Диагностика функциональных состояний человека и оценка рисков нереализации трудовой успешности на основе анализа биохимических маркеров

В настоящее время весьма актуальным являются вопросы оценки функционального состояния человека, что напрямую определяет возможности выполнения различных видов деятельности, а также повышает вероятность адекватного прогнозирования уровня работоспособности индивида на ближайшие годы.

Анализ существующей литературы показал следующее: эффективные методики, позволяющие достоверно спрогнозировать уровень работоспособности человека в долгосрочной перспективе, что весьма важно для работников, приближающихся к старшей возрастной группе, находятся на стадиях разработки.

Многие ученые (биохимики, физиологи, медики) сходятся во мнении, что с возрастом происходит накопление физиологического износа, величину которого можно определить с помощью ряда биомаркеров, которые бы отражали работу систем организма, обуславливающую эффективную деятельность человека [1, 2]. Не вызывает сомнений, что множество факторов и механизмов оказывают влияние на развитие того или иного функционального состояния. Это индивидуальные особенности психологических и физиологических функций человека, условия труда, особенности жизнедеятельности и др. [2, 3]. В литературных источниках встречается информация о разработке нейросетевой модели количественной оценки функциональных состояний человека, в основу которой положены показатели прогнозирования его биологического возраста: стабилометрический показатель, систолическое и диастолическое артериальное давление, среднее давление, масса тела, рост и паспортный возраст. Ученые делают заключение, что именно функциональное состояние человека определяет степень отклонения паспортного (календарного) возраста от прогнозируемого биологического [4].

Другими исследователями был предложен ряд индикаторов, по которым можно делать прогнозы в плане здоровья сотрудников: систолическое артериальное давление, диастолическое артериальное давление, соотношение талии и бедер, холестерин липопротеинов высокой плотности, соотношение общий/холестерин липопротеинов высокой плотности, гликозилированный гемоглобин, кортизол в моче, норэпинефрин в моче, адреналин в моче, альбумин, интерлейкин-6, С-реактивный белок, пиковый поток (показатель функции легких), фибриноген, клиренс креатинина (показатель функции почек) и др. Установлено, что отклонение в данных показателях от нормы имеет значительную корреляцию со смертностью, частотой сердечно-сосудистых заболеваний, изменениями физического функционирования и изменениями когнитивного функционирования. Выявлено, что наиболее активно происходят изменения со стороны сердечно-сосудистой и нейроэндокринной систем [5].

В связи с этим особый интерес представляет определение критических периодов начала развития мультифакторных патологий на уровне биохимических процессов по различным возрастным группам с помощью анализа медико-биологических данных, полученных в результате клинико-лабораторных исследований.

Цель исследования – выявление наиболее подходящих индикаторов оценки функциональных состояний человека и прогнози- рования рисков нереализации его трудовой успешности в долгосрочной перспективе для снижения показателей упущенной выгоды в производстве валового регионального продукта Воронежской области от смертности населения в трудоспособном возрасте от неинфекционных заболеваний.

Материал и методы исследования

В ходе работы были проанализированы результаты диспансеризации лиц (обезличенный цифровой материал) г. Воронежа. Из архивных материалов 2019-2020 гг. были сформированы выборочные совокупности пациентов клинического стационара по следующим возрастным группам: 35-45, 46-55, 56-60, 61-65, 66-70, 71-80 лет, 81 год и старше. Для анализа были выбраны следующие показатели: уровень холестерина, глюкозы и билирубина в крови. Данные представляли собой массивы для 7 возрастных групп, для каждой группы было выбрано 2 массива: первый массив (опытная группа) – показатели пациентов с патологией в результатах анализа, второй (контрольная группа) – показатели лиц без патологий. В контрольную группу вошли относительно здоровые люди, у которых на момент обследования не было зарегистрировано ни острых заболеваний, ни обострения хронических патологий. Опытная группа включала пациентов с различными заболеваниями. Для анализа каждого показателя в каждой возрастной группе в контрольной и опытной выборках использовали результаты, полученные от 30 человек (15 мужчин и 15 женщин). Для анализа данных пациентов мы применяли корреляционный, кластерный и факторный анализы в программе STADIA.

Были рассчитаны экономические потери региона от смертности трудоспособного населения: упущенная выгода в производстве валового регионального продукта (ВРП) и индекс экономических потерь [6].

Результаты исследования и их обсуждение

Нулевые корреляции между уровнями холестерина, глюкозы и билирубина в крови пациентов свидетельствуют о статистической независимости выбранных показателей, т.е. изменение одного из них ничего не говорит нам о поведении другого. Выявленная автономность данных биологических критериев означает, что уровни холестерина, глюкозы и билирубина отражают различные физико- химические процессы метаболизма человека или фазы жизненного цикла.

Известно, что сердечно-сосудистая система является одной из основных физиологических систем человека, определяющей его биологическую активность. Анализ динамики заболеваемости в мире свидетельствует о своеобразной эпидемии: количество пациентов с патологиями сердца и системы кровообращения резко увеличивается, особенно с заболеваниями, характеризующимися гипертонией. Одним из биомаркеров состояния сердечно-сосудистой системы является уровень холестерина в крови, так как считается, что увеличение его содержания в крови является одним из пусковых механизмов атеросклеротического повреждения сосудов. Известно, что данный процесс сильно (на несколько десятков лет) растянут во времени. Считается, что с возрастом изменение стенки сосудов является закономерным явлением, хотя и не облигатным. Особую тревогу вызывает факт преждевременного атеросклероза, когда клинические проявления атеросклеротических поражений сосудов наблюдаются ранее 60 лет.

Нами было установлено, что у здоровых женщин наблюдается повышение среднего значения уровня холестерина уже в 46-55 лет по сравнению с предыдущей возрастной группой (рис. 1). Если сравнивать по гендерному признаку, то у мужчин (3555 лет) выявлено более значимое увеличение уровня холестерина по сравнению с женской группой как в норме, так и при патологии. Наиболее высокие по выборке при патологии средние значения уровня холестерина наблюдались у женщин 56-65 лет и у мужчин 61-65 лет. Уровень дисперсии данного показателя у мужчин и женщин с патологией был существенно выше, чем у здоровых лиц, начиная с возраста 46-55 лет.

В ходе анализа результатов диспансеризации трудоспособных лиц выявлено, что, начиная уже с 35 летнего возраста, у половины обследованных уровень общего холестерина превышает приемлемый, что является фактором риска развития атеросклероза. При этом статистический анализ показал, что самый высокий процент смертности от сердечно-сосудистых заболеваний – в группе лиц 46-55 лет, что, согласно литературным данным, свидетельствует о раннем проявлении атеросклероза [7]. Считается, что скорость атеросклеротического поражения сосудов с возрастом только увеличивается.

□ Женщины норма

□ Мужчины норма

□ Женщины с патологией

3 Мужчины с патологией

Рис. 1. Уровень холестерина (ммоль/л) в группах в зависимости от гендерной и возрастной принадлежности в норме и при патологии

Возраст пациентов

□ Женщины норма                □ Женщины с патологией

□ Мужчины норма                 3 Мужчины с патологией

Рис. 2. Содержание глюкозы (ммоль/л) в сыворотке крови людей в зависимости от гендерной и возрастной принадлежности в норме и при патологии

По мере увеличения возраста средние показатели уровня глюкозы в крови в анализах лиц без патологии плавно увеличиваются (рис. 2). В анализах пациентов с патологией была обнаружена аномалия в значениях показателя у групп 46-55 и 55-60 лет (однако для более точных заключений требуются массивы с большей выборкой данных). Уровень дисперсии данного показателя у мужчин и женщин с патологией был существенно выше, чем у здоровых лиц, особенно в возрастной период 46-60 лет у обоих полов и далее только у мужчин в более старших группах.

В ходе анализа результатов диспансеризации трудоспособных лиц выявлена гипергликемия, наряду с гиперхолестеринемией у более чем половины обследованных, начиная с 46 летнего возраста. При этом гипергликемия и артериальная гипертензия являются факторами, синергично усиливающими атеросклеротическое поражение сосудов. Данные результаты свидетельствуют о негативных изменениях, которые могут привести к снижению функциональных возможностей организма и потере трудоспособности.

По мере увеличения возраста средние показатели уровня билирубина в крови в анализах лиц без патологии показывают плавный рост до 66-70 лет (рис. 3). В анализах пациентов с патологией было обнаружено резкое увеличение значений и дисперсии значений данного показателя у женщин возраста 61-65 лет и у мужчин в возрасте 46-55 лет (однако для статистически более точных заключений требуются массивы с большей выборкой данных).

Кластерный анализ показал, что ближайшими являются кластеры биохимических показателей групп лиц 66-70 лет с патологией и 71-80 лет без патологии, 61-65 лет с патологией и 66-70 лет без патологии, 4655 лет с патологией и 46-55 лет без патоло- гии, 56-60 лет с патологией и 61-65 лет без патологии, т.е. наличие патологий снижает функциональный возраст человека в среднем на 5 лет.

С помощью факторного анализа было установлено, что влияние на биохимические показатели крови оказывают все рассмотренные факторы: наличие/отсутствие патологии, пол и возраст участников исследования. Для таких показателей, как уровни холестерина, глюкозы и билирубина в крови наиболее значимым фактором является наличие/отсут-ствие патологии; следующий по значимости фактор – пол; последний по значимости фактор – это возраст человека.

Результаты расчетов экономических потерь Воронежской области в 2015-2018 гг. от смертности трудоспособного населения от сердечно-сосудистых патологий представлены на рис. 4, 5.

Возраст пациентов

□ Женщины норма                □Женщины с патологией

□ Мужчины норма                 в Мужчины с патологией

Рис. 3. Уровень билирубина (мкмоль/л) в группах в зависимости от гендерной и возрастной принадлежности в норме и при патологии

Рис. 4. Упущенная выгода (млн руб.) в производстве ВРП в результате смертности трудоспособного населения от болезней системы кровообращения в Воронежской области

Рис. 5. Индекс экономических потерь в производстве ВРП в результате смертности трудоспособного населения от болезней системы кровообращения в Воронежской области

Заключение

Новая реальность такова, что границы функционального возраста изменяются. Считается, что это происходит под влиянием ускорения темпов жизни, что усиливает стрессовую нагрузку на организм и проявляется, например, в виде гипертонической болезни. Кроме этого, негативно влияет технический прогресс, ухудшение экологических условий, повсеместное использование вредных синтетических материалов, изменение качества питания в худшую сторону.

В связи с этим происходит сдвиг парадигмы успешной профессиональной старости. Для того чтобы человек оставался активным, трудоспособным в возрасте 60+, необходимо изменить подход для достижения цели: нужно контролировать биохимические показатели функционального состояния организма и как можно раньше начинать работать над профилактикой влияния медико-биологических факторов, снижающих трудоспособность сотрудников. Как правило, запуск негативных изменений в организме вследствие физиологического износа происходит на ~ 15 лет раньше того, как можно зафиксировать клинические проявления данных процессов. В связи с этим более эффективным будет профилактика физиологического износа организма: мероприятия (лучше индивидуального характера), направленные на более молодые возрастные группы сотрудников.

Социально-значимые заболевания, в том числе и сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), представляют собой тяжелое бремя для страны на макроэкономическом уровне. Например, в США экономические потери от ССЗ составляют 1-3% ВВП, а непрямые потери до ~ 4 раз выше [8]. Затраты на помощь больным гипертензией в мире превышают 100 млрд. долларов в год [9]. Данные по экономическим потерям от неинфекционных заболеваний в Российской Федерации фрагментарны и представлены обычно по стране в целом [10]. Что касается отдельных регионов, то есть информация по Рязанской области, где непрямые потери от ССЗ составляют 4,9% валового регионального продукта [11]. В Воронежской области ССЗ составляют 58 % от общей смертности в регионе, причем 35 % из этого числа умирают в трудоспособном возрасте. Считается, что можно предотвратить ~ 70% преждевременных летальных исходов от данного вида патологий [12]. Поэтому для снижения показателей упущенной выгоды в производстве ВРП Воронежской области от смертности населения в трудоспособном возрасте от неинфекционных заболеваний важно разрабатывать стратегические программы профилактики, ранней диагностики и помощи пациентам с ССЗ, которые будут направлены на снижение инвалидизации и смертности среди населения.

В условиях пандемии COVID-2019 обозначенная проблема приобретает еще более высокую актуальность. Как показали новейшие исследования, инфекция SARS-CoV-2 вызывает микрососудистую патологию: вирус проникает во внутренний слой сосудов и разрушает клетки [13]. Данная способность COVID-2019 оказывает синергичное действие и увеличивает риски потери работоспособности среди различных возрастных групп вследствие ранней инвалидизации или внезапной смерти по причине различных нарушений у людей с сердечнососудистыми патологиями на фоне коронавирусной инфекции и во время восстановления после перенесенного заболевания.

Для решения данной проблемы Всемирная организация здравоохранения рекомендует одновременно сочетать индивидуальный подход и общие мероприятия, направленные как на здоровых людей, так и на лиц с риском заболеваний. Так как здоровье – это состояние полного благополучия (физического, социального и душевного), а не только отсутствие медицинских патологий и физических дефектов, то всеобщие меры, наряду с качественной и доступной медициной, должны иметь вектор на факторы здорового образа жизни: эмоциональное и социальное благополучие, снижение потребления алкоголя, отказ от курения, физическая активность, здоровое питание. Индивидуальные подходы, например, для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, должны быть ориентированы на группы с выявленным риском развития данного вида патологий.

Медико-социальный и экономический эффект от внедрения биомаркеров в систему диагностики социально-значимых заболеваний в Воронеже и области в долгосрочной перспективе может привести к следующим последствиям: 1) предотвращение ежегодного экономического ущерба, возникающего по причине мультифакторных патологий (уменьшение расходов на выплату пенсий по инвалидности, компенсаций по оплате лекарственных средств, пособий по временной нетрудоспособности), 2) снижение частоты встречаемости осложнений, в частности, до ~ 25 % при сахарном диабете, 3) увеличение средней продолжительности жизни, например, у мужчин с диагнозом сахарный диабет I типа, до 57 лет, у женщин с аналогичным диагнозом – до 61 года, увеличение средней продолжительности жизни у мужчин с диагнозом диабет II типа до 73 лет, женщин – до 75 лет.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-010-00263.