ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЗДОРОВЬЕ ДЕТЕЙ И ЕГО СВЯЗЬ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРЫ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРОДАХ Ингель Ф.И., Кривцова Е.К., Легостаева Т.Б., Юрцева Н.А. Юрченко В.В. ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» МЗ и СР РФ, Москва ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова», Магнитогорск Ничего законченного я не обещаю, потому что дело рук человеческих, объявленное законченным, тем самым уже является делом гиблым. Г. Мелвилл. «Моби Дик» Рак является одной из основных причин смерти во всем мире: в 2004 году отмечено 7,4 миллиона случаев смерти от рака (около 13% всех случаев смерти). По прогнозам, число случаев смерти от рака в мире будет продолжать расти - в 2030 году ожидается до 30 миллионов случаев смерти от рака В 2007 году 72% всех случаев смерти от рака зафиксировано в странах с низким и средним уровнем дохода, что – по мнению экспертов - позволяет включить в список причин рака бедность как социальное явление и связанные с ней образ и условия жизни. ВОЗ (2005,2009) Генетические структуры ребенка чувствительнее, чем у взрослых к действию генотоксических факторов среды (Neri et al, 2005) Генетические повреждения, возникшие в детском возрасте, связывают с развитием многих болезней, включая рак, у взрослых людей (Bonassiet al, 2004). Ежегодно в России раком заболевают 3,5-5 тысяч детей, на диспансерном онкологическом наблюдении находятся около 30 тысяч детей (http://www.newsru.com/russia) Цель Разработка экспериментального подхода для выбора генотоксических соединений, подлежащих учету и/или гигиенической регламентации, среди присутствующих в атмосферном воздухе промышленного города Доказательство присутствия канцерогенов Нестабильность и чувствительность генома здоровых жителей Анализ корреляций и факторный анализ Состав загрязнения атмосферы Анализ литературы о биологической активности веществ, содержание которых коррелирует с показателями генетической нестабильности Выбор потенциальных канцерогенов для углубленного изучения свойств и нормирования Магнитогорск, Челябинская область 442 000 жителей Магнитогорский металлургический комбинат (ММК) 3-й в России по объему выпуска продукции • Частота врожденных пороков развития у детей за 1980-2001 гг увеличилась с 0,28 до 2,29 на 1000 человек • Частота новообразований за тот же период выросла с 0,22 до 0,63 на 1000 человек • Средний душевой доход в 2005 г – ок 3 500 руб/мес На проведение исследования получено разрешение родителей всех детей, а также начальников горздравотдела и главного педиатра города Культура венозной крови детей, микроядерный тест Дрозофила, доминантные летальные мутации в половых клетках Анализ корреляций и факторный анализ Суммарные пробы снега с крыш беседок детских садов 2003-2006гг 9 баз данных, 549 публикаций о составе, мутагенной и канцерогенной активности веществ, присутствующих в атмосферных выбросах металлургической промышленности Выбор веществ для углубленного изучения свойств С 20,00 СЗ 15,00 СВ 10,00 Правый берег Левый берег 36 5,00 З 0,00 ЮЗ В ЮВ 2,6 3,7 Магнитогорск Магнитогорск Ю КХП ММК 6,3 4,3 35 34 Стационарный пост Росгидромет Детский сад 33 Расстояние от детских садов до коксохимического производства (КХП) Кратность превышения Индукция доминантных летальных мутаций в половых клетках Drosophila melanogaster суммарными пробами снега, собранными в 2003-2006гг с крыш беседок на территориях обследованных детских садов 5,0 4,0 д/с д/с №126 №18 3,0 2,0 * ** * д/с №179 д/c №122 д/с №141 Поздние эмбриональные летали – Генотоксические эффекты ** * 1,0 д/c №163 ** * * * * * * * * ** 0,0 2,6 3,7 4,3 4, 5 6,3 Расстояние от коксохимического производства ( км) 6,6 Связь частот доминантных летальных мутаций в половых клетках Drosophila melanogaster (кратность превышения над контролем) со значениями индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) по данным Росгидромет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 40 35 30 25 20 * 15 10 Левобережный район (ММК) 5 Правобережный район Индекс загрязнения атмосферы0 2003 2004 2005 2006 Поздние эмбриональные летали (мутагенность) 6 муниципальных детских садов из 2 районов города (централизованное питание, единый режим дня) 1364 ребенка 5-7 лет, с рождения проживали в данном районе и посещающие детский сад рядом с домом. Из них по следующим критериям: 1. родители до рождения ребенка не работали на коксохимическом производстве ММК; 2. группа здоровья 1 или 2; 3. нормальный уровень тревоги, определенный по тесту Люшера; 4. дети в течение 2 месяцев до начала обследования не болели, не получали лекарственной и других видов терапии, рентгенографии, флюорографии и/или хирургических вмешательств. выбрали 166 детей - группы по 20-30 человек обоего пола в каждом детском саду Нестабильность генома – термин, используемый для описания совокупности изменений, необходимых для трансформации стабильного генома нормальной клетки в нестабильный, характерный для опухоли Smith LE, Nagar S, Kim GJ, Morgan WF. Radiation-induced genomic instability: radiation quality and dose response. Health Phys. 2003 Jul;85(1):23-9. Принцип учета микроядер в лимфоцитах крови человека ФГА П ов ре ж денн ы й г еном Н ор ма Блок расхождения дочерних клеток Ускоренное деление Ускоренное деление Ускоренная пролиферация Ингель Ф.И., 2006 Ядерность отражает скорость пролиферации клеток Апоптоз Частота двуяде рных кле ток с микроядрами 4,0 179 3,5 6,00 163 163 3,0 126 2,5 122 2,0 141+146 1,5 18+170 1,0 4,00 126 122 3,00 141 2,00 18 1,00 0,5 0,0 0 10 20 Ранг 0,00 30 0 10 Ранг 20 14 80 12 д/с 18 10 д/с 122 8 д/с 141 6 д/с 163 4 д/с 179 2 д/с 126 0 % делящихся клеток 16 90 70 60 179 163 50 126 40 122 141+146 30 18+170 20 0 5 10 15 20 Ранг 25 30 Пролифе ративный пул 3-ядерные клетки (% ) 3-ядкрные клетки (%) 179 5,00 Апоптоз (%) Двуядерных клеток с МЯ (%) Культура лимфоцитов крови Спонтанные уровни нестабильности генома детей из обследованных детских садов 30 35 0 10 Ранг20 30 Чувствительность генома детей к действию стандартного мутагена N-метил-N-нитро-N-нитрозогуанидина (МННГ) in vitro (кратность превышения фона) Инде кс ре пликации яде р Частота 2-яде рных кле ток с повре ж де ниями 14 12 10 1,30 163 1,20 126 126 1,10 122 1,00 141+146 0,90 18+170 122 8 141+146 6 18+170 4 163 0,80 0,70 2 0,60 0 0 10 Ранг 20 0,50 30 0 2,00 179 1,80 163 1,60 126 1,40 122 1,20 141+146 1,00 18+170 10 Ранг 20 30 Частота ускоре нно де лящихся кле ток МННГ/Фон Пролифе ративный пул % делящихся клеток (МННГ/Фон) 179 179 МННГ/Фон Частота 2-ядерных клеток (МННГ/Фон) 16 1,40 0,80 0,60 1,60 179 1,40 163 1,20 126 1,00 122 141+146 0,80 18+170 0,60 0,40 0,40 0,20 0,20 0,00 0,00 0 10 Ранг 20 30 0 10 Ранг 20 30 В пробах снега: 293 органических соединения, ионы 33 химических элементов: 5 неметаллов (бор, бром, кремний, сера, мышьяк,), и 30 металлов (в т.ч. железо, медь, калий, кальций, хром, марганец, молибден, свинец, никель, кобальт, и пр.) Нет различий между пробами из разных районов по составу загрязнений Связь интегральных показателей нестабильности генома детей с загрязнением проб снега R=0,974, p=0,0048 Показатель Делящиеся клетки c повреждениями (%) Пролиферативный пул Спонтанный уровень Ускоренно делящиеся клетки (%) Индекс пролиферации клеток Индекс репликации ядер Апоптоз (%) Митоз ( %) Органическое Ион соединение металла 2-метилМолибден 2-Циклопентен-1- , свинец он 2-Метилфенол 2-Метилфенол 2-Метилфенол Никель 2-Метилфенол Никель Медь 7HБенз[de]антрацен -7-он Дибенз[a,h]антрацен Связь интегральных показателей чувствительности генома детей с загрязнением проб снега R=0,974, p=0,0048 Показатель Индекс токсичности Чувствительность генома к действию МННГ in vitro Частота клеток с Органическое соединение Метилфенантрен (%) 5-гептилдигидро2(3H)фуранон Апоптоз (%) Аценафтен повреждениями Ион металла Генотоксическая (мутагенная) активность Вещество Человек Млекопита -ющие Дрозофила Метилфенантрен Тест Эймса Исследования in vitro Прочие объекты + + + Miyuki Sakai et al., 1985 Staal et al, 2007 Bauder et al., 2005 + 2-Метил-2циклопентен1-он You et al., 2010 + 7H-Бенз[de] антрацен7-он TaramuraEnya et al., 2006 Свинец – – + + Sun, et al, 2002 Sun, et al, 2002 Sun, et al, 2002 Knecht, Humpf, 2006 + + + Celik, Ogenler, 2005 Barale et al., 1994 Pasha Shaik, et al., 2006 + 2(3H) -Фуранон, 5-гептилдигидро- Sun, Handel 2008 + MéndezGómez et al, 2008 Генотоксическая (мутагенная) активность Вещество Никель Молибден 2Метилфенол Дибенз[a,h] антрацен Аценафтен Медь Человек Млекопитаю щие Дрозо фила Тест Эймса Исследования in vitro + + + Caicedo et al, 2008 Kiseleva, et al., 1989 Chakrabarti, 2005 + + Caicedo et al, 2008 Titenko-Holland et al. 1998 Прочие объекты + – +/ – Boutwell, Bosch, 1959 NTP, 2008 Cheng, Kligerman, 1984 + – + Whong, 1994 Phillipson, 1989 Oh, Chung, 2006 + +/ – + Izzotti et al., 1996 Jian Yan et al., 2004 Final .. 2003 + – + + Corona-Rivera et al., 2007 Massaro, 2002 Massaro, 2002 Temenoyga et al., 2001 Гигиеническая характеристика веществ, концентрации которых коррелировали с интегральными цитогенетическими показателями в культуре крови обследованных детей Вещество Норматив в атмосферном воздухе Класс опасности Лимитирующий показатель вредности Группа канцероген ности (МАИР) 2-Метил-2-циклопентен-1-он Метилфенантрен 3 2-Метилфенол RFC 7H-Бенз[de]антрацен-7-он ОБУВ 5-Гептилдигидро-2(3H)фуранон ОБУВ 3 Аценафтен ОБУВ 3 Дибенз[a,h]антрацен ПДКсс, RFC 1 Рез Медь ПДКсс 2 Рез 2 Рез 2В 1 Рез 2А 3 Рез Никель Свинец Молибден ПДКсс, RFC ПДКсс, RFC ПДКсс 2А Результаты апробации метода продемонстрировали, что: в Магнитогорске, - в состав загрязнения проб снега, собранных в разных районах города, входят 293 органических соединения и ионы 30 металлов; для углубленного изучения с целью регламентации по содержанию в атмосферном воздухе Магнитогорска рекомендованы 2-метил-2-циклопентен-1-он и метилфенантрен - - для уточнения имеющихся нормативов с учетом генотоксической активности: 2-метилфенол , 5-гептилдигидро-2(3H)-фуранон, 7H-бенз[de]антрацен-7-он и аценафтен. Благодарим д.м.н., профессора, заслуженного деятеля науки, заведующего лабораторией гигиены атмосферного воздуха ФГБУ «НИИ ЭЧ и ГОС им А.Н.Сысина» МЗСР РФ Мигмара Александровича Пинигина и д.м.н., Лидию Анатольевну Тепикину за полезные обсуждения и консультации. Спасибо за внимание ! fainaingel@mail.ru