Specificity of musculoskeletal system pathology in children consuming drinking water with elevated strontium content

24

ЗНиСО pm №12

УДК 613.6.027

ОСОБЕННОСТИ ПАТОЛОГИИ КОСТНО-МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ, ПОТРЕБЛЯЮЩИХ ПИТЬЕВУЮ ВОДУ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ СТРОНЦИЯ

К.П. Лужецкий, О.Ю. Устинова, О.В. Долгих ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г. Пермь

Проведено комплексное клинико-лабораторное и инструментальное обследование детского населения, проживающего на территории с неудовлетворительным качеством питьевого водоснабжения по содержанию стронция. У детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием стронция, заболевания костно-мышечной системы диагностировались в 3 раза чаще, чем в группе сравнения. Выявлено несоответствие костного возраста и процессов оссификации паспортному сроку, при этом у каждого третьего ребенка эти процессы опережали физиологическую норму. Установлена достоверная причинно-следственная связь вероятности формирования болезней костно-мышечной системы, в том числе патологии позвоночника и стопы (плоскостопие) с повышенным содержанием стронция в крови. Ключевые слова: заболевания костно-мышечной системы, патология позвоночника и стопы (плоскостопие), стронций.

K.P. Luzhetsky, O.Y. Ustinova, O.V. Dolgikh  SPECIFICITY OF MUSCULOSKELETAL SYSTEM PATHOLOGY IN CHILDREN CONSUMING DRINKING WATER WITH ELEVATED STRONTIUM CONTENT  Federal scientific center for medical and preventive health risk management technologies, Perm.

Complex clinical, laboratory and instrumental examination of the child population living in areas with poor quality of drinking water on the content of strontium was conducted. Children who consume drinking water with a high content of strontium, diseases of the musculoskeletal system were diagnosed in 3 times more often than in the comparison group. Discrepancy bone age and ossification processes to passport age were identified, while every third child had these processes ahead of the physiological norm. A significant causal link between probability of the musculoskeletal system diseases, including the spine pathology and foot (flat feet) with a high content of strontium in the blood was proved. Key words: diseases of the musculoskeletal system, the pathology of the spine and the foot (flat feet), strontium.

Введение. Несоответствие качества питьевой воды гигиеническим нормативам по содержанию химических веществ относят к наиболее важным факторам среды обитания, формирующим негативные тенденции в состоянии здоровья населения Российской Федерации и обусловливающих, наряду с химическим загрязнением атмосферного воздуха и почв, увеличение смертности населения на 11,4 %, заболеваемости — на 12,5 %. Доля проб питьевой воды, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, в среднем по Российской Федерации составляет 16,7 % [1—4].

Санитарно-химические показатели состояния питьевой воды оказывают влияние на уровень распространенности неинфекционной патологии детского населения, в частности болезней костно-мышечной системы (КМС) [3, 7, 8]. Исследования, выполненные ранее, показали, что следствием химического загрязнения питьевой воды централизованного водоснабжения металлами и хлорорганическими соединениями явилась повышенная заболеваемость детей и подростков болезнями КМС, до 4—7 раз превышающая среднероссийские уровни [3, 6—8].

В Российской Федерации в 2013 г. уровень заболеваемости детей болезнями костно-мышечной системы и соединительной ткани составил 7 807,6 сл. на 100 тыс. детского населения, при этом нарушения осанки у детей и подростков-школьников в возрасте до 17 лет диагностируются в 7,08—7,95 % (2009—2013 гг.). На территориях санитарно-гигиенического неблагополучия

g

S

(Самарская область, Пермский край, Удмуртская Республика, Нижегородская, Ульяновская области, Челябинская, Свердловская области и др.) показатели заболеваемости детей болезнями КМС превышают среднероссийские в 1,5 раза и более

[1—4].

Пермский край относится к территориям риска по формированию заболеваний КМС (23 ранговое место в РФ, 8 684,9 сл. на 100 тыс. детского населения), уровень заболеваемости детей болезнями костно-мышечной системы и соединительной ткани на 11,2 % превышает средний показатель по России (2013 г.). При этом в детских коллективах к моменту поступления в школу по сравнению с началом посещения дошкольного учреждения доля детей со сколиозом увеличивается до 18,0 раз, с нарушением осанки — до 4,4 раза.

Среди химических веществ, оказывающих наибольшее влияние на костный метаболизм, — стронций, способный связывать Са2+-АТФазу на базолатеральной мембране почечных проксимальных канальцев, которая играет важную роль в реабсорбции кальция. Избыток стронция косвенно подавляет активацию витамина D3 в почках, что существенно снижает экспрессию мРНК кальбиндин-D и синтез кальбиндина D в двенадцатиперстной кишке. Конкурентное взаимоотношение стронция с кальцием при всасывании из желудочно-кишечного тракта, влияние металла на образование активных форм витамина Д3 в ДПК, почках и печени, приводит в дальнейшем к воздействию на сигнальные молекулы

4ШШ №12 (2161) ЗНиСО

25

^^ остеобластов и остеокластов (RANKL — OPG), усилению остеосинтеза (маркер — остеокальцин) и замедлению остеорезорбции (маркер — кислая с? тартрат-резистентная фосфатаза) [5, 6, 8—10]. ^^ При этом, несмотря на многочисленные ис-gg следования патологии опорно-двигательного аппарата у детского населения, механизмы влияния ( повышенного потребления стронция с питьевой водой на формирование заболеваний КМС пока остаются малоизученными.

Цель исследования: провести обследование и ^ изучить особенности патологии костно-мышечной ЕЕ системы у детей, потребляющих питьевую воду с

повышенным содержанием стронция. х= Материалы и методы. Исследовано состояние костно-мышечной системы и костного метаболизма у 116 детей в возрасте 7—14 лет (/10,3 ± 0,9/ лет, 52,6 % — мальчики, 47,4 % — девочки), потребляющих питьевую воду неудовлетворительного качества по санитарно-химическим показателям (повышенное содержание стронция) — группа наблюдения. В качестве группы сравнения были выбраны 56 детей, проживавшие на территории, где качество питьевой воды по санитарно-химическим показателям соответствовало гигиеническим нормативам. Группы были сопоставимы по гендерному признаку и возрастному критерию (р = 0,38—0,95). Из исследования были исключены дети с наследственной патологией КМС, а также дети из асоциальных семей, чьи родители страдали алкоголизмом или наркоманией.

Информация об объемах и составе сбросов сточных вод в водные объекты обобщена в соответствии с СанПиН 2.1.5.980—00 и СП 2.15.1059—01 и документацией Роспотребнадзора по Пермскому краю. Гигиеническая оценка качества питьевой воды на территориях проживания детей проводилась на основании результатов натурных исследований, проведенных в период 2011—2012 гг. и сформированных в виде массива максимально-разовых концентраций (мг/л).

Оценка риска развития у детей нарушений состояния костно-мышечной системы осуществлялась по стандартизованной методике в соответствии с «Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (Р 2.1.10.1920—04).

Исследования биосред (кровь, моча) на содержание стронция выполнены на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой Agilent 7500cx (США) в соответствии с МУК 4.1.1483—03.

Клинико-функциональное и инструментальное обследование включало медико-социальное анкетирование, анализ амбулаторных карт развития детей (форма № 112/у), осмотр врача педиатра.

Рентгенологическое исследование кистей с целью определения костного возраста осуществлялось на рентгеновском аппарате TMXR+^ранция) по стандартной методике (снимок в прямой проекции обеих кистей и лу-чезапястных суставов). Оценка костного возраста проводилась по методике М.А. Жуковского и А.И. Бухман (1995). Коэффициент оссифика-ции (КО) — рентгенологический возраст, деленный на паспортный (в норме КО соответствует (1,0 ± 0,2) у.е., отставание биологического возрас-

та от паспортного диагностируется при значениях КО менее 0,8, опережение — более 1,2).

Диагностика нарушений осанки и деформаций позвоночника осуществлялась на системе «Топограф компьютерный оптический бесконтактный для определения деформации позвоночника ТОДП» (г. Новосибирск). Диагностика деформации стоп проводилась на аппаратно-программном комплексе компьютерной план-тографии: «Комплекс компьютеризированный для диагностики состояния подошвенной поверхности стоп человека «ПОДОСКАН-МБН» (г. Москва).

Анализ полученной информации проводили статистическими методами (Statistica 6.0) и с помощью специально разработанных программных продуктов, сопряженных с приложениями MS-Office, разработанных в ФБУН «ФНЦ управления рисками здоровью населения».

Результаты исследования. В ходе эпидемиологических исследований установлено, что, по данным ПФОМС, за 2011—2012 гг. на территории исследования распространенность болезней КМС и соединительной ткани была в 2,07 раза выше, чем на территории сравнения. В качестве приоритетной нозологии в классе «Болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани» диагностированы: плоская стопа [pes planus] (приобретенная) (M21.4), приобретенные деформации костно-мышечной системы неуточненные (M95.9), вальгусная деформация, не классифицированная в других рубриках (M21.0), болезнь сустава неуточненная (M25.9), что в 2—5 раз выше, чем на территории сравнения.

На основании проведенной оценки риска для здоровья детского населения территории исследования установлено, что при длительном перораль-ным поступлением стронция с питьевой водой формируется неприемлемый неканцерогенный риск развития патологии КМС (HI = 1,75—2,18). Вклад в величину индекса опасности развития патологии КМС при пероральном воздействии стронция составил от 34,8 до 61,0 %.

По данным СГМ ТУ Роспотребнадзора по Пермскому краю, на территории исследования в 2012 г. содержание иона стронция превышало гигиенические нормативы в 25 % проб питьевой воды (в 2011 г. — 100 %). Максимальная концентрация стронция в питьевой воде в 2012 г. составила 8,4 мг/л (1,2 ПДК), в 2011 г. - 13,02 мг/л (1,9 ПДК). Натурные исследования качества смешанной водопроводной воды месторождения подземных вод и местного водозабора выявили превышения гигиенических нормативов содержания стронция до 8,16 мг/л (1,2 ПДК). На территории сравнения превышений гигиенических нормативов по содержанию стронция в питьевой воде не выявлено. В ходе сопоставительного анализа результатов натурных исследований было установлено, что кратность превышения по стронцию в пробах воды относительно территории сравнения составила 6,1—10,0 раз.

В результате проведенных химико-аналитических исследований содержание стронция в крови детей (/0,12 ± 0,008/ мкг/см3) в 3,3 раза превышало фоновый уровень (0,036 мкг/см3) и в 2,5 раза показатель группы

26

ЗНиСО декабрь №12

Таблица. Состояние костного возраста у детей исследуемых групп, %

Характеристика костного возраста Группа наблюдения Группа сравнения р*

Несоответствие паспортному: 59 43 0,049

Соответствие паспортному 41 57 0,049

— опережение костного возраста 32 7 0,000

— отставание костного возраста 27 36 0,227

* р — различия сравниваемых групп

сравнения (0,044 ± 0,0042) мкг/см3) (р < 0,01). Содержание стронция в моче (/1,32 ± 0,36/ мкг/см3) в 4,2 раза превышало показатель группы сравнения (/0,314 ± 0,09/ мкг/см3) (р < 0,01).

По данным углублённого врачебного осмотра, среди детей группы наблюдения нарушения КМС диагностировались в 3,1 раза чаще, чем в группе сравнения — 64,6 % (р = 0,001), и были представлены нарушением осанки (М43.9) - 84,6 % и плоскостопием (М21.4) - 19,1 % (р = 0,41—0,001). При этом установлена достоверная причинно-следственная связь вероятности развития болезней КМС с повышенным содержанием в крови стронция (Я2 = 0,127; Б = 8,597; р = 0,00). Выявлено, что при повышенном содержании в крови стронция достоверно возрастает вероятность развития плоскостопия (Я2 = 6,84; Б = 64,924; р = 0,0001—0,001).

При оценке костного возраста методом рентгенографии кистей в группе наблюдения несоответствие костного возраста паспортному регистрировалось в 1,4 раза чаще, чем в группе сравнения (59 и 43 % соответственно, ОШ = 1,26; ДИ = 1,1—3,69), при этом у каждого третьего ребенка (32 % против 7 в группе сравнения; р = 0,002) он опережал физиологическую норму (см. табл.).

При оценке коэффициента оссификации было установлено, что число детей с физиологическими показателями в группе наблюдения регистрировались в 1,3 раза достоверно ниже, чем в группе сравнения (54,6 % против 71,4; р = 0,04), при этом в 1,5 раза чаще отмечался «опережающий» тип (25,73 % против 17,14, р = 0,36) костного возраста.

Исследование на оптическом топографе нарушений осанки, деформаций позвоночника и стоп выявило у 43,5—92,6 % детей группы наблюдения те или иные нарушения со стороны КМС, при этом в группе сравнения данные нарушения диагностировались в 1,5—2,5 раза реже, у 29,3—65,8 % обследованных (р = 0,05—0,001). При исследовании позвоночника во фронтальной плоскости установлено, что у детей группы наблюдения вариант физиологической нормы встречался достоверно реже (55,5 % против 70,7; р = 0,05), однако чаще регистрировалась сколиотическая осанка (27,4 % против 14,3; р = 0,05). Топографическая картина сагиттальной проекции позвоночника свидетельствует о достоверно более частой встречаемости у детей группы наблюдения деформаций позвоночника по типу «сутулая спина» (57,8 % против 35,7; р = 0,007) и «круглая спина» (13 % против 3,6 соответственно; р = 0,05). При выявлении патологии стоп в группе наблюдения у 73,6 % диагностировано плоскостопие 1 ст., что превы-

шает показатель в группе сравнения в 1,5 раза (48,1 %) (р = 0,001).

Установлена причинно-следственная связь развития нарушений осанки (сколиотическая осанка, сутулая спина) и деформации стоп (плоскостопие 1 ст.) с повышенным содержанием в крови стронция (Я2 = 0,36—0,52; 261,9 < Б > 492,9; р = 0,01—0,001).

При лабораторной оценке маркеров костного метаболизма величины рецептора активации ядерного фактора каппа у детей группы наблюдения в 1,5 раза превышали показатель группы сравнения, а отношение остеопротегерин/ RANKL (9,5) в 2,0 раза были достоверно ниже аналогичных значений группы сравнения (18,8) (р < 0,05).

Выводы. Таким образом, в ходе проведенного клинико-лабораторного и инструментального обследования у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием стронция, выявлены следующие особенности:

— в 3 раза более частое развитие заболеваний КМС (нарушение осанки, деформация позвоночника и стоп выявляются в 1,5—2,5 раза чаще, чем в группе сравнения);

— несоответствие костного возраста и процессов оссификации паспортному сроку в 1,4—1,3 раза в чаще, чем в группе сравнения, при этом у каждого третьего ребенка этот процесс опережал физиологическую норму;

— повышение в 1,5 раза содержания рецептора активации ядерного фактора каппа, снижение в 2,0 раза коэффициента отношения остеопротегерин/ RANKL;

— установлена и подтверждена достоверная причинно-следственная связь вероятности формирования болезней КМС, патологии позвоночника и стопы с повышенным содержанием стронция в крови.

ЛИТЕРАТУРА

1. Верихов Б.В. и др. Эпидемиологические аспекты изучения костно-мышечной патологии у детей (на примере Пермской области) / Б.В. Верихов, О.Ю. Устинова, Н.В. Зайцева //Гигиена и санитария. 2007. № 3. С. 25—29.

2. Зайцева Н.В. и др. Гигиеническая оценка химического техногенного воздействия на состояние костно-мышечной системы у детей / Н.В. Зайцева, И.А. Пермяков, О.Ю. Устинова, Б.В. Верихов //Здоровье семьи — XXI век: электронное периодическое издание. 2010. № 1 (1).

3. Ланин Д.В. и др. Гигиеничекая оценка воздействия химических факторов среды обитания на регуляторные системы у детей / Д.В. Ланин, Н.В. Зайцева, О.В. Долгих //Здоровье населения и среда обитания. 2012. № 5 (230). С. 28—30.

4. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2012 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2013. 176 с.

5. Побел А.Н. Структурно-метаболические нарушения в костной ткани под влиянием экологических факторов //Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение. Харьков: Золотые страницы, 2002. С. 66—71.

6. Тунакова Ю.А. и др. Прикладная экология: Учебное пособие / Ю.А. Тунакова, С.В. Новикова. Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2008. 155 с.

7. Устинова О.Ю. и др. Влияние марганца на костный метаболизм у детей, проживающих в условиях воздействия химических факторов среды обитания / О.Ю. Устинова, Н.В. Зайцева, И.А. Пермяков, А.Ю. Вандышева, Б.В. Ве-

§

&

4ШШ №12 (2161) ЗНиСО

11

рихов //Фундаментальные исследования. 2011. № 9. С. 314—317.

Фаламеева О.В. и др. Влияние техногенных факторов на возникновение и прогрессирование остеопороза. / О.В. Фаламеева, М.А. Садовой, Ю.В. Храпова //Хирургия позвоночника. 2008. № 2. С. 70—76. Armbrecht H.J. et al. Capacity of 1,25-dihydroxyvitamin D to stimulate expression of calbindin D changes with age in the rat. / H.J. Armbrecht, M.A. Boltz, S. Christakos, M.E. Bruns //Archives of Biochemistry and Biophysics (1998). 352 (2) : P. 159—164.

10. Fiona E.A. et al. Genetic and Environmental determinants of Peak Bone Mass in Young Men and Women / E.A. Fiona, E. Charlotte //Bone Miner. Res. 2002. Vol. 17. P. 1273 -1279.

Контактная информация:

Устинова Ольга Юрьевна, тел.: 8 (342) 237-25-34, e-mail: ustinova@fcrisk.ru Contact information: Ustinovа Olga, phone: 8 (342) 237-25-34, e-mail: ustinova@fcrisk.ru

-H^f-

с* УДК 613.64: 616.717 - 057

Ц ГЕНЫ И МЕДИАТОРЫ КАК МАРКЕРЫ НАРУШЕНИЙ

Ц ИММУННОГО ОТВЕТА У ДЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ КОНТАМИНАЦИИ БИОСРЕД

— ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

О.В. Долгих12 3, Н.В. Зайцева12, А.В. Кривцов1, Т.С. Лыхина1, Д.Г. Дианова1, Д.В. Лапин1-2 'ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г. Пермь 2ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», г. Пермь 3ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь

Установлено достоверное увеличение специфической чувствительности детей к марганцу и хрому по критерию IgE на фоне контаминации биосред данными элементами. Однонуклео-тидная вариабельность генов системы детоксикации ксенобиотиков проявилась достоверно повышенной распространенностью минорных аллелей генов цитохрома и копропорфириноге-ноксидазы в группе наблюдения по отношению к группе сравнения (p<0,05). Установлена повышенная распространенность мутантного генотипа (GG) гена ТР53у детей группы наблюдения относительно группы сравнения (в 2раза). В качестве маркеров нарушения иммунного ответа у детей в условиях контаминации биосред тяжелыми металлами могут рассматриваться гены матриксной металлопротеиназы-9 (ММР9), транскрипционного фактора 53, цитохрома Р-450 (CYP1A1), копропорфириногеноксидазы (CPOX) и показатели специфической гиперчувствительности к металлам (специфические IgE к марганцу и хрому). Ключевые слова: металлы, иммунные маркеры, генетический полиморфизм.

O.V. Dolgih, N.V. Zaitseva, A.V. Krivtsov, T.S. Lyhina, D.G. Dianova, D.V. Lanin  GENES AND MEDIATORS AS MARKERS OF IMPAIRED IMMUNE RESPONSE IN CHILDREN WITH BIOLOGICAL MEDIA CONTAMINATION BY HEAVY METALS  Federal scientific center for medical and preventive health risk management technologies, Perm; Perm State National Research University, Perm; Perm National Research Polytechnic University, Perm.

It is identified the increase in children the specific sensitivity to manganese and chromium on IgE criterion in case of contamination biological media by heavy metals. It is revealed nucleotide variability of genes of detoxification ofxenobiotics that manifest by significantly higher prevalence of minor alleles of cytochrome genes and koproporfirinogenoksidazy in the observation group relative to the comparison group (p <0,05). Found an increase in the prevalence of the mutant genotype (GG) TP53 gene in children group observations on the comparison group (2 times). Recommended as the most sensitive markers of violation of the immune response in children living in conditions of heavy metal contamination of the following genes and mediators. As a markers of disorders of the immune response in children under biological media contamination by heavy metals can be used in genes of matrix metalloproteinase 9 (MMP9), transcription factor 53, cytochrome P450 (CYP1A1), koproporfirinogenoksidazy (CPOX) and indicators of specific hypersensitivity to metals (specific IgE to manganese and chromium).

Key words: heavy metals, sensitive markers, mutant genotype.

Реализация задачи сохранения здоровья будущих поколений в условиях прогрессирующей техногенной нагрузки на окружающую среду [1—5] и все возрастающих рисков для здоровья требует проведения диагностических и профилактических мероприятий на основе разработанных и научно аргументированных гигиенических рекомендаций. В связи с этим особую актуальность представляют исследования по изучению особенностей генетического полиморфизма компар-тментов иммунной системы и других факторов адаптивности к действию ксеногенных химических соединений [1—3].

Цель работы — анализ иммунологических и генетических маркеров у детей в условиях повы-

шенной контаминации биосред тяжелыми металлами (на примере Пермского края).

Материалы и методы. При углубленном изучении состояния здоровья детского населения выполнено диагностическое иммунологическое и генетическое обследование 146 детей в возрасте от 3 до 7 лет (группа наблюдения), постоянно проживающих и посещающих детские сады на территории, отличающейся неудовлетворительным качеством питьевой воды по содержанию тяжелых металлов. При этом группу сравнения составили 57 детей, проживающих на условно чистой территории. Группы были сопоставимы по полу и возрасту, соматической заболеваемости, этнической принадлежности.