Генетико-биохимические аспекты адаптации человека к условиям города с развитой химической промышленностью

А.П. Голощапов



ГЕНЕТИКО-БИОХИМИЧЕСКИЕ
АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К УСЛОВИЯМ ГОРОДА С РАЗВИТОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ














Товарищество научных изданий КМК Москва ❖ 2012

УДК 572.025
ББК 28.087+60.546
    Г61

Голощапов А.П. Генетико-биохимические аспекты адаптации человека к условиям города с развитой химической промышленностью. Москва: Товарищество научных изданий КМК. 2012. 103 с.
Предлагаемая читателям монография содержит современные сведения о механизмах окислительного стресса и биохимической детоксикации в условиях антропогенно измененной среды обитания. Описаны алгоритмы диагностики предпатологических сдвигов при проведении экологического мониторинга в регионах с высоким уровнем техногенной нагрузки. Приведенные материалы представляют интерес не только для фармакологов, геронтологов, биологов, врачей разных специальностей, но и для научных работников, занимающихся изучением лекарственных растений и проблемами экологической биохимии.

Goloschapov А.Р. Genetic-biochemical aspects of human adaptation in a city with developed chemical industry. Moscow: KMK Scientific Press Ltd. 2012. 103 p.
The monography refers to recent data on mechanisms of oxidative stress and biochemical detoxification in conditions of anthropogenic impacted environment. Algorithms of diagnostics of prepathological alterations are described at ecological monitoring carried out in regions with high level of technogenic load. The actual facts are of interest for pharmacologists, gerontologists, biologists, doctors of different specialities, the science officers who are engaged in studying of medicinal plants and problems of ecological biological chemistry.

Отв. редактор д.б.н. Д.В. Зейферт

Рецензенты: д.б.н. проф. Г.Н. Чупахина, зав. каф. медицинской экологии Балтийского федерального университета им И.Канта, к.б.н. П.Н. Масленников, доцент кафедры медицинской экологии Балтийского федерального университета им И.Канта



ISBN 978-5-87317-842-1

© Голощапов А.П., текст, иллюстрации, 2012
© Товарищество научных изданий КМК, издание, 2012

                Содержание





Предисловие.................................4
Введение....................................7
Глава 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ....15
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ И СМЕРТНОСТИ ВЗРОСЛОГО НАСЕЛЕНИЯ.............17
ГлаваЗ. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НАСЕЛЕНИЯ
НА ПРИМЕРЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕГИОНА...........25
  З.1. Динамика средневзвешенной теоретической частоты хромосомных мутаций в 1974-1991 гг.......25
  З.2. Мониторинг врожденных пороков развития в г. Стерлитамаке и окрестном регионе......З2
  З.З. Анализ лабораторных показателей репродуктивной функции мужчин в промышленном регионе....З7
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНОТОКСИЧНОСТИ
СРЕДОВЫХ ФАКТОРОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА . 46
  4.1. Оценка генотоксического воздействия факторов окружающей среды на взрослое население...46
  4.2. Микроядерный тест в оценке генотоксичности средовых факторов химического генеза.....5З
Глава 5. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГИПОФИЗАРНОНАДПОЧЕЧНИКОВОЙ СИСТЕМЫ, АНДРОГЕННОГО И ТИРЕОИДНОГО СТАТУСА НАСЕЛЕНИЯ РЯДА ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРОДОВ РЕСПУБЛИКИ
БАШКОРТОСТАН...............................58
Глава 6. БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА В ГОРОДЕ С РАЗВИТОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ ... 68
Заключение.................................88
Литература.................................90

З

                Предисловие




   Возрастающее воздействие антропогенных факторов на окружающую среду обусловливает необходимость мониторинга ее состояния с целью обеспечения ее благоприятности для всех живых существ, включая человека. Основная проблема при организации и проведении экологического мониторинга заключается не в разработке новых подходов оценки качества окружающей среды, а в выборе методов для выполнения данной задачи. Поскольку все негативные изменения состояния окружающей среды происходят за большие временные интервалы и с разной интенсивностью в пределах отдельных территорий необходима фиксация динамики изменений анализируемых параметров в различных масштабах (от мирового до локального).
   Успешный сбор данных по экологии человека может быть дорогим и трудным и часто требует измерений за периоды долгого времени, чтобы правильно идентифицировать тенденции изменений показателей здоровья. На подобные исследования в значительной мере влияют как недостаток фактического материала, так и социальные факторы, включающие резкое возрастание социальной дифференциации населения и появление категории бездомных, составляющих 10% городского населения России (Ри-машевская, 2004), изменение условий труда (на современном этапе в различных отраслях экономики условия труда, обусловленные производственно-промышленными факторами, влияют на здоровье работающих в среднем на 60% (Самсонов и др., 2009) и др. Исследования в области экологии человека чрезвычайно сложны, что определяется рядом факторов:
   1.   Неоднородность населения по биологическим и социальным характеристикам.
   2.   Условия жизни человека, при которых на повышение смертности с возрастом накладывается прогресс здравоохранения, снижающий интенсивность данного фактора.
   3.   Искажение оценок условий жизни людей различиями в благосостоянии разных возрастных групп населения.
   4.   Возрастающее воздействие техносферы на условия существования человечества.
   В современном мире все изменения состояния окружающей среды связываются с деятельностью человека. И человек в этой

4

системе занимает двойственное положение. С одной стороны, его деятельность является основной причиной изменения состояния окружающей среды, а с другой, он на себе испытывает последствия этих изменений. В.М. Захаров (2000), например, рассматривает проблему оценки состояния здоровья человека через концепцию стресса, которая исходит из ограниченного числа ответов живого организма на тысячи самых разных воздействий. При таком подходе обычной реакцией человека на неблагоприятное воздействие будет ухудшения состояния и снижение иммунного статуса. В отношении человека необходимо также дифференцировать и различные виды социального стресса. Человечество буквально за сто с небольшим лет стало «городским» (от 10% в 1900 г. до 55% в 2000 г.) и испытывает все последствия существования в урбанизированной среде. На этот фактор накладывается и интенсификация промышленной деятельности. В таких странах как Великобритания это воздействие в виде химического загрязнения начало проявляться уже несколько столетий назад.
   Монография А.П. Голощапова относится к достаточно немногочисленным публикациям, обобщающим многолетние наблюдения за динамикой различных показателей состояния здоровья и смертности населения, в основном, на примере г. Стерлитамака, где расположен ряд крупных химических и нефтехимических предприятий. Автором проведена оценка репродуктивной функции мужчин и женщин на основе анализа патологических исходов беременностей, спермограмм и базовых уровней содержания тестостерона в сыворотке крови. Определен уровень генотоксичности средовых факторов на основе микроядерного теста, учета хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови, мониторинга врожденных пороков развития и степени воздействия на данный параметр. Оценено состояние глюкокортикоидной и тиреоидной систем в группах взрослого населения при совокупном действии урбанистических и промышленных факторов. На примере детского контингента охарактеризовано состояние биологических мембран при определении активности маркерных ферментов микросом и митохондрий, изучения процессов свободнорадикального окисления и состояния антиоксидантной защиты в группах детей в условиях существования в загрязненной окружающей среде. Выделены наиболее значимые показатели для оценки уровня дезадаптации и донозологической диагностики

5

экопатологии у детей младшего школьного возраста. Описаны выявленные тенденции процессов дезадаптации на примере населения индустриального города (поражение органов и функциональных систем организма). Изучена возможность разработки методических подходов к профилактике и лечению дезадаптации и коррекции метаболических изменений у детей путем применения фитотерапии. Важным является и то, что наблюдения осуществлялись в период резкого изменения воздействия социальных факторов. Заключения автора являются достаточно обоснованными и могут быть использованы для анализа широкого круга проблем. Это, во-первых, необходимость обеспечения минимизации факторов риска, приводящих к дополнительной заболеваемости. Во-вторых, это оценка эффективности природоохранных мероприятий, направленных на поддержание благоприятности среды для человека. В-третьих, это определение параметров пространственной и временной динамики экологических «горячих точек» и т.п.
   Перечисление проделанных исследований уже свидетельствует об объеме проведенной работы, осуществлению которой в немалой степени способствовал бывший мэр г. Стерлитамака Спартак Галеевич Ахметов.
   Монография предназначена для специалистов в области экологии, генетики и медицины, а также для преподавателей вузов и студентов, обучающихся по естественнонаучным специальностям.

       Ответственный редактор, доктор биологических наук, Д.В. Зейферт

                Введение




   Антропогенное воздействие на окружающую среду оказывает выраженное негативное воздействие на здоровье населения, особенно на фоне социально-экономических изменений. Эта проблема с каждым годом приобретает все большую актуальность, привлекая внимание исследователей (Агаджанян и др., 1998; Келлер, Кувакин, 1998; Ревич, 2001; Гичев, 2002; Каплин, 2007; Улумбе-кова, 2010). Состояние здоровья в промышленно развитых странах определяется вкладом экологических факторов от 10 до 57% (Сидоренко, Захарченко, 1989; Большаков и др., 1999).
   По некоторым данным (Беляев и др., 2006), дополнительная смертность от воздействия типичных поллютантов атмосферного воздуха населенных мест, например, в Москве составляет до 10% общей смертности.
   По другим оценкам, в России из-за техногенных выбросов в атмосферу городов регистрируется до 40 тыс. дополнительных смертей, что колеблется в пределах 2-3% от общей смертности городского населения в разные годы (Ревич и др., 2004).
   К концу 1990-х гг. в Российской Федерации сложилась напряженная, а в некоторых районах даже острая экологическая ситуация: в неблагоприятных санитарно-гигиенических условиях проживали 109 млн. человек, или 73% всего населения (Беляев и др., 2006).
   Серьезные эколого-гигиенические проблемы характерны и для Республики Башкортостан. К 90-м годам XX века высокая концентрация химических и нефтехимических производств на территории крупного промышленного центра Республики Башкортостан — г. Стерлитамака, наряду с износом производственных фондов, недостаточной очисткой промышленных выбросов, нарушением технологических режимов, обусловила формирование угрожающей здоровью горожан экологической обстановки (Даутов и др., 2002; Зейферт, 2008).
   Одним из ведущих российских специалистов в области медицинской экологии Б.А. Ревичем (2007) для более объективной оценки влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения Российской Федерации был предложен термин «горячие точки» (hot spots). Следует отметить, что еще в 1992 г Министерство экологии РФ организовало большую группу экспертов, кото

7

рые разработали критерии определения зон чрезвычайной экологической ситуации (Критерии оценки экологической обстановки..., 1992). В этом документе приведены показатели, по которым следует оценивать степень загрязненности окружающей среды, а также состояние экосистем и здоровья населения. Согласно этим критериям, на первом этапе администрация территорий совместно с природоохранными органами, медицинскими учреждениями, территориальными органами санитарного эпидемиологического надзора и другими организациями проводит изучение состояния окружающей среды и подготавливает документацию для Государственной экологической экспертизы. Параллельно должна была разрабатываться программа неотложных мер по нормализации ситуации.
   В частности, состояния здоровья населения оценивалось по 15 параметрам и включало такие показатели, как смертность населения, частоту врожденных пороков развития (ВПР) новорожденных, онкологических заболеваний, патологии беременности и родов, состояние здоровья детей и т.д.
   При оценке качества окружающей среды в документе в первую очередь уделялось внимание наиболее опасным поллютантам таким как тяжелые металлы — свинец, ртуть, кадмий и никель, стойким органическим загрязнителям — ДДТ, диоксинам, полихлорированным бифенилам, полициклическим ароматическим углеводородам и другим веществам, обладающими канцерогенными свойствами и действующим, в том числе, как репротоксиканты.
   Рабочая группа выделила две степени экологического неблагополучия территорий: зона экологического бедствия и зона чрезвычайной экологической ситуации. Оценку экологического состояния территории и состояния здоровья населения давали, исходя из фоновых значений, за которые принимали относительно благополучные показатели, соответствующие данному региону.
   По мнению ведущих российских ученых-гигиенистов (Гичев, 2002; Ревич, 2007), система государственной статистки в области здоровья населения не содержит ключевой информации по ряду показателей в приводимых статистических показателях заболеваемости населения, уровней госпитализации и состава госпитализированных больных, посещений и т.д. Кроме того, не отражает действительного положения дел для всего населения страны,

8

т.к. не учитывается заболеваемость и лечение в других, кроме Минздравсоцразвития РФ, ведомственных, частных медицинских учреждениях. Это получило подтверждение при обобщении результатов комплексного исследования здоровья населения на региональном уровне — на примере территории Новгородской области в 1985-2007 гг.
   Особенность указанного исследования состоит в том, что оно, по кругу затронутых вопросов, использованным методам и продолжительности наблюдения, является единственным подобного рода, проведенным в Российской Федерации за последние 30 лет. При изучении заболеваемости населения на основе персонифицированных баз данных было показано, что уровень исчерпанной заболеваемости превысил практически в 2 раза заболеваемость по данным государственной статистики (Здоровье населения региона..., 2010).
   Город Стерлитамак является одним из ключевых промышленных центров Республики Башкортостан, в котором сосредоточены крупнейшие предприятия химической и нефтехимической промышленности (АО «Сода», «Каучук», ЗАО «Каустик», «Нефтехимический завод», ФГУП «Авангард»).
   Размещенные в северной промышленной зоне эти предприятия, совместно с двумя ТЭЦ, также находящимися в этом районе, согласно официальным статистическим материалам 2 ТП-воздух, до последнего времени, являлись основными источниками загрязнения атмосферы, внося до 95-96% выбросов от стационарных источников города в целом.
   В городе фиксируется в среднем 150 дней с неблагоприятными метеоусловиями. Высокая частота приземных инверсий, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров снижает процессы рассеивания вредных веществ в нижнем (приземном) слое атмосферы. Среднегодовой потенциал загрязнения за 1998-2004 гг. колебался от 2,5 до 3,5, стандартный индекс— от 8,2 до 17,0, индекс загрязнения атмосферы (ИЗА)— от 3,1 до 13,2. Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу за 1995-2004 гг. составили в среднем 109,7 тыс. т/год, плотность выбросов на 1 жителя — 0,414 т, на 1 га площади — 10,87 т. Следует уточнить, что ИЗА — это комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций, поэтому он характери

9

зует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха. В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается низким при ИЗА от 0 до 4, повышенным при ИЗА от 5 до 6, высоким при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким при ИЗА свыше 14.
   По данным экологической статистической отчетности, выбросы 1-2-й категории опасности от стационарных источников составляют более 99%. Количество выбросов специфических загрязнителей в абсолютном выражении составляет в среднем около 13000 т, 6000 т из которых не идентифицированы. В женском грудном молоке, в пробах мяса, птицы и других мясопродуктов обнаружены повышенные концентрации диоксинов, полихлорированных бифенилов, а также фенантрены, пирены, бензантрацены и другие углеводороды (Амирова, Круглов, 1993; Сабирова и др., 2004).
   Состав загрязнителей атмосферного воздуха характерен для выбросов предприятий нефтехимии и химии. Наиболее распространены такие загрязнители, как СО, SO₂, NO*, НС1, H₂S, пыль, при совместном присутствии которых в атмосферном воздухе коэффициенты комбинированного действия смесей с учетом суммации в большинстве случаев превышают 1,0. К приоритетным загрязнителям воздуха относятся смеси, содержащие специфические компоненты (галогенсодержащие, ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, хлор), у которых значения коэффициентов комбинированного действия варьируют в пределах 4,6-11,1. Особенностью загрязнения селитебных районов, расположенных в непосредственной близости от промышленного комплекса, является постоянство присутствия и высокий уровень специфических примесей. Концентрации большинства углеводородов в атмосфере достигают по бензолу, ксилолу, б-метилстиролу и др. от 1,1 до 3,3 ПДК, нафталину — до 6,7 ПДК, 1,2,4-триметилбензолу, этилбензолу— от 12 до 17 ПДК, стиролу— до 1 ПДК, олефинам (в том числе, по изопрену, гексену, гептену) — от 2до 2,9 ПДК. Согласно критериям оценки загрязнения воздуха воздушный бассейн города в разные годы соответствует III-IV уровню градации и оценивается как неблагоприятный для здоровья (Государственный доклад..., 2009; Сабирова и др., 2004). Такое положение неизбежно приводит к значительным изменениям состояния здоровья населения, особенно детей.

10