medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2022-101-12-1555-1561medlit-2758Research ArticleГИГИЕНА ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВHYGIENE OF CHILDREN AND ADOLESCENTSИммунохимические, цитогенетические изменения и генетический полиморфизм у детей, проживающих в условиях воздействия неблагоприятных факторов окружающей средыImmunochemical, cytogenetic changes and genetic polymorphism in children living under the exposure to unfavourable environmental factorshttps://orcid.org/0000-0002-5872-2001БушуеваТатьяна ВикторовнаBushuevaTatiana V.

Канд. мед. наук, зав. научно-производственным отд. лабораторно-диагностических технологий, ст. науч. сотр. ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург.

e-mail: bushueva@ymrc.ru

MD, PhD, Head of the Research and Production Department of Laboratory and Diagnostic Technologies, Senior Researcher of Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation.

e-mail: bushueva@ymrc.ru

bushueva@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1871-8593МинигалиеваИ. А.MinigalievaIlzira A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0927-4062КлиноваС. В.KlinovaSvetlana V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7029-3406ШаиховаД. Р.ShaikhovaDaria R.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4109-9268БерезаИ. А.BerezaIvan A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8794-7288АмроминаА. М.AmrominaAnna M.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8566-2446МажаеваТ. В.MazhaevaTatiana V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8846-8016ШтинТ. Н.ShtinTatiana N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4248-8118ЧерноваЮ. С.ChernovaJulia S.noemail@neicon.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» РоспотребнадзораРоссияYekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial WorkersRussian Federation2022130120231011215551561Copyright © Бушуева Т.В., Минигалиева И.А., Клинова С.В., Шаихова Д.Р., Береза И.А., Амромина А.М., Мажаева Т.В., Штин Т.Н., Чернова Ю.С., 20232023Бушуева Т.В., Минигалиева И.А., Клинова С.В., Шаихова Д.Р., Береза И.А., Амромина А.М., Мажаева Т.В., Штин Т.Н., Чернова Ю.С.Bushueva T.V., Minigalieva I.A., Klinova S.V., Shaikhova D.R., Bereza I.A., Amromina A.M., Mazhaeva T.V., Shtin T.N., Chernova J.S.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/2758Введение

Введение. Приоритетным направлением развития гигиенической науки является изучение биомаркеров эффектов восприимчивости и чувствительности организма человека к воздействию экотоксикантов. Особую значимость приобретает изучение индивидуальной предрасположенности к действию химических веществ на ДНК и иммунную систему.

Цель исследования — оценить иммунохимические, цитогенетические изменения и генетический полиморфизм у детей, проживающих в условиях воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследовали иммунохимические маркерные и функционально-метаболические изменения в специализированных клетках, показатели адаптационного статуса организма и ксеногенной интоксикации у детей, находящихся под воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды. Генетический полиморфизм определяли по двум генам детоксикации (GSTP1, SOD2). Токсическую нагрузку оценивали по концентрации в крови тяжёлых металлов.

Результаты

Результаты. Выявлено наличие аутоантител к печени, нервной системе у 100% детей. Низкий уровень секреторного IgА наблюдался у 27% детей. Содержание лизоцима в слюне свидетельствует о снижении защитной функции местного иммунитета на 37,9%. Выявлена прямая связь между концентрацией металлов в крови и генетической нестабильностью в соматических клетках буккального эпителия. Полиморфизм Ile105Val гена GSTP1 и полиморфизм Ala16Val гена SOD2 выявлен у 45,9 и 28,4% детей соответственно.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. В данной работе представлены результаты обследования детей в возрасте от 3 до 6 лет с аллергопатологией, посещающих одно детское дошкольное учреждение. Отсутствие контрольной группы не позволяет провести полноценный сравнительный анализ результатов исследования у детей с аллергическими заболеваниями и без них, а также сопоставление аналогичных параметров у детей, проживающих в экологически благополучном районе.

Заключение

Заключение. Выявлены иммунохимические, цитогенетические изменения и генетический полиморфизм у детей.

Соблюдение этических стандартов. На исследование было получено разрешение локального этического комитета ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора (№ 5 от 27.12.2021 г.).

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: Бушуева Т.В. — концепция и дизайн исследования, анализ и интерпретация результатов, обзор литературы; Минигалиева И.А. — концепция и дизайн исследования; Клинова С.В. — обзор литературы, написание текста; Шаихова Д.Р. — сбор данных, анализ и интерпретация результатов, обзор литературы, написание текста; Береза И.А. — сбор данных, анализ и интерпретация результатов, обзор литературы, написание текста; Амромина А.М. — сбор данных, анализ и интерпретация результатов, обзор литературы, написание текста; Мажаева Т.В. — концепция и дизайн исследования, сбор данных, анализ и интерпретация результатов, обзор литературы, написание текста; Штин Т.Н. — сбор данных, написание текста; Чернова Ю.С. – обзор литературы, написание текста. Все соавторы — 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 финансовой поддержки.

Поступила

Поступила: 27.10.2022 / Принята к печати: 08.12.2022 / Опубликована: 12.01.2023

Introduction

Introduction. Studies of biomarkers of effects of susceptibility and sensitivity of the human body to exposure to environmental toxicants are a priority in the development of the hygiene science, individual predisposition to adverse effects of chemicals on DNA and the immune system being of special importance.

The objective of our study was to assess immunochemical, cytogenetic changes and genetic polymorphism in children exposed to environmental hazards.

Materials and methods

Materials and methods. We examined immunochemical marker and functional metabolic changes in selected cells, indicators of the adaptive status of the body and xenogenic poisoning of children environmentally exposed to heavy metals. Gene polymorphism was determined by two detoxification genes (GSTP1 and SOD2). Poisoning was assessed by blood levels of heavy metals.

Results

Results. We revealed the presence of autoantibodies to the liver and nervous system in 100% of children. A low level of secretory IgA was observed in 27% of children. The salivary lysozyme level indicates a decrease in the protective function of local immunity by 37.9%. We established a direct relationship between the blood levels of heavy metals and genetic instability in somatic cells of the buccal epithelium. The Ile105Val polymorphism of the GSTP1 gene and the Ala16Val polymorphism of the SOD2 gene were found in 45.9% and 28.4% of children, respectively.

Limitations

Limitations. The paper presents the results of a survey of 3 to 6 years children with allergies attending one preschool. The absence of a control cohort prevents us from comparing our findings with those that could have been obtained for children without allergies and/or living in pollution-free areas.

Conclusion

Conclusion. The immunochemical and cytogenetic changes, as well as the genetic polymorphism observed in children are most likely associated with adverse health effects of environmental hazards.

Compliance with ethical standards. Study approval was provided by the Local Ethics Committee.

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: Bushueva T.V. — study conception and design, analysis and interpretation of results, literature review; Minigalieva I.A. — study conception and design; Klinova S.V. — literature review, draft manuscript preparation; Shaikhova D.R. — data collection, analysis and interpretation of results, draft manuscript preparation; Bereza I.A. — data collection, analysis and interpretation of results, literature review, draft manuscript preparation; Amromina A.M. — data collection, analysis and interpretation of results, literature review, draft manuscript preparation; Mazhaeva T.V. — study conception and design, data collection, analysis and interpretation of results, literature review, draft manuscript preparation; Shtin T.N. — data collection, draft manuscript preparation; Chernova J.S. — literature review, draft manuscript preparation. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of its final version.

Conflict of interest

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

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship. 

Received

Received: October 27, 2022 / Accepted: December 8, 2022 / Published: January 12, 2023

экспозиция к металламаллергиямаркеры интоксикации тяжёлыми металламиheavy metal exposureallergiesmarkers of heavy metal poisoningReferencesПолетаев А.Б., Чурилов Л.П. Физиологическая иммунология, аутоиммунитет и здоровье. Вестник Международной академии наук (Русская секция). 2009; (1): 11-6.Poletaev A.B., Churilov L.P. Immunophysiology, natural autoimmunity and human health. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii nauk (Russkaya sektsiya). 2009; (1): 11–6. (in Russian)Хритоненко Т.В. Новые подходы к раннему выявлению патологических изменений в организме человека. Вестник Клинической больницы № 51. 2010; (10): 49-51.Khritonenko T.V. New approaches to early revealing of pathological changes in the human body. Vestnik Klinicheskoy bol’nitsy № 51. 2010; (10): 49–51. (in Russian)Guerrero-Bosagna C., Skinner M.K. Environmentally induced epigenetic transgenerational inheritance of phenotype and disease. Mol. Cell Endocrinol. 2012; 354(1-2): 3-8. https://doi.org/10.1016/j.mce.2011.10.004Guerrero-Bosagna C., Skinner M.K. Environmentally induced epigenetic transgenerational inheritance of phenotype and disease. Mol. Cell Endocrinol. 2012; 354(1–2): 3–8. https://doi.org/10.1016/j.mce.2011.10.004Hoffjan S., Nicolae D., Ostrovnaya I., Roberg K., Evans M., Mirel D.B., et al. Gene-environment interaction effects on the development of immune responses in the 1st year of life. Am. J. Hum. Genet. 2005; 76(4): 696-704. https://doi.org/10.1086/429418Hoffjan S., Nicolae D., Ostrovnaya I., Roberg K., Evans M., Mirel D.B., et al. Gene-environment interaction effects on the development of immune responses in the 1st year of life. Am. J. Hum. Genet. 2005; 76(4): 696–704. https://doi.org/10.1086/429418Mani M.S., Kabekkodu S.P., Joshi M.B., Dsouza H.S. Ecogenetics of lead toxicity and its influence on risk assessment. Hum. Exp. Toxicol. 2019; 38(9): 1031-59. https://doi.org/10.1177/0960327119851253Mani M.S., Kabekkodu S.P., Joshi M.B., Dsouza H.S. Ecogenetics of lead toxicity and its influence on risk assessment. Hum. Exp. Toxicol. 2019; 38(9): 1031–59. https://doi.org/10.1177/0960327119851253Di Pietro G., Magno L.A.V., Rios-Santos F. Glutathione S-transferases: an overview in cancer research. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2010; 6(2): 153-70. https://doi.org/10.1517/17425250903427980Di Pietro G., Magno L.A.V., Rios-Santos F. Glutathione S-transferases: an overview in cancer research. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2010; 6(2): 153–70. https://doi.org/10.1517/17425250903427980Дерюгина А.В., Иващенко М.Н., Игнатьев П.С., Самоделкин А.Г., Белов А.А., Гущин В.А. Оценка генотоксичных эффектов в буккальном эпителии при нарушениях адаптационного статуса организма. Клиническая лабораторная диагностика. 2018; 63(5): 290-2. https://doi.org/10.18821/0869-2084-2018-63-5-290-292Deryugina A.V., Ivashchenko M.N., Ignat’ev P.S., Samodelkin A.G., Belov A.A., Gushchin V.A. The evaluation of genotoxic effects in buccal epithelium under disorders of adaption status of organism. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2018; 63(5): 290–2. https://doi.org/10.18821/0869-2084-2018-63-5-290-292 (in Russian)Левински М.В., Калаев В.Н., Буторина А.К. Анализ встречаемости клеток с микроядрами в буккальном эпителии и уровень сывороточных антител среди детского и взрослого населения, проживающего в различных районах города Кишинева. Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2008; (2): 12-6.Levinski M.V., Kalaev V.N., Butorina A.K. The analysis of the contents of cells with micronuclear in bukkаl epitelium and the level of serum antibodies among children and adult population living in various areas of city of Kishinev. Kurskiy nauchno-prakticheskiy vestnik «Chelovek i ego zdorov’e». 2008; (2): 12–6. (in Russian)Сычева Л.П., Киселев С.М., Шандала Н.К. Применение буккального микроядерного цитомного теста для оценки состояния здоровья детского населения, проживающего в районе расположения объектов ядерного наследия. Гигиена и санитария. 2021; 100(4): 339-46. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-4-339-346Sycheva L.P., Kiselev S.M., Shandala N.K. Buccal micronucleus cytome assay for the assessment health status of population living in the area of nuclear heritage. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(4): 339–46. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-4-339-346 (in Russian)Кривцова Е.К., Юрченко В.В., Ингель Ф.И., Юрцева Н.А., Синицына Е.Р., Макарова А.С. Применение цитомного анализа буккального эпителия в системе гигиенической оценки условий обучения студентов разных факультетов одного вуза. Гигиена и санитария. 2018; 97(2): 179-87. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2018-97-2-179-187Krivtsova E.K., Yurchenko V.V., Ingel’ F.I., Yurtseva N.A., Sinitsyna E.R., Makarova A.S. Buccal micronucleus cytome assay in the system of the hygienic evaluation of learning conditions of students of different faculties of the same university. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2018; 97(2): 179–87. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2018-97-2-179-187 (in Russian)Hiremath G., Olive A., Shah S., Davis C.M., Shulman R.J., Devaraj S.Comparing methods to collect saliva from children to analyze cytokines related to allergic inflammation. Ann. Allergy Asthma Immunol. 2015; 114(1): 63-4. https://doi.org/10.1016/j.anai.2014.09.012Hiremath G., Olive A., Shah S., Davis C.M., Shulman R.J., Devaraj S. Comparing methods to collect saliva from children to analyze cytokines related to allergic inflammation. Ann. Allergy Asthma Immunol. 2015; 114(1): 63–4. https://doi.org/10.1016/j.anai.2014.09.012Лесниченко Д.А. Уровни секреторного иммуноглобулина у лиц с аллергией к бытовым клещам. Медицинская иммунология. 2017; 19(S): 130.Lesnichenko D.A. Secretory immunoglobulin levels in individuals allergic to house mites. Meditsinskaya immunologiya. 2017; 19(S): 130. (in Russian)Плотникова И.А. Комплексный подход к оценке состояния здоровья и эффективности реабилитационных мероприятий у детей, проживающих в условиях воздействиях неблагоприятных факторов окружающей среды: Автореф. диcс. … д-ра мед. наук. Екатеринбург; 2011.Plotnikova I.A. An integrated approach to assessing the state of health and the effectiveness of rehabilitation measures in children living under the influence of adverse environmental factors: Diss. Ekaterinburg; 2011. (in Russian)Vorkamp K., Castaño A., Antignac J.P., Boada L.D., Cequier E., Covaci A., et al. Biomarkers, matrices and analytical methods targeting human exposure to chemicals selected for a European human biomonitoring initiative. Environ.Int. 2021; 146: 106082. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106082Vorkamp K., Castaño A., Antignac J.P., Boada L.D., Cequier E., Covaci A., et al. Biomarkers, matrices and analytical methods targeting human exposure to chemicals selected for a European human biomonitoring initiative. Environ. Int. 2021; 146: 106082. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106082Панина А.И. Микроядерный тест как метод оценки стабильности генома детей с аллергическими заболеваниями. Успехи современного естествознания. 2014; (6): 81-2.Panina A.I. Micronucleus test as a method for assessing the stability of the genome of children with allergic diseases. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2014; (6): 81–2. (in Russian)Сычева Л.П., Бяхова М.М., Земляная Г.М., Коваленко М.А., Шереметьева С.М. Цитогенетические показатели, пролиферация и апоптоз эпителиальных клеток у детей, больных бронхиальной астмой. Пульмонология. 2008; (6): 67-70.Sycheva L.P., Byakhova M.M., Zemlyanaya G.M., Kovalenko M.A., Sheremet’eva S.M. Cytogenetic indexes, proliferation and apoptosis in epithelial cells of children with bronchial asthma. Pul’monologiya. 2008; (6): 67–70. (in Russian)Мейер А.В., Дружинин В.Г., Ларионов А.В., Толочко Т.А. Генотоксические и цитологические эффекты в буккальных эпителиоцитах детей, проживающих в экологически различающихся районах. Цитология. 2010; 52(4): 305-10.Meyer A.V., Druzhinin V.G., Larionov A.V., Tolochko T.A. Genotoxic and cytotoxic effects in buccal cells of children living in ecologically different Kuzbass areas. Tsitologiya. 2010; 52(4): 305–10. (in Russian)Мейер А.В., Толочко Т.А., Минина В.И., Тимофеева А.А. Влияние полиморфизма генов репарации ДНК на кариологический статус клеток буккального эпителия человека при экспозиции радоном. Экологическая генетика. 2014; 12(1): 28-38.Meyer A.V., Tolochko T.A., Minina V.I., Timofeeva A.A. Influence of DNA repair genes polymorphism of the karyology of buccal epithelium cells in humans exposed to radon. Ekologicheskaya genetika. 2014; 12(1): 28–38. (in Russian)Юрченко В.В., Кривцова Е.К., Подольная М.А., Беляева Н.Н., Малышева А.Г., Дмитриева Р.А. и др. Микроядерный тест эпителия щеки в комплексной оценке экологического благополучия детей в Москве. Гигиена и санитария. 2007; 96(6): 83-5.Yurchenko V.V., Krivtsova E.K., Podol’naya M.A., Belyaeva N.N., Malysheva A.G., Dmitrieva R.A., et al. Buccal epithelial micronuclear test in the comprehensive assessment of children’s ecological well-being in Moscow. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2007; 96(6): 83–5. (in Russian)Орлова В.А., Михайлова И.И., Минутко В.Л., Симонова А.В. Аномалии уровней сывороточных аутоантител к антигенам нервной ткани у больных шизофренией: мультипараметрическая иммунологическая оценка. Социальная и клиническая психиатрия. 2015; 25(4): 45-53.Hampshire A., Trender W., Chamberlain S.R., Jolly A.E., Grant J.E., Patrick F., et al. Cognitive deficits in people who have recovered from COVID-19. EClinicalMedicine. 2021; 39: 101044. https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2021.101044Orlova V.A., Mikhaylova I.I., Minutko V.L., Simonova A.V. Abnormal levels of serum autoantibodies to neuronal antigens in schizophrenic patients: multiparameter immunologic evaluation. Sotsial’naya i klinicheskaya psikhiatriya. 2015; 25(4): 45-53. (in Russian)Orlova V.A., Mikhaylova I.I., Minutko V.L., Simonova A.V. Abnormal levels of serum autoantibodies to neuronal antigens in schizophrenic patients: multiparameter immunologic evaluation. Sotsial’naya i klinicheskaya psikhiatriya. 2015; 25(4): 45–53. (in Russian)Melén E., Nyberg F., Lindgren C.M., Berglind N., Zucchelli M., Nordling E., et al.Interactions between glutathione S-transferase P1, tumor necrosis factor, and traffic-related air pollution for development of childhood allergic disease. Environ. Health Perspect. 2008; 116(8): 1077-84. https://doi.org/10.1289/ehp.11117Melén E., Nyberg F., Lindgren C.M., Berglind N., Zucchelli M., Nordling E., et al. Interactions between glutathione S-transferase P1, tumor necrosis factor, and traffic-related air pollution for development of childhood allergic disease. Environ. Health Perspect. 2008; 116(8): 1077–84. https://doi.org/10.1289/ehp.11117Holla L.I., Kankova K., Vasku A. Functional polymorphism in the manganese superoxide dismutase (MnSOD) gene in patients with asthma. Clin. Biochem. 2006; 39(3): 299-302. https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2005.12.001Holla L.I., Kankova K., Vasku A. Functional polymorphism in the manganese superoxide dismutase (MnSOD) gene in patients with asthma. Clin. Biochem. 2006; 39(3): 299–302. https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2005.12.001

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