оценить состояние хромосомного аппарата у детей постоянно проживающих в экологически неблагополучных регионах;

определить пути прогнозирования сочетанного воздействия различных факторов окружающей среды на формирование хронической патологии у детей.

Научная новизна. Впервые с использованием универсальных ядерно-физических методов проведен аналитический мониторинг макро- и микроэлементного состава проб аэрозолей, питьевой воды и почв различных регионов Приаралья; выявлены значимые химические ксенобиотики этих сред, определены концентрации ведущих токсических соединений в регионах экологического неблагополучия, существенно влияющие на состояние здоровья детей, проживающих в этих зонах. Выделены экологически опасные регионы с преимущественным воздействием на растущий организм солеобразующих аэрозолей и зона с высокой концентрацией тяжелых металлов в аэрозолях и почве у объектов горно-добывающей и урановой промышленности Приаралья. Впервые в выделенных зонах экологического неблагополучия установлены нарушения физического развития детей, которые характеризуются выраженной ретардацией и определяются значимым замедлением темпов развития и полового созревания растущего организма .

Впервые выявлена частота и клинико-морфологические особенности сочетанных форм хронической патологии у детей, проживающих в различных регионах Приаралья, которые определяются существенной наследственной отягощенностью, отсутствием жалоб и болевого синдрома, измененным патоморфозом на фоне вторичного иммунодефицитного состояния, преобладанием хронических болезней органов пищеварения и дыхания с высокой степенью диспластических и дистрофических изменений цитологического статуса слизистых оболочек.

Впервые определены иммунные показатели, характеризующие экологически обусловленный синдром вторичного иммунодефицитного состояния у детей, проживающих в неблагополучных регионах. Установлены закономерности формирования и динамика структурных повреждений внутренних органов, характеризующиеся постепенным переходом дистрофических и диспластических клеточных процессов в метаплазию тканей с хронизацией патологии у детей экологически неблагополучных регионов.

Впервые обнаружено, что высокие концентрации аэрозолей химических экотоксикантов и сочетанное воздействие факторов малой интенсивности являются ведущими причинами нестабильности генома у детей, постоянно проживающих в экологически неблагополучных регионах. Впервые выявлены особенности повреждений генома у детей Приаралья, которые характеризуются повышением частоты хромосомных аберраций хроматидного типа, значимым уменьшением интенсивности репарации индуцированных повреждений ДНК в клетках периферической крови и увеличением частоты асинхронной репликации гена р53 в интерфазном ядре на фоне сохраненного полиморфизма 72 кодона этого гена, максимально выраженных у детей, проживающих в зоне экологической катастрофы.

Впервые проведено этнотипирование гена р53 у детей, проживающих в экологически неблагополучных зонах. Установлено, что у детей-казахов содержание аргининовых аллелей (Arg/Arg) в 3 раза превышает уровни пролиновых аллелей (Pro/Pro), у русских детей, напротив, было увеличено содержание аллеля Pro/Pro. Частота аргининовых аллелей 72 кодона 4 экзона гена р53 у детей, постоянно проживающих в Приаралье, соответствует таковым для азиатских популяций, что указывает на отсутствие грубых поломок хромосомного аппарата.

Впервые обнаружены тесные положительные связи между частотой аберраций хромосомного типа и асинхронно реплицирующимся геном р53 у детей, проживающих в благополучных регионах, что свидетельствует об отсутствии негативного влияния на генетическое здоровье детей высоко засоленных аэрозолей окружающей среды. Впервые показано, что установленные цитогенетические и молекулярно-биологические показатели состояния здоровья детей различных регионов Приаралья являются значимыми количественными маркерами повреждающего действия экологически неблагоприятных факторов на растущий организм и могут использоваться для прогнозирования и разработки программ профилактики и реабилитации детей на индивидуальном уровне.

Практическая значимость. Впервые в педиатрической практике внедрены ядерно-физические методы количественного определения содержания экотоксикантов в объектах окружающей среды и биологических субстратах при обследовании детей, проживающих в экологически неблагоприятных условиях. Установлено, что внедрение комплекса экологической диагностики в 2,6 раза увеличивает эффективность выявления сочетанных форм хронической патологии. Доказано, что частота сочетанных форм хронической патологии определяется не только прямым действием экотоксикантов, но и длительным воздействием экологических факторов малой интенсивности, особенно в регионах с развитой горно-перерабатывающей и урановой промышленностью. Обосновано комплексное углубленное медицинское обследование детей, позволяющее выявлять ранние признаки повреждающих воздействий факторов окружающей среды и разработаны способы диагностики и прогнозирования хронических болезней у детей, защищенные 9 патентами Республики Казахстан: способ диагностики хронического фиброзирующего альвеолита у детей; способ ранней диагностики миокардиодистрофий; способ диагностики хронического неинфекционного колита у детей на ранних стадиях; способ диагностики повреждений слизистой оболочки мочевых путей у детей; способ прогнозирования хромосомных повреждений у детей; способ диагностики последствий воздействия внешних причин у детей; способ диагностики последствий внешних причин; способ определение ущерба здоровью населения от воздействия отрицательных факторов окружающей среды, способ оказания медико-экологической помощи населению.

Внедрение в практику. Установленные критерии оценки тяжести сочетанных форм хронической патологии у детей используются в клинических отделениях областной детской больницы и областной психоневрологической больницы (г.Кызылорда); в отделении «Экология и здоровье» Республиканской детской клинической больницы «Аксай» (г.Алматы) с высоким экономическим эффектом, в детской городской клинической больницы № 1 (г.Алматы), в национальном детском реабилитационном центре «Урпак» (г.Алматы), в лаборатории инженерной экологии Института ядерной физики Национального ядерного центра Республики Казахстан (г.Алматы), в лаборатории цитологии Казахского НИИ онкологии и радиологии (г.Алматы), в Федеральном центре лечебной физкультуры и спортивной медицины Росздрава (г.Москва), в гастроэнтерологическом отделении с гепатологической группой, в отделении наследственных и врожденных болезней органов дыхания, в лаборатории клинической биохимии и в лаборатории патофизиологии с блоком радионуклидных исследований НИИ педиатрии ГУ НЦЗД РАМН (г.Москва). Основные положения диссертации включены в учебный курс для студентов педиатрических кафедр, аспирантов и клинических ординаторов Казахского национального медицинского университета им. С.Д. Асфендиярова.

По материалам диссертации опубликовано 106 научных работ.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международной конференции «Экология и дети» (Алматы, 1996), на региональных научно-практических конференциях «Экология и дети» (Кзылорда,1998; Уральск,1999), на Европейском конгрессе педиатров (Амстердам,1998), на заседании рабочей группы стран VII региона (Гонконг,1999), на Всемирном конгрессе педиатров (Пекин,2001), на IV Конгрессе Европейского педиатрического неврологического общества (Баден-Баден, 2001), на XII Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 2001), на Международном симпозиуме «Устойчивое использование природных ресурсов Центральной Азии» (Алматы, 2002); на международной конференции, посвященной 50-летию Республиканской детской клинической больницы «Аксай» (Алматы, 2004), на республиканском семинаре «Казахстанский план действий: окружающая среда и здоровье детей» (Алматы, 2005), на Международной конференции «Окружающая среда и здоровье детей в Средней Азии» (Алматы,2005), на III и IV Российских конгрессах «Современные технологии в педиатрии и детской хирургии» (Москва, 2004; 2005), на научно-практической конференции педиатров России «Фармакотерапия в педиатрии» (Москва, 2006), на ХI Конгрессе педиатров России «Актуальные проблемы педиатрии» (Москва, 2006), на XIV Конгрессе детских гастроэнтерологов России «Актуальные вопросы абдоминальной патологии у детей» (Москва, 2007); на 5-м Всероссийском съезде специалистов по лечебной физкультуре и спортивной медицине (Москва, 2007).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 276 страницах текста и состоит из введения, 5 глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Диссертация иллюстрирована 30 таблицами, 17 рисунками. Указатель литературы содержит 538 источников, из них 376 отечественных и 162 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объем и методы исследований. Для решения поставленных задач было обследовано 1138 детей в возрасте от 3 до 16 лет, постоянно проживающих в Кзылординской области Республики Казахстан. Все обследованные дети были распределены на 4 группы:

1-ю группу составили 332 ребенка, проживающих в Шиелинском районе, (свыше 400 км от Аральского моря) – район относительного благополучия;

2-ю группу составили 325 детей, проживаюших в Жалагашском районе, (от 200 до 400 км от Аральского моря) - зона экологического кризиса;

3-ю группу составили 331 детей, проживавших в Казалинском районе (территория шириною в 200 км от Аральского моря) – зона экологической катастрофы.

4-ю (референтную) группу составили 150 детей, проживавших в регионе экологического благополучия (п. Алатау, Алматинской области).

Такое районирование основано на Постановлении Верховного Совета Республики Казахстан «О неотложных мерах по коренному преобразованию условий проживания населения Приаралья» от 18.01.1992 г. (Рис.1)

Рис. 1. Экологически неблагополучные регионы Приаралья

Для изучения объектов окружающей среды и получения образцов из указанных регионов Приаралья нами были проведены три полевые экспедиции совместно с участием сотрудников аналитической группы (зав. – канд. физ. мат. наук. И.Д.Горлачев) Института ядерной физики (дир. – канд. тех. наук А.Ж. Тулеушев) Национального ядерного центра (НЯЦ) Республики Казахстан. Среднесуточное содержание аэрозолей в воздухе определялось в соответствии с ГОСТом 17.2.4.05-83 «Охрана природы. Атмосфера». Образцы питьевой воды анализировали органолептическим, титриметрическим и спектрофотометрическим методами. Анализ содержания пестицидов в образцах питьевой воды проводили методом жидкостной хроматографии на хроматографе SCL-10Avp Shimadzu (Япония). Элементный анализ образцов почвы осуществляли титриметрическими методами (Е.Н.Дорохова, 1991). Для увеличения диапазона анализируемых микроэлементов в объектах окружающей среды и биологических тканях использовали комплекс адаптированных ядерно-физических методов: рентгенофлюоресцентный анализ с протонным возбуждением и атомно-абсорбционную спектрометрию в сочетании с атомизацией методом индуктивно связанной плазмы с масс-сепарацией, развитыми в отделе прикладной ядерной физики (зав. С.Н. Лукашенко) НЯЦ Республики Казахстан и в аналитической группе Института ядерной физики.

Анализ радионуклидного состава образцов почвы проводился гамма-спектрометрическим методом. При этом в качестве аналитов определяли концентрации радионуклидов: 226Ra, 232Th, 40K и 137Cs, что позволило рассчитать суммарную радиационную нагрузку в каждом регионе.

Для определения концентраций микроэлементов в биологических образцах использовали методы резерфордовского обратного рассеяния (RBS) и рентгеновской флюоресценции с протонным возбуждением (PIXE) на ускорителе УКП-2-1 (В.П. Голубев и соавт.,1990; А.Арзуманов и соавт., 1998). Эти же образцы исследовались методом индукционно-связанной плазмы с масс-сепарацией (ICP MS). Всего методом PIXE определялись массовые фракции следующих 16 элементов: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, U, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Bа (И.Д. Горлачев и соавт., 2004).

Отбор детей в указанных регионах осуществлялся методом сплошной случайной бесповторной выборки. Все исследования у детей выделенных регионов проводились в специализированном отделении «Экология и дети» Республиканской детской клинической больницы «Аксай». Все дети наблюдались и обследовались в стандартизованных клинических условиях. Обследование включало: 1) обязательное клиническое и лабораторное исследование согласно стандартам выявленного основного заболевания и сопутствующей патологии; 2) дополнительные методы исследования и инструментальная диагностика согласно стандартам основного заболевания и сопутствующей патологии; 3) специальные исследования и консультации специалистов: анализ иммунного статуса, генетические, гистологические и электронно-микроскопические исследования. Диагностика различных форм патологии у детей проводилась в соответствии с международной классификацией болезней десятого пересмотра (МКБ-10).

Гистологическое исследование тканей легких проводили совместно с канд. мед. наук Э.Н. Шумковой. Исследования биопсий слизистой оболочки органов дыхания, пищеварения и выделения были выполнены в лаборатории гистологии Научного центра хирургии им. А.С. Сызганова (зав.- докт. мед. наук, проф. Г.В. Федотовских).

У всех обследованных детей определяли показатели общего анализа крови с использованием гематологического анализатора АсТ diff 2 (Beckman Coulter). Насыщение крови кислородом измеряли автоматическим пульсоксиметром Oxycount® mini (Германия). Уровни интерлейкинов исследовали с помощью наборов CYTELISA-IL и определение содержания метаболитов оксида азота в сыворотке крови больных проводили спектрофотометрическим методом в лаборатории общей патологии ГУ НЦЗД РАМН (зав. - д.м.н., проф. И.Е.Смирнов).

Функции внешнего дыхания изучали с помощью автоматического пневмотахометра Flowscreen фирмы Erich Eger (Германия).

Эхография органов брюшной полости проводилась с помощью ультразвуковых систем SAL 38 A, SSH - 100A фирмы Toshiba с применением датчиков с частотой 3,5 и 5 МГц.

Динамику физического развития детей выделенных регионов изучали методами, рекомендованными к использованию при профилактических осмотрах (А.А.Баранов, В.Р. Кучма, Л.М.Сухарева, 2004). При этом проводилось одномоментное изучение показателей физического развития у детей разных возрастных групп и углубленное исследование функционального состояния и адаптивного статуса растущего организма (В.Р.Кучма,2001).

Малые аномалии развития (МАР), как фенотипически очевидные врожденные морфогенетические варианты, определяли по качественным и количественным параметрам имеющихся морфологических отклонений растущего организма. Фенотипическую оценку и частоту врожденных пороков развития (ВПР) у детей определяли по методикам, разработанным на кафедре медицинской генетики ММА им. И.М.Сеченова (Н.П.Бочков,1994; 1997).

Комплексные иммунологические исследования были проведены нами в отделе клинической аллергологии и иммунологии НИИ кардиологии и внутренних болезней Министерства Здравоохранения Республики Казахстан (зав. – докт.мед.наук., проф. Т.Н. Нурпеисов). Содержание иммуноглобулинов (Ig) G, А и М в сыворотке крови исследовали турбидиметрическим методом. Состояние клеточного иммунитета оценивали на основании анализа общего числа лимфоцитов и их субпопуляций с помощью панелей моноклональных антител (МАТ) к поверхностным дифференцировочным антигенам и проточного цитометра EpicsXL-MCL фирмы «Beckman Coulter». Для анализа степени вторичного иммунодефицитного состояния (ВИДС) у детей определяли лейко-Т-лимфоцитарный индекс (ЛТИ), который вычисляли как соотношение абсолютного числа лейкоцитов к абсолютному числу Т-лимфоцитов (Р.М.Хаитов и соавт., 2002).

Уровень циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) в сыворотке крови исследовали преципитацией в полиэтиленгликоле с молекулярной массой 6000 D (Мазина Н.М. и др.,1991).

Фагоцитарную активность нейтрофилов определяли по фагоцитарному индексу - процентному содержанию фагоцитирующих нейтрофилов и фагоцитарному числу - среднему числу микроорганизмов, поглощенных одним нейтрофилом.

Цитогенетические исследования были выполнены в отделе мутагенеза Института общей генетики и цитологии Министерства образования и науки Республики Казахстан (зав. – докт. биол. наук, проф., академик Национальной академии наук Н.Б.Ахматуллина). Исследования состояния генома у детей включали: изучение частоты и структуры хромосомных и хроматидных аберраций; анализ асинхронной репликации гена р53 в интерфазном ядре; изучение полиморфизма этого гена; анализ интенсивности репарации индуцированных повреждений ДНК в клетках периферической крови. Учитывались изменения не только структуры хромосом, отдельных генов, участвующих в репарации, но и динамика их функционального состояния (Гинтер Е.К., 2003; Gesser S.M., 2002; Ehrenhofer-Murray A.E., 2004).

У всех наблюдавшихся детей было получено добровольное информированное согласие и гарантировано лечение выявленных форм патологии с доказанной эффективностью.

Статистическую обработку проводили с применением пакета прикладных программ Statistica® версии 6.0. Использовали ранговый анализ вариаций с последующим парным сравнением показателей в группах (тест Манна-Уитни) при значениях р<0,05. Для сравнения групп проводили анализ таблиц сопряженности с применением критерия ?2 (С.Н.Лапач, 2001). Для выяснения связей использовался корреляционный анализ, для прогнозирования формирования сочетанной хронической патологии применяли методы математического моделирования (Жданов С.А., 1998).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные комплексные исследования с использованием современных физико-химических методов позволили нам впервые осуществить экологический мониторинг окружающей среды Приаралья и выявить ведущие факторы ее загрязнения. Определение радиационной нагрузки показало, что (-фон в населенных пунктах региона находится в диапазоне 0,098-0,168 мкЗв/час и не превышает средних значений для мест с нормальным радиационным фоном (0,1 мкЗв/час) при уровне вариаций 0,05-0,17 мкЗв/час. Средние уровни радона в жилых помещениях составили: 93 Бк/м3 – для зоны 1, 45 Бк/м3 – для зоны 3 и 44 Бк/м3 – для зоны 2 и не превышали нормы по допустимому содержанию радона (200 Бк/м3).

Содержание естественных радионуклидов 226Ra, 232Th, 40K, в этих населенных пунктах не превышало их средних концентраций в почвах региона. Уровни радионуклидов 137Cs и 239+240Pu находились в диапазоне, характерном для глобальных выпадений в Северном полушарии, России и западных регионов Казахстана, что указывает на принадлежность 137Cs и 239+240Pu к глобальным радиоактивным выпадениям (I.Silachev et al., 2003). При определении реальной радиационной нагрузки в регионах, установлено, что полная эффективная доза облучения населения региона (2,75 мЗв/год) не превышает уровня, оцененного для всех источников облучения (~ 10 мЗв/год). Основным источником радиационной нагрузки является радон (1,48 мЗв/год). Уровень радиационного фона не представляет опасности для здоровья детского населения, хотя в почве регионов были обнаружены высокие концентрации урана (11,9 мкг/г – 3-я зона; 12,5 мкг/г – 2-я зона; 1-я - 10,4 мкг/г) при контроле 2,7 мкг/г.