Техногенное загрязнение окружающей среды и эффективность вакцинопрофилактики у детского населения

Техногенное загрязнение окружающей среды и эффективность вакцинопрофилактики у детского населения

С.В. Ильина1

1 Иркутский государственный медицинский университет

2 Институт эпидемиологии и микробиологии ГУ «НЦ МЭ ВСНЦ» СО РАМН, г. Иркутск

Резюме

Проведенное исследование показало влияние техногенного загрязнения атмосферного воздуха на формирование поствакцинального иммунитета у детей. Выявлено, что при всех изученных инфекциях (дифтерия, столбняк, корь, коклюш, полиомиелит, вирусный гепатит А) уровни поствак-цинальных антител были ниже на территориях с высокой степенью техногенного загрязнения атмосферного воздуха, чем на экологически благополучных территориях. В большей мере влияние экологического неблагополучия сказывается на иммунитете к дифтерии, кори, коклюшу, третьему типу вируса полиомиелита.

Ключевые слова: вакцинация, дети, техногенное загрязнение окружающей среды

Technogenic Environmental Pollution and the Effectiveness of Vaccination in Children's Population

S.V. Hina1 (dr_ilina@yahoo.com),

E.D. Savilov2

1 Irkutsk State Medical University

2 Research Institute of Epidemiology & Microbiology of the Siberian Branch of Russian Academy of Medical Sciences, Irkutsk

Abstract

The conducted investigation showed the influence of the technogenic pollution of atmospheric air to the formation of specific postvaccinal immunity in children. It is revealed, that with all studied infections (diphtheria, tetanus, measles, perstussis, poliomyelitis, viral hepatitis A) the levels of postvaccinal antibodies were lower in the territories with the high level of the technogenic pollution of atmospheric air, than in the ecologically successful territories. To the larger degree the influence of ecological trouble is shown in ratio of immunity to diphtheria, measles, perstussis, 3th type of the virus of poliomyelitis.

Key words: vaccination, children, technogenic environmental pollution

Введение

На современном этапе развития медицинской науки изменение иммунологической реактивности под воздействием комплекса экотоксикантов можно считать доказанным. Более того, анализ иммунного статуса предложено относить к первоочередным методам исследований, необходимых для диагностики ранних изменений в состоянии здоровья человека, возникающих под воздействием неблагоприятных факторов внешней среды [6]. Воздействие экотоксикантов на иммунную систему отнесено Агентством по токсичным веществам и регистрации заболеваний США (Agency for Toxic Substances and Disease Registry's) к четырем основным биомаркерам влияния загрязняющих веществ на здоровье [10].

Однако многочисленные исследования, результаты которых широко представлены в литературе, касаются практически исключительно неспецифического иммунитета. В то же время остается малоизученным воздействие техногенного загрязнения окружающей среды на формирование специфического иммунного ответа, как на инфекционные, так и на вакцинные антигены. При этом снижение эффективности вакцинопрофилактики многие ис-

следователи склонны рассматривать с позиций наличия или отсутствия вспышечной заболеваемости, хотя она скорее относится к крайним проявлениям снижения коллективного иммунитета.

Поскольку вакцинный антиген принципиально ничем не отличается от антигена инфекционного, естественно было бы предположить, что вакцинальный процесс, протекающий на фоне скомпрометированной иммунной системы, также должен иметь свои особенности. Таким образом, изучение эффективности вакцинопрофилактики у детей в условиях техногенного загрязнения окружающей среды и поиск путей ее повышения являются весьма актуальными. Однако до настоящего времени такого рода обобщающих исследований не проводилось и рассматриваемой проблеме посвящены лишь отдельные публикации [1, 4, 5, 8, 9].

Цель настоящего исследования - выявление влияния техногенного загрязнения окружающей среды на напряженность специфического поствакцинального иммунитета у детского населения.

Материалы и методы

Исследования проведены нами в промышленных городах Иркутской области, и пре-

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 4 (47)/2009

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 4 (47)/2009

жде всего в Ангарске и Иркутске, которые, являясь городами-соседями, значительно различаются как уровнем, так и качественным составом техногенных загрязнителей. Динамика суммарных выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в Ангарске и Иркутске представлена в таблице 1.

В государственных докладах о состоянии окружающей среды в Российской Федерации на протяжении многих лет Ангарск и Иркутск указывались в числе населенных пунктов с очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. В атмосферу обоих городов выбрасывается большое количество разнообразных загрязняющих веществ (около 80 учитываемых наименований в Иркутске и около 90 - в Ангарске). Качественные различия связаны с тем, что хотя в том и другом городе в атмосферном воздухе присутствуют продукты полного и частичного сгорания органического топлива (зола, оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, углеводороды, формальдегид, бенз(а)пирен, бензин, ацетон, керосин, этанол), в Ангарске при этом имеются специфические промышленные выбросы, обусловленные деятельностью градообразующих предприятий нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (углеводороды, бензол, толуол, 2-этилгексанол, метилэтилкетон, спирт метиловый, дихлорэтан, хлор, четыреххлористый углерод и др.). Таким образом, в Ангарске валовый выброс загрязняющих веществ превышает таковой в Иркутске в разные годы в 2 - 8 раз, а их состав является более агрессивным. Вышеизложенное позволило нам отнести г. Ангарск к экологически неблагополучной территории, а Иркутск рассматривать в качестве территории сравнения.

Часть исследований проведена в городах Ше-лехов и Чита, которые также относятся к населенным пунктам с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Основные предприятия, влияющие на состав воздушного бассейна г. Шеле-хов, связаны с теплоэнергетикой и производством алюминия. Их доля в суммарных выбросах от стационарных источников составляет 19 и 77% соответственно, и они загрязняют атмосферный воздух города такими специфическими веществами, как смолистые соединения, содержащие бенз(а)пирен, твердые фториды, фтористый водород и т.д. Уровень загрязнения атмосферного воздуха Шелехова расценивается как высокий, в связи с чем город с 2000 года отнесен к числу наиболее загрязненных населенных пунктов России.

Основные источники загрязнения в Чите - теплоэнергетические и промышленные предприятия, а также предприятия жилищно-коммунального хозяйства и автотранспорт. Состав загрязняющих веществ в атмосферном воздухе близок к таковому в Иркутске. При этом территория Читы неоднородна по количеству ксенобиотиков в атмосферном воздухе и имеет зоны с высоким и низким уровнем техногенного загрязнения.

Территория Иркутска также неоднородна по уровню загрязняющих веществ. Согласно данным постов наблюдения за содержанием примесей в воздушном бассейне (данные Роскомгидромета), по комплексному показателю загрязнения атмосферы (Р) и кратности превышения ПДК по отдельным районам в Иркутске выделены зоны с высоким и низким уровнем техногенного загрязнения атмосферного воздуха, при этом состав ксенобио-

Таблица 1.

Динамика суммарных выбросов загрязняющих веществ

в атмосферу от стационарных источников промышленных предприятий по исследуемым городам

Год Ангарск Иркутск

1993 306,9 104,3

1994 259,5 118,4

1995 250,3 114,5

1996 228,5 83,6

1997 184,6 104,7

1998 176,8 82,5

1999 155,8 56,9

2000 131,5 56,3

2001 129,9 50,5

2002 137,3 51,8

2003 159,7 49,3

2004 136,9 47,3

2005 130,0 17,8

2006 141,5 17,2

Таблица 2.

Используемые методы определения антител и критерии оценки

Инфекция Метод определения антител Уровень защиты

Дифтерия (п = 418) Реакция пассивной гемагглютинации (РПГА) с эритроцитарным дифтерийным и столбнячным диагностикумами (ОАО «Биомед» им. И.И. Мечникова) Ниже защитного: 1:10 - 1:20 Минимальный: 1:40 Низкий: 1:80 - 1:160 Средний: 1:320 - 1:640 Высокий: 1:1280

Столбняк (п = 418) Ниже защитного: 1:10 Минимальный: 1:20 Низкий: 1:40 Средний: 1:80 - 1:160 Высокий: 1:320 и более

Коклюш (п= 202) Реакция агглютинации (РА) (ОАО «Биомед» им. И.И. Мечникова) _ *

Корь (п=497) РПГА с эритроцитарным коревым антигенным диагностикумом (НИИЭМ им. Пастера, Санкт-Петербург) Сомнительный: 1:5 Минимальный: 1:10 Средний: 1:20 - 1:80 Высокий: 1:160 и выше

Полиомиелит (п = 184) Реакции нейтрализации (РН) в культуре клеток Минимальный: 1:8

Вирусный гепатит А (п = 112) Иммуноферментный анализ (ИФА) («Вектор-Бест») Низкий: < 200 Средний:200 - 800 Высокий**: > 1600

Краснуха (п = 44) ИФА (DSL) Низкий: < 7 МЕ/мл Сомнительный: < 13 МЕ/мл Положительный (минимальный): > 13 МЕ/мл

* Отсутствуют прямые доказательства способности сывороточных антител к коклюшу обеспечивать защиту от инфекции. Тем не менее уровень этих антител достаточно хорошо сигнализирует о качестве предшествующей иммунизации (Медуницын И.В., 1999).

** Минимальный титр антител, необходимый для предупреждения гепатита A, не известен.

Вышеприведенные уровни приняты условно.

тиков в этих зонах сходен. Показатель Р в районах с высоким уровнем загрязнения атмосферы в среднем достигал значения 16,2, а в экологически благополучных районах города - 2,6.

Исследования проводились среди здорового детского населения в возрасте 9 - 17 лет, привитого согласно Национальному календарю прививок отечественными вакцинами. В исследование не включались дети с хроническими заболеваниями, из закрытых детских коллективов, дети-мигранты. Был изучен поствакцинальный иммунитет к дифтерии, столбняку, коклюшу, полиомиелиту, кори, краснухе и вирусному гепатиту А. Выбор указанных нозологических форм основывался на том, что все эти заболевания обладают высокой социальной значимостью, а эпидемиологическая ситуация при многих из них далека от полного благополучия. Кроме того, предпринята попытка охарактеризовать иммунный ответ на введение различных вакцин - клеточных, живых и инактивированных вирусных, а также содержащих анатоксины.

Результаты и обсуждение

Проведенные нами исследования коллективного иммунитета у привитых показали, что у детей школьного возраста в экологически неблагоприятных условиях уровень специфических антител ко всем изученным управляемым инфекциям достоверно ниже, чем в группе сравнения (рис. 1). При

этом во всех случаях возрастными группами риска были подростки 15 - 17 лет.

Что касается степени влияния техногенного загрязнения на поствакцинальную иммунную защиту, то в отношении столбнячного анатоксина она является наименьшей, а в отношении коклюшной вакцины и третьего типа вируса полиомиелита в живой полиомиелитной вакцине - наибольшей. Полученные данные вполне закономерны, поскольку иммунный ответ на столбнячный анатоксин, как правило, выражен, что подтверждается высокой эффективностью вакцинопрофилактики этой инфекции и, следовательно, низким уровнем заболеваемости. Иначе обстоит дело с коклюшем - здесь имеет место неблагополучная эпидемиологическая ситуация с достаточно высокой заболеваемостью школьников, что обусловлено быстрой истощаемо-стью поствакцинального иммунитета с течением времени. Низкий иммунный ответ на третий тип вируса полиомиелита живой полиовакцины с выраженным снижением в экологически неблагополучных регионах может быть связан с конкурентными взаимоотношениями в кишечнике отдельных типов вакцинных вирусов, а также кишечных энтеровирусов.

В отношении изменения интенсивности поствакцинального иммунного ответа с течением времени выявлено, что в городах с высоким уровнем техногенного загрязнения окружающей среды сниже-

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 4 (47)/2009

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 4 (47)/2009

Рисунок 1.

Среднее геометрическое титров поствакцинальных антител у детей Ангарска и Иркутска

Рисунок 2.

Доля привитых против кори детей, не имеющих защитных уровней противокоревых антител через пять-шесть и девять-десять лет после ревакцинации

%

Через 5 - 6 лет  Через 9 - 10 лет

ние противокоревого поствакцинального иммунитета идет более быстрыми темпами по сравнению с экологически благополучными территориями (рис. 2). Так, через пять-шесть лет после ревакцинации титры антител ниже минимального защитного наблюдаются в Ангарске, Шелехове и экологически благополучных районах Иркутска соответственно в 50,0 ± 12,5; 52,6 ± 11,5 и 27,3 ± 13,4% случаев (разница недостоверна). У детей, ревакцинация которых против кори была проведена девять-десять лет назад, данный показатель составил соответственно 71,9 ± 6,0; 50,0 ± 10,2 и 30,8 ± 12,0% случаев (р = 0,011, критерий х2 для трех групп).

В целом следует отметить чрезвычайно высокий процент отрицательных и сомнительных результатов оценки титров вакцинальных противокоревых антител у детей 10 - 17 лет, проживающих во всех изученных городах (Ангарск - 57,0%, Шелехов -47,7%, Иркутск - 41,9%), при полном отсутствии

высоких уровней титров (1:160). Необходимо отметить, что наши данные превышают цифры, приведенные во многих публикациях, посвященных проблеме противокоревого поствакцинального иммунитета [3, 7, 8]. В связи с этим целесообразно обратить внимание на материалы исследований Т.С. Селезневой с соавт. [2], в которых отмечена повышенная заболеваемость корью в группе подростков и молодежи 15 - 18 лет. Одновременно авторы приводят данные серологических исследований, согласно которым в повторной прививке нуждается 15% лиц в этой возрастной группе. По полученным нами данным, среди подростков 15 - 17 лет 73,2% в Ангарске, 48,1% в Шелехове и 47,5% в Иркутске (р < 0,001, критерий х2 для трех групп) имеют уровни антител ниже минимального защитного (отрицательные или сомнительные). Таким образом, в городах Иркутской области наблюдает-

Рисунок 3.

Уровень титров поствакцинальных суммарных антител к вирусу гепатита А у детей 7 - 10 лет, проживающих в разных районах Читы

Таблица 3.

Уровень напряженности иммунитета к дифтерии и столбняку у школьников 10 - 14 лет, проживающих на территориях Иркутска с разным уровнем техногенного загрязнения окружающей среды

п Ниже защитного Минимальный защитный Низкий защитный Средний защитный Высокий защитный

Дифтерия

Экологически неблагополучные районы Иркутска 164 23,2 ± 3,3 24,4 ± 3,4 46,3 ± 3,9 4,9 ± 1,7 1,2 ± 0,9

Экологически благополучные районы Иркутска 166 10,2 ± 2,3* 36,1 ± 3,7** 36,7 ± 3,7 13,3 ± 2,6** 3,6 ± 1,4

Столбняк

Экологически неблагополучные районы Иркутска 164 5,4 ± 1,8 7,9 ± 2,1 27,4 ± 3,5 48,8 ± 3,9 10,4 ± 2,4

Экологически благополучные районы Иркутска 166 1,8 ± 1,0 7,8 ± 2,1 28,3 ± 3,5 41,0 ± 3,8 21,1 ± 3,2**

* р < 0,01; ** р < 0,05

Рисунок 4.

Доля привитых детей, не имеющих антител к соответствующим инфекциям

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 4 (47)/2009

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 4 (47)/2009

ся неблагополучная ситуация по кори, особенно выраженная на территориях с высоким уровнем техногенного загрязнения окружающей среды.

Аналогичные материалы получены при сравнении уровней специфических антител в районах одного города, характеризующихся различным уровнем техногенного загрязнения атмосферного воздуха и близким составом поллютантов. Например, исследование поствакцинального иммунитета в Чите выявило, что уровни специфических поствакцинальных антител к вирусному гепатиту А у детей, проживающих в экологически неблагополучных районах города, были достоверно ниже, чем на контрольной территории этого же населенного пункта (рис. 3). К такому же выводу привели исследования коллективного иммунитета к дифтерии и столбняку у привитых детей в экологически благополучных и неблагополучных районах Иркутска (табл. 3).

Таким образом, полученные нами материалы могут свидетельствовать о том, что неблагополучная экологическая обстановка, сложившаяся в России в последние годы, может быть одной из причин развития неблагоприятной эпидемиологической ситуации. Ни в коей мере не преувеличивая значимость рассматриваемого фактора риска в ряду других факторов, следует все же отметить наличие прямой связи между экологическим неблагополучием (в данном случае - техногенногенным загрязнением атмосферного воздуха) и снижением напряженности специфического поствакцинально-

го иммунитета у детского населения (рис. 4). Понятно, что эта особенность вакцинального процесса не может не повлиять на проявления инфекционного и эпидемического процессов при соответствующих инфекционных заболеваниях и не привести в конечном итоге к вспышечной заболеваемости, особенно при таких инфекциях, как корь, дифтерия, коклюш.

Следует подчеркнуть: мы отнюдь не оспариваем известный тезис о том, что отсутствие защитных уровней поствакцинальных антител в сыворотке крови еще не говорит о незащищенности ребенка от данной инфекции. Однако было бы неверным полагать, что, угнетая неспецифические иммунные реакции (а это общеизвестно и неоднократно доказано, в том числе и нашими данными), техногенное загрязнение окружающей среды не влияет в свою очередь на систему специфической защиты от инфекционных болезней, естественную или вакцинальную. Представленные исследования подтверждают факт такого влияния.

Выводы

1. Техногенное загрязнение окружающей среды является фактором риска, достоверно снижающим иммунологическую эффективность вакци-нопрофилактики.

2. Влияние экологического неблагополучия в большей степени проявляется в отношении вакцинации против коклюша, дифтерии, кори, третьего типа вируса полиомиелита и в меньшей степени - в отношении столбняка.

Литература

1. Ильина С.В., Степаненко Л.А., Киклевич В.Т. и др. Вакцинопрофилактика полиомиелита живой полиовакциной в условиях экологического неблагополучия // Сиб. мед. журн. 2005. Т. 56. № 7 (прил.). С. 48 - 50.

2. Селезнева Т.С. и др. Влияние вакцинопрофилактики на эпидемический процесс управляемых инфекций в Российской Федерации // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2002. № 2. С. 6 - 11.

3. Зверев В.В., Юминова Н.В. Эффективность вакцинации против кори и эпидемического паротита // Вакцинация. Новости вакцинопрофи-лактики. 2000. № 11 (5). С. 10, 11.

4. Каральник Б.В., Маркова С.Г. Экологические аспекты АКДС-вакцинации // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1991. № 12. С. 34 - 38.

5. Ильина С.В., Дронова М.А., Киклевич В.Т. и др. Коклюш на территориях с высоким уровнем техногенного загрязнения окружающей среды // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2007. № 1. С. 18 - 21.

6. Рахманин Ю.А., Ревазова Ю.А. Донозологическая диагностика в проблеме «окружающая среда - здоровье населения» // Гигиена и санитария. 2004. № 6. С. 3 - 5.

7. Сейбиль В.Б. Как завершить ликвидацию полиомиелита // Журнал эпидемиологии, микробиологии и иммунологии. 2002. № 2. С. 107 - 113.

8. Скачков М.В., Верещагин Н.Н. Особенности эпидемического процесса на территориях с различным уровнем антропогенной нагрузки // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2004. № 3. С. 14 - 18.

9. Скачков М.В. Особенности эпидемического процесса при кори и эпидемическом паротите на экологически неблагополучных территориях // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2000. № 4. С. 124 - 126.

10. Derosa C.T. et al. The agency for toxic substances and disease registry’s role in development and application of biomarkers in public health practice // Toxicol. Ind. Health. 1993. V. 9. № 6. Р 979 - 994.