Assessment of immune status markers during occupational lead exposure

Full Text

Введение

Иммунная система является одной из систем, наиболее подверженных воздействию различных факторов внешней среды, в том числе и производственных. При этом в патогенезе заболеваний, ассоциированных с воздействием вредных производственных факторов, важное значение имеют нарушения в функционировании иммунной системы. В эпоху персонализированной медицины мониторинг потенциального воздействия производственных факторов, влияющих на иммунную систему, может способствовать индивидуальному подходу к профилактике нарушений состояния здоровья, связанных с профессиональной деятельностью.

Свинец является одним из металлов, включенных ВОЗ в список приоритетных загрязнителей. Международные организации выдвигают все новые и новые инициативы по минимизации риска воздействия этого тяжелого металла и его производных на здоровье человека и окружающую среду [4]. Свинец обладает кумулятивным эффектом и оказывает токсическое действие на различные органы и системы, в том числе и на иммунную. Экспериментальные и клинические исследования доказывают негативное воздействие соединений свинца как на клеточный, так и гуморальный врожденный и приобретенный иммунитет, роль свинца в развитии дисбаланса цитокинов [5, 6, 8, 9, 11, 12, 14].

Экспериментальные исследования на лабораторных животных демонстрируют ослабление сопротивляемости бактериальной инфекции, индукцию образования аутоантител под воздействием свинца [11, 13]. Имеются данные об индукции свинцом реакций гиперчувствительности I типа [5, 11], повышенной восприимчивости к острым респираторным заболеваниям у работников, подвергающихся воздействию свинца [13], ассоциации уровня свинца в крови с вероятностью наличия некоторых хронических инфекционных заболеваний и изменением микробиоты [3, 7].

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что влияние хронического воздействия свинца может привести как к стимуляции, так и подавлению иммунной системы [8, 12], лежащих в основе иммунопатологических процессов, при этом направленность иммунного ответа может определяться длительностью и степенью воздействия свинца.

Таким образом, имеющиеся данные позволяют рассматривать воздействие свинца как фактор, потенцирующий развитие иммунопатологических процессов, лежащих в основе иммунодефицитных состояний, аутоиммунной и аллергической патологии. В связи с этим актуальным является изучение влияния хронического воздействия свинца и его соединений на иммунный статус работников современных предприятий по переработке свинца, в которых, несмотря на усовершенствования технологических процессов, проведение санитарно-технических мероприятий концентрация свинца в воздухе рабочей зоны остается выше предельно допустимой концентрации (ПДК) [2].

Цель работы – оценить изменения показателей иммунного статуса у работников предприятия по вторичной переработке свинецсодержащих изделий.

Материалы и методы

Основная группа включала 62 мужчин в возрасте от 30 до 66 лет, медиана возраста – 40,5 (36; 48) лет, работающих на предприятии по переработке свинецсодержащих изделий (преимущественно аккумуляторов), со стажем от 1 до 14 лет, медиана стажа 8 (4; 10) лет.

Обследованные основной группы представлены лицами различных профессий, подвергающихся в процессе своей профессиональной деятельности воздействию свинца: 43,5% – плавильщики, 25,8% – слесари, 12,9% – мастера участка плавки и рафинирования свинца, 6,5% – машинисты крана, 4,8% – электромонтеры, по 3,2% – электрогазосварщики, мастера по ремонту металлургического оборудования. Уровень свинца в воздухе рабочей зоны основных производственных помещений составлял 0,05500±0,01375 мг/м³ (ПДК – 0,05 мг/м³).

Контрольная группа включала 47 мужчин в возрасте от 31 до 69 лет, медиана возраста – 42 (37; 48) лет, работающих вне контакта с вредными производственными факторами.

Уровень свинца в крови определяли с помощью многоканального атомно-абсорбционного спектрометра AAnalyst 800 с электротермической атомизацией (референтные значения – до 40 мкг/дл). Клинический анализ крови выполнен на автоматическом гематологическом анализаторе Sysmex XN-1000. Уровни цитокинов (IL-1â, IL-10, IL-8, МСР-1) и иммуноглобулинов A, M, G определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием наборов реагентов АО «Вектор-Бест». Уровни С3 и С4 компонентов комплемента исследовали методом иммунотурбидиметрии с использованием наборов реагентов DiaSys.

Проведение исследования одобрено заключением локального комитета по этике ФГБНУ «НИИ МТ» (протокол № 5 от 02.08.2023 г.).

Статистический анализ проведен с использованием программы Statistica 10.0. Количественные данные представлены в виде медианы и квартилей: Ме (Q_0,25-Q_0,75), где Ме – медиана, Q_0,25 – нижний квартиль, Q_0,75 – верхний квартиль. Наличие различий между группами по количественным данным определялось с использованием непараметрического критерия Манна–Уитни, по качественным признакам – с использованием критерия хи-квадрат, при значении ожидаемых частот менее 10 применялась поправка Йетса. Анализ взаимосвязей между количественными переменными проводился на основании расчета непараметрического коэффициента корреляции Спирмена (r).

Результаты и обсуждение

Уровень свинца в крови у лиц основной группы составил 38,9 (31,2-51,9) мкг/дл, в 46,8% выявлено превышение по сравнению с референтными значениями, что подтверждает наличие экспозиции к свинцу в данной группе. По результатам выполненных исследований показано, что у лиц, не контактирующих со свинцом, уровень свинца в крови составляет 5,6 (3,8-7,8) мкг/дл.

При проведении сравнительного анализа показателей клинического анализа крови между обследованными группами выявлено более высокое количество лейкоцитов у работников предприятия по вторичной переработке свинца по сравнению с контрольной группой, отличия выявлены по абсолютному количеству нейтрофилов, лимфоцитов и моноцитов, различий по относительному количеству клеток различных популяций не выявлено (табл. 1). При анализе зависимости лейкоцитарных показателей от уровня свинца в крови выявлено достоверно (р = 0,035) более высокое количество лимфоцитов при уровне свинца больше 40 мкг/дл – 2,9 (2,55-3,25) ×10⁹/л, чем при уровне свинца в пределах референтных значений – 2,56 (2,24-2,95) ×10⁹/л, зависимости от стажа работы в контакте со свинцом не выявлено.

 

Таблица 1. Показатели иммунного статуса у обследованных групп

Table 1. Markers of immune status in the examined groups

Показатель Indicator	Основная группа Main group	Контрольная группа Control group	Уровень значимости Significance level
WBC, × 109/л WBC, × 109/L	8,5 (6,92-9,75)	6,95 (5,86-8,47)	р < 0,001
Нейтрофилы, × 109/л Neutrophils, × 109/L	4,26 (3,59-5,63)	3,98 (3,21-4,56)	p = 0,034
Лимфоциты, × 109/л Lymphocytes, ×109/L	2,65 (2,32-3,23)	2,23 (1,93-2,63)	р = 0,001
Моноциты, × 109/л Monocytes, ×109/L	0,8 (0,69-0,97)	0,65 (0,53-0,74)	р < 0,001
Эозинофилы, × 109/л Eosinophils, × 109/l	0,13 (0,10-0,22)	0,15 (0,07-0,23)	р = 0,755
Базофилы, × 109/л Basophils, ×109/L	0,04 (0,02-0,06)	0,04 (0,03-0,05)	р = 0,993
Нейтрофилы, % Neutrophils, %	52,5 (47,6-61,2)	55,2 (48,6-60,7)	р = 0,457
Лимфоциты, % Lymphocytes, %	33,7 (25,5-39,8)	33,2 (29,9-36,9)	р = 0,694
Моноциты, % Monocytes, %	9,9 (8,2-11,6)	8,8 (7,7-10,1)	р = 0,1
Эозинофилы, % Eosinophils, %	1,7 (1,1-2,9)	2,0 (1,1-3,2)	р = 0,479
Базофилы, % Basophils, %	0,5 (0,3-0,8)	0,55 (0,4-0,7)	р = 0,314
IL-1â, пг/мл IL-1â, pg/mL	0,44 (0,1-2,0)	1,1 (0,10-3,38)	р = 0,538
IL-10, пг/мл IL-10, pg/mL	3,2 (2,25-4,84)	2,88 (1,42-3,68)	р = 0,319
IL-8, пг/мл IL-8, pg/mL	11,43 (8,32-16,66)	8,58 (7,75-12,10)	р = 0,036
MCP-1, пг/мл MCP-1, pg/mL	298,2 (248,3-399,3)	330,1 (244,7-397,0)	р = 0,488
С3 компонент комплемента, г/л C3 complement component, g/L	1,86 (1,52-2,23)	1,33 (1,09-1,65)	р < 0,001
С4 комплемент комплемента, г/л C4 complement component, g/L	0,28 (0,20-0,31)	0,22 (0,18-0,27)	р = 0,002
IgA, г/л IgA, g/L	2,49 (2,06-4,37)	2,29 (2-3)	р = 0,074
IgM, г/л IgM, g/L	1,05 (0,69-1,41)	1,26 (0,95-1,72)	р = 0,023
IgG, г/л IgG, g/L	10,5 (7,51-11,63)	10,66 (9,25-11,80)	р = 0,461

 

При сравнении уровней цитокинов в основной группе выявлены более высокие концентрации хемокина IL-8, играющего важную роль в регуляции воспалительного процесса, по сравнению с контрольной группой (табл. 1). Взаимосвязей между уровнями цитокинов и концентрацией свинца в крови не выявлено, имеется ассоциация уровня МСР-1 со стажем работы: при стаже до 10 лет уровень данного хемокина достоверно (р < 0,001) ниже – 262,7 (233,3-332,2) пг/мл по сравнению с обследованными со стажем 10 и более лет – 399,3 (290,9-459,4) пг/мл.

Уровни компонентов системы комплемента С3 и С4 достоверно выше в основной группе, чем в контрольной (табл. 1). При этом при оценке частоты изменения показателей по сравнению с референтными значениями показано, что различия между группами есть только по повышению уровня С3 компонента комплемента по сравнению с референтными значениями, выявленному в 51,6% в основной группе и в 12,5% в контрольной (рис. 1). Также показано, что повышение уровня С3 компонента систем комплемента более выражено при большем стаже работы в контакте со свинцом (р = 0,049): при стаже до 10 лет уровень С3-комплемента – 1,72 (1,41-2,17) г/л, при стаже 10 и более лет – 2,12 (1,61-2,38) г/л.

 

Рисунок 1. Частота изменений уровней иммуноглобулинов и компонентов комплемента по сравнению с референтными значениями в обследованных группах

Примечание. * – р < 0,05 по сравнению с контрольной группой.

Figure 1. Frequency of changes in the levels of immunoglobulins and complement components compared with the reference values in the examined groups

Note. *, p < 0.05 compared to the control group.

 

Таким образом, выявленные различия иммунологических показателей между основной и контрольной группами, зависимости от уровня свинца в крови и стажа работы свидетельствуют об активации воспалительного процесса у работающих в контакте со свинцом и его соединениями, что подтверждает имеющиеся данные о наличии у свинца провоспалительного эффекта [8, 9, 14]. При этом хроническое воспаление может инициировать развитие заболеваний или усугубить имеющиеся, в патогенезе которых важное значение играет воспалительный процесс.

При оценке различий в концентрации показателей гуморального иммунитета между обследованными группами выявлены более низкие уровни IgМ в основной группе (табл. 1). При анализе частоты изменений уровней иммуноглобулинов в сравнении с референсным диапазоном в обследованных группах различий по проценту обследованных со сниженным IgМ в основной и контрольной группах не выявлено (рис. 1), продемонстрировано увеличение обследованных в основной группе со сниженными уровнями IgG (24,2%) и с повышенными уровнями IgA (22,6%) по сравнению с процентом лиц с данными изменениями в контрольной группе.

При анализе наличия взаимосвязей между уровнями иммуноглобулинов и концентрацией свинца выявлена отрицательная корреляционная взаимосвязь уровня IgG с содержанием свинца в крови (r = -0,298, p = 0,019), что подтверждает влияние воздействия свинца на состояние гуморального иммунитета. При анализе уровней IgG у лиц основной группы в зависимости от содержания свинца в крови показано, что у обследованных с уровнем свинца более 40 мкг/дл концентрация IgG составляла 8,96 (6,86-11,23) г/л, что достоверно (р = 0,01) ниже, чем у лиц с уровнем свинца менее 40 мкг/дл – 10,94 (9,64-14,14) г/л.

Таким образом, снижение IgG и IgM при воздействии свинца можно рассматривать как признак иммуносупрессивного действия свинца на гуморальный иммунитет, которое демонстрировали ранее проведенные исследования [5, 6], повышение IgA можно рассматривать как ответную реакцию на воздействие свинецсодержащего аэрозоля на дыхательные пути. Полученные данные согласуются с работами, демонстрирующими изначальное повышение уровней иммуноглобулинов в сыворотке при производственном контакте со свинцом и последующее снижение при развитии свинцовой интоксикации [1, 10], что может свидетельствовать о нарушении адаптационных механизмов при воздействии свинца на иммунную систему при увеличении степени воздействия тяжелого металла на организм, что проявляется недостаточностью гуморального иммунитета.

Заключение

Результаты проведенных исследований выявили наличие изменений показателей иммунного статуса у работников свинецперерабатывающего предприятия, которые демонстрируют наличие у свинца провоспалительного эффекта, влияния на гуморальный иммунный статус. Выявленные изменения иммунологических показателей могут лежать в основе механизмов формирования патологических состояний, ассоциированных с воздействием свинца, что определяет актуальность продолжения исследований по оценке изменения иммунологических показателей в динамике и разработке системы мониторинга состояния иммунного статуса у работающих в контакте со свинцом и его соединениями для оптимизации профилактических мероприятий.

About the authors

L. P. Kuzmina

Izmerov Research Institute of Occupational Health

Email: hotuleva_an@mail.ru

PhD, MD (Biology), Professor, Honored Scientist of the Russian Federation

Russian Federation, Moscow

A. G. Khotuleva

Izmerov Research Institute of Occupational Health

Author for correspondence.
Email: hotuleva_an@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Research Associate

Russian Federation, Moscow

E. S. Tsidilkovskaya

Izmerov Research Institute of Occupational Health

Email: hotuleva_an@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Research Associate

Russian Federation, Moscow

M. M. Kolyaskina

Izmerov Research Institute of Occupational Health

Email: hotuleva_an@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Research Associate

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files