Содержание специфических иммуноглобулинов Е к пищевым аллергенам у детей при контаминации ртутью

Введение

В Российской Федерации по состоянию на 14.09.2023 г. выявлено 699 объектов накопленного вреда окружающей среде. Это «объекты завершённой экономической деятельности, опасное воздействие которых не было устранено или устранено не в полном объёме» [1], в результате чего они представляют угрозу как для окружающей среды, так и для здоровья населения, проживающего вблизи и на их территории. Зачастую эти объекты располагаются в непосредственной близости от населённых пунктов, а в отдельных случаях – в границах поселений. Одним из них является промышленная площадка ООО «Усольехимпром», располагающаяся вблизи г. Усолье-Сибирское Иркутской области. За время работы предприятия, по некоторым данным, было использовано около 3300 т ртути, в водные системы поступило 40 т, а в атмосферный воздух – 5 т токсиканта [1]. Его содержание в атмосферном воздухе было выявлено на уровне до 5 ПДК, в почве – до 60 ПДК, в отходах производства – до 700 т. В 1998 г. ртутный электролиз на предприятии был прекращён, но демеркуризация оборудования, здания цеха и близлежащей территории не выполнялась [2].

По данным Е.С. Касинской и А.П. Вертинского, концентрация ртути в атмосферном воздухе в 2020 г. на территории промышленной площадки ООО «Усольехимпром» превышала ПДК в 367 раз [3]. В то же время основной депонирующей средой ртутного загрязнения на урбанизированных территориях считается почва, которая обладает способностью аккумулировать данный токсикант. При этом опасность, обусловленная загрязнением почвы ртутью (Hg), ассоциирована с её основной локализацией в поверхностных слоях: на глубине до 20 см концентрация составляет десятые доли мг, 50 см – сотые доли мг, 100 см – следовые количества [4]. Результаты, полученные японскими учёными, показывают, что в местах длительного хранения ртутьсодержащих отходов Hg может мигрировать в глубь почвенного профиля. Например, в хранилищах на глубине 11 м средняя концентрация ртути составляет 316 ± 164 мкг/кг, 16 м – 226 ± 224 мкг/кг, 18 м – 353 ± 196 мкг/кг [5], что свидетельствует о возможной длительной циркуляции этого вещества в почве. По данным А.Н. Федосеева, на территории промышленной площадки ООО «Усольехимпром» г. Усолье-Сибирское Иркутской области в 2023 г. выявлены концентрации ртути в почве, превышающие гигиенический норматив в 104,7 раза [6].

В настоящее время содержание ртути в атмосферном воздухе г. Усолье-Сибирское регистрируется на уровне предела обнаружения, в почве – на уровне 0,005 мг/кг с максимальной концентрацией 0,0066 мг/кг при ПДК 2,1 мг/кг. В снежном покрове содержание растворимых соединений ртути в среднем не превышает фонового уровня, однако единичные максимальные значения, зафиксированные вблизи территории размещения предприятия химической промышленности, достигают 3,2 относительно фонового уровня [7].

В 2007 г. было установлено, что на территории Иркутской области ртуть являлась источником опасности, в том числе из-за перорального бытового воздействия. При этом дети и подростки являлись основной группой риска [8]. В тот период основным путём поступления ртути в организм был пероральный, связанный с употреблением рыбы. В настоящее время одним из основных источников поступления Hg в организм человека являются зерновые и овощные культуры, выращиваемые на территориях, подверженных антропотехногенному загрязнению. Известно, что при загрязнении ртутью грунта происходит значительный перенос в надземную часть растений данного токсиканта [6], который затем поступает в организм человека. Установлено, что экспозиция растворимыми неорганическими солями ртути способствует поражению тонкого кишечника и почек [9], нарушению функционирования иммунной и эндокринной систем [10], а пренатальное поступление ртути может привести к развитию у детей аллергических патологий [11], в том числе пищевой аллергии.

Цель работы – определить уровень сенсибилизации к пищевым аллергенам у детей, проживающих на территории накопленного вреда окружающей среде.

Материалы и методы

Проведено лабораторное обследование детского населения, проживающего в условиях промышленного центра (г. Усолье-Сибирское) с развитой химической индустрией. Всего обследован 191 ребёнок школьного возраста (11–16 лет). Критерием включения в исследование было постоянное проживание родителей и детей в течение жизни на экспонированной ртутью территории в Усолье-Сибирском с подветренной стороны от промплощадки ООО «Усольехимпром». По признаку содержания ртути в моче все обследуемые были разделены на две группы: группу 1 (основную) составили лица с экскрецией ртути (n = 52, средний возраст 13,64 ± 1,08 года), группу 2 (сравнения) – дети без контаминации биосред ртутью (n = 139, средний возраст 12,63 ± 0,96 года).

Определение уровня контаминации мочи ртутью осуществляли по методу [12]. Предел обнаружения ртути составил 1 нг/г, погрешность метода – не более 15%. Для проведения аллергологических исследований кровь отбирали при помощи вакуумных пробирок из локтевой вены после 12-часового перерыва в приёме пищи. Количественное определение общего иммуноглобулина Е проводилось методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием набора реагентов «ДС-ИФА-IgE общий» производства ООО «НПО Диагностические системы» (Россия). Аллерген-специфические иммуноглобулины Е в сыворотке крови определяли при помощи набора реагентов «IgE-АТ-ИФА» производства «ООО НПО Альт» (Россия) методом твердофазного неконкурентного непрямого иммуноферментного анализа. Набор включал в себя следующие миксты пищевых аллергенов: цитрусовые, морская рыба разных видов, орехи, мучная смесь, мясо птицы, мясные продукты, белок куриного яйца, коровье молоко. Иммуноферментный анализ проводили на автоматическом иммуноферментном анализаторе Stratec Biomedical Gemini (Германия).

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы Statistica 10.0 Stat_Soft^® Inc. Минимальный размер выборки рассчитывали с использованием метода Фишера. Распределение данных оценивалось с помощью критерия Шапиро – Уилка. Сравнение количественных показателей осуществляли по непараметрическому U-критерию Манна – Уитни. Результаты исследований представлены в виде медианы (Ме), верхнего и нижнего (Q₁–Q₃) квартилей. Для оценки зависимости нарушений уровня специфических иммуноглобулинов Е к пищевым антигенам от циркуляции ртути в организме рассчитаны отношения шансов и 95%-е доверительные интервалы (OR [CI]). Анализ моделей зависимости концентрации специфических IgE от уровня экскреции ртути проводился методом нелинейной регрессии. Критический уровень нулевой гипотезы об отсутствии статистически значимых различий во всех случаях принимали как р < 0,05.

Результаты

Результаты проведённых исследований позволили установить, что у детей с контаминацией ртутью уровень общего иммуноглобулина Е статистически значимо не отличался от показателя детей группы сравнения: 41,3 (21,6–97,5) и 37,9 (14,3–82,7) МЕ/мл соответственно (табл. 1).

Содержание специфических IgE к микстам пищевых аллергенов также не имело межгрупповых статистически значимых различий за исключением микста цитрусовых. В этом случае в группе сравнения отмечались статистически значимо более высокие концентрации специфических IgE, находящиеся на уровне 1-го класса оценки сенсибилизации.

На следующем этапе исследуемые показатели были проанализированы в обеих группах в зависимости от наличия либо отсутствия превышения общего IgE референтных значений (100 МЕ/мл). В случае отсутствия повышенных уровней данного показателя медианные значения по всем изучаемым специфическим иммуноглобулинам к пищевым аллергенам статистически значимо не различались между группами в зависимости от наличия (отсутствия) экскреции ртути (табл. 2). Основными аллергенами, в отношении которых был выявлен повышенный синтез специфических IgE, в обеих сравниваемых группах были микст мучной смеси (незначительно повышенный уровень IgE), белок куриного яйца и коровье молоко (умеренно увеличенный уровень).

При повышенной концентрации общего IgE у детей с экскрецией ртути содержание специфических IgE к антигену коровьего молока было статистически значимо выше, чем в группе сравнения (см. табл. 2).

Анализ содержания специфических IgE в группах 1 и 2 в зависимости от уровня общего IgE показал, что у детей, в моче которых ртуть не обнаружена, уровень иммуноглобулинов к белкам коровьего молока был одинаковым вне зависимости от концентрации общего IgE: 14,09 (7,78–22,88) и 13,27 (4,84–17,37) КЕ/л при его нормальных и превышающих референтные значения уровнях соответственно. В группе детей с экскрецией ртути при повышенном уровне общего IgE отмечалось увеличение концентрации данных специфических IgE в три раза по сравнению с показателями обследуемых, имеющих нормальное содержание общего IgE (21,8 (15,64–46,85) и 6,62 (3,92–27,18) КЕ/л соответственно). Содержание специфических иммуноглобулинов Е к остальным пищевым антигенам в обеих группах не имело статистически значимых различий в зависимости от уровня общего IgE. Тем не менее при повышенных уровнях общего IgE отмечались более высокие значения среднегрупповых концентраций специфических IgE к антигенам микста мучной смеси (в 4,5 и 2 раза в основной группе и группе сравнения соответственно) и белка куриного яйца – в 2,5 раза в обеих группах.

Анализ отношения шансов позволил установить, что у детей с экскрецией ртути, имеющих повышенный уровень общего IgE, нарушения концентрации специфических IgE к антигену белка куриного яйца и молока встречались статистически значимо чаще, чем в аналогичной группе сравнения: OR = 1,67; 95% ДИ 1,02–10,59 и OR = 1,29; 95% ДИ 1,09–13,3 соответственно. Далее методом нелинейной регрессии в этой же группе оценивалось наличие связи «маркёр экспозиции (концентрация ртути) – маркёр эффекта (концентрация специфических IgE к пищевым антигенам)». Анализ результатов позволил установить наличие статистически значимой связи в отношении концентрации специфических IgE к антигенам микста мяса птицы: R = 0,67; R² = 0,45; F = 6,44; p = 0,03.

Обсуждение

Результаты анализа распространённости сенсибилизации к пищевым аллергенам в разных регионах России неоднозначны. Например, обследование детей, проживающих в Москве и Московской области, не выявило повышенных уровней специфических IgE к аллергенам коровьего молока [13]. В то же время у детей, проживающих в Екатеринбурге, наиболее частыми причинами тяжёлых аллергических реакций, по данным анкетирования, были коровье молоко и орехи [14]. Обследование детей Нижнего Тагила, в котором приоритетными загрязнителями среды обитания с наибольшим вкладом в формирование риска для здоровья являются в том числе металлы-аллергены [15], показало, что практически все обследуемые с контаминацией биосред никелем, кобальтом и свинцом имели пищевую непереносимость: у 68,9% в качестве аллергенов выступали яйца, у 57,5% – молочные продукты [16]. Необходимо отметить, что молочные протеины и антигены куриного яйца являются основными аллергенами у детей с пищевой анафилаксией (51 и 17% соответственно) [17] и с атопическим фенотипом [18].

В наших исследованиях у детей, проживающих на территории экологического неблагополучия и имеющих контаминацию биосред ртутью, выявлен более высокий уровень сенсибилизации к аллергенам молока, белка куриного яйца и микста мяса птицы. Первые два относятся к группе «большой восьмёрки» [19].

Поскольку обследуемая группа детей не подвергалась активной экспозиции выбросами ООО «Усольехимпром» в различные периоды онтогенеза, её можно считать условно экспонированной, однако нельзя исключать попадание ртути в организм с рыбой, зерновыми культурами, продуктами животноводства, а в младенческом возрасте – с материнским молоком. Ведь при обследовании экспонированного ртутью взрослого населения данного региона в начале 2000-х годов было установлено, что повышенную концентрацию токсиканта в моче имели 30% женщин, а у 43% обследованных родильниц ртуть была обнаружена также в молоке [20].

Хотя точный механизм связи ртути с аллергическими патологиями остаётся неясным, считается, что она может вызывать нарушения как гуморальных, так и клеточных биомаркёров иммунитета. Кроме того, воздействие данного токсиканта способствует развитию митохондриальной дисфункции и апоптоза Т-клеток, а также повышению выработки иммуноглобулина E [21, 22]. Некоторые исследования показали, что пренатальное воздействие ртути повышает уровень иммуноглобулина G, вызывая иммунотоксичность и аллергические патологии у детей [23]. Также показано, что у детей, проживающих в Усолье-Сибирском и имеющих повышенную контаминацию биосред ртутью, отмечается изменение клеточного звена иммунного ответа (снижение иммунорегуляторного индекса CD4⁺/CD8⁺) на фоне активации гуморального иммунитета (повышение CD19⁺, гиперпродукция IgG, а также специфического IgG к ртути), что указывает на признаки хронического воспаления и повышенную гаптенную нагрузку ртутью [24]. Хроническое воспаление поддерживает дисбаланс иммунной системы, повышает проницаемость слизистых оболочек, особенно кишечника, позволяя аллергенам легче проникать в организм, что приводит к срыву толерантности к пищевым продуктам и формированию пищевой аллергии [25]. Кроме того, связываясь с сульфгидрильными группам белков, ртуть может вызвать их конформационные изменения, приводя к изменению функциональной активности. Это касается в первую очередь ферментов первой и второй фаз системы биотрансформации ксенобиотиков, антиоксидантной и иммунной систем [26–29]. Нельзя также исключать возможное модифицирующее влияние ртути на антигенные свойства белковых молекул продуктов питания.

Заключение

Таким образом, для детей, проживающих на территории накопленного вреда окружающей среде и экскретирующих ртуть, отмечается более высокая частота встречаемости нарушений концентрации специфических IgE к антигену белка куриного яйца и молока, а также более высокий их уровень к антигенам молока по сравнению с лицами без контаминации биосред ртутью. В этой же группе установлена статистически значимая связь «маркёр экспозиции (концентрация ртути) – маркёр эффекта» в отношении повышенной концентрации специфических IgE к антигенам микста мяса птицы.