medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2020-99-10-1127-1131medlit-1075Research ArticleМЕДИЦИНА ТРУДАOCCUPATIONAL HEALTHВопросы патогенетических взаимоотношений нейрохимических показателей при хроническом воздействии ртутиIssues of pathogenetic relationships between neurochemical indices under the chronic mercury exposurehttps://orcid.org/0000-0002-5608-0818КудаеваИрина ВалерьевнаKudaevaIrina V.

Доктор мед. наук, доцент, зам. директора по научной работе, зав. КДЛ, ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск.

e-mail: kudaeva_irina@mail.ru

MD, Ph.D., DSci., associate professor, Deputy Director for scientific work, head of the Clinical Diagnostic Laboratory, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation.

у-mail: kudaeva_irina@mail.ru

kudaeva_irina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5353-2268НаумоваО. В.NaumovaOlga V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4903-1401ДьяковичО. А.DyakovichOlga A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1400-6345МаснавиеваЛ. Б.MasnavievaLiudmila B.noemail@neicon.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research202001122020991011271131Copyright © Кудаева И.В., Наумова О.В., Дьякович О.А., Маснавиева Л.Б., 20202020Кудаева И.В., Наумова О.В., Дьякович О.А., Маснавиева Л.Б.Kudaeva I.V., Naumova O.V., Dyakovich O.A., Masnavieva L.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/1075Введение

Введение. В настоящее время остаётся невыясненной роль нейрохимических факторов в патогенезе нарушений, обусловленных воздействием ртути.

Материал и методы

Материал и методы. Проведено обследование 77 лиц мужского пола (средний возраст 45,4 ± 1,1 года, средний стаж - 17,1 ± 1,1 года), подвергшихся воздействию паров ртути (46 человек без патологии, 31 - с признаками нарушений в нервной системе), 36 пациентов с диагнозом хронической ртутной интоксикации (ХРИ) в отдалённом периоде. Определяли дофамин (DA), норадреналин (NA), адреналин (AD), норметанефрин (NMN), метанефрин (MN), серотонин (SER), гистамин (HIST), нейрофический фактор головного мозга (BDNF), нейротрофический фактор 3 (NT-3), цилиарный нейротрофический фактор (CNTF), нейронспецифическую енолазу. Анализ взаимосвязей признаков осуществляли посредством суммы квадрата корреляционных отношений (∑ŋ) между показателями и определением рангов влияния и зависимости каждого компонента.

Результаты

Результаты. У работающих без признаков патологии ведущую роль среди катехоламинов занимал NA (∑ŋЗ/NA = 1,65), в общей системе верхнее положение принадлежало HIST (∑ŋЗ/HIST = 2,10), SER имел минимальное значение (∑ŋЗ/SER = 0). У лиц с признаками нарушений в нервной системе регуляция AD и DA осуществлялась через NMN (ŋAD/NMN = 0,29) и MN (ŋAD/MN = 0,59 и ŋDA/MN = 0,46), которые имели верхнее положение в системе (∑ŋЗ/NMN = 1,62 и ∑ŋЗ/MN = 1,92). Определяющее положение среди нейротрофических факторов принадлежало CNTF (∑ŋЗ/CNTF = 0,75). У пациентов с ХРИ лидирующее положение занимал NA (∑ŋЗ/NА = 1,48). Нижнее ранговое положение занимали SER и HIST (∑ŋЗ/SER = 0,59 и ∑ŋЗ/HIST = 0,25). Установлено наличие трёх замкнутых подсистем. В одной из них (NT-3, CNTF и BDNF) BDNF находился под влиянием остальных факторов.

Заключение

Заключение. Изменения взаимозависимостей в системе нейрохимических показателей при воздействии ртути имеют лабильный характер, что определяет развитие клинических проявлений нарушений нервной системы.

Introduction

Introduction. Currently, the role of neurochemical factors in the pathogenesis of disorders caused by mercury exposure remains unclear.

Material and methods

Material and methods. A survey was conducted of 77 male patients (average age: 45.4+1.1 years, average experience - 17.1+1.1 years) exposed to mercury vapor (46 persons without pathology, 31 - with signs of disorders in the nervous system), 36 patients were diagnosed with chronic mercury intoxication (CMI) in the long-term period. We determined dopamine (DA), noradrenaline (NA), epinephrine (AD), normetanephrine (NMN), metanephrine (MN), serotonin (SER), histamine (HIST), brain neurotrophic factor (BDNF), neurotrophic factor 3 (NT-3), ciliary neurotrophic factor (CNTF), and neuron-specific enolase. The analysis of features correlations was calculated by the sum of the square of correlation relations (∑ŋ) between indices and the determination of the influence and dependence ranks for each component.

Results

Results. In workers without signs of pathology, the leading role among catecholamines was occupied by NA (∑ŋЗ/NA = 1.65), in the general system the top position belonged to HIST (∑ŋЗ/HIST = 2.10), SER had a minimum value (∑ŋЗ/SER = 0). In individuals with signs of disorders in the nervous system, AD and DA were regulated via NMN (ŋAD/NMN = 0.29) and MN (ŋAD/MN = 0.59 and ηDA/MN = 0.46), which had an upper position in the system (∑ŋЗ/NMN = 1.62 and ∑ηЗ/MN = 1.92). CNTF belonged to the determining position among neurotrophic factors (∑ŋЗ/CNTF = 0.75). In patients with CMI, NA (∑ŋЗ/NA = 1.48) was the leading position. SER and HIST occupied the lowest ranking position (∑ŋЗ/SER = 0.59 and ∑ŋЗ/HIST = 0.25). The presence of three closed subsystems is established. In one of them (NT-3, CNTF, and BDNF), BDNF was influenced by other factors.

Discussion

Discussion. The interdependence between neurochemical indices specifyie their involvement in the pathological process of disorders in the central nervous system under chronic mercury exposure.

Conclusion

Conclusion. Changes in the interdependencies in the system of neurochemical indices under the influence of mercury have a labile character, which determines the development of clinical manifestations of the disorders of the nervous system.

ртутьнейромедиаторынейротрофические факторынервная системахроническая ртутная интоксикацияmercuryneurotransmittersneurotrophic factorsnervous systemchronic mercury intoxicationReferencesРукавишников В.С., Лахман О.Л., Соседова Л.М., Шаяхметов С.Ф., Бодиенкова Г.М., Кудаева И.В. и соавт. Профессиональные нейроинтоксикации: закономерности и механизмы формирования. Медицина труда и промышленная экология. 2014; (4): 1-6.Rukavishnikov V.S., Lakhman O.L., Sosedova L.M., Shayakhmetov S.F., Bodienkova G.M., Kudaeva I.V., et al. Occupational neurointoxications: patterns and mechanisms of formation. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2014; (4): 1–6. (in Russian)Катаманова Е.В., Шевченко О.И., Лахман О.Л., Брежнева И.А., Проскоков К.М. Нарушения высших психических функций при энцефалопатии различного генеза. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; (1): 26-31.Katamanova E.V., Shevchenko O.I., Lakhman O.L., Brezhneva I.A., Proskokov K.M. Disorders of higher psychical functions in encephalopathy of different genesis. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2012; (1): 26–31. (in Russian)Escartin C., Pierre K., Colin A., Brouillet E., Delzescaux Th., Guillermier M., et al. Activation of astrocytes by CNTF induces metabolic plasticity and increases resistance to metabolic insults. J. Neurosci. 2007; 27(27): 7094-104. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0174-07.2007Escartin C., Pierre K., Colin A., Brouillet E., Delzescaux Th., Guillermier M., et al. Activation of astrocytes by CNTF induces metabolic plasticity and increases resistance to metabolic insults. J. Neurosci. 2007; 27(27): 7094–104. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0174-07.2007Escartin C., Boyer F., Bemelmans A.P., Hantraye P., Brouillet E. IGF-1 exacerbates the neurotoxicity of the mitochondrial inhibitor 3NP in rats. Neurosci. Lett. 2007; 425(3): 167-72. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2007.08.031Escartin C., Boyer F., Bemelmans A.P., Hantraye P., Brouillet E. IGF-1 exacerbates the neurotoxicity of the mitochondrial inhibitor 3NP in rats. Neurosci. Lett. 2007; 425(3): 167–72. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2007.08.031Burkhalter J., Fiumelli H., Erickson J.D., Martin J.L. A critical role for system A amino acid transport in the regulation of dendritic development by brain-derived neurotrophic factor (BDNF). J. Biol. Chem. 2007; 282(8): 5152-9. https://doi.org/10.1074/jbc.M608548200Burkhalter J., Fiumelli H., Erickson J.D., Martin J.L. A critical role for system A amino acid transport in the regulation of dendritic development by brain-derived neurotrophic factor (BDNF). J. Biol. Chem. 2007; 282(8): 5152–9. https://doi.org/10.1074/jbc.M608548200Echeverria D., Woods J.S., Heyer N.J., Rohlman D.S., Farin F.M., Bittner A.C., et al. Chronic low-level mercury exposure, BDNF polymorphism, and associations with cognitive and motor function. Neurotoxicol. Teratol. 2005; 27(6): 781-96. https://doi.org/10.1016/j.ntt.2005.08.001Echeverria D., Woods J.S., Heyer N.J., Rohlman D.S., Farin F.M., Bittner A.C., et al. Chronic low-level mercury exposure, BDNF polymorphism, and associations with cognitive and motor function. Neurotoxicol. Teratol. 2005; 27(6): 781–96. https://doi.org/10.1016/j.ntt.2005.08.001Судаков К.В., Умрюхин П.Е. Системные основы эмоционального стресса. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2010.Sudakov K.V., Umryukhin P.E. Systemic Basics of Emotional Stress [Sistemnye osnovy emotsional’nogo stressa]. Moscow: GEOTAR-Media; 2010. (in Russian)Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б., Попкова О.В., Дьякович О.А. Изменение нейрохимических показателей у лиц, экспонированных парами ртути. Медицина труда и промышленная экология. 2015; (4): 11-5.Kudaeva I.V., Masnavieva L.B., Popkova O.V., D’yakovich O.A. Neurochemical parameters change in individuals exposed to mercury vapors. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2015; (4): 11–5. (in Russian)Bar-Or D., Thomas G.W., Rael L.T., Lau E.P., Winkler J.V. Asp-Ala-His-Lys (DAHK) inhibits copper-induced oxidative DNA double strand breaks and telomere shortening. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001; 282(1): 356-60. https://doi.org/10.1006/bbrc.2001.4533Bar-Or D., Thomas G.W., Rael L.T., Lau E.P., Winkler J.V. Asp-Ala-His-Lys (DAHK) inhibits copper-induced oxidative DNA double strand breaks and telomere shortening. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2001; 282(1): 356–60. https://doi.org/10.1006/bbrc.2001.4533Гомазков О.А. Нейротрофическая регуляция и стволовые клетки мозга. М.: ИКАР; 2006Gomazkov O.A. Neurotrophic Regulation and Brain Stem Cells [Neyrotroficheskaya regulyatsiya i stvolovye kletki mozga]. Moscow: IKAR; 2006. (in Russian)Lang U.E., Bajbouj M., Gallinat J., Hellweg R. Brain-derived neurotrophic factor serum concentrations in depressive patients during vagus nerve stimulation and repetitive transcranial magnetic stimulation. Psychopharmacology (Berl). 2006; 187(1): 56-9. https://doi.org/10.1007/s00213-006-0399-yLang U.E., Bajbouj M., Gallinat J., Hellweg R. Brain-derived neurotrophic factor serum concentrations in depressive patients during vagus nerve stimulation and repetitive transcranial magnetic stimulation. Psychopharmacology (Berl). 2006; 187(1): 56–9. https://doi.org/10.1007/s00213-006-0399-yHeyer N.J., Echeverria D., Farin F.M., Woods J.S. The association between serotonin transporter gene promoter polymorphism (5-HTTLPR), self-reported symptoms, and dental mercury exposure. J. Toxicol. Environ. Health A. 2008; 71(19): 1318-26. https://doi.org/10.1080/15287390802240850Heyer N.J., Echeverria D., Farin F.M., Woods J.S. The association between serotonin transporter gene promoter polymorphism (5-HTTLPR), self-reported symptoms, and dental mercury exposure. J. Toxicol. Environ. Health A. 2008; 71(19): 1318–26. https://doi.org/10.1080/15287390802240850Arvanian V.L., Horner P.J., Gage F.H., Mendell L.M. Chronic neurotrophin-3 strengthens synaptic connections to motoneurons in the neonatal rat. J. Neurosci. 2003; 23(25): 8706-12. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.23-25-08706.2003Arvanian V.L., Horner P.J., Gage F.H., Mendell L.M. Chronic neurotrophin-3 strengthens synaptic connections to motoneurons in the neonatal rat. J. Neurosci. 2003; 23(25): 8706–12. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.23-25-08706.2003Русанова Д.В., Лахман О.Л. Оценка проводящих путей периферических нервов у больных с хронической ртутной интоксикацией. Медицина труда и промышленная экология. 2008; (8): 17-22Rusanova D.V., Lakhman O.L. Assessment of transferring ways of peripheral nerves in patients with chronic mercury intoxication. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2008; (8): 17–22. (in Russian)Tzeng S.F., Huang H.Y. Downregulation of inducible nitric oxide synthetase by neurotrophin-3 in microglia. J. Cell Biochem. 2003; 2(90): 227-33. https://doi.org/10.1002/jcb.10658Tzeng S.F., Huang H.Y. Downregulation of inducible nitric oxide synthetase by neurotrophin-3 in microglia. J. Cell Biochem. 2003; 2(90): 227–33. https://doi.org/10.1002/jcb.10658Маснавиева Л.Б., Бударина Л.А., Кудаева И.В. Показатели антиоксидантной защиты и перекисного окисления липидов у лиц с нейроинтоксикацией в отдалённом периоде. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2010; (4): 115-8Masnavieva L.B., Budarina L.A., Kudaeva I.V. Indices of antioxidant protection and lipid peroxidation in persons with neurointoxication in long-term period after exposure. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2010; (4): 115–8. (in Russian)Hudgins S.N., Levison S.W. Ciliary neurotrophic factor stimulates astroglial hypertrophy in vivo and in vitro. Exp. Neurol. 1998; 150(2): 171-82. https://doi.org/10.1006/exnr.1997.6735Hudgins S.N., Levison S.W. Ciliary neurotrophic factor stimulates astroglial hypertrophy in vivo and in vitro. Exp. Neurol. 1998; 150(2): 171–82. https://doi.org/10.1006/exnr.1997.6735Yokoyama H., Uchida H., Kuroiwa H., Kasahara J., Araki T. Role of glial cells in neurotoxin-induced animal models of Parkinson’s disease. Neurol. Sci. 2011; 32(1): 1-7. https://doi.org/10.1007/s10072-010-0424-0Yokoyama H., Uchida H., Kuroiwa H., Kasahara J., Araki T. Role of glial cells in neurotoxin-induced animal models of Parkinson’s disease. Neurol. Sci. 2011; 32(1): 1–7. https://doi.org/10.1007/s10072-010-0424-0Катаманова Е.В., Кудаева И.В., Лахман О.Л., Маснавиева Л.Б., Попкова О.В. Способ дифференциальной диагностики начальных проявлений и первой степени хронической ртутной интоксикации. Патент РФ № 2513299 C1; 2014.Katamanova E.V., Kudaeva I.V., Lakhman O.L., Masnavieva L.B., Popkova O.V. A method for differential diagnosis of initial manifestations and the first degree of chronic mercury intoxication. Patent RF № 2513299 C1; 2014. (in Russian)Кудаева И.В., Дьякович О.А., Катаманова Е.В., Попкова О.В., Маснавиева Л.Б. Клинико-биохимическая характеристика нарушений нервной системы и риски основных общепатологических синдромов у работающих на ртутном производстве. Гигиена и санитария. 2015; 94(7): 68-72.Kudaeva I.V., D’yakovich O.A., Katamanova E.V., Popkova O.V., Masnavieva L.B. Clinical and biochemical characteristics of disorders of the nervous system and the risks of common pathological syndromes in mercury production workers. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2015; 94(7): 68–72. (in Russian)Преображенская И.С. Лёгкие и умеренные когнитивные нарушения: клинические проявления, этиология, патогенез, подходы к лечению. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2013; 5(1): 59-63. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2013-2401Preobrazhenskaya I.S. Mild and moderate cognitive impairments: clinical manifestations, etiology, pathogenesis, treatment approaches. Nevrologiya, neyropsikhiatriya, psikhosomatika. 2013; 5(1): 59–63. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2013-2401 (in Russian)Lieberman J.A., Drake R.E., Sederer L.I., Belger A., Keefe R., Perkins D., et al. Science and recovery in schizophrenia. Psychiatr. Serv. 2008; 59(5): 487-96. https://doi.org/10.1176/ps.2008.59.5.487Lieberman J.A., Drake R.E., Sederer L.I., Belger A., Keefe R., Perkins D., et al. Science and recovery in schizophrenia. Psychiatr. Serv. 2008; 59(5): 487–96. https://doi.org/10.1176/ps.2008.59.5.487Левин Я.И. Нейрохимическая медицина. Часть 1. Церебральные дофаминергические системы. Современная терапия психических расстройств. 2008; (1): 4-8Levin Ya.I. Neurochemical medicine. Part 1. Cerebral dopaminergic systems. Sovremennaya terapiya psikhicheskikh rasstroystv. 2008; (1): 4–8. (in Russian)Brindley R.L., Bauer M.B., Blakely R.D., Currie K.P.M. Serotonin and serotonin transporters in the adrenal medulla: a potential hub for modulation of the sympathetic stress response. ACS Chem. Neurosci. 2017; 8(5): 943-54. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.7b00026Brindley R.L., Bauer M.B., Blakely R.D., Currie K.P.M. Serotonin and serotonin transporters in the adrenal medulla: a potential hub for modulation of the sympathetic stress response. ACS Chem. Neurosci. 2017; 8(5): 943–54. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.7b00026Gershon M.D. Serotonin is a sword and a shield of the bowel: serotonin plays offense and defense. Trans. Am. Clin. Climatol. Assoc. 2012; 123: 268-80.Gershon M.D. Serotonin is a sword and a shield of the bowel: serotonin plays offense and defense. Trans. Am. Clin. Climatol. Assoc. 2012; 123: 268–80.Timotijević I., Stanković Ž., Todorović M., Marković S.Z., Kastratović D.A. Serotonergic organization of the central nervous system. Psychiatr. Danub. 2012; 24(S3): 326-30.Timotijević I., Stanković Ž., Todorović M., Marković S.Z., Kastratović D.A. Serotonergic organization of the central nervous system. Psychiatr. Danub. 2012; 24(S3): 326–30.Григорова О.В., Ахапкин Р.В., Александровский Ю.А. Современные представления о патогенетической терапии тревожных расстройств. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2019; 119(10): 111-20. https://doi.org/10.17116/jnevro2019119101111Grigorova O.V., Akhapkin R.V., Aleksandrovskiy Yu.A. Modern concepts of pathogenetic therapy of anxiety disorders. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. C.C. Korsakova. 2019; 119(10): 111–20. https://doi.org/10.17116/jnevro2019119101111 (in Russian)Граждан И.К., Копылов Ф.Ю., Аксенова М.Г., Барский В.И., Кириллов А.В. Патогенетические взаимосвязи особенностей личности и психических расстройств с ишемической болезнью сердца. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2015; 8(2): 8-20. https://doi.org/10.17116/kardio2015828-20Grazhdan I.K., Kopylov F.Yu., Aksenova M.G., Barskiy V.I., Kirillov A.V. Pathogenetic relationship between personality traits and mental derangement with coronary heart disease. Kardiologiya i serdechno-sosudistaya khirurgiya. 2015; 8(2): 8–20. https://doi.org/10.17116/kardio2015828-20 (in Russian)Côté F., Fligny C., Fromes Y., Mallet J., Vodjdani G. Recent advances in understanding serotonin regulation of cardiovascular function. Trends Mol. Med. 2004; 10(5): 232-8. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2004.03.007Côté F., Fligny C., Fromes Y., Mallet J., Vodjdani G. Recent advances in understanding serotonin regulation of cardiovascular function. Trends Mol. Med. 2004; 10(5): 232–8. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2004.03.007Соседова Л.М., Кудаева И.В., Титов Е.А., Якимова Н.Л., Маснавиева Л.Б., Катаманова Е.В. Морфологические и нейрохимические эффекты в отдалённом периоде ртутной интоксикации (экспериментальные данные). Медицина труда и промышленная экология. 2009; (1): 37-42Sosedova L.M., Kudaeva I.V., Titov E.A., Yakimova N.L., Masnavieva L.B., Katamanova E.V. Morphologic and neurochemical effects in long-term period of mercurial intoxication (experimental data). Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2009; (1): 37–42. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.