Способ диагностики нарушения физического развития у детей, проживающих в условиях комплексного низкоуровневого загрязнения среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием Российский патент 2018 года по МПК A61B5/00 G01N33/48 

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрической и эндокринной патологии и токсикологии, и может быть использовано для диагностики нарушений физического развития детей (дефицит массы тела, уменьшение окружности грудной клетки, отставание костного возраста), проживающих в условиях комплексного низкоуровневого (т.е. ниже величины предельно допустимой концентрации ПДК) загрязнения среды обитания такими тяжелыми металлами, как свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием.

Изобретение может быть использовано для выявления нарушений физического развития, ассоциированных с ингаляционным и пероральным воздействием указанных тяжелых металлов, и направлено на выявление таких нарушений с целью предотвращения их прогрессирования. В условиях воздействия химических техногенных соединений дети, в силу их анатомо-физиологических особенностей, являются наиболее уязвимой группой по развитию экообусловленных заболеваний и нарушений физического развития. Было установлено, что даже при низкоуровневом загрязнении (концентрация тяжелых металлов в воздухе и питьевой воде меньше величины одной ПДК) среды обитания металлами, но при их сочетанной нагрузке, увеличивается число детей с отклонениями в физическом развитии. Вот почему актуальными являются методы диагностики таких нарушений, чтобы на ранней стадии выявить их, принять меры профилактики и предупредить развитие осложнений.

Из уровня техники известен ряд решений, которые направлены на выявление состояния здоровья ребенка, включающего и патологию в физическом развитии.

Из патента РФ №2223039 известен способ прогнозирования нарушений здоровья у детей первого года жизни, родившихся с синдромом задержки внутриутробного развития. При его реализации проводят определение суммарного показателя активности окрашенных азотнокислым серебром ядрышкообразующих районов 10 акроцентрических хромосом (10 ag яор) в возрасте 5 дней путем балльной оценки интенсивности окрашивания яор в пяти парах акроцентрических хромосом и определения суммарного показателя размера 10 ag яор. При этом 0 баллов - окраска отсутствует, 1 балл - окраска слабая - зерно серебра меньше ширины хроматиды, 2 балла - средняя окраска - зерно серебра соответствует ширине хроматиды, 3 балла - интенсивная окраска - зерно серебра больше ширины хроматиды, и при его значении ниже 18 баллов прогнозируют инфекционно-воспалительные заболевания и низкие показатели физического развития в течение первого года.

Недостатком указанного способа является то, что он используется у детей, родившихся с синдромом задержки внутриутробного развития, и применяется для диагностики нарушений физического развития у детей в возрасте старше 1 года. Кроме того, этот способ не учитывает влияния токсикантов на физическую патологию.

Также известен способ доклинической диагностики нарушений состояния здоровья детей и подростков (патент РФ №2161799). При этом у пациента в крови определяют содержание сульфгидрильных групп эритроцитов (SH-групп) и уровень гемоглобина (Нв). При значении показателей Нв крови ниже 119 г/л и SH-групп ниже 2,65 ед. в грудном, Нв крови ниже 119 г/л и SH-групп ниже 2,45 в преддошкольном, Нв крови ниже 121 г/л и SH-групп ниже 2,55 ед. в дошкольном, Нв крови ниже 123 г/л и SH-групп ниже 2,6 ед. в младшем школьном, Нв крови ниже 121 г/л и SH-групп ниже 2,7 ед. в среднем школьном, Нв крови ниже 124 г/л и SH-групп ниже 2,25 в старшем школьном возрасте диагностируют нарушение здоровья ребенка, в том числе и физического (дефицит массы тела и ускоренный рост при нормальной массе тела), в доклинической стадии.

Недостатком указанного известного способа является то, что он не учитывает санитарно-гигиенического условия проживания детского населения, в т.ч. неблагоприятные.

Из патента РФ №2256401 известен способ оценки состояния здоровья детей 1 группы здоровья, который может быть использован, в том числе и при диагностике формирования дефицита массы тела, задержке физического и биологического развития детей. Известный способ включает определение уровня содержания химических элементов: Mn, Cu, Zn, Fe, Ca, Mg, в волосах детей с установленной 1 группой здоровья. Разработаны центильные шкалы для оценки уровня содержания Mn, Cu, Zn, Fe, Са, Mg в волосах детей трех возрастных групп (3-7 лет, 8-12 лет и 13-16 лет). Оценивают результаты с учетом возрастных региональных стандартных значений центильных шкал: при значении концентрации одного или нескольких химических элементов от 25 до 75 центильного значения уровень оценивают как нормальный, ребенка относят к 1 группе здоровья, ниже 25 до 10 или выше 75 до 90 центиля уровень оценивают как сниженный или повышенный и ребенка переводят во 2 группу здоровья. Способ повышает качество диагностики состояния детей 1 группы здоровья, позволяет выявить изменения в организме практически здоровых детей.

Однако, и этот известный способ не лишен недостатков, а именно: направлен в основном на диагностику дефицита эссенциальных микроэлементов. В предлагаемом же способе нарушение физического развития ассоциировано с негативным техногенным низкоуровневым воздействием тяжелых металлов.

При этом из уровня техники не были выявлены известные способы диагностики нарушений физического развития у детей, проживающих в условиях низкоуровневой сочетанной комбинированной нагрузки свинца, марганца, никеля, кадмия и хрома, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому объекту не представляется возможным.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в создании информативного и доказательного способа диагностики морфофункциональных нарушений физического развития у детей, вызванных воздействием низкоуровневой комбинированной нагрузкой тяжелых металлов: свинца, марганца, никеля, кадмия и хрома, присутствующих в воздухе и/или в питьевой воде.

Указанный технический результат достигается предлагаемым способом диагностики нарушения физического развития у детей, проживающих в условиях комплексного низкоуровневого загрязнения среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием, согласно которому при установлении при клиническом обследовании у ребенка нарушения физического развития, заключающееся в дефиците массы тела, и/или в уменьшении окружности грудной клетки, и/или в отставании костного возраста от паспортного, определяют в пробе крови ребенка наличие свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия, и при наличии в пробе всех указанных металлов осуществляют определение функциональных и лабораторных показателей, при этом в качестве функциональных показателей определяют структуру и объем щитовидной железы методом ультразвукового исследования; а в качестве лабораторных показателей устанавливают: инсулиновый фактор роста (ИФР-1), уровни кортизола, серотонина, тироксина свободного (Т4 св.), тиреотропного гормона (ТТГ), антитела к тиреоиднойпероксидазе (антитела к ТПО), аспартатаминотрансферазы (АСАТ), глутамата, гамма-аминомасляной кислоты (γ-аминомасляной кислоты), глутатионпероксидазы, и при наличии у ребенка изменения объема щитовидной железы выше/ниже физиологической нормы, нарушения ее структуры в виде присутствия кистозно-расширенных фолликулов и мелкоочаговых образований, а также при уровне кортизола 224,4-279,2 нмоль/см³; ИФР 185,2-130,0 нг/мл; Т4 св. 14,0-16,4 пкмоль/л; γ-аминомасляной кислоты 0,113-0,197 мкмоль/дм³; глутатионпероксидазы 38,5-49,9 нг/мл; серотонина 244,5-314,3 нг/мл; ТТГ 1,5-2,1 нг/см³; антител к ТПО 2,2-3,2 МЕ/см³; АСАТ 35,8-49,4 Е/дм³; глутамата 118,31-129,33 мкмоль/дм³ диагностируют у ребенка нарушение физического развития, ассоциированное с комплексным низкоуровневым загрязнением среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием.

Низкоуровневое загрязнение среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием означает их содержание в воздухе и/или в питьевой воде менее величины одной предельно допустимой концентрации (ПДК).

Комплексное низкоуровневое загрязнение среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием составляет по свинцу в воздухе более 0,06, но менее 1 ПДК, в воде более 0,15, но менее 1 ПДК; по марганцу в воздухе более 0,012, но менее 1 ПДК, в воде более 0,42, но менее 1 ПДК; по никелю в воздухе более 0,01, но менее 1 ПДК, в воде более 0,4, но менее 1 ПДК; по хрому в воздухе более 0,007, но менее 1 ПДК, в воде более 0,2, но менее 1 ПДК; по кадмию в воздухе более 0,007, но менее 1 ПДК, в воде более 0,25, но менее 1 ПДК.

Поставленный технический результат достигается за счет следующего.

Для понимания существа вопроса, следует пояснить, что результаты научных исследований свидетельствуют о том, что показатели физического развития детей являются индикаторными маркерами состояния здоровья детского населения в отношении качества среды обитания. По данным литературы и отчетов ВОЗ нарушения физического развития у детей тесно коррелируют с показателями санитарно-гигиенического состояния среды обитания и уровнем экономического благополучия населения (распространенность дефицита массы тела и низкорослости от 4,0 до 7,9 раз выше в странах с низким уровнем социально-экономического развития).

В качестве наиболее значимых химических факторов, загрязняющих среду обитания, выступают тяжелые металлы (свинец, марганец, никель, хром, кадмий, и др.), оказывающие негативное влияние на обменные процессы и костный метаболизм, формирование патологии нервной и эндокринной системы, вызывающие нарушения физического развития у детей.

В Концепции развития системы здравоохранения в Российской Федерации до 2020 г. указано на необходимость мер по снижению рисков для здоровья населения на основе предупреждения и устранения вредного воздействия на человеческий организм факторов среды обитания. Вместе с тем исследований, посвященных изучению многосредового низкоуровнего воздействия химических факторов среды обитания на показатели здоровья и состояние физического развития детей, недостаточно.

Ранее существовало мнение, что только высокое содержание токсикантов в окружающей среде обуславливает риск нарушения здоровья человека. Однако, как показали исследования, и при низкой дозе этих вредных веществ (менее одного ПДКс.с.) риск остается. Особенно, при комбинированном сочетанном присутствии в воздухе, в питьевой воде нескольких токсикантов. Выявление такой сочетанной комбинации из разных вредных веществ, оказывающей отрицательное воздействие на здоровье человека, является актуальной проблемой.

В предлагаемом способе такой опасной комбинацией, оказывающей отрицательное воздействие на физическое развитие ребенка, является низкоуровневое (менее одного ПДК) сочетание тяжелых металлов, таких как: свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия. Было установлено, что негативное воздействие эти металлы оказывают даже при низкоуровневой комбинированной нагрузке: загрязнение среды обитания по свинцу по свинцу в воздухе в диапазоне от 0,06 до 1 ПДК, в воде от 0,15 до 1 ПДК; по марганцу в воздухе от 0,012 до 1 ПДК, в воде от 0,42 до 1 ПДК; по никелю в воздухе от 0,01 до 1 ПДК, в воде от 0,4 до 1 ПДК; по хрому в воздухе от 0,007 до 1 ПДК, в воде от 0,2 до 1 ПДК; по кадмию в воздухе от 0,007 до 1 ПДК, в воде от 0,25 до 1 ПДК.

Благодаря расширению в предлагаемом способе информационных показателей (одновременное использование, функциональных и лабораторных), связанных с нарушением физического развития (преимущественно, обуславливающих дефицит массы тела, и/или уменьшение окружности грудной клетки, и/или отставание костного возраста), и одновременно с сочетанным наличием химических токсикантов - свинец, марганец, никель, хром, кадмий, в пробе крови, и будет обеспечена точность оценки диагностики влияния этих соединений на развитие указанной патологии.

Благодаря тому, что в предлагаемом способе, наряду с результатами указанной диагностики, дополнительно используют информацию о наличии свинца, марганца, никеля, хрома, кадмия в крови ребенка и заявляемые конкретные совокупные показатели (функциональные: структуру и объем щитовидной железы методом УЗИ; лабораторные показатели: значение ИФР-1; уровни кортизола, серотонина, Т4 св., ТТГ, антитела к ТПО, АСАТ, глутамата, γ-аминомасляной кислоты, глутатионпероксидазы), клиническая значимость которых доказана методом корреляционно-регрессионного анализа, обеспечивается дополнительная информационная связь изменений указанных совокупных показателей с наличием в крови всех указанных тяжелых металлов, что делает предлагаемый способ точным и достоверным.

Обращение при диагностике нарушения физического развития ребенка к таким параметрам, как дефицит массы тела, уменьшение окружности грудной клетки, отставание костного возраста от паспортного, обусловлено тем, что эти параметры являются наиболее информативными и патогенетически обоснованными, находящими подтверждение в ранее выполненных эпидемиологических исследованиях.

На основании данных математического моделирования и результатов клинического, инструментального и лабораторного обследования, были сформулированы основные звенья патогенеза формирования нарушений физического развития у детей, проживающих в условиях многосредовой низкоуровневой экспозиции тяжелыми металлами.

Повышенное содержание марганца и никеля в биосредах детей оказывает негативное влияние на центральную нервную систему, а через механизмы вегетативной регуляции, что проявляется дисрегуляцией нейромедиаторного обмена (повышение уровня глутамата, снижение γ-аминомасляной кислоты по сравнению с показателями детей, проживающих на «чистых» территориях), нарушением моторики гастродуоденальной зоны, угнетением всасывания основных пищевых компонентов (МКБ: Е44.1, Е46). Развитие хром-индуцированных дистрофических процессов в гепатоцитах с активацией цитолиза (повышение АСАТ) является причиной снижения активности белково-синтетических процессов в печени, в т.ч. синтеза белков из семейства инсулиноподобных факторов роста (снижение ИФР-1), отвечающих за эндокринную, аутокринную и паракринную регуляцию процессов роста.

Хроническое церебротоксическое действие повышенных концентраций марганца формирует нарушения гипоталамо-гипофизарной регуляции обменных процессов (повышение ТТГ, серотонина) и снижение уровня тиреоидной обеспеченности (снижение Т4 св., нарушения объема и структуры щитовидной железы) и, как следствие, формирование нарушений физического развития (резкая дисгармоничность, «астенизация», недостаточность питания - Е44.1, Е46).

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что поставленный технический результат обеспечивается за счет совокупности всех операций предлагаемого способа, их последовательности и режимов его реализации.

При реализации предлагаемого способа осуществляют следующие операции в нижеуказанной последовательности:

- по санитарно-химическим показателям (данные мониторинговых и натурных наблюдений) выбирают территорию с комбинированным содержанием в атмосферном воздухе и/или в питьевой воде свинца, марганца, никеля, хрома, кадмия (в окружающей среде фиксируется наличие свинца, марганца, никеля, хрома, кадмия, в т.ч. и менее 1,0 ПДК).

Гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха и питьевой воды выполняется с учетом требований действующих нормативно-методических документов: СанПиН 2.1.6.1032-01. «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест»; ГН 2.1.6.1338-03. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест»; СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения (ЦХПВ). Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения»; ГН 2.2.5.1315-03. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

Для гигиенической оценки используют данные мониторинговых и натурных наблюдений за качеством атмосферного воздуха и питьевой воды, предоставленные надзорными органами.

Оценка риска здоровью населения, проживающего в условиях хронического воздействия малых концентраций свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия, поступающих с атмосферным воздухом и питьевой водой, выполняется в соответствии с «Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (Р 2.1.10.1920-04);

- проводят отбор тех детей в возрасте 4-15 лет, проживающих на вышеуказанной территории, при клиническом обследовании которых установлено нарушение физического развития, заключающееся в дефиците массы тела, и/или в уменьшении окружности грудной клетки, и/или в отставании костного возраста от паспортного;

- проводят клинико-лабораторные обследования этих детей;

- при этом производят отбор пробы крови у каждого ребенка и определяют в ней наличия свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия. Измерение наличия и содержания свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия в пробах крови может быть выполнено методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на масс-спектрометре Agilent 7500_сх («Agilent Technologies Inc.», США) в соответствии с методическими указаниями МУК 4.1.3161-14 и СТО М 12-2013, и

- при наличии в пробе крови всех исследуемых металлов осуществляют дальнейшие медико-биологические исследования ребенка, заключающиеся в установлении отклонений от физиологической нормы определенных функциональных показателей и установление количественных значений лабораторных показателей.

При этом в качестве функциональных показателей определяют структуру и объем щитовидной железы методом УЗИ.

А в качестве лабораторных показателей устанавливают: инсулиновый фактор роста (ИФР-1), уровни кортизола, серотонина, тироксина свободного (Т4 св.); тиреотропного гормона (ТТГ); антитела к тиреоиднойпероксидазе (антитела к ТПО), аспартатаминотрансферазы (АСАТ), глутамата, гамма-аминомасляной кислоты (γ-аминомасляной кислоты), глутатионпероксидазы;

- нарушения физического развития у ребенка, проживающего в условиях комплексного низкоуровневого загрязнения среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием, и ассоциированного именно с их сочетанным присутствием, диагностируют в том случае, если у ребенка присутствуют одновременно следующие диагностические критерии:

- наличие в крови всех металлов: свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия;

- наличие изменения у ребенка объема щитовидной железы выше/ниже физиологической нормы, нарушения ее структуры, в виде присутствия кистозно-расширенных фолликулов и мелкоочаговых образований;

- наличие значений лабораторных показателей в следующих пределах: кортизол 224,4-279,2 нмоль/см³; ИФР 185,2-130,0 нг/мл; Т4 св. 14,0-16,4 пкмоль/л; γ-аминомасляная кислота 0,113-0,197 мкмоль/дм³; глутатионпероксидаза 38,5-49,9 нг/мл; серотонин 244,5-314,3 нг/мл; ТТГ 1,5-2,1 нг/см³; антитела к ТПО 2,2-3,2 МЕ/см³; АСАТ 35,8-49,4; глутамат 118,31-129,33 мкмоль/дм³.

На основании полученных результатов делается вывод:

1. Связь нарушений здоровья в части физического развития от воздействия факторов среды обитания считается установленной (для расследований, экспертиз и проведения санитарно-гигиенических и природоохранных мероприятий);

2. Такой ребенок нуждается в дополнительном наблюдении и проведении специализированных медико-профилактических мероприятий (например, в повышении частоты медицинских осмотров и клинико-функциональных исследований, консультации эндокринолога и других специалистов, получении программ реабилитации, санаторно-курортном лечении).

При диагностическом обследовании предлагаемым способом используют оборудование, указанное в таблице 1.

В качестве критериев оценки отклонений функциональных показателей щитовидной железы используются возрастные физиологические уровни - нормативы, предложенные F. Delange (ICCIDD) (пересмотр МККЙДЗ - международный комитет по контролю йоддефицитных заболеваний) (2001 г.).

http://thyronet.rusmedserv.com/spetsialistan/zhurnal/archiv/2003g/4/Sovremennye_rekomendacii_ро_standartam_ultrazvukovoi_ocenki_obema_schitovidnoii_jelezy_u_detei_i_podrostkov.html?page=2 «Электронный журнал тиронет», 2003 г., №4. - «Современные рекомендации по стандартам ультразвуковой оценки объема щитовидной железы у детей и подростков»: профессор Д.Е. Шилин, Российская Медицинская Академия последипломного образования МЗ РФ.

Для доказательства правомерности применяемых в предлагаемом способе диагностических критериев был использован корреляционный анализ между полученными функциональными и лабораторными показателями и наличием свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия в крови ребенка с использованием модели логистической регрессии, согласно которой рассчитывают вероятность негативного изменения маркера ответа организма (вышеуказанные показатели) при воздействии на организм маркера экспозиции (указанных токсикантов, поступающих ингаляционным и/или пероральным путем). Выявление и оценку связи между изменением функциональных и лабораторных показателей у детей и сочетанным наличием свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия в крови выполняется на основании расчета показателя отношения шансов (OR) и его доверительного интервала (DI). Критерием наличия связи «комбинация свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия в крови - показатель ответа» является OR≥1. Обоснование маркеров ответа осуществляется на основании оценки параметров зависимости изменения показателя отношения шансов от сочетанного наличия свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия в крови, описываемой регрессионной моделью в виде экспоненциальной функции. В качестве критерия для проверки статистических гипотез используется критерий Фишера (F). Различия считаются статистически значимыми при вероятности р≤0,05.

Анализ полученной информации осуществлялся статистическими методами (Statistica 6.0) и с помощью программных продуктов, сопряженных с приложениями MS-Office. Сравнение групп по количественным признакам проводят с использованием двухвыборочного критерия Стьюдента; оценку зависимостей между признаками - методом корреляционно-регрессионного анализа для количественных переменных.

Математическое моделирование с расчетом приведенного индекса риска, позволяющее выполнять оценку эволюции накопления рисков действия факторов среды обитания на критические органы и системы организма, выполнено в соответствии с MP 2.1.10.0062-12. «Количественная оценка неканцерогенного риска при воздействии химических веществ на основе построения эволюционных моделей». Вероятность нарушений здоровья при воздействии факторов среды обитания с учетом нарастания общего риска здоровью по мере увеличения продолжительности экспозиции оценивается по приведенному индексу риска.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа

Следует указать, что предлагаемый способ был реализован с детьми двух групп: группы наблюдения и группы сравнения, проживающих на территориях, сходных по наличию комбинированного присутствия в воздухе и воде низкоуровневого содержания свинца, марганца, никеля, хрома, кадмия, но отличающиеся их концентрацией, а именно: содержание в атмосферном воздухе территории проживания детей из группы наблюдения свинца в 1,5 раза, марганца в 11,7 раза, никеля в 3,5 раза, хрома в 5,4 раза и кадмия в 1,6 раза превышало концентрации этих металлов в воздухе территории сравнения. Такая же картина наблюдалась и по питьевой воде, а именно: содержание в питьевой воде территории группы наблюдения свинца до 7,5 раз, никеля до 3,2 раза, марганца до 7,5 раз превышало концентрации на территории группы сравнения.

1. Выбирают территорию по комбинированному присутствию в атмосферном воздухе и/или в питьевой воде свинца, марганца, никеля, хрома, кадмия по санитарно-химическим показателям (содержание свинца, марганца, никеля, хрома, кадмия менее величины 1,0 ПДК среднесуточной).

Гигиеническая оценка по атмосферному воздуху и питьевой воде территории на территориях группы наблюдения и группы сравнения представлена в таблице 2.

Данные, приведенные в таблице 2, показывают, что гигиеническая оценка на обеих территориях показала, что качество воздуха и питьевой воды систем централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения соответствовало требованиям СанПиН 2.1.6.1032-01 и СанПиН 2.1.4.1074-01 соответственно. Гигиенические нормативы содержания в воздухе и питьевой воде во всех пробах не имели достоверных превышений нормы ПДК.

На основании проведенной оценки риска для здоровья детского населения территории группы наблюдения установлено, что при хроническом ингаляционном воздействии исследуемых металлов превышение допустимого значения коэффициента опасности (HQ) (нормой считается HQ≤1) наблюдалось для марганца (до 2,56 HQ) и никеля (до 2,22 HQ). Для остальных металлов величины коэффициентов опасности не превышали допустимых уровней: свинец - до 0,10 HQ, хром - до 0,64 HQ, кадмий - до 0,65 HQ.

В результате оценки комплексного хронического ингаляционного воздействия металлов, загрязняющих атмосферный воздух территории группы наблюдения, установлены превышения допустимого значения индекса опасности HI (норма HI=1) в отношении нарушений со стороны центральной нервной системы (далее - ЦНС) (до 4,88 HI) и эндокринной системы (до 1,07 HI).

Результаты расчетов коэффициентов опасности в отношении тяжелых металлов, поступающих пероральным путем с питьевой водой на территории группы наблюдения, показали отсутствие превышений допустимых значений коэффициента опасности. Значение коэффициента опасности для свинца составляло 0,03 HQ, для марганца - до 0,02 HQ, никеля - до 0,03 HQ, хрома - до 0,13 HQ, кадмия - до 0,03 HQ. Вместе с тем, суммарные индексы опасности (THI) для условий поступления химических веществ и с атмосферным воздухом, и с питьевой водой выявили превышения допустимых значений (THI≤1) в отношении нарушений у детей со стороны центральной нервной (до 4,93 THI) и эндокринной (до 1,13 THI) систем.

Приоритетным путем поступления, вклад которого в формирование риска возникновения нарушений со стороны ЦНС и эндокринной системы составляет 98,9% и 94,7% соответственно на территории группы наблюдения, является атмосферный воздух.

Но при этом следует отметить, что для другой местности ситуация могла быть иной, с точностью до наоборот, т.е. приоритетным путем поступления может быть питьевая вода, потому в предлагаемом техническом решении рассматриваются и ингаляционный путь попадания тяжелых металлов в организм ребенка, и/или пероральный.

2. Для обоснования критериев диагностики нарушений физического развития у детей, ассоциированных с сочетанным воздействием свинца, марганца, никеля, хрома, кадмия, было проведено клиническое, функциональное и лабораторное обследование.

На примере Пермского края проведено исследование физического развития у 183 детей (97 мальчики и 86 девочки) в возрасте 4-12 лет (7,3±3,2 лет) (группа наблюдения), проживающих в условиях длительного низкоуровнего комбинированного воздействия металлов (свинец, марганец, никель, хром, кадмий), поступающих с атмосферным воздухом и с питьевой водой.

В группу сравнения вошли 46 детей (24 мальчики и 22 девочки) в возрасте 4-12 лет (7,6±3,3 лет), проживающих на территории с крайне малой хронической полиметальной нагрузкой.

Сравниваемые группы были равноценны по йодному обеспечению (7,6±1,2 мкг/мл - группа наблюдения; 8,1±0,9 мкг/мл - группа сравнения, р=0,73) и имели легкую степень тяжести йодного дефицита по медиане йодурии. Обе исследованные группы были сопоставимы по возрасту, тендерному и этническому составу, сопутствующей патологии, социально-экономическому уровню семьи. Качество и рацион питания обследованных детей соответствовали возрастным нормативам и не имели достоверных отличий. Из исследования были исключены дети, родители которых страдали наркоманией или алкоголизмом, дети из асоциальных семей, дети с наследственными заболеваниями (в т.ч. эндокринными), дети с органической патологией нервной системы (в т.ч. перинатальной), а также имеющие IV-V группы здоровья по соматической патологии.

Дети характеризовались нарушениями физического развития, заключающимися в дефиците массы тела, и/или в уменьшении окружности грудной клетки, и/или в отставании костного возраста от паспортного (т.е. того, который должен быть по нормативам, согласно возрасту ребенка) (Методы исследования физического развития детей и подростков в популяционном мониторинге: Руководство для врачей / Под ред. А.А. Баранова, В.Р. Кучмы. - М., - 1999. - С. 86-89).

В результате проведенных химико-аналитических исследований установлено, что у детей группы наблюдения содержание в крови свинца (0,037±0,012 мг/дм³), марганца (0,013±0,001 мг/дм³), никеля (0,0073±0,0013 мг/дм³), кадмия (0,00027±0,001 мг/дм³) и хрома (0,0048±0,0009 мг/дм³) в 1,3-2,2 раза превышало показатели группы сравнения (р=0,0001-0,041). Данные приведены в таблице 3.

Оценка структуры нарушений физического развития выявила у 16,5% детей группы наблюдения дефицит массы тела, что в 2,2 раза чаще, чем в группе сравнения (7,2%, р=0,05) (таблица 4).

Относительный риск развития нарушения питания (дефицит массы тела) у детей группы наблюдения в 1,7 раз превышал показатель в группе сравнения (OR=l,7; DI=0,7-4,16; р<0,05).

В ходе сопоставительного анализа, с учетом возрастно-половой принадлежности, у детей группы наблюдения выявлена наклонность к «астенизации» физического развития и снижение индекса массы тела у девочек (14,6 против 15,1, р=0,05).

У детей, проживающих в условиях хронического многосредового сочетанного низкоуровневого воздействия свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия, установлена вероятностная, статистически достоверная причинно-следственная связь нарушений физического развития (недостаточности питания по МКБ-10: Е44.1, Е46) с повышенным содержанием свинца (коэффициент детерминации R2=0,37; критерий Фишера F=481,13) и хрома (R2=0,54; F=785,8) в крови (р<0,001). У детей с повышенным содержанием никеля (R2=0,42; F=578,3) и кадмия (R2=0,78; F=1905,6; р<0,001) в крови увеличивалась вероятность развития низкорослости (МКБ-10: Е34.3).

В группе наблюдения выявлены более низкие показатели окружности грудной клетки по сравнению с группой сравнения в обеих тендерных группах (54,83±1,10 см у мальчиков и 53,26±1,04 см у девочек, против 58,34±2,68 см и 55,92±1,42 см, соответственно, р=0,014-0,0013) и уменьшения окружности головы у девочек (49,30±0,51 см, против 50,86±0,89 см, р=0,019). Данные приведены в таблице 5.

Относительный риск задержки физического развития у детей группы наблюдения в 4,7 раза превышал аналогичный показатель в группе сравнения (OR=4,71; DI=1,8-12,27; р<0,05).

При рентгенологическом исследовании у 64,5% детей группы наблюдения установлено достоверное отставание костного возраста от паспортного и снижение темпов окостенения, относительно группы сравнения (17,8% и 27,8% соответственно, р=0,03-0,05).

Методом ультразвуковой денситометрии у 71,4% детей группы наблюдения выявлено снижение минеральной плотности костной ткани относительно возрастного норматива, в основном, в виде остеопении (46,1% в группе сравнения, р=0,05).

Выявленные в группе наблюдения изменения костного метаболизма диагностировались в 1,5-2,5 раз чаще, чем в группе сравнения и обусловлены нарушением обменных процессов в условиях хронической многосредовой экспозиции металлами (р=0,03-0,05), даже при их низкоуровневой концентрации.

При реализации предлагаемого способа при определении функциональных показателей (структура и объем щитовидной железы методом УЗИ) в группе наблюдения нарушения ультразвуковых характеристик щитовидной железы выявлены у 62,5% обследованных детей, что в 1,7 раз чаще, чем в группе сравнения (р=0,001).

Причем изменения объема щитовидной железы регистрировалось в 2,1 раза чаще в группе наблюдения (52,5% против 25,0% в группе сравнения, р=0,05). При этом, помимо увеличения объема у 32,5% детей группы наблюдения (р=0,05), у 20,0% детей этой группы выявлено уменьшение объема органа (р=0,004).

Также у этих детей группы наблюдения выявлено нарушения ультразвуковой структуры щитовидной железы (наличие кистозно-расширенных фолликулов и мелкоочаговых образований), что было в 4,0-6,0 раз чаще, чем в группе сравнения (5,0%, р=0,03-0,05).

При реализации предлагаемого способа были определены лабораторные показатели у детей в обеих группах.

В ходе лабораторного исследования 2/3 обследованных детей группы наблюдения имели ранние сдвиги гипоталамо-гипофизарной регуляции обменных процессов. У 63-60% детей группы наблюдения выявлено повышение уровня серотонина (279,4±34,9 нг/мл), что в 1,4-1,5 раза превышало показатели группы сравнения (р=0,00-0,042).

У 81,0% детей группы наблюдения установлено понижение в 1,7 раза уровня кортизола (251,8±27,4 нмоль/см³) относительно группы сравнения (439,1±48,9 мкмоль/дм³) (р=0,01).

Содержание ИФР-1 (107,6±22,4 нг/мл) в крови детей группы наблюдения находились в пределах нормативных значений, но вместе с тем, у 64,3% обследованных детей группы наблюдения ИФР-1 был снижен в 1,2 раза относительно группы сравнения (129,8±11,8 нг/мл, р=0,029).

У детей, проживающих в условиях низкоуровневой многосредовой комбинированной экспозиции вышеуказанными металлами, обнаружено пониженное тиреоидное обеспечение и повышение активности цитолитического процесса в печени. У 32,4% детей группы наблюдения выявлено повышение АСАТ (42,4±6,8 Е/дм³), что в 1,2 раза выше группы сравнения - 34,2±4,9 (р=0,047).

Содержание ТТГ и гормонов щитовидной железы у детей группы наблюдения находилось в пределах референтного уровня, однако, при этом у 67,6% детей выявлен сниженный в 1,2 раза уровень Т4 свободного (15,6±0,8 пкмоль/л), у 48,6% - повышенный в 1,5 раза ТТГ (1,8±0,3 нг/см³), у 62,2% повышенный в 2,7 раза уровень антител к ТПО (2,7±0,5 МЕ/см³), относительно группы сравнения (18,8±1,3 пкмоль/л, 1,2±0,4 нг/см³ и 1,1±0,4 МЕ/см³ соответственно, р=0,01-0,05).

На дисрегуляцию нейромедиаторного обмена указывает тот факт, что в 35,5% проб детей группы наблюдения увеличено содержание в сыворотке крови возбуждающей аминокислоты - глутамата (126,32±7,01 мкмоль/дм³), у 32,2% снижение уровня тормозного нейромедиатора γ-аминомасляной кислоты (0,155±0,042 мкмоль/дм³), при отсутствии таковых изменений в пробах детей группы сравнения (р=0,011-0,048).

Результаты, полученные в ходе лабораторных исследований, приведены в таблице 6.

Приведенные в таблице 6 данные, показывают, что лабораторные показатели у детей группы наблюдения имеют отклонения уровней этих показателей по сравнению с детьми группы сравнения.

А учитывая, что у детей группы наблюдения по сравнению с детьми группы сравнения выявлены нарушения физического развития, а именно: дефицит массы тела, и/или уменьшение окружности грудной клетки, и/или отставание костного возраста от паспортного, то указанные значения уровней лабораторных показателей, наряду с отклонениями от нормы функциональных показателей, и будут теми диагностическими критериями, которые позволят установить связь сочетанного низкоуровневого воздействия свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия на патологию физического состояния ребенка.

У детей группы наблюдения установлена вероятностная статистически достоверная причинно-следственная связь изменения нейроэндокринных показателей с уровнем металлов в крови. Вероятность повышения уровня ТТГ (R²=0,16-0,34; 38,7≤F≤183,8, р=0,001) и снижения Т4 св. (R²=0,18-0,79; 63,8≤F≤450,1, р=0,000) возрастала при повышении содержания свинца, марганца, никеля и хрома в крови.

Вероятность понижения ИФР-1 в сыворотке увеличивалась при повышении в крови концентрации марганца и кадмия (R²=0,42; F=115,6, р=0,001).

Вероятность повышения серотонина в сыворотке и снижения кортизола (R2=0,15-0,93; 64,2≤F≤4973,3, р=0,001) возрастала при повышении в крови концентрации свинца, никеля, марганца, хрома и кадмия.

Для оценки достоверности полученных результатов все дети из двух групп, проходившие обследование, были разделены на 5 групп по наличию или отсутствию исследуемых диагностических критериев.

В ходе комплексной оценки нарушения физического развития у детей, проживающих в условиях низкоуровневого сочетанного наличия свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия, выявлено, что только при наличии у ребенка всех диагностических критериев (наличие в крови всех указанных металлов, отклонения от нормы физиологических показателей и при наличии уровней указанных лабораторных показателей в заявляемых пределах) выявленные связи имеют статистическую достоверность, R²=0,57, р=0,001, (таблица 7).

Разработанный способ диагностики позволяет получить достоверные данные, не требует дефицитных реактивов, дорогостоящих приборов, прост в исполнении, экономичен и не имеет противопоказаний.

Полученные в ходе диагностики результаты могут быть использованы для задач по установлению вреда здоровью, в ходе проведения санитарно-гигиенических и эпидемиологических экспертиз, установления ущерба и иных видов оценок, связанных с внешнесредовой сочетанной экспозицией свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия, даже при их низкоуровневой концентрации в окружающей среде.

ПДКс.с. - среднесуточное содержание предельно допустимой концентрации.

p¹ - достоверность различий с группой сравнения;

р² - достоверность различий группы наблюдения с референтным уровнем; Reference data (Метод анализа ICP-MS, 1999-2001 г., ALS Skandinavia, АВ©2014, www.alsglobal.se.

p - достоверность различий показателей у детей сравниваемых групп.

p - достоверность различий показателей у детей сравниваемых групп.

p¹ - достоверность различий с группой сравнения.

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии, эндокринологии и токсикологии, и может быть использовано для диагностики нарушений физического развития детей, проживающих в условиях комплексного низкоуровневого загрязнения среды обитания тяжелыми металлами. При установлении у ребенка нарушения физического развития определяют в крови наличие свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия. При их наличии определяют функциональные и лабораторные показатели. В качестве функциональных показателей определяют структуру и объем щитовидной железы методом ультразвукового исследования. В качестве лабораторных показателей устанавливают инсулиновый фактор роста (ИФР-1), уровни кортизола, серотонина, тироксина свободного (Т4 св.), тиреотропного гормона (ТТГ), антитела к тиреоиднойпероксидазе (антитела к ТПО), аспартатаминотрансферазы (АСАТ), глутамата, гамма-аминомасляной кислоты (γ-аминомасляной кислоты), глутатионпероксидазы. При наличии у ребенка изменения объема и структуры щитовидной железы, а также при уровне кортизола 224,4-279,2 нмоль/см³; ИФР 185,2-130 нг/мл; Т4 св. 14,0-16,4 пкмоль/л; γ-аминомасляной кислоты 0,113-0,197 мкмоль/дм³; глутатионпероксидазы 38,5-49,9 нг/мл; серотонина 244,5-314,3 нг/мл; ТТГ 1,5-2,1 нг/см³; антител к ТПО 2,2-3,2 МЕ/см³; АСАТ 35,8-49,4 Е/дм³; глутамата 118,31-129,33 мкмоль/дм³ диагностируют у ребенка нарушение физического развития, ассоциированное с комплексным низкоуровневым загрязнением среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием. Способ позволяет информативно и доказательно провести диагностику нарушения физического развития у детей, вызванного воздействием низкоуровневой комбинированной нагрузки свинца, марганца, никеля, кадмия и хрома за счет оценки комплекса наиболее значимых показателей. 2 з.п. ф-лы, 7 табл., 1 пр.

1. Способ диагностики нарушения физического развития у детей, проживающих в условиях комплексного низкоуровневого загрязнения среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием, характеризующийся тем, что при установлении при клиническом обследовании ребенка нарушения физического развития, заключающееся в дефиците массы тела, и/или в уменьшении окружности грудной клетки, и/или в отставании костного возраста от паспортного, определяют в пробе крови ребенка наличие свинца, марганца, никеля, хрома и кадмия, и при наличии в пробе всех указанных металлов осуществляют определение функциональных и лабораторных показателей, при этом в качестве функциональных показателей определяют структуру и объем щитовидной железы методом ультразвукового исследования; а в качестве лабораторных показателей устанавливают: инсулиновый фактор роста (ИФР-1), уровни кортизола, серотонина, тироксина свободного (Т4 св.), тиреотропного гормона (ТТГ), антитела к тиреоидной пероксидазе (антитела к ТПО), аспартатаминотрансферазы (АСАТ), глутамата, гамма-аминомасляной кислоты (γ-аминомасляной кислоты), глутатионпероксидазы, и при наличии у ребенка изменения объема щитовидной железы выше/ниже физиологической нормы, нарушения ее структуры в виде присутствия кистозно-расширенных фолликулов и мелкоочаговых образований, а также при уровне кортизола 224,4-279,2 нмоль/см³; ИФР 185,2-130,0 нг/мл; Т4 св. 14,0-16,4 пкмоль/л; γ-аминомасляной кислоты 0,113-0,197 мкмоль/дм³; глутатионпероксидазы 38,5-49,9 нг/мл; серотонина 244,5-314,3 нг/мл; ТТГ 1,5-2,1 нг/см³; антител к ТПО 2,2-3,2 МЕ/см³; АСАТ 35,8-49,4 Е/дм³; глутамата 118,31-129,33 мкмоль/дм³, диагностируют у ребенка нарушение физического развития, ассоциированное с комплексным низкоуровневым загрязнением среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что низкоуровневое загрязнение среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием означает их содержание в воздухе и/или в питьевой воде менее величины одной предельно допустимой концентрации (ПДК).

3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что комплексное низкоуровневое загрязнение среды обитания свинцом, марганцем, никелем, хромом и кадмием составляет: по свинцу в воздухе более 0,06, но менее 1 ПДК, в воде более 0,15, но менее 1 ПДК; по марганцу в воздухе более 0,012, но менее 1 ПДК, в воде более 0,42, но менее 1 ПДК; по никелю в воздухе более 0,01, но менее 1 ПДК, в воде более 0,4, но менее 1 ПДК; по хрому в воздухе более 0,007, но менее 1 ПДК, в воде более 0,2, но менее 1 ПДК; по кадмию в воздухе более 0,007, но менее 1 ПДК, в воде более 0,25, но менее 1 ПДК.