Экология человека

В статье представлен алгоритм построения и применения направленных ациклических графов (Directed Acyclic Graphs, DAGs) при планировании эпидемиологических и биомедицинских исследований. DAGs представляют собой графический инструмент для моделирования сложных связей между переменными, что особенно актуально в биомедицинской науке, где корректная оценка причинно-следственных связей требует учёта потенциальных вмешивающихся факторов. Подчёркивается значимость DAGs для концептуализации научной гипотезы и понимания структуры связей между факторами на основе анализа литературы и результатов ранее проведённых исследований. Применение DAGs способствует повышению качества как планирования исследования, так и анализа данных, обеспечивая более обоснованный подход к отбору переменных для включения в математические модели. DAGs позволяют определить минимальный и достаточный набор факторов для коррекции с учётом роли переменных (конфаундеров, медиаторов, коллайдеров) относительно воздействия (вероятного фактора риска) и исхода (заболевания или состояния), тем самым снижая риск аналитических ошибок. В статье акцентируется внимание на практическом применении DAGs с помощью доступного программного обеспечения, а также представлены конкретные примеры использования графов в биомедицинских исследованиях. В заключение предложены рекомендации по интеграции DAGs в практику биомедицинских исследований, что может способствовать более широкому внедрению современных методов многомерного статистического анализа, улучшению интерпретируемости и повышению воспроизводимости научных результатов.

Обоснование. Трудоустройство для инвалидов — не только путь реабилитации и интеграции в общество, но и стрессогенная нагрузка с комплексом техногенных и социально-психологических влияний. С учётом особого самоощущения своего статуса у людей с инвалидностью формируется динамическая система адаптационно-приспособительных механизмов к трудовой нагрузке. Именно поэтому изучение процессов адаптации к труду должно включать не только психосоциальные аспекты, как это описано в большинстве литературных источников, но и учитывать состояние регуляторных систем организма.

Цель. Изучить возможность прогнозирования исходов адаптационного процесса к трудовой нагрузке у мужчин-инвалидов трудоспособного возраста.

Материалы и методы. Группа исследования состояла из 59 мужчин-инвалидов трудоспособного возраста. Респонденты проходили трудовую практику в специально созданных центрах трудовой реабилитации и абилитации. Определяли уровень социально-психической адаптации по методике Роджерса–Даймонда, морфометрические показатели (вес, рост, жизненная ёмкость лёгких, артериальное давление, пульс), кардиоинтервалы с анализом динамики волновых показателей (SI, HF, LF, VLF, LF/HF).

Результаты. При сравнении волновых показателей кардиоинтервалографии в динамике было выявлено статистически значимое изменение показателя LF/HF (p <0,001) в сторону увеличения, что свидетельствует о напряжении адаптационных механизмов и смещении вегетативной тонуса в сторону симпатических влияний. Но динамическое увеличение показателя VLF% (p=0,045), зафиксированное при дальнейшем анализе, показало подключение надсегментарной регуляции функций внутренних органов. Исследование социально-психологической адаптации не выявило существенных изменений. Оценка показателей морфометрии проводилась в зависимости от комплексного показателя напряжения систем регуляции, определённого после применения трудовой нагрузки по данным анализа кардиоинтрвалографии. Анализ производили при помощи построения ROC-кривых, что выявило критические значения возраста и индекса массы тела у человека с инвалидностью. Следовательно, данные показатели являются предикторами неблагоприятной реакции регуляторных систем на воздействие труда. Так, если при трудоустройстве человека с инвалидностью его возраст будет равен или выше 35 лет, то с вероятностью 80% (p=0,005) возможно предполагать напряжение адаптационных механизмов как реакцию на воздействие труда. Аналогичная зависимость выявлена в отношении индекса массы тела: если при поступлении на работу его значение будет равняться или превышать 26, то с вероятностью 80% (p=0,004) у работающего инвалида возникнет вегетативный дисбаланс.

Заключение. Выявлены особенности адаптационных механизмов у мужчин-инвалидов к трудовой нагрузке. Полученные данные можно применять для прогнозирования напряжения регуляторных систем внутренних органов на трудовое воздействие, а также с практической точки зрения для составления эффективного режима труда и отдыха, графика рабочей недели и определения уровня трудовой нагрузки. Комплексный биопсихосоциальный подход необходим для полной оценки адаптационных механизмов, чтобы трудоустройство для человека с инвалидностью имело реабилитационный характер, а для работодателя — экономически оправданный эффект.

Обоснование. Интенсивное развитие нанотехнологий, использование результатов исследований во многих отраслях промышленности, в том числе сельском хозяйстве и медицине, требуют всестороннего изучения воздействия веществ в ультрадисперсном состоянии на человека и животных. В настоящее время сведения о влиянии наночастиц на микроэлементный состав органов и тканей ограничены. Между тем с учётом растущего производства и выброса наночастиц в окружающую среду в ходе технологических процессов необходимо учитывать как прямое, так и опосредованное воздействие частиц различной химической природы.

Цель. Оценить влияние наночастиц меди (Cu), кобальта (Co) и оксида меди (CuO) на поведенческие реакции и микроэлементный состав печени, почек и репродуктивной системы лабораторных животных, а также исследовать их способность к накоплению при внутрижелудочном введении.

Материалы и методы. Эксперимент проведён на самцах мышей линии ICR, разделённых на четыре вариативных группы по 6 особей в каждой, которым вводили внутрижелудочно дистиллированную воду (контроль) или суспензии наночастиц Cu, Co и CuO в течение 20 дней один раз в день в дозах 0,02 мг/кг. Оценивали динамику массы тела, а также уровень тревожности животных (количество вертикальных стоек с опорой и без опоры и количество актов кратковременного груминга). По завершении эксперимента проводили эвтаназию, забор печени, почек и репродуктивных органов, в которых определяли микроэлементный состав методом энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа.

Результаты. Введение всех протестированных наночастиц вызывало у животных проявление признаков тревожности: наблюдалось увеличение количества стоек с опорой (группа, получавшая наночастицы Со) и снижение числа стоек без опоры, сопровождавшееся увеличением актов кратковременного груминга (группы животных, получавших наночастицы Cu и CuO). В этих же группах (Cu, CuO) наблюдалось снижение массы тела животных по сравнению с контрольной группой. Анализ уровня микроэлементов в печени, почках и репродуктивных органах выявил неоднозначные изменения концентрации калия, кальция и серы, увеличение содержания кислорода в семенниках с придатками. Признаков накопления наночастиц Cu, СuO и Co в исследуемых органах не выявлено. Таким образом, токсичность наночастиц реализуется опосредованно, через изменение микроэлементного состава органов, и характеризуется быстрой элиминацией наночастиц.

Заключение. Наночастицы меди, кобальта и оксида меди оказывают разнонаправленное влияние на физиологические показатели и поведение животных, реализуемое опосредованно, через изменение элементного состава их органов. Накопления наночастиц меди, кобальта, оксида меди в исследуемых органах не обнаружено.

Обоснование. В последние десятилетия во всём мире наблюдается рост заболеваемости болезнями щитовидной железы. После аварии на Чернобыльской АЭС в Центральном федеральном округе сложилась уникальная эколого-геохимическая ситуация, при которой на щитовидную железу оказывали негативное воздействие одновременно природные (дефицит микроэлементов, прежде всего йода и селена) и техногенные (загрязнение радиоизотопами) факторы. Исследования позволили подтвердить наличие связи дефицита йода в почвенном покрове Центрального федерального округа с распространённостью заболеваний щитовидной железы, в том числе онкологических. Результаты исследования дают достоверную информацию для профилактики и диагностической настороженности в системе здравоохранения регионов, а также позволяют создать адекватный информационный контент для населения.

Цель. Анализ региональных особенностей заболеваемости болезнями щитовидной железы у населения Центрального федерального округа в зависимости от микроэлементного статуса территории.

Материалы и методы. Для анализа популяционного здоровья Центрального федерального округа и его субъектов использовали данные о численности населения, деперсонифицированные данные о количестве пациентов с впервые диагностированными заболеваниями щитовидной железы за 2013–2017 гг. и первичной заболеваемости злокачественными новообразованиями щитовидной железы за 1995–2023 гг. Для построения модели распределения концентраций микроэлементов в почвенном покрове регионов использовали Единый государственный реестр почвенных ресурсов. Каждой паре «тип почвы–почвообразующая порода» были присвоены атрибуты средних концентраций. Достоверность оценки концентраций микроэлементов подтверждена полевыми исследованиями. Составлены карты йодного и селенового статусов почв исследуемой территории. Методом ранговой корреляции Спирмена проводили непараметрическое сопоставление показателей заболеваемости и картографических оценок.

Результаты. Анализ химического состава отобранных в 2007–2023 гг. в ряде областей Центрального федерального округа почвенных образцов подтвердил корректность модели картографических оценок содержания микроэлементов в почве. Выявлены значимые обратные ранговые корреляции (R=–0,473; p=0,055) между содержанием йода в почвах субъектов Центрального федерального округа и болезнями щитовидной железы. Для взрослого населения выявлена прямая связь между загрязнением почв радиоизотопами и заболеваемостью раком щитовидной железы (R=0,711; p=0,001). При этом для детей (0–17 лет) выявлена обратная корреляция (R=–0,375; p=0,138) между йодным статусом почв и заболеваемостью раком щитовидной железы. Поскольку содержание селена в почвах Центрального федерального округа находится в пределах нормы, связи между заболеваемостью и концентрацией микроэлемента в почве не выявлено (R=–0,091; p=0,729).

Заключение. Сопоставление геохимических и медицинских данных в условиях пространственной неоднородности рисков последствий Чернобыльского радиоактивного заражения почвы и природного дефицита подтвердило наличие связи между дефицитом йода в окружающей среде и состоянием здоровья. Существует необходимость информирования населения Центрального федерального округа и руководителей региональных органов исполнительной власти о негативных последствиях дефицита микроэлементов.