Особенности формирования билиарных дисфункций у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов

Полный текст

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.

Об авторах

Ольга Геннадьевна Толмачева

ФБУН "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения"

Автор, ответственный за переписку.
Email: 70tol@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1384-8380

кандидат медицинских наук, врач-гастроэнтеролог консультативно- поликлинического отделения

Россия, 614065 г.Пермь, ул.Монастырская 82

Ольга Юрьевна Устинова

ФБУН "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения";Пермский государственный национальный исследовательский университет

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

доктор медицинских наук, профессор, зам. директора по лечебной части, заведующий кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности Пермский государственный национальный исследовательский университет

Россия, 614065 г.Пермь ул.Монастырская 82; 614990 г. Пермь, ул. Букирева 15

Ольга Анатольевна Маклакова

ФБУН "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения";Пермский государственный национальный исследовательский университет

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

к.м.н., заведующая консультативно-поликлиническим отделением, доцент кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности Пермский государственный национальный исследовательский университет

Россия, 614065 г.Пермь ул.Монастырская 82; 614990 г. Пермь, ул. Букирева 15

Юлия Анатольевна Ивашова

ФБУН "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения"

Email: ivashova@fcrisk.ru

заведующая отделением лучевой диагностики

Россия, 614065 г.Пермь, ул.Монастырская 82

Александра Юрьевна Вандышева

ФБУН "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения"

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

заведующая отделения физиотерапии 

Россия, 614065 г.Пермь, ул.Монастырская 82

Список литературы

Дополнительные файлы