medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2021-100-5-501-506medlit-1426Research ArticleГИГИЕНА ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВHYGIENE OF CHILDREN AND ADOLESCENTSОсобенности иммунного статуса школьников средней и старшей ступеней обучения в условиях повышенного содержания в крови ряда экзогенных химических веществFeatures of the immune status of middle and high school students in conditions of high blood content of a number of exogenous chemical impuritieshttps://orcid.org/0000-0002-5162-9234СтарковаК. Г.StarkovaKseniya G.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4860-3145ДолгихОлег ВладимировичDolgikhOleg V.

Доктор мед. наук, зав. отделом иммунобиологических методов диагностики ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь.

e-mail: oleg@fcrisk.ru

MD, Ph.D., DSci., Head of the Department of Immunobiological Methods of Diagnostics of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies”, doctor of medicine, 614045, Perm, Russian Federation.

e-mail: oleg@fcrisk.ru

oleg@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0114-3930КазаковаО. А.KazakovaOlga A.noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Welfare2021070620211005501506Copyright © Старкова К.Г., Долгих О.В., Казакова О.А., 20212021Старкова К.Г., Долгих О.В., Казакова О.А.Starkova K.G., Dolgikh O.V., Kazakova O.A.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/1426Введение

Введение. Ухудшающееся с каждым годом качество среды обитания и возрастающая интенсивность учебной нагрузки определяют негативную динамику состояния здоровья школьников, сопряжённую с нарушением иммунных механизмов адаптации.

Цель – изучение особенностей иммунного статуса школьников в условиях избыточной гаптенной контаминации экзогенными химическими факторами.

Материалы и методы

Материалы и методы. Обследованы школьники средней и старшей ступеней обучения, проживающие на территориях, различающихся формированием избыточной техногенной химической контаминации (всего 162 школьника). Присутствие контаминантов в биосредах определено с использованием газовой хроматографии, высокоэффективной жидкостной хроматографии, метода масс-спектрометрии. Показатели клеточного иммунитета исследовали, оценивая фагоцитоз формалинизированных эритроцитов барана, параметры CD-иммунограммы методом проточной цитометрии. Состояние гуморального иммунитета определяли по продукции сывороточных иммуноглобулинов методом радиальной иммунодиффузии, специфические антитела к химическим факторам – с помощью аллергосорбентного тестирования.

Результаты

Результаты. Выявлена ассоциация избыточного содержания контаминантов: свинца, никеля, формальдегида, бензола, фенола в крови с дефицитом фагоцитарной активности, дисбалансом CD-субпопуляций иммунокомпетентных клеток с преобладанием Т-лимфоцитарной активации (CD3+-лимфоциты) и снижением кластеров В-лимфоцитов (CD19+-клетки) как по отношению к норме, так и к группе школьников с допустимым уровнем контаминантной нагрузки. Учащиеся средней и старшей ступеней обучения отличались дисбалансом иммунорегуляторного индекса CD4+/CD8+, а у учащихся старших классов выявлена сниженная экспрессия сывороточных иммуноглобулинов IgM и IgА. У школьников с избыточной гаптенной контаминацией отмечается высокий уровень сенсибилизации к экзогенным химическим факторам по специфическому IgЕ к никелю, формальдегиду, по специфическому IgG к свинцу, бензолу, фенолу.

Заключение

Заключение. Выявленный дисбаланс показателей иммунного профиля отражает состояние иммунологического статуса школьников в условиях избыточной техногенной контаминации, а сами показатели клеточного (иммунорегуляторный индекс CD4+/CD8+) и гуморального (специфические антигаптенные реагины) иммунитета могут использоваться в качестве диагностических для оценки иммунного статуса школьников средней и старшей ступеней обучения в условиях избыточной гаптенной контаминации.

Introduction

Introduction. The quality of the habitat and increasing intensity of the educational load determine the negative changes of the health of schoolchildren, associated with a violation of immune mechanisms adaptation.

Purpose

Purpose. Study of features of the immune status of schoolchildren in the conditions of excessive hapten contamination by exogenous chemical factors.

Materials and methods

Materials and methods. Students who live in territories differing in the formation of excessive human-made chemical contamination (total 162 students) of senior and secondary education levels were examined. The analysis of contaminants in biological media utilizing gas chromatography method, high-performance liquid chromatography method, mass spectrometry method was performed. The state of cellular immunity was evaluated by the reaction of phagocytosis using formalinized ram erythrocytes and CD-immunogram parameters by flow cytometry. The state of humoral immunity identified with the production of serum immunoglobulins by radial immunodiffusion, as well as expression of specific antibodies to chemical factors by the method of allergosorbent testing.

Results

Results. We revealed an association of excess content of lead, nickel, formaldehyde, benzene, phenol in blood with deficiency phagocytic activity, imbalance of CD-subpopulations of immunocompetent cells characterized by the predominance of T lymphocytic activation (CD3+-lymphocytes), and a decrease in B-lymphocytes (CD19+-cells) both concerning the norm and to the group of schoolchildren with a permissible level of contaminating load. Secondary and senior students differed in imbalance of the immunoregulatory index CD4+/CD8+, and lower expression was revealed in high school students serum immunoglobulins IgM and IgA. In schoolchildren with excessive hapten contamination, there is a high level of sensitization to exogenous chemical factors according to the specific IgE antibodies to nickel, formaldehyde, and IgG to benzene, phenol, lead.

Conclusion

Conclusion. The revealed imbalance of immune profile indices reflects the state of immunological health of schoolchildren, and the indices of cellular (immunoregulatory index CD4+/CD8+) and humoral (specific antihapten reagins) immunity, can be used as diagnostic for assessing the immune status in schoolchildren of secondary and senior levels of education in the conditions of excessive hapten contamination.

экзогенный химический факторконтаминация биосредиммунный статусCD-маркерыгиперчувствительность к гаптенамexogenous chemical factorcontaminationimmune statusCD-markershypersensitivity to haptenesReferencesЗайцева Н.В., Ланин Д.В., Черешнев В.А. Иммунная и нейроэндокринная регуляция в условиях воздействия химических факторов различного генеза. Пермь; 2016.Zaytseva N.V., Lanin D.V., Chereshnev V.A. Immune and Neuroendocrine Regulation under the Influence of Chemical Factors of Various Origins [Immunnaya i neyroendokrinnaya regulyatsiya v usloviyakh vozdeystviya khimicheskikh faktorov razlichnogo geneza]. Perm’; 2016. (in Russian)Кучма В.Р., Сухарева Л.М., Поленова М.А. Приоритетные направления, достижения и перспективы научных исследований в гигиене детей и подростков. Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2014; (4): 4-14.Kuchma V.R., Sukhareva L.M., Polenova M.A. Priority directions, achievements and prospects of scientific researches in hygiene of children and adolescents. Voprosy shkol’noy i universitetskoy meditsiny i zdorov’ya. 2014; (4): 4–14. (in Russian)Онищенко Г.Г. Актуальные задачи гигиенической науки и практики в сохранении здоровья населения. Гигиена и санитария. 2015; 94(3): 5-9.Onishchenko G.G. Actual problems of hygiene science and practice in the preservation of public health. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2015; 94(3): 5–9. (in Russian)Савилов Е.Д., Анганова Е.В., Ильина С.В., Степаненко Л.А. Техногенное загрязнение окружающей среды и здоровье населения: анализ ситуации и прогноз. Гигиена и санитария. 2016; 95(6): 507-12. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-6-507-512Savilov E.D., Anganova E.V., Il’ina S.V., Stepanenko L.A. Technogenic environmental pollution and the public health: analysis and prognosis. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2016; 95(6): 507–12. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-6-507-512 (in Russian)Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И. Окружающая среда и здоровье: приоритеты профилактической медицины. Гигиена и санитария. 2014; 93(5): 5-10.Rakhmanin Yu.A., Mikhaylova R.I. Environment and health: priorities for preventive medicine. [Okruzhayushchaya sreda i zdorov’ye: prioritety profilakticheskoy meditsiny]. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2014; 93(5): 5–10. (in Russian)Долгих О.В., Отавина Е.А., Кривцов А.В., Жданова И.Г., Гусельников М.А., Аликина И.Н. и соавт. Иммунологические маркеры нарушения здоровья детей, проживающих в условиях загрязнения атмосферного воздуха алюминием. Здоровье населения и среда обитания. 2019; (2): 15-8.Dolgikh O.V., Otavina E.A., Krivtsov A.V., Zhdanova I.G., Gusel’nikov M.A., Alikina I.N., et al. Immunological markers of children health problems living in the conditions of atmospheric air pollution by aluminum. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya. 2019; (2): 15–8. (in Russian)Коновалов И.М. Оценка риска нарушений иммунного статуса в условиях антропотехногенной нагрузки. Здравоохранение Российской Федерации. 2013; 57(6): 37-8.Konovalov I.M. The evaluation of risk of disorders of immune status of population in conditions of anthropotechnogenic burden. Zdravookhranenie Rossiyskoy Federatsii. 2013; 57(6): 37–8. (in Russian)Duramad P., Holland N.T. Biomarkers of immunotoxicity for environmental and public health research. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2011; 8(5): 1388-401. https://doi.org/10.3390/ijerph8051388Duramad P., Holland N.T. Biomarkers of immunotoxicity for environmental and public health research. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2011; 8(5): 1388–401. https://doi.org/10.3390/ijerph8051388Tanabe T., Yamaguchi N., Okuda M., Ishimaru Y., Takahashi H. Immune system reaction against environmental pollutant. Nihon Eiseigaku Zasshi. 2015; 70(2): 115-9. https://doi.org/10.1265/jjh.70.115 (in Japanese)Tanabe T., Yamaguchi N., Okuda M., Ishimaru Y., Takahashi H. Immune system reaction against environmental pollutant. Nihon Eiseigaku Zasshi. 2015; 70(2): 115–9. https://doi.org/10.1265/jjh.70.115 (in Japanese)Долгих О.В., Кривцов А.В., Старкова К.Г., Лучникова В.А., Бубнова О.А., Дианова Д.Г. и соавт. Система медиаторов иммунной регуляции как маркеров иммунологических нарушений у школьников в условиях повышенного поступления стронция с питьевой водой. Анализ риска здоровью. 2015; (3): 61-7. https://doi.org/10.21668/health.risk/2015.3.09Dolgikh O.V., Krivtsov A.V., Starkova K.G., Luchnikova V.A., Bubnova O.A., Dianova D.G., et al. Neurotransmitter system of immune reglation as a marker of immunological disorders in pupils in the conditions of increased entry of strontium with drinking water. Analiz riska zdorov’yu. 2015; (3): 61–7. https://doi.org/10.21668/health.risk/2015.3.09 (in Russian)Ланин Д.В., Лебедева Т.М. Воздействие химических факторов среды обитания на функции регуляторных систем у детей. Гигиена и санитария. 2016; 95(1): 94-6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-1-94-96Lanin D.V., Lebedeva T.M. The influence of chemical environment factors on functions and interrelationships of regulatory systems in children. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2016; 95(1): 94–6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-1-94-96 (in Russian)Петров С.Б., Сенников И.С., Петров Б.А. Влияние аэротехногенных загрязнителей городской среды на заболеваемость детского населения болезнями аллергической природы. Фундаментальные исследования. 2014; (10-7): 1382-5.Petrov S.B., Sennikov I.S., Petrov B.A. Influence of the aerotechnogenic pollutants of the urban environment on the case rate of the children’s population of allergic deseases. Fundamental’nye issledovaniya. 2014; (10–7): 1382–5. (in Russian)Шибкова Д.З., Семенова М.В., Шибков А.А. Особенности интегративного развития детей, проживающих в зонах экологического неблагополучия. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2014; (4): 53-62.Shibkova D.Z., Semenova M.V., Shibkov A.A. The integrated development features of children living in zones of ecological trouble. Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Ekologiya i bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti. 2014; (4): 53–62. (in Russian)Miller R.L., Peden D.B. Environmental effects on immune responses in patients with atopy and asthma. J. Allergy Clin. Immunol. 2014; 134(5): 1001-8. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2014.07.064Miller R.L., Peden D.B. Environmental effects on immune responses in patients with atopy and asthma. J. Allergy Clin. Immunol. 2014; 134(5): 1001–8. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2014.07.064Yang S.N., Hsieh C.C., Kuo H.F., Lee M.S., Huang M.Y., Kuo C.H., et al. The effects of environmental toxins on allergic inflammation. Allergy Asthma Immunol. Res. 2014; 6(6): 478-84. https://doi.org/10.4168/aair.2014.6.6.478Yang S.N., Hsieh C.C., Kuo H.F., Lee M.S., Huang M.Y., Kuo C.H., et al. The effects of environmental toxins on allergic inflammation. Allergy Asthma Immunol. Res. 2014; 6(6): 478–84. https://doi.org/10.4168/aair.2014.6.6.478Маклакова О.А. Оценка риска развития заболеваний органов дыхания и коморбидной патологии у детей в условиях загрязнения атмосферного воздуха химическими веществами техногенного происхождения (когортное исследование). Анализ риска здоровью. 2019; (2): 56-63. https://doi.org/10.21668/health.risk/2019.2.06Maklakova O.A. Assessing risks of respiratory organs diseases and co-morbid pathology in children caused by ambient air contamination with technogenic chemicals (cohort study). Analiz riska zdorov’yu. 2019; (2): 56–63. https://doi.org/10.21668/health.risk/2019.2.06.engАликина И.Н., Старкова К.Г. Иммунорегуляторные показатели у детей в условиях контаминации биосред металлами. Российский иммунологический журнал. 2018; 12(4): 600-2. https://doi.org/10.31857/S102872210002608-3Alikina I.N., Starkova K.G. Markers of immune regulation in children with contamination of biomedia by metals. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal. 2018; 12(4): 600–2. https://doi.org/10.31857/S102872210002608-3 (in Russian)Долгих О.В., Старкова К.Г., Аликина И.Н., Челакова Ю.А., Гусельников М.А., Никоношина Н.А. Особенности иммунной регуляции и апоптоза у детей условиях промышленного воздействия. Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2019; (1): 84-9. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2019-1-84-89Dolgikh O.V., Starkova K.G., Alikina I.N., Chelakova Yu.A., Gusel’nikov M.A., Nikonoshina N.A. Features of immune regulation and apoptosis in children under industrial exposure. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Biologiya. 2019; (1): 84–9. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2019-1-84-89 (in Russian)Зайцева Н.В., Долгих О.В., Дианова Д.Г. Влияние контаминации формальдегидом на показатели иммунной системы у детей. Известия Самарского научного центра РАН. 2014; 16(5-2): 702-4.Zaytseva N.V., Dolgikh O.V., Dianova D.G. Formaldehyde contamination influence on immune system in children. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN. 2014; 16(5-2): 702–4. (in Russian)Степаненко Л.А., Савченков М.Ф., Ильина С.В., Анганова Е.В., Савилов Е.Д. Оценка состояния иммунной системы детского населения как маркера техногенного загрязнения окружающей среды. Гигиена и санитария. 2016; 95(12): 1129-33. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1129-1133Stepanenko L.A., Savchenkov M.F., Il’ina S.V., Anganova E.V., Savilov E.D. An assessment of the immune status of the children population as a marker of technogenic pollution of the environment. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2016; 95(12): 1129–33. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1129-1133 (in Russian)McKee A.S., Fontenot A.P. Interplay of innate and adaptive immunity in metal-induced hypersensitivity. Curr. Opin. Immunol. 2016; 42: 25-30. https://doi.org/10.1016/j.coi.2016.05.001McKee A.S., Fontenot A.P. Interplay of innate and adaptive immunity in metal-induced hypersensitivity. Curr. Opin. Immunol. 2016; 42: 25–30. https://doi.org/10.1016/j.coi.2016.05.001Долгих О.В., Зайцева Н.В., Кривцов А.В., Лыхина Т.С., Дианова Д.Г., Ланин Д.В. Гены и медиаторы как маркеры нарушений иммунного ответа у детей в условиях контаминации биосред тяжелыми металлами. Здоровье населения и среда обитания. 2014; (12): 27-9.Dolgikh O.V., Zaytseva N.V., Krivtsov A.V., Lykhina T.S., Dianova D.G., Lanin D.V. Genes and mediators as markers of impaired immune response in children with biological media contamination by heavy metals. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya. 2014; (12): 27–9. (in Russian)Старкова К.Г., Долгих О.В., Отавина Е.А., Безрученко Н.В., Гусельников М.А., Мазунина А.А. Маркеры гиперчувствительности у детского населения в условиях воздействия алюминия. Медицинская иммунология. 2019; 21(1): 165-70. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2019-1-165-170Starkova K.G., Dolgikh O.V., Otavina E.A., Bezruchenko N.V., Gusel’nikov M.A., Mazunina A.A. Hypersensitivity markers in children under environment aluminum exposure. Meditsinskaya immunologiya. 2019; 21(1): 165–70. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2019-1-165-170 (in Russian)Старкова К.Г., Долгих О.В., Эйсфельд Д.А., Аликина И.Н., Никоношина Н.А., Челакова Ю.А. Индикаторные показатели особенностей иммунной регуляции у детей в условиях загрязнения среды обитания металлами. Гигиена и санитария. 2019; 98(2): 178-82. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-2-178-182Starkova K.G., Dolgikh O.V., Eysfel’d D.A., Alikina I.N., Nikonoshina N.A., Chelakova Yu.A. Indices of peculiarities of immune regulation detected in children exposed to environmental contamination with metals. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(2): 178–82. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-2-178-182 (in Russian)

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