Способ оценки вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, ассоциированного с сочетанным комплексным воздействием никеля и хрома во вдыхаемом воздухе, а также с особенностями питания и образа жизни Российский патент 2023 года по МПК A61B5/00 G01N33/49 G01N33/50 G01N33/68 G01N33/84 

Изобретение относится к области медицины, в частности, к способам оценки влияния неблагоприятных химических факторов антропогенного происхождения на изменение поствакцинального гуморального иммунитета у детей к дифтерии. Способ может быть использован для проведения эпидемиологических исследований, расследований, экспертиз и направлен на выявление контингента детей, проживающих в условиях воздействия таких вредных химических факторов среды обитания, как никель и хром, в отношении которых необходимо осуществление дополнительных мероприятий, направленных на повышение эффективности вакцинации вакциной АКДС - адсорбированной (цельноклеточной) коклюшно-дифтерийно-столбнячной вакциной.

Установлено, что антропогенное загрязнение среды обитания является одним из ведущих факторов риска формирования у детей низкого уровня специфических антител к дифтерии. На территориях загрязнения среды обитания вредными химическими веществами число детей с максимальным содержанием поствакцинальных антител в 7-8 раз ниже аналогичного показателя у лиц, проживающих в условиях относительного санитарно-гигиенического благополучия. По данным литературы у детей, проживающих на территориях антропогенного загрязнения, установлено отсутствие защитных уровней антител к дифтерии, несмотря на проведение плановой вакцинации.

Кроме того, следует учитывать, что на состояние здоровья школьника оказывает влияние и структура питания, и образ жизни, и условия школьного обучения. Исходя из указанного, актуальной проблемой защиты ребенка от заболевания дифтерией является оценка зависимости снижения специфического поствакцинального гуморального (иммунитета от вышеуказанных воздействий) иммунитета по снижению уровня антител иммуноглобулина G (IgG) к дифтерии.

Из уровня техники - Методических указаний "МУ 3.1.2943-11. 3.1. Профилактика инфекционных болезней. Организация и проведение серологического мониторинга состояния коллективного иммунитета к инфекциям, управляемым средствами специфической профилактики (дифтерия, столбняк, коклюш, корь, краснуха, эпидемический паротит, полиомиелит, гепатит B)" (утв. Роспотребнадзором 15.07.2011), известен способ определения количества антител к дтфтерии методом РПГА (реакция непрямой гемагглютинации). Однако, указанный известный метод не учитывает влияние химических веществ-загрязнителей на количество антител к дифтерии, что снижает достоверность выводов.

Также известен Способ определения напряженности клеточного поствакцинального иммунитета in vitro (Заявка на патент РФ № 2008136596), согласно которому проводят инкубацию периферической крови пациента с физиологическим раствором в качестве контрольной пробы и водным раствором исследуемой вакцины в качестве опытной пробы, последующую обработку опытной и контрольной проб гемолизирующей смесью и определение в каждой пробе СрИФ с помощью лазерного проточного цитофлюориметра, при этом в тест - системе in vitro используют широкий спектр вакцин (АКДС, АДСМ, коревую, паротитную, полиомиелитную, гепатитную, против краснухи и др.), определяют коэффициент напряженности (КН) по формуле:

,

и если значение КН находится в пределах менее 20%, делают заключение об отсутствие защитного поствакцинального иммунитета, в пределах от 20 до 40% делают заключение о гипоэргической, в пределах от 40 до 60% - нормэргической, превышает 60% - гиперэргической напряженности клеточного поствакцинального иммунитета.

Однако, указанный известный способ имеет следующие недостатки:

- не является селективным именно в отношении дифтерии;

- не принимает во внимание антропогенные характеристики среды обитания ребенка, что приводит к снижению точности.

Также известен Способ определения показания к проведению профилактической прививки против дифтерии (Патент РФ № 2414713), согласно которому в сыворотке венозной крови обследуемого и контрольном образце сыворотки венозной крови определяют уровни специфических IgG к дифтерийному анатоксину, соответственно IgG^о_ДA и IgG^к _ДА. В слюне обследуемого и контрольном образце слюны определяют уровни специфических секреторных IgA к дифтерийному диализатному антигену, соответственно sIgA^о _ДДA и sIgA^к _ДДA. Полученные значения sIgA^о _ДДА и sIgA^к _ДДA сравнивают между собой, полученные значения IgG^о _ДА и IgG^к _ДА также сравнивают между собой. При выполнении условий IgG^о _ДА IgG^к _ДА и sIgA^о _ДДA sIgA^к _ДДA проведение профилактической прививки против дифтерии считают показанной. Указанный известный способ позволяет более достоверно определять показания к проведению профилактической прививки против дифтерии. Однако этот способ также является недостаточно точным, т.к. не учитывает наличие химических веществ – загрязнителей среды обитания ребенка, которые оказывают существенное влияние на поствакцинальный иммунитет.

Известен Способ определения сроков ревакцинации обследуемого против дифтерии (Патент РФ №2463605). Сущность способа: предварительно определяют методом иммуноферментного анализа уровень защищенности от дифтерии и индекс авидности. Затем строят график изменения индекса авидности (%) во времени (мес), основанный на зависимости: IND_AVID=(14,5108)*T*exp(-(0,094)*(Т+1)^0,934)), где IND_AVID - индекс авидности, Т - время в месяцах. На графике определяют время, когда индекс авидности снизится до критической отметки (10%). По разнице между определенным в этой точке временем и временем прошлой вакцинации определяют срок, через который следует пройти очередную ревакцинацию. Использование способа предполагает индивидуальный подход к обследуемым лицам и повышенное внимание к представителям из группы риска.

Недостатком этого способа также является недостаточная достоверность в определении нарушения поствакцинального иммунитета в условиях проживания обследуемых детей на неблагополучной в экологическом плане территории.

Из патента РФ № 2524636 известен способ диагностики снижения поствакцинального иммунитета к дифтерии у детей, проживающих в условиях воздействия вредных химических факторов среды обитания. Согласно этому способу

на территории проживания определяют перечень химических веществ-загрязнителей среды обитания, для которых иммунная система является мишенью, далее для установленных веществ-загрязнителей осуществляют оценку риска развития нарушений со стороны иммунной системы по критерию индекса опасности HI более 1,0 и проводят отбор проживающих в указанных условиях детей, которым была выполнена плановая вакцинация и/или ревакцинация вакциной АКДС - адсорбированной коклюшно-дифтерийно-столбнячной вакциной, и у которых отсутствуют заболевания иммунной системы. Затем у указанных детей выполняют отбор пробы крови, в пробе устанавливают количество выбранных химических веществ-загрязнителей среды обитания и выделяют лиц, у которых это количество превышает фоновый региональный уровень не менее чем на 20%, и в сыворотке крови выбранных лиц методом иммуноферментного анализа со специфическими тест-системами определяют количество поствакцинальных антител класса иммуноглобулина G IgG к дифтерийному анатоксину. Из них выделяют лиц, у которых это количество ниже протективного уровня, устанавливают для этих лиц корреляционную связь снижения количества указанных антител от содержания в крови выбранных химических веществ и при одновременном установлении достоверных зависимостей: повышенное содержание в крови ребенка свинца более 0,04 мг/дм³ и o-крезола более 0 мг/дм³ и пониженное по сравнению с протективным уровнем количество поствакциональных антител класса IgG к дифтерийному анатоксину, диагностируют снижение поствакцинального иммунитета ребенка к дифтерии.

Указанное известное техническое решение позволяет обеспечить достоверную диагностику нарушения поствакционального иммунитета у детей, подверженных воздействию химических токсикантов среды обитания. Однако указанный способ имеет следующие недостатки:

- предназначен для использования только на территории, вредными химическими веществами на которой является свинец и о-креозол;

- недостаточно точным, т.к. не учитывает широкий спектр информационных показателей, влияющих на здоровье школьников в процессе образовательной деятельности, а также структуру питания.

При этом из уровня техники не были выявлены известные способы оценки вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, ассоциированного с сочетанным комплексным воздействием никеля и хрома, а также с особенностями питания и образа жизни, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому объекту не представляется возможным.

Технический результат, достигаемый предлагаемым способом, заключается в обеспечении диагностики нарушения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, подверженных сочетанному воздействию таких химических токсикантов среды обитания, как никель, хром и марганец, а также особенностей питания и образа жизни.

Поставленный технический результат достигается предлагаемым способом оценки вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, ассоциированного с сочетанным комплексным воздействием никеля и хрома, а также с особенностями питания и образа жизни, при этом согласно этому способу выполняют определение токсикологических и лабораторных прогностических показателей у ребенка, при этом в качестве токсикологических показателей устанавливают содержание никеля, хрома в пробе крови ребенка, в качестве лабораторных показателей определяют в крови уровни: малонового диальдегида (МДА) в плазме крови, антиоксидантной активности плазмы (АОА), относительного содержания CD16+CD56+-лимфоцитов, иммуноглобулина М (IgM), а также дополнительно определяют диагностические критерии, касающиеся особенностей питания и образа жизни, причем в качестве критериев, касающихся особенностей питания школьника, устанавливают потребление мяса курицы и молока, а в качестве критериев, касающихся образа жизни, определяют продолжительность дополнительного образования помимо школьного и продолжительность занятий физкультурой и спортом в недельном цикле, и при наличии у школьника одновременно следующих условий: при наличии в крови у школьника никеля, равного 0,0049-0,0065 мкг/см³ и хрома, равного 0,0053-0,0069 мкг/см³; при уровне МДА в крови в пределах 2,2 – 3,2 мкмоль/см³ и выше; при антиоксидантной активности плазмы в пределах 29,73–38,46% и ниже; при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14% и ниже; при уровне IgM в пределах 1,08–1,53 г/дм³ и ниже; при повышении, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления мяса курицы на 26,8% и более; при снижении, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления молока на 89,7% и более; при одновременной продолжительности дополнительного образования помимо школьного более 3 часов в неделю, а занятий физкультурой и спортом менее 3 часов в неделю, делают заключение о высокой степени вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, ассоциированного с сочетанным комплексным воздействием никеля, хрома, а также с особенностями питания и образа жизни.

Указанный технический результат обеспечивается за счет следующего.

В качестве химических веществ-токсикантов в предлагаемом способе предлагается принимать во внимание сочетанное содержание никеля и хрома в крови. Это обусловлено тем, что их наличие показало причинно-следственную связь с понижением поствакцинального гуморального иммунитета ребенка-школьника к дифтерии, а кроме того, в спектре эффектов воздействия тяжелых металлов на организм – иммунологическую недостаточность. Воздействие тяжелых металлов на развивающийся организм в раннем онтогенезе обусловливает изменения вилочковой железы и системы Т-лимфоцитов, а на более поздних стадиях онтогенеза и созревания иммунной системы – функций В-лимфоцитов, продукции антител. Иммунотоксическое действие никеля и хрома проявляется в генотоксическом эффекте (приобретенные мутации генов иммунокомпетентных клеток); в изменении молекулярной структуры мембранных рецепторов, эпитопов лимфоцитов; в нарушении процессов межклеточного взаимодействия (подавление секреции цитокинов) и клеточной биоэнергетики.

Никель при хронической экспозиции характеризуется общетоксическим действием и специфическим эффектом, в том числе иммунотоксическим. Механизм токсичности никеля на клеточном и субклеточном уровне обусловлен ингибированием окислительных металлоферментов, индукцией свободно-радикальных процессов и разрывов ДНК, супрессией клеточного иммунитета.

Основным механизмом повреждающего действия хрома является образование свободных радикалов и перекисное окисление липидов. Хром, являясь металлом с переменной валентностью, взаимодействует с различными биомолекулами, повреждает их и провоцируют цепные реакции дальнейшего образования активных радикалов из липидов, аминокислот, нуклеиновых кислот и т.д., оказывая, в том числе влияние на функцию и дифференцировку иммунных клеток.

Предлагаемый способ позволяет учесть совокупное негативное влияние этих двух металлов и повысить достоверность оценки.

Благодаря тому, что в предлагаемом способе широкий перечень диагностических маркеров и, помимо совокупности химических токсикантов, принимают во внимание и лабораторные показатели (уровень МДА в плазме крови, антиоксидантную активность плазмы АОА, относительное содержание CD16+CD56+-лимфоцитов, уровень IgM), а также дополнительные критерии, касающиеся структуры питания (потребление мяса курицы и молока) и образа жизни (продолжительность дополнительного образования помимо школьного, а также продолжительность занятий физкультурой и спортом в недельном цикле), повышается точность и достоверность способа. Причем было доказано влияние этих факторов именно на формирование поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии.

Отбор вакцинированных детей-школьников, проживающих в указанных условиях, обусловлен тем, что важным фактором является выявление таких детей с низким поствакцинальным гуморальным иммунитетом к дифтерии еще на ранней стадии без клинических проявлений, чтобы в дальнейшем была возможность провести профилактические мероприятия для этих детей, с целью исключения их заболевания дифтерией.

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

Использование в качестве прогностических критериев вышеуказанных лабораторных показателей обусловлен тем, что современной медицинской наукой доказана роль социальных и экологических факторов в изменении иммунологической реактивности, что дает основание для отнесения анализа иммунного статуса к важнейшему методу исследований, необходимых для диагностики донозологических изменений в состоянии здоровья человека, ассоциированных с воздействием неблагоприятных факторов среды обитания.

Мясо курицы хотя и является источником белка с полноценным аминокислотным составом и высокой биологической ценностью, однако 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 именно мяса курицы.

Антиоксидантная способность молока и молочных продуктов в основном обусловлена серосодержащими аминокислотами, такими как цистеин, фосфат, витамины А, Е, каротиноиды, цинк, селен, ферментные системы, супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, молочные олигосахариды и пептиды.

Результаты оценки напряженности иммунитета к инфекциям, управляемым средствами специфической профилактики, свидетельствуют о тенденции к снижению в 1,2 раза среднегруппового уровня IgG антител к дифтерийному анатоксину у обучающихся в группе наблюдения по сравнению с аналогичным показателем в группе сравнения (0,61±0,33 против 0,72±0,35 МЕд/мл, р=0,061), при этом число школьников с высоким протективным уровнем (>1,0 МЕ/мл), характеризующим долговременный поствакцинальный иммунитет против дифтерии, было в 1,7 раза ниже в группе наблюдения (25,3% против 42,1%, р=0,040).

Одним из регуляторных метаболических механизмов, определяющим реактивность организма, адаптивный потенциал при действии факторов риска, являются процессы перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты. Установлено, что в условиях воздействия особенностей образовательного процесса и, связанных с ним питания и образа жизни, отмечен дисбаланс в прооксидантно-антиоксидантной системе. Активация свободно-радикального повреждения клеточных мембран проявлялась повышением содержания малонового диальдегида плазмы у 2/3 обучающихся (р=0,015; Cramer's V = 0,139), связанным с превышением максимально допустимого дополнительного образования (репетиторы, кружки, секции) помимо школьного (R²=0,18; р=0,0002), увеличением в рационе мяса курицы (R²=0,25; р<0,001).

О недостаточной способности противодействовать развитию свободно-радикальных реакций свидетельствовало снижение у учащихся группы наблюдения значения интегрального показателя – антиоксидантной активности (АОА) плазмы (34,11% против 35,86%, р=0,041), имеющее связь с низким потреблением молока (R²=0,17; р<0,001).

О подавлении NK-клеточного звена у школьников группы наблюдения свидетельствует тенденция к снижению в 1,2 раза относительного содержания CD16+CD56+-лимфоцитов (р=0,060), связанная с увеличением в рационе мяса курицы (R²=0,53; р<0,001), содержания в крови хрома, никеля, (R²=0,11–0,25; р<0,001).

В результате возможного последовательного переключения синтеза иммуноглобулинов с IgM на IgG и затем на IgЕ у детей группы наблюдения в 1,1 раза ниже выработка IgM (р=0,028), что связано с высоким потреблением мяса курицы (R²=0,13–0,61; р<0,001).

Индикаторными лабораторными показателями для оценки вероятности снижения напряженности антитоксического иммунитета против дифтерии в условиях воздействия факторов риска образовательного процесса, окружающей среды, питания и образа жизни являются следующие показатели: содержание малонового диальдегида (МДА) плазмы, антиоксидантная активность плазмы (АОА), относительное содержание CD16+CD56+-лимфоцитов, уровень IgM (R2=0,11–0,78; F=38,77–947,95; р<0,001).

Результаты проведенного поэтапного моделирования в системе «фактор образовательного процесса → индикаторный/маркерный показатель → нарушения специфического иммунного ответа на вакцинные антигены», позволили установить, что маркерными показателями при развитии негативных эффектов в виде снижения уровня антител класса IgG к дифтерийному анатоксину являются в совокупности:

- содержание в крови ребенка концентрации никеля, равного 0,0049-0,0065 мкг/см³; хрома, равного 0,0053-0,0069 мкг/см³;

- уровень таких лабораторных показателей, как: при уровне МДА в крови в пределах 2,2 – 3,2 мкмоль/см³ и выше; при антиоксидантной активности плазмы в пределах 29,73–38,46 % и ниже; относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14 % и ниже; при уровне IgM в пределах 1,08–1,53 г/дм³ и ниже;

- повышенное, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления мяса курицы на 26,8 % и более; при снижении, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления молока на 89,7 % и более;

- длительность дополнительного образования помимо школьного более 3 часов в неделю;

- продолжительность занятий физкультурой и спортом менее 3 часов в неделю.

Клиническая значимость предлагаемых в заявляемом способе критериев доказана методом корреляционно-регрессионного анализа, а также доказана дополнительная информационная связь изменений указанных совокупных критериев с превышением в крови над региональным фоновым уровнем содержания в крови никеля и хрома, что делает предлагаемый способ точным и достоверным.

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

Кроме того, следует отметить, что снижение специфического поствакцинального гуморального иммунитета у детей-школьников, которые характеризуются совокупностью прогностических и диагностических критериев предлагаемого способа, было подтверждено в дальнейшем исследованием по методу иммуноферментного анализа (ИФА) со специфическими тест-системами, посредством которого определяют количество антител класса иммуноглобулина G к возбудителю дифтерии в сыворотке крови. Этот известный метод характеризуется высокой чувствительностью и специфичностью.

Статистическая обработка материала проводится с использованием пакета прикладных программ «Microsoft Office Excel 2010» и Statistica 6.0. При оценке содержания в крови химических веществ и соединений рассчитываются средние величины и ошибки средних. Статистическую достоверность различий оценивают по непарному t-критерию Стьюдента. Для отклонения нулевой гипотезы (отсутствие различий) принимают уровни статистической значимости р<0,05.

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. При этом был использован корреляционный анализ между прогностическими показателями и содержанием токсикантов: никеля и хрома, 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).

При реализации предлагаемого способа осуществляют следующие операции в нижеуказанной последовательности:

- проводят отбор детей-школьников, например, учащихся 7-9 классов, проживающих на территории с неблагоприятными условиями окружающей среды;

- производят отбор пробы крови у школьника и проводят клиническое обследование по следующим критериям: определяют токсикологические показатели (содержание никеля и хрома в пробе крови), определяют лабораторные показатели (уровень МДА в плазме крови, АОА, CD16+CD56+-лимфоцитов, IgM), а также диагностические критерии, касающиеся особенностей структуры питания школьника (потребление мяса курицы, молока) и образа жизни (продолжительность дополнительного образования, помимо школьного; продолжительность занятий физкультурой и спортом);

- делают заключение о высокой степени предрасположенности к снижению гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, ассоциированного с комплексным воздействием вредных химических факторов среды обитания, особенностей питания и образа жизни, в том случае, если школьник одновременно характеризуется следующими маркерами:

а) при содержании в крови ребенка концентрации никеля, равного 0,0049-0,0065 мкг/см³; хрома, равного 0,0053-0,0069 мкг/см³;

б) при значениях таких лабораторных показателей, как: при уровне МДА в крови в пределах 2,2–3,2 мкмоль/см³ и выше; антиоксидантной активности плазмы в пределах 29,73–38,46% и ниже;

в) при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14% и ниже; уровне IgM в пределах 1,08–1,53 г/дм³ и ниже;

г) повышенное потребления мяса курицы на 26,8% и более, а также снижение в рационе молока на 89,7% и более, по сравнению со среднесуточными нормами, (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.);

д) длительность дополнительного образования, помимо школьного, более 3 часов в неделю;

е) продолжительность занятий физкультурой и спортом менее 3 часов в неделю.

На основании полученных результатов возможно выявление таких детей с низким поствакцинальным гуморальным иммунитетом к дифтерии еще на ранней стадии без клинических проявлений, чтобы в дальнейшем была возможность провести профилактические мероприятия для этих детей, с целью исключения их заболевания дифтерией (например, в повышении частоты медицинских осмотров и клинико-функциональных исследований, консультации педиатра, иммунолога и др.).

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

Для доказательства правомерности применяемых в предлагаемом способе критериев был использован корреляционный анализ между полученными показателями и содержанием никеля, хрома в крови школьника с использованием модели логистической регрессии.

Предлагаемый способ был реализован со школьниками 12-16 лет двух муниципальных автономных общеобразовательных учреждений с различным направлением образовательных программ и территориальным расположением. Согласно медицинским картам, всем указанным детям в соответствии с «Национальным календарем прививок», была выполнена плановая вакцинация вакциной АКДС (базовая вакцинация в возрасте 3; 4,5 и 6 месяцев жизни и первая ревакцинация в 18 месяцев), все дети не имели поствакцинальных реакций.

Из исследования были исключены дети с патологией, сопровождающейся развитием иммунных нарушений.

Группа наблюдения состояла из 207 учащихся (46% мальчиков, 54% девочек; средний возраст – 13±2,7 года) Муниципального образовательного учреждения «Средняя образовательная школа» с профильным обучением (далее – «Школа Н»), расположенного в промышленном районе города.

Группа сравнения сформирована из 189 учащихся (49% мальчиков, 51% девочек; средний возраст – 13±3,7 года) Муниципального образовательного учреждения «Средняя образовательная школа» (далее – «Школа С»), расположенного вдали от промышленных предприятий.

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

Анализируя возможные источники поступления исследуемых химических веществ в воздух учебных помещений исследуемых школ, следует отметить, что в атмосферном воздухе территории размещения «Школы Н» концентрация никеля в 4,1 раза превышала аналогичный показатель качества атмосферного воздуха территории размещения «Школы С» (р<0,050). Среднее содержание никеля в атмосферном воздухе территории размещения «Школы Н» было в 5,0 раз выше средних показателей в воздухе предметных кабинетов «Школы С» (р<0,050).

В ходе выполнения химико-аналитических исследований установлено, что у учащихся «Школы Н» среднее содержание в крови никеля превышало аналогичный показатель учащихся «Школы С» в 1,7 раза (р=0,001) и региональный фоновый уровень – в 1,3 раза (р<0,0001). В группе наблюдения доля проб крови у школьников с повышенным содержанием никеля была в 2,3 раза выше показателя в группе сравнения (87,6 против 38,7 % соответственно, р<0,0001).

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

Для дальнейшего исследования из числа детей в группе наблюдения были выбраны дети, у которых количество вредных веществ в крови превышало референтный уровень не менее, чем на 20%. Такой подход обусловлен установленным порогом развития нарушений реакций поддержания гомеостаза у детей при повышении концентрации химических веществ техногенного происхождения в крови относительно референтных/фоновых («Биомаркеры эффекта при воздействии техногенных химических факторов окружающей и производственной среды в системе санитарно-гигиенического анализа» О.В. Долгих, М.А. Землянова. Гигиенические и медико-профилактические технологии управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах. Мат. Научно-практ. Конф. С международным участием (Пермь, 6-8 октября 2010 г.) с. 14-19).

Данные о частоте встречаемости отклонений у школьников группы наблюдения и группы сравнения, а также об установленных причинно-следственных связях прогностических критериев, ассоциированных с комплексным воздействием вредных химических факторов среды обитания, особенностей питания и образа жизни, приведены в таблице 3.

При оценке соответствия продуктового набора, сформированного у школьников группы наблюдения, рекомендуемым среднесуточным наборам продуктов для питания детей в возрасте 12 лет и старше, установлено достоверное увеличение потребления мяса курицы (67,2 г против рекомендуемых 53г, р=0,046), что на 26,8% выше рекомендуемых среднесуточных норм потребления (р=0,05).

На основании результатов медико-социологического исследования установлено, что в группе наблюдения в 1,6 раза больше обучающихся (88,4%) задействовано в системе дополнительного образования, причем более половины тратят на занятия в учреждениях дополнительного образования (репетиторы, кружки, занятия по интересам) 3 и более часов в неделю.

Обучающиеся группы наблюдения в 2,2 раза реже занимались физкультурой и спортом (2,38±0,24 против 5,15±0,59, р=0,0001) (таблица 4). Выявлено, что 78,7% детей группы наблюдения «Школа Н» имели интенсивную физическую нагрузку 2–3 раза в неделю, в то время как в группе сравнения «Школа С» с такой же регулярностью занималось 13,3%, а ежедневно – 36,7% (р=0,0001).

При проведении исследований требовалось определение количества антител класса IgG к дифтерийному анатоксину. Для этого использовали метод иммуноферментного анализа на полуавтоматическом иммуноанализаторе «ELx808» с использованием тест-системы «Anti-Diphteria Toxoid ELISA».

В изучаемых группах была проанализирована частота нарушений формирования гуморального иммунитета к дифтерии. Выявлено снижение в 1,2 раза среднегруппового уровня IgG антител к дифтерийному анатоксину у детей группы наблюдения по сравнению с показателем группы сравнения. Доля школьников с высоким протективным уровнем (>1,0 МЕ/мл), характеризующим долговременный поствакцинальный иммунитет против дифтерии, было в 1,7 раза ниже в группе наблюдения.

Таким образом, результаты исследования, приведенные в таблицах 2, 3 и 4, показывают, что вероятность предрасположенности к снижению гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников является высокой в том случае, если одновременно присутствуют следующие обстоятельства:

а) при содержании в крови ребенка концентрации никеля, равного 0,0049-0,0065 мкг/см³; хрома, равного 0,0053-0,0069 мкг/см³;

б) при значениях таких лабораторных показателей, как: при уровне МДА в крови в пределах 2,2–3,2 мкмоль/см³ и выше; антиоксидантной активности плазмы в пределах 29,73–38,46% и ниже;

в) при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов в пределах 6–14% и ниже; уровне IgM в пределах 1,08–1,53 г/дм³ и ниже;

г) повышенное потребления мяса курицы на 26,8% и более, а также снижение в рационе молока на 89,7% и более, по сравнению со среднесуточными нормами, (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.);

д) длительность дополнительного образования, помимо школьного, более 3 часов в неделю;

е) продолжительность занятий физкультурой и спортом менее 3 часов в неделю.

Установленные причинно-следственные закономерности, а также вышеуказанные показатели являются целевыми для мероприятий профилактической направленности. Профилактические мероприятия территориального, локального и персонального уровня разработаны с учетом ключевых звеньев патогенеза нарушений формирования специфического гуморального иммунитета к дифтерии, связанных с особенностями комплексного воздействия факторов окружающей среды, питания и образа жизни обучающихся.

Предлагаемый способ позволяет оценить влияние указанных факторов на адекватность поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии, с целью выявления контингента детей-школьников, в отношении которых необходимо осуществление дополнительных мероприятий, направленных на повышение эффективности вакцинопрофилактики. При этом рекомендуется диспансерное наблюдение таких детей у аллерголога-иммунолога с проведением специализированных программ, например, контроль уровня специфического гуморального иммунитета – 2 раза в год, иммунограмма – 2 раза в год, разработка индивидуальных программ вакцинопрофилактики.

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

Пример 1. Мальчик в возрасте 13 лет проживает в условиях длительной экспозиции неблагоприятных химических факторов (никель, хром) и посещает школу, в атмосферном воздухе которой содержание всех указанных химических элементов выше ПДК. Школьник, согласно данным анкеты, занимается физкультурой и спортом не более 2,5 часов в неделю. В среднесуточном продуктовом наборе подростка содержание мяса курицы составило 68 г (выше нормативного уровня на 28,3%), а молока – 34 мл (ниже нормативного уровня на 90,3%). Анализ предоставленной информации о прививочном статусе школьника свидетельствует о полноте курса первичной вакцинации и ревакцинации против дифтерии. В пробе венозной крови мальчика установлено содержание никеля – 0,0051 мкг/см³ , хрома - 0,0060 мкг/см³, уровень МДА в крови 3,15 мкмоль/см³, антиоксидантная активность – 30,12%, относительное содержание CD16+CD56+ лимфоцитов – 7,0%; уровень IgM 1,09 г/дм³.

Школьник посещает репетиторов по математике и информатике, продолжительность занятий 4 часа в неделю.

Через 1,5 года при определении уровня антител класса IgG к дифтерийному анатоксину в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа у мальчика установлено значение 0,59 МЕ/мл, что ниже протективного уровня (>1,0 МЕ/мл), обеспечивающего защиту от дифтерии.

Пример 2. Девочка, возраст 14 лет, проживает более 4 лет в условиях длительной экспозиции неблагоприятных химических факторов (никель, хром). Школьница, согласно данным анкеты, занимается физкультурой и спортом не более 1,5 часов в неделю. В среднесуточном продуктовом наборе девочки содержание мяса курицы составило 72 г (выше нормативного уровня на 35,8%). Школьница употребляет молоко только в каше один раз в неделю, в результате среднесуточное потребление составило 21 мл, что меньше норматива на 94%. Анализ предоставленной информации о прививочном статусе школьницы свидетельствует о полноте курса первичной вакцинации и ревакцинации против дифтерии. В пробе венозной крови девочки установлено содержание никеля – 0,0062 мкг/см³ , хрома - 0,0054 мкг/см³, уровень МДА в крови 3,2 мкмоль/ см³, антиоксидантная активность – 31,05%, относительное содержание CD16+CD56+ лимфоцитов – 8,0%; уровень IgM 1,10 г/дм³.

Школьница посещает репетиторов по математике и иностранному языку, продолжительность занятий 3,5 часа в неделю.

Через 1 год при определении уровня антител класса IgG к дифтерийному анатоксину в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа у школьницы установлено значение 0,64 МЕ/мл, что ниже протективного уровня (>1,0 МЕ/мл), обеспечивающего защиту от дифтерии.

Указанные примеры доказывают достоверность предлагаемого способа.

Также были проведены исследования на примерах школьников, у которых были установлено наличие неполного, а только частичного, спектра применяемых в предлагаемом способе диагностических маркеров, т.е. только ряда отклонений вышеуказанных показателей, повышающих риск снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии. При этом, у таких детей в процессе наблюдения за ними в течение 2-х лет содержание противодифтерийных антител было на протективном уровне, т.е. не было выявлено нарушение поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии.

Таблица 1. Оборудование, используемое при реализации предлагаемого способа

№
п/п Направление Содержание Материально-техническое обеспечение 1. Биохимические и иммунологические исследования Исследование показателя в пробе крови: АОА, содержание МДА Спектрофотометр ПЭ–5300В (НПО Экрос, Россия).
Уровень антиоксидантной активности в плазме крови по величине торможения перекисного окисления липидов в модельной системе желточных липопротеидов.
Содержание МДА
колориметрическим методом с тиобарбитуровой кислотой. Исследование показателя в пробе крови: уровень CD16+CD56+-лимфоцитов Проточный цитометр FACSCalibur «Becton Dickinson» с использованием универсальной программы CellQuestPrO; Исследование показателя в пробе крови: содержание Ig М сывороточного ИФА ридер Biotek ELх808 (США), методом радиальной иммунодиффузии по Манчини 2. Химико-аналитические
исследования Содержание никеля, хрома в крови 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»

Таблица 2. Содержание химических веществ антропогенного происхождения в крови детей исследуемых групп, мкг/см³

Вещество Группа наблюдения «Школа Н» Группа сравнения «Школа С» Региональный фоновый уровень р¹ р² Никель 0,0057 ± 0,0008 0,0033 ± 0,0005 0,00023–0,0043 0,001 <0,0001 Хром 0,0061 ± 0,0008 0,0035 ± 0,0004 0,0007–0,0047 0,0001 <0,0001

р¹ – достоверность различий группы наблюдения и группы сравнения

р²– достоверность различий группы наблюдения и регионального фонового уровня

Таблица 3

Критерии Показатели или частота встречаемости отклонений Относительный риск (OR) встречаемости при доверительном интервале (DI) и достоверности (р);
причинно-следственные связи Группа наблюдения «Школа Н» Группа сравнения «Школа С» Содержание никеля в крови, мкг/см³
Доля проб крови с повышенным содержанием никеля, % 0,0057 ± 0,0008
87,6 0,0033 ± 0,0005
38,7 р=0,001
р<0,0001
Выявлена достоверная связь снижения уровня антител IgG к дифтерии с повышением содержания никеля в крови (R²=0,78; F=947,95; р<0,001;
r=-0,17; р=0,031)
По результатам натурных исследований атмосферного воздуха территорий расположения исследуемых образовательных организаций установлено превышение референтных концентраций (RfC_хр) на территориях группы наблюдения «Школы Н» по никелю в 2,6–16,7%; проб – в 1,2–3,6 раза Содержание Cr, мкг/см³
Доля проб крови с повышенным содержанием хрома в крови, % 0,0061 ± 0,0008
84,1 0,0035 ± 0,0004
41,5 (р=0,0001)
р<0,0001
Увеличение вероятности снижения уровня напряженности противодифтерийного иммунитета связано с концентрацией в крови хрома (R²=0,12; F=38,77; р<0,001).
По результатам натурных исследований атмосферного воздуха установлено, что уровень хрома на территории наблюдения регистрировался до 1,8 раза выше референтной концентрации Среднегрупповой уровень IgG антител к дифтерийному анатоксину, МЕд/мл

Доля школьников с высоким протективным уровнем (>1,0 МЕ/мл), характеризующим долговременный поствакцинальный иммунитет против дифтерии, % 0,61±0,33
25,3% 0,72±0,35
42,1 % р=0,061
Выявлено снижение в 1,2 раза среднегруппового уровня IgG антител к дифтерийному анатоксину у детей группы наблюдения по сравнению с показателем группы сравнения.
р=0,040
Доля школьников с высоким протективным уровнем (>1,0 МЕ/мл), характеризующим долговременный поствакцинальный иммунитет против дифтерии, было в 1,7 раза ниже в группе наблюдения
Выявлена достоверная связь снижения уровня антител IgG к дифтерийному анатоксину с повышением содержания хрома, никеля в крови (0,12≤R²≤0,78; 38,77≤F≤947,95; р≤0,0001), с обучением в системе дополнительного образования, помимо школьного, более 3 часов в неделю (R²=0,21; F=31,32; р≤0,0001), с уменьшением продолжительности занятий физкультурой и спортом в неделю (R²=0,19; F=271,15; р≤0,0001), с низким потреблением молока (R²=0,65; р<0,001), с увеличением потребления мяса курицы (R²=0,86; р<0,001). Доля учащихся с высоким (выше нормы) уровнем МДА, мкмоль/см³ 58,0 48,5 р=0,015
Активация свободно-радикального повреждения клеточных мембран в виде повышения содержания МДА детерминирована увеличением в рационе мяса курицы (R²=0,25; F=173,14; р<0,001). Уровень МДА, мкмоль/ см³ 2,6 (2,2;3,2) 2,5 (2,2;3,1) р=0,048 Антиоксидантная активность плазмы (АОА), %
Доля детей с низким уровнем АОА, % 34,11
(29,73; 38,46)
61,8 35,86
(31,16; 38,56)
51,7 р=0,041
р=0,050
О недостаточной способности противодействовать развитию свободно-радикальных реакций свидетельствовало снижение значения интегрального показателя – АОА плазмы, имеющее связь с низким потреблением молока (R²=0,17; F=60,19; р<0,001) Относительное содержание CD16+CD56+-лимфоцитов 10,0 (6,0; 14,0) 12,0 (9,0; 17,0) р=0,06
У школьников группы наблюдения отмечена тенденция к снижению в 1,2 раза относительного содержания CD16+CD56+-лимфоцитов, связанная с увеличением в рационе мяса курицы (R²=0,53; F=387,81; р<0,001), содержания в крови никеля, хрома (R²=0,11–0,25; F=49,18–129,01; р<0,001). Доля учащихся с низким относительным содержанием CD16+CD56+-лимфоцитов 7,9 6,2 р=0,051 Доля учащихся с низким уровнем IgM в крови, % 43,2 35,8 р=0,264 Уровень IgM в крови, г/дм³ 1,28 (1,08;1,53) 1,38 (1,11;1,64) р=0,028
У обучающихся группы наблюдения в 1,1 раза ниже выработка IgM (р=0,028), что связано с высоким потреблением мяса курицы и низким – молока (R²=0,13; F=77,80; р<0,001) Индикаторными лабораторными показателями для оценки вероятности снижения напряженности антитоксического иммунитета против дифтерии в условиях воздействия факторов риска образовательного процесса, окружающей среды, питания и образа жизни являются следующие показатели: содержание малонового диальдегида (МДА) плазмы, антиоксидантная активность плазмы (АОА), относительное содержание CD16+CD56+-лимфоцитов, уровень иммуноглобулина М (IgM) (R²=0,11–0,78; F=38,77–947,95; р<0,001) Увеличение потребления по сравнению с суточной нормой на 26,8% и более
Мяса курицы
(Норма 53г – СанПиН 2.3/2.4.3590-20 "Санитарно-эпидемиологические требования к организации общественного питания населения") 67,2
57,7 р=0,05
Провоцирующими факторами снижения уровня антител к дифтерийному анатоксину является увеличение потребления мяса курицы (R²=0,86; р<0,001).
(Примечание: мясо индейки обычно не предусмотрено школьным меню, а потому не было исследовано) Снижение потребления по сравнению с суточной нормой (350,0), мл молока
на 89,7% и более 35,9±58,9 41,5±64,8 р=0,049
Потребление молока школьниками группы наблюдения было ниже по сравнению с показателем в группе сравнения в 1,2 раза, по сравнению с нормативным показателем – в 9,7 раза (р<0,001)
Выявлена достоверная связь снижения напряженности антитоксического иммунитета против дифтерии с низким потреблением молока (R²=0,65; р<0,001) Доля школьников с продолжительностью занятий физкультурой и спортом менее 3 часов в неделю, % 24,3 9,0 р=0,005
Выявлена достоверная связь снижения уровня антител IgG к дифтерии с уменьшением продолжительности занятий физкультурой и спортом в неделю (коэффициент корреляции Спирмена 0,209, р=0,010) Доля школьников, задействованных в системе дополнительного образования (репетиторы, кружки и т.п.) более 3 часов в неделю 88,4% 56% На основании результатов медико-социологического исследования установлено, что в группе наблюдения в 1,6 раза больше обучающихся, которые тратят на занятия в учреждениях дополнительного образования 3 и более часов в неделю (коэффициент Пирсона -0,177, р=0,026);

Таблица 4– Характеристика физической активности у детей группы наблюдения и группы сравнения (М±m)

Показатели физической активности Группа наблюдения «Школа Н» Группа сравнения «Школа С» р Регулярность занятий физкультурой и спортом, раз в неделю 2,38±0,24 5,15±0,59 0,0001 Среднее время занятий физкультурой и спортом, часов в неделю 2,99±0,36 6,42±0,84 0,0001

Изобретение относится к медицине, а именно к иммунологии, вакцинологии, и может быть использовано для оценки вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, ассоциированного с сочетанным комплексным воздействием никеля и хрома во вдыхаемом воздухе, а также с особенностями питания и образа жизни. Выполняют определение токсикологических и лабораторных прогностических показателей у ребенка. В качестве токсикологических показателей устанавливают содержание никеля, хрома в пробе крови ребенка. В качестве лабораторных показателей определяют в крови уровни: малонового диальдегида (МДА) в плазме крови, антиоксидантной активности плазмы (АОА), относительного содержания CD16+CD56+-лимфоцитов, иммуноглобулина М (IgM). Дополнительно определяют диагностические критерии, касающиеся особенностей питания и образа жизни. В качестве критериев, касающихся особенностей питания школьника, устанавливают потребление мяса курицы и молока. В качестве критериев, касающихся образа жизни, определяют продолжительность дополнительного образования, помимо школьного, и продолжительность занятий физкультурой и спортом в недельном цикле. При наличии у школьника одновременно следующих условий: при наличии в крови у школьника никеля, равного 0,0049-0,0065 мкг/см³ и хрома, равного 0,0053-0,0069 мкг/см³; при уровне МДА в крови 2,2 мкмоль/см³ и выше; при антиоксидантной активности плазмы 38,46% и ниже; при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов 14% и ниже; при уровне IgM 1,53 г/дм³ и ниже; при повышении, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления мяса курицы на 26,8% и более; при снижении, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления молока на 89,7% и более; при одновременной продолжительности дополнительного образования помимо школьного более 3 часов в неделю, а занятий физкультурой и спортом менее 3 часов в неделю, делают заключение о высокой степени вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников. Способ обеспечивает возможность оценки вероятности нарушения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, подверженных сочетанному воздействию таких химических токсикантов среды обитания, как никель и хром во вдыхаемом воздухе, а также особенностей питания и образа жизни, за счет определения вышеупомянутых токсикологических и лабораторных показателей, а также определения критериев, касающихся особенностей питания и образа жизни. 4 табл., 2 пр.

Способ оценки вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников, ассоциированного с сочетанным комплексным воздействием никеля и хрома во вдыхаемом воздухе, а также с особенностями питания и образа жизни, характеризующийся тем, что выполняют определение токсикологических и лабораторных прогностических показателей у ребенка, при этом в качестве токсикологических показателей устанавливают содержание никеля, хрома в пробе крови ребенка, в качестве лабораторных показателей определяют в крови уровни: малонового диальдегида (МДА) в плазме крови, антиоксидантной активности плазмы (АОА), относительного содержания CD16+CD56+-лимфоцитов, иммуноглобулина М (IgM), а также дополнительно определяют диагностические критерии, касающиеся особенностей питания и образа жизни, причем в качестве критериев, касающихся особенностей питания школьника, устанавливают потребление мяса курицы и молока, а в качестве критериев, касающихся образа жизни, определяют продолжительность дополнительного образования, помимо школьного, и продолжительность занятий физкультурой и спортом в недельном цикле, и при наличии у школьника одновременно следующих условий: при наличии в крови у школьника никеля, равного 0,0049-0,0065 мкг/см³ и хрома, равного 0,0053-0,0069 мкг/см³; при уровне МДА в крови 2,2 мкмоль/см³ и выше; при антиоксидантной активности плазмы 38,46% и ниже; при относительном содержании CD16+CD56+-лимфоцитов 14% и ниже; при уровне IgM 1,53 г/дм³ и ниже; при повышении, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления мяса курицы на 26,8% и более; при снижении, по сравнению со среднесуточными нормами, потребления молока на 89,7% и более; при одновременной продолжительности дополнительного образования помимо школьного более 3 часов в неделю, а занятий физкультурой и спортом менее 3 часов в неделю, делают заключение о высокой степени вероятности снижения поствакцинального гуморального иммунитета к дифтерии у детей-школьников.