medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2018-97-1-25-29medlit-484Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEОсобенности регуляции иммунной системы у детей, проживающих в условиях стронциевой геохимической провинцииPeculiarities of the regulation of the immune system in children residing in conditions of strontium geochemical provinceДиановаД. Г.DianovaD. G.noemail@neicon.ruДолгихОлег ВладимировичDolgikhOleg V.

Д-р мед. наук, зав. отд. иммунобиологических методов диагностики, ФБУН Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения.

e-mail: oleg@fcrisk.ru

MD, PhD, DSci., Professor, Head of Department of immunobiological diagnostic methods, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation; Perm State National Research University, Perm,  614990, Russian Federation; Perm State National Research Polytechnic University, Perm, 614990, Russian Federation.

e-mail: oleg@fcrisk.ru

oleg@fcrisk.ruКривцовА. В.KrivtsovA. V.noemail@neicon.ruСиницынаО. О.SinitsynaO. O.noemail@neicon.ruОтавинаЕ. А.OtavinaE. A.noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения»Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies«Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Минздрава РоссииCentre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks2018141020209712529Copyright © Дианова Д.Г., Долгих О.В., Кривцов А.В., Синицына О.О., Отавина Е.А., 20202020Дианова Д.Г., Долгих О.В., Кривцов А.В., Синицына О.О., Отавина Е.А.Dianova D.G., Dolgikh O.V., Krivtsov A.V., Sinitsyna O.O., Otavina E.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/484

Проведено изучение особенностей клеточной гибели у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием стабильного стронция природного происхождения. Процент нестандартных проб содержания стронция в воде на территории наблюдения составил 16,7 %, что соответствовало превышению предельно допустимой концентрации стронция в питьевой воде на уровне 1,2 ПДК (до 8,4 мг/л). Установлено, что в крови детей, проживающих в условиях стронциевой геохимической провинции, статистически значимо (р = 0,02) в 3,57 раза повышено содержание стронция (0,1 мг/дм3) по сравнению с результатами, полученными у детей, проживающих на территории относительного санитарно-гигиенического благополучия (0,028 мг/дм3). Проведена оценка параметров зависимости «концентрация стронция в питьевой воде — концентрация стронция в крови», получена достоверная зависимость (b0 = 0,04; b1 = 0,012; R2 = 0,44; F = 310; р = 0,00001) повышения в 1,3 раза содержания стронция в крови относительно референтного уровня от концентрации стронция в воде. Установлено, что в диапазоне экспозиции 7,84 ± 0,62 мг/л на 1 мг/л повышения стронция в воде, его концентрация в крови возрастает на 0,012 мг/дм3. Методом проточной цитометрии установлено, что у детей, проживающих в условиях стронциевой геохимической провинции, статистически значимо (р = 0,04 - 0,001) в 1,5–3,8 раза снижено количество CD95+-лимфоцитов (по относительной и абсолютной величине), экспрессия p53, bcl-2, bax и количество Annexin V-FITC+PI- -клеток, погибающих по пути апоптоза, а также статистически значимо (р= 0,001) в 1,5 раз повышено содержание Annexin V-FITC+PI+-клеток, погибающих по пути некроза, по сравнению с группой контроля. Полученные результаты доказывают, что длительное избыточное воздействие на детский организм стабильного стронция, поступающего с питьевой водой, приводит к изменениям функционирования иммунной системы, характеризующимся нарушением регуляции клеточной гибели — ингибированию апоптоза и активации некроза. Установлены соответствующие диапазонам значений стронция в крови на уровне 0,1 [0,04 – 0,11] мг/дм3 диапазоны показателей апоптотической регуляции (относительное содержание, %): CD95+ — 17,50 [15,48; 22,03], р53 — 0,53 [0,22; 0,98], bcl-2 — 0,24 [0,21; 0,36], bax — 5,66 [4,67; 7,84], AnnexinV-FITC+PI- -клетки -0,67 [0,56; 0,88], AnnexinV-FITC+PI+-клетки — 10,58 [9,54; 16,11]. Показатели апоптотической регуляции CD95+, р53, bcl-2, Annexin V-FITC+PI- рекомендуется использовать в качестве индикаторных показателей ранних нарушений иммунного статуса, а также для мониторинга эффективности профилактических мероприятий на территориях стронциевых геохимических провинций.

There was made a study of the features of apoptosis in children drinking potable water with an increased content of stable strontium of natural origin. The percentage of non-standard samples of strontium content in the water on the observation territory was 16.7%, which corresponded to the exceedance of the maximum permissible concentration of strontium in drinking water at the level of 1.2 MPC (up to 8.4 mg/l). In children living in the strontium geochemical province, the blood content of strontium (0.1 mg/dm3) was established statistically significant higher (p = 0.02) in comparison with the results obtained from children living in the territory of relative sanitary and hygienic well-being (0.028 mg/dm3). There was made an estimation of parameters of the dependence between the concentration of strontium in drinking water and the concentration of strontium in the blood was estimated, there was obtained a reliable dependence (b0 = 0.04, b1 = 0.012, R2 = 0.44, F = 310, p = 0.00001) of the increase in the blood content of strontium by the 1.3 times relative to the reference level from the concentration of strontium in water. In the exposure range of 7.84 ± 0.62 mg/L per 1 mg/L increase in strontium in water, its concentration in the blood was established to increase by 0.012 mg/dm3. In children living in the strontium geochemical province (1.5–0.8 times) by the method of flow cytometry, there were established to statistically significant decline the (relative and absolute values) number of CD95+ lymphocytes (p = 0.04-0.001) by 3.8 times, the expression of p53, bcl-2, Bax and the amount of Annexin V-FITC+PI- cells dying via the path of apoptosis, as well as the content of Annexin V-FITC+PI+ cells, dying via necrosis was statistically significantly (p = 0.001) elevated, in comparison with the control group. The obtained results prove the prolonged excessive effect on the children’s organism of stable strontium supplied with drinking water to lead to changes in the functioning of the immune system, characterized by a violation of the regulation of cell death — inhibition of apoptosis and activation of necrosis. The ranges of values of strontium in the blood corresponding to the ranges at the level of 0.1 [0.04-0.11] mg/dm3 are given in the ranges of apoptotic regulation (relative content,%): CD95+ — 17.50 [15.48; 22.03], p53 — 0.53 [0.22; 0.98], bcl-2 0.24 [0.21; 0.36], bax = 5.66 [4.67; 7.84], AnnexinV-FITC+PI- cells: 0.67 [0.56; 0.88], AnnexinV-FITC+ PI+ cells: 10.58 [9.54; 16.11]. The indices of apoptotic regulation of CD95+, p53, bcl-2, Annexin V-FITC+ PI- are recommended to be used as indices of early disorders of the immune status, and also for the monitoring the effectiveness of preventive measures in the territories of strontium geochemical provinces.

стабильный стронцийнестандартные пробыпитьевая водаиммунный статусапоптозstable strontiumnon-standard samplesdrinking waterimmune statusapoptosisReferencesБережнова Т.А., Денисенко В.И. Техногенное загрязнение окружающей среды как фактор риска развития заболеваний. Вестник новых медицинских технологий. 2011; 18(2): 484-6.Berezhnova T.A., Denisenko V.I. Risk assessment for health effects associated with environmental factors. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2011; 18(2): 484-6. (in Russian)Скворцов Л.С., Жмур Н.С. Современное состояние и перспективы улучшения водоснабжения в Российской Федерации. Вестник РАЕН. 2010; (3): 635-9.Skvortsov L.S., Zhmur N.S. State-of-the-art and perspective view of water-supply improvement in Russian Federation. Vestnik RAEN. 2010; (3): 635-9. (in Russian)Старкова К.Г., Долгих О.В., Дианова Д.Г., Лебедева Т.М. Иммуномодулирующие эффекты у детей в условиях воздействия стронция при поступлении с питьевой водой. Гигиена и санитария. 2016; 95(1): 63-5.Starkova K.G., Dolgikh O.V., Dianova D.G., Lebedeva T.M. Immunomodulatory effects in children in conditions of the exposure to strontium due to intake with drinking water. Gigiena i sanitariya. 2016; 95(1): 63-5. (in Russian)Щеплягина Л.А. Подходы к оценке воздействия на детей промышленного загрязнения окружающей среды. Медицина труда и промышленная экология. 1999; (9): 27-30.Shcheplyagina L.A. Approaches to the evaluation of environmental pollution effect on children induced by industry. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 1999; (9): 27-30. (in Russian)Boyum A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of mononuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at Ig. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 1968; 97(21): 77-89.Boyum A. Isolation of mononuclear cells and granulocytes from human blood. Isolation of mononuclear cells by one centrifugation, and of granulocytes by combining centrifugation and sedimentation at Ig. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 1968; 97(21): 77-89.Vanags D.M., Pörn-Ares M.I., Coppola S., Burgess D.H., Orrenius S. Protease involvement in fodrin cleavage and phosphatidylserine exposure in apoptosis. Biol. Chem. 1996; 271(49): 31075-85.Vanags D.M., Pörn-Ares M.I., Coppola S., Burgess D.H., Orrenius S. Protease involvement in fodrin cleavage and phosphatidylserine exposure in apoptosis. Biol. Chem. 1996; 271(49): 31075-85.Долгих О.В., Зайцева Н.В., Кривцов А.В., Старкова К.Г., Дианова Д.Г., Бубнова О.А. и др. Разработка методических подходов к идентификации особенностей генетического полиморфизма и экспрессии генов у детей в условиях воздействия химических средовых факторов на примере стронция. Анализ риска здоровью. 2016; (1): 34-41.Dolgikh O.V., Zaytseva N.V., Krivtsov A.V., Starkova K.G., Dianova D.G., Bubnova O.A., et al. Development of methodical approach to the identifi-cation of the features of the genetic polymorphisms and gene expression in children under influence of chemical environmental factors on the example of strontium. Analiz riska zdorov’yu. 2016; (1): 34-41. (in Russian)МР 2.1.10.0062-12. Количественная оценка неканцерогенного риска при воздействии химических веществ на основе построения эволюционных моделей. Методические рекомендации. М; 2012.MR 2.1.10.0062-12. The quantitative assessment, based on the construction of evolutionary models, of non-carcinogenic risk associated with exposure to chemicals. Methodical recommendations. Moscow; 2012. (in Russian)Манских В.Н. Пути гибели клетки и их биологическое значение. Цитология. 2007; 49(11): 909-15.Manskikh V.N. Pathways of cell death and their biological importance. Tsitologiya. 2007; 49(11): 909-15. (in Russian)Рыжов С.В., Новиков В.В. Молекулярные механизмы апоптотических процессов. Российский биотерапевтический журнал. 2002; 1(3): 27-33.Ryzhov S.V., Novikov V.V. Molecular mechanisms of apoptotic process. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal. 2002; 1(3): 27-33. (in Russian)Р 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.; 2004.R 2.1.10.1920-04. Guide to health risk assessment when exposed to chemicals polluting the environment. Moscow; 2004. (in Russian)

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