Features of formation of biliary dysfunctions in children consuming drinking water with high nitrate content

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

В России с 2012 г. снизились показатели детской общей и впервые выявленной заболеваемости на 7 % и составили в 2017 г. 221 104,6 и 175 817,4 на 100 тыс. детского населения [1]. Среди всей патологии лидирующие позиции занимают болезни органов пищеварения в детском возрасте, распространенность которых в 2017 г. составила 12 396,4 на 100 тыс. детского населения. При этом в общей структуре неифекционных заболеваний желудочно-кишечного у детей 30–50 % приходится на функциональную патологию билиарного тракта [1].

Установлено, что в этиологию дисфункций желудочно-кишечного тракта вклад химических техногенных факторов может достигать 35 % [9]. Алиментарный путь поступления токсикантов в организм в ряде случаев является приоритетным и составляет 80 %, опережая даже аэрогенный путь [3]. Основными загрязнителями окружающей среды являются тяжелые металлы (марганец, хром, свинец, никель), ароматические углеводороды, алифатические спирты. В последние годы обсуждается вопрос о глобальном распространении нитратов в воде, почве и продуктах питания [2].

В Пермском крае, имеющем богатую сырьевую базу, работает завод по производству азотосодержащих удобрений, что создает реальные возможности их использования в достаточном количестве для орошения сельскохозяйственных посевов [5]. Источники загрязнения грунтовых вод многообразны, к ним относятся промышленные предприятия (заводы минеральных удобрений, склады химических удобрений), сельскохозяйственные объекты (внесение азотных удобрений, животноводческие комплексы) и свалки твердых бытовых отходов, содержащих химические компоненты различных классов опасности [4].

По данным ряда авторов, активно исследуется процесс применения различных микроорганизмов для селективной очистки почв и сточных вод от техногенных химических веществ [5]. Однако эти методы требуют детального исследования, так как во многих случаях температурный режим препятствует процессу очистки. Эффективность таких методов снижается на практике в результате влияния многих факторов, в первую очередь температурно-влажностного режима [5].

Нитраты в пищеварительном тракте могут частично восстанавливаться до нитритов, которые обладают токсичностью, до 20 раз превышающую исходную. Нитраты вызывают метгемоглобинемию, накапливаясь в организме человека, что приводит к кислородному голоданию клеток в первую очередь нервной, сердечно-сосудистой систем и желудочно-кишечного тракта [6]. Нитраты, поступая с питьевой водой, оказывают негативное влияние на обменные процессы, окислительно-восстановительные реакции, ферментные системы печени, обусловливая развитие дистрофических процессов в гепатоцитах. Кроме того, из нитратов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие тератогенной, мутагенной и канцерогенной активностью [3, 7]. Нитраты способствуют также развитию патогенной кишечной микрофлоры и выделению токсинов, вызывающих интоксикацию всего организма [6].

В настоящее время недостаточно научно обоснованных данных о механизмах развития патологии печени и желчного пузыря у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов. Следовательно, выявление особенностей формирования гепатобилиарных нарушений у детей при воздействии техногенного загрязнения питьевой воды нитратами является актуальной задачей, решение которой позволит разработать в дальнейшем патогенетически обоснованные мероприятия по вторичной профилактике данной патологии.

Цель исследования – изучить особенности формирования билиарных дисфункций у детей при употреблении питьевой воды с повышенным содержанием нитратов.

 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования являлись дети от 7 до 15 лет. Критерии включения пациентов в выборку: отсутствие органической патологии, вирусных гепатитов, гельминтоза, протозооза. Группу наблюдения составили 124 школьника, постоянно проживающих на территории с загрязнением питьевой воды нитратами на уровне 1,3 ПДК. В группу сравнения вышли 52 ребенка, проживающих на территории, где качество питьевой воды соответствовало требованиям гигиенических нормативов.

Медико-биологические исследования выполнялись с соблюдением этических принципов, изложенных в Хельсинкской декларации BMA (1975 г. с дополнениями 1983 г.) и Национальном стандарте РФ ГОСТ-Р 52379-2005 «Hадлежащая клиническая практика» (Good Clinical Practice). Перед исследованием от законных представителей детей получено информированное добровольное письменное согласие.

Предметом исследований являлись данные клинического обследования (осмотр педиатра), медико-социального анкетирования (социальный статус семьи, уровень дохода, жилищные условия семьи, вредные привычки родителей, хронические заболевания родственников), первичная медицинская документация (форма № 112/у), биосубстраты (пробы крови, мочи), лабораторные показатели и результаты функциональных исследований (ультразвуковое исследование).

Лабораторная диагностика выполнялась с помощью автоматического гематологического анализатора А^cТ5diff AL (США), Backman Coulter Inc (Франция); иммуноферментного анализатора Infinite F50, Tecan (Австрия); биохимического анализатора Konelab 20, ThermoFisher (Финляндия); светового микроскопа AXIO Scope.A1 – Германия, Karl Zeiss; проточного цитометра FACSCalibur фирмы Becton Dickinson с использованием универсальной программы CellQuestPrO.

Клинико-лабораторное обследование включало исследование общеклинических, биохимических и показателей антиоксидантной системы по стандартным методикам. Активность окислительных процессов и антиоксидантной системы определяли по уровню общей антиоксидантной активности (АОА) сыворотки крови и содержания малонового диальдегида в плазме крови. Ферментативную функцию печени оценивали по активности трансаминаз – аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы (АЛТ, АСТ), содержанию общего, прямого билирубина в сыворотке крови и щелочной фосфатазы; белоксинтезирующую функцию – по уровню общего белка и альбумина в сыворотке крови.

В качестве критериев оценки отклонений изучаемых гематологических и биохимических показателей использованы возрастные физиологические нормативы лабораторных показателей детей группы сравнения [8].

Оценка качества питьевой воды на содержание N-нитрозаминов (N-нитрозодиметиламина) проведена методом капиллярной газовой хроматографии «Хроматэк-Кристалл-5000» в соответствии с МУК 4.1.1871-04. ПДК нитратов в питьевой воде – 45 мг/л [10].

Ультразвуковое исследование гепатобилиарной системы проводилось на аппарате Toshiba Aplio XG (Япония) с использованием конвексного мультичастотного датчика 2,0–6,0 МГц и оценкой моторно-эвакуаторной функции желчного пузыря по методике М.И. Пыкова.

Химико-аналитическое исследование включало определение в крови и моче N-нитрозодиметиламина методом хромато-масс-спектрометрии с масс-селективным детектором в соответствии с МУК М17-2015. Уровни содержания исследуемых компонентов в крови практически здоровых детей Пермского края, которые проживают в условиях относительно благополучной санитарно-гигиенической ситуации, использовали в качестве критериев оценки контаминации биосред.

Статистический анализ полученной информации осуществлялся с помощью пакета Statistica 6.0 и специально разработанных программных продуктов, сопряженных с приложениями MS-Office. Различия считали статистически значимыми при р ≤ 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате исследований, проведенных отделом химико-аналитических методов анализа (заведующий – доктор биологических наук Т.С. Уланова), установлено, что содержание нитратов в питьевой воде на территории наблюдения составляло 1,3 ПДК, что в 4,7 раза выше показателя на территории сравнения (51,7 ± 12,92 и 10,9 ± 2,71 мг/дм³ соответственно, р = 0,0001).

У детей группы наблюдения заболевания пищеварительной системы диагностировались в 2,6 раза чаще, чем у детей группы сравнения (38,4 и 15 % соответственно, р = 0,001). При этом патология желудочно-кишечного тракта встречалась у детей группы наблюдения в 2,2 раза чаще (48,5 %), чем в группе сравнения (21,0 %, р = 0,001), и была представлена преимущественно билиарной дисфункцией (МКБ10 К82.8).

При проведении химико-аналитических исследований биосред установлено, что средний уровень N-нитрозодиметиламина в крови у детей группы наблюдения составил 0,0036 ± 0,0002 мг/дм³, превышая показатель группы сравнения в 3,3 раза (0,0011 ± 0,0006 мг/дм³, p = 0,001). При этом концентрация нитратов в моче у детей группы наблюдения в 1,8 раза статистически значимо превышала показатели сравниваемой группы (56,82 ± 9,95 и 30,25 ± 3,81 мг/дм³ соответственно, р = 0,001).

У детей группы наблюдения, в отличие от группы сравнения, отмечались более выраженные отклонения гомеостатических показателей в виде гепатоцеллюлярной дисфункции. Так, у 20 % детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов, активность АСТ в сыворотке крови составила 48,14 ± 6,18 Е/дм³, что превышало физиологические значения в 1,3 раза. При этом высокая активность АСТ зарегистрирована лишь у 11,6 % детей группы сравнения (р = 0,05). У 25 % детей группы наблюдения выявлена тенденция к развитию гемолиза, что проявляется повышением уровня общего билирубина в сыворотке крови за счет непрямой фракции в 2,8 раза в отличие от детей группы сравнения (26,76 ± 4,9 и 9,13 ± ± 0,16 ммоль/л, р = 0,0001). Однако в общем анализе крови уровень гемоглобина в пределах физиологической нормы (131,661 ± ± 1,598 г/л). Это свидетельствует о том, что преждевременное разрушение эритроцитов вызывает компенсаторную реакцию, сохраняя стабильным уровень гемоглобина. Установлена достоверная зависимость повышения активности АСТ (R² = 0,42; b₀ = –2,12; b₁ = 75,39; F = 80,41; р = 0,0001) и общего билирубина (R² = 0,16; b₀ = –1,97; b₁ = 69,80; F = 19,73; р = 0,0001) от уровня содержания N-нитрозодиметиламина в крови. Выявлена достоверная причинно-следственная связь повышения активности АСТ от содержания нитратов в моче (R² = 0,59; b₀ = –3,75; b₁ = 0,016; F = 119,99; р = 0,0001).

Отклонения биохимических показателей у детей группы наблюдения сочетаются с признаками напряжения антиоксидантных процессов. Так, уровень общей антиоксидантной активности плазмы крови составил 38,90 ± 1,0 %, что в 1,2 раза выше показателя в группе сравнения (32,04 ± 0,4 %, р = 0,0001). Установлена достоверная причинно-следственная связь между повышением уровня общей АОА в сыворотке крови при увеличении содержания N-нитрозодиметиламина в крови (R² = 0,69; b₀ = –2,56; b₁ = 344,16; F = 296,62; р = 0,0001).

По данным динамического ультразвукового исследования с пробным желчегонным завтраком у детей группы наблюдения выявлены билиарные нарушения преимущественно по гиперкинетическому типу, проявляющиеся увеличением в 1,6 раза объема выделенной желчи в ответ на стимуляцию (0,25 ± 0,09 и 0,15 ± 0,06 мл/мин, р = 0,05) и снижением более чем в 2 раза времени максимального сокращения желчного пузыря на пищевой раздражитель (8,00 ± 2,31 и 17,70 ± 4,65 мин, р = 0,05) относительно показателя группы сравнения. Установлена достоверная зависимость развития билиарной дисфункции по гиперкинетическому типу от уровня нитратов в моче (R² = 0,19; b₀ = –1,16; b₁ = 0,017; F = 6,91; р = 0,016).

ВЫВОДЫ

Таким образом, у детей при пероральном поступлении нитратов с питьевой водой на уровне 1,3 ПДК повышается содержание N-нитрозодиметиламина в крови и нитратов в моче. У детей с контаминацией биосред нитратами формируется оксидативный стресс (повышение уровня АОА), что приводит к развитию гепатоцеллюлярной дисфункции (повышение активности АСТ) и нарушению моторно-эвакуаторной функции желчного пузыря по гиперкинетическому типу на фоне гемолиза эритроцитов (повышение общего билирубина) при стабильном уровне гемоглобина.

About the authors

Olga G. Tolmacheva

FBIS «Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies»

Author for correspondence.
Email: 70tol@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1384-8380

PhD, gastroenterologist of the consultative polyclinic department  

Russian Federation, 82 Monastyrskaya Str., Perm, 614045

Olga Yu. Ustinova

Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologie; Perm State National Research University 

Email: ustinova@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0002-9916-5491

the doctor of medical sciences, professor, deputy Director for Healthcare Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Professor of human ecology and safety department

Russian Federation, 614045, Perm, ul.Monastyrskaya, 82; 614990, Perm, str. Bukireva, 15

Olga A. Maklakova

FBIS “Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies”; Perm State National Research University

Email: olga_mcl@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0001-9574-9353

PhD, Head of the consultative polyclinic department, Associate Professor of human ecology and safety department

Russian Federation, 614045, Perm, str.Monastyrskaya, 82; 614990, Perm, str. Bukireva, 15

Yulia A. Ivashova

Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies

Email: ivashova@fcrisk.ru

Head Department of radiation diagnostics 

Russian Federation, 614045, Perm, Monastyrskaya str, 82

Alexsandra Yu. Vandisheva

Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies

Email: vandisheva@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4180-9394

Head physiotherapy department 

Russian Federation, 82 Monastyrskaya Str., Perm, 614045

References

Supplementary files