Способ прогнозирования содержания гамма-глобулинов у стажированных работников, экспонированных ртутью
METHOD FOR PREDICTION OF CONTENT OF GAMMA-GLOBULINS IN WORKERS EXPOSED TO MERCURY

Изобретение относится к области медицины, в частности к профилактической медицине. Данное изобретение может быть использовано для прогнозирования уровня фракции белков гамма-глобулинов в крови работающие без признаков патологии при экспозиции ртутью более 5 лет с целью проведения профилактики нарушений белкового обмена и связанных с ними заболеваний.
Известно, что при экзогенном поступлении в организм некоторых химических соединений, в частности, тяжелых металлов, (ртуть, свинец, хром марганец и др.) происходят нарушения белкового обмена [1-4]. Тяжелые металлы, связываясь с функциональными группами белков (SH-, NH-, NH2-, СОО-), изменяют их структуру и функции, ингибируют ферментативную активность [5]. Кроме того, показано, что при наличии ионов тяжелых металлов в водных растворах сывороточных γ-глобулинов образуются дипольные белковые кластеры, которые обладают измененной ферментативной активностью [6]. Также установлено, что при воздействии ртути и стронция наблюдаются изменения не только ферментативной активности белков, но и сдвиги в соотношении их фракций [7, 8]. Так у пациентов с хронической ртутной интоксикацией выявлены низкие уровни альбумина и высокие бета1-глобулинов по сравнению с лицами, контактирующими в хлорорганическими соединениями [8, 9]. При этом установлено, что хроническое воздействие ртути вызывало изменение уровней альбуминов и глобулинов у работающих динамике обследований через 4-5 лет [10]. Также установлено, что при токсическом поражении печени лабораторных животных происходит рост содержания γ-глобулинов в сыворотке крови [11].
Известно, что в комплекс α1-глобулинов входят липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и антипротеолитические белки, к α2-глобулинам относятся транспортные белки и белки острой фазы воспаления, к β1-глобулинам - трансферрин, к β2 - липопротеины низкой плотности и компоненты системы комплемента [12]. Фракция γ-глобулинов представлена иммуноглобулинами (IgG, IgA, IgM, IgE), которые обеспечивают гуморальную иммунную защиту организма. Часть γ-глобулинов обладают ферментативной активностью, некоторые - участвуют в транспорте железа. Повышение количества γ-глобулинов, нередко наблюдается при хронических заболеваниях печени, хронических инфекциях, аутоиммунных заболеваниях, миеломной болезни. Снижение уровня данных глобулинов отмечается при иммунодефицитных состояниях [13]. Исследования гуморального звена иммунной системы работающих в контакте с ртутью выявили изменения в содержании иммуноглобулинов различных классов [14], что может свидетельствовать о сдвигах в содержании у них γ-глобулинов.
Учитывая, что ртуть, поступив в организм, циркулирует в крови в виде альбуминатов и депонируется, в основном, в печени, почках и головном мозге, ее воздействие вызывает изменения в липидном, белковом и минеральном обменах и, тем самым, оказывает действие на нервную, сердечно-сосудистую, иммунную и выделительную системы. Изменения в белковых фракциях, в частности γ-глобулинов, имеющие место при воздействии ртути [9, 10, 15], могут стать одной из причин развития иммуннопатологических состояний, так как снижение уровня γ-глобулинов свидетельствует о нарушении иммунитета [16].
Прогнозирование уровня гамма глобулинов в сыворотке крови у работающих в контакте с ртутью обеспечит своевременное выявление и коррекцию факторов риска развития нарушений в иммунной системе, что будет способствовать своевременному проведению профилактических мероприятий, направленных на коррекцию гуморального иммунитета. Однако, исследование уровня γ-глобулинов не является скрининговым методом исследования, возможность их определения существует не в каждой клинико-диагностической лаборатории, в связи с чем расчет его прогнозируемого уровня дает возможность без дополнительных затрат на лабораторную диагностику своевременно прогнозировать возможность развития нарушений в белковом обмене и изменений в иммунной защите организма. В качестве аналога и прототипа данного изобретения был взят патент «Способ прогнозирования значений индекса атерогенности у стажированных работающих, экспонированных ртутью» [17]. В то же время способы прогнозирования уровня белковых фракций отсутствуют.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является прогнозирование изменений уровня γ-глобулинов с учетом возраста и стажа у стажированных работающих в условиях экспозиции ртутью. Технический результат заключается в повышении достоверности и объективности оценки изменений белкового обмена и иммунной системы у стажированных работающих в условиях экспозиции ртутью за счет учета показателей возраста и стажа работы во вредных условиях на момент обследования.
Поставленная задача решается при помощи расчета прогнозируемой концентрации γ-глобулинов с использованием данных о концентрации γ-глобулинов на момент обследования, возраста и стажа работы во вредных условиях обследуемого на прогнозируемый период.
Способ осуществляется следующим образом: у пациента, имеющего стаж работы со ртутью более 5 лет, натощак производят забор крови из локтевой вены с помощью вакуумных систем с активатором свертывания крови (для получения сыворотки). В сыворотке крови определяют уровень γ-глобулинов, рассчитывают возраст, а также стаж работы в условиях экспозиции ртутью через 4-5 лет от текущего момента. Полученные результаты обследования пациента подставляют в уравнение, полученное методом непараметрической регрессии с пошаговой процедурой включения признаков:
2
2
2
У=-9,53741910669737+3,09239290658057×G-0,520188215494694×A-0,0862972969134931×(G)+0,0151682705492217×(А)+0,0010103652826421×(W) где
У - прогнозируемое значение концентрации гамма-глобулинов в сыворотке крови (%),
-9,53741910669737 - константа;
3,09239290658057; 0,0010103652826421; 0,0862972960134931; 0,0151682705492217; 0,520188215494694 - коэффициенты предикторов;
G - уровень γ-глобулинов на момент обследования (%);
W - рассчитанный стаж работы в условиях экспозиции ртутью на момент прогнозирования уровня гамма-глобулинов (в пределах 4-5 лет).(лет);
А - рассчитанный возраст на момент прогнозирования уровня гамма-глобулинов (через 4-5 лет) (лет).
Способы прогнозирования уровня γ-глобулинов у стажированных работающих, контактирующих в производственной деятельности с ртутью, через 4-5 лет после обследования в научно-медицинской и патентной литературе не обнаружены, таким образом, предлагаемый способ соответствует критериям изобретения «Новизна».
Применение математического метода и данных об уровне γ-глобулинов позволило получить новый результат, который явным образом не следует из известного уровня техники. Таким образом, заявленное изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».
Способ может быть применен для прогноза нарушений белкового обмена и риска развития иммуно-зависимых заболеваний с целью определения объема профилактических мероприятий, направленных на сохранение здоровья лиц, работающих в контакте с ртутью, врачами-профпатологами и терапевтами учреждений здравоохранения и медико-санитарных частей, поэтому соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Предлагаемый способ был разработан в ходе 2-х кратного обследования работающих мужчин, проведенного с интервалом 4-5 лет. Обследованными являются стажированные работники, подвергающиеся в производственной деятельности воздействию паров металлической ртути и не имеющие признаков патологии. Всего обследовано 77 человек, которые были разделены на группы в зависимости от стажа на момент обследования: I - 5-9 лет, II - 10-15 лет, III - 15 и более лет. На момент обследования в сыворотке крови всех лиц были изучены уровни общего белка и его фракций: альбумин, α1-, α2-, β1-, β2- и γ-глобулины.
Определение содержания белковых фракций осуществлялось электрофоретическим методом на агарозном геле. С помощью множественной нелинейной регрессии с прямой пошаговой процедурой включения признаков получили уравнение, которое отражает связь переменной (прогнозируемая концентрация γ-глобулинов) с показателями, рассматриваемыми в качестве предикторов: концентрация γ-глобулинов в сыворотке крови на момент обследования; стаж работы в условиях экспозиции ртутью, рассчитанный к прогнозируемому моменту; возраст, рассчитанный к прогнозируемому моменту.
2
2
2
У=-9,53741910669737+3,09239290658057×G-0,520188215494694×A-0,0862972969134931×(G)+0,0151682705492217×(А)+0,0010103652826421× (W) где
У - прогнозируемое значение концентрации гамма-глобулинов в сыворотке крови (%),
-9,53741910669737 - константа;
3,09239290658057; 0,0010103652826421; 0,0862972969134931; 0,0151682705492217; 0,520188215494694 - коэффициенты предикторов;
G - уровень γ-глобулинов на момент обследования (%);
W - рассчитанный стаж работы в условиях экспозиции ртутью на момент прогнозирования уровня γ-глобулинов (в пределах 4-5 лет).(лет);
А - рассчитанный возраст на момент прогнозирования уровня γ-глобулинов (через 4-5 лет) (лет).
Статистические характеристики данного уравнения: R=0,65, F(3,48)=11,78 р<0,00001.
Характеристики изучаемых групп представлены в таблице 1, которая включает следующие данные по лабораторным показателям: медиану (Med), 25-й и 75-й процентили (Q25-Q75).
Оценка эффективности диагностики
Пример 1. Пациент П. (мужчина, 51 лет), стаж работы в контакте с парами металлической ртути на момент обследования 25 лет. На момент обследования содержание в сыворотке крови γ-глобулинов - 16,2%./л.
Рассчитываем прогнозируемое содержание ЦП через 5 лет:
2
2
2
У=-9,53741910669737+3,09239290658057×16,2-0,520188215494694×25-0,0862972969134931×(16,2)+0,0151682705492217×(25)+0,0010103652826421×(51)=19,1%.
Концентрация γ-глобулинов в сыворотке крови через 5 лет, которая была определена путем фактического изменения составила 18,9%. Прогнозируемое значение - 19,1%. Отклонение прогнозируемого уровня γ-глобулинов от фактического составило 1,1%.
Заключение: На момент обследования содержание γ-глобулинов находилось в пределах референсного диапазона, прогнозируемое увеличение уровня γ-глобулинов через 5 лет до значений выше референсного уровня будет способствовать развитию диспротеинемии и характеризоваться напряжением гуморального звена иммунитета, способствующего развитию патологического процесса. Данная ситуация требует проведения профилактических мероприятий, направленных на поиск и устранение причин, способствующих развитию прогнозируемых нарушений.
Пример 2. Пациент Б. (мужчина, 38 лет), стаж работы в контакте с парами металлической ртути - 14 лет. На момент обследования содержание γ-глобулинов в сыворотке крови - 16,8%.
Рассчитываем прогнозируемое содержание γ-глобулинов через 4 года:
2
2
2
У=-9,53741910669737+3,09239290658057×16,8-0,520188215494694×18-0,0862972969134931×(16,8)+0,0151682705492217×(18)+0,0010103652826421×(42)=15,4%.
Измеренная концентрация γ-глобулинов в сыворотке крови через 5 лет составила 15,3%. Отклонение прогнозируемого уровня γ-глобулинов от фактического составило 0,6%.
Заключение: Содержание γ-глобулинов на момент обследования находилось в пределах референсной границы, прогнозируемое снижение уровня γ-глобулинов через 4 года не будет способствовать развитию нарушений в гуморальном звене иммунитета и не требует проведения профилактических мероприятий.
Пример 3. Пациент Т. (мужчина, 35 лет), стаж работы в контакте с парами металлической ртути 6 лет. На момент обследования содержание γ-глобулинов в сыворотке крови - 10,5%.
Рассчитываем прогнозируемое содержание γ-глобулинов через 4 года:
2
2
2
У=-9,53741910669737+3,09239290658057×10,5-0,520188215494694×10-0,0862972969134931×(10,5)+0,0151682705492217×(10)+0,0010103652826421×(39)=11,3%.
Измеренная концентрация γ-глобулинов в сыворотке крови через 5 лет составила 11,0%. Отклонение прогнозируемого уровня γ-глобулинов от фактического составило 2,4%.
Заключение: Учитывая, что на момент обследования содержание γ-глобулинов - ниже референсного уровня, через 4 года увеличение показателя прогнозируется до нижней границы нормы, следовательно, сохраняется высокий риск развития иммунодефицита по гуморальному звену иммунитета. Снижение γ-глобулинов в данном случае носит не случайный характер и характеризует развитие патологического процесса. Требуется проведение дополнительных диагностических и лечебных мероприятий, направленных на устранение иммунодефицита.
Литература:
1. Гаврилов Ю.А., Димиденок Ж.А., Харина С.Г., Гаврилова Г.А. Экологическая оценка техногенного загрязнения ртутью в сельскохозяйственном производстве амурской области // Достижения науки и техники АПК. - 2012. - №7. - С. 20-23.
2. Бадамшина Г.Г., Галимова P.P., Бакиров А.Б., Валеева О.В., Валеева Э.Т., Алиев С.П. Оценка биохимического статуса у здоровых работников химического производства // Сибирский научный медицинский журнал. - 2015. - Т. 35, №2. - С. 80-84.
3. Землянова М.А., Тарантин А.В. Нарушения белкового профиля человека в условиях воздействия тяжелых металлов // Экология человека. - 2012. - №7. - С. 7-14.
4. Тусупова Ж.Б., Хантурин М.Р., Джангозина Д.М. Нарушения азотистого и белкового обмена крыс при хроническом воздействии селенита натрия // Успехи современного естествознания. - 2009. - №11. - С. 76-77.
5. Kakkar P., Jaffery F.N. Biological markers for metal toxicity // Environmental Toxicology and Pharmacology. - 2005, Vol. 19 (2). - P. 335-349.
6. Тихонова Т.Н., Петрова Г.П., Петрусевич Ю.М., Федорова К.В., Кашин В.В. Образование дипольных нанокластеров в растворах основных белков сыворотки крови, содержащих ионы европия и калия // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия. - 2011. - №2. - С. 82-87.
7. Дадали В.А., Судья Д.А., Иванова Л.В. Биохимические нарушения при хронической интоксикации солями стабильного стронция // Профилактическая и клиническая медицина. - 2014. - №4 (53). - С. 124-131.
8. Кудаева И.В., Бударина Л.А., Маснавиева Л.Б. Закономерности нарушений биохимических процессов при воздействии нейротоксичных веществ различной природы // Медицина труда и промышленная экология. - 2008. - №8. - С. 7-11.
9. Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б., Бударина Л.А. Особенности и закономерности нарушений биохимических процессов у работающих в условиях воздействия различных токсикантов // Экология человека. - 2011. - №1. - С. 3-10.
10. Кудаева И.В., Бударина Л.А. Изменение биохимических показателей при воздействии паров металлической ртути // Acta Biomedica Scientifica. - 2012. - №6 (88). - С. 24-27.
11. Лебедева Е.И., Мяделец О.Д., Кичигина Т.Н., Грушин В.Н. Влияние токсического цирроза печени на содержание общего белка и белковых фракций в сыворотки крови крыс // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. - 2018. - Т. 12, №2. - С. 144-150.
12. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. М: МЕДпресс-информ, 2004. - 920 с.
13. Ермолаев В.А., Никулина Е.Н. Динамика белковых фракций крови при заживлении гнойных ран. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2010. - №2. - С. 40-43.
14. Бодиенкова Г.М. Состояние иммунореактивности организма работающих в условиях воздействия различных нейротоксикантов. // Acta Biomedica Scientifica. - 2009. - №1. - С. 93-97.
15. Олжаева P.P., Тапбергенов СО. Особенности механизмов адаптации и резистентности организма при ртутной интоксикации // Фундаментальные исследования. - 2014. - №5-4. - С. 772-775.
16. Рахманов Р.С., Разгулин С.А., Тарасов А.В. Оценка витаминно-минерального статуса и гуморального иммунитета юношей при психосоциальной адаптации и акклиматизации // Медицинский альманах. - 2014. - №2 (32). - С. 149-151.
17. Кудаева И.В., Попкова О.В., Дьякович М.П., Бударина Л.А., Шаяхметов С.Ф., Мещакова Н.М. Способ прогнозирования значений индекса атерогенности у стажированных работающих, экспонированных ртутью. Патент на изобретение RU 2627587 Заявка: 2016112711 от 04.04.2016 Опубликовано: 09.08.2017 Бюл. №22.