Интегральная оценка тиреоидных нарушений у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов

Большое внимание в настоящее время приковано к работам по изучению особенностей негативного влияния факторов среды обитания на здоровье человека [Онищенко, 2015; Онищенко и др., 2016]. Ведущую роль среди регуляторных систем, обеспечивающих адаптацию организма человека к условиям среды обитания, занимает эндокринная система, и в частности, щитовидная железа. при этом она наиболее подвержена негативному воздействию химических факторов [Лужецкий И др„ 2010; Лужецкий. Устинова. Палагина. 2013], Существенный вклад в нарушение здоровья и форми-

(С Лужецкий К. П., Чнгвинцев В М > Устинова О. Ю., Вековшинина С. А., 2016

рование эндокринной патологии вносит потребление населением питьевой воды неудовлетворительного качества по санитарно-химическим показателям [Бастраков. 2013].

Среди химических факторов, загрязняющих питьевую воду, серьезную опасность из-за возможности нарушения функционирования щитовидной железы при хроническом пероральном поступлении представляют азотсодержащие соединения (нитраты, нитриты, аммиак и пр.) [Ажипа, 1983]. Поступающие в организм с питьевой водой азотсодержащие соединения подвергаются, под действием микробиоты ЖКТ и фермента нитратредуктазы, биотрансформации (восстановление нитрат-ионов в НИТрИТ-ИОНЫ. соединение С вторичными аминами)к с образованием нитритов и N-нитрозаминов. Негативное воздействие азотистых соединений, поступающих с питьевой водой, обусловлено способностью нитратов нарушать нейроэндокринную регуляцию обменных процессов, путем конкурентного ингибирования тиреоидного поглощения эндогенного йода на поверхности фолликулярных клеток ЩИТОВИДНОЙ железы, ЧТО Б УСЛОВИЯХ ЙОДНОГО дефицита приводит к снижению концентрации тиреоидных гормонов и формированию субклинического гипотиреоидного состояния [Nitrate 201ДЬя ранней диагностики формирования тиреоидных нарушений необходимо проведение комплекса биохимических, им му коферментных и ультразвуковых исследований. Получаемая в результате выполнения медико-биологических исследований в рамках санитарно-эпидемиологических экспертиз обследований и расследований информация используется организациями Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека для (]юрмирования доказательной базы причинения вреда здоровью. При этом зачастую возникает необходимость обработки большого числа и объема разнородной информации, получаемой в результате клинике-лабораторных и инструментальных диагностических исследований, требующая для адекватного сравнения и сопоставления предварительной обработки.

Цель исследования - разработать и апробировать метод интегральной оценки тиреоидных нарушений у детей, потребляющих питьевую воду' с повышенным содержанием нитратов.

Материалы и методы

Гигиеническая оценка качества питьевой воды выполнена на примере территорий Пермского края (ПК), население которых постоянно потребляет воду центра лизова иного хозяйственно-питьевого водоснабжения с повышенным содержанием нитратов. Питьевое водоснабжение населения терри торий исследования осуществляется из подземных водоисточников. Оценку' качества питьевой воды проводили по данным мониторинговых наблюдений ТУ Роспотребнадзора по Пермскому' краю (ПК) за период 2012-2014 гг. и натурных исследований, выполненных специалистами «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» в 2015 г. Гигиеническая опенка содержания нитратов в питьевой воде выполнена путем сравнения с предельно допустимыми концентрациями этих веществ в воде централизованных систем питьевого водоснабжения согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения» и ГН 2.2,5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». Углубленное кдинико-лабораторное и функциональное обследование включало: 1) анализ состояния тиреоидного гомеостаза с использованием типовых маркеров диагностики - ТТГ, Т4 свободный, антитела к тиреоглобулину (АТ к ТГ) и тиреопероксидазе (АТ к ТПО): 2) ультразвуковое сканирование щитовидной железы (ЩЖ) по стандартной методике на аппарате «Toshiba VIAMO» (Япония) с использованием линейного мультичастотного датчика, Лабораторная диагностика выполнялась по стандартным методикам с помощью спектрофотометра ПЭ-5300в (Экохим, Россия), биохимического «Konelab 20» (ThermoFisher. Финляндия) и имму-ноферментного «Infinite F50» (Тесан, Австрия) анализаторов.

При апробации предложенного методического подхода была сформирована группа наблюдения из 82 чел,, постоянно проживающих в сельской местности в поселке городского типа (43 мальчика и 39 девочек) в возрасте от 4 до 11 лет (7.1±2.8 лет), потребляющих питьевую воду ненормативного качества по содержанию нитратов (от 1.1 до 3.14 ПДК, в концентрации 49.5-141.3 мг/л), процент нестандартных проб по содержанию нитратов достигал 25-50%. Группу сравнения составили 55 чел. (24 мальчика и 31 девочка, средний возраст 7.3 ±2.5 лет), потребляющих питьевую воду, соответствующую гигиеническим нормативам. Других загрязняющих питьевую воду веществ, превышающих ПДК и способных оказывать негативное влияние на щитовидную железу'. на территориях исследования выявлено не было, группы были сопоставимы по полуг и возрасту (р>0.05). Территории исследования по йодному обеспечению не различаются и могут быть отнесены к районам лёгкого йодного дефицита. При анализе медико- социальных анкет статистически значимых различий между группами по структуре. объёмам и ка-лоражу питания, двигательной активности и социально-экономическим показателям не выявлено (р>0.05).

Анализ полученной информации осуществлялся статистическими методами (Statistica 6.0) и с помощью специально разработанных программных продуктов. сопряженных с приложениями Microsoft Office. Сравнение групп по количественным признакам проводили с использованием двухвыборочного t-критерия Стьюдента; оценку зависимостей между признаками - методом корреляционного и регрессионного анализа ятя количественных переменных.

Результаты и их обсуждение

Оценка текущего состояния индивида является необходимым условием для построения прогноза вероятности заболевания с помощью инструментов математического моделирования. Проведение оценки вероятности увеличения уровня заболеваемости в условиях воздействия неблагоприятных факторов среды обитания требует ра зработки объективных методик. Использование отдельных показателей в качестве оценочных не является корректным, т.е. существует необходимость построения интегральных индексов.

В качестве маркерных показателей могут выступать анкетные данные, функциональные, инструментальные и лабораторные анализы, с возможностью их получения как в результате санитарно-гигиенического мониторинга, так и в результате скрининговых обследований. Выбор показателей основывается на экспертном мнении, с учетом требования некоррелируемости показателей между собой. Для определения вклада маркерных диагностических показателей, характеризующих нарушения тиреоидного обеспечения, вводится понятие функции отклонений по i-му показателю F_t, где F₁ е [0;1]. Значение F^ равное нулю, соответствует нормальному значению маркерного показателя. В случае, когда маркерный показатель достигает крайнего значения, функция отклонений F_t максимальна и равна единице.

Показатели. от которых 'зависит вероятность возникновения заболевания, должны отвечать нескольким условиям: применяться в медицинской практике, однозначно определять значение функции F_t . отражать долгосрочные изменения в организме человека.

Поведение функции отклонений F_i на отрезках между нормой и критическими значениями описывается с помощью параболического закона

+03 ]; / = 1. П где п - количество маркерных показателей системы. X . - текущее значение показателя, х. - ми-нимальное нормативное значение пока зателя. х - максимальное нормативное значение показателя. хт - середина нормативного интервала для выбранного показателя.

Графически данная функция представлена на

Зависимость функции отклонений от значения маркерного показателя

Нормативные значения маркерных показателей х , х; взяты и з утвержденных методик с учетом половозрастных особенностей.

Каждому выбранному⁷ показателю в соответствии с его вкладом в нарушение тиреоидного обеспечения присваивается весовой коэффициент СУ. Значения весовых коэффициентов основаны на данных литературы и определены в результате экспертной оценки специалистами (табл. 1).

Таблица 1

Весовые параметры маркерных показателей

№	Показатель	Вес
1	УЗИ щитовидной железы (увеличение объёма выше возростно-половой нормы)	1.0
2	УЗИ щитовидной железы (уменьшение объёма ниже возростно-половой нормы)	0.9
3	УЗИ щитовидной железы (нарушение структуры и кровотока)	0.7
■1	Тироксин (Т4) свободный (снижение уровня в крови)	0.8
5	ТТГ (тиреотропный гормон) (повышение уровня в крови)	(1.5
6	АТ к ТГ (антитела к гироглобул ину) (повышение уровня в крови)	(|.3
7	Ан титела к тиреоидной пероксидазе (антитела к ТПО) (повышение уровня в крови)	0.3

В качестве основы для нахождения итогового значения нарушения тиреоидного обеспечения послужила суммарная функция следующего вида:

Р = 1-П(1-С, ГД i = V»> где Р - функция нарушения тиреоидного обеспе- чения, Л - количество маркерных показателей заболевания, С. - весовой коэффициент маркерного показателя, г, - значение функции отклонения маркерного показателя.

Данный алгоритм применяется к массиву данных, собранных в результате медико-биологических исследований на выбранной территории. Зачастую в результате объединения различных источников информации получается неполный массив данных. Обычно индивиды, для которых имеется информация не по всем интересующим исследователя показателям (отсутствует значение хотя бы по виду исследования), игнорируются. Такой способ решения проблемы является самым простым и признается корректным для массивов, собранных на большой выборке. Вместе с тем, такой шаг может привести к смешениям, в том случае, если пропуски не случайны, а характерны для определенного вида территории. Кроме того, исключать из анализа индивида, у которого содержится пусть и не вся. но ценная информация, не совсем рационально, поскольку на сбор этих данных были потрачены средства. Более обоснованное решение проблемы неполных данных видится в восстановлении пропущенных значений на основании тех или иных представлений о природе этих значений. Одним из таких способов является замена пропущенных значений средним значением по выборке [Злоба. Яцкие. 2002].

Для апробации предложенного методического подхода были проведены эпидемиологические исследования, которые выявили, что за последние 3 года на фоне неуклонного снижения обшей заболеваемости детей Пермского края на ряде территорий, где доля проб питьевой воды, не соответствующих гигиеническим нормативам по содержанию нитратов превышала 25% (до 3.14 ПДК), наблюдался существенный рост (до 62.6%) патологии эндокринной системы у детей* По данным обращаемости, распространенность болезней щитовидной железы за 2012-2014 гг, в 2*0-10.1 раз превышала показатель территорий* обеспеченных питьевой водой, соответствующей требованиям СанПиН 2.1*4.1074-01 и ГН 2*2*5.13154)3*

По данным государственных форм медицинской статистики на территориях ПК с содержанием нитратов в питьевой воде до 1*25 ПДК и 1.7-2*25 HQ (с учетом дозы длл детского населения 25 мг/л), распространенность болезней щитовидной железы у детей и подростков в 1 *6-6.4 раза превышала уровни других районов ПК* где эти показатели соответствовали гигиеническим нормативам и критериям риска здоровью. Тиреоидит и субклинический гипотиреоз* выявляемые впервые, диагностировались до 2*0 и 3.0 раз чаще, чем в среднем в районах Пермского края (табл. 2).

Таблица 2

Распространенность болезней щитовидной железы у детей и подростков на территориях Пермского края с различным уровнем содержания нитратов в питьевой воде

Территория	Содержание нитратов в питьевой воде, мг/л	Доли ПДК	Доли HQ (с учетом дозы для детей 25 мг/л)	Распространенность болезней щитовидной железы у детей и подростков* 2014гг., сл/ЮОС
				Все болезни гци-товидной железы	11ЦЗВИЧНЫЙ тиреоидцг	Первичный субклинический гипо-пфеоз
Октябрьский р-н	до 56,20	до 1.25	до 2*25	1*75	0,54	0,67
Пермский р-н	до 42*00	до 0*93	до 1*68	0*44	0*25	0*96
Кунгурский р-н	до 040	до 0,002	до 0.004	0.79	0,23	0,00
Бардымский р-н	до 0.01	до 0*00	до 0.00	0.00	0*00	0*00
Кипгертский р-п	до 0.05	до 0,00	до 0.00	0.42	0,00	0,00
Соликамский р-н	до 0.05	до 0*00	до 0.00	0.00	0*00	0*00
Районы Пермского края	-	-	-	0*27	0,27	0,32

При лабораторном исследовании группы детей* проживающих в условиях экспозиции нитратами* выявлена дисфункция нейроэндокринной регуляции и сниженное тиреоидное обеспечение. Содержание ТТГ у 40.0% (1.83±0*1 мкМЕ/см3) в 1*2 раза превышало уровни группы сравнения (1*5±0.2 мкМЕ/см3* р=0*02), при этом у 41.2% детей выявлен сниженный в 1.2 раза уровень Т4 свободного (13.0±0*3 пкмоль/л) относительно группы сравнения (15.6±О*5* р=0*02). У 22.5-44% детей установлено повышение в 1*2—1.9 раза содержания антител к ТГ (22*8±4.8 МЕ/см3) и ТПО (ЗЛЗ±1.956 МЕ/см3)* относительно группы сравнения (18*5±4.2

МЕ/см3 и 1.82±0*6 МЕ/см3 соответственно, р=0*04-0.05). Содержание йода в моче в группах исследования не имело статистически значимых различий (10*1±3.0 и 9.7±2*5, р=0.54)* находилось на нижней границе физиологической нормы (10*0-50.0 мкг/100см3) и характеризовало районы исследования, как территории лёгкого йодного дефицита*

При ультразвуковом исследовании изменение объема щитовидной железы регистрировалось в 2.4 раза чаще в группе наблюдения (26*2% против П.2%* р=0.02)* У 13.1% выявлено статистически значимое увеличение объема щитовидной железы относительно группы сравнения (5.6%, р=0.049), у 10*7% отмечено снижение тиреоидного объема, не диагностируемое в сравниваемой группе (р=0.004)* что свидетельствует о нарушении развития органа и процессов регуляции со стороны гипоталамо-гипофизарных структур и приводит к снижению функции щитовидной железы на фоне экспозиции нитратами с питьевой водой*

При сравнительной оценке групп* помимо объёмных отклонении* выявлены значимые изменения структуры щитовидной железы (19.1%)* которые диагностировались в 2.5 раза чаше* чем в группе сравнения (7.5%) и проявлялись диффузными

(13*1%) и очаговыми (6*0%) нарушениями (относительно 5.6% и 1*9%, р=0.045-0*049)*

Полученные в ходе клинико-инструментального исследования результаты послужили основанием для проведения интегральной оценки формирования тиреоидных нарушений у детей* потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов* В условиях пероральной экспозиции нитратами интегральный индекс тиреоидных нарушений в 1.2 раза превышал показатель на территории сравнения и в 1.13 раз средний уровень по Пермскому краю (р=0*016-0.05) (табл. 3)*

Таблица 3

Значение интегрального индекса тиреоидных нарушений на территориях исследования

1 [сказатель Группа исследования р| Р2 Группа наблюдения, n=S2 Группа сравнения, п=55 Пермь и ПК, п=1066 Повышение объёма ЩЖ 0.24 0.34 0*28 0*2 0.44 Снижение объёма ЩЖ 0,32 0.28 031 0.62 0,85 Изменения УЗ счруьлуры ЩЖ 0,23 0.04 0,11 0,003 0,001 Сшокепие Т4 свободного 0.28 0.04 0*17 0*001 0*013 Повышение ИГ 0,01 0.06 0,09 0,095 0,013 Наличие АТ к ТГ 0.0 0.0 0.01 1.0 0.36 Наличие АТ к Т1 К) 0.02 (Н) 0.02 ООО 1 1.0 Интегральный индекс 0,69 0.57 0,61 0,016 0,05 pl - уровень значимости отличия группы наблюдения с группой сравнения; р2 - уровень значимости отличия группы наблюдения с уровнем в Перми и ПК,

У детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием нитратов, основной вклад в интегральный индекс тиреоидных нарушений обеспечен за счет снижения Т4 свободного (0.28). изменений ультразвуковой структуры ЩЖ (0.23) и наличия АТ к ТПО (0.02). что в 5.7-7 0 выше* чем на территории сравнения и в 1.6—2.1 раза выше* чем в среднем по территориям ПК (р=0.001-0013).

Выводы

В условиях пероральной экспозиции нитратами интегральный индекс тиреоидных нарушений в 1.2 раза превышал показатель на территории сравнения, и в 1.13 раз - средний уровень по Пермскому7 краю (р=0.016-0.05). В качестве основных маркерных показателей негативного воздействия нитратов с питьевой водой выступают: снижение Т4 свободного (0.28). изменение ультразвуковой структуры ЩЖ (0.23) и наличие АТ к ТПО, превышающие в 1.6-7.0 раз уровни территории сравнения и средние показатели по краю. Представленный алгоритм интегральной оценки тиреоидных нарушений позволяет проводить анализ и оценку7 риска формирования заболеваний щитовидной железы в условиях негативного воздействия факторов среды обитания на популяционном уровне, выявлять территории, подлежащие углуб ленным медико-биологическим исследованиям, с последующим формированием контингентов детей, нуждающихся в диспансерным наблюдении и проведении специя лизирова иных медпко-профи-лактических мероприятий.