Оценка нарушений биохимических показателей функций ЦНС и печени у детей, потребляющих воду с повышенным содержанием хлорорганических соединений

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2015 БИОЛОГИЯ Вып. 3

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 615.9

М. А. Землянова, Е. В. Пескова

ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения. Пермь, Россия Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь. Россия

ОЦЕНКА НАРУШЕНИЙ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИЙ ЦНС И ПЕЧЕНИ У ДЕТЕЙ, ПОТРЕБЛЯЮЩИХ ВОДУ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

По результатам исследований установлено, что у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием хлорорганических соединений на уровне 2.2-4.3 ПДК (максимум до 7.3 ПДК), концентрация хлорорганических соединений в крови в 1.6-3.9 раза превышает референтный уровень, что представляет опасность для развития негативных эффектов со стороны критических органов и систем. Доказана зависимость вероятности отклонения показателей, характеризующихся нарушением баланса оксидантных и антиокислительных реакций в организме, дисбалансом нейромедиаторов и активацией процесса цитолиза.

Ключевые слова: хлорорганические соединения: печень; центральная нервная система; детское население, питьевая вода; биохимические показатели; причинно-следственные связи.

М. A, Zemlyanova, Е. V, Peskova

Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies Perm, Russian Federation

Perm State University. Perm. Russian Federation

ASSESSMENT OF VIOLATIONS OF BIOCHEMICAL INDICATORS OF CENTRAL NERVOUS SYSTEM AND LIVER IN CHILDREN CONSUMING WATER WITH HIGH CONTENT OF ORGANOCHLORINE COMPOUNDS

According to the results of the research showed that in children consuming drinking water with high content of organochlorine compounds at the level of 2.2-4.3 MPC (up to a maximum of 7,3 MPC), the concentration of organochlorine compounds in blood in 1.6-3.9 times higher than the reference J eve I, submit the risk for development negative side effects of critical organs and systems. Doc Zana dependence of the probability' of a deviation of indicators, characterized by an imbalance of oxy-dannyh and oxidation reactions in the body, imbalances of neurotransmitters and activation of the process ofcylolysis.

Key words: organochlorine compounds; liver; Central nervous system; children, drinking-water cune; bio-chcmical indicators: causal relationship.

Введение

Неудовлетворительное качество питьевой воды в Российской Федерации - это актуальная и остро стоящая проблема настоящего времени. Стабильно регистрируется порядка 35 субъектов Российской Федерации, где доля проб воды водных объектов I категории неудовлетворительного качества по са-

нитарно-химическим показателям составляет 22-25% [Госдоклад.... 2014].

Повышенный уровень загрязнения воды влечет за собой необходимость интенсивного обеззараживания воды на станции водоподготовки при подаче в систему централизованного водоснабжения города [СанПиН 2.1.4.1074-01]. Для этого используются существующие технологии хлорирования воды.

С, Землянова М. А. > Пескова Е. В., 2015

В связи с низким качеством воды водных объектов на этапе водо подготовки в России осуществляется стандартная процедура хлорирования, что является причиной образования и поступления в питьевую воду не только хлора, но и других высокотоксичных хлорорганических соединений (хлороформа, тетрахлорметана, дихролтгана и др.). представляющих опасность для здоровья населения [Швай-кова, 1975].

Содержание в питьевой воде хлороформа и его производных - тригалометанов - может вызывать развитие неблагоприятных эффектов со стороны желудочно-кишечного тракта, почек, гормональной. иммунной систем, центральной и периферической нервных систем [Госдоклад..., 2014]. Общим свойством хлорорганических соединений при поступлении в организм является образование токсичных метаболитов в процессе биотрансформации. активизирующих перекисное окисление липи-дов клеточных мембран и как следствием чего может являться повреждение клеточных мембран [Красовский. 2006].

Цель работы - исследование качества среды обитания и оценка нарушений биохимических показателей функций ЦНС и печени у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием хлорорганических соединений.

Материалы и методы

Проведено обследование 144 детей в возрасте 4-7 лет, в том числе 93 человека, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием хлорорганических соединений (на примере г. Нытва Пермского края), и 51 человек, потребляющих питьевую воду удовлетворительного качества -группа сравнения (на примере с. Сива Пермского края). Обследование детей выполнено в соответствии с обаятельным соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской Декларации этических принципов Всемирной медицинской ассоциации (1975 с дополнениями 1983. 1989 гг.).

Оценка содержания хлорорганических соединений в питьевой воде центра л изова иного хозяйственно-питьевого водоснабжения на исследуемых территориях проведена по данным мониторинговых наблюдений Роспотребнадзора по Пермского краю за 2013—2014 тт. и натурных исследований ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» в 2014г.

Исследование содержания хлорорганических соединений в крови детей выполнено методом газовой хроматографии в соответствии с МУК 4.1.2212-06 [Определение.... 2006]. Результаты содержания хлорорганических соединений в крови детей группы наблюдения оценивали на основании сравнительного анализа с результатами детей кон-

трольной группы. Критериями хлорорганических соединений в крови является их отсутствие, а также показатели у детей контрольной группы.

Причинно-следственные связи в системе «концентрация хлорорганических веществ в питьевой воде - концентрация хлорорганических веществ в крови» описывали с помощью линейного уравнения вида у = а + Ьх, связь «концентрация вещества в крови - маркер ответа» описывали с использованием модели нелинейной логистической регрессии [Четыркин. 1977]. Оценка параметров моделей выполнена с использованием пакета статистического анализа ЗСаЦьИса 6.0 и специально разработанных программных продуктов, сопряженных с приложениями МБ-ОЮсе. Оценку достоверности и адекватности полученных моделей осуществляли по критерию Фишера, коэффициенту детерминации и ¿-критерию Стьюдента [Гланц. 1998]. Критерием статистической значимости являлась величина р<0.05 (отдел математического моделирования систем и процессов, зав. отделом к.т.н. Д А. Кирьянов).

Объем лабораторных показателей включал в себя определение биохимических и гематологических показателей, позволяющих оценить активность оксидантных процессов (содержание гидроперекиси ЛИПИДОВ в сыворотке крови, малонового диальдегида (МДА) в плазме крови), активность антиоксидантной системы (активность глутатион-пероксидазы (ГлПО). су пероксиддисмутазы (СОД). глутатион-5-трансферазы (ГлЭТ) в сыворотке крови, общий антиоксидантный статус сыворотки крови), функциональное состояние центральной нервной системы (дофамин, норадрена-лин. глутамат. у-аминомасляная кислота (ГАМК)), активность цитолиза и выделительно-концентрационная функция желчевыводящей системы (аланинаминотрансфераза (АЛАТ), аспарта-таминотрансфераза (АСАТ). щелочная фосфатаза, общий и прямой билирубин в сыворотке крови), белоксинтезирующая функция печени (общий белок. альбумин в сыворотке крови), наличие воспалительных процессов в организме (лейкоциты в крови. С-реактивный белок (СРБ) в сыворотке крови). В качестве критериев оценки отклонений лабораторных показателей использовали возрастные физиологические уровни и уровни изучаемых показателей детей группы сравнения. Определение данных показателей в крови исследуемых групп осуществляли с помощью стандартных унифицированных методов диагностики [Медицинские..,, 2002].

Результаты и их обсуждение

По данным мониторинговых и натурных исследований качество питьевой воды на территории исследования \арактери'*уется превышением ги-

Оценка нарушении биохимических показателей функций ЦНС и печени у детей

261

гиенических нормативов по содержанию хлорор- максимальное значение достигало 7.3 ПДК (табл. ганических соединений в 1.1-2.8 ПДК в 78.5% от 1). общего количества исследованных проб. При этом

Таблица 1

Результаты исследовании содержания хлорорганнческих соединений в питьевой воде на насосной станции подкачки в г. Нытве Пермского края в 2013-2014 гг., доля ПДК

Показатель ПДК Среднегодовая концентрация Максимальная концентрация

по СанПиН по ГН 2013 г. 2014 г. 2013 г. 2014 г.

Хлороформ 0.2 0.06* 2.46 2.78 5.33 7.33

Четыреххлористый углерод 0.006 0.002* 0.40 0.48 0.90 2.05

Дихлорбромметан (бромдихлорметан) 0.03 0.03 0.58 0.37 1.13 0.60

Хлордибромметан (дибромхлорметан) 0.03 0.03 0.16 0.04 0.39 0.08

Бромоформ (трибромметан) 0.1 - 0.01 0.01 0.01 0.01

Тстрахлорэтан 0.2 0.2 0.02 0.02 0.02 0.02

Дихлорметан 0.02 0.02 0.04 0.03 0.07 0.08

Тетрахлорэтилен - 0.005 0.10 0.10 0.10 0.10

Хлор остаточный свободный 0.5 - 1.12 0.10 3.00 0.30

Хлор остаточный связанный 1.2 - 0.39 0.48 1.25 0.91

* предельно-допустимая концентрация, используемая для оценки содержания веществ в питьевой воде, если ПДК, установленная СанПи!12.1.4.1074-01 отличается от ПДК, установленной П12.1.5.1315-03.

ромхлормстан - в 15.9% проб, хлороформ - в 47.7% проб, тетрахлорметан - в 90.9% проб.

Оценка показателей, характеризующих активность окислительных процессов на клеточно-молскулярном уровне, свидетельствует об интенсификации перекисного окисления липидов клеточных мембран. Установлено, что уровень гидроперекиси липидов в сыворотке крови обследованных детей группы наблюдения в среднем составил 344.93±31.86 мкмоль/дм3 ив 1.8 раза превысил показатель у детей контрольной группы; средний уровень 8-гидрокси-2-деоксиг\ анозина в моче в 1.6 раза выше относительно контроля. Установлена причинно-следственная связь между повышенным уровнем хлороформа и тетрахлорметана в крови и повышенным уровнем 8-гидрокси-2-

деоксигу анозина в моче, гидроперекиси липидов в сыворотке крови. Оценка состояния антиоксидант-ных процессов позволила установить разнонаправленные изменения с тенденцией к истощению внутриклеточной активности антиоксидантной защиты у детей группы наблюдения в ответ на активацию показателей перекисного окисления липидов. Об этом свидетельствует снижение активности СОД и ГлБТ, повышение ГлПО в сыворотке крови в 44, 30 и 90% случаев соответственно при 29% случаев снижения СОД, отсутствии случаев повышения активности ГлБТ и ГлПО в контроле. Установлена достоверная зависимость между повышенным уровнем хлороформа и тетрахлорметана в крови и вероятностью повышения ГлПО (Я2=0.11-0.28. 12<85<F<41.14. р=0.000-0.002) и

В результате математического моделирования причинно-слсдствснных связей в системе «среда -здоровье» получена достоверная модель, описывающая зависимость «концентрация хлороформа в воде - концентрация хлороформа в крови», представленная на рисунке._

X S

к * §§

2 а е-*

у=0,0( 188+ С

КЛ2=С ,263; р£0,035

01782k

0,05 0,1 0,15 0.2 0.» 0,3 0,35 0,4 0,4 5 концентрация Хлороформа в воде, мг/мЗ

Модель зависимости «концентрация хлороформа в воде - концентрация хлороформа в крови»

При анализе содержания в крови детей органических соединений установлено, что в значимых концентрациях в крови детей групп наблюдения зарегистрированы превышения относительно концентраций в крови детей контрольной группы по дибромхлорметану (р<0.01), хлороформу в 2 раза (р<0.01) и тетрахлорметану в 5 раз (р<0.00) (табл. 2). Доля биопроб крови с повышенным содержанием хлорорганнческих соединений выше уровней данного показателя в контрольной группе: диб-

ГлвТ. снижения СОД (1^=0.25-0.50, 33,41<Р<103.94. р=0.000).

При исследовании баланса нейромедиаторов установлено, что частота регистрации проб с повышенным содержанием глутаминовой кислоты (возбуждающей аминокислоты) - в сыворотке крови детей группы наблюдения составила 38% при отсутствии таковых у детей контрольной группы. При этом среднее значение данного показателя у

детей

группы

наблюдения

составило

122.81±13.91 мкмоль/дм\ что в 1.4 раза превыси-

ло аналогичный показатель у детей контрольной группы. Частота встречаемости сниженного уровня тормозного нейромедиатора - у-аминомасляной кислоты - в сыворотке крови детей группы наблюдения составила 29% при отсутствии аналогичных изменений у детей контрольной группы, средний уровень показателя в 1.2 раза ниже показателя в контроле. Установлена зависимость вероятности снижения уровня ГАМК в сыворотке крови от повышенного уровня хлороформа в крови (И2=0,45-0.65. 79.52<Р<188.38, р=0.000).

Таблица 2

Результаты оценки содержания контампнангов в криви детей группы наблюдения н группы

сравнения, мг/дм3

Показатели Группа наблюдения (М±ш) Группа сравнения (М±т) Кратность различий между показателями в группах Достоверность различий. р<0.05

1,2-дихлорэтан 0.0*0.0 0.(Ж).0 - -

Диором хлорметан 0.000003*0,000002 0.(Ж).0 1.0 0.01

Дих лорбром метан о.о±о,о 0.(Ж).0 - -

Хлороформ 0.0008*0,0002 0.0004±0.0001 2.0 0.01

Тетрахлорметан 0,00002±0,000006 0.000004±0.000002 5.0 0.00

Исследуя биохимические показатели активности цитолиза, установили повышение активности цитолитического процесса, сопровождающееся воспалительной реакцией в результате вероятного цитоповреждающего действия хлороформа и его соединений, Об этом свидетельствует повышение активности АСАТ (36,44±2.86 Е/дм3) и уровня СРВ (3.45±0,13 мг/дмэ) в сыворотке крови детей группы наблюдения, что на 10 и 42% соответственно выше относительно аналогичного показателя у детей контрольной группы. Установлена причинно-следственная связь между повышением уровня СРВ в сыворотке крови и повышением хлороформа в крови (Я"=0.15; Р= 12 Я2. р=0.000).

Заключение

Результаты исследования позволили установить, что у детей, потребляющих питьевую вод}' с повышенным содержанием хлорорганических соединений на уровне до 2.8 ПДК (максимум 7.3 ПДК). их концентрация в крови превышает в среднем в 3.5 раза (максимум до 5 раз) показатель группы сравнения. Сравнительный анализ результатов исследуемых лабораторных показателей у детей группы наблюдения позволил выявить отклонения аналогичных показателей у детей группы сравнения, характеризующих нарушение баланса оксидантных и антиокислительных реакций (повышение гидроперекиси липидов в сыворотке крови, 8-гидрокси-2-деоксигуанозина в моче, снижение ГлПО и ГггёТ, повышение СОД в сыворотки крови), дисбаланса нейромедиаторов, регулирующих процессы возбуждения и торможения в ЦНС (повышение глутаминовой кислоты, снижение у-

АМК в сыворотке крови), активации процесса цитолиза гепатоцитов, сопровождающегося воспалительной реакцией (повышение СРВ в сыворотке крови). Данные показатели могут быть рекомендованы для раннего выявления нарушений со стороны центральной, нейровегетативной и гепатобили-арной системы у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием хлорорганических соединений, для обоснования необходимого объема профилактических мероприятий.

Библиографический список

Гяапц С. Медико-биологическая статистика. М.:

Практика, 1998. С. 459. Государственный доклад о состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2014 году. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2015. 206 с.

Красовский Г,Н. НА. Егорова, II. II, Быков Классификация опасности веществ, загрязняющих вод}' // Гигиена и санитария. 2006. № 2. С. 5-7. Медицинские лабораторные технологии и диагностика: справочник: медицинские лабораторные технологии в 2 т. / под ред. проф. А.И. Карпи-щенко. СПб.: Интермедика, 2002. 368 с. Определение массовой концентрации хлороформа, 1,2-дихлорэтана, тетрахлорметана, хлорбензола в биосредах (кровь) газохроматографическим методом: МУК 4.1.2212-06 // Определение вредных веществ в биологических средах: сб. метод, указаний. МУК 4.1.2212-06. М.: Феде-

Оценка нарушений биохимических показателей фунщый ЦНС и печени у детей

263

ралъный центр гигиены и эпидемиологии Рос-потребнадзора. 2006. С 3-8.

СанПиН 2.1,4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества (Электронный ресурс]. URL: best-story.nl/gost/r38/312/ (дата обращения: 3,06.2015),

Четыркин Е.М. Статистические методы прогнозирования. М,; Статистика, 1977, 356 с.

Швайкоеа М.Д. Токсикологическая химия. М.: Медицина, 1975, 376 с.

References

Glanc S. AJediko-biologiceskaja stotistika [Biomedical statistics]. Moscow. Praktika PubL 1998. 459 p. (InRuss,),

Gosvdarstvewyj dokiad о sosiojariu samiamo-epidemio/ogiceskogo b lagopo lit ija nase ten ija v Rossijskoj b'ederacii v 2014 godu [State report on condition of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2014]. Moscow, 2015. 206 p. (In Russ.).

Krasovskij G.N., Egorova N.A., Bykov 1,1, [The hazard classification of the substances contaminating water] Gigiena i sanitarija, N 2 (2006): pp. 5—7. (In Russ.).

Об авторах

Землянова Марина Александровна, доктор медицинских наук, заведующая отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики

ФБУН «ФНЦ мсдико-профилактичсских технологий управления рисками здоровью населения» 614045, Россия, г. Пермь, ул. Монастырская. 82; хет'йКпБк.ги; (342)2363930 профессор кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности ФПБОУВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614099, Пермь, ул. Букирева, 15

Пескова Екатерина Владимировна, лаборант-исслсдоватсль отдела биохимических и цитогенетических методов диагностики ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» 614045. Россия, г. Пермь. \*л. Монастырская, 82; (342)2363930

магистрант биологического факу льтета ФГБОУВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614099. Пермь, ул. Букирева, 15

Kapiscenko A.I., ed. Medicinskie ¡aboratomye technology i diagnostika: spnwjtnik [Medical laboratory technology and diagnostic stick: the guide]. St. Petersburg. Intermedika PubL 2002, 368 p. (In Russ.).

[Determination of mass concentrations of chloroform, L2-dichloroetliane. caibon tetrachloride, chloro-benzene in the biomedia (blood) chromatographic method: the MUK 4 1.2212-06]. Opredeienie vrednych vetfestv v hiohgideskich sredach [The definition of harmful substances in biological fluids: collection method, instructions]. Moscow, 2006, pp. 3-8. (InRuss). SanPiN 2.1,4.1074-01, Pit'evaja voda, Gigieriiceskie (rebovanija k kacestvu vody centralizovannych si stem pit *evogo vodosnabzenija. Kontrol' kacestva [SanPiN 2.1.4.1074-01. Drinking water. Hygienic-sky requirements to water quality of centralized bathrooms drinking water systems. Quality control]. URL: best-story.ru/gost/r38/312/. (In Russ.).

Chetyrkin E M. Statisticeskie melody prognoziro-vanija [Statistical methods foresight launched]. Moscow, Statistika PubL 1977. 356 p. (In Russ ). Shvajkova M L. Toksikologiceskaja chimija [Toxico-logical chemistry]. Moscow. Medicina Publ., 1975. 376p. (InRuss ).

Поступила в редакцию 03.09.2015

About the authors

Zemlyanova Marina Aleksandrovna, doctor of medicine, head of Department of biochemical and cytogenetic diagnostic methods FBSI "Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies"

82: Monastyrskava Str., Perm. 614045, Russia: zem^fcrisLni; (342)2363930 professor of the Department of human ecology and life safety-

Perm State University'. 15, Bukirev str., Penn, Russia, 614990

Peskova Ekaterina Vladimirovna, assistant rcscarchcr Department of biochcmical and cytogenetic diagnostic methods FBSI "Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies"

82: Monastyrskava Str., Perm. 614045, Russia: (342)2363930

graduate student of biological faculty Perm State University. 15. Bukirev str.. Penn, Russia, 614990