Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Алматы, самый крупный город Казахстана на протяжении последних пяти лет входит в список самых грязных городов мира. Главным загрязнителем является автотранспорт, с выхлопными газами которого выбрасывается около 200 различных загрязнителей, в том числе тяжелые металлы, как Cd и Pb. Учеными-экологами из Каз НМУ им. С.Д. Асфендиярова обнаружено значительное количество тяжелых металлов, в основном свинца в атмосфере г. Алматы, что свидетельствует о высоком потенциальном риске для здоровья населения. [1]. В то же время, при оценке качества атмосферного воздуха г.Алматы инструментальными методами, авторам не удалось составить точный прогноз их экологической опасности, так как ими не принималось в расчёт обстоятельство, что поллютанты, попадая в организм даже в минимальных количествах, могут постепенно накапливаясь, оказывать своё воздействие. [1, 2]. Известно, что в Алматы заболеваемость сердечно-сосудистыми заболеваниями выше, чем в других регионах Казахстана [3]. Негативное влияние предприятий, транспорта и населения на окружающую среду характерно и для других крупных городов, поэтому в условиях мегаполиса весьма перспективен и актуален метод биомониторинга [4].

Нами в предыдущих исследованиях был разработан весьма доступный и качественный метод биотестирования- использование синантропного сизого голубя для экологического мониторинга окружающей среды современного мегаполиса [5-6]. Было установлено 6 экологически различающихся зон г. Алматы по степени нарастания тяжелых металлов в организме голубей, у которых степень нарастания морфо-функциональных сдвигов располагалась в той же последовательности, что и степень нарастания тяжелых металлов. [7]. В настоящем исследовании перед нами была поставлена цель: оценить состояние здоровья населения мегаполиса и выявить взаимосвязь возникающих донозологических морфо – функциональных сдвигов с количеством обнаруженных токсикантов, как степени воздействия экологического фактора их мест обитания.

Методика исследований. Обследование населения г. Алматы проводилось по 6 экологически различающимся зонам. Зона 1. Контрольная или условно чистая зона: село Карагайлы в 10 км от города, (условное название – Карагайлы); Зона 2. Северная часть города (условное название- Аэропорт); Зона 3. Западная часть: район Алматы 1. Зона 4. Южная часть города: р-н Академгородка, пр. Аль-Фараби (условное название Аль-Фараби); Зона 5. Восточная часть: район Кок – тобе. Зона 6. Центральная часть города (условное название- Зелёный базар). Формирование групп-добровольцев осуществлялось в несколько этапов. На первом этапе по результатам анкетирования отбиралась группа лиц различного возраста и пола, считающих себя практически здоровыми, не злоупотребляющих спиртными напитками, не курящих и обращающихся к врачу не чаще 1 раза в год. Обязательным условием отбора было отсутствие профессионального контакта с солями тяжелых металлов и проживание в данной местности не менее 5 лет. На втором этапе у лиц отобранной группы с их добровольного письменного согласия производили забор крови для анализа и в дальнейшем лица, у которых клинические показатели крови отличались какой – либо патологией, отклонялись от дальнейшего обследования. Третьим этапом было формирование групп по анализу биологических сред на содержание металлов. Были выбраны волосы и ногти, которые характеризуют элементный статус, формирующийся в течение длительного периода и при этом мы строго придерживались инструкции по сбору волос и ногтей. В связи с вышесказанным из 760 добровольных участников были отобраны 198 добровольцев для полного обследования. Содержание тяжелых металлов определяли методом атомной абсорбции на атомно-абсорбционном спектрофотометре фирмы «Hitachi». по методу Скального [8]. Гематологические показатели крови определяли с помощью гематологического анализатора Sysmex KХ – 21, биохимические показатели крови с помощью биохимического анализатора BS200 Mindray, электролиты с помощью электроанализатора 9180. Антропометрические данные и состав тела определяли с помощью обычного ростомера и японских электронных весов «Tanita». Функциональное состояние сердечно – сосудистой системы исследовали методом реографии с помощью прибора Мицар – рео, по Тищенко [9]. Всем обследуемым проводился анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) в положении лёжа или сидя на аппарате «ВНС-Спектр» (НейроСофт ЛТД, Россия) по стандартной методике записи ЭКГ [10]. ВСР является интегральным показателем функционального состояния сердечно-сосудистой системы и организма в целом. Для статистической обработки результатов использовали статистическую программу «STATISTICA» версии 6.

Результаты исследований и их обсуждение. Обследование населения г. Алматы проводилось поэтапно, в результате которого были отобраны 198 добровольцев. В каждой зоне были выделены две возрастные группы: 1 – группа жителей в возрасте 25-55 лет (n=21±1) и 2- группа жителей, старше 60 лет (n=11±1). Обследование населения мы начали с пригорода Алматы, в селе Карагайлы- контрольная зона (зона 1). Село находится в предгорьях, в 12км от города в юго-западном направлении; промышленные предприятия с вредными выбросами отсутствуют. Население – 9тыс.человек, в основном здоровое. Нами было обследовано 20 жителей села в возрасте от 25 до 55 лет и 11 жителей в возрасте 60-77 лет обоего пола. Далее, примерно в таком же количественном соотношении были обследованы жители из других экологических зон. Результаты анализов биопроб на содержание тяжелых металлов у всех обследованных жителей приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что наименьшее содержание тяжелых металлов в исследуемых биопробах волос и ногтей обнаружено у жителей контрольной зоны 1, наибольшее – у жителей, проживающих в центральной части города – зоны 6. Отмечено, что во всех исследуемых зонах у группы жителей старше 60 лет, содержание тяжелых металлов в биопробах было выше по сравнению с группой жителей в возрасте 25-55 лет, содержание тяжелых металлов в ногтях было выше, чем в пробах волос. Результаты проведенных исследований позволили расположить обследуемые зоны города по степени возрастания содержания тяжёлых металлов в организме жителей в следующей последовательности: Карагайлы→Кок-тобе→Аль-Фараби→Аэропорт→Алматы1→Зеленый базар. Можно отметить, что количество поллютантов в биопробах волос и ногтей у жителей, проживающих в зоне 4 (южная часть – Аль-Фараби) и, особенно, в зоне 5 (восточная часть- Кок – Тобе) незначительно превышало соответствующие показатели жителей с. Карагайлы (контрольная зона 1), тогда как содержание тяжелых металлов в пробах волос и ногтей жителей г. Алматы, проживающих в зоне 2 (северная часть- район Аэропорта) и зоне 3 (западная часть- район Алматы) было значительно выше по сравнению с таковыми величинами жителей контрольной зоны и наибольшее количество свинца и кадмия было обнаружено в организме жителей центральной части города. Полученные результаты аналогичны результатам наших предыдущих исследований на голубях, в которых была установлена зависимость степени нарастания содержания тяжелых металлов (Pb,Cd) в организме голубей от места их обитания [ 6-7]. Зоны с минимальным содержанием поллютантов в живых организмах: с.Карагайлы, микрорайон Кок-тобе, пр. Аль-Фараби расположены в предгорных районах, которые характеризуются наличием ветра с гор и поэтому достаточно хорошо продуваются. По этой причине, даже, несмотря на большой поток автомобилей, проезжающих по пр. Аль-Фараби, содержание тяжелых металлов в организме жителей, проживающих в этой зоне, было близким к контрольным показателям.

Таблица 1

Содержание кадмия и свинца в волосах и ногтях (M±m) жителей, проживающих в различных зонах г. Алматы

Примечание. P < 0,05.

Зоны с нарастающим содержанием поллютантов в организме жителей мегаполиса: район Аэропорта, Алматы 1 и Зеленого базара являются областью безветрия и характерезуются наличием промышленных предприятий и большим количеством транспорта. Загрязнение воздуха поллютантами отразилось прежде всего на количестве тяжелых металлов в биопробах волос и ногтей и на морфо-функциональных показателях жителей мегаполиса. Так, обнаружено, что если среди жителей чистых экологических зон процент людей с повышенным содержанием веса составил 5-10 %, то в экологически неблагополучных зонах их было 18-23 %, в основном, за счет жителей в возрасте 50-55лет и старше 60 лет. Практически, у всех людей с повышенным весом отмечено скрытое ожирение и незначительное снижение содержание костной массы. Связи между понижением веса и экологии не удалось обнаружить. Выявлена тенденция у лиц младше 35 лет к сохранению стабильного нормального или несколько ниже нормы веса во всех экологических зонах, что скорее всего связано с питанием и желанием держать себя в физической форме. Результаты проведения анализов крови на общий и биохимический не выявили ярко выраженной патологии, так как к обследованию были отобраны относительно здоровые жители. Однако более подробный и детальный гематологический и биохимический анализы крови выявил следующую картину. Показатели крови хотя и оставались в пределах нормы, но по мере нарастания поллютантов в организме менялись их количества и соотношения по отношению к показателям контрольной зоны. Так, в экологически неблагополучных зонах снижалось содержание гемоглобина и появлялся метгемоглобин, увеличивалось общее число лейкоцитов и в лейкоцитарной формуле наблюдались изменения в соотношении нейтрофилов и лимфоцитов, как в сторону увеличения лимфоцитов, так и нейтрофилов, отмечено увеличение MXD % (моноциты+ эозинофилы+ базофилы) и MPV (средний объем тромбоцитов). Так, в чистых зонах содержание гемоглобина колебалось в пределах 131 – 148 г/л, метгемоглобин отсутствовал, количество лейкоцитов – в пределах 4,5-5,2×10³/µL, лимфоцитов – в пределах 20-31 %, нейтрофилов от 46 до 70 %, МХD % – от 4 до 9 %, MPV в пределах 7,6-10,2fL. В грязных зонах эти показатели отличались от предыдущих и были следующими: гемоглобин колебался от 85 до 140 г/л, метгемоглобин – от 2 до 3 % , количество лейкоцитов колебалось в пределах 3,8-9,5×10³/µL, при этом в 45 % случаев наблюдалось увеличение лимфоцитов до 30-40 %, в 55 % – увеличивались нейтрофилы до 62-78 %. Показатель МХD % в экологически неблагополучных зонах возрастал до 9-19 %; MPV до 10,8-12,7fL. В биохимическом составе крови у обследуемых жителей по мере нарастания тяжелых металлов в экологически загрязненных зонах наблюдалась тенденция к нарастанию величин ALаT и ASаT, ионов калия и холестерина по сравнению с экологически чистыми зонами. Так если в экологически чистых зонах показатели ALаT и ASаT были равны 0,24±0,06ЕД и 0,28±0,05ЕД; К+3,9±0,5; холестерин 3,4±0,6, то в экологически неблагополучных зонах эти показатели возрастали и соответствовали: ALаТ – 0,44±0,08, ASаT – 0,49±0,07; К+ 5,0±0,9; холестерин 4,9±0,65. (Р<0,05). Показатели крови в возрастной группе 25-55лет во всех обследуемых зонах города были сравнительно лучше аналогичных показателей жителей старше 60 лет. Из полученных данных можно сделать предположение, что изменения, обнаруженные нами в составе крови у жителей мегаполиса вполне могут быть связаны с экологической нагрузкой их мест обитания. Эритроцитарная система, как известно, оказывается первой мишенью для воздействия токсикантов, приводящих к активации внутриклеточных механизмов деструкции и разрушения эритроцитов и снижению гемоглобина [11]. Снижение гемоглобина в ряде случаев даже ниже нормы и повышение метгемоглобина к верхним границам нормы по мере нарастания тяжелых металлов (r=-0,88 и r=0,67, соответственно при Р< 0,05) вполне может характеризовать начальную стадию развития гемической гипоксии – серьезного стресс фактора для жизнедеятельности живого организма. Вероятно, повышение калия у жителей при экологических нагрузках можно объяснить повреждающим действием токсикантов на клеточные мембраны эритроцитов и выходом ионов калия из клеток в плазму. Увеличение ферментов в крови ALаT, ASаT также можно объяснить повреждающим действием тяжелых металлов на клеточные мембраны и активацией внутриклеточных механизмов деструкции. При таком увеличенном поступлении в кровь ALаT, ASаT и ионов калия, вероятно, на сердечную мышцу, сосуды, печень и почки может оказываться дополнительная функциональная нагрузка, что может выражаться в напряжении их деятельности и последующих сбоях. Анализ результатов исследования лейкоцитов в периферической крови выявил закономерность увеличения общего числа лейкоцитов по мере нарастания загрязненности зон мегаполиса. Известно, что число лейкоцитов в крови может варьировать в зависимости от функционального состояния организма и одним из факторов, вызывающий увеличение лейкоцитов является стресс фактор – гипоксия. В пользу этого предположения свидетельствует и факт повышения величины MXD %. Вероятно, обнаруженное нами увеличение числа нейтрофилов и особенно лимфоцитов у жителей экологически неблагополучных зон г. Алматы является компенсаторной реакцией организма на экологическую нагрузку с целью повышения своего иммунитета в условиях развивающейся гемической гипоксии и характеризуют адаптивные возможности со стороны белых клеток крови у относительно здорового населения современного мегаполиса. Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы методом реографии выявило значительные различия в ее деятельности у горожан, проживающих в экологически загрязненных зонах по сравнению с жителями из относительно чистых зон. Так, ударный индекс работы сердца жителей контрольной зоны, составил 72,08±1,12 мл/м2 (определяемый расчётом отношения количества крови, выбрасываемой левым желудочком, к величине поверхности тела), тогда как этот показатель жителей из загрязненных зон снижался в среднем на 12,8 % и был равен 54,32±2,05мл/м2. Сердечный индекс (расчёт отношения количества крови, выбрасываемой в аорту, в минуту, к величине поверхности тела) был ниже контрольного уровня, составлявшего 4,78±0,31 л/мин/м2, в среднем на 9,4 %. Из этих данных видно, что по мере загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (Pb, Cd), у населения мегаполиса наблюдалось снижение продуктивности работы сердца (r=-0,84 и r=-0,79, соответственно при Р< 0,05). Следует отметить, что показатель гемодинамической обеспеченности, который является одним из наиболее важных показателей сердечно-сосудистой деятельности у обследуемых людей из экологически неблагополучных зон был равен 56,67±8,10 %, тогда как этот показатель у жителей из чистых районов составлял 98,02±1,03 %, что, скорее всего свидетельствует об истощении адаптивных возможностей сердечно-сосудистой системы и формировании преморбидного состояния жителей экологически загрязненных зон мегаполиса. Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР), который проводился всем обследуемым жителям мегаполиса показал идентичные сдвиги в функционировании сердечно-сосудистой системы и функионального состояния организма в целом. Выявлено, что в контрольной зоне, районе Кок-тюбе и Аль-Фараби (экологически благоприятные зоны) отмечаются наилучшие показатели ФС (функционального состояния), тогда как в районе Аэропорта и Алматы1 (экологически неблагоприятные зоны) у 30-37 % жителей обнаружено СФС (сниженное функциональное состояние) и преобладание симпатической активности в оценке состояния сердечно-сосудистой системы. Известно, что преобладание симпатической регуляции характерно для состояния стресса, приводит к перенапряжению и истощению регуляторных механизмов, возможному срыву адаптационных механизмов и появлении патологических отклонений и заболеваний. [12]. По данным Всемирной организации здравоохранения здоровье каждого человека на 25–30 % зависит от окружающей среды. В настоящее время все болезни развиваются по четырем моделям: экологической, генетической, аккумуляционной и онтогенетической. Во всей совокупности действующих механизмов преобладает экологическая модель происхождения болезней.

Таким образом, резюмируя полученные результаты обследования населения мегаполиса Алматы, можно заключить, что установленная нами взаимосвязь уровня загрязненности тяжелыми металлами с изменениями в системе крови и уровнем сдвигов в сердечно-сосудистой системе дает возможность объективно оценить функциональное состояние обследуемых с учетом влияния экологического фактора и разработать дальнейшие лечебно-профилактические мероприятия с целью улучшения их здоровья.