УШАЛ
14.03.10 – клиническая лабораторная диагностика
05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург – 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России
Научные руководители:
доктор медицинских наук профессор Шантырь Игорь Игнатьевич
ЗАО «Северо-Западный Центр доказательной медицины»,
управляющий по контролю качества лабораторных исследований
Эмануэль Владимир Леонидович, доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации,
заведующий кафедрой клинической лабораторной диагностики с курсом медицинской техники и метрологии
ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова» Министерства обороны Российской Федерации
Защита состоится «17» мая 2012 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 205.001.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России (194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 4/2)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России по адресу: 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 4/2.
Автореферат разослан «____» апреля 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Санников М.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Авария на Чернобыльской атомной электростанции – крупнейшая радиационная катастрофа, наиболее интенсивному воздействию неблагоприятных факторов, которой подверглись участники ликвидации её последствий.
Известно, что ионизирующее излучение вызывает не только непосредственные биологические эффекты, но может также привести к возникновению заболеваний в течение всей последующей жизни человека (Алексахин Р.М., 2001; Давыдов Б.И., 2005; Яблоков А.В., 2007; Иванов В.К., 2010).
В тоже время, при рассмотрении причин повышенной заболеваемости ликвидаторов и жителей, загрязненных радионуклидами районов, приходится считаться с действием не только радиации и стресса, но и влиянием в дальнейшем неблагоприятных экологических факторов. Необходимо учитывать возможность и последующих сочетанных воздействий факторов радиационной и нерадиационной природы в процессе повседневной жизни участников ликвидации радиационной аварии (Скальный А.В., 2000; Агаджанян Н.А., 2001; Баранов А.А., 2001; Боев В.М., 2004; Иванов В.К., 2011).
Одно из ведущих мест в структуре заболеваемости участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в отдаленном периоде занимает патология костно-мышечной системы (Цыб А.Ф., 2008; Иванов В.К., 2011). Частота данной патологии у мужчин – ЛПА на ЧАЭС достоверно увеличивается через 5 – 7 лет после аварии (Никифорова И.Д., 1999) и, по данным Российского Государственного медико-дозиметрического регистра на 2007 год в структуре общей заболеваемости ЛПА на ЧАЭС болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани занимают третье место, на их долю приходится 13,8 %. В большинстве случаев речь идет об остеоартрозе. Однако у части ликвидаторов наблюдаются проявления оссалгий, которые не могут быть объяснены первичными изменениями суставного хряща и позволяют предположить патологию костной ткани. Изучение этих клинических симптомов показало, что наряду с остеоартрозом, остеохондрозом позвоночника у ликвидаторов нередко имеются признаки системного заболевания скелета – метаболической остеопатии (Никифорова И.Д., 1999; Никифорова И.Д., 2000; Никитина Н.В., 2005; Никифорова И.Д., 2008). Авторы выделяют два основных варианта метаболической остеопатии: остеопороз и остеомаляция.
Высокая социальная значимость остеопороза обусловлена его проявлениями – переломами костей скелета, приводящими к инвалидизации и повышению смертности среди лиц пожилого возраста, особенно при переломах проксимальных отделов бедренной кости (Боневольская Л.И., 2003; Лесняк О.М., 2011), в связи с чем, своевременная диагностика данного заболевания весьма актуальна.
В комплексной диагностике остеопороза для оценки минеральной плотности костной ткани в клинической практике наиболее широко применяется метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, обладающий высокой точностью и воспроизводимостью, являющийся самым чувствительным методом ранней диагностики остеопороза. Он позволяет исследовать различные регионы скелета при минимальной дозовой нагрузке на пациента (Рожинская Л.Я., 1999; Воложин А.И., 2005; Королюк И. П., 2005; Скрипникова И.А., 2005; Mackey D.C., 2007; Orwoll E., 2000).
Известно, что костный метаболизм находится под контролем ряда гормонов – кальций регулирующих, половых, инсулина, гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов (Рожинская Л.Я., 1999; Боневольская Л.И., 2003; Дружинина П.В, 2008; Дрыгина Л.Б., 2008).
В то же время, необходимым условием успешного формирования, эффективного функционирования, своевременного самообновления и сохранности всех структур организма, в том числе и скелета, является его постоянное обеспечение всеми незаменимыми веществами, в том числе и биоэлементами в количествах, соответствующих физиологическим потребностям (Ноздрюхина Л.Р., 1987; Горбачев А.Л., 2007; Кудашева А.Р., 2008; Оберлис Д., 2008; Ребров В.Г., 2008; Торопцова Н.В., 2008; Ovesen J., 2009; Kwun I.S., 2010). Учитывая синергизм и антагонизм некоторых биоэлементов, очевидно, что для поиска рациональных путей метаболической коррекции при снижении минеральной плотности костной ткани, необходимо понимание первичных и вторичных взаимосвязей между содержанием биоэлементов.
Тем не менее, в доступной научной литературе посвященной остеопеническому синдрому у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС не представлен характер нарушений спектра биоэлементов в зависимости от степени выраженности нарушений костного метаболизма, а так же не освещен вопрос взаимосвязи гормональных показателей костного обмена и биоэлементного статуса.
Цель исследования: выявить возможную взаимосвязь минеральной плотности костной ткани участников ЛПА на Чернобыльской АЭС с биоэлементным статусом. Обосновать значимость определения биоэлементов в качестве критерия диагностики остеопенического синдрома и выбора терапии у мужчин, принимавших участие в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС.
В соответствии с поставленной целью, в рамках исследования были сформулированы следующие задачи:
Впервые установлена связь биоэлементных показателей с минеральной плотностью костной ткани у мужчин – ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС, проживающих на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области.
Впервые выявлена взаимосвязь содержания биоэлементов в пробах волос и сыворотки крови с уровнем остеотропных и кальций регулирующих гормонов у ЛПА на ЧАЭС.
Теоретическая и практическая значимость. Выявлен комплекс биоэлементных показателей, вовлеченный в патогенетический механизм развития остеопенического синдрома.
Установлена взаимосвязь содержания химических элементов в биосубстратах с биохимическими показателями костного обмена.
Получены данные о существенных отклонениях биоэлементного статуса у ЛПА на ЧАЭС от оптимального, свидетельствующие о необходимости коррекции минерального обмена в совокупности с лечением основного заболевания.
Выявлены основные биоэлементные показатели, отражающие состояние костной ткани, что позволяет предложить комплекс биоэлементов, необходимый к определению у ЛПА на ЧАЭС с остеопеническим синдромом в качестве дополнительного критерия при диагностике и выборе терапии. Данные диссертационного исследования вошли в стандарт МЧС России по оценке микроэлементного статуса ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС для последующей медицинской коррекции, подготовленный в рамках государственного контракта № 2/2.2.1 от 18 июня 2010 г.
Для выявления особенностей биоэлементного статуса ЛПА на ЧАЭС Северо-Западного региона, проведен количественный анализ содержания биоэлементов в пробах волос и сыворотки крови 337 ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции, проживающих на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области не менее последних 5 лет. Возраст ЛПА на ЧАЭС варьировался в диапазоне от 45 до 65 лет. Одновременно фиксировались: год участия в ликвидации аварии и полученная доза внешнего ионизирующего облучения.
Для выявления взаимосвязи состояния костной ткани и обеспеченностью организма биоэлементами было отобрано 79 ЛПА на ЧАЭС, которые прошли денситометрическое обследование.
По результатам двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии пациенты были разделены на три группы в зависимости от значений минеральной плотности костной ткани (МПКТ): 1-я группа – снижение плотности кости ниже 2,5 SD (13 человек), 2-я группа – показатели МПКТ от -1,0 до -2,5 SD (39 человек), 3-я группа – нормальные значения МПКТ - до 1 SD (27 человек) – группа сравнения.
У пациентов всех групп методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе ICP-MS X Series II фирмы Thermo Elemental (США) определяли содержание 23 биоэлементов в сыворотке крови (Na, Mg, P, Al, Ca, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Ag, Cd, Tl, Pb, Hg, Se, I, Cs), 30 биоэлементов в пробах волос (вышеуказанных для сыворотки крови и дополнительно B, Be, K, Ba, Li, Mo, Fe). Выбор метода обусловлен его высокой чувствительностью и избирательностью, надежностью современного оборудования, простотой и точностью калибровки по общедоступным стандартизированным образцам, относительной свободой от взаимных физических и химических влияний при анализе
У этих же ликвидаторов определяли биохимические показатели. Измерение гормонов и показателей костного обмена проводили методом хемилюминесцентного анализа на приборе “Immulite 2000” (Simens, Германия) при использовании соответствующих тест систем: св Т4, ТТГ 3-я генерация, тестостерона, ЛГ, ФСГ, эстрадиол, ДГЭА-сульфата, глобулина, связывающий, половые гормоны, инсулиноподобного фактора роста, остеокальцина и дезопсипиридинолина.
На анализаторе “Access 2” (Bectman Coulter, США) проводили измерение гормона роста, кортизола и остазы.
Методом ELISA определяли кальцитонин, (DLS, Англия), 25-гидрокси витамин D (IDS, Германия), свободный тестостерон (DRG, Германия).
Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программных пакетов Microsoft Excel XP (Micosoft Corp., США) и Statistica 6.0 (StatSoft Inc., США). Парное сравнение групп проводили с использованием U-критерия Манна-Уитни, корреляционный анализ – с применением метода ранговой корреляции по Спирмену.
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Содержание биоэлементов в пробах волос ЛПА на ЧАЭС.
Мультиэлементный анализ волос участников ЛПА на ЧАЭС, проживающих в настоящее время в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, выявил отклонения от референтных величин минерального баланса у 100 % обследованных ликвидаторов.
Статистические показатели содержания эссенциальных элементов в пробах волос ЛПА на ЧАЭС приведены в таблице 1.
Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в пробах волос эссенциальных биоэлементов в пределах референтного интервала приведена на рисунке 1. У остальных обследованных соответствующие показатели находились ниже границ референтного интервала.
Таблица 1
Статистические показатели содержания жизненно необходимых биоэлементов в пробах волос у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС (337 чел), мкг/г
№ п/п |
Элемент |
ЛПА на ЧАЭС |
Референтный интервал | ||
Me |
q25 |
q75 | |||
1 |
Бор |
2,20 |
1,20 |
3,00 |
0,10-3,50 |
2 |
Ванадий |
0,170 |
0,080 |
0,300 |
0,005-0,500 |
3 |
Железо |
22,10 |
14,85 |
32,96 |
10,00-50,00 |
4 |
Йод |
0,080* |
0,030 |
0,180 |
0,100-4,200 |
5 |
Калий |
147,7 |
85,61 |
276,8 |
30,00-460,0 |
6 |
Кальций |
279,3* |
178,8 |
505,3 |
300,0-1700,0 |
7 |
Кобальт |
0,020* |
0,010 |
0,040 |
0,050-0,50 |
8 |
Литий |
0,009 |
0,003 |
0,022 |
0,000-0,250 |
9 |
Магний |
22,03* |
12,80 |
33,70 |
25,00-140,0 |
10 |
Марганец |
0,480 |
0,270 |
0,830 |
0,100-1,00 |
11 |
Медь |
5,980 |
3,320 |
9,900 |
5,700-15,00 |
12 |
Молибден |
0,029 |
0,020 |
0,050 |
0,020-0,500 |
13 |
Мышьяк |
0,040 |
0,001 |
0,100 |
0,001-0,100 |
14 |
Натрий |
244,7 |
136,9 |
571,0 |
38,00-800,0 |
15 |
Селен |
0,420* |
0,200 |
0,780 |
0,500-2,200 |
16 |
Фосфор |
90,28 |
56,30 |
135,2 |
50,00-200,0 |
17 |
Хром |
0,240 |
0,130 |
0,610 |
0,150-2,000 |
18 |
Цинк |
62,32* |
38,57 |
100,10 |
75,00-230,0 |
Рис. 1. Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в пробах волос эссенциальных биоэлементов в пределах референтного интервала.
Наряду с нехваткой кобальта, у ЛПА на ЧАЭС распространенным является дефицит таких эссенциальных биоэлементов, как цинк (58,75 %), селен (56,7 %), магний (56,4 %), йод (56,3 %), кальций (55,5 %), медь (46,9 %), хром (31,2 %) и фосфор (22 %).
Известно, что дефицит эссенциальных биоэлементов может быть обусловлен и усугублен избыточным накоплением в организме токсических биоэлементов (Боев В.М., 2005; Горбачев А.Л., 2006; Ершов Ю.А., 2000).
Статистические показатели содержания токсических элементов в пробах волос ЛПА на ЧАЭС приведены в таблице 2.
Статистические показатели содержания токсических биоэлементов в пробах волос у ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС (337 чел), мкг/г
№ п/п |
Элемент |
ЛПА на ЧАЭС |
Референтный интервал | ||
Me |
q25 |
q75 | |||
1 |
Алюминий |
19,47 |
11,99 |
29,00 |
6,000-30,00 |
2 |
Барий |
0,850 |
0,340 |
2,100 |
0,200-5,000 |
3 |
Берилий |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000-0,010 |
4 |
Кадмий |
0,050 |
0,020 |
0,100 |
0,010-0,250 |
5 |
Никель |
0,600 |
0,230 |
1,500 |
0,100-2,000 |
6 |
Ртуть |
0,070 |
0,030 |
0,150 |
0,010-2,000 |
7 |
Рубидий |
0,110 |
0,040 |
0,240 |
0,001-1,500 |
8 |
Свинец |
1,640 |
0,570 |
3,300 |
0,100-5,000 |
9 |
Серебро |
0,040 |
0,010 |
0,170 |
0,001-0,300 |
10 |
Стронций |
0,720 |
0,340 |
1,640 |
0,300-5,000 |
11 |
Талий |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000-0,020 |
12 |
Цезий |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000-0,000 |
В частности: у каждого пятого обследованного «чернобыльца» выявлено повышенное содержание алюминия в пробах волос.
В 13,7 % случаев у ЛПА на ЧАЭС повышено содержание никеля в пробах волос. Избыток свинца обнаружен у 40 из 347 обследованных. У каждого десятого – выявлено повышенное содержание серебра в пробах волос. Повышенное содержание кадмия обнаружено у 8,61 % обследованных ЛПА на ЧАЭС. У 4,2 % обследованных ЛПА на ЧАЭС выявлен избыток стронция. В единичных случаях установлен избыток в пробах волос обследованных бария, бериллия и цезия (3,0 %, 1,5 % и 1,2 % обследованных соответственно) – рис.2.
Р
ис. 2. Доля ЛПА на ЧАЭС с содержанием в пробах волос токсических биоэлементов выходящим за верхнюю границу референтного интервала.
14 12 2014
3 стр.
16 12 2014
1 стр.
01 09 2014
1 стр.
16 12 2014
1 стр.
11 10 2014
1 стр.
15 12 2014
1 стр.
13 10 2014
1 стр.
27 09 2014
4 стр.