Клинико-гигиенические аспекты риска развития и прогрессирования пылевой бронхолегочной патологии у работников различных отраслей экономики под воздействием производственных факторов риска

В настоящее время профессиональные заболевания респираторного тракта на промышленных предприятиях представляют большую медицинскую и социальную проблему, что обусловлено высокой распространенностью этой патологии и значительным экономическим ущербом в связи с временной и стойкой утратой трудоспособности квалифицированных рабочих [2, 4].

«Пылевые» заболевания относятся к группе мультифакторных, обусловленных сложным взаимодействием факторов внешней среды и генетических признаков [5, 6, 7, 12, 17, 19].

Многочисленными исследованиями доказано, что промышленные аэрозоли являются фактором риска развития профессионального бронхита [3, 4, 9]. Присутствие различных компонентов в промышленном аэрозоле, их комплексное воздействие на органы дыхания в сочетании с многочисленными факторами экзо-и эндогенного характера в условиях различных

производств приводят к разнообразию клинических проявлений профессионального бронхита [1, 13, 15, 18].

На воздействие факторов производственной среды возможна индивидуальная ответная реакция организма человека, которая часто обусловлена генетическим полиморфизмом ферментов, участвующих в биотрансформации ксенобиотиков. В научной литературе имеются работы, доказывающие роль полиморфных генов цитохрома Р-450, генов семейства глутати-онтрансфераз в патогенетических механизмах развития профессиональных заболеваний бронхолегочной системы [8, 14].

Цель исследования – изучить клиникогигиенические особенности формирования и течения бронхита у работников, подвергающихся воздействию промышленных аэрозолей.

Материалы и методы. В условиях стационара клиники ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» проведено углубленное обследование 234 больных «профессиональным» бронхитом. Все пациенты находились под динамическим наблюдением с момента установления диагноза заболевания, с профессиональной стороны были представлены занятыми в нефтехимической, горнорудной, машиностроительной отраслях промышленности, а также в строительстве. В исследовании применялись санитарно-гигиенические, клинико-лабораторные, молекулярно-генетические и статистические методы.

Условия труда обследованных оценивались по представленным санитарно-гигиеническим характеристикам условий труда Управлением Роспотребнадзора по Республике Башкортостан, а также с учетом результатов исследований сотрудников отдела гигиены и физиологии труда ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека». Проводилась оценка профессионального маршрута и стажа работы в условиях воздействия промышленной пыли, наличия таких предрасполагающих вредных факторов, как температура и влажность воздуха рабочей зоны, физических нагрузок.

Клинико-лабораторные методы включали общий анализ и биохимические исследования крови, микробиологические исследования мокроты, рентгенографию органов дыхания, оценку функции внешнего дыхания (вентиляционной функции), эхокардиографию. Показатели периферической крови оценивались методом электронно-импульсного подсчета кровяных клеток с помощью гематологического автома- тического анализатора Sysmax (Япония). Для оценки интенсивности процессов свободнорадикального окисления липидов было проведено определение малонового диальдегида в сыворотке крови спектрофотометрическим методом. Выполнялись общий анализ мокроты, анализ мокроты на микрофлору и чувствительность к антибиотикам. Исследование функции внешнего дыхания проводилось с помощью компьютерной флоуметрии на спирометре Spirolab II.

Больных «профессиональным» бронхитом в зависимости от состава и характера промышленного аэрозоля разделили на две группы: I группа – больные токсико-пылевым бронхитом от воздействия промышленного аэрозоля, содержащего пыль токсических и/или аллерги-зирующих соединений (140 человек); II группа – пациенты с пылевым бронхитом от воздействия слабофиброгенной пыли с низким содержанием металлов-аллергенов (94 человека). Соотношение мужчин и женщин составило в I группе 68 и 32 %, во II – 75 и 25 % соответственно. Средний возраст при выявлении профессионального хронического бронхита составил 46,76 ± 7,72 г. Возрастно-стажевые показатели в обеих группах различий не имели. В группу сравнения вошли 156 здоровых работников горно-обогатительного комбината со стажем работы во вредных условиях труда более 10 лет, не имеющих в анамнезе патологии органов дыхания и признанных годными к дальнейшей работе в своей профессии. Стаж работы во вредных условиях составил 13,28 ± 6,6 г., средний возраст – 43,37 ± 0,55 г.

Все обследованные больные I и II групп были объединены вместе и разделены на группу курящих и некурящих. Группу активных курильщиков составили 112 человек (47,9 %), бывших курильщиков – 41 (17,5 %). В группу некурящих вошли 122 человека (52,1 %). Всем курильщикам рассчитывался индекс курящего человека.

Молекулярно-генетические исследования проведены у 131 больного «профессиональным» бронхитом и у 156 здоровых работников группы сравнения. Выделение ДНК осуществляли стандартным методом фенольно-хлороформной экстракции [16]. Для анализа полиморфных вариантов генов первой (A2455G гена CYP1A1, C1053T гена CYP2E1, A415G гена EPHX1) и второй (генов GSTM1, GSTT1 и GSTP1) фаз биотрансформации ксенобиотиков применяли метод полимеразной цепной реакции синтеза ДНК. Группу «профессиональных» больных состави- ли 53 человека, больных пылевым бронхитом, и 78 – токсико-пылевым бронхитом. Все пациенты были распределены по степени тяжести на три группы: с легкой степенью тяжести (38), средней (21) и тяжелой (72).

Математическую обработку проводили с помощью пакета программ Statistica v.6.0 (StatSoft), MS Office Excel 2007 с использованием t -критерия Стьюдента, критерия χ² с поправкой Йетса для таблиц сопряженности 2 x 2, критерия Фишера. Силу ассоциаций оценивали в значениях показателя соотношения шансов ( Odds ratio , OR ).

Результаты и их обсуждение. На основании комплекса клинико-гигиенических исследований установлено, что развитие токсико-пылевого бронхита было связано с длительным воздействием (средний стаж 22,65 ± 0,54 г.) на работников нефтехимической и химической отраслей, сварочного производства промышленных аэрозолей, содержащих пыль токсических и/или аллергизирующих соединений в концентрациях, превышающих ПДК в 6–11 раз (класс 3.3–3.4), в сочетании с неблагоприятным микроклиматом, производственным шумом, тяжестью трудового процесса (класс 3.1–3.2).

Пылевой бронхит развивался в результате воздействия слабофиброгенной пыли (средний стаж 22,61 ± 0,53 г.) с содержанием диоксида кремния 6–8 %. Пылевой бронхит диагностировался у работников, занятых добычей медноцинковых колчеданных руд подземным способом, а также у работников механических цехов машиностроительных предприятий. Воздействие пыли в концентрациях, превышающих ПДК в 7–12 раз (класс 3.3–3.4), при большом стаже работы нередко сочеталось с влиянием вибрации, шума, неблагоприятного микроклимата и тяжелыми физическими нагрузками (класс 3.1–3.2).

При анализе жалоб выявлено, что ведущей жалобой у всех больных был кашель: непродуктивный – у 29,5 %, кашель со слизистой мокротой – у 45,7 %, с выделением слизисто-гнойной мокроты – у 24,8 %. Жалобы на одышку при интенсивной нагрузке, быстрой ходьбе предъявляли 25,6 %, при умеренной физической нагрузке – 50,4 %, в покое – 9,0 %, лишь 14,9 % больных не имели жалоб на одышку. У 34,2 % пациентов были эпизоды свистящего дыхания и выраженной одышки. Мокроту слизистого характера выделяли 52,1 % больных II группы и 41,4 % – I (χ² = 15,1; p = 0,0007; df = 1). Мокроту слизисто-гнойного характера чаще выделяли больные I группы (30,7 %), чем II (16,0 %)

(χ² = 5,80; p = 0,017; df = 1). Клинико-функциональные отклонения нарастали по мере прогрессирования заболевания и присоединения осложнений. Объективные признаки соответствовали стадии заболевания. Группы были сопоставимы по степени дыхательных расстройств и однотипности жалоб.

У 62 % обследованных по результатам исследований функций внешнего дыхания и лучевых методов диагностики выявлены признаки бронхолегочной обструкции и эмфиземы легких, что дало основание для постановки диагноза хронической обструктивной болезни легких. У 38 % пациентов диагностирован хронический необструктивный бронхит, у 37,2 % выявлена картина диффузного пневмосклероза, у 24,8 % – признаки легочной гипертензии. В 26,9 % случаев обнаружены характерные для бронхоэктазий рентгенологические изменения ячеистого вида. У больных I группы – по сравнению с данными II группы больных (χ²= 4,410; р = 0,03; df = 1) – достоверно чаще встречались бронхоэктазии (χ² = 4,19; р = 0,04; df = 1), хроническое легочное сердце (30,0 против 17,02 %).

У больных «профессиональным» бронхитом в 38 % случаев выявлено увеличение лейкоцитов, палочкоядерных нейтрофилов, моноцитов и СОЭ, в 18 % установлена диспротеинемия (гипоальбуминемия – преимущественно за счет повышения содержания α 2 -, β-глобулинов).

Проведенное исследование по изучению степени активности свободнорадикальных процессов в I и II группах выявило повышение интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) в 2,3 раза по отношению к данным группы сравнения ( р < 0,001).

У пациентов с «профессиональным» бронхитом по мере увеличения стажа работы выявлена убедительная тенденция к увеличению активности перекисного окисления липидов, оцениваемая по содержанию малонового диальдегида (табл. 1).

Таблица 1

Уровни продуктов ПОЛ в I и II группах, M ± m

Показатель	Группа I	Группа II	Группа сравнения
Малоновый диальдегид, мкмоль/л	5,53 ± 0,8*	5,47 ± 0,7*	2,42 ± 0,04

П р и м е ч а н и е: * – достоверность различий с группой сравнения ( р <0,001).

По результатам проведенных микробиологических исследований мокроты установлено, что у 74,8 % пациентов с профессиональными бронхитами преобладала бактериальная микрофлора, представленная преимущественно в виде 2–4-компонентных ассоциаций.

Среди выявленных микроорганизмов у больных чаще встречались бактерии рода Staphylococcus (75,1 %) и Streptococcus (62,6 %). Представители семейства Enterobacteriacea и гра-мотрицательные неферментирующие бактерии были обнаружены несколько реже – у 18,7 и 13,8 % больных соответственно.

Наибольшее количество лиц с диагностически значимой степенью обсеменения было выявлено в I группе: в 3,4 раза чаще, чем во II, были обнаружены Kl. pneumoniaе , в 2,7 раза – грибы рода Candida , в 2,5 раза – Br. Catarrhalis (рис. 1).

Рис. 1. Микрофлора, высеваемая из мокроты, у обследованных I и II групп, %

Курение как самостоятельный фактор может играть существенную роль в развитии и прогрессировании хронического бронхита у людей, подвергающихся воздействию промышленных аэрозолей [10, 11, 20].

Учитывая важную роль табакокурения в генезе хронического бронхита, мы провели анализ вентиляционных нарушений у больных в зависимости от статуса курения. В структуре больных «профессиональным» бронхитом с I степенью дыхательной недостаточности преобладали некурящие лица. У курильщиков и экскурильщиков значительно чаще диагностировались тяжелые стадии хронического бронхита с выраженной дыхательной недостаточностью II–III степени. Тяжесть дыхательной недостаточности нарастала с увеличением индекса курильщика.

Политропность большинства факторов производственной среды и сочетанное воздействие одновременно нескольких неблагоприятных факторов обусловливают частое развитие сопутствующих заболеваний у больных профессиональным бронхитом.

У 19,2 % обследованных выявлена сопутствующая профессиональная патология других органов и систем, при этом у 9,4 % диагностировано три, у 1,7 % – четыре профессиональных заболевания. Как правило, заболевания развивались при значительном стаже работы (более 20 лет) и характеризовались постепенным развитием и хроническим течением. В структуре превалировала патология сенсомоторной системы, которая была представлена вегетативно-сенсорной полиневропатией (13,25 %), хронической пояснично-крестцовой радикулопатией (3,0 %), плечелопаточным периартрозом (3,8 %), эпикондилитом плеч (1,3 %). Профессиональная патология ЛОР-органов диагностирована у 5,0 % больных (нейросенсорная тугоухость, аллергический ринит).

Проведен ретроспективный анализ медицинской документации 82 больных «профессиональным» бронхитом (852 истории болезни) с периодом наблюдения за каждым пациентом более 10 лет. Анализ показал достоверное ухудшение всех вентиляционных показателей на конец анализируемого периода с переходом в обструктивные и рестриктивно-обструктивные нарушения.

При первичном освидетельствовании больных в бюро медико-социальной экспертизы выявлен значительный удельный вес инвалидности (61,5 % пациентов с токсико-пылевым бронхитом и 40,0 % – с пылевым бронхитом). Вторая группа инвалидности определена у 19,2 % больных I группы и у 20,0 % – II группы, третья группа – у 42,3 и у 20,0 % соответственно. На конец анализируемого периода (через 10 лет) доля лиц с установленной инвалидностью в I группе увеличилась на 11,6 %, во II группе – на 26,7 %. Следует отметить, что в I группе на 23,1 % возросло количество лиц с более тяжелой II группой инвалидности, во II группе – на 6,7 %.

Для идентификации генотипов, ассоциированных с предрасположенностью к поражению бронхолегочного аппарата, проведено сравнение больных «профессиональным» бронхитом и здоровых работников: по полиморфным локусам генов CYP2E1 , GSTM1 и GSTT1 существенных различий не обнаружено.

Выявлено статистически значимое повышение аллеля *2C полиморфного варианта A2455G гена CYP1A1 в группе здоровых работников до 23,7 % по сравнению с 13,5 % в группе больных (χ² = 7,05; р = 0,009), что маркирует устойчивость к развитию заболевания ( OR = 0,50; 95 % CI 0,30–0,84).

Изучение распределения частот фенотипов гена микросомальной эпоксидгидролазы ( EPHX1) показало повышение частоты быстрого фенотипа микросомальной эпоксидгидролазы в группе здоровых работников до 20,5 % по сравнению с 10,9 % в группе больных «профессиональным» бронхитом (χ² = 4,18; р = 0,041), что может указывать на большую адаптационную способность лиц, имеющих быстрый фенотип эпоксидгидролазы. Таким образом, быстрый фенотип полиморфного варианта Т337С гена EPHX1 является в данном случае фактором устойчивости, снижающим риск развития профессионального бронхита ( OR = 0,47; 95 % CI 0,23–0,97).

Анализ полиморфного варианта A313G гена GSTP1 показал повышение гетерозиготного генотипа * A*G у здоровых работников до 45,5 % по сравнению с 31,2 % – у больных (χ² = 5,38; p = 0,021). Предположительно генотип * A*G является маркером устойчивости к развитию профессионального бронхита ( OR = 0,54; 95 % CI 0,32–0,92) (табл. 2).

При сравнительном анализе распределения частот генотипов и аллелей полиморфных локусов генов CYP2E1 , EPHX, GSTM1 , GSTT1 в группах больных токсико-пылевым и пылевым бронхитом существенных различий не получено. В группе пациентов с токсико-пылевым бронхитом более чем в два раза снижена частота генотипа *1A*2С полиморфного варианта A2455G гена CYP1A1 (10,4 %) по сравнению с группой сравнения (23,7 %) (χ² = 4,23; p = 0,039; df = 1), что является маркером устойчивости

Таблица 2

Распределение частот полиморфного варианта A313G гена GSTP1 у больных «профессиональным» бронхитом и в группе сравнения

Генотип Больные «профессиональным» бронхитом Группа сравнения χ2 p n % n % *A*A 75 60,0 79 50,6 2,09 0,149 *A*G 39 31,2 71 45,5 5,38 0,021 *G*G 11 8,8 6 3,9 2,19 0,139 развития токсико-пылевого бронхита (OR = 0,37; 95 % CI 0,14–0,96).

Сравнение токсико-пылевого и пылевого бронхита на основе анализа полиморфных вариантов генов микросомальной монооксигеназной системы и антиоксидантной защиты продемонстрировало принципиальное сходство патогенеза хронического бронхита, развившегося в результате вдыхания слабофиброгенной пыли и промышленного аэрозоля сложного состава, включающего вещества общетоксического и сенсибилизирующего действия.

Анализ полиморфного варианта A2455G гена СYP1A1 в группах больных с различным течением заболевания показал, что гетерозиготный генотип *1А*2С полиморфного варианта A2455G гена СYP1A1 встречался у 35,3 % больных с легкой степенью тяжести заболевания, у 22,2 % со средней степенью тяжести, у 12,5 % – с тяжелым течением, и не встречался у больных с крайне тяжелым течением заболевания (χ^{2 =} 13,89; р = 0,031; df = 6) (рис. 2). Гетерозиготный генотип CYP1A1*1A*2С можно рассматривать как протективный фактор в отношении развития бронхита в группе больных токсико-пылевым бронхитом.

Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что характер развивающегося профессионального бронхита, особенности клинического проявления определяются не только вредными факторами производственной среды, но и индивидуальными особенностями организма. В результате изучения полиморфизма генов ферментов биотрансформации ксенобиотиков выявлены генетические маркеры, ассоциированные с устойчивостью работников к развитию профессионального бронхита.

Легкой Средней Тяжелой Крайне тяжелой степени степени степени степени

■ *1А*1А И*1А*2С ■ *2С*2С

Рис. 2. Распределение частот генотипов полиморфного варианта A2455G гена CYP1A1 у больных II группы в зависимости от степени тяжести заболевания

Выводы:

• 1.    Условия труда работников изученных отраслей экономики характеризовались преимущественным воздействием на организм промышленного аэрозоля сложного состава, соответствующего вредному классу 3.2–3.4. У работников нефтехимической и химической отраслей, сварочного производства развивался преимущественно токсико-пылевой бронхит от воздействия промышленного аэрозоля сложного состава с содержанием пыли общетоксического, сенсибилизирующего и раздражающего действия; у работников горнорудной промышленности и машиностроения – от воздействия слабофиброгенной пыли с невысоким содержанием металлов-аллергенов формировался так называемый пылевой бронхит (в отличие от I группы).

• 2.    Течение профессионального бронхита у работников, подвергающихся воздействию промышленных аэрозолей, имело ряд особенностей: заболевание характеризовалось прогрессирующим течением, приводящим к ранней инвалидизации вследствие нарастания обструк-

• тивно-рестриктивных нарушений, раннего присоединения инфекции, развитием тяжелых осложнений, в том числе легочного сердца.

• 3.    Установлена гиперактивация процессов свободнорадикального окисления при длительном воздействии промышленного аэрозоля, выявлено достоверное нарастание продуктов перекисного окисления липидов с увеличением стажа работы во вредных условиях.

• 4.    Протективными маркерами в отношении развития профессионального бронхита являются аллель *2С полиморфного варианта A2455G гена CYP1A1 , генотип AG полиморфного варианта A313G гена GSTP1 и быстрый фенотип полиморфного варианта Т337С гена EPHX1 . Генотип *1А*2С полиморфного варианта A2455G гена CYP1A1 ассоциирован с более легким течением пылевого бронхита.

• 5.    Представлен комплекс информативных молекулярно-генетических и биохимических маркеров, направленных на оценку риска развития профессионального бронхита и индивидуального прогноза заболевания.