Антропогенное загрязнение городской среды кадмием и никелем и его возможное влияние на развитие рассеянного склероза

влияния тяжелых металлов (ТМ) на распространение болезни может выявить новые факторы в ее развитии [3].

Новизна исследования заключается в оригинальном подходе, связанным с изучением возможного влияния содержания ТМ в городской среде на участие в развитии РС на конкретном примере населения г. Саратова, что ранее не проводилось.

Методика исследования состояла в изучении показателей уровня заболеваемости РС городского населения при антропогенном воздействии кадмия и никеля. Для унификации и получения сопоставимых данных были разработаны карты эпидемиологического и клинического обследования больных, была изучена информация отчетов неврологических кабинетов поликлиник и сформирована выборка пациентов с достоверным РС. В проведении исследования приняли участие 450 человек с РС с данными анамнестического, клинического наблюдения и инструментальной диагностики. Включение в исследование проводилось в соответствии с диагностическими критериями McDonald et al., 2010. Началом заболевания считали момент появления первых симптомов. Время постановки диагноза РС определяли по году его установления неврологом. Критериями исключения были наличие других неврологических заболеваний. В качестве контрольной группы приняли участие в исследовании 30 обследуемых одной возрастной группы обоего пола. Все прошли осмотр и не имели патологии со стороны ЦНС и соматических заболеваний с симптомами, аналогичными

РС. Обследование проводилось среди лиц, которые подписали добровольное информированное согласие относительно взятия в стерильных условиях, из локтевой вены 20 мл крови, с последующим определением содержания кадмия и никеля, а так же определением этих элементов в моче.

Все прошедшие обследование и вошедшие в исследование проживали в г. Саратове, расположенном в Среднем Поволжье, на правом берегу р. Волги, в южной части Восточно-Европейской равнины. Административно по данным 2013 г. Саратов включает 6 районов: Заводской (187,8 тыс. чел.), Ленинский (262,4 тыс. чел.), Кировский (135,1 тыс. чел.), Волжский (73,0 тыс. чел.), Фрунзенский (50,1 тыс. чел) и Октябрьский (118,8 тыс. чел.), общей численностью 827,2 тыс. человек. 4 последних района расположены в центре города и традиционно считаются «центральными». Центральные районы города занимают площадь в 141 км2, что составляет 40,3% площади города, промышленные – 209 км2, или 59,7%. Плотность населения центральных районов – 2,8 тыс. чел, а в промышленных районах – 2,4 тыс. человек на 1 км2.

Анализ природно-ландшафтных и градпла-нировочных особенностей городской территории показал, что Саратов представляет собой мозаику совершенно различных по природным условиям ландшафтных выделов, способствующих накоплению экотоксикантов. Саратов имеет котловинный рельеф в центральной и южной и холмисто-балочный равнинный рельеф в северной частях города. Основная застроенная часть города, включая исторический центр, размещена в Приволжской котловине. Саратовская котловина узкими мысообразными водоразделами делится на три субкотловины: Северную, Центральную и Южную. В Северной возник и развивался Саратов до 20-х годов XX века. Это наиболее освоенная и плотно застроенная часть Саратова. В Центральной расположена северная часть Заводского района с главными машиностроительными предприятиями. Южная представляет собой сочетание крупных промышленных предприятий химии и нефтехимии, нефтехранилищ, агропромышленных комплексов, дачных массивов и жилой застройки разного типа – от частной одноэтажной до многоэтажной. Застройка в южной промышленной зоне (Заводской район) носит «полосчатый» характер: вокруг крупных заводов, а также вдоль линии железной дороги находятся поселки разноэтажной и индивидуальной застройки. Центральная и южная части города расположены в котловине (высота над уровнем моря 50-80 м), окружённой с 3-х сторон невысокими горами Приволжской возвышенности: Лысая (286 м), Лопатина (274 м), Алтынная (251 м), Соколовая (165 м), Увек (135 м).

Рис. 1. Цифрами обозначены горы, окружающие Саратов:

1 – Лысая гора, 2 – Лопатина гора, 3 – Алтынная гора, 4 – Соколовая гора, 5 – Увек

Среди возможных причин роста встречаемости РС наиболее часто указывались промышленные факторы, производственная деятельность, урбанизация городов [4-6]. В то же время г. Саратов – один из развитых в промышленном отношении городов Поволжского региона. Он может быть отнесен к территориям с высокой степенью экологического неблагополучия, так как в городе функционируют большое количество промышленных площадок, на которых расположены предприятия химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей отрасли, теплоэнергетического комплекса, растет производство строительных материалов, машиностроение [7].

Оценка качественных и количественных характеристик показателей состояния атмосферного воздуха проводилась на базе комплексной лаборатории по мониторингу окружающей среды ФГУ «Саратовский областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» прямыми инструментальными исследованиями уровня загрязнения воздуха в жилых районах, вблизи промышленных предприятий и местах с интенсивным движением транспорта. Количественное изучение содержания химических веществ в почве проводилось в Саратовском областном ФГУЗ «Центре гигиены и эпидемиологии». Биологический мониторинг за содержанием кадмия и никеля, находящихся в сыворотке крови и в моче, проводился на базе лабораторной службы Хеликс методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Статистическая обработка результатов выполнена при помощи пакета программ Statistica for Windows, Release 6.0, “StatSoft Inc.” и с использованием программных средств «MS Excel for Windows». Для оценки различий показателей по сравнению с исходными данными были использованы t-критерий Стьюдента и непараметрические методы.

Экспериментальная часть с анализом, обобщением и обсуждением результатов исследования. Результаты первого этапа исследования – характеристика выборки исследования: большую часть обследованных пациентов с РС составляли 290 женщин (64,5%), меньшую 160 мужчин (35,5%). Средний возраст больных на момент обращения был 38±1,6 года. Степень поражения центральной нервной системы значительно варьировала в зависимости от времени возникновения, продолжительности воздействия патологического фактора. В группе сравнения средний возраст составил 34±2,8 лет. В этой группе равномерно были представлены мужчины и женщины.

Предстояло проанализировать степень распространенности РС на территории г. Саратова. В большинстве популяций риск РС приблизительно одинаков и варьирует от 35 до 70 случаев на 100 000 населения [8]. Распространенность РС была рассчитана для всех жителей г.Саратова, отнеся 450 больных на 01.01.2014 г. к численности населения в 840 785 человек. Она оказалась равной 53,5 на 100 000 населения.

Из всех обратившихся в клинику больных с наибольшей частотой отмечались больные с цереброспинальной формой РС с ремитирующим типом течения заболевания. Так, с данной формой патологии в 68,2% случаев больные выявлялись в Ленинском и в 59,5% в Кировском районах г. Саратова. Вторично-прогресирующий тип течения заболевания РС был выявлен в 21,3% случаев, а первичнопрогрессирующее течение заболевания отмечалось у 14,9% пациентов, проживающих в Ленинском и Кировском районах города. Аналогичное распределение типов течения заболеваний РС отмечалось и у больных, проживающих в Заводском и Октябрьском районах г. Саратова (по 13,5%).

Наиболее частым симптомом начала заболевания у больных РС являлось нарушение функций тазовых органов, что, как правило, проявлялось в виде частичной задержки или императивных позывов на мочеиспускание – 55,4%. Напротив, такие симптомы начала заболевания, как ретробульбарный неврит и частичная атрофия дисков зрительных нервов, диагностировались крайне редко, соответственно составляя 3,5% и 0,9%. Больные с данной симптоматикой проживали как в вышеуказанных, так и в остальных районах города. Нетипичными для поражения зрительного нерва при РС являются: отсутствие боли в дебюте; значительное снижение зрения; двустороннее поражение; отсутствие спонтанного восстановления зрения через 2-3недели.

На втором этапе исследования изучено содержание металлов в биосубстратах обследуемых, что является одним из адекватных критериев оценки степени накопления кадмия и никеля. Это было использовано для установления корреляционной зависимости между загрязнением среды ТМ и состоянием здоровья человека. Из 450 обследованных с достоверным РС сформирована идентичная контрольной группа из 30 человек с ремиттирующим типом течения заболевания для изучения содержания никеля и кадмия в крови и моче. Полученные результаты по определению токсичных металлов сравнивали с физиологически допустимыми величинами [911].

Концентрация кадмия в сыворотке крови больных РС составляла у женщин 0,065±0,05 мкг/л и у мужчин 0,071±0,04 мкг/л, превышала референсные значения содержания ТМ, а также наличие его в сыворотке крови обследованных из группы сравнения 0,032±0,03 мкг/л. Аналогичные результаты были получены в отношении содержания в сыворотке крови больных РС никеля, который составлял 0,34±0,09 мкг/л, в то время как в сыворотке крови контрольной группы уровень содержания никеля составлял 0,13±0,06 мкг/л (при уровне токсичности никеля > 50 мкг/л). Еще более наглядным представлялось выявленное нами у обследуемых больных с РС, проживающих в Кировском и Ленинском районах, наличие высокого уровня содержания никеля в моче, равное соответственно 1,8±0, 1 и 1,5±0,09 мкг/л (р < 0,05), что более, чем в 2 раза превышало концентрацию никеля (0,7±0,05 мкг/л) в моче контрольной группы. Вместе с тем, содержание никеля в моче обследуемых пациентов из Заводского и Октябрьского района также было высоким, однако результат не был достоверным (р > 0,05), по сравнению с группой контроля соответственно составлял 1,0±0,09 и 0,9±0,06 мкг/л. Изучаемая нами концентрация кадмия в моче больных, проживающих в Кировском районе, была на уровне 3,6±1,2 мкг/л, а в Ленинском – 4,0±1,59 мкг/л, что превышало средние показатели физиологической нормы соответственно в 1,5-2 раза (р<0,01). Высокие концентрации кадмия и никеля в исследованных биосубстратах обследуемой группы могли быть связаны с их высоким содержанием в окружающей среде.

Анализируемое распределение больных по районам, на наш взгляд, объяснялось концентрированием загрязняющих веществ в объектах городской среды, что было напрямую связано с особенностями городского рельефа и городской атмосферы, являющимися природными факторами экологического риска. В целом город имеет котловинный рельеф в центральной, южной, и холмисто-балочный рельеф в северной своих частях. Последнее и способствует накоплению экотоксикантов, где и расположены Кировский и Ленинский районы.

Рис. 2. «Роза ветров» для г. Саратова за 2013 г.

К факторам, существенно влияющим на распределение ТМ в городской котловине, также относится ветровой режим (рис. 2). На территории города имеет место частая повторяемость ветров западных румбов (52,8%), значительна также доля южных и восточных ветров (43%). Наиболее неблагоприятны ветры южного и западного направлений, оказывающие большое влияние на миграцию загрязняющих веществ в Ленинский и Кировский районы. Таким образом, котлованный рельеф, направление господствующих ветров, частые штили, характерные для г. Саратова, способствуют застою воздушных масс и, следовательно, загрязняющих веществ в селитебной зоне центральных частей города, где и расположен Кировский район.

Следует отметить, что максимальные среднесуточные концентрации кадмия в атмосфере над территорией г. Саратова в 2013 г. были на уровне 0,0015-0,0017 мг/м³, что, ниже среднего содержания кадмия в атмосфере промышленных городов России (0,01 мг/м³), однако это в 5-5,5 раз превышало ПДК. Содержание никеля в атмосферном воздухе г. Саратова обнаруживалось в количестве 0,0073-0,0081 мг/м³ (7,3-8,1 ПДК с.с ). Среднегодовые концентрации кадмия составили 0,0013±0,00021 мг/м³ (4,3 ПДК с.с ) и никеля 0,0061±0,0007 мг/м³ (6,1 ПДК с.с ).

Гигиеническая значимость загрязнения почвы в черте населенного пункта определяется главным образом как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха, с одной стороны, и как индикатора загрязнения атмосферного воздуха, с другой. В городских почвах всех районов города, за исключением Ленинского и Кировского, среднее содержание никеля практически не превышало фоновое. Наиболее опасные концентрации никеля были связаны, в основном, с очагами локального загрязнения на территории отдельных промышленных предприятий, в основном расположенных в Ленинском районе, что на фоне высокого естественного содержания элемента могло представлять угрозу для людей, проживающих в непосредственной близости от источников загрязнения. Было выявлено значительное загрязнение почв северной и центральной частей (Ленинский и Кировский районы) города никелем на площади 100-120 га с концентрацией в пределах 15001700 мг/кг (18,8-21,3 ПДК).

Выводы:

• 1.    В отдельных районах города заболеваемость РС представлена не равномерно. 86,5% больных проживали в Ленинском и Кировском районах города.

• 2.    Повышение заболеваемости РС коррелирует с высоким уровнем содержания кадмия и никеля в отдельных районах городской среды.

• 3.    Высокий уровень загрязнения окружающей среды кадмием и никелем может являться пусковым моментом в развитии заболевания РС.

• 4.    С целью уменьшения роста заболеваемостью РС рекомендовать с профилактической целью рациональное и сбалансированное по витаминному и микроэлементному составу питания.