medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2022-101-11-1362-1367medlit-2707Research ArticleГИГИЕНА ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВHYGIENE OF CHILDREN AND ADOLESCENTSКонтаминация биосред N-нитрозаминами как фактор развития нарушений иммунного статуса у школьников с диспепсией в условиях изменённого полиморфизма генов-кандидатовContamination of biomedia with N-nitrosamines as a factor in the development of disorders of the immune status in schoolchildren with dyspepsia under conditions of altered polymorphism of candidate geneshttps://orcid.org/0000-0002-0114-3930КазаковаОльга АлексеевнаKazakovaOlga A.

Мл. науч. сотр. лаб. иммуногенетики ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнадзора, 614045, Пермь.

e-mail: chakina2011@yandex.ru

Junior researcher at the laboratory of Immunogenetics of the Federal Research Center for Medical and Preventive Technologies of Public Health Risk Management, Perm, 614045, Russian Federation.

e-mail: chakina2011@yandex.ru

chakina2011@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0932-3063ЯромаА. В.YaromaAlesya V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4860-3145ДолгихО. В.DolgikhOleg V.noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management TechnologiesRussian Federation2022261220221011113621367Copyright © Казакова О.А., Ярома А.В., Долгих О.В., 20222022Казакова О.А., Ярома А.В., Долгих О.В.Kazakova O.A., Yaroma A.V., Dolgikh O.V.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/2707Введение

Введение. Употребление питьевой воды, загрязнённой N-нитрозаминами, формирует повышенный уровень контаминации ими биологических сред. Ранним маркером эффекта в этом случае выступает дисбаланс показателей иммунного профиля у детей младшего школьного возраста с диспептическими нарушениями. N-нитрозамины относятся к веществам первого класса опасности. Био- и токсикокинетические особенности данной группы веществ при поступлении в организм с водой в условиях полиморфизма гена фермента детоксикации CYP1A1_3 rs4646421, участвующего в биодеградации нитрозаминов, отличаются образованием прямых канцерогенов, способных метилировать ДНК, что характеризуется не только формированием диспепсии, но и угнетением цитокинового контроля процессов клеточной пролиферации.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследовании приняли участие дети 6–12 лет (n = 52), проживающие на территории Пермского края и потребляющие воду, загрязнённую N-нитрозаминами. В группу наблюдения вошли 30 детей с патологией пищеварительной системы, в группу сравнения — 22 условно здоровых ребёнка. Для всех детей выполнены химические (НДМА, НДЭА), иммунологические (IgG, специфический к НДМА, IgM, CD95+, ИЛ-10, Bcl, кортизол, СА 72-4) и генетические (ген фермента детоксикации CYP1A1_3 rs4646421) исследования биосред.

Результаты

Результаты. По результатам проведённых исследований установлено, что группа наблюдения относительно группы сравнения характеризовалась повышенным содержанием N-нитрозаминов в крови до 3,8 раза; изменённым иммунным профилем в виде повышения специфической сенсибилизации к НДМА по критерию IgG в 1,2 раза, угнетением апоптотической активности по критериям клеточной гибели CD95+ в 1,8 раза (p < 0,05) и Bcl2 в 1,3 раза, снижением уровня экспрессии противовоспалительного цитокина ИЛ-10 в 2,3 раза (p < 0,05), повышением уровня экспрессии гормона стресса кортизола в 1,3 раза (p < 0,05) и желудочного онкомаркера СА 72-4 в 2,5 раза; повышением в 1,5 раза частоты дикого гомозиготного генотипа CC гена CYP1A1_3 rs4646421, который выступает как фактор риска развития диспепсии в условиях контаминации крови N-нитрозаминами (OR = 4,5; CI: 1,16–17,40; p < 0,05).

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Ограничение заключается в применении выявленных маркеров для диагностики иммунных нарушений, проявляющихся при контаминации крови нитрозаминами на конкретной территории.

Заключение

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в условиях потребления питьевой воды, содержащей нитрозамины, у школьников формируется повышенный уровень контаминации биосред N-нитрозаминами, достоверно связанный с развитием диспепсии, ассоциированной с дисбалансом цитокинового профиля, специфической сенсибилизацией к НДМА, угнетением апоптоза, что на фоне полиморфизма гена детоксикации CYP1A1_3 rs4646421 может привести к развитию процессов неконтролируемой клеточной пролиферации.

Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов» и Национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 52379–2005 «Надлежащая клиническая практика» (ICH E6 GCP).

Согласие пациентов

Согласие пациентов. Каждый участник исследования (или его законный представитель) дал информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании и публикацию персональной медицинской информации в обезличенной форме в журнале «Гигиена и санитария».

Участие авторов

Участие авторов: Казакова О.А. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи; Ярома А.В. — сбор и обработка материала, написание текста; Долгих О.В. — написание текста, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 06.09.2022 / Принята к печати: 03.10.2022 / Опубликована: 30.11.2022

Introduction

Introduction. Contamination of drinking water sources with N-nitrosamines, substances of the first class of danger, creates conditions for the development of disorders of the immune profile in primary school-age children with diseases of the digestive system. Bio- and toxicokinetic features of these substances, when they enter the body with water, form changes on the part of the immune system, and the biodegradation of these substances by enzymes of the first phase of detoxification of the CYP450 family is accompanied by the formation of direct carcinogens capable of DNA methylation, which is characterized by dyspepsia, uncontrolled cell proliferation in the conditions of the CC genotype of the gene of the detoxification enzyme CYP1A1_3 rs4646421.

Materials and methods

Materials and methods. The study involved fifty two children of primary school age (6-12 years old) living in the Perm Territory, consuming water from underground sources characterized by pollution with N-nitrosamines. The observation group included 30 children with pathology of the digestive system. The comparison group consisted of 22 conditionally healthy children. Chemical (NDMA, NDEA), immunological (IgE specific to NDMA, IgM, CD95+, IL 10, Bcl, cortisol, CA 72-4), and genetic (gene of the detoxification enzyme CYP1A1_3 rs4646421) studies of the biological environment were performed for all children.

Results

Results. According to the results of the conducted studies, it was found that the observation group relative to the comparison group was characterized by an increased content of N-nitrosamines in the blood up to 3.8 times; altered immune status in the form of an increase in specific sensitization to NDMA by 1.2 times, inhibition of apoptotic activity of CD95+ markers by 1.8 times (p<0.05) and Bcl2 by 1.3 times, a decrease in the level of expression of the anti-inflammatory cytokine IL10 by 2.3 times (p<0.05), an increase in the expression of the stress hormone cortisol by 1.3 times (p<0.05) and the cancer marker CA 72-4 by 2.5 times; an increase in the frequency of the wild homozygous CC genotype of the CYP1A1_3 rs4646421 gene by 1.5 times, which acted as a risk factor for dyspepsia in conditions of blood contamination with N-nitrosamines (OR=4.5; CI: 1.16-17.40, p<0.05).

Limitations

Limitations. The limitation lies in the use of the identified markers for the diagnosis of immune disorders manifested by blood contamination with nitrosamines in a specific area.

Conclusion

Conclusion. The obtained results indicate to an imbalance of the immune profile in conditions of low-level chronic oral intake of N-nitrosamines with a genetic predisposition to the development of toxic effects. So far, the detected violations should be attributed to early signs indicating the formation of dyspepsia in schoolchildren consuming water from underground sources contaminated with N-nitrosamines.

Compliance with ethical standards. The study was performed in accordance with the World Medical Association’s Declaration of Helsinki “Ethical principles for conducting medical research involving people as subjects” and the National Standard of the Russian Federation GOST-R 52379-2005 “Good Clinical Practice” (ICH E6 GCP).

Patient consent

Patient consent. Each participant of the study (or his/her legal representative) gave informed voluntary written consent to participate in the study and publish personal medical information in an impersonal form in the journal "Gigiena i Sanitariya (Hygiene and Sanitation, Russian journal)".

Contribution

Contribution: Kazakova O.A. — the concept and design of the study, the collection and processing of the material, writing text, editing, approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article; Yaroma A.V. — the collection and processing of the material, writing text; Dolgikh O.V. — writing text, editing, approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. 

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship. 

Received

Received: September 6, 2022 / Accepted: October 3, 2022 / Published: November 30, 2022 

N-нитрозаминыдетидиспепсияCDИЛ-10ген CYP1A1_3nitrosamineschildrendyspepsiaCDIL 10CYP1A1_3 geneReferencesБастраков С.И., Николаев А.П. Оценка качества питьевой воды для здоровья населения. В кн.: Материалы XI Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей. М.; 2012: 36-8Bastrakov S.I., Nikolaev A.P. Assessment of Drinking Water Quality for Public Health. In: Proceedings of the XI All-Russian Congress of Hygienists and Sanitary Doctors [Materialy XI Vserossiyskogo s”ezda gigienistov i sanitarnykh vrachey]. Moscow; 2012: 36–8. (in Russian)Greenstock C.L. Free-radical processes in radiation and chemical carcinogenesis. Adv. Radiat. Biol. 1984; (11): 269-93. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-035411-5.50012-5Greenstock C.L. Free-radical processes in radiation and chemical carcinogenesis. Adv. Radiat. Biol. 1984; (11): 269–93. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-035411-5.50012-5Магомедова Ф.Э., Субботина Ю.М. Загрязнение водоёмов азотсодержащими веществами их действие на гидробионты. В кн.: Материалы VIII Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум». Сочи; 2016. Доступно: https://scienceforum.ru/2016/article/2016028494Magomedova F.E., Subbotina Yu.M. Pollution of reservoirs with nitrogen-containing substances their effect on hydrobionts. Materials of the VIII International Student Scientific Conference «Student Scientific Forum» [Materialy VIII Mezhdunarodnoy studencheskoy nauchnoy konferentsii «Studencheskiy nauchnyy forum»]. Sochi; 2016. Available at: https://scienceforum.ru/2016/article/2016028494 (in Russian)Официальный сайт Минский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья. Анискевич А.В. Нитраты и нитриты; 2013. Available at: http://mocgeoz.by/stati/nitraty-i-nitrity/Official website of the Minsk Regional Center of Hygiene, Epidemiology and Public Health. Aniskevich A.V. Nitrates and nitrites; 2013. Available at: https://mocgeoz.by/stati/nitraty-i-nitrity/ (in Russian)Зайцева Н.В., Уланова Т.С., Нурисламова Т.В., Попова Н.А., Мальцева О.А. Количественные показатели нитратов в моче и N-нитрозодиметиламина в крови как маркеры пероральной экспозиции нитратов, поступающих с питьевой водой. Гигиена и санитария. 2018; 97(11): 1087-92. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-11-1087-92Zaytseva N.V., Ulanova T.S., Nurislamova T.V., Popova N.A., Mal’tseva O.A. Quantitative parameters of nitrates in urine and n-nitrosodimethylamine in blood as markers of the oral exposure to nitrates introduced with drinking water. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2018; 97(11): 1087–92. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-11-1087-92 (in Russian)Осипенко Б.Г., Полякова Л.О. Нитрозодиметиламин (НДМА) - гепатотропный яд и канцероген: токсиколого-гигиенические аспекты его биологического действия (сообщение 1). Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2005; (4): 5-9.Osipenko B.G., Polyakova L.O. Nitrosodimethylamine – hepatotropic toxin and carcinogene. Sibirskiy meditsinskiy zhurnal (Irkutsk). 2005; (4): 5–9. (in Russian)Нурисламова Т.Н., Уланова Т.С., Попова Н.А., Мальцева О.А. Современные аналитические технологии при определении высокотоксичных N-нитрозаминов в крови. Гигиена и санитария. 2017; 96(1): 84-9. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-1-84-89Nurislamova T.N., Ulanova T.S., Popova N.A., Mal’tseva O.A. Modern analytical techniques in the determination of highly n-nitrosamines in biological fluids (blood). Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2017; 96(1): 84–9. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-1-84-89 (in Russian)Kamataki T., Fujita K., Nakayama K., Yamazaki Y., Miyamoto M., Ariyoshi N. Role of human cytochrome P450 (CYP) in the metabolic activation of nitrosamine derivatives: application of genetically engineered Salmonella expressing human CYP. Drug Metab. Rev. 2002; 34(3): 667-76. https://doi.org/10.1081/dmr-120005668Kamataki T., Fujita K., Nakayama K., Yamazaki Y., Miyamoto M., Ariyoshi N. Role of human cytochrome P450 (CYP) in the metabolic activation of nitrosamine derivatives: application of genetically engineered Salmonella expressing human CYP. Drug Metab. Rev. 2002; 34(3): 667–76. https://doi.org/10.1081/dmr-120005668Ергожин Е.Е., Соломин В.А., Ляпунов В.В. Химико-экологический мониторинг объектов окружающей среды - одно из основных направлений изучения экологических аспектов влияния космодрома «Байконур». Вестник Карагандинского университета. 2001; (1): 93-6.Ergozhin E.E., Solomin V.A., Lyapunov V.V. Chemical and environmental monitoring of environmental objects is one of the main directions of studying the environmental aspects of the influence of the Baikonur cosmodrome. Vestnik Karagandinskogo universiteta. 2001; (1): 93–6. (in Russian)Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Ленинград: Химия; 1997.Rabinovich V.A., Khavin Z.Ya. Brief Chemical Reference [Kratkiy khimicheskiy spravochnik]. Leningrad: Khimiya; 1997. (in Russian)Arranz N., Haza A.I., García A., Rafter J., Morales P. Protective effect of vitamin C towards N-nitrosamine-induced DNA damage in the single-cell gel electrophoresis (SCGE)/HepG2 assay. Toxicol. In Vitro. 2007; 21(7): 1311-7. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2007.03.015Arranz N., Haza A.I., García A., Rafter J., Morales P. Protective effect of vitamin C towards N-nitrosamine-induced DNA damage in the single-cell gel electrophoresis (SCGE)/HepG2 assay. Toxicol. In Vitro. 2007; 21(7): 1311–7. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2007.03.015Chin W., Lee V.M., Archer M.C. Evidence that the hepatotoxicity of N-nitrosodimethylamine in the rat is unrelated to DNA methylation. Chem. Res. Toxicol. 1993; 6(3): 372-5. https://doi.org/10.1021/tx00033a019Chin W., Lee V.M., Archer M.C. Evidence that the hepatotoxicity of N-nitrosodimethylamine in the rat is unrelated to DNA methylation. Chem. Res. Toxicol. 1993; 6(3): 372–5. https://doi.org/10.1021/tx00033a019Вшивцева Н.Б., Репецкая М.Н., Торопова Е.А. Функциональная диспепсия у детей: клиника, диагностика, лечение. Вятский медицинский вестник. 2015; (2): 32-3.Vshivtseva N.B., Repetskaya M.N., Toropova E.A. Functional dispepsia in children: clinic, diagnosis, treatment. Vyatskiy meditsinskiy vestnik. 2015; (2): 32–3. (in Russian)Алексеенко С.А., Крапивная О.В., Камалова О.К., Васяев В.Ю., Пырх А.В. Динамика клинической симптоматики, показателей качества жизни, состояния моторной функции пищевода и прямой кишки у больных с функциональной диспепсией и синдромом раздражённого кишечника после эрадикации HP. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2003; (4): 54-8.Alekseenko S.A., Krapivnaya O.V., Kamalova O.K., Vasyaev V.Yu., Pyrkh A.V. Dynamics of clinical symptoms, indices of life quality, and the state of the motor function of the esophagus and rectum in patients with functional dyspepsia and irritable bowel syndrome after the hp eradication. Eksperimental’naya i klinicheskaya gastroenterologiya. 2003; (4): 54–8. (in Russian)Шипулин В.П., Криевиньш Е.Р. Проблемы коррекции железодефицитной анемии у беременных и пути их преодоления. Тематичний номер «Гінекологія, Акушерство, Репродуктологія». 2015; (1).Shipulin V.P., Krievin’sh E.R. Problems of correction of iron deficiency anemia in pregnant women and ways to overcome them. Tematichniy nomer «Gіnekologіya, Akusherstvo, Reproduktologіya». 2015; (1). (in Russian)Таран Н.Н. Диспепсии у детей грудного возраста. Современный взгляд на проблему. Consilium Medicum. Педиатрия. 2011; (Прил. 3): 24-9.Taran N.N. Dyspepsia in infants. A modern view of the problem. Consilium Medicum. Pediatriya. 2011; (Suppl. 3): 24–9. (in Russian)Белоусова О.Ю., Казарян Л.В. Функциональная диспепсия у детей. Проблемы и перспективы симптоматической терапии. Здоровье ребенка. 2019; 14(8): 475-8. https://doi.org/10.22141/2224-0551.14.8.2019.190841Belousova O.Yu., Kazaryan L.V. Functional dyspepsia in children. Problems and prospects of symptomatic therapy. Zdorov’e rebenka. 2019; 14(8): 475–8. https://doi.org/10.22141/2224-0551.14.8.2019.190841 (in Russian)Старкова К.Г., Долгих О.В., Кривцов А.В., Бубнова О.А., Отавина Е.А., Безрученко Н.В. и др. Особенности изменения маркерных показателей иммунной регуляции у детей в условиях воздействия нитратов. Гигиена и санитария. 2017; 96(1): 44-7. https://doi.org/10.1882/0016-9900-2017-96-1-44-47Starkova K.G., Dolgikh O.V., Krivtsov A.V., Bubnova O.A., Otavina E.A., Bezruchenko N.V., et al. Features of immunoregulatory markers and genetic polymorphism of children under the impact of nitrates. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2017; 96(1): 44–7. https://doi.org/10.1882/0016-9900-2017-96-1-44-47 (in Russian)Долгих О.В., Уланова Т.С., Аликина И.Н., Челакова Ю.А., Нурисламова Т.В. Особенности иммуногенетического статуса детского населения в условиях нитратной геохимической провинции. Якутский медицинский журнал. 2019; (4): 55-7. https://doi.org/10.25789/YMJ.2019.68.14Dolgikh O.V., Ulanova T.S., Alikina I.N., Chelakova Yu.A., Nurislamova T.V. Features of immunogenetic status in children residing in nitrate geochemical province. Yakutskiy meditsinskiy zhurnal. 2019; (4): 55–7. https://doi.org/10.25789/YMJ.2019.68.14 (in Russian)Кунакбаева Е.Г., Вахрушев Я.М. Опыт лечения больных функциональной диспепсией в амбулаторно-поликлинических условиях. Справочник врача общей практики. 2016; (9): 39-43.Kunakbaeva E.G., Vakhrushev Ya.M. Experience in the treatment of patients with functional dyspepsia in out-patient conditions. Spravochnik Spravochnik vracha obshchey praktiki. 2016; (9): 39–43. (in Russian)Новикова А.В., Шершевская А.Я. Некоторые этиопатогенетические особенности хронического гастродуоденита у детей. Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. 1996; 75(2): 12.Novikova A.V., Shershevskaya A.Ya. The peculiarities of chronic gastroduodenitis in children. Pediatriya. Zhurnal im. G.N. Speranskogo. 1996; 75(2): 12. (in Russian)Лужецкий К.П., Чигвинцев В.М., Устинова О.Ю., Вековшинина С.А. Интегральная оценка тиреоидных нарушений у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов. Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2016; (4): 384-90.Luzhetskiy K.P., Chigvintsev V.M., Ustinova O.Yu., Vekovshinina S.A. Integral assessment of thyroid disorders in children, consuming drinking water with elevated levels of nitrate. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Biologiya. 2016; (4): 384–90. (in Russian)

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