Одним из многочисленных контингентов, постоянно подвергающихся воздействию комплекса вредных факторов производственной среды, являются рабочие металлургических предприятий, у которых в течение многих лет сохраняются высокие уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности, что во многом связано с воздействием неблагоприятных факторов производства [1]. На предприятиях черной металлургии используются шихтовые материалы, легирующие и другие добавки огромного числа веществ, среди которых немало токсических и раздражающих (Se, Cr, Ni, V, Be). В черных рудах некоторых месторождений имеются примеси свинца, который при термической обработке испаряется, загрязняя воздушную среду на фабриках, в доменных и сталеплавильных цехах [2]. Человек в таких условиях испытывает воздействие экстремальных факторов среды, оказывающих неблагоприятное влияние на его общее состояние, самочувствие и работоспособность [6].
Для получения исчерпывающей информации о состоянии организма различных категорий лиц, занятых в сфере производственной деятельности, необходим комплексный подход, опирающийся на современные методы диагностики, особое место в котором отводится биохимическим методам исследования. Многочисленные работы последних десятилетий указывают на неоспоримую роль интенсивности свободнорадикального окисления (СО) биосубстратов в развитии состояния дезадаптации и возникновения патологии, так как степень и характер тканевых повреждений, а также нарушение биохимических процессов зависят от выраженности окислительного стресса [4, 8]. В связи с этим целью данной работы явилось исследование параметров, отражающих уровень СО в сыворотке крови людей, подвергающихся воздействию комплекса вредных факторов окружающей среды.
Материал и методы исследования
Объектом исследования служила сыворотка крови людей, проживающих в г. Старый Оскол - I группа (контроль) и людей, занятых на производстве Старооскольского электрометаллургического комбината, со стажем работы, не превышающем 5 лет - II группа, и, рабочих со стажем работы более 5 лет - III группа. В группу контроля вошли практически здоровые лица, сопоставленные по полу и по возрасту с группой исследуемых, но не работающие на металлургическом предприятии. Средний возраст исследуемых лиц составил 38 ± 2 года. Всем пациентам проводили стандартное клиническое обследование, общий и биохимический анализы крови. Биохимические исследования (аспатратаминотрансфереза (АсАТ), аланинаминотрансфераза (АлАТ), щелочная фосфатаза (ЩФ) и др.) проводили на биохимическом анализаторе с использованием соответствующих калибровочных и контрольных кривых. Забор крови у пациентов осуществляли из локтевой вены в утренние часы на базе клинической диагностической лаборатории городской больницы №2 г. Старый Оскол. Сыворотку крови отделяли методом дифференциального центрифугирования в течение 5 мин при 10 000 g. Оценку интенсивности свободнорадикальных процессов в сыворотке крови осуществляли методом Fe2+ -индуцированной хемилюминесценции на биохемилюминометре БХЛ-007. Определяли следующие параметры биохемилюминесценции: интенсивность максимальной вспышки хемилюминесенции (Imax), светосумму (S) и тангенс угла наклона кинетической кривой (tgα2). Для определения содержания первичных продуктов пероксидного окисления липидов (ПОЛ) - диеновых конъюгатов (ДК) был использован спекрофотометрический метод, основанный на том, что в ходе ПОЛ на стадии образования свободных радикалов в молекулах полиненасыщенных жирных кислот возникает система сопряжённых двойных связей. Это сопровождается появлением максимума в спектре поглощения при 233 нм [7]. Опыты проводили как минимум в 5-кратной биологической и 2-кратной аналитической повторностях. Данные обрабатывались с использованием t-критерия Стьюдента, различия считали достоверными при р < 0,05 [5].
В ходе работы использовали трис-HCl-буфер, ЭДТА («Reanal», Венгрия), остальные реактивы отечественного производства марки «хч» или «чда».
Результаты исследования и их обсуждение
Исследования биохимических показателей крови пациентов II и III групп выявили увеличение активности щелочной фосфатазы на 21 и 26 %, содержания сывороточного железа - 8 и 16 %, ионов кальция - 21 и 29 % соответственно по сравнению с контрольным уровнем (табл. 1). Активность аминотрансфераз в сыворотке крови рабочих сталеплавильных цехов Старооскольского электрометаллургического комбината находилась в пределах нормальных значений. Возрастание значений определенных биохимических показателей свидетельствует о сдвигах в метаболических процессах и возможном развитии состояний, характеризующихся нарушением гомеостаза организма в целом. Данное предположение подтверждают результаты изучения уровня СО в группах обследуемых лиц.
Таблица 1
Биохимические показатели в сыворотке крови обследованных групп лиц
|
Группа пациентов |
АсАТ, Е/л |
АлАТ, Е/л |
Щелочная фосфатаза, Е/л |
Сыв. железо, мкмоль/л |
Кальций, ммоль/л |
|
I |
37,00* (1,39) |
40,00* (1,56) |
105,00* (4,23) |
30,10* (1,17) |
2,57* (0,11) |
|
II |
38,32 (1,53) |
39,12 (1,55) |
127,35 (5,09) |
32,56 (1,32) |
3,12 (0,11) |
|
III |
39,14 (1,57) |
40,09 (1,79) |
132,21 (5,29) |
34,53 (1,38) |
3,34 (0,13) |
Примечание: * - верхние границы нормы характерны для пациентов первой группы, в скобках указаны достоверные от контроля отличия (уровень значимости р < 0,05).
Согласно проведенным исследованиям было обнаружено значительное изменение информативных показателей биохемилюминограммы. В сыворотке крови людей II группы наблюдалось увеличение S и Imax, отражающих степень протекания СО биомолекул. Так, значение S во II группе пациентов увеличивалось в 1,5 раза, а Imax в 1,4 раза относительно контрольных значений. У лиц, которые испытывали более длительное воздействие негативных факторов среды (III группа), было выявлено возрастание S и Imax почти в 2,0 раза по сравнению с контролем. Наряду с этим показано, что у пациентов II группы величина tgα2, характеризующая антиоксидантный статус клеток, возрастала в 2,6 раза относительно I группы лиц (табл. 2). Это свидетельствует о том, что в ответ на интенсификацию СО начинают действовать компенсаторные механизмы, направленные на снижение уровня окислительного стресса в организме. Однако у лиц, занятых на производстве более продолжительное время, выявлено снижение общей антиоксидантной активности, что проявляется в уменьшении значения tgα2 в 1,9 раза по сравнению с пациентами II группы.
При сравнении содержания ДК в крови исследуемых групп лиц было выявлено увеличение продуктов ПОЛ в 2,3 раза во II опытной группе относительно контрольных значений. Как известно, накопление в крови первичных продуктов ПОЛ наблюдается не из-за количественных изменений в содержании фосфолипидов плазмы крови, а вследствие интенсификации их СО [4]. Результатом инициации ПОЛ становится образование критических концентраций продуктов липопероксидации, которые токсичны для организма. Известно, что повышение уровня ПОЛ может приводить к нарушению проницаемости мембран с последующей инактивацией мембранно-ассоциированных ферментных систем, выходом лизосомальных гидролаз в цитозоль, что вызывает повреждение ДНК и другие существенные изменения в структуре и функциональном состоянии клетки [10]. Полученные результаты согласуются с данными литературы, которые указывают на наличие в сталеплавильных цехах многочисленных источников образования профессиональных вредностей: пыли, газообразных токсических веществ (триоксида железа, бензола, хлористого водорода, марганца, свинца, ртути, фенола, формальдегида, триоксида хрома, диоксида азота, оксида углерода и др.), лучистого и конвекционного тепла, шума, вибрации, электромагнитных и магнитных полей, высокой тяжести и напряженности труда. Кроме того, увеличение уровня образования радикальных веществ, скорее всего, связано с величиной индивидуальных рисков профессиональных хронических заболеваний у лиц, занятых в металлургической промышленности, а именно патологий органов дыхания - 27,4 %; опорно-двигательного аппарата - 22,5 %; вибрационной болезни - 9,2 % и других заболеваний [9, 3], обусловленных длительностью воздействия факторов окружающей среды.
Таблица 2
Параметры биохемилюминесценции и содержание диеновых конъюгатов
в сыворотке крови обследованных групп лиц
|
Группа |
Параметры биохемилюминесценции |
Уровень диеновых конъюгатов, мкмоль/л |
||
|
Светосумма медленной вспышки (S), mV∙c |
Интенсивность максимальной вспышки (Imax), mV |
Тангенс угла падения кинетической кривой (tgα2) |
||
|
I |
13,01 ± 0,52 |
3,57 ± 0,14 |
0,864 ± 0,03 |
12,27 ± 0,49 |
|
II |
19,76 ± 0,79* |
4,89 ± 0,19* |
2,243 ± 0,09* |
18,93 ± 0,75* |
|
III |
25,51 ± 1,02* |
6,04 ± 0,24* |
1,147 ± 0,05* |
27,73 ± 1,11* |
Примечание: * - отличия от контроля достоверны (уровень значимости р < 0,05).
Заключение
На основании результатов исследований можно сделать вывод, что уровень СО повышается в зависимости от характера и продолжительности воздействия негативных факторов окружающей среды. Это предположение подтверждается возрастанием параметров биохемилюминесценции и содержания ДК у лиц, занятых на производстве длительное время. Наряду с этим, наблюдалось истощение антиоксидантных резервов организма у пациентов II группы, что, вероятно, может быть связано с развитием и обострением хронических заболеваний под действием факторов рабочей среды.
Список литературы
- Абдуллин А.Г. Жизнедеятельность человека в экологически неблагоприятных условиях существования / А.Г. Абдуллин, Д.Г. Абдуллина, И.А. Антипанова // Безопасность жизнедеятельности. - 2009. - № 7. - С. 5-9.
- Гаврилов А.В. Оценка риска формирования патологии органов дыхания у промышленных рабочих / А.В. Гаврилов, И.Н. Федина, И.А. Журихина // Гигиена и санитария. - 2010. - № 1. - С. 67-68.
- Захаренков В.В. Концептуальная модель комплексной оценки воздействия совокупности производственных факторов на здоровье работающих / В.В. Захаренков, А.М. Олещенко // Гигиена труда и профпатология: материалы XXXVIII научн.-практ. конф. - Новокузнецк, 2003. - С. 157-159.
- Зенков Н.К. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Лапкин, Е.Б. Меньщикова. - М.: Наука/Интерпериодика, 2001. - 343 с.
- Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. - М.: Физматлит, 2006. - 816 с.
- Матюхин В.А. Экологическая физиология человека и восстановительная медицина / В.А. Матюхин, А.Н. Разумов. - М.: ГЭОТАР Медицина, 1999. - 336 с.
- Методы оценки оксидативного статуса: учебно-методическое пособие для вузов / Т.И. Рахманова, Л.В. Матасова, А.В. Семенихина, О.А. Сафонова, А.В. Макеева, Т.Н. Попова. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. - 64 с.
- Петрович Ю.А. Свободнорадикальное окисление и его роль в патогенезе воспаления, ишемии и стресса / Ю.А. Петрович, Д.В. Гуткин // Патол. физиология и экспериментальная терапия. - 1986. - № 5. - С. 85-92.
- Профессиональный риск для здоровья работников: руководство / под ред. Н.Ф. Измерова, Э.И. Денисова. - М.: Тровант, 2003 - 448 с.
- Чеснокова Н.П. Молекулярно-клеточные механизмы индукции свободнорадикального окисления в условиях патологии / Н.П. Чеснокова, Е.В. Понукалина, М.Н. Бизенкова // Современные проблемы науки и образования. - 2006. - № 6. - С. 21-26.
Рецензенты:
Яковлев В.Н., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия имени Н.Н. Бурденко», г. Воронеж;
Сухотерин В.Г., д.м.н., профессор, зам. директора по науке ГОУ СПО «Старооскольский медицинский колледж», г. Старый Оскол.
Работа поступила в редакцию 12.04.2011.