Способ оценки вероятности развития и прогрессирования у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол во вдыхаемом воздухе, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания Российский патент 2023 года по МПК A61B5/00 G01N33/49 G01N33/68 G01N33/70 G01N33/74 G01N33/84 G01N33/92 

Изобретение относится к медицине, а именно, к медицинской экологии, гигиенической диагностике. Изобретение может быть использовано для прогнозирования формирования у детей школьного возраста бронхиальной астмы под воздействием комплекса факторов риска вредных химических факторов среды обитания, образовательного процесса, питания и образа жизни. Изобретение может быть использовано в целях установления экологически детерминированной патологии.

В рамках настоящего изобретения под факторами риска для здоровья среды обитания понимают: наличие химических токсикантов в крови ребенка (никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол), современный образовательный процесс школьника, (продолжительность использования электронных средств образования ЭСО, а именно, интерактивных досок ИД и персональных компьютеров ПК), питание (наличие мяса курицы), образ жизни школьника (продолжительность ходьбы быстрым шагом за день).

Следует пояснить, что бронхиальная астма – это хроническое неинфекционное заболевание дыхательных путей воспалительного характера. Ключевым звеном является бронхоспазм (сужение просвета бронхов), обусловленная специфическими иммунологическими (сенсибилизация и аллергия) или неспецифическими механизмами.

Бронхиальная астма (далее – БА) может развиваться, с одной стороны, при наличии наследственной отягощенности и провоцирующих факторов (воздействие пищевых, бытовых и растительных агентов), совокупность которых извращает физиологический механизм иммунного ответа, с другой стороны, в связи с повышенным содержанием в крови вредных химических токсикантов, обладающих иммунотропным и сенсибилизирующим действием. Токсиканты, при повышенном их содержании в крови, способны активизировать иммунный механизм формирования бронхиальной астмы. Длительное ирритативное действие на барьерные ткани поддерживает неспецифическое воспаление в бронхо-легочной системе, вызывая формирование иммунопатологических реакций – основы развития бронхиальной астмы. После соединения с белками крови тяжелые металлы сами становятся истинными аллергенами, и вызывают дополнительную специфическую сенсибилизацию у детей, потенцируют развитие аутоиммунных процессов в слизистой оболочке бронхов с последующим формированием резистентности к стандартному лечению. Кроме того, промышленные токсиканты повышают иммунологическую агрессивность природных аллергенов.

Из уровня техники известен ряд технических решений, направленных на прогнозирование формирования бронхиальной астмы (далее – БА), а также заболеваний дыхательных путей.

Существует способ прогнозирования формирования фенотипа бронхиальной астмы у детей с атопическим дерматитом (Патент РФ № 2563428), включающим определение прогностических признаков, в том числе наличия бронхообструктивного синдрома и наследственной отягощенности по атопии, построение уравнения логистической регрессии с расчетом зависимой переменной, где наличие признака равно 1, отсутствие признака равно 2, прогноз развития заболевания по формуле вероятности: р=ехр^β/(1+ехр^β), где р - вероятность развития заболевания в интервале от 0 до 1, ехр - константа, равная 2,72, β - зависимая переменная, прогноз развития бронхиальной астмы при значении р более 0,5, отличающийся тем, что в качестве прогностических признаков определяют возраст (x₁), наличие внутриутробных инфекций (х₂), наличие пневмонии в возрасте старше 2-х лет (х₃), наличие бронхообструктивного синдрома в возрасте старше 2-х лет (х₄), наличие хронического аденоидита в возрасте старше 2-х лет (х₅), наличие ангионевротического отека, крапивницы, аллергических реакций на ужаления насекомых и/или лекарственные препараты у отца ребенка (х₆), наличие ангионевротического отека, крапивницы, аллергических реакций на ужаления насекомых и/или лекарственные препараты у родственников матери (х₇), зависимую переменную (β) рассчитывают по формуле:

β=(3,0688×x₁)+(-5,3154×х₂)+(5,4709×х₃)+(-8,3648×х₄)++(2,2978×х₅)+(-6,3522×х₆)+(б,517б×х₇),

где для x₁ - возраст от 0 до 2-х лет равен 1, с 2-х до 13-ти лет равен 2, с 13-ти до 18-ти лет равен 3.

Но описанный способ является недостаточно точным, т.к. при реализации используются субъективные критерии для расчета прогноза формирования фенотипа БА.

Из патента РФ № 2645954 известен способ прогнозирования риска формирования атопической бронхиальной астмы у детей с аллергическим ринитом. Определяют частоту острого респираторного заболевания (ЧОРЗ). Определяют клинические характеристики острого респираторного заболевания (КХОРЗ). Определяют наличие атопического дерматита в анамнезе (АД). Выявляют факт использования в лечении топических ингаляционных глюкокортикостероидов (ИГКС). Определяют общую физическую работоспособность по степ-тесту (ОФР) в абсолютных величинах. Оценивают признаки в баллах. Затем вычисляют значение z по заявленной формуле. Если значение z≥1,0 прогнозируют высокий риск формирования бронхиальной астмы у детей с аллергическим ринитом. Способ позволяет просто, точно и доступно провести прогноз риска формирования атопической бронхиальной астмы у детей с аллергическим ринитом за счет оценки комплекса наиболее значимых показателей.

Недостатком указанного известного способа является то, что балльная оценка проводится, в основном, по анамнестическим данным и не учитывает лабораторные данные, характеризующие состояние ребенка. Так не принимает по внимание воздействие химических токсикантов и образа жизни ребенка.

Из патента РФ № 2661721 известен способ диагностики бронхиальной астмы у детей от 2 до 17 лет с затяжным и хроническим кашлем. При первичном обращении пациенту проводят компьютерную бронхофонографию с определением коэффициента акустического компонента работы дыхания в высокочастотном диапазоне (φ3). Дополнительно определяют соблюдение условий гипоаллергенного быта (ГА). Также проводят компьютерную капилляроскопию ногтевого ложа с определением длины периваскулярной зоны (L) и неравномерности калибра капилляров (Nkc). Определяют мощность спектра низко- (LF) и высокочастотного (HF) компонента вариабельности сердечного ритма. Затем вычисляют диагностический коэффициент, рассчитанный для кашля при бронхиальной астме (D₁), как классификационное значение дискриминантного уравнения по формуле: D₁=С₁+а₁×ГА+а₂×b+а₃×Nkc+a₄×φ3+a₅×LF+a₆×HP. После этого определяют диагностический коэффициент, рассчитанный для кашля при других заболеваниях (D₂), как классификационное значение дискриминантного уравнения по формуле: D₂=С₂+b₁×ГА+b₂×L+b₃×Nkc+b₄×φ3+b₅×LF+b₆×HF. В последующем сравнивают вычисленные значения диагностических коэффициентов (D₁ и D₂), и если D₁>D₂, то у данного пациента диагностируют бронхиальную астму.

Однако указанный известный способ не предназначен для прогнозирования формирования БА у школьников в условиях воздействия промышленных токсикантов, а также в условиях нарушений требований образовательного процесса, питания и образа жизни.

Из патента РФ № 2646576 также известен способ ранней диагностики бронхиальной астмы у лиц старше 18 лет. При реализации этого способа оценивают значение резонансной частоты (Fr) методом импульсной осциллометрии. При значении резонансной частоты 15 Гц и более диагностируют бронхиальную астму. Недостатком известного способа является невозможность его использования для детей-школьников.

Из патента РФ № 2622019 известен способ  диагностики  бронхиальной  астмы  у детей младшего возраста. Сущность способа заключается в том, что проводят анализ данных анамнеза, оценку клинических симптомов, изучение аллергологического статуса, которое проводят с использованием общего анализа крови, в котором определяют уровень эозинофилов и уровень общего иммуноглобулина Е в сыворотке крови, проведение цитологического исследования индуцированной мокроты, для определения в ней процентного содержания эозинофилов. Дополнительно анализируют Индекс Риска Астмы (API) и при его положительном значении и уровне эозинофилов в мокроте, равном или больше 2,5%, диагностируют бронхиальную астму. Причем при уровне эозинофилов в мокроте меньше 2,5% проводят повторное исследование и при выявлении повышения уровня эозинофилов мокроты не менее чем в 2 раза диагностируют бронхиальную астму, при этом повторное исследование проводят не менее одного раза в 6 месяцев, а при появлении респираторных симптомов - более одного раза в 6 месяцев. Однако этот способ позволяет с высокой точностью диагностировать бронхиальную астму на ранних стадиях только у детей в возрасте 5 лет и младше, т.е. не применим для школьников.

Из патента РФ № 2780687 известен способ диагностики аллергической бронхиальной астмы. В пробы крови добавляют моноклональные антитела к TNFRI, TNFR2, CD19, CD5, CD4, CD8, CD45RA. Производят анализ мононуклеарных клеток периферической крови методом проточной цитометрии. Выделяют гейтированием CD19+CD5+ В-лимфоциты, наивные цитотоксические клетки CD8⁺CD45RA⁺, Т-хелперные клетки CD4⁺. Определяют показатели экспрессии рецепторов TNFR1 и TNFR2 путем подсчета количества рецепторов на клетках изучаемых субпопуляций. Определяют процент клеток, несущих рецепторы TNFRI и TNFR2 в каждой выделенной субпопуляции. Рассчитывают на основе параметрической логистической регрессионной модели вероятность наличия аллергической бронхиальной астмы по формуле:

где е=2,7182818 - математическая константа - основание натурального логарифма, α₀ = 12,455816360508 - коэффициент, α₁ = -0,427698308974449 - коэффициент, α2 = -0,006454484262661- коэффициент, α3 = -0,005092094923 - коэффициент, х₁ = процент клеток, несущих одновременно рецепторы TNFR1 и TNFR2 среди CD19+CD5+ В-лимфоцитов, х₂ = среднее количество рецепторов 1-го типа на TNFR1-позитивных CD8+CD45RA+ цитотоксических наивных Т-лимфоцитах, х₃ = среднее количество рецепторов 1-го типа на TNFR1-позитивных CD4+ Т-хелперных клетках. Если Р более или равно 0,5, то диагностируют наличие аллергической бронхиальной астмы.

Однако указанный известный способ не предназначен для прогнозирования формирования БА у школьников в условиях воздействия промышленных токсикантов, а также в условиях нарушения требований образовательного процесса, питания и образа жизни.

Известен способ  (патент РФ №2777800) дифференциальной диагностики  бронхиальной  астмы профессионального и непрофессионального генеза, сформировавшейся в условиях действия токсических промаэрозолей у работников алюминиевой промышленности. В сыворотке крови работника с диагнозом бронхиальной астмы методом твердофазного иммуноферментного анализа сэндвич-типа определяют концентрацию иммуноглобулина Е, интерлейкина-1β с последующим расчетом диагностических коэффициентов F₁ и F₂ по формулам: F₁=-4,46+0,019⋅A₁+0,07⋅A₂ и F₂=-5,8+0,007⋅A₁+0,98⋅А₂, где F₁ - диагностический коэффициент, F2 - диагностический коэффициент, -4,46 и -5,8 - константы, 0,019; 0,07; 0,007; 0,98 - дискриминационные коэффициенты; А_1-2 - градации и числовые значения показателей проведенного обследования: A₁ - уровень иммуноглобулина Е, пг/мл; А₂ - содержание интерлейкина-1β, пг/мл. При F₁ меньше F₂ делают заключение о наличии профессиональной бронхиальной астмы, а при F1 больше F2 диагностируют бронхиальную астму непрофессионального генеза. Однако этот способ предназначен только для работников алюминиевой промышленности.

Из патента РФ № 2339951 известен способ диагностики атопической формы бронхиальной астмы у детей. Сущность способа: из пробы венозной крови выделяют лимфоциты, добавляют к ним одновременно моноклональные антитела CD23 и CD19, инкубируют смесь при комнатной температуре, подсчитывают на проточном цитометре количество клеток с меткой (CD19) и клеток с двойной меткой (CD19 CD23), рассчитывают индекс аллергического воспаления по формуле: ((CD19 CD23)/(CD19))×100%, и при индексе, большем 70%, диагностируют атопическую форму бронхиальной астмы. Использование способа позволяет произвести достоверную диагностику атопической формы бронхиальной астмы у детей уже на начальном этапе, когда клинические признаки выражены незначительно.

Из патента РФ № 2676477 известен способ прогнозирования риска развития бронхиальной астмы у детей. Сущность: у ребенка в возрасте от 1 года до 6 лет с рецидивирующим синдромом бронхиальной обструкции и отрицательным индексом предрасположенности к астме API определяют в сыворотке периферической крови концентрацию интерлейкина-4 и концентрацию интерлейкина-8. При концентрации интерлейкина-4 более 8,4 пг/мл в сочетании с концентрацией интерлейкина-8 более 8,5 пг/мл прогнозируют развитие бронхиальной астмы. Способ обеспечивает повышение точности прогнозирования за счет оценки патогенетических факторов развития бронхиальной астмы.

Из патента РФ № 2716094 известен способ прогнозирования индивидуального риска развития бронхиальной астмы у человека на различные по продолжительности периоды жизни. В крови человека определяют содержание химических элементов, представляющих опасность для развития БА: п-, м-ксилол, формальдегид, марганец, хром, никель. Проводят анкетирование. Проводят расчет начального значения вероятности p(t_o) возникновения БА у человека на текущий возраст человека t_o на момент обследования. Определяют функциональные, лабораторные и дихотомические диагностические показатели. Каждой группе указанных показателей придают весовой коэффициент φ_i от 0,1 до 0,5. Вычисляют начальное значение вероятности p(t₀) возникновения БА на текущий возраст человека. С использованием итерационной процедуры производят прогнозирование индивидуального риска развития БА у человека с временным шагом 1 день. У обследуемого человека определяют на текущий возраст уровень в крови прогностических показателей. Сравнивают их уровень с физиологической нормой. Для прогностического показателя задают вероятность превышения  или вероятность снижения  его относительно физиологической нормы. Устанавливают для прогностического показателя общую вероятность  превышения над нормой, либо общую вероятность  снижения относительно нормы в возрасте человека t. Производят расчет общей вероятности развития у человека БА и по величине индивидуального риска прогнозируют риск развития БА у человека. Способ позволяет прогнозировать индивидуальный риск развития БА у человека, проживающего в условиях загрязнения среды обитания.

Однако этот способ не учитывает влияние на формирование БА, помимо химических токсикантов, еще и образа жизни, рациона питания и особенности образовательного процесса у школьников.

При этом из уровня техники не были выявлены известные способы оценки вероятности развития и прогрессирования у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому объекту не представляется возможным.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в создании информативного и доказательного способа оценки вероятности развития и прогрессирования у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания

Поставленный технический результат достигается предлагаемым способом оценки вероятности развития и прогрессирования у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания, согласно которому определяют токсикологические и лабораторные показатели, а также определяют диагностические критерии, касающиеся современного образовательного процесса, образа жизни и структуры питания, при этом в качестве токсикологических показателей в пробе крови школьника определяют содержание никеля, марганца, цинка, формальдегида и бензола, в качестве лабораторных показателей определяют уровни малонового диальдегида (МДА) в пробе крови, креатинина, интерлейкина-6 (ИЛ-6), кортизола, ацетилхолина, серотонина, холестерина общего, иммуноглобулина М (IgM), CD3+-лимфоцитов, отн., CD3+CD8+-лимфоцитов, отн., CD16+CD56+-лимфоцитов, отн., магния, процент фагоцитоза, в качестве критериев, касающихся современного образовательного процесса школьника, устанавливают продолжительность использования на уроке электронных средств обучения (ЭСО), в качестве критериев, касающихся образа жизни, определяют суточную длительность ходьбы пешком в быстром темпе, в качестве критериев, касающихся структуры питания школьника, устанавливают потребление мяса курицы, и при наличии у школьника одновременно следующих обстоятельств: при содержании в пробе крови школьника никеля в количестве 0,0049 - 0,0065 мкг/см ³, марганца в количестве 0,014 - 0,016 мкг/см ³; цинка в количестве 4,913 – 4,957 мкг/см ³; формальдегида 0,034 - 0,042 мкг/см ³; бензола в количестве 0,00052 - 0,00092 мкг/см ³; при содержании в крови МДА в пределах 2,2–3,1 мкмоль/см³; при уровне в крови креатинина в пределах 48–64 мкмоль/дм³; холестерина общего в пределах 3,76–4,77 ммоль/ дм³; при относительном содержании CD3+-лимфоцитов в пределах 66–75%; при относительном содержании CD3+CD8+-лимфоциты в пределах 22–30%; при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14%; при проценте фагоцитоза в пределах 43–58%; при уровне магния 0,8–0,9 ммоль/дм³; при содержании в крови ацетилхолина на уровне 10,7–21,3 пг/мл; серотонина – 138,8–249,1 нг/мл; ИЛ-6 в пределах 1,33–2,07 пг/мл; кортизола – 185,6–329,7 нмоль/см³; IgM – 1,08–1,53 г/дм³; при одновременной продолжительности использования на уроке ЭСО более 30 минут; при увеличении по сравнению со среднесуточными нормами потребления мяса курицы на 5 % и более, а также при длительности ходьбы пешком в быстром темпе менее 20 минут подряд менее 2 раз в день, делают заключение о высокой степени вероятности развития и прогрессирования у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания.

Указанный технический результат обеспечивается за счет следующего:

- использования определенной совокупности прогностических показателей: токсикологических, лабораторных показателей и диагностических критериев;

- применения при реализации предлагаемого способа расширенной системы взаимосвязей прогностических показателей между собой и их взаимосвязи с химическими соединениями, представляющими опасность для развития бронхиальной астмы.

Поставленный технический результат достигается за счет следующего.

В структуре общей заболеваемости детского и подросткового населения Российской Федерации приоритетные позиции занимали болезни органов дыхания. Первичная заболеваемость данной патологией у детей 0-14 лет в период 2015–2020 гг. имела тенденцию к снижению (-0,99%), в то время как среди подросткового населения фиксировался небольшой рост (3,02%). Негативные тенденции в возрастном аспекте отмечены и в отношении заболеваемости респираторной аллергией у детей и подростков. В Пермском крае за анализируемый период заболеваемость болезнями органов дыхания, установленными впервые в жизни, среди детей и подростков превысила в 1,2–1,3 раза общероссийские показатели.

По результатам идентификации опасности установлено, что на территориях с превышением гигиенических нормативов токсикантов (предельно-допустимая концентрация - ПДК_с.с., содержания никеля, марганца, цинка, формальдегида и бензола в атмосферном воздухе) риск развития заболеваний органов дыхания, в том числе бронхиальной астмы, превышает приемлемый уровень. Установлено наличие достоверной причинно-следственной связи между повышенным содержанием никеля, марганца, цинка, формальдегида и бензола в атмосферном воздухе и возникновением у детей аллергических заболеваний органов дыхания (показатель отношения шансов OR=23,07; его доверительный интервал DI=2,35-186,39),

Повышенная частота регистрации БА у детей в условиях несоответствия качества атмосферного воздуха гигиеническим нормативам обусловлена особенностями воздействия токсикантов на функционирование иммунной системы и органов дыхания. После соединения с белками крови указанные вредные химические вещества приобретают свойства аллергенов, вызывают дополнительную специфическую сенсибилизацию, повышают иммунологическую агрессивность других причинно-значимых аллергенов (бытовых, пыльцевых, пищевых).

Проведенные углубленные исследования позволили определить ведущие патогенетические механизмы формирования бронхиальной астмы у школьников в условиях комплексного воздействия различных сочетаний актуальных факторов риска образовательного процесса, питания, химических факторов и образа жизни.

Для выявления особенностей и закономерностей формирования у детей БА, ассоциированной с одновременным влиянием техногенных химических факторов и с особенностями учебного процесса, образа жизни и системы питания, оценивались причинно-следственные связи, полученные с помощью методов статистического анализа.

При проведении моделирования методом регрессионного анализа оценку адекватности и достоверности моделей осуществляли с помощью однофакторного дисперсионного анализа по величине критерия Фишера (F) с 95% уровнем значимости, коэффициенту детерминации (R²) и t-критерию Стьюдента для уровня значимости р≤0,05. При этом был использован корреляционный анализ между прогностическими показателями и содержанием токсикантов: никеля, марганца, цинка, формальдегида и бензола, в крови школьника с использованием модели логистической регрессии, согласно которой рассчитывают вероятность негативного изменения маркера ответа организма (вышеуказанные критерии) при воздействии на организм маркера экспозиции (указанного токсиканта). Математические модели, отражающие зависимость «фактор – ответ (нозология)», позволили получить оценку вероятности развития конкретных ответов от ненормативного воздействия факторов. Оценка параметров множественной модели, отражающей зависимость «фактор – вероятность ответа» проводится методом построения логистической регрессионной модели. В качестве критерия для проверки статистических гипотез и был использован критерий Фишера (F).

Для понимания существа вопроса, следует пояснить, что проблема оценки влияния промышленного загрязнения окружающей среды на здоровье детского населения является актуальной для многих стран мира, в том числе и для России. Детская популяция представляет собой группу высокого риска, так как дети имеют ряд физиологических особенностей, характеризуются наличием критических периодов развития, большей чувствительностью к влиянию токсичных веществ.

Негативное влияние аэрогенных химических веществ техногенного происхождения приводит к развитию иммуноаллергических реакций, являющихся основой заболевания БА.

Дисбаланс в прооксидантно-антиоксидантной системе развивался у школьников в условиях воздействия особенностей образовательного процесса, в условиях контаминации крови химическими соединениями, а также комбинации факторов образовательного процесса, образа жизни, структуры питания и контаминации крови химическими соединениями. Наблюдалась активация свободно-радикального повреждения клеточных мембран в условиях воздействия особенностей образовательного процесса (повышение МДА).

На развитие стресса в условиях воздействия особенностей образовательного процесса, а также комбинации факторов образовательного процесса и контаминации крови химическими соединениями указывало истощение резервов коры надпочечников (снижение кортизола), а в условиях контаминации крови химическими соединениями –ослабление действия стресс-лимитирующего фактора (снижение магния).

Более высокая активность адаптивного иммунного ответа, при которой возможно развитие аутоиммунных и аллергических процессов, наблюдалась в условиях воздействия особенностей образовательного процесса, в частности, увеличения времени использования ЭСО (увеличение CD3+-, CD3+CD8+); в условиях воздействия факторов образовательного процесса и контаминации крови химическими соединениями (повышение CD3+, ИЛ-6); в условиях воздействия комбинации факторов образовательного процесса, контаминации крови химическими соединениями и низкой физической активности (повышение CD3+, ИЛ-6).

Участие гипофизарно-тиреоидной системы и увеличение специфической сенсибилизации отмечались также при воздействии трех вышеописанных вариантах сочетаний факторов.

В условиях обучения по образовательным программам с углубленным изучением предметов и высокой степенью интенсивности применения средств информационных и коммуникационных технологий выявлена активация субпопуляции Тh 2 типа, на что указывает тенденция к повышению продукции раннего медиатора ИЛ-6, наиболее активно участвующего в реализации иммунного ответа.

На наличие воспалительного синдрома в условиях воздействия особенностей образовательного процесса указывает повышение относительного содержания лимфоцитов в крови, снижение ацетилхолина; в условиях воздействия комбинации факторов образовательного процесса и контаминации крови химическими соединениями – снижение ацетилхолина; в условиях воздействия комбинации факторов образовательного процесса, контаминации крови химическими соединениями и низкой физической активности – снижение ацетилхолина и снижение креатинина.

Развитие недостаточности адаптивного иммунного ответа (повышение относительного и абсолютного содержания CD3+CD8+-лимфоцитов) и врожденного неспецифического иммунитета (снижение процента фагоцитоза) характерно для обучающихся с развитием аллергических заболеваний в виде бронхиальной астмы в условиях контаминации  крови  никелем, хромом, марганцем, цинком, формальдегидом, бензолом.

В условиях воздействия особенностей образовательного процесса, а также комбинации факторов образовательного процесса и контаминации крови химическими соединениями установлены нарушения липидного обмена (повышение общего холестерина), поддерживающие системное воспаление при бронхиальной астме.

При комплексном воздействии сочетания факторов риска образовательного процесса и контаминации крови химическими соединениями, снижение серотонина и CD16+CD56+-лимфоцитов является свидетельством изменения взаимодействия нейроэндокринной и иммунной системы.

В результате последовательного моделирования установлены прогнозные лабораторные показатели для оценки вероятности развития бронхиальной астмы в условиях воздействия различных сочетаний актуальных факторов риска образовательного процесса, окружающей среды, питания и образа жизни: содержание малонового диальдегида плазмы, относительное содержание CD16+CD56+-лимфоцитов, относительное содержание CD3+-, CD3+CD8+-лимфоцитов, уровень IgM, магния, интерлейкина-6, холестерина общего, креатинина, кортизола, серотонина, ацетилхолина, процент фагоцитоза (R²=0,03–0,87; р<0,001–0,048).

Уровень потребления мяса курицы в группе наблюдения был выше в 1,5 раза, чем в группе сравнения (р=0,024). Опасность избыточного потребления данного пищевого продукта зависит от качества кормового сырья для птицы и способа приготовления готовой продукции. Сложная система выращивания сельскохозяйственных животных часто подразумевает использование в комбикормах антибактериальных препаратов, фосфатов, обладающих иммуносупрессивным действием при употреблении птицы, что может повлечь за собой риск формирования аллергических заболеваний, в том числе бронхиальной астмы.

Все указанные выше диагностические критерии положены в основу предлагаемого способа.

Благодаря использованию в качестве исследуемого материала пробы венозной крови, обеспечивается простота и надежность исследований, а также получение нужной информативности. Установление содержания химического контаминанта (вещества-токсиканта) именно в крови обусловлено тем, что она является самой гомеостатичной средой (управляемость и регулируемость концентраций составляющих ее компонентов) и единственной, имеющей реферируемые константы в отношении техногенных химических веществ.

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:

- проводят отбор детей-школьников, например, учащихся 7-11 классов, проживающих на территории с неблагоприятными условиями окружающей среды;

- производят отбор пробы крови у школьника и проводят клиническое обследование по следующим критериям: определяют токсикологические (содержание никеля, марганца, цинка, формальдегида, бензола), лабораторные (уровни малонового диальдегида (МДА), креатинина, интерлейкина-6, кортизола, ацетилхолина, серотонина, холестерина общего, иммуноглобулина М (IgM), CD3+-лимфоцитов, отн., CD3+CD8+-лимфоцитов, отн., CD16+CD56+-лимфоцитов, отн., магния, процент фагоцитоза в пробе крови) а также диагностические критерии, касающиеся современного образовательного процесса школьника (продолжительность использования на уроке электронных средств обучения (ЭСО), именно: интерактивных досок и персональных компьютеров); в качестве критериев, касающихся образа жизни, определяют суточную длительность ходьбы пешком в быстром темпе, в качестве критериев по рациону питания школьника потребление мяса курицы.

- делают заключение о высокой степени вероятности развития и прогрессирования у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания, если школьник одновременно характеризуется следующими маркерами:

- - при содержании в пробе крови школьника никеля в количестве 0,0049 - 0,0065 мкг/см ³,

- - марганца в количестве 0,014 - 0,016 мкг/см ³;

- - цинка в количестве 4,913 – 4,957 мкг/см ³;

- - формальдегида 0,034 - 0,042 мкг/см ³;

- - бензола в количестве 0,00052 - 0,00092 мкг/см ³;

- - при содержании в крови МДА в пределах 2,2–3,1 мкмоль/см³;

- - при уровне в крови креатинина в пределах 48–64 мкмоль/дм³;

- - холестерина общего в пределах 3,76–4,77 ммоль/ дм³;

- - при относительном содержании CD3+-лимфоцитов в пределах 66–75%;

- - при относительном содержании CD3+CD8+-лимфоциты в пределах 22–30%;

- - при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14%;

- - при проценте фагоцитоза в пределах 43–58%;

- - при уровне магния 0,8–0,9 ммоль/дм³;

- - при содержании в крови ацетилхолина на уровне 10,7–21,3 пг/мл;

- - серотонина – 138,8–249,1 нг/мл;

- - ИЛ-6 в пределах 1,33–2,07 пг/мл;

- - кортизола – 185,6–329,7 нмоль/см³;

- - IgM – 1,08–1,53 г/дм³;

- при одновременной продолжительности использования на уроке ЭСО более 30 минут;

- при увеличении по сравнению со среднесуточными нормами потребления мяса курицы на 5 % и более,

(Среднесуточные нормы продуктов питания для школьников установлены в Методических рекомендациях № 0100/8604-07-34 «Рекомендуемые среднесуточные наборы продуктов для питания детей 7-11 и 11-18 лет» (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 24.08.2007 г.);

- а также при длительности ходьбы пешком в быстром темпе менее 20 минут подряд менее 2 раз в день,

На основании полученных результатов делается вывод, что такой школьник нуждается в дополнительном наблюдении и проведении специализированных медико-профилактических мероприятий, (например, в повышении частоты медицинских осмотров и клинико-функциональных исследований, консультации педиатра, аллерголога, оториноларинголога и других специалистов).

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

Для выделения маркерных показателей, характеризующих ответ на повышенные уровни техногенных химических факторов и образующих патогенетически оправданные связи, был проведен сравнительный анализ внутренних связей в системе «маркер экспозиции – лабораторный и функциональный показатель ответа» отдельно для групп наблюдения и группы сравнения.

При этом группа наблюдения и группа сравнения были сформированы из школьников 7-17 лет двух муниципальных автономных общеобразовательных учреждений (МАОУ) с различными образовательными программами и с различным территориальным расположением.

Группа наблюдения состояла из 238 школьников (45 % мальчиков, 55 % девочек), обучающихся в начальной, основной школе и старших классах средней образовательной школы с углубленным изучением предметов (далее – «Школа Н»), расположенной в промышленном районе города с размещением производства строительных металлоизделий и нефтепереработки.

Группа сравнения состояла из 201 обучающегося (50% мальчиков, 50% девочек), обучающихся в начальной, основной школе и старших классах средней образовательной школы (далее «Школа С»), расположенной в центре города, вдали от промышленных предприятий, т.е. проживающих в условиях относительного санитарно-гигиенического благополучия.

Обе группы были сопоставимы по возрасту, гендерному и этническому составу, социально-экономическому уровню семьи (р>0,05).

Для выявления индикаторных и маркерных показателей экспозиции и закономерностей формирования заболеваний бронхиальной астмы у детей проведено последовательное моделирование зависимостей в системе «маркер экспозиции (химическое вещество) – лабораторный показатель ответа (биомаркер) – заболевание».

Данные оценки качества воздуха помещений исследуемых образовательных организаций свидетельствуют о хроническом ингаляционном воздействии формальдегида, среднее по результатам исследования содержание которого превысило референтные концентрации при хроническом ингаляционном воздействии в «Школе Н» в 2,6–4,6 раза (при 67,3–100% проб с уровнем выше RfC_хр), в «Школе С» – в 1,9–5,7 раза (при 8,3–100% проб с уровнем выше RfC_хр) и об ингаляционном воздействии никеля, марганца, цинка по которым доли проб, превышающих референтный уровень при хроническом ингаляционном воздействии до 4,8 раз, составили в «Школе Н» 14,3–70,0%, в «Школе С» – 5,6–46,7%.

По результатам натурных исследований атмосферного воздуха территорий расположения исследуемых образовательных организаций установлено превышение референтных концентраций (RfC_хр) на территориях группы наблюдения «Школы Н» по формальдегиду в 8,3–30,8% проб – в 1,3–15,0 раз, по марганцу в 16,7–71,8% проб – до 19,2 раза; по никелю в 2,6–16,7% проб – в 1,2–3,6 раза, на территориях сравнения по формальдегиду в 8,3–10% случаях – в 1,3–9,3 раза, по марганцу в 13,3–41,7% проб – до 5,0 раз, по никелю в 16,7% проб – в 1,1–2,0 раза.

Данные о содержании указанных токсикантов в крови школьников группы наблюдения и группы сравнения приведены в таблице 2.

Установлено, что 52,6% детей и подростков группы наблюдения ходили пешком в быстром темпе длительностью более 20 минут подряд в среднем 1 или редко 2 раза в день, против 68,3% в группе сравнения (р=0,18). В группе сравнения 76,7% школьников ходили пешком в быстром темпе длительностью более 20 минут подряд до 5 раз в день (против 31,9% в группе наблюдения, р=0,0001). Следует отметить, что школьники группы наблюдения затрачивали на ходьбу пешком в 1,8 раза меньше времени, чем школьники группы сравнения (р=0,0004). Характеристики физической активности у школьников группы наблюдения и группы сравнения приведены в таблице 3.

Следует пояснить, что ходьба – это вид двигательной активности человека, обеспечивающий активное передвижение в пространстве по твердой поверхности (https://medaboutme.ru/zdorove/spravochnik/slovar-medicinskih-terminov/khodba/). Быстрая ходьба – это ходьба со скоростью примерно 4 – 5 км/ч, что равно примерно 90 – 110 шагам в минуту (https://pravda-nn.ru/articles/shagom-marsh-kak-hodit-chtoby-ne-bolet/).

Выявлена связь повышения уровня заболеваемости бронхиальной астмой с сокращением длительности ходьбы пешком в быстром темпе (R²=0,85; F=773,37; р<0,001) (R²=0,63–0,85; р<0,001).

Согласно показателям коэффициентов детерминации, полученных в ходе моделирования причинно-следственных связей, при комплексном воздействии современного образовательного процесса, питания, контаминации крови химическими соединениями и низкой физической активности вероятность развития бронхиальной астмы определена на 36 % особенностями образовательного процесса, на 33 % – химическими факторами, на 31 % – физической активностью.

Данные о частоте встречаемости отклонений у школьников группы наблюдения и группы сравнения, о причинно-следственных связях, а также об установленном относительном риске встречаемости лабораторных показателей и диагностических критериев, ассоциированных с воздействием никеля, марганца, цинка, формальдегида и бензола техногенного происхождения, приведены в таблице 4.

Таким образом, результаты исследования, приведенные в таблице 4, показывают, что вероятность развития и прогрессирования у школьников бронхиальной астмы является высокой в том случае, если одновременно присутствуют следующие обстоятельства:

- при содержании в пробе крови школьника никеля в количестве 0,0049 - 0,0065 мкг/см ³,

- марганца в количестве 0,014 - 0,016 мкг/см ³;

- цинка в количестве 4,913 – 4,957 мкг/см ³;

- формальдегида 0,034 - 0,042 мкг/см ³;

- бензола в количестве 0,00052 - 0,00092 мкг/см ³;

- при содержании в крови малонового диальдегида в пределах 2,2–3,1 мкмоль/см³;

- при уровне в крови креатинина в пределах 48–64 мкмоль/дм³;

- холестерина общего в пределах 3,76–4,77 ммоль/ дм³;

- при относительном содержании CD3+-лимфоцитов в пределах 66–75%;

- при относительном содержании CD3+CD8+-лимфоциты в пределах 22–30%;

- при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14%;

- при проценте фагоцитоза в пределах 43–58%;

- при уровне магния 0,8–0,9 ммоль/дм³;

- при содержании в крови ацетилхолина на уровне 10,7–21,3 пг/мл;

- серотонина – 138,8–249,1 нг/мл;

- ИЛ-6 в пределах 1,33–2,07 пг/мл;

- кортизола – 185,6–329,7 нмоль/см³;

- IgM – 1,08–1,53 г/дм³;

- при одновременной продолжительности использования на уроке ЭСО более 30 минут;

- при увеличении по сравнению со среднесуточными нормами потребления мяса курицы на 5 % и более,

- а также при длительности ходьбы пешком в быстром темпе менее 20 минут подряд менее 2 раз в день.

Установленные причинно-следственные закономерности, а также вышеуказанные показатели являются целевыми для мероприятий диагностической и профилактической направленности. Профилактические мероприятия территориального, локального и персонального уровня разработаны с учетом ключевых звеньев патогенеза заболеваний, связанных с особенностями комплексного воздействия факторов окружающей среды, современного образовательного процесса, питания и образа жизни школьников.

Предлагаемый способ может быть использован специалистами территориальных органов и организаций Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в целях повышения качества исполнения государственных функций при разработке и реализации мер, направленных на устранение и профилактику негативных последствий влияния факторов риска окружающей, образовательной среды и образа жизни на здоровье детей.

Для обоснования точности и достоверности предлагаемого способа прогнозирования было проведено катамнестическое наблюдение за рядом школьников. Ниже приведены два примера.

Пример 1. Школьница в возрасте 12 лет проживает в условиях длительной экспозиции неблагоприятных химических факторов. Подросток учится в 6 классе средней общеобразовательной школы. На основе анализа данных акта плановой выездной проверки Федеральной службы Роспотребнадзора установлено, что продолжительность использования ЭСО на уроке составляет 35 минут в день. Школьница, согласно данным анкеты, проживала рядом со школой, а потому длительности ходьбы пешком составляла лишь 10 минут подряд 2 раза в день, также девочка характеризовалась невысокой приверженностью спорту: занятиям отводилось менее 2 часов в неделю. В среднесуточном продуктовом наборе содержание мяса курицы составляло 70,0±24,1 г (увеличение по сравнению с нормой на 32%). У девочки была взята проба венозной крови, в которой определили следующие данные: содержание никеля – 0,0053 мкг/см³, цинка – 4,914 мкг/см³, марганца - 0,015 мкг/см³, формальдегида – 0,034 мкг/см³, бензола – 0,00055 мкг/см³; в плазме: МДА – 2,8 мкмоль/см³, креатинина – 51 мкмоль/дм³ , ИЛ-6 – 1,77 пг/мл, кортизола – 215,3 нмоль/ см³, ацетилхолина – 12,3 пг/мл, серотонина – 165,1 нг/мл, холестерина общего – 4,05 ммоль/дм³, IgM – 1,23 г/дм³, CD3+-лимфоцитов, отн. – 67%, CD3+CD8+-лимфоцитов, отн. – 24%, CD16+CD56+-лимфоцитов, отн. – 7%, магния – 0,8 ммоль/дм³, процент фагоцитоза - 44%. Через 2 года у девочки проявилось заболевание «Бронхиальная астма» (по МКБ-10 – J 45.0), которое относится к одной из нозологий класса «Болезни органов дыхания». Диагноз установлен с учетом анамнеза, объективных данных и результатов лабораторной и функциональной диагностики. Указанный пример доказывает достоверность предлагаемого способа.

Пример 2. Мальчик, возраст 16 лет, проживает в течение 4 лет в условиях длительной экспозиции неблагоприятных химических факторов (при химико-аналитическом исследовании качества атмосферного воздуха установлено постоянное присутствие никеля, марганца, цинка, формальдегида, бензола). Подросток учится в 10 классе средней общеобразовательной школы. На основе анализа данных акта плановой выездной проверки Федеральной службы Роспотребнадзора установлено, что продолжительность использования ЭСО на уроке составляет до 45 минут. Кроме того, школьник увлекается информатикой. Согласно анкете, родители мальчика используют автомобиль, чтобы отвезти и забрать ребенка из школы, а потому длительность ходьбы пешком составляла менее 20 минут в день, мальчик посвящает занятиям спортом и физической культуры не более 2,5 часов в неделю. В среднесуточном продуктовом наборе содержание мяса курицы составляло 93,0±29,5 г (увеличение по сравнению с нормой на 75%).У школьника была взята проба венозной крови, в которой определили следующие данные: содержание никеля – 0,0057 мкг/см³, цинка – 4,933 мкг/см³, марганца - 0,014 мкг/см³, формальдегида – 0,037 мкг/см³, бензола – 0,00071 мкг/см³; в плазме: МДА – 2,5 мкмоль/см³, креатинина – 56 мкмоль/дм³ , ИЛ-6 – 1,41 пг/мл, кортизола – 187,0 нмоль/ см³, ацетилхолина – 11,1 пг/мл, серотонина – 204,0 нг/мл, холестерина общего – 4,71 ммоль/дм³, IgM – 1,19 г/дм³, CD3+-лимфоцитов, отн. – 69%, CD3+CD8+-лимфоцитов, отн. – 27%, CD16+CD56+-лимфоцитов, отн. – 12%, магния – 0,85 ммоль/дм³, процент фагоцитоза – 50,0%. Через 1,5 года у школьника сформировалось заболевание «Бронхиальная астма» (по МКБ-10 – J 45.0), которое относится к одной из нозологий класса «Болезни органов дыхания». Диагноз установлен с учетом анамнеза, объективных данных и результатов лабораторной и функциональной диагностики. Указанный пример также доказывает достоверность предлагаемого способа.

Пример 3. Школьница в возрасте 14 лет проживает в условиях длительной экспозиции неблагоприятных химических факторов. Учится в 8 классе средней общеобразовательной школы. Было установлено, что продолжительность использования ЭСО на уроке составляет 30 минут в день. Ежедневно девочка ходила в школу и из школы пешком быстрым шагом 25 минут подряд 2 раза в день. Также девочка занималась плаванием 2 часа в неделю. В среднесуточном продуктовом наборе содержание мяса курицы составляло 59,0±17,2 г (увеличение по сравнению с нормой на 11%). У девочки была взята проба венозной крови, в которой определили следующие данные: содержание никеля – 0,0027 мкг/см³, цинка – 4,801 мкг/см³, марганца - 0,016 мкг/см³, формальдегида – 0,040 мкг/см³, бензола – ниже уровня определения; в плазме: МДА – 3,0 мкмоль/см³, креатинина – 67 мкмоль/дм³ , ИЛ-6 – 1,99 пг/мл, кортизола – 353,1 нмоль/ см³, ацетилхолина – 17,6 пг/мл, серотонина – 253,8 нг/мл, холестерина общего – 4,54 ммоль/дм³, IgM – 1,72 г/дм³, CD3+-лимфоцитов, отн. – 73%, CD3+CD8+-лимфоцитов, отн. – 18%, CD16+CD56+-лимфоцитов, отн. – 14,5%, магния – 1,14 ммоль/дм³, процент фагоцитоза – 62,5%. Указанные данные показывают, что у ребенка отсутствовал полный спектр применяемых в предлагаемом способе диагностических маркеров. Наблюдение за школьницей в течение 1,5 лет показало, что заболевание БА не развилось.

Также были проведены исследования на примерах школьников, у которых были установлено наличие не полного диапазона применяемых в предлагаемом способе прогностических маркеров, а только ряда отклонений вышеуказанных показателей, повышающих риск возникновения болезни бронхиальной астмы. Наблюдения за этими школьниками показали, что в течение 1,5-2 лет у них не выявилось заболевание БА (Пример 3). Это доказывает, что в случае отсутствия у школьника одновременно всех токсикологических и лабораторных показателей, а также наличия диагностических критериев, касающихся современного образовательного процесса, питания и образа жизни, предусмотренных предлагаемым способом, вероятность формирования болезни «Бронхиальная астма» отсутствует.

Таблица 1. Оборудование, используемое при реализации предлагаемого способа

№
п/п Направление Содержание Материально-техническое обеспечение 1. Химико-аналитические
исследования Содержание никеля, марганца, цинка, формальдегида, бензола в крови Никель, марганец, цинк – методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на масс-спектрометре Agilent 7500сх («Agilent Technologies Inc.», США) в соответствии c методическими указаниями МУК 4.1.3230 –14 «Измерение массовых концентраций химических элементов в биосредах (кровь, моча) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой»;
Формальдегид – методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на жидкостном хроматографе Agilent серии 1200 с диодно-матричным детектором (Agilent Technologies, США) в соответствии с методическими указаниями МУК 4.1.2111-06 «Измерение массовой концентрации формальдегида, ацетальдегида, пропионового альдегида, масляного альдегида и ацетона в пробах крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии»;
Бензол – газохроматографическим методом количественного определения ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-,м-,п-ксилол) углеводородов в биосредах (кровь) на газовом хроматографе «Кристалл-5000» в соответствии c методическими указаниями МУК 4.1.765 –99 2. Лабораторное
обследование Исследование показателя в пробе крови: содержание МДА Спектрофотометр ПЭ–5300 в (НПО Экрос, Россия) Исследование показателя в пробе крови: содержание креатинина, холестерина общего, магния Автоматический биохимический анализатор «Keylab» (BPC+BioSed, Италия) Исследование показателя в пробе крови: уровень CD3+-, CD3+CD8+-, CD16+CD56+-лимфоцитов Проточный цитометр FACSCalibur «Becton Dickinson» с использованием универсальной программы CellQuestPrO; Исследование показателя в пробе крови: процент фагоцитоза Изучение фагоцитарной активности лейкоцитов проводилось с использованием формалинизированных эритроцитов барана Исследование показателя в пробе крови: уровень ацетилхолина Автоматический иммуноферментный микропланшетный анализатор Infinite F50 (Австрия, Tecan) Исследование показателя в пробе крови: содержание серотонина, кортизола Иммуноферментный анализатор «Stat Fax-2600» (США) Исследование показателя в пробе крови: содержание ИЛ-6 Иммуноферментный анализатор Elx808IU («BioTek», США), с помощью тест-систем методом иммуноферментного анализа Исследование показателя в пробе крови: содержание Ig М сывороточного ИФА ридер Biotek ELх808 (США), методом радиальной иммунодиффузии по Манчини

Таблица 2. Содержание химических веществ в крови обследованных детей (M±m), мг/дм³

Показатель Фоновый уровень, мкг/см³ Группа наблюдения, мкг/см³ Группа сравнения, мкг/см³ p* Никель 0,00023–0,0043 0,0057 ± 0,0008 0,0033 ± 0,0005 0,0001 Марганец 0,009–0,017 0,015 ± 0,001 0,012 ± 0,001 0,0001 Цинк 4,02–5,52 4,935 ± 0,0216 4,000 ± 0,182 0,0001 Формальдегид 0,005–0,0076 0,038±0,0039 0,037±0,0039 0,698 Бензол 0 0,00072±0,0002 0,00071±0,0002 0,992

р* – достоверность различий между группой наблюдения и группой сравнения

Таблица 3 - Характеристика физической активности у детей группы наблюдения и группы сравнения (М±m)

Показатели физической активности Группа наблюдения Группа сравнения р Регулярность ходьбы пешком в быстром темпе более 20 минут подряд, мин. в день 9,26±2,52 17,1±3,48 0,0004 Среднее время ходьбы пешком в быстром темпе, минут в неделю 185,11±50,37 342,0±69,57 0,0004

Таблица 4

Критерии Показатели или частота встречаемости отклонений Относительный риск (OR) встречаемости при доверительном интервале (DI) и достоверности (р), причинно-следственная связь Группа наблюдения
(238 чел.) Группа сравнения
(201 чел) Токсикологические Содержание Ni в крови, мкг/см ³
У детей группы наблюдения содержание Ni в 1,3 раза выше региональных фоновых уровней (р<0,050) 0,0057 ± 0,0008 0,0033 ± 0,0005 р=0,0001 Содержание Mn в крови, мкг/см ³ 0,015 ± 0,001 0,012 ± 0,001 р=0,0001 Содержание Zn в крови, мкг/см ³ 4,935 ± 0,0216 4,000 ± 0,182 р=0,0001 Содержание формальдегида в крови, мкг/см ³
У детей группы наблюдения содержание формальдегида в 5,0 раз выше региональных фоновых уровней (р<0,050) 0,038±0,0039 0,037±0,0039 р=0,698 Содержание бензола в крови, мкг/см ³
Статистическая значимость различий (ρ<0,05) с фоновым уровнем (0,0 мкг/см ³) 0,00072±0,0002 0,00071±0,0002 р=0,992 Частота регистрации бронхиальной астмы
(БА регистрировалась в 3,6 раза чаще у учащихся группы наблюдения) 13,2% 3,7% р=0,012
Вероятность формирования БА увеличивается в условиях продолжительного использования на уроке электронных средств обучения (ЭСО) и имеет причинно-следственную связь с продолжительностью использования ЭСО более 30 мин. (R²=0,58–0,79; р<0,001),
при увеличении потребления мяса курицы (R²=0,39; р<0,001).
Вероятность развития БА у группы наблюдения выше в 4 раза, чем в группе сравнения (OR=3,94; DI=1,26–12,3; р=0,023).
Установлено повышение риска развития БА с присутствием в крови бензола, увеличением содержания марганца, цинка, никеля, формальдегида (R²=0,10–0,67; р<0,001).
Вероятность развития БА определена на 36 % особенностями образовательного процесса, на 33 % – химическими факторами, на 31 % – физической активностью (образом жизни) Кол-во аллергических нозологий в группах 1,7±0,840 1,55±0,810 р=0,027 Лабораторные
показатели Уровень малонового диальдегида (МДА) плазмы, мкмоль/ см³
(норма 1,8-2,5)
Процент школьников с уровнем МДА выше нормы 2,6
(2,2;3,1)
58,0 % 2,5
(2,2;3,1)
48,5 % р=0,048
Повышенное содержание МДА у 2/3 обучающихся группы наблюдения (р=0,015) связано с превышением продолжительности использования ЭСО на уроке в школе более 30 мин. (R²=0,13–0,68; р<0,001–0,002), с увеличением в рационе мяса курицы (R²=0,25; р<0,001). Уровень креатинина, мкмоль/дм³
(норма 28-88) 55 (48;64) 69 (53;78) р=0,004
В 1,2 раза более низкое содержание креатинина связано с содержанием в крови никеля, формальдегида (R²=0,63–0,96; р<0,001) Холестерин общий, ммоль/ дм³
(норма 3,11–5,44)
Процент школьников с уровнем выше нормы 4,24
(3,76; 4,77)
6,2 % 3,92
(3,43; 4,44)
4,9 % р=0,033
Более высокий уровень в крови холестерина общего связан с увеличением содержания в крови цинка (R²=0,21; р<0,001) CD3+-лимфоциты, отн., %
(норма 55-84)
Процент школьников с уровнем выше нормы 71 (66;75)
3,1% 66 (62;70)
0,0 % р=0,029
Установлена причинно-следственная связь повышения относительного содержания CD3+-лимфоцитов с потреблением мяса курицы (R² =0,46; р<0,001), содержанием в крови никеля, марганца, цинка (R² =0,14–0,59; р<0,001) CD3+CD8+-лимфоциты, отн., %
(норма 13–41)
Процент школьников с уровнем выше нормы 25
(22; 30)
2,6 % 23
(21; 26)
0,0 % р=0,023

Установлена причинно-следственная связь увеличения содержания CD3+CD8+-лимфоцитов с повышенным уровнем в крови никеля, цинка, формальдегида и наличием бензола (R²=0,21–0,66; р<0,001). CD16+CD56+-лимфоциты, отн., %
(норма 5–27)
Процент школьников с низким уровнем 10 (6;14)
7,9 % 12 (9;17)
6,2 % р=0,059
р=0,048
Снижение в 1,2 раза относительного содержания CD16+CD56+-лимфоцитов связано с увеличением в рационе мяса курицы (R²=0,53; р<0,001), содержанием в крови формальдегида, никеля, цинка, марганца (R²=0,08–0,15; р<0,001). Процент фагоцитоза, %
(норма 35–60)
Процент школьников с уровнем ниже нормы 50
(43; 58)
4,4 % 55
(47; 60)
1,9 % р=0,010
Более низкий процент фагоцитоза связан с наличием бензола в крови (R²=0,07; р<0,001). Магний, ммоль/дм³
(норма 0,8–1,0)
Процент школьников с уровнем ниже нормы 0,8
(0,8; 0,9)
12,3 % 0,9
(0,9; 1,0)
3,1 % р=0,003
Более низкое содержание в крови магния и в 4 раза большая доля детей с показателями ниже физиологического норматива связаны с превышением содержания в крови никеля (R²=0,21; р<0,001). Ацетилхолин, пг/мл
(норма 28,43-57,49)
Процент школьников с низким уровнем 16,0 (10,7; 21,3)
100 % 34,32 (24,9; 35,5)
33,3 % р=0,036
р=0,263
Снижении в 1,8–2,1 раза, относительно физиологического и уровня группы сравнения, концентрации ацетилхолина обусловлено увеличением содержания в крови формальдегида, цинка, (R²=0,21-0,65; р<0,001). Серотонин, нг/мл
(норма 40–400)
Процент школьников с низким уровнем 193,4
(138,8;249,1)
6,2 % 265
(197,1;311,7)
3,8 % р=0,015
р=0,905
Снижение в 1,4 раза относительно группы сравнения содержания в крови серотонина обусловлено увеличением содержания в крови формальдегида, марганца (R²=0,08-0,09; р<0,001), Интерлейкин-6 (ИЛ-6), пг/мл (норма 0-10)
Процент школьников с высоким уровнем 1,69 (1,33;2,07)
5,9% 1,21 (1,03;1,49)
0,0% р=0,037
Повышение уровня ИЛ-6 связано с увеличением потребления мяса курицы (R²=0,09; р=0,008), с увеличением содержания в крови марганца, никеля, цинка, формальдегида (R²=0,04–0,85; р<0,001–0,048). Кортизол, нмоль/см³
(норма 140-600)
Процент школьников с низким уровнем 238,7
(185,6; 329,7)
8,0% 272,6
(190,7; 429,4)
2,4 % р=0,045
Увеличение в 3,3 раза доли детей в группе наблюдения с низким уровнем кортизола (р=0,063)
Установлена причинно-следственная связь снижения уровня кортизола с высоким потреблением мяса курицы (R²=0,05; р<0,001), с увеличением содержания в крови марганца, цинка (R²=0,10-0,23; р<0,001) IgM, г/дм³
(норма 1,26-2,2)
Процент школьников с содержанием ниже норматива
(р=0,264) 1,28
(1,08;1,53)
43,2 % 1,38
(1,11;1,64)
35,8 % р=0,028
Снижение уровня IgM связано с высоким потреблением мяса курицы (R²=0,13; р<0,001) Диагностические показатели Продолжительность использования ЭСО (ИД и ПК) на уроке в школе, мин 14,1±4,3 –40,5±11,6
11,1±3,5 – 25,5±8,1 Средние значения продолжительности использования ИД на уроке в группе наблюдения были выше в 1,2–2,6 раза, а ПК – в 1,5–1,6 раза аналогичных показателей в группе сравнения (р<0,0001–0,002)
Установлена достоверная связь повышения частоты заболевания БА с увеличением продолжительности использования ЭСО (R²=0,58–0,79; р<0,001) Увеличение по сравнению с суточной нормой следующего продукта питания школьников:
Мяса курицы, г 37-59 Норма 35–53 р=0,047
В рационе школьников группы наблюдения потребление мяса курицы было на 5,0 % и более, чем в группе сравнения
Выявлена достоверная связь повышения уровня заболеваемости БА с высоким потреблением мяса курицы (R²=0,39; р<0,001) Длительность/кратность ходьбы пешком в быстром темпе в день, мин./раз 5-15 мин./1-2 раза в день 20-30мин./2-3 раза в день р<0,0001
Установлена достоверная связь повышения уровня заболеваемости БА с сокращением длительности ходьбы пешком в быстром темпе (R²=0,85; F=773,37; р<0,001) Вероятность развития и формирования у школьников БА (по указанным выше
критериям), % Определена особенностями образовательного процесса на 36–78 %;
особенностями продуктового набора – на 22 %;
химическими факторами – на
33–47 %;
физической активностью – на 31 %. Установлена достоверная связь повышения уровня заболеваемости БА с предлагаемыми лабораторными и диагностическими критериями (0,10≤R²≤0,85; 53,50≤F≤848,95; р≤0,001)

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской экологии, гигиенической диагностике, и может быть использовано для оценки вероятности развития у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол во вдыхаемом воздухе, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания. Определяют токсикологические и лабораторные показатели, а также определяют диагностические критерии, касающиеся современного образовательного процесса, образа жизни и структуры питания. В качестве токсикологических показателей в пробе крови школьника определяют содержание никеля, марганца, цинка, формальдегида и бензола. В качестве лабораторных показателей в пробе крови определяют уровни малонового диальдегида (МДА), креатинина, интерлейкина-6 (ИЛ-6), кортизола, ацетилхолина, серотонина, холестерина общего, иммуноглобулина М (IgM), CD3+-лимфоцитов, отн., CD3+CD8+-лимфоцитов, отн., CD16+CD56+-лимфоцитов, отн., магния, процент фагоцитоза. В качестве критериев, касающихся современного образовательного процесса школьника, устанавливают продолжительность использования на уроке электронных средств обучения (ЭСО). В качестве критериев, касающихся образа жизни, определяют суточную длительность ходьбы пешком. В качестве критериев, касающихся структуры питания школьника, устанавливают потребление мяса курицы. При наличии у школьника одновременно следующих обстоятельств: при содержании в пробе крови школьника никеля в количестве 0,0049-0,0065 мкг/см³; марганца в количестве 0,014- ,016 мкг/см³; цинка в количестве 4,913–4,957 мкг/см³; формальдегида 0,034-0,042 мкг/см³; бензола в количестве 0,00052-0,00092 мкг/см³; при содержании в крови МДА в пределах 2,2–3,1 мкмоль/см³; при уровне в крови креатинина в пределах 48–64 мкмоль/дм³; холестерина общего в пределах 3,76–4,77 ммоль/дм³; при относительном содержании CD3+-лимфоцитов в пределах 66–75%; при относительном содержании CD3+CD8+-лимфоциты в пределах 22–30%; при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14%; при проценте фагоцитоза в пределах 43–58%; при уровне магния 0,8–0,9 ммоль/дм³; при содержании в крови ацетилхолина на уровне 10,7–21,3 пг/мл; серотонина – 138,8–249,1 нг/мл; ИЛ-6 в пределах 1,33–2,07 пг/мл; кортизола – 185,6–329,7 нмоль/см³; IgM – 1,08–1,53 г/дм³; при одновременной продолжительности использования на уроке ЭСО более 30 мин; при увеличении по сравнению со среднесуточными нормами потребления мяса курицы на 5 % и более, а также при длительности ходьбы пешком менее 20 мин подряд менее 2 раз в день делают заключение о высокой степени вероятности развития у школьников бронхиальной астмы. Способ обеспечивает воможность информативной и доказательной оценки вероятности развития у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол во вдыхаемом воздухе, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания, за счет определения вышеупомянутых токсикологических и лабораторных показателей, а также определения диагностических критериев, касающихся современного образовательного процесса, образа жизни и структуры питания. 4 табл., 3 пр.

Способ оценки вероятности развития у школьников бронхиальной астмы, связанной с сочетанным комплексным воздействием таких факторов окружающей среды, как никель, марганец, цинк, формальдегид, бензол во вдыхаемом воздухе, а также с наличием негативных факторов образовательной среды, образа жизни и с нарушением структуры питания, согласно которому определяют токсикологические и лабораторные показатели, а также определяют диагностические критерии, касающиеся современного образовательного процесса, образа жизни и структуры питания, при этом в качестве токсикологических показателей в пробе крови школьника определяют содержание никеля, марганца, цинка, формальдегида и бензола, в качестве лабораторных показателей определяют уровни малонового диальдегида (МДА) в пробе крови, креатинина, интерлейкина-6 (ИЛ-6), кортизола, ацетилхолина, серотонина, холестерина общего, иммуноглобулина М (IgM), CD3+-лимфоцитов, отн., CD3+CD8+-лимфоцитов, отн., CD16+CD56+-лимфоцитов, отн., магния, процент фагоцитоза, в качестве критериев, касающихся современного образовательного процесса школьника, устанавливают продолжительность использования на уроке электронных средств обучения (ЭСО), в качестве критериев, касающихся образа жизни, определяют суточную длительность ходьбы пешком, в качестве критериев, касающихся структуры питания школьника, устанавливают потребление мяса курицы, и при наличии у школьника одновременно следующих обстоятельств: при содержании в пробе крови школьника никеля в количестве 0,0049-0,0065 мкг/см³; марганца в количестве 0,014-0,016 мкг/см³; цинка в количестве 4,913–4,957 мкг/см³; формальдегида 0,034-0,042 мкг/см³; бензола в количестве 0,00052-0,00092 мкг/см³; при содержании в крови МДА в пределах 2,2–3,1 мкмоль/см³; при уровне в крови креатинина в пределах 48–64 мкмоль/дм³; холестерина общего в пределах 3,76–4,77 ммоль/дм³; при относительном содержании CD3+-лимфоцитов в пределах 66–75%; при относительном содержании CD3+CD8+-лимфоциты в пределах 22–30%; при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14%; при проценте фагоцитоза в пределах 43–58%; при уровне магния 0,8–0,9 ммоль/дм³; при содержании в крови ацетилхолина на уровне 10,7–21,3 пг/мл; серотонина – 138,8–249,1 нг/мл; ИЛ-6 в пределах 1,33–2,07 пг/мл; кортизола – 185,6–329,7 нмоль/см³; IgM – 1,08–1,53 г/дм³; при одновременной продолжительности использования на уроке ЭСО более 30 мин; при увеличении по сравнению со среднесуточными нормами потребления мяса курицы на 5 % и более, а также при длительности ходьбы пешком менее 20 мин подряд менее 2 раз в день делают заключение о высокой степени вероятности развития у школьников бронхиальной астмы.