni, V) в возрастной группе старше 50 лет (табл. 3.2.3).
Эти данные согласуются с полученными ранее А.В.Скальным (2000), В.А.Демидовым (2001), М.Г.Скальной (2006), результатами, которые продемонстрировали более низкий уровень многих эссенциальных и токсичных химических элементов в волосах у жителей Московского региона, и, особенно, г.Москвы, по сравнению со многими регионами России. По мнению указанных авторов, более низкие показатели содержания в волосах ряда эссенциальных и токсичных микроэлементов может быть связано с особенностями стиля жизни в мегаполисе (так называемый «синдром мегаполиса» по А.В.Скальному с соавторами 2003), важнейшим фактором которого является гиподинамия и связанное с ней более низкое потребление пищи, особенности централизованного водоснабжения (более низкий уровень поступления Fe, Mn), экологии (относительно низкие уровни загрязнения окружающей среды промышленными предприятиями, преобладание выбросов автотранспорта), относительно низкий уровень контактов с металлами (основная масса населения занята в непроизводственной сфере), более значительный объем употребляемой рафинированной и легкоусвояемой пищи.
