INDIVIDUAL EXPOSURE LOAD OF FORMALDEHYDE AND ADOLESCENTS’ ORGANISM SENSIBILIZATION

Full Text

Стремительное изменение окружающей среды 19], но наибольшее влияние оказывает атмосферный человеком вследствие его производственной деятель- воздух, являясь одним из основных факторов риска для ности по принципу обратной связи стало сказываться здоровья, связанных с окружающей средой [16, 17]. на самом человеке [22]. На него напрямую или опос- В Иркутской области расположены крупные предприредованно действуют все внешние факторы [3, 14, ятия нефтеперерабатывающей и химической промыш- 3 Окружающая среда Экология человека 2017.06 ленности, которые являются основными источниками загрязнения атмосферного воздуха ароматическими углеводородами, сероводородом, диоксидами серы и азота, формальдегидом [20]. В суммарном индексе опасности ингаляционного воздействия в центрах химической промышленности Иркутской области от 9 до 18 % принадлежит формальдегиду [9], который обладает общетоксическим, сенсибилизирующим и аллергенным действием. В последние годы отмечается существенный рост случаев аллергонепереносимости к различным химическим веществам, в том числе достаточно инертным [8]. В России около четверти населения страдает той или иной формой аллергии, а в промышленных городах и экологически неблагоприятных регионах частота аллергопатологии возрастает более чем в два раза [18]. Распространенность аллергического ринита и бронхиальной астмы среди детей, проживающих в промышленных городах Восточной Сибири, достигает 28-36 % [1]. Для экспонированных детей характерны сочетанные лабораторные признаки аллергии в виде увеличения количества эозинофилов в назальной слизи и повышение концентрации общего иммуноглобулина (Ig) E в сыворотке крови [7]. Цель данного исследования заключалась в оценке индивидуальной нагрузки формальдегидом и выявлении ее связи с сенсибилизацией организма подростков. Методы Проведено поперечное исследование на территории двух промышленных городов Иркутской области, градообразующими предприятиями которых являются химические комбинаты и тепловые электроцентрали. По данным Роскомгидромета, уровни загрязнения атмосферного воздуха в селитебных зонах оцениваются как высокие и умеренные, приоритетными поллютантами являются формальдегид, бенз(а)пирен, взвешенные вещества. Объектами исследования стали 373 подростка в возрасте 11 - 17 лет, I-II групп здоровья, постоянно проживающих и обучающихся на данных территориях, не имеющих респираторных инфекций и обострений каких-либо заболеваний на момент обследования и в течение двух недель до него. Обследование проведено в весенний период до начала цветения растений после подписания их родителями или законными представителями информированного согласия. Для проведения реакции торможения миграции лейкоцитов (РТМЛ) были использованы лейкоциты, выделенные из цельной крови. РТМЛ осуществляли с добавлением хемокинетического фактора - формальдегида. Культуральную среду без добавления хематтрактантов использовали в качестве интактного контроля, митоген фитогемагглютинин - как положительный контроль. Результаты учитывали визуально на бинокулярной лупе, определяя размер колонии по шкале внутреннего окуляра. Индекс миграции вычисляли по отношению тестируемых образцов к положительному контролю. Индексы миграции, лежащие за пределами 0,80-1,20 (или -20...+20 %), считали положительными. Исследование назальной слизи осуществлялось общепринятым методом микроскопии. Мазки назального секрета окрашивали по Романовскому для подсчета количества эозинофильных и нейтрофиль-ных гранулоцитов. Расчет количества эозинофилов в мазках проводился на 100 подсчитанных клетках [5]. Уровень секреторного ^А (sIgA) и общего IgE в сыворотке крови определяли при помощи метода твердофазного иммуноферментного анализа на планшетах тест-системы: IgA секреторный - на ИФА-БЕСТ («Вектор-Бест», Россия) и Total IgE («Хема», Германия) - на ИФА-ридере (BioTek, США). Референтными считали уровни sIgA 1,69-5,47 мг/л, IgE - до 70 МЕд/мл. Формальдегид в моче определяли с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии на обращенно-фазном сорбенте в изократическом режиме на жидкостном хроматографе «Стайер» с ультрафиолетовым детектором при следующих условиях: колонка С18 (250 на 4,6 мм) 5 мкм (USA), подвижная фаза - 50 % ацетонитрила и 50 % воды по объёму при скорости движения элюэнта 1 см3/ мин, детектировании при длине волны 365 нм [4]. Концентрацию формальдегида в моче рассчитывали, используя метод абсолютной градуировки. Нижний предел обнаружения формальдегида в моче составил 3.0 нмоль/дм3. Индивидуальная нагрузка формальдегидом на организм подростков оценивалась по результатам контроля за содержанием примесей в атмосферном воздухе (данные Роскомгидромета со стационарных постов за период 2003-2014 гг.), воздухе жилых и учебных помещений (данные химического анализа ФГБНУ ВСИМЭИ, к. б. н. Лисецкой Л. Г, к. б. н. Тараненко Н. А.), а также информации об организации учебного процесса и отдыха учащихся, антропометрических параметрах и спирометрии (по данным анкетирования и медицинского осмотра ФГБНУ ВСИМЭИ, к. м. н. Мыльникова И. В.). Индивидуальные коэффициенты опасности ингаляционного воздействия формальдегида были рассчитаны в соответствии с Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Для оценки результатов проведенных исследований использована система для комплексного статистического анализа и обработки данных STATISTICA 6.0 Stat_Soft® Inc. (правообладатель лицензии - ФГБНУ ВСИМЭИ). После анализа соответствия изучаемых показателей закону о нормальном распределении (тест Шапиро - Уилка) были использованы непараметрические методы анализа. При сравнении трех групп применяли тест Краскела - Уоллиса с последующим попарным сравнением количественных показателей по U-критерию Манна 4 Экология человека 2017.06 Окружающая среда - Уитни. Различия считали статистически значимыми для дисперсионного анализа при р < 0,05, при последующем попарном сравнении учитывали поправку Бонферрони - критический уровень значимости оставлял 0,016. Результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха Me (LQ-UQ). Корреляционный анализ осуществляли при помощи ранговой корреляции Спирмана. Сравнение частот отклонений исследуемых показателей от референтных уровней проводили методом оценки распространенности признака в выборке. Уровень статистической значимости различий равен 0,05. Результаты В результате расчета индивидуальной экспозиционной нагрузки формальдегидом подростков было установлено, что значения коэффициента опасности (HQ) воздействия данного химического вещества варьировали от 1,02 до 5,22. В соответствии со значениями HQ воздействия формальдегида, содержащегося в воздушной среде, обследованные подростки были разделены на группы: I группа состояла из 166 школьников с HQ от 1,02 до 1,99, II группа - 178 подростков с HQ от 2,00 до 2,99, III группа - 29 старшеклассников с HQ 3,00 и более. Значения медианы для коэффициента опасности воздействия формальдегида в данных группах составили 1,70 (1,48-1,85), 2,31 (2,13-2,57) и 3,20 (3,11-3,61) соответственно. Несмотря на различную экспозицию формальдегидом, во всех обследованных группах уровень его экскреции с мочой не различался (таблица). Содержание в моче данного соединения, превышающее референтные уровни (70 нмоль/дм3), у подростков в группе I встречалось чаще - 36,67 ДИ (25,62-47,72) %, чем в группе II - 17,14 ДИ (6,91-27,37) %, р = 0,006, и в группе III - 13,33 ДИ (0,00-37,06) %, р = 0,071. При оценке сенсибилизации организма к формальдегиду был использован тест РТМЛ. Установлено, что среднегрупповые значения данного показателя не различались и находились в пределах референтных уровней. РТМЛ выше референтных уровней встречалась в равной степени среди обследованных каждой из групп: у 17,86 ДИ (8,50-27,22) % подростков с HQ менее 2,00, у 15,22 ДИ (6,81-23,63) % лиц с HQ от 2,00 до 2,99 и у 20,00 ДИ (0,00-42,43) % - с коэффициентом 3,00 и выше. Отмечалась межгрупповая вариабельность частоты ответной реакции на формальдегид в виде активации миграции лейкоцитов: 29,76 ДИ (18,82-40,70) %, 13,04 ДИ (5,09-20,99) % и 15,00 ДИ (0,00-35,55) % для I-III групп соответственно (р = 0,006 между I и III группами). В целом отклик в РТМЛ на формальдегид (как истинная реакция торможения, так и ускорение миграции) отмечен у 28-48 % обследованных. Причем наибольшее количество подростков с откликом на формальдегид имели HQ менее 2,00 (р = 0,007, р = 0,296 по сравнению с группами II и III). При помощи дисперсионного анализа установлены статистически значимые различия уровней sIgA и IgE в обследованных группах. Между группами II и III отмечена тенденция к различиям данных показателей (р = 0,036 и р = 0,052 для sIgA и IgE соответственно), а между группами I и III изменения достигали уровня статистической значимости (р = 0,009 и р = 0,004 соответственно). Несмотря на выявленные межгрупповые различия в концентрациях sIgA и общего IgE, их средние значения для всех групп находились в пределах референтных уровней. Следует отметить, что в группе I в 1,21 ДИ (0,00-3,47) % случаев уровень sIgA был ниже, а в 47,27 ДИ (39,06-55,48) % - выше референтных уровней. В группе II доля лиц с пониженным содержанием данного иммуноглобулина в крови составила 2,48 ДИ (0,00-5,49) %, а его повышенные концентрации имели 41,61 ДИ (33,39-49,83) % подростков. Среди школьников с HQ 3,00 и выше лица с низким уровнем sIgA встречались чаще - 13,04 ДИ (0,00-31,06) %, чем в группах I и II (р = 0,001 и р = 0,007 соответственно). Превышение референтных уровней Ig в группе III выявлялось реже, чем в группах I (р = 0,059) и II (p = 0,170), и составило 26,09 ДИ (3,88-48,30) %. Частота встречаемости подростков с концентрацией IgE выше референтных уровней (для здоровых детей 12-16 лет референтным диапазоном считается 0-70 МЕд/мл), характерных для очень высокой Показатели подростков с различной экспозиционной нагрузкой формальдегидом, Me (LQ-UQ) Показатель Группа I Группа II Группа III Рдисп Формальдегид в моче, нмоль/дм3 148,8 (113,8-199,79) 148,4 (91,9-193,3) 125,5 (101,4-193,6) 0,621 Реакция торможения миграции лимфоцитов с формальдегидом, % -5,3 (-24,9... + 14,8) ,5) 3, ,5 .+1 2, ... - ,3 2, (-1 ,3) 0, ,7 .+1 3, ... - ,3 4, (-1 0,282 Секреторный IgA, г/л 5,0 (3,8-7,5)* 4,6 (3,2-8,0) 3,0 (2,4-6,09) 0,039 Общий IgE, МЕд/мл 28,3 (8,97-88,4)* 27,1 (4,1-71,2) 6,5 (1,6-40,6) 0,007 Эозинофилы в назальной слизи, % 3,0 (0,0-13,0) 1,0 (0,0 - 8,0)* 1,0 (0,0-12,0) 0,025 Примечания: Рдисп - уровень статистической значимости различий в тесте Краскела - Уоллиса; * - различия статистически значимы по сравнению с группой III в тесте Манна - Уитни, р < 0,016. 5 Окружающая среда Экология человека 2017.06 вероятности наличия аллергической реакции, между группами не различалась. В группе I доля школьников с повышенным содержанием IgE составила 32,30 ДИ (24,47-40,13) %, в группе II - 25,32 ДИ (17,8232,82) % и группе III - 17,86 ДИ (0,17-35,55) %. При оценке аллергической настроенности организма установлено, что у подростков с HQ менее 2,00 содержание эозинофилов в назальной слизи выше, чем у их сверстников с HQ от 2,00 до 2,99 (р = 0,007). При этом в каждой из обследованных групп значительная доля лиц имела повышенное количество эозинофилов в назальном секрете (референтные уровни 0-5 %). Наибольшее число подростков с их повышенным содержанием было в группе I - 42,47 ДИ (33,78-51,16) %. Среди подростков с более высокими HQ доля лиц с количеством эозинофилов в назальной слизи, превышающим референтные значения, была ниже, чем в группе I, и составила 30,13 ДИ (22,30-37,96) % в группе II (р = 0,026) и 34,62 ДИ (12,56-56,68) % - в группе III (р = 0,425). Обсуждение результатов Оценка содержания формальдегида в воздушной среде свидетельствует о небольшой вариации показателя - отношения между максимальными и минимальными концентрациями не превышали 1,6. Концентрации данного токсиканта в воздушной среде были на уровне или выше предельно допустимых значений. Так, минимальная концентрация данного химического соединения в учебных помещениях составила 0,003 мг/м3, максимальная - 0,0048 мг/ м3, для жилых помещений аналогичные показатели составили 0,005 и 0,006 мг/м3, а для атмосферного воздуха - 0,004 и 0,0057 мг/м3. Исследование содержания формальдегида в моче и других биосредах является более адекватным маркером его воздействия по сравнению с разовыми замерами данного соединения в воздушной среде [15]. По данным литературы, у проживающих в городах детей среднее содержание формальдегида в моче варьирует от 104 до 132 нмоль/дм3, а у сельских детей - от 56 до 107 нмоль/дм3 [15]. Во всех трех группах обследованных нами подростков содержание формальдегида в моче сопоставимо с данными, полученными Тара-ненко Н. А. с соавт. [14] у детей, проживающих в других городах, и выше, чем в сельской местности. Наличие повышенных уровней формальдегида в моче почти у каждого третьего ребенка указывает на поступление в организм данного соединения из окружающей среды. Выявленная нами высокая частота (28-48 %) сенсибилизации к формальдегиду в РТМЛ у подростков, проживающих в промышленных городах, свидетельствует о наличии у них гиперчувствительности замедленного типа к данному соединению и изменениях в клеточном звене иммунитета [2, 16]. Следовательно, наличие сенсибилизации к формальдегиду может указывать на роль данного экологического фактора в развитии и осложнении ряда заболеваний. Установлено, что с увеличением времени проживания в условиях воздействия негативных химических факторов окружающей среды происходит нарастание числа лиц с признаками сенсибилизации [17]. Можно предположить увеличение со временем доли лиц, имеющих сенсибилизацию к формальдегиду, в обследованной нами когорте. Отмеченный факт необходимо учитывать при проведении диагностических, лечебных и профилактических мероприятий. Известно, что IgA играет важную роль в защите от вирусов и бактерий, ингибируя связывание патогенов с поверхностью слизистых оболочек [7]. Повышенные уровни sIgA могут указывать на дисбаланс в иммунной системе или быть результатом адаптивной реакции организма при длительном проживании на территориях с загрязнённым атмосферным воздухом [13, 25]. Поэтому можно предположить, что повышенные концентрации sIgA, которые встречаются у 40-50 % подростков в группах I и II, свидетельствуют о формировании компенсаторных механизмов в условиях негативного влияния формальдегида. В группе с более высоким HQ (3,00 и выше) отмечалось снижение доли подростков с повышенным уровнем sIgA и увеличение числа лиц с его низкими значениями. По данным литературы [5, 21], при интенсивном загрязнении атмосферного воздуха формальдегидом и древесной пылью отмечается снижение содержания sIgA, которое может указывать на недостаточность функции иммунитета. Подтверждением такого предположения могут служить полученные от этой же когорты подростков данные, свидетельствующие о том, что около 75 % обследованных имели обсеме-нённость микроорганизмами слизистых оболочек зева и носа выше физиологической нормы [11]. Таким образом, изменения в уровне данного иммуноглобулина в группах I - III отражают стадии компенсации и формирования напряжения адаптационного процесса, ассоциированных с увеличением экспозиции формальдегидом. Доля лиц с высокими уровнями общего IgE (более 70 МЕд/мл) среди обследованных подростков варьировала от 17 до 33 %. Общеизвестно, что повышенные концентрации общего IgE указывают на возможное наличие у пациента гиперчувствительности немедленного типа. Об аллергической настроенности организма подростков также свидетельствует высокая частота (более 30 %) встречаемости лиц с повышенным количеством эозинофилов в назальной слизи и наличие связи между уровнем IgE и содержанием эозинофилов (R = 0,213, t (N-2) = 3,83, p = 0,0001). Сочетанное увеличение уровня IgE в сыворотке крови и количества эозинофилов в риноцитограмме было наибольшим среди подростков группы с HQ менее 2,00 (29,76 %). Аналогичное сочетание повышенных показателей отмечено у 11,96 и 15,00 % обследованных II и III групп соответственно. Данный факт подтверждает отсутствие зависимости доза - эффект при воздействии аллергенов. 6 Экология человека 2017.06 Окружающая среда Выводы: 1. Расчет индивидуальной экспозиционной нагрузки формальдегидом позволил выявить риск для здоровья обследованных детей, связанный с воздействием данного химического вещества для каждого индивида. 2. Повышенная концентрация формальдегида в моче у каждого третьего обследованного подростка свидетельствует о поступлении данного токсиканта в организм из окружающей среды. 3. Более 30 % обследованных подростков имели отклик на формальдегид в реакции торможения миграции лейкоцитов, свидетельствующий о наличии сенсибилизации к данному химическому веществу. 4. Установлено снижение содержания секреторного IgA в сыворотке крови подростков с увеличением коэффициента опасности ингаляционного воздействия формальдегида. 5. Около 20 % обследованных имеют сочетанные лабораторные признаки аллергической настроенности организма - увеличение уровня общего IgE и количества эозинофилов в назальной слизи.

About the authors

L B Masnavieva

Email: Masnavieva_Luda@mail.ru
East-Siberian Institute of Medical and Ecological Researches Angarsk, Russia

I V Kudaeva

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Researches Angarsk, Russia

N V Efimova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Researches Angarsk, Russia

O M Zhurba

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Researches Angarsk, Russia

References

Supplementary files