Влияние внешней среды в зоне экологической катастрофы на здоровье детей

XXI век ознаменовался признанием всем мировым сообществом наступающего глобального загрязнения окружающей среды. Международная ассоциация педиатров, ВОЗ, ООН придают огромное значение проблеме здоровья детей и загрязнения окружающей среды. В экологически неблагоприятных регионах на организм ребенка воздействует ряд отрицательных факторов окружающей среды, основным отличием которых является постоянное длительное поступление повышенных концентраций различных химических, токсических и радиационных веществ среды обитания. Изучение последствий воздействия ухудшающейся окружающей среды выявило особую уязвимость детей. Статистические данные свидетельствуют о том, что помимо заболеваний, разрушающее влияние экологии на здоровье детей приводит к летальным исходам.

Загрязнения различными экологически неблагополучными факторами воздуха, воды, почвы, неблагоприятные санитарные условия, биологические факторы, ультразвуковое излучение – все это приводит к ухудшению состояния экосистем и является существенным экологическим фактором риска для здоровья детей, а во многих случаях и для здоровья их матерей.

Большое значение имеет защита генетического аппарата от воздействия различных вредных факторов среды обитания. В данное время в мире проводится широкое исследование по выявлению мутагенов, содержащихся в среде обитания и вызывающих поражение генетического аппарата живых веществ. Мутагены поражают самое драгоценное, что создано путем длительной эволюции живой материи – генетическую программу человека.

Мировое педиатрическое сообщество не располагает методическими основами для создания унифицированной классификации экологически зависимых заболеваний, критериев их диагностики. Поэтому выявление причин распространенности бронхиальной астмы, онкопатологии, нарушений физического развития, врожденных пороков развития различных органов и систем и других заболеваний, а также разработка индикаторов экологического здоровья на индивидуальном уровне, позволяющие выявлять ранние изменения деятельности организма и нозологические формы заболевания при загрязнении окружающей среды, является актуальной проблемой педиатрии на современном этапе.

Поэтому проблема здоровья детей, проживающих в различных экологически неблагополучных регионах, является одной из актуальных в педиатрии.

Это объясняется не только увеличением числа детей с хронической сочетанной патологией, но и необходимостью разносторонней оценки уровня и степени гармоничности физического развития, функционального состояния основных органов и систем, количественного и качественного распределения малых аномалий развития, цитогенетических показателей для разработки оптимальных методов терапии  и генетического прогноза здоровья. Значение диагностики и обоснования прогноза последствий воздействия внешних причин у детей, проживающих в регионах экологических катастроф определяется не только необходимостью проведения диспансерного наблюдения, но и выделения детей в группы риска по развитию хронической сочетанной патологии.

В основу научно-исследовательской работы положены результаты углубленного клинического обследования 994 детей в возрасте от 7 до 15 лет, госпитализированных в Республиканскую детскую клиническую больницу «Аксай» с 1997 по 2007 гг. Все обследованные дети были условно разделены на три группы:

Первую группу составили 774 ребенка, проживающие с рождения в регионе Приаралья. Регион Аральского моря с учетом воздействия экологически неблагоприятных факторов разделен на три зоны:

I - зона экологической катастрофы (Казалинский район);

II – кризисная (Жалагашский район);

III - зона относительного благополучия (Шиелийский район);

Вторую группу составили 120 детей, постоянно проживающих в Абайском районе Восточно-Казахстанской области, относящемся к зоне максимального радиационного риска (территории, прилегающие к Семипалатинскому ядерному полигону).

Третью группу - группу сравнения, составили 150 человек, проживающие в Жамбылском районе Алматинской области.

У 100% обследованных детей было выявлено поражение различных органов и систем. Основной патологией у большинства обследованных детей из трех экологически неблагополучных регионов были заболевания органов пищеварения (89,0 – 92,0%). Патология верхних дыхательных путей в виде хронических очагов инфекции носоглотки во всех обследованных группах составляет 76,7-80,6% и регистрируется в 1,6-1,7 раз достоверно чаще (р< 0,001), чем у детей группы сравнения. Заболевания мочеполовой системы были выявлены более чем у половины детей Жалагаша (52,9%) и Казалинска (57,5%) и практически у 1/3 обследованных детей Шиели (34,3%) и в 2,1 - 3,6 раз достоверно чаще (р< 0,001) регистрировались у детей Аральского региона, по сравнению с аналогичным показателем детей группы сравнения.

Патология центральной нервной системы занимает четвертое место в структуре заболеваний среди детей Аральского региона (42,5 - 55,7%) и в 1,9-2,5 раз достоверно (р<0,01) чаще встречается по сравнению с аналогичным показателем детей группы сравнения.

Заболевания, выявленные у детей, имели следующие особенности: хроническое, торпидное течение, одновременное поражение нескольких систем и органов, не яркую клиническую картину симптомов и синдромов. Проведенное углубленное клинико-функциональное, лабораторное и инструментальное обследование детей позволило установить среднее количество сочетанных пораженных систем и заболеваний у обследованных детей. Установлено, что в патологический процесс вовлекалось примерно четыре системы организма одного ребенка Аральского региона (Шиели – 4,1; Жалагаш – 4,3; Казалинск – 4,0), по сравнению с аналогичным показателем детей группы сравнения – 2,7. Среднее количество сочетанных патологий на одного ребенка у детей Приаралья составило 9 и более (Шиели – 9,3; Жалагаш – 9,6; Казалинск – 9,4), тогда как аналогичный показатель у детей группы сравнения был – 7,9. Наибольший процент детей Шиели (20,9%) имели 8 сочетанных хронических патологий. Среди детей Шиели 55,3% имели сочетание от 9 до 16 хронических патологий.

Углубленное клиническое, функциональное, инструментальное и лабораторное обследование детей, проживающих вблизи бывшего Семипалатинского испытательного ядерного полигона (СИЯП), позволило выявить частоту сочетанной хронической патологии в сравнение с регионом Приаралья. Частота выявления 3 и более хронических заболевания у детей основных групп СИЯП (66,7%) и Приаралья (61,6%) была приблизительно равной, но достоверно превышала аналогичный показатель детей группы сравнения (46,0%) (р<0,01 и р<0,01 соответственно).

В качестве клинических маркеров, имеющих связь с врожденными пороками развития, большое внимание привлекают так называемые малые аномалии развития (МАР) или стигмы дисэмбриогенеза, которые являются одним из подходов к оценке влияния факторов окружающей среды на здоровье детей, проживающих в экологически неблагоприятных регионах. Учет спектр малых аномалий развития проводился согласно перечню, который был унифицирован и рекомендован к применению на Всесоюзной конференции медицинских генетиков в г. Минске в 1982 г. и опубликован в виде методического письма в 1986 г.

Среднее количество МАР на одного ребенка составляет в экологически неблагополучных регионах: Шиели – 9,7, Жалагаш – 11,4, Казалинск – 11,3, тогда как в группе сравнения составило – 5,6. Среднее количество МАР у детей Аральской катастрофы достоверно превышает аналогичный показатель детей группы сравнения.

При проведении сравнительного анализа количественного ранжирования стигм дизэмбриогенеза было выявлено, что среднее количество МАР на одного ребенка составляет в экологически неблагополучных регионах: СИЯП - 8,94±0,27 и Приаралья -11,98±0,24, а в группе сравнения - 4,05±0,17.

При сравнительной характеристике качественного распределения стигм дизэмбриогенеза у детей основных групп удалось установить, что наиболее часто регистрируемыми являются малые аномалии развития кожи, неба, конечностей и суставов. В то же время стигмы дизэмбриогенеза кожи (p<0,05) и неба (p<0,001) достоверно чаще регистрируются у детей региона Аральской катастрофы, чем в зоне бывшего ядерного полигона. Таким образом, у детей обоих регионов, наблюдается превалирование МАР соединительной ткани, что, возможно, не является случайным. В исследованиях, проведенных Б.М. Кисамиевой (2001) в крови детей, проживающих в зоне экологической катастрофы Приаралья было выявлено повышенное содержание коллагена, фибронектина и фибрина и пониженное – фибриногена. Н.А. Сагатбаева (2002) в результате изучения распределения антигенов системы HLA детей региона экологической катастрофы Приаралья, позволяющего выявить генетическую предрасположенность к заболеваниям, определила, что наиболее часто встречаются антигены в локусе В – В 13, В 27, В 62, в ассоциативной связи с которыми находятся заболевания, обусловленные нарушением соединительной ткани.

Малые аномалии внутренних органов одинаково часто выявляются как у детей региона СИЯП - 16,7%, так и Приаралья -16,3%. В обеих основных группах наиболее часто регистрируются стигмы дизэмбриогенеза развития сердца. МАР желчного пузыря достоверно чаще выявляются у детей в регионе бывшего ядерного полигона – 50,0%, чем Аральской катастрофы – 15,1% (р<0,01). Сочетание нескольких «внутренних» МАР определяется только у детей региона СИЯП (20,0%). В обеих основных группах СИЯП – 20,0% и Приаралье – 6,1% стигмы дизэмбриогенеза внутренних органов сочетаются с ВПР.

Наличие у детей экологически неблагоприятных регионов повышенного уровня стигматизации, особенно в сочетании с увеличением частоты ВПР, может свидетельствовать не только о тератогенном действии радиации и химических соединений, но и о мутагенном эффекте, то есть способности вызывать мутации в половых и соматических клетках. Для уточнения характера изменений генетического аппарата клеток, проживающих в регионах, загрязненных химическими токсическими факторами было проведено: определение доступности ДНК хроматина для связывания с основным красителем акридиновым оранжевым; исследование негистоновых белков в клетках; молекулярно - биологический метод электрофоретического исследования белков сыворотки крови по методу Лэммли (1966); цитогенетический анализ подсчета хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови по макрометоду.

Анализ результатов цитогенетического обследования позволил установить, что хромосомные аберрации обнаруживаются у более половины детей, проживающих в регионах СИЯП - 61% и Приаралья - 66%, тогда как только у 34,0% детей группы сравнения (р<0,01 и р<0,001 соответственно).

Повышенная общая частота хромосомных аберраций наблюдается у детей, проживающих на территориях, прилегающих к полигону (1,86) и Аральскому морю (1,90), по отношению к группе сравнения (0,62). Наибольшая частота аберраций хромосомного типа регистрируется у детей зоны максимального радиационного риска и составляет 0,47, тогда как аберрации хроматидного типа преобладают в Приаралье (1,60). По литературным данным известно, что преобладание аберраций хромосомного типа, таких как дицентрики, центрические и ацентрические кольца, является характерным признаком радиационного мутагенеза, а аберраций хроматидного типа: одиночные фрагменты - химического. Одиночные и парные фрагменты являются нестабильными аберрациями, клетки с этими нарушениями подвергаются тщательному отбору в процессе клеточного деления и чаще гибнут, но в некоторых случаях лимфоциты периферической крови с различными типами нестабильных аберраций могут циркулировать в организме до 36 месяцев. Накопление нестабильных аберраций так же может привести к возникновению онкологических заболеваний, преждевременному старению, имеются также данные о снижении репродуктивной функции. Особую угрозу для здоровья человека представляют стабильные аберрации, накапливающиеся в течение жизни человека, обнаруженные у 5,0% детей региона СИЯП и 7,0% - Приаралья.

У 4% детей, проживающих вблизи бывшего полигона, и 9% - Аральской катастрофы обнаружены клетки с множественными аберрациями хромосом. Считается, что клетки с множественными хромосомными аберрациями являются родоначальниками злокачественного клона клеток и имеют значение в развитии лейкозов.

У детей различных экологически неблагополучных районов: СИЯП – 37,0% и Приаралье – 49,0% обнаруживается от 2,0 до 3,0 и более процентов хромосомных нарушений на 100 клеток, что достоверно выше аналогичного показателя в группе сравнения – 14,0% (р<0,001 и р<0,001 соответственно). При этом обращает внимание, что частота аберраций во второй и третьей группах несколько выше у детей Приаралья (28,0% и 21,0%), чем СИЯП (23,0% и 14,0%).

Частота рождения детей с множественными стигмами нарушения эмбрионального развития,   ВПР, распространенность и клинические особенности хронических соматических заболеваний являются одними из признаков экологической патологии.

Одной из причин, лежащих в основе стойких нарушений здоровья и хронизации патологических процессов, могут быть хромосомные аберрации в соматических клетках.

Следующим этапом исследований явилось изучение взаимосвязи хронической соматической патологии, МАР и хромосомной нестабильности для разработки оптимальных методов прогноза развития хронической сочетанной патологии и хромосомных повреждений в соматических клетках детей Семипалатинского и Аральского регионов.

Было выявлено, что с увеличением уровня стигматизации увеличивается количество детей, имеющих три и более хронических заболевания как в регионе СИЯП (r=0,86-0,96), так и Приаралья (r=0,91-0,96). В первом случае пороговое значение МАР соответствует 13-15 (r=0,96), во втором - 10-12 МАР (r=0,91). У детей СИЯП, была выявлена прямая сильная связь между количеством малых аномалий развития и патологией ЦНС (r=0,92). С увеличением количества диагностируемых МАР возрастала также вероятность обнаружения патологии ССС (r=0,94). У детей же зоны Аральской катастрофы такая взаимосвязь (r=0,76) проявлялась между количеством стигм дизэмбриогенеза и заболеваниями МВС. Определено, что в обеих основных группах детей частота хромосомных аберраций закономерно увеличивается в зависимости от количества хронических заболеваний (r=0,99 и r=0,99 соответственно).

На основании полученных данных, можно считать, что повышенный уровень стигматизации является показателем неблагополучия в пренатальном развитии и имеет важное значение в отборе детей, проживающих в зонах экологического бедствия, для дальнейшего цитогенетического обследования.

Наиболее выраженные изменения цитогенетических показателей, выявленные у детей, имеющих более 2 хронических заболеваний, позволяют предположить, что в основе стойких нарушений здоровья, хронизации патологических процессов лежит повышенная хромосомная нестабильность.

При анализе связи количества МАР с частотой хромосомных аберраций было выявлено, что среди детей, проживающих в регионе максимального радиационного риска, самый высокий уровень частоты хромосомных аберраций регистрировался в группе с 7–9 МАР, тогда как среди детей Приаралья – с 10–12 МАР.

Результаты проведенного комплексного клинико-генетического обследования детей, проживающих в различных экологически неблагополучных регионах, определили наличие существенных изменений в состояние здоровья, которые проявляются формированием хронической сочетанной патологии, высоким уровнем стигматизации и наличием высокой частоты хромосомных аберраций.

Итогом проведенных исследований явилась разработка оптимальных методов прогноза развития хронической сочетанной патологии и хромосомных повреждений в соматических клетках.

С увеличением уровня стигматизации увеличивается количество детей, имеющих три и более хронических заболевания как в регионе СИЯП (r=0,86-0,96), так и Приаралья (r=0,91-0,96). Определение 7-9 МАР у детей региона СИЯП и 10-12 – Приаралья в определенной степени указывает на наличие хромосомных повреждений в соматических клетках. В обеих основных группах детей частота хромосомных аберраций закономерно увеличивается в зависимости от количества хронических заболеваний (r=0,99 и r=0,99 соответственно).

Основной системой обеспечивающей выведение экотоксинов является мочевыделительная, в которой химическое соединение первоначально контактирует с интерстициальной тканью почек, секретируется проксимальными канальцами, а затем выводится через мочевые пути.

Большинство исследователей изучали интерстициальный нефрит у детей и взрослых при изолированном воздействии на почки отдельных соединений тяжелых металлов (кадмий, свинец, хром, диоксид и пестициды).

В регионе осуществлено комплексное обследование 310 детей в возрасте от 3 до 16 лет в Республиканской детской клинической больнице (РДКБ) «Аксай» и проведена качественная и количественная оценка основных объектов окружающей среды регионов Приаралья.

Основная группа представлена детьми из различных по удалению от береговой линии Арала районах: Шиели – I зона, Жалагаш – II зона, Казалы – III зона.

Группа сравнения – 100 детей в возрасте от 9 до 16 лет, проживающих в п. Алатау, Алматинской области.

При обследовании детей основной группы (n=210) обнаружены достоверные различия с группой сравнения (n=100) в частоте выявления патологии мочевыделительной системы, представленной хроническим тубулоинтерстициальным поражением почек (ХТИПП). Причем обнаружена закономерность, характеризующаяся увеличением частоты регистрации заболеваний МВС у детей Приаралья по мере приближения к береговой линии Аральского моря.

При начальном этапе обследования детям выставлялся диагноз «хронический необструктивный пиелонефрит». В дальнейшем, при проведении комплексного обследования, в том числе бактериологического исследования мочи, была исключена  бактериальная этиология хронического воспаления в паренхиме почек. У детей группы сравнения патология МВС регистрировалась в 3-5 раз реже, чем у детей основной группы и составляла 12% обследованных.

Данные анамнеза детей позволили с помощью методов доказательной медицины определить факторы риска развития хронических заболеваний МВС у детей Приаралья. Абсолютным фактором риска является постоянное проживание в регионе с загрязнением окружающей среды (100%). Относительными факторами риска развития хронических заболеваний у детей могут рассматриваться признаки наиболее часто выявляемые при опросе и обследовании детей из ЭНР – перенесенные ребенком вирусные инфекции (ветряная оспа, корь, краснуха), вирусный гепатит, острые кишечные инфекции, травмы, ожоги, операции, отравления (96,1±1,9%). К группе риска развития хронических соматических заболеваний так же необходимо отнести наличие у ребенка отягощенного акушерского анамнеза матери (70,8±4,4%).

В результате научного комплексного обследования детей Приаралья установлены клинические и биохимические критерии современного течения хронического тубулоинтерстициального поражения почек, сопровождающегося развитием функционально-компенсированной стадии и регистрируемой в клиниках чаще как «хронический пиелонефрит».

Ядерно-физические методы диагностики содержания микро- и макроэлементов в биологических жидкостях организма детей установили нарушения баланса микроэлементов в крови 103 детей основной группы больных ХТИПП: снижение уровня макроэлементов фосфора, магния, железа и эссенциальных элементов меди, цинка, йода, в 2-3 раза от нормального показателя; повышение уровня хрома, селена, свинца, никеля, марганца, цинка, ванадия, относящихся к условно биогенным микроэлементам первого и второго класса опасности, т. е. определено наличие микроэкологического  равновесия в организме детей, с рождения проживающих в Приаралье.

Рисунок – Средние значения содержания эссенциальных элементов и биогенных микроэлементов в крови детей с заболеваниями МВС (мг/л)

У детей двух сравниваемых групп имеет место различный качественный состав крови. Отличительной особенностью детей основной группы является существование на фоне дефицита жизненно важных микро- и макроэлементов (железо, цинк, медь, йод), участвующих в тканевом дыхании, хронической интоксикации обусловленной куммулированием в крови повышенных концентраций различных химических токсических веществ, наиболее опасными из которых являются – хром, стронций, кадмий, ванадий, ртуть. В отличие от детей Приаралья у детей п. Алатау преобладает дефицит кальция, железа, марганца и цинка. Но не наблюдается повышение уровня веществ – никеля, хрома, стронция, бария и урана, которые в высоких концентрациях оказывают токсическое действие на организм ребенка. Таким образом, впервые установлен «элементарный портрет» ребенка с хронической патологией МВС, проживающего в регионе Приаралья.

Учитывая тот факт, что качественный и количественный состав мочи является менее статичным, по сравнению с кровью, сравнительный анализ данных по содержанию микроэлементов в моче детей основной и группы сравнения установил, что у детей основной группы с заболеваниями МВС в моче выявляются повышенные содержания макроэлементов и биогенных микроэлементов (аккумулирующих).

Так, уровень молибдена (Mo) повышен в 3,7 раза при норме 0,14; показатели кальция (Са) увеличены в 1,4 раза при норме до 250; уровень меди (Сu) повышен в 3,7 раза при норме до 75; по величине хрома (Сr) в моче у детей Приаралья отмечается превышение ПДК в 3 раза и т.д. ХОП (ДДТ, ДДЕ, ГХБ) в моче детей Приаралья определяются в ряде проб в значениях – 2 нг/мг (в норме должны не определяться).

В моче у детей с хроническими заболеваниями МВС, проживающих в регионе экологического неблагополучия, обнаружены повышенные концентрации химических токсических веществ, практически аналогичные химическому составу крови, что указывает на возможное токсическое воздействие на организм в целом и наличие контакта химических токсических соединений с мочевыми путями детей Приаралья.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлена причинно-следственная связь между реальной химической нагрузкой приоритетными ксенобиотиками и уровнем основных клинических форм заболеваемости среди детей, проживающих в регионе Приаралья. Данная связь является в основном нелинейной и описывается тремя прогностическими математическими моделями регрессии.