medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-5-433-438fawsuemedlit-3111Research ArticleМЕДИЦИНА ТРУДАOCCUPATIONAL HEALTHБиохимические показатели липидного обмена у работников, занятых в производстве продукции из редкоземельных металловBiochemical indicators of the lipid metabolism in workers involved in the processing of raw materials and production of rare metal productshttps://orcid.org/0000-0002-8013-9613ЗемляноваМарина АлександровнаZemlyanovaMarina A.

Доктор мед. наук, профессор, зав. отд. биохимических и цитогенетических методов диагностики ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнадзора, 614045, Пермь.

e-mail: zem@fcrisk.ru

MD, PhD, DSci, Professor, Head of Biochemical and Cytogenetic Diagnostic Techniques Department, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation.

e-mail:zem@fcrisk.ru

zem@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8050-3059ПесковаЕкатерина В.PeskovaEkaterina V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3924-4526КольдибековаЮлия В.KoldibekovaJuliya V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6514-7239НедошитоваАнна В.NedoshitovaAnna V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6316-7850УхабовВиктор М.UkhabovViktor M.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 Federation2023230620231025433438Copyright © Землянова М.А., Пескова Е.В., Кольдибекова Ю.В., Недошитова А.В., Ухабов В.М., 20232023Землянова М.А., Пескова Е.В., Кольдибекова Ю.В., Недошитова А.В., Ухабов В.М.Zemlyanova M.A., Peskova E.V., Koldibekova J.V., Nedoshitova A.V., Ukhabov V.M.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/3111Введение

Введение. В последние годы в различных инновационных исследованиях и отраслях высоких технологий расширяется применение редкоземельных элементов, что приводит к увеличению объёмов их добычи и переработки и обусловливает вероятность развития негативного воздействия на здоровье работников в условиях длительной производственной экспозиции редкоземельными элементами с воздухом рабочей зоны.

Цель работы — оценка отклонений биохимических показателей липидного спектра у работников вследствие влияния химических факторов технологического процесса переработки сырья и производства продукции из редкоземельных металлов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследовано содержание редкоземельных элементов в крови работников, определены биохимические показатели, выполнен статистический анализ и проведено моделирование причинно-следственных связей.

Результаты

Результаты. У работников, подвергающихся экспозиции редкоземельными элементами с воздухом рабочей зоны (100% рабочих мест), выявлены повышенные от 1,5 до 2,5 раза концентрации гольмия, диспрозия, иттрия, неодима, ниобия и тербия в крови относительно аналогичных показателей у работников, не связанных с технологическим процессом. Установлены повышенные уровни общего холестерина, липопротеидов очень низкой плотности и триглицеридов в сыворотке крови, снижение общей антиоксидантной активности плазмы крови у работников относительно физиологической нормы и аналогичных показателей в группе сравнения. Доказана значимая связь выявленных отклонений с повышенной концентрацией ниобия, диспрозия и гольмия в крови.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Проведённое исследование учитывало только аэрогенное ингаляционное воздействие редкоземельных элементов на здоровье работников, занятых в процессе переработки сырья и производства продукции из этих металлов.

Заключение

Заключение. Длительная ингаляционная экспозиция редкоземельными элементами, содержащимися в воздухе рабочей зоны, обусловила изменения биохимических показателей, отражающие истощение ресурсов антиоксидантной защиты, индуцирующее нарушение липидного обмена. Выявленные негативные эффекты у работников могут привести к проатерогенному воспалению сосудов в условиях сохраняющейся производственной экспозиции. Полученные результаты целесообразно учитывать при разработке рекомендаций, направленных на минимизацию негативных последствий воздействия химических факторов трудового процесса на здоровье работников.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнадзора (протокол заседания № 2 от 11.02.2021 г.), проведено согласно требованиям Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (ред. 2013 г.).

Участие авторов

Участие авторов: Землянова М.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование; Пескова Е.В. — концепция и дизайн исследования, сбор данных литературы, написание текста; Кольдибекова Ю.В. — концепция и дизайн исследования, статистическая обработка материала, написание текста; Недошитова А.В. — химико-аналитическое исследование, сбор и обработка материала; Ухабов М.В. — концепция и дизайн исследования, редактирование. 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 выполнено за счёт средств федерального бюджета.

Поступила

Поступила: 03.03.2023 / Принята к печати: 31.05.2023 / Опубликована: 20.06.2023

Introduction

Introduction. In recent years, the use of rare earth elements has been expanding in various innovative research and high-tech industries, which leads to an increase in the volume of their extraction and processing and makes it possible to develop a negative impact on the health of workers under conditions of long-term industrial exposure to rare earth elements with the air of the working area.

The purpose of the work is to study and evaluate the deviations of the biochemical parameters of the lipid spectrum in workers, due to the chemical factors of the technological process of processing raw materials and production of rare metal products.

Materials and methods

Materials and methods. The study and evaluation of the content of rare earth elements in the blood of workers, the study of biochemical parameters, statistical analysis, modelling of cause-and-effect relationships were carried out.

Results

Results. Workers exposed to rare-earth elements with the air of the working area (100% of workplaces) showed increased concentrations of holmium, dysprosium, yttrium, neodymium, niobium and terbium in the blood from 1.5 to 2.5 times compared to similar indicators in workers who were not associated with technological process. Elevated levels of total cholesterol, VLDL and triglycerides in blood serum, a decrease in the total antioxidant activity of blood plasma in workers relative to the physiological norm and similar indicators in the comparison group were established. A significant relationship of the identified deviations with an increased blood concentration of niobium, dysprosium and holmium has been proven.

Limitations

Limitations. The study took into account the aerogenic inhalation effect of rare earth elements on the health of workers involved in the processing of raw materials and production of rare metal products. 

Conclusion

Conclusion. Long-term inhalation exposure to rare earth elements contained in the air of the working area caused changes in biochemical parameters, reflecting the depletion of antioxidant defense resources, inducing disorders of lipid metabolism. The identified negative effects in workers can lead to pro-atherogenic vascular inflammation under conditions of continuing industrial exposure. The obtained results should be taken into account for the development of recommendations aimed at minimizing the negative consequences of the impact of the studied chemical factors of the labour process on the health of workers.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the local ethical committee of the Federal Scientific Center for Medical and Reservative Technologies for Risk Management of the Population of the Rospotrebnadzor (meeting protocol No. 2 dated 11.02.2021), and the Gelsinki Gelsinki Declaration of the World Medical Association (as amended 2013) was carried out.

Contribution

Contribution: Zemlyanova M.A. — the concept and design of the study, editing; Peskova E.V. — the concept and design of the study, collection of literature data, writing text; Koldibekova Yu.V. — concept and design design, statistical processing of material, writing text; Nedoshitova A.V. — chemical-analytical study, collection and processing of material; Ukhabov M.V. — the concept and design of the study, editing. All co-authors are approving 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 was carried out at the expense of the federal budget.

Received

Received: March3, 2023 / Accepted: May 31, 2023 / Published: June 20, 2023

редкоземельные элементыпроизводство продукции из редкоземельных металловлипидный спектрантиоксидантная защитанегативные эффектыrare earth elementsproduction of rare metal productslipid spectrumantioxidant protectionnegative effectsReferencesВолков А.И., Стулов П.Е., Леонтьев Л.И., Углов В.А. Анализ использования редкоземельных металлов в черной металлургии России и Мира. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2020; 63(6): 405–18. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-6-405-418 https://www.elibrary.ru/hyjansVolkov A.I., Stulov P.E., Leont’ev L.I., Uglov V.A. Analysis of the use of rare-earth metals in ferrous metallurgy in Russia and the world. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Chernaya metallurgiya. 2020; 50(6): 363–74. https://doi.org/10.3103/S0967091220060108 https://elibrary.ru/jsyeccПостолатьева А., Твердов А., Журов А. Редкоземельные месторождения – особенности, сложности и перспективы. Золото и технологии. 2013; (1): 32–6.Postolat’eva A., Tverdov A., Zhurov A. Rare earth deposits – features, difficulties and prospects. Zoloto i tekhnologii. 2013; (1): 32–6. (in Russian)Gwenzi W., Mangori L., Danha C., Chaukura N., Dunjana N., Sanganyado E. Sources, behaviour, and environmental and human health risks of high-technology rare earth elements as emerging contaminants. Sci. Total Environ. 2018; 636: 299–313. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.04.235Gwenzi W., Mangori L., Danha C., Chaukura N., Dunjana N., Sanganyado E. Sources, behaviour, and environmental and human health risks of high-technology rare earth elements as emerging contaminants. Sci. Total Environ. 2018; 636: 299–313. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.04.235Yin X., Martineau C., Demers I., Basiliko N., Fenton J.N. The potential environmental risks associated with the development of rare earth element production in Canada. Environ. Rev. 2021; 29(3): 354–77. https://doi.org/10.1139/er-2020-0115Yin X., Martineau C., Demers I., Basiliko N., Fenton J.N. The potential environmental risks associated with the development of rare earth element production in Canada. Environ. Rev. 2021; 29(3): 354–77. https://doi.org/10.1139/er-2020-0115Harbison R.D., Johnson D.R. Bourgeois M.M., Johnson G.T. Rare earth metals. In: Industrial Toxicology. Lacewood; 2015: 199–204.Harbison R.D., Johnson D.R. Bourgeois M.M., Johnson G.T. Rare earth metals. In: Industrial Toxicology. Lacewood; 2015: 199–204.Устинова О.Ю., Зайцева Н.В., Власова Е.М., Костарев В.Г. Корпоративные программы профилактики нарушения здоровья у работников вредных предприятий как инструмент управления профессиональным риском. Анализ риска здоровью. 2020; (2): 72–82. https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.2.08 https://www.elibrary.ru/tqwjbyUstinova O.Yu., Zaytseva N.V., Vlasova E.M., Kostarev V.G. Corporate programs for preventing health disorders among workers employed at adverse productions as a tool for occupational risk management. Analiz riska zdorov’yu. 2020; (2): 72–82. https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.2.08.eng https://www.elibrary.ru/tagkmpTseng M.T., Lu X., Duan X., Hardas S.S., Sultana R., Wu P., et al. Alteration of hepatic structure and oxidative stress induced by intravenous nanoceria. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012; 260(2): 173–82. https://doi.org/10.1016/j.taap.2012.02.008Tseng M.T., Lu X., Duan X., Hardas S.S., Sultana R., Wu P., et al. Alteration of hepatic structure and oxidative stress induced by intravenous nanoceria. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012; 260(2): 173–82. https://doi.org/10.1016/j.taap.2012.02.008Hardas S.S., Sultana R., Warrier G., Dan M., Wu P., Grulke E.A., et al. Rat hippocampal responses up to 90 days after a single nanoceria dose extends a hierarchical oxidative stress model for nanoparticle toxicity. Nanotoxicology. 2014; 8(S1): 155–66. https://doi.org/10.3109/17435390.2013.868059Hardas S.S., Sultana R., Warrier G., Dan M., Wu P., Grulke E.A., et al. Rat hippocampal responses up to 90 days after a single nanoceria dose extends a hierarchical oxidative stress model for nanoparticle toxicity. Nanotoxicology. 2014; 8(S1): 155–66. https://doi.org/10.3109/17435390.2013.868059Ma J.Y., Mercer R.R., Barger M., Schwegler-Berry D., Scabilloni J., Ma J.K., et al. Induction of pulmonary fibrosis by cerium oxide nanoparticles. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012; 262(3): 255–64. https://doi.org/10.1016/j.taap.2012.05.005Ma J.Y., Mercer R.R., Barger M., Schwegler-Berry D., Scabilloni J., Ma J.K., et al. Induction of pulmonary fibrosis by cerium oxide nanoparticles. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012; 262(3): 255–64. https://doi.org/10.1016/j.taap.2012.05.005Geraets L., Oomen A.G., Schroeter J.D., Coleman V.A., Cassee F.R. Tissue distribution of inhaled micro- and nano-sized cerium oxide particles in rats: results from a 28-day exposure study. Toxicol. Sci. 2012; 127(2): 463–73. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfs113Geraets L., Oomen A.G., Schroeter J.D., Coleman V.A., Cassee F.R. Tissue distribution of inhaled micro- and nano-sized cerium oxide particles in rats: results from a 28-day exposure study. Toxicol. Sci. 2012; 127(2): 463–73. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfs113Tariq H., Sharma A., Sarkar S., Ojha L., Pal R.P., Mani V. Perspectives for rare earth elements as feed additive in livestock – A review. Asian-Australas J. Anim. Sci. 2020; 33(3): 373–81. https://doi.org/10.5713/ajas.19.0242Tariq H., Sharma A., Sarkar S., Ojha L., Pal R.P., Mani V. Perspectives for rare earth elements as feed additive in livestock – A review. Asian-Australas J. Anim. Sci. 2020; 33(3): 373–81. https://doi.org/10.5713/ajas.19.0242Уланова Т.С., Волкова М.В., Вейхман Г.А., Недошитова А.В. К вопросу методического обеспечения определения содержания редкоземельных элементов для производственного контроля. Теоретическая и прикладная экология. 2022; (2): 101–8. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-2-101-108 https://www.elibrary.ru/zatykoUlanova T.S., Volkova M.V., Veykhman G.A., Nedoshitova A.V. To the question of methodological support for determination of rare earth elements for industrial inspection. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2022; (2): 101–8. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-2-101-108 https://www.elibrary.ru/zatyko (in Russian)Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика; 1998.Glantz S.A. Primer of Biostatistics [Mediko-biologicheskaya statistika]. New York: McGraw Hill; 1997. (in Russian)Balaram V. Rare earth elements: a review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling, and environmental impact. Geosci. Front. 2019; 10(4): 1285–303. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.12.005Balaram V. Rare earth elements: a review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling, and environmental impact. Geosci. Front. 2019; 10(4): 1285–303. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.12.005Damian P. A Literature Review of the Health and Ecological Effects of the Rare Earth Elements. Sacramento; 2014.Damian P. A Literature Review of the Health and Ecological Effects of the Rare Earth Elements. Sacramento; 2014.Rim K.T., Koo K.H., Park J.S. Toxicological evaluations of rare earths and their health impacts to workers: a literature review. Saf. Health Work. 2013; 4(1): 12–26. https://doi.org/10.5491/shaw.2013.4.1.12Rim K.T., Koo K.H., Park J.S. Toxicological evaluations of rare earths and their health impacts to workers: a literature review. Saf. Health Work. 2013; 4(1): 12–26. https://doi.org/10.5491/shaw.2013.4.1.12Pagano G., Guida M., Tommasi F., Oral R. Health effects and toxicity mechanisms of rare earth elements – Knowledge gaps and research prospects. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015; 115: 40–8. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2015.01.030Pagano G., Guida M., Tommasi F., Oral R. Health effects and toxicity mechanisms of rare earth elements – Knowledge gaps and research prospects. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015; 115: 40–8. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2015.01.030Li X., Chen Z., Chen Z., Zhang Y. A human health risk assessment of rare earth elements in soil and vegetables from a mining area in Fujian Province, Southeast China. Chemosphere. 2013; 93(6): 1240–6. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.06.085Li X., Chen Z., Chen Z., Zhang Y. A human health risk assessment of rare earth elements in soil and vegetables from a mining area in Fujian Province, Southeast China. Chemosphere. 2013; 93(6): 1240–6. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.06.085Pagano G., Thomas P.J., Di Nunzio A., Trifuoggi M. Human exposures to rare earth elements: Present knowledge and research prospects. Environ. Res. 2019; 171: 493–500. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.02.004Pagano G., Thomas P.J., Di Nunzio A., Trifuoggi M. Human exposures to rare earth elements: Present knowledge and research prospects. Environ. Res. 2019; 171: 493–500. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.02.004Wang C., Luo X., Tian Y., Xie Y., Wang S., Li Y., et al. Biphasic effects of lanthanum on Vicia faba L. seedlings under cadmium stress, implicating finite antioxidation and potential ecological risk. Chemosphere. 2012; 86(5): 530–7. https://doi.org/10.1016/j.chemosphereWang C., Luo X., Tian Y., Xie Y., Wang S., Li Y., et al. Biphasic effects of lanthanum on Vicia faba L. seedlings under cadmium stress, implicating finite antioxidation and potential ecological risk. Chemosphere. 2012; 86(5): 530–7. https://doi.org/10.1016/j.chemosphereZhao H., Hong J., Yu X., Zhao X., Sheng L., Ze Y., et al. Oxidative stress in the kidney injury of mice following exposure to lanthanides trichloride. Chemosphere. 2013; 93(6): 875–84. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.05.034Zhao H., Hong J., Yu X., Zhao X., Sheng L., Ze Y., et al. Oxidative stress in the kidney injury of mice following exposure to lanthanides trichloride. Chemosphere. 2013; 93(6): 875–84. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.05.034Молдогазиева Н.Т., Мохосоев И.М., Мельникова Т.И. Двойственная природа активных форм кислорода, азота и галогенов: их эндогенные источники, взаимопревращения и способы нейтрализации. Успехи биологической химии. 2020; 60: 123–72.Moldogazieva N.T., Mokhosoev I.M., Mel’nikova T.I. The dual nature of reactive oxygen species, nitrogen and halogens: their endogenous sources, mutual transformations and methods of neutralization. Uspekhi biologicheskoy khimii. 2020; 60: 123–72. (in Russian)Shin S.H., Kim H.O., Rim K.T. Worker safety in the rare earth elements recycling process from the review of toxicity and issues. Saf. Health Work. 2019; 10(4): 409–19. https://doi.org/10.1016/j.shaw.2019.08.005Shin S.H., Kim H.O., Rim K.T. Worker safety in the rare earth elements recycling process from the review of toxicity and issues. Saf. Health Work. 2019; 10(4): 409–19. https://doi.org/10.1016/j.shaw.2019.08.005Brouziotis A.A., Giarra A., Libralato G., Pagano G., Guida M., Trifuoggi M. Toxicity of rare earth elements: An overview on human health impact. Front. Environ. Sci. 2022; 10: 948041. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.948041Brouziotis A.A., Giarra A., Libralato G., Pagano G., Guida M., Trifuoggi M. Toxicity of rare earth elements: An overview on human health impact. Front. Environ. Sci. 2022; 10: 948041. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.948041Амлаев К.Р. Дислипидемии: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение. Врач. 2021; 32(5): 16–20. https://doi.org/10.29296/25877305-2021-05-03 https://elibrary.ru/vvthygAmlaev K.R. Dyslipidemia: epidemiology, clinic, diagnostics, prevention and treatment. Vrach. 2021; 32(5): 16–20. https://doi.org/10.29296/25877305-2021-05-03 https://elibrary.ru/vvthyg

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