Способ прогнозирования концентрации церулоплазмина у стажированных работников, экспонированных ртутью Российский патент 2018 года по МПК G01N33/48 

Изобретение относится к области медицины, а именно профилактической медицине. Изобретение может быть использовано для диагностики уровня церулоплазмина у работающих без признаков патологии при экспозиции ртутью более 5 лет с целью проведения профилактики формирования атеросклеротических нарушений и дисфункции эндотелия.

Развитие оксидативного стресса играет большую роль в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. В результате него происходит активация вазоконстрикции, усиливается агрегация тромбоцитов, адгезия нейтрофилов к эндотелию, миграция гранулоцитов и моноцитов. В последние годы получены новые данные о значении церулоплазмина (ЦП) в развитии оксидативного стресса и его роли в поддержании оксидативного равновесия. Данный белок относится к медьсодержащим гликопротеинам α2-глобулиновой фракции сыворотки крови, синтезирующимся, главным образом, в паренхиматозных клетках печени, а также в лимфоцитах, моноцитах, селезенке, ткани мозга и др. [1].

В организме ЦП выполняет ряд важных для жизнедеятельности организма функций: контроль обмена меди, необходимой для нормального течения метаболических процессов в кроветворной и иммунной системах, головном мозге, миокарде; синтез супероксиддисмутазы - активного эндогенного антиоксиданта; осуществляет ферроксидазное действие и иммобилизацию сывороточного железа; антиоксидантное действие; участие в острофазных реакция; регуляцию уровня биогенных аминов в организме [2, 3]. ЦП является естественным оксидативным регулятором, обладающим про- и антиоксидазной активностью. Окислительная активность этого белка связана с наличием меди в его составе. При удалении атомов меди из молекулы ЦП утрачиваются его оксидантные свойства. В качестве прооксиданта ЦП усиливает окисление аскорбиновой кислоты, катехоламинов, серотонина и соединений, содержащих сульфгидрильные группы, в частности гомоцистеина и цистеина. Доказана роль ЦП в окислении липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), что является одним из значимых процессов в развитии атерогенеза [4]. В связи с этим получены результаты о роли ЦП в регуляции ангиогенеза, развитии атеросклероза, ишемической болезни сердца, сердечной недостаточности [5, 6, 7]. Последние исследования также подтверждают роль ЦП в регулировании гомеостаза оксида азота [8], снижение которого является одним из патогенетических звеньев как атеросклероза, так и эндотелиальной дисфункции.

Ртуть обладает широким спектром токсического воздействия на организм человека. Одним из неспецифических проявлений длительного воздействия данного токсиканта, отмечающимся среди работающих без признаков интоксикации ртутью, являются атеросклеротические явления и гипертоническая болезнь [9]. Также установлено, что высокое содержание ртути в волосах ассоциировано с увеличением прогрессирования атеросклероза и риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) [10]. Показана роль ртути в развитии атеросклероза и в условиях in vitro [11]. Потенциальная роль данного токсиканта в качестве риска развития ССЗ установлена в когортных исследованиях факторов риска ишемической болезни сердца [12, 13, 14], среди дантистов, имеющих профессиональный контакт с ртутью [15], а также среди рабочих, экспонированных ртутью, в исследованиях отечественных авторов [9].

Одним из возможных механизмов действия ртути на активацию проатерогенного процесса является оксидативный стресс. При этом показано, что у лиц, контактирующих в производственных условиях с ртутью, на протяжении всего экспозиционного периода отмечается статистически значимое увеличение уровня ЦП и проатерогенных фракций холестерина в динамике обследования [16, 17, 18]. В то же время, установлен факт того, что у мужчин среднего возраста с дислипидемией отмечается более высокий уровень сывороточного ЦП (но не выходящий за пределы референсных значений), что, в свою очередь, способствует увеличению риска сердечно-сосудистых заболеваний по сравнению с контрольной группой [19].

Таким образом, наличие информации о концентрации церулоплазмина в совокупности с данными о состоянии липидного обмена (общего холестерина и его фракций) при прогнозируемом увеличении уровня церулоплазмина и фактическом увеличении содержания проатерогенных фракций холестерина свидетельствует о высоком риске развития атеросклеротических изменений [20, 21, 22]. В то же время, определение церулоплазмина не относится к скрининговым методам исследования, в связи с чем проведение прогнозируемого расчета его концентрации позволяет, с одной стороны, избежать дополнительных затрат на лабораторную диагностику, а, с другой стороны, повысить диагностическую значимость результатов исследования показателей липидного обмена и прогнозирования развития их нарушений.

Задачей данного изобретения является разработка способа, позволяющего прогнозировать концентрацию церулоплазмина через 4-5 лет у работающих, имеющих в своей деятельности контакт с ртутью. Полученный показатель в совокупности с показателями липидного обмена может быть использован учреждениями здравоохранения и научными организациями для прогноза риска развития сердечно-сосудистых заболеваний у обследуемых работников и позволит разработать программу профилактических мероприятий.

Задача решается путем расчета прогнозируемой концентрации церулоплазмина, на основе исходных данных концентрации церулоплазмина, гамма-глутамилтрансферазы и стажа работы во вредных условиях на прогнозируемый период.

Способ осуществляется следующим образом: у пациента натощак производят забор крови из локтевой вены с помощью вакуумных систем с активатором свертывания крови (для получения сыворотки). Определяют уровень церулоплазмина и активность гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови, рассчитывают стаж работы в условиях экспозиции ртутью через 4-5 лет от текущего момента. Полученные результаты обследования пациента подставляют в уравнение, полученное методом множественной нелинейной регрессии с прямой пошаговой процедурой включения признаков:

У=-3,77665+0,31061×ГГТ₁+0,00518×СТАЖ₂²+2,01893×ЦП₁-0,02850×ЦП₁², где

У - прогнозируемая концентрация церулоплазмина через 4-5 лет,

-3,77665 - константа;

0,31061, 0,00518, 2,01893, 0,02850 - коэффициенты предикторов;

ГГТ₁ - концентрация гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови на момент обследования (Е/л), не превышающая 200 Е/л;

ЦП₁ - концентрация церулоплазмина в сыворотке крови на момент обследования (мг/дл);

СТАЖ₂ - стаж работы в условиях экспозиции ртутью на прогнозируемый момент: стаж на момент обследования +4-5 лет.

Способы прогнозирования уровня церулоплазмина через 4-5 лет у стажированных работающих в условиях экспозиции ртутью в научно-медицинской и патентной литературе не обнаружены, таким образом, предлагаемый способ соответствует критериям изобретения «Новизна».

Использование математического метода, совокупности таких показателей, как концентрация церулоплазмина и гамма-глутамилтрансферазы, позволило получить новый результат, который явным образом не следует из известного уровня техники. Таким образом, заявленное изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Предлагаемый способ был разработан в ходе 2-кратного с интервалом 4-5 лет (через 4-5 лет) обследования стажированных работников, экспонированных на своем рабочем месте парами металлической ртути. Всего обследовано 77 человек, которые были разделены на группы в зависимости от стажа на момент обследования: I - 5-9 лет, II - 10-15 лет, III - 15 и более лет. У всех лиц были изучены уровни церулоплазмина и гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови на момент обследования. Определение церулоплазмина проводилось на биохимическом фотометре («Cormay multy», Польша) методом, основанном на специфическом взаимодействии между поликлональными антителами к церулоплазмину антисыворотки и соответствующим антигеном при оптимальном рН (7,5) в присутствии полиэтиленгликоля («Sentinel», Италия). Гамма-глутамилтрансфераза определялась кинетическим колориметрическим методом по Persijin & van der Slik, стандартизованным относительно метода, рекомендованного IFCC при помощи тест-набора («Human», Германия) на биохимическом фотометре («Cormay multy», Польша). Установлено, что статистически значимые различия в когортных исследованиях у лиц, экспонированных ртутью, отмечаются при интервале между обследованиями не менее 4-5 лет.

С помощью множественной нелинейной регрессии с прямой пошаговой процедурой включения признаков получили уравнение, выражающее связь переменной (предсказываемая концентрация церулоплазмина) с показателями, рассматриваемыми в качестве предикторов: концентрация гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови на момент обследования, концентрация церулоплазмина в сыворотке крови на момент обследования, рассчитанный стаж работы в условиях экспозиции ртутью к прогнозируемому моменту на момент прогнозирования концентрации церулоплазмина.

У=-3,77665+0,31061×ГГТ₁+0,00518×СТАЖ₂²+2,01893×ЦП₁-0,02850×ЦП₁², где

У - прогнозируемая концентрация церулоплазмина через 4-5 лет,

-3,77665 - константа;

0,31061, 0,00518, 2,01893, 0,02850 - коэффициенты предикторов;

ГГТ₁ - концентрация гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови на момент обследования (Е/л), не превышающая 200 Е/л;

ЦП₁ - концентрация церулоплазмина в сыворотке крови на момент обследования (мг/дл);

СТАЖ₂ - стаж работы в условиях экспозиции ртутью на прогнозируемый момент: стаж на момент обследования +4-5 лет.

Статистические характеристики изучаемых групп представлены в таблице 1, которая включает следующие данные по лабораторным показателям: медиану (Me), 25-й и 75-й процентили (Q25-Q75).

Данный способ не применяется у лиц с уровнем ГГТ, в 3 раза превышающим референсное значение (выше 200 Е/л).

Оценка эффективности диагностики

Пример 1. Пациент А. (мужчина, 23 года), стаж работы в контакте с парами металлической ртути 4 года. На момент обследования содержание ЦП в сыворотке крови - 29,7 мг/дл, ГГТ - 18,6 Е/л. Индекс атерогенности на момент обследования - 2,17, уровень холестерина ЛНПН - 1,58 ммоль/л.

Рассчитываем прогнозируемое содержание ЦП через 4 года:

У=-3,77665+0,31061×8,6+0,00518×8²+2,01893×29,7-0,02850×(29,7)²=36,6 мг/дл.

Измеренная концентрация церулоплазмина в сыворотке крови через 4 года составила 38,7 мг/дл. Отклонение прогнозируемого уровня церулоплазмина от фактического составило 5%.

Заключение: Учитывая, что показатели липидного обмена на момент обследования на уровне нижней референсной границы, прогнозируемое увеличение уровня церулоплазмина через 4 года не будет способствовать формированию дислипидемии и атеросклероза. Фактические значения ИА и ХС ЛПНП через 4 года составили 2,73 и 2,84 соответственно, маловероятно развитие окисления проатерогенных фракций липопротеидов и развитие патологического процесса.

Пример 2. Пациент Е. (мужчина, 52 года), слесарь, стаж работы в контакте с парами металлической ртути 13 лет. На момент обследования содержание ЦП в сыворотке крови - 21,1 мг/дл, ГГТ - 45,8 Е/л. Индекс атерогенности на момент обследования - 5,36, уровень холестерина ЛНПН - 2,71 ммоль/л.

Рассчитываем прогнозируемое содержание ЦП через 4 года:

У=-3,77665+0,31061×45,8+0,00518×17²+2,01893×21,1-0,02850×(21,1)²=38,8 мг/дл.

Измеренная концентрация церулоплазмина в сыворотке крови через 4 года составила 40,5 мг/дл. Отклонение прогнозируемого уровня церулоплазмина от фактического составило 4,3%.

Заключение: Учитывая, что индекс атерогенности на момент обследования находится выше референсной границы, прогнозируемое увеличение уровня церулоплазмина через 4 года будет способствовать усугублению развивающихся нарушений, что требует проведения лечебно-профилактических мероприятий, направленных не только на коррекцию показателей липидного обмена, но и на протекцию липидов от оксидативного окисления. Фактические значения ИА и ХС ЛПНП через 4 года составили 4,92 и 3,28 соответственно. На фоне увеличения содержания церулоплазмина и развивающихся проатерогенных нарушений риск развития сердечно-сосудистых заболеваний увеличился.

Пример 3. Пациент Т. (мужчина, 49 лет), слесарь, стаж работы в контакте с парами металлической ртути 21 год. На момент обследования содержание ЦП в сыворотке крови - 29,8 мг/дл, ГГТ - 53,7 Е/л. Индекс атерогенности на момент обследования - 2,72, уровень холестерина ЛНПН - 3,3 ммоль/л.

Рассчитываем прогнозируемое содержание ЦП через 5 лет:

У=-3,77665+0,31061×53,7+0,00518×26²+2,01893×29,8-0,02850×(29,8)²=46,9 мг/дл.

Измеренная концентрация церулоплазмина в сыворотке крови через 5 лет составила 47,0 мг/дл. Отклонение прогнозируемого уровня церулоплазмина от фактического составило 0,2%.

Заключение: Анализ биохимических показателей на момент обследования позволяет констатировать, что индекс атерогенности - в норме, уровень холестерина липопротеидов низкой плотности также не выходит за границы допустимых значений, но приближается к верхней референсной границе (3,8 ммоль/л). Учитывая значительный рост прогнозируемой концентрации церулоплазмина через 4 года (на 57%), следует ожидать интенсификации проатерогенного процесса, требующей проведение профилактических мероприятий, направленных, прежде всего, на активизацию антиоксидантной защиты. Фактические значения ИА и ХС ЛПНП через 4 года составили 5,59 и 4,3 соответственно. На фоне значительного увеличения содержания церулоплазмина и формирования дислипидемии риск развития сердечно-сосудистых заболеваний увеличился.

Литература

1. Ващенко В.И., Ващенко Т.Н. Церулоплазмин от метаболита до лекарственного средства // Психофармакология и биологическая наркология. - 2006. - №3. Т. 6. - С. 1254-1269.

2. Мошков К.А., Зайцев В.Н., Фомановская Е.В., Стефанов В.Е. Церулоплазмин: внутримолекулярный перенос электронов и ферроксидазная активность // Фундаментальные исследования. - 2014. - №3. - С. 104-108.

3. Полтавская Р.Л., Чупахина Т.Н., Мелешенко Т.В. Антиоксидантная система крови пациентов с алкогольной зависимостью // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. - 2012. - №7. - С. 28-32.

4. Razvan Т. Dadu, Rhiannon Dodge, Vijay Nambi, et al. Ceruloplasmin and Heart Failure in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study // Circ Heart Fail. -2013. - №6(5). - P. 936-943.

5. Tang W.H., Wu Y., Hartiala J., et al. Clinical and genetic association of serum ceruloplasmin with cardiovascular risk. // Arterioscler Thromb Vase Biol. - 2012. - №32. - P. 516-522.

6. Gocmen A.Y., Sahin E., Semiz E., Gumuslu S. Is elevated serum ceruloplasmin level associated with increased risk of coronary artery disease? // Can J Cardiol. - 2008. - №24. - P. 209-212.

7. Kim H.J., Yoo H.S., Kim P.K., et al. Comparative analysis of serum proteomes of patients with cardiovascular disease. // Clin Biochem. - 2011. - №44. - P. 178-184.

8. Shiva S., Wang X., Ringwood L.A., et al. Ceruloplasmin is a NO oxidase and nitrite synthase that determines endocrine NO homeostasis. // Nat Chem Biol. - 2006. - №2.-P. 486-493.

9. Катаманова E.В. Нарушения функциональной активности мозга при профессиональном воздействии нейротоксикантов: автореф. дис... д-ра мед. наук. - Иркутск, 2012. - 47 с.

10. Mercury accumulation and accelerated progression of carotid atherosclerosis: a population-based prospective 4-year follow-up study in men in eastern Finland. / J.T. Salonen, K. , T.A. Lakka et al. // Atherosclerosis. - 2000. - Vol. 148, №2. - P. 265-273.

11. Lund B.O., Miller D.M., Woods J.S. Studies on Hg(II)-induced H2O2 formation and oxidative stress in vivo and in vitro in rat kidney mitochondria // Biochem. Pharmacol. - 1993. - Vol. 45, №10. - P. 2017-2024.

12. Combined heat and mental stress alters neurovascular control in humans / J.C. Klein, C.G. Crandall, R.M. Brothers, J.R. Carter // J. Appl. Physiol. - 2010. - Vol. 109, №6. - P. 1880-1806.

13. Fish oil-derived fatty acids, docosahexaenoic acid and docosapentaenoic acid, and the risk of acute coronary events: the Kuopio ischaemic heart disease risk factor study. / T. Rissanen, S. Voutilainen, K. et al. // Circulation. - 2000. - Vol. 102, №22. - P. 2677-2679.

14. Mercury, fish oils, and risk of acute coronary events and cardiovascular disease, coronary heart disease, and all-cause mortality in men in Eastern Finland. / J.K. Virtanen, S. Voutilainen, Т.Н. Rissanen et al. // Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. - 2005. - Vol. 25, №1. - P. 228-233.

15. Mercury and the risk of coronary heart disease in men. / K. Yoshizawa, E.B. Rimm, J.S. Morris et al. // The New England Journal of Medicine. - 2002. - Vol. 347, №22. - P. 1755-1760.

16. Кудаева И.В. Роль оксидативного стресса в патогенезе профессиональных заболеваний, возникших от воздействия токсических веществ // Вестник новых медицинских технологий. - 2009. - №1. - С. 253.

17. Кудаева И.В., Бударина Л.А. Динамическое исследование липидного обмена у рабочих, контактирующих с ртутью // Фундаментальные исследования. - 2012. - №5-1. - С. 52-57.

18. Кудаева И.В., Бударина Л.А. Изменение биохимических показателей при воздействии паров металлической ртути // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. - 2012. - №6(88). - С. 24-27.

19. Manttari М., Manninen V., Huttunen J.K., et al. Serum ferritin and ceruloplasmin as coronary risk factors. // Eur Heart J. - 1994. - №15. - P. 1599 - 1603.

20. Ehrenwald E., Chisolm G.M., Fox P.L. Intact human ceruloplasmin oxidatively modifies low density lipoprotein. // J Clin Invest. - 1994. - №93(4). - P. 1493-1501.

21. A.Y., Sahin E., Semiz E., S. Is elevated serum ceruloplasmin level associated with increased risk of coronary artery disease? // Can J Cardiol. - 2008. - №24. - P. 209-212.

22. Fox P.L., Mazumder В., Ehernwal E., et al. Ceruplasmin and cardiovascular disease. // Free Radical Biology & Medicine. - 2000. - №28(12). - P. 1735-1744.

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способу прогнозирования концентрации церулоплазмина у стажированных работников, экспонированных ртутью. Способ прогнозирования концентрации церулоплазмина у стажированных работников, экспонированных ртутью, заключается в том, что определяют уровень церулоплазмина и активность гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови, рассчитывают стаж работы в условиях экспозиции ртутью через 4-5 лет от текущего момента и полученные результаты обследования пациента подставляют в уравнение:

У=-3,77665+0,31061×ГГТ₁+0,00518×СТАЖ₂²+2,01893×ЦП₁-0,02850×ЦП₁², где

У - прогнозируемая концентрация церулоплазмина через 4-5 лет, -3,77665 - константа; 0,31061, 0,00518, 2,01893, 0,02850 - коэффициенты предикторов; ГГТ₁ - концентрация гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови на момент обследования (Е/л), не превышающая 200 Е/л; ЦП₁ - концентрация церулоплазмина в сыворотке крови на момент обследования (мг/дл); СТАЖ₂ - стаж работы в условиях экспозиции ртутью на прогнозируемый момент (стаж на момент обследования +4-5 лет). Вышеописанный способ позволяет судить о риске развития сердечно-сосудистых заболеваний и своевременно разработать программу их профилактики. 1 табл., 3 пр.

Способ прогнозирования концентрации церулоплазмина у стажированных работников, экспонированных ртутью, заключающийся в том, что в сыворотке крови определяют уровень содержания церулоплазмина, гамма-глутамилтрансферазы, рассчитывают уровень церулоплазмина через 4-5 лет работы, связанной с контактом со ртутью, по формуле:

У=-3,77665+0,31061×ГГТ₁+0,00518×СТАЖ₂²+2,01893×ЦП₁-0,02850×ЦП₁², где

У - прогнозируемая концентрация церулоплазмина через 4-5 лет,

-3,77665 - константа;

0,31061, 0,00518, 2,01893, 0,02850 - коэффициенты предикторов;

ГГТ₁ - концентрация гамма-глутамилтрансферазы в сыворотке крови на момент обследования (Е/л), не превышающая 200 Е/л;

ЦП₁ - концентрация церулоплазмина в сыворотке крови на момент обследования (мг/дл);

СТАЖ₂ - стаж работы в условиях экспозиции ртутью на прогнозируемый момент: стаж на момент обследования + 4-5 лет.