Нейрофизиологические и иммунобиохимические изменения у лиц, работавших в контакте с ртутью, и не экспонированного в производственных условиях населения

Введение

Известно, что объекты накопленного вреда, содержащие опасные загрязняющие вещества, являются источниками негативного воздействия на окружающую среду, которое обусловливает значительное ухудшение здоровья людей, сокращает продолжительность жизни [1]. Яркий пример – промышленное загрязнение предприятием ООО «Усольехимпром» площади в 600 га территории, на которой захоронено более 10 000 т токсических отходов, одним из которых является металлическая ртуть, представляющая наибольшую опасность. Ртуть, активно применяемая в промышленности, – глобальный загрязнитель с нейротоксичными свойствами [2–4]. Было установлено, что в результате деятельности промышленного объекта ООО «Усольехимпром» (Усольский район) у людей, живущих рядом с местами вторичного загрязнения, содержание ртути в организме было выше допустимых значений [5], и только у 42,8% концентрация ртути не превышала нормальных значений [6].

Сотрудники ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» установили, что воздействие ртути обусловливало негативные последствия для здоровья: психопатологические проявления и неврологическую симптоматику, в том числе энцефалопатии и невропатии, выраженный психоорганический синдром [7–9]. У лиц, подвергшихся воздействию ртути, наблюдались изменения в концентрации норадреналина, отмечалось повышение уровня дофамина, серотонина и гистамина [10, 11].

Диагностика нарушений здоровья, возникающих при производственном воздействии химических веществ, у жителей городов, на территории которых расположены предприятия химической промышленности, – одна из актуальных задач профилактической медицины. Авторы провели исследование заболеваемости населения г. Усолье-Сибирское. По данным литературы, причинами её повышения были загрязнение окружающей среды и отдалённые последствия воздействия вредных производственных факторов [12–14]. Однако если у работников химического предприятия, контактировавших с парами металлической ртути, считается доказанной корреляция патологических изменений ЦНС и периферических нервов и контакта с токсикантом, то у населения, проживающего в зоне, загрязнённой тяжёлыми металлами, такая взаимосвязь не выявлена.

Цель исследования – изучить нейрофизиологические и иммунобиохимические изменения при ингаляционной экспозиции ртутью работавших на производстве и взрослого населения в зависимости от удалённости места проживания от очага ртутного загрязнения.

Материалы и методы

Обследованы лица мужского пола: группа 1 – стажированные работники химического производства, подвергавшиеся воздействию металлической ртути (n = 47, средний возраст 49,2 ± 4,4 года, стаж 18,1 ± 5,6 года); группа 2 – пациенты в отдалённом периоде хронической ртутной интоксикации (ХРИ) (n = 51, средний возраст 53,4 ± 4,3 года, стаж 15,7 ± 2,7 года). В период наблюдения средние концентрации ртути достигали в рабочей зоне 0,046 мг/м³, максимальные значения – до 0,05 мг/м³, что выше ПДК в 2–5 раз. В цехе ртутного электролиза, где работали обследованные, с 1987 по 1992 г. концентрации ртути превышали ПДК в 8–20 раз и составляли 0,08–0,2 мг/м³ [5].

На следующем этапе обследовали взрослое население г. Усолье-Сибирское. Критерии включения – постоянное проживание с подветренной стороны от промплощадки ООО «Усольехимпром» на экспонированной ртутью территории. Критерии исключения: работа в цехе ртутного электролиза и предприятий, где ртуть является элементом технологического процесса; контакт с ртутью в результате бытового загрязнения, аварийных ситуаций; наличие на момент обследования острых инфекционных болезней, обострение хронических болезней. Все обследованные – лица мужского пола. По удалённости места жительства от промплощадки были сформированы две группы: I зона – группа 3 (средний возраст 47,4 ± 3,9 года); II зона – группа 4 (средний возраст 48,1 ± 4 года). В I зоне (менее 3 км от промплощадки) проживали 40 ± 9,1% обследованных, во II зоне (3–5 км) – 60 ± 7,9% обследованных. Результаты сопоставляли с группой сравнения (n = 36, мужчины, не имевшие контакта с токсическими веществами, средний возраст 51,6 ± 6,8 года).

Наряду с высоким содержанием ртути до 2006 г. было выявлено снижение уровня ингаляционной нагрузки в 2007–2023 гг. по сравнению с уровнями до 2000 г.: в группе 1 – в 12,6 раза; в группе 2 – в 10,2 раза. Такая динамика обусловлена меньшим загрязнением воздушной среды промплощадки после прекращения использования ртути в технологическом процессе [15].

Электроэнцефалографию (ЭЭГ) выполняли с использованием многофункционального комплекса «Нейрон-Спектр-5». Анализ ЭЭГ включал изучение основных нормальных и патологических ритмов. При описании каждого ритма указывались: частота, характерная для определённого состояния и области мозга; индекс и представленность ритма; особенности изменений ритма во времени при изменении функциональной активности мозга; наличие эпилептиформной активности [16]. Стимуляционная электронейромиография (ЭНМГ) была выполнена с помощью электронейромиографа «Нейро-ЭМГ-Микро» («Нейрософт», Иваново). Исследование заключалось в анализе состояния сенсорных и моторных волокон срединного и локтевого нервов. Процедура включала стандартное размещение поверхностных пластинчатых электродов для регистрации. Оценку функциональности сенсорных аксонов проводили по антидромной методике тестирования. Для количественного определения уровней серотонина, дофамина и мозгового нейротрофического фактора использовали метод твердофазного конкурентного иммуноферментного анализа на микропланшетах с применением соответствующих тест-наборов производства Cloud-Clone Corp.: 5-Hydroxytryptophan (5-HTP), Dopamine (DA), Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) соответственно. В сыворотке крови также анализировали концентрацию нейротропных аутоантител (АТ) класса G методом твердофазного иммуноферментного анализа и с помощью оригинальной идиотип-антиидиотипической тест-системы «ЭЛИ-Н-Тест» (Россия). Для определения уровня АТ иммуноферментным методом использовали автоматический анализатор Gemini (Stratec Biomedical, Германия).

Все процедуры выполнены в соответствии с этическими стандартами. Каждый участник получал информацию о целях, методах и потенциальных рисках, дал согласие на участие в исследовании. Согласие было одобрено Комитетом по биомедицинской этике ФГБНУ ВСИМЭИ (заключение ЛЭК № 1 от 21.02.2023 г.). Таким образом, права и благополучие участников были защищены, здоровью не был причинён вред.

Результаты

При исследовании ЭЭГ у всех пациентов обнаружены изменения: дезорганизация активности ЭЭГ и появление медленных волн. Наиболее значительные отклонения от нормы установлены в группе 2: диффузная асинхронная активность в диапазонах медленных Θ- и Δ-волн, указывающая на структурные изменения, особенно в подкорковых областях. Выраженные отклонения наблюдались у 47,3% участников, умеренные ‒ у 50%. Вышеописанный паттерн отклонений выявлялся у 25%, умеренные нарушения ‒ у 72,5%. В группе 1 изменения были менее выражены. Результаты существенно отличались от полученных в группах 3 и 4 и в группе сравнения. Анализ показателей в группах 3 и 4 значимых различий не выявил, но были зафиксированы умеренные общемозговые изменения. Патологическое воздействие соединений ртути на срединные отделы мозга выявлено у всех участников исследования. Активность верхнестволовых структур подтверждалась наличием вспышек Θ- и Δ-волн, а нижнестволовых ‒ пароксизмами высокоамплитудных (свыше 120 мкВ) гиперсинхронных α-волн. Наиболее выраженные нарушения в области срединных отделов наблюдались в группах 1 и 2, а в группах 3 и 4 такие отклонения встречались значительно реже (табл. 1).

У обследованных выявлены очаговые изменения в височных, лобных, затылочно-теменных отделах. Изменения регистрировались в виде медленноволновой активности в форме пароксизмов в Θ-диапазоне. Чаще патологические нарушения в виде отдельных очагов наблюдались в группах 1 и 2 при ХРИ в лобных отведениях (табл. 2).

Сравнение индексов активности волн показало различия между группами 1 и 2 по Δ-индексу и β1-индексу. Во второй группе наблюдалась более высокая Δ-активность, в первой группе преобладала β1-активность. Во второй группе α-ритм встречался реже, а β-ритм и активность Δ-диапазона были более выражены. Между группами 3 и 4 значимых различий в распределении ритмов не обнаружено, однако активность Δ-диапазона в этих группах была выше по сравнению с группой сравнения (табл. 3).

Состояние периферических нервов в группе 1 при сопоставлении результатов с группой сравнения характеризовалось снижением скорости распространения возбуждения импульса (СПИ) в ногах, возрастанием резидуальной латентности срединного нерва, поражением локтевого нерва в области локтя. При ХРИ снижалась СПИ по моторным аксонам в руках и в области локтевого сустава локтевого нерва (табл. 4).

У пациентов группы 3 было обнаружено снижение СПИ в дистальном отделе срединного и локтевого нерва. В группах 3 и 4 увеличивался проксимально-дистальный коэффициент. При исследовании сенсорных аксонов периферических нервов в группе 1 было выявлено снижение амплитуды потенциалов действия (ПД) срединного и локтевого нервов, фиксировалось снижение СПИ по локтевому нерву (табл. 5). В группе 2 наблюдалось снижение амплитуды ПД и СПИ по нервам на руках.

В группах 3 и 4 уровень дофамина, АТ к дофаминовым рецепторам и BDNF был статистически значимо ниже, чем в группе сравнения (табл. 6). Установлена кратность межгрупповых различий по дофамину и BDNF – в 3 и 5 раз соответственно.

Обсуждение

В группах обследованных выявлены сходные изменения на ЭЭГ, которые указывали на умеренные диффузные нарушения: наличие полиритмичной полиморфной активности с увеличенной долей медленных волн; неравномерное распределение ключевых ритмов по разным областям мозга; нарушение правильного топического распределения основных ритмов ЭЭГ; наличие очага патологической активности различной локализации; дисфункцию срединных структур; изменение интегральных характеристик ЭЭГ. Общность этих признаков подтверждает токсическое воздействие ртути на структуры головного мозга, особенно на подкорковые зоны.

Изменения в сенсорных и моторных аксонах верхних конечностей у обследованных группы 1 заключались в снижении СПИ в области локтя по локтевому нерву и возрастание РЛ срединного и локтевого нервов. В отдалённом периоде ХРИ снижалась СПИ в дистальном отделе моторного компонента и возрастала РЛ на руках. По сенсорному компоненту снижалась амплитуда ПД нервного ствола и СПИ не только в группе 1, но и в группе 2, когда контакта с токсикантом не было на протяжении длительного времени.

У лиц, проживающих в загрязнённой ртутью зоне, изменения в периферических аксонах характеризовались снижением СПИ по моторному компоненту в дистальном отделе локтевого нерва (группа 3); возрастанием проксимально-дистального коэффициента на верхних конечностях, что говорит об относительном снижении СПИ в дистальном отделе аксонов. Снижение СПИ в дистальном отделе срединного нерва установлено у 60% лиц группы 3 и у 45% лиц группы 4; по локтевому нерву снижение выявлено у 55% обследованных группы 3 и у 48% обследованных группы 4. По сенсорному компоненту установлено снижение СПИ по локтевому нерву в группах обследованных 3 и 4.

В работах сотрудников ФГБНУ ВСИМЭИ показано, что патология центральных и периферических проводящих путей, возникшая вследствие воздействия ртути, индуцируется антигенными структурами [17, 18]. Возрастание количества иммунных клеток сопряжено с демиелинизацией аксонов, гибелью олигодендроцитов в ЦНС. Установленное увеличение времени прохождения импульса по проводящим структурам нервной системы, возможно, подтверждает вклад перечисленных процессов в блокирование ремиелинизации. Вероятно, выявленные нами изменения относятся к универсальной форме реакции нервной системы на патологическое воздействие – нарушении миелиновой оболочки.

У лиц, проживающих в непосредственной близости от промплощадки (группы 3 и 4), обнаруженные АТ являются, вероятно, предвестниками развития неврологических нарушений. Одно из объяснений низких уровней аутоантител может быть связано с повышенными уровнями антигенсвязанных АТ и образованием иммунных комплексов, что подтверждалось результатами исследования Maftei M. и соавт. [19]. Изменение титра АТ к дофаминергическим рецепторам свидетельствует о нарушениях в работе соответствующих нейронных систем [20]. Если уровень АТ, направленных против данных рецепторов, повышается, это может мешать их взаимодействию с нейромедиатором или влиять на проводимость по сигнальным путям, что способствует развитию патологий ЦНС [21]. Поэтому контроль уровня АТ у лиц, подвергавшихся воздействию паров ртути, прогностически значим и указывает на необходимость тщательного и регулярного мониторинга состояния ЦНС.

Также для обследованных, проживающих в непосредственной близости от промплощадки (группы 3 и 4), установлено снижение содержания дофамина и BDNF. Ранее было показано, что у стажированных работников, контактировавших с ртутью, отмечалось снижение содержания серотонина, а у пациентов в отдалённом периоде ХРИ возрастала концентрация дофамина и снижался уровень BDNF [11]. Низкие значения BDNF, выявленные у этих пациентов, сопоставимы с патологическими изменениями в структурах головного мозга, установленными с помощью ЭЭГ [22, 23]. Известно, что BDNF участвует в регуляции дифференцировки нейрональных клеток, процессах ветвления дендритов и формирования новых синапсов [24]. Снижение уровня BDNF может свидетельствовать о нарушениях восстановления нервной ткани. Сбалансированное взаимодействие иммунобиохимических компонентов обеспечивает нормальное функционирование нервной системы [25]. У людей, проживающих вблизи промышленной зоны, выявлены нейрофизиологические и иммунобиохимические нарушения, что свидетельствует о сложных патологических изменениях при воздействии металлической ртути [26, 27].

Заключение

Таким образом, установлено, что у лиц, проживающих в непосредственной близости от промплощадки химического комбината, но не подвергавшихся воздействию металлической ртути на производстве, формируются однонаправленные, но менее выраженные изменения по сравнению с теми, что были выявлены у работников, подвергавшихся воздействию токсиканта на производстве. У обследованных жителей определяются патологические изменения в ЦНС при тестировании сенсорных и моторных аксонов периферических нервов. Установлен дисбаланс нейромедиаторов, что может являться одним из факторов, лежащих в основе развития установленных нами нарушений по ЭЭГ и в периферических нервах. Полученные результаты подтверждают важность дальнейших комплексных исследований здоровья населения, проживающего в зонах выбросов ртутных производств, что неоднократно обосновывалось литературными данными [28]. Экологический ущерб, нанесённый деятельностью вредного химического производства, следует оценивать как значительный.