Способ количественной оценки дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества Российский патент 2024 года по МПК G01N33/49 G01N33/493 G01N33/68 G01N33/84 G01N33/96 G01N33/20 

Изобретение относится к медицине и экологии, а именно к методу установления дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием трех химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм ребенка по сравнению с изолированным действием каждого вещества.

Предлагаемый способ реализуется с помощью маркерных лабораторных показателей негативных медико-биологических эффектов (нарушение здоровья, развитие заболевания) детей 4-7 лет при комбинированном воздействии на ребенка оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, для диагностических целей, а также для расширения доказательной базы наличия связи дополнительной заболеваемости и/или связанных с ней функциональных нарушений со стороны иммунной, нервной, костной систем и органов дыхания, у наиболее чувствительных групп населения – детей, в зоне влияния алюминиевого производства, для которого и характерно одновременное наличие указанных токсикантов в атмосферном воздухе.

Предлагаемое изобретение позволило расширить методические подходы к количественной оценке дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием трех химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества, на основе анализа параметризированных причинно-следственных связей экспозиции и негативных эффектов. При этом в качестве критерия риска нарушения здоровья рассматривается риск отклонения патогенетически значимых в механизме развития негативных эффектов биохимических показателей (маркеров негативных эффектов) от физиологической нормы и/или уровня аналогичного показателя в группе сравнения.

Оценка риска для здоровья человека - это количественная и/или качественная характеристика вредных эффектов, способных развиться в результате воздействия факторов среды обитания человека на конкретную группу людей при специфических условиях экспозиции.

В общем случае в медицине риск - это всегда вероятность появления определенного исхода, например, болезни или травмы. Риск может принимать значения от 0 (вероятность наступления исхода отсутствует) до 1 (во всех случаях ожидается неблагоприятный исход) и он называется абсолютным риском.

В медицине еще применяется термин «Приемлемый уровень риска для здоровья человека» – это уровень риска причинения вреда здоровью факторами среды обитания при экспозиции (воздействии) этих факторов в условиях соблюдения гигиенических нормативов.

Термин «приемлемый риск» означает уровень риска развития неблагоприятного эффекта, который не требует принятия дополнительных мер по его снижению, и оцениваемый как независимый, незначительный по отношению к рискам, существующим в повседневной деятельности и жизни населения (Руководство Ρ 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду». М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004).

Рассматриваемые химические вещества: оксид алюминия, бенз(а)пирен и гидрофторид, являются токсикантами, причем с разной тропностью на организм человека. Например, органами-мишенями при длительной аэрогенной экспозиции алюминием являются центральная нервная система и органы дыхания, бенз(а)пиреном - иммунная система, гидрофторидом и фторидами твердыми плохо растворимыми - костная система и органы дыхания. А потому актуальным является оценка особенностей комбинированного одновременного действия от разных сочетаний указанных химических веществ, базирующихся на анализе причинно-следственных связей, отражающих внешнесредовое воздействие загрязнителей, в том числе бенз(а)пирена, соединений алюминия и фтора, и ответных реакций организма человека в рамках такого комбинированного действия.

При этом типы комбинированной токсичности могут быть не одинаковыми по отношению к разным эффектам. Количественная оценка формируемых рисков здоровью в условиях комбинированной экспозиции веществ на основе параметров зависимости «концентрация – ответ», и их интерпретация с использованием существующих критериев приемлемости риска позволит повысить объективность гигиенических оценок рисков здоровью экспонируемого населения, что является необходимым для повышения адекватности принимаемых управленческих решений.

Существующие наработки свидетельствуют, что в большинстве случаев для веществ, токсикология которых изучена достаточно детально, при их комбинированном действии исследователи теоретически прогнозируют более высокую токсичность смеси по сравнению с изолированным действием ее составляющих компонентов. Данный подход основан на концепции суммирования негативного действия веществ в смеси с количественной оценкой суммы эффектов или суммы доз (Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., Мамонов Р.А., Синицына О.О. «Методы оценки комбин6ировнного действия веществ». Гигиена и санитария. 2012; 2:86-89). При этом формально принимается сходство механизмов токсического действия у веществ в смеси и таргетности к критическим органам и системам каждого ее компонента. Однако токсиканты с разной тропностью к органам-мишеням и метаболизмом часто действуют на организм совместно несколько иначе, чем каждый по отдельности, что не учитывается в данном известном подходе и снижает достоверность данного способа.

Кроме того, при таком подходе не может быть установлен количественный дополнительный риск нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием ряда химических веществ при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого изолированного вещества.

Из уровня техники известен «Способ оценки степени риска вредного действия пестицидов на работающих» по патенту RU №2480755, заключающийся в установлении параметров фактического содержания вещества в воздухе рабочей зоны (мг/м³) и на кожных покровах (мг/см²), выведении коэффициента безопасности (КБп), при этом рассчитывают поглощенную дозу вещества (Дп, мг/кг) при ингаляционном и дермальном поступлении (мг/кг массы тела) по формуле:

Дп =

где Iврз - средняя концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³; Дф - фактическое содержание вещества на коже, среднее за смену, мг/см²; V - объем дыхания взрослого человека за 1 ч работы средней тяжести (1,5 м³/ч); t - время работы (6-8 ч); S - площадь кожного покрова человека (16120 см²); K - коэффициент проницаемости кожи (0,25); М - средняя масса тела человека, 70 кг.

Также рассчитывают допустимый суточный уровень экспозиции для операторов по установленной недействующей дозе в хроническом токсикологическом эксперименте (ДСУЭО, мг/кг), затем определяют лимитирующий критерий - коэффициент безопасности (КБп) по формуле: КБп=Дп:ДСУЭО, и при значении КБп ≤1 констатируют допустимый риск, при значении КБп>1 - недопустимый.

При этом в известном способе риск рассчитывается для определенной профессиональной группы, которые в процессе работы контактируют с повышенным уровнем вещества, что не позволяет реально оценить риск здоровью населения (в том числе, наиболее уязвимой группы – дети), проживающего в условиях аэрогенного комбинированного воздействия оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида при их одновременном поступлении в организм.

Для оценки риска ухудшения здоровья чаще используется метод экспертной оценки, когда врачи различных специальностей формируют прогноз на основании изучения текущей информации о состоянии здоровья человека. Количественные, математические методы оценки риска развития патологии используются в основном для оценки действующих на человека вредных факторов (загрязнение воздуха, радиоактивность, шум и т.д.), когда процесс оценки риска развития заболеваний проходит в 4 этапа: идентификацию опасности, оценку экспозиции, оценку связи доза-эффект и характеризацию риска (Р. Биглхол, Р. Бонита, Т. Кьельстрем. Основы эпидемиологии. ВОЗ. Женева, 1994); (Н.Ф. Измеров, Е.Б. Гурвич, Н.В. Лебедева Социально-гигиенические и эпидемиологические исследования в гигиене труда. М., "Медицина", 1985, 192 с.).

Из уровня техники известны технические решения Нажметдинова А.Ш., Бимуратова Г.А. «Роль оценки приемлемого риска и неопределенности для канцерогенов» // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 12-5. – С. 818-821; В данной статье при проведении научно-исследовательской работы «Комплексные подходы в управлении здоровьем населения Приаралья» был оценен канцерогенный риск для стойких органических загрязнителей, при этом на основании полученных результатов проведено ранжирование канцерогенных рисков по диапазонам приемлемого риска.

Из уровня техники (Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Р. 2.1.10.1920–01. Москва 2004) также известна информация, что при характеристике риска для здоровья населения, обусловленного воздействием химических веществ, загрязняющих окружающую среду, целесообразно ориентироваться на систему критериев приемлемости риска. В этом источнике информации указано численное значение уровня риска: равный или меньший 1·10^–6, которое воспринимается как пренебрежимо малым, не отличающимся от обычных, повседневных рисков, которые не требуют никаких дополнительных мероприятий по их снижению и их уровни подлежат только периодическому контролю.

Также в этом Руководстве указан второй диапазон (индивидуальный риск в течение всей жизни более 1·10^–6, но менее 1·10^–4), который соответствует предельно допустимому риску, т.е. верхней границе приемлемого риска. Именно на этом уровне установлено большинство зарубежных и рекомендуемых международными организациями гигиенических нормативов для населения в целом (например, для питьевой воды ВОЗ в качестве допустимого риска использует величину 1·10^–5, для атмосферного воздуха – 1·10^–4). Данные уровни подлежат постоянному контролю. В некоторых случаях при таких уровнях риска могут проводиться дополнительные мероприятия по их снижению.

Однако следует указать, что эти значения риска являются приблизительными величинами, которые не могут быть распространены на все возможные варианты воздействия химических токсикантов, особенно при их комбинированном воздействии, на здоровье населения, в частности, детского.

Это доказывает актуальность проблемы достоверного обоснования количественного значения дополнительного риска для детей, который проявляется при комбинированном одновременном воздействии на детский организм трех токсикантов по сравнению с изолированном действии каждого токсиканта и сравнение его с величиной приемлемого риска для здоровья населения, особенно, детского.

При этом из уровня техники не были выявлены известные способы количественной оценки дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием трех химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому объекту не представляется возможным.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в создании информативного способа количественной оценки дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием трех химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества, за счет анализа параметризированных причинно-следственных связей экспозиции воздействующих веществ и негативных эффектов.

Поставленный технический результат достигается предлагаемым способом количественной оценки дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества, согласно которому

выделяют территорию наблюдения с постоянным присутствием в атмосферном воздухе химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, и/или с их повышенной, по сравнению с предельно-допустимой концентрацией в атмосферном воздухе,

и территорию сравнения, характеризующуюся отсутствием превышений гигиенических нормативов содержания указанных химических веществ в атмосферном воздухе,

производят выборку групп детей возраста 4-7 лет на территории наблюдения и на территории сравнения,

у детей из групп наблюдения и сравнения отбирают пробы мочи и пробы крови,

определяют в пробах концентрацию алюминия и фторид-иона в моче, бенз(а)пирена в крови,

при выявлении концентрации биомаркеров экспозиции: содержания в моче ребенка алюминия 0,010-0,012 мг/дм3 и фторид-иона 0,55-0,83 мг/дм3 , и бенз(а)пирена в крови ребенка (0,006-0,008)⋅10 -3 мг/дм3, формируют перечень лабораторных показателей, которые этиопатогенетически связаны с наиболее вероятными негативными эффектами – нарушениями здоровья у детей со стороны критических органов и систем, возникающими в ответ на воздействие химических веществ: оксида алюминия – нервная система и органы дыхания, бенз(а)пирена – иммунная система, гидрофторида – костная система и органы дыхания;

в биосредах детей групп наблюдения и сравнения определяют лабораторные показатели из установленного перечня, отражающего состояние указанных критических органов и систем;

в группе наблюдения выделяют те лабораторные показатели, уровень которых достоверно отличается от физиологической нормы и/или от уровня показателей группы сравнения;

определяют у детей биомаркеры негативных эффектов: со стороны иммунной системы - уровень иммуноглобулина G общего (IgG), г/дм³; иммуноглобулина G специфического (IgGспец.) к бенз(а)пирену, усл ед, фагоцитарное число, усл ед, и фагоцитарный индекс в крови, усл ед в крови; со стороны костной системы - показатель тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови, ЕД/дм³; со стороны нервной системы - уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови, мкг/дм³; со стороны органов дыхания - содержание иммуноглобулина Е общего (IgE), МЕ/см³, и уровень малонового диальдегида (МДА), мкмоль/см³, в плазме крови,

проводят математическое моделирование причинно-следственных связей между содержанием химического вещества в моче/крови - биомаркер экспозиции, и ответной реакцией организма ребенка через отклонения лабораторных показателей от физиологической нормы и/или по сравнению с показателем группы сравнения - биомаркера негативного эффекта, определяя при этом количественные значения биомаркеров негативных эффектов: со стороны иммунной системы: повышенный уровень IgG общего в пределах 12,98-15,30 г/дм³, наличие IgG_спец. к бенз(а)пирену в пределах 0,11-0,214 усл. ед., понижение фагоцитарного числа в пределах 0,83-0,95 усл. ед. и фагоцитарного индекса 1,70-1,81 усл. ед.в крови; костной системы – повышенное содержание тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови в пределах 2,53-3,09 ЕД/дм³; нервной системы – повышенный уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови в пределах 4,09-5,59 мкг/дм³; органов дыхания – повышенный уровень IgE общего в сыворотке крови в пределах 58,99-196,63 МЕ/см³и МДА в плазме крови в пределах 2,37-2,61 мкмоль/см³; изменение которых патогенетически связанно с воздействием факторов экспозиции;

методом регрессионного анализа подбирают параметры модели с наилучшим соответствием между предсказанными и наблюдаемыми значениями лабораторного показателя - биомаркера негативного эффекта, при различных уровнях содержания химического вещества в биосреде - биомаркера экспозиции, и получают коэффициенты регрессии, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при изолированном действии химических веществ, а также при комбинированном действии указанных химических веществ в бинарной смеси,

производят определение вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы и/или от аналогичного показателя в группе сравнения при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех указанных химических веществ, но при их бинарной комбинации в различных сочетаниях, по следующей формуле:

где p – вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех химических веществ, при их бинарной комбинации;

x_1, x_2, x₃ – концентрация алюминия в моче ребенка, фторид-иона в моче ребенка и бенз(а)пирена в крови ребенка, соответственно, при экспозиции оксидом алюминия, бенз(а)пиреном и гидрофторидом соответственно, мг/дм³;

b₀ – коэффициент регрессии, приведенный в таблице 5 описания, характеризующий уровень вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы, независимо от влияния изучаемых маркеров экспозиции - фоновый уровень;

b₁, b₂, b₃, b₁₂, b₁₃, b₂₃ – коэффициенты регрессии, приведенные в таблице 5 описания, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при изолированном действии химических веществ, а также при комбинированном действии указанных химических веществ в бинарной смеси;

затем определяют дополнительную вероятность Δр отклонения биомаркера негативного эффекта, по расчету разницы вероятности p отклонения биомаркера негативного эффекта в полученной модели, включающей одновременно параметры изолированного и комбинированного действия трех веществ в их бинарной комбинации, и вероятности p₁ отклонения биомаркера негативного эффекта в модели, включающей параметры только изолированного действия химических веществ, по следующей формуле: Δр= р - p₁,

где вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех веществ, при их бинарной комбинации,

p₁ = вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов действия трех веществ при их изолированном действии,

т.е. Δ–,

далее количественно определяют дополнительный к изолированному действию химических веществ риск ΔR, обусловленный аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ в отношении развития нарушения здоровья, по отклонению соответствующих им биомаркеров негативных эффектов, при комбинированном действии трех веществ, по следующей формуле:

ΔR = Δр · g ,

где ΔR – дополнительный риск комбинированного действия трех веществ по отклонению биомаркера негативного эффекта;

Δр – дополнительная вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм,

g – показатель тяжести, экспертно равный 0,002;

сравнивают полученную величину дополнительного риска ΔR с критерием приемлемости риска, равного величине меньшей или равной 1⋅10^-5, и в случае превышения величины установленного дополнительного риска ΔR относительно величины приемлемого риска и делают вывод о риске нарушения здоровья ребенка в отношении конкретного негативного эффекта.

Количественная оценка дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленная аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, производится на популяционном, групповом и индивидуальном уровнях.

Указанный технический результат обеспечивается за счет следующего.

Для понимания существа вопроса необходимо пояснение. Обозначенная проблема количественного определения риска комбинированного аэрогенного воздействия химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, на здоровье детей 4-7 лет, актуальна для регионов Российской Федерации с размещением и функционированием хозяйствующих субъектов, специализирующихся на производстве алюминия, где большая часть населения из зон аэрогенной химической экспозиции подвергается комбинированному действию токсичных веществ, прежде всего, бенз(а)пирена, оксида алюминия, фторсодержащих неорганических соединений. Данные вещества относятся к высоко опасным для здоровья человека (1 и 2 класс), оказывающие политропное действие на организм при внешнесредовом поступлении.

Органами-мишенями при длительной аэрогенной экспозиции алюминием являются центральная нервная система и органы дыхания, бенз(а)пиреном - иммунная система, гидрофторидом и фторидами твердыми плохо растворимыми - костная система и органы дыхания.

Как нейротропное вещество оксид алюминия оказывает прямое цитотоксическое действие на нейроны головного мозга и астроциты, нарушая синтез полипептидной цепи белковой молекулы, аксональный транспорт, синтез и активность нейромедиаторов. Также оказывает прямое цитотоксическое действие на рецепторы дыхательных путей с образованием активных форм кислорода, повышением сенсорной чувствительности к алюминию и развитием воспалительного ответа.

Иммунодепрессивное действие бенз(а)пирена характеризуется дисбалансом клеточного и гуморального иммунитета, в том числе, подавлением продукции интерлейкинов и интерферонов, снижением защитной барьерной функции слизистых.

Фторид-ион обладает высокой реакционной способностью, прямым цитотоксическим и декальцинирующим действием на протоплазму клетки. Оказывает митогенное действие на остеобласты, нарушает кальциевый баланс и синтез коллагена в костной ткани, что способствует остеокластической реакции и нарушению ремоделирования костной ткани. Разрушает защитный слой эпителия дыхательных путей и альвеолоцитов с развитием воспалительной реакции.

В связи с этим, актуальным является расширение существующих методических подходов к количественному определению дополнительного риска нарушения здоровья у детей при комбинированном действии веществ – токсикантов, по сравнению с их индивидуальным действием, базирующихся на анализе причинно-следственных связей, отражающих внешнесредовое воздействие загрязняющих веществ, в том числе бенз(а)пирена, соединений алюминия и фтора, и ответных реакций организма человека, а именно, детей возраста 4-7 лет.

Для установления характера комбинированного действия нескольких веществ целесообразна оценка биологически правдоподобных последовательностей ключевых событий в системе «экспозиция химических веществ – отклонение биомаркеров экспозиции от референтных значений – отклонение биомаркеров негативного эффекта от физиологической нормы», приводящих к наблюдаемому негативному ответу.

Количественная оценка формируемых рисков здоровью в условиях комбинированной экспозиции веществ на основе параметров зависимости «концентрация – ответ», и их интерпретация с использованием существующих критериев приемлемости риска позволит повысить объективность гигиенических оценок рисков здоровью экспонируемого детского населения, что является необходимым для повышения адекватности принимаемых управленческих решений.

Наиболее чувствительным контингентом к аэрогенной экспозиции химических факторов является детское население, что обусловлено:

- продолжающейся морфо-функциональной дифференцировкой органов и регуляторных систем;

- несовершенством нейро-эндокринной регуляции в силу роста и развития центральной нервной и эндокринной систем;

- возрастными особенностями вентиляции легких, процессов всасывания в желудочно-кишечном тракте, проницаемости барьерных структур.

Повышение информативности и достоверности предлагаемого способа обеспечивается за счет ряда операций по проведению количественной оценки связи изменения лабораторных показателей относительно физиологической нормы/показателей группы сравнения с аэрогенным воздействием веществ-токсикантов, одновременно присутствующими в биосредах детей, при этом использован методический подход, основанный на анализе параметризованных причинно-следственных связей экспозиции и негативных эффектов, развивающихся со стороны критических органов и систем экспонированных лиц – детей в возрасте 4-7 лет. В качестве базовой использована классическая модель множественной логистической регрессии, теоретически предусматривающая оценку вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы, как при изолированном, так и комбинированном действии веществ независимо от пути их поступления.

Благодаря тому, что выделяют маркерные лабораторные показатели, которые при этом будут достоверно присущи рассматриваемым негативным эффектам, и которые связаны причинно-следственной связью с установленными биомаркерами экспозиции, обеспечивается достоверность отнесения комбинированного влияния оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида на заболевание, в результате чего можно количественно установить дополнительный риск нарушения здоровья у детей.

Использование в качестве биологического материала для исследования мочи и пробы крови ребенка позволяет не только упростить способ, но и сделать его количественно более точным и информативным, т.к. именно концентрация алюминия и фторид-иона в моче и бенз(а)пирена в крови, являются индикаторными показателями аэрогенного поступления указанных веществ в организм.

Поскольку характер действия сложной системы возможных комбинаций веществ трудно поддается интерпретации для решения поставленной задачи при математическом моделировании в предлагаемом способе учитывали бинарные комбинации веществ в различных сочетаниях в уравнении модели: ,где p – вероятность отклонения маркера эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех веществ;

x_1, x_2, x₃ – концентрация каждого вещества в биосреде при экспозиции тремя веществами (маркеры экспозиции, подтверждающие факт экспозиции каждого вещества), мг/дм³;

b₀ – параметр модели, характеризующий уровень вероятности отклонения маркера эффекта от физиологической нормы независимо от влияния изучаемых факторов экспозиции (фоновый уровень);

b₁, b₂, b₃, b₁₂, b_13, b₂₃ – параметры модели, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения маркера эффекта от физиологической нормы при изолированном и комбинированном действии веществ в бинарной смеси.

В качестве независимых переменных выступают концентрации маркеров экспозиции в биологических средах, в качестве зависимых – значения биохимических и иммунологических показателей негативных эффектов, доказано связанных с экспозицией веществ.

Количественно дополнительный риск ΔR в отношении развития негативных эффектов по отклонению биомаркера негативного эффекта в настоящем способе предлагается оценивать с учетом его тяжести: ΔR = Δ р · g

где ΔR – дополнительный риск отклонения биомаркера негативного эффекта, Δр – дополнительная вероятность отклонения биомаркера эффекта; g – показатель тяжести для случая отклонения биомаркера негативного эффекта (экспертно принят в качестве 0,002, как наименьшей величины, представленной в диапазоне от 0 до 1 показателей тяжести нозологических единиц).

Критерием приемлемости установленного дополнительного риска ΔR нарушения здоровья ребенка 4-7 лет, обусловленного комбинированным воздействием трех химических веществ: оксидом алюминия, бенз(а)пиреном и гидрофторидом, принимается величина меньшая или равная 1⋅10^-5, что соответствует одному дополнительному случаю отклонения показателя негативного эффекта на 100 тыс. экспонируемых детей в возрасте 6 лет (Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду: Р2.1.10.1920-04. – М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. – 143 с).

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

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, реализуя его на конкретном примере.

1. Выделяют территорию наблюдения с постоянным одновременным присутствием в атмосферном воздухе химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида и/или с их повышенной, по сравнению с предельно-допустимой концентрацией (ПДК) в атмосферном воздухе, и выделяют территорию сравнения, характеризующуюся отсутствием превышений гигиенических нормативов содержания указанных химических веществ в атмосферном воздухе.

Гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха на территории наблюдения и сравнения по содержанию алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида в селитебной застройке, расположенной в зоне влияния алюминиевого производства, проводилась в точках расположения постов наблюдения управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и/или в точках социально-гигиенического мониторинга (ПДКс.г., ПДКс.с.). При этом проводилось сравнение фактической величины хронической экспозиции с ее референтным значением (Rfc) за тот же период усреднения.

Качество атмосферного воздуха селитебной застройки характеризуется повышенным содержанием бенз(а)пирена до 2,2 ПДКс.г. и до 5,8 ПДКс.с, а также постоянным присутствием оксида алюминия и гидрофторида на уровне 0,1 ПДКс.г. и 0,3 ПДКс.с.

При этом территория наблюдения характеризовалась следующей хронической аэрогенной экспозицией бенз(а)пирена (наблюдения за 5 лет):

- повышенной относительно референтной концентрации (Rfc) бенз(а)пирена 5,8 Rfc (при этом Rfc=0,000001 мг/дм³);

- оксида алюминия (в пересчете на алюминий) на уровне референтной концентрации 0,2 Rfc (при этом Rfc=0,005 мг/дм³)

- содержание гидрофторида (в пересчете на фтор) на уровне референтных значений и составляло 0,3 Rfc (при этом Rfc= 0,013 мг/дм³).

Территория сравнения характеризовалась хронической аэрогенной экспозицией ниже референтных уровней, а именно бенз(а)пирена 0,000001 Rfc, оксида алюминия 0,04 Rfc и гидрофторида 0,12 Rfc.

2. Производят выборку групп детей возраста 4-7 лет на территории наблюдения и на территории сравнения.

На территории наблюдения были отобраны 332 ребенка, вошедшие в группу наблюдения.

На территории сравнения были отобраны 132 ребенка, составляющие группу сравнения.

Выборки по половозрастному составу, социально-бытовым условиям проживания, среднему уровню материального обеспечения, по частоте и характеру вредных привычек и профессиональных вредностей у родителей отобранных детей, были сопоставимыми. На момент обследования дети не имели острых инфекционных заболеваний не менее, чем в течение 4 недель до начала исследования, не принимали лекарственных препаратов, оказывающих выраженное влияние на изучаемые функции/заболевания со стороны критических органов и систем, менее чем за 30 дней до начала исследования.

3. У детей из групп наблюдения и сравнения отбирают пробы мочи и пробы крови.

Определяют в пробах мочи концентрацию алюминия и фторид-иона. В пробе крови определяют содержание бенз(а)пирена. Определение указанных химических веществ производят по следующим методикам:

МУК 4.1.3589-19. Измерение массовой концентрации алюминия в биологических средах (кровь, моча) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. – М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2019. – 24 с.

МУК 4.1.3040-12 «Измерение массовой концентрации бенз(а)пирена в крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии». – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2013. – 46 с.

Количественное определение ионов фтора в моче с использованием ионселективного электрода. Определение химических соединений в биологических средах: Сборник методических указаний. МУК 4.1.773-99. – М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000. – 152 с.

Оценка установленного содержания алюминия и фтор-ионов в моче и бенз(а)пирена в крови проводилась относительно референтных уровней (Тиц Н.У. Клиническое руководство по лабораторным тестам. М.: ЮНИМЕД–пресс; 2003).

4. Обосновывают биомаркеры экспозиции на основании установления достоверных связей между аэрогенной экспозицией химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, на соответствующей территории и концентрацией изучаемых химических веществ в биосредах у каждого ребенка территории наблюдения и территории сравнения, с помощью построения модели линейной регрессии, описываемой уравнением вида:

,

где y – маркер экспозиции: содержание химического вещества в биосредах, мг/дм³;

x – уровень экспозиции: суммарная и изолированная доза для условий годового периода осреднения химического вещества при поступлении в организм ребенка с атмосферным воздухом на соответствующей территории, мг/кг х день;

а₀, а₁ - параметры регрессионной модели.

В результате этой операции биомаркерами экспозиции (на конкретном примере аэрогенного воздействия оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида на детей 4-7 лет) обоснованы следующие значения уровней алюминия (0,010-0,012 мг/дм³) и фторид-иона (0,55-0,83 мг/дм³) в моче, бенз(а)пирена в крови ((0,006-0,008)⋅10^-3 мг/дм³).

5. Далее устанавливают перечень лабораторных показателей, которые этиопатогенетически связаны с наиболее вероятными негативными эффектами – нарушениями здоровья у детей со стороны критических органов и систем, возникающими в ответ на воздействие химических веществ: оксида алюминия – нервная система и органы дыхания, бенз(а)пирена – иммунная система, гидрофторида – костная система и органы дыхания.

В качестве источников информации о тропности алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида использованы следующие нормативно-методические документы и справочные материалы:

- Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ // Руководство 2.1.10.1920-04. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. – 143 с.

- Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. В 2-х томах. // Под ред. Исаева Л. К. Том I. – М.: ПАИМС, 1997. – 512 с.

- Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. В 2-х томах. // Под ред. Исаева Л. К. Том II. – М.: ПАИМС, 1997. – 496 с.

- Справочник «Вредные вещества в окружающей среде и их соединения» [Вредные вещества в окружающей среде. Элементы I-IV групп периодической системы и их неорганические соединения: Справ.-энц. изд. / Пол ред. В.А. Филова и др. — СПб.: НПО «Профессионал», 2012. — 464 с.

Сформированный перечень лабораторных показателей для исследования ответных реакций организма детей, исходя из наиболее вероятных негативных эффектов – нарушений здоровья у детей со стороны критических органов и систем, возникающих в ответ на воздействие бенз(а)пирена, алюминия и фторида, был следующим:

- со стороны иммунной системы - уровень сывороточных иммуноглобулинов А, М; уровень иммуноглобулина G общего (IgG), иммуноглобулина G специфического (IgG_спец.) к бенз(а)пирену, алюминию и фтору, фагоцитарное число и фагоцитарный индекс в крови;

- со стороны костной системы – содержание N-остеокальцина, тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови, уровень ионизированного кальция в плазме крови;

- со стороны нервной системы – содержание глутаминовой кислоты, γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), серотонина, кортизола, нейротропина-3, уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови;

- со стороны органов дыхания – содержание лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов в крови, эозинофильно-лимфоцитарный индекс; содержание эозинофилов, нейтрофилов в назальном секрете, индекс эозинофилии; содержание иммуноглобулина Е общего (IgE), уровень антиоксидантной активности плазмы крови и малонового диальдегида (МДА).

6. В биосредах детей группы наблюдения и сравнения определяют лабораторные показатели из установленного перечня, отражающие состояние критических органов и систем.

Далее в группе наблюдения выделяют те лабораторные показатели, уровень которых достоверно отличается от физиологической нормы и/или от уровня показателей группы сравнения (p≤0,05) и, имеющие достоверную причинно-следственную связь с содержанием алюминия (0,010-0,012 мг/дм³) и фторид-иона (0,55-0,83 мг/дм³) в моче, бенз(а)пирена в крови ((0,006-0,008)⋅10^-3 мг/дм³).

Затем осуществляли математическое моделирование причинно-следственных связей между содержанием химического вещества в моче/крови - биомаркер экспозиции, и ответной реакцией организма ребенка через отклонения лабораторных показателей от физиологической нормы и/или по сравнению с показателем группы сравнения - биомаркера негативного эффекта, которое выполняют для каждого указанного лабораторного показателя по формуле:

,

где Р - вероятность отклонения маркера негативного эффекта - лабораторного показателя, от физиологической нормы и/или от уровня показателей группы сравнения, при воздействии маркера экспозиции – химического вещества: оксида алюминия, бенз(а)пирена, гидрофторида;

х – концентрация маркера экспозиции - концентрация химического вещества в моче/в крови, мг/дм³;

b₀, b₁ – параметры математической модели.

Оценка достоверности параметров и адекватности модели проводилась на основании однофакторного дисперсионного анализа по критерию Фишера при заданном уровне значимости р≤0,05. При построении математических моделей определялись 95%-ные доверительные границы. В качестве адекватных моделей выбирались модели, соответствующие статистическому критерию и отвечающие требованию биологического правдоподобия.

7. В результате было обосновано, что биомаркерами негативных эффектов (на конкретном примере) со стороны иммунной системы: повышенный (относительно физиологической нормы / или уровня показателей группы сравнения) уровень IgG общего в пределах 12,98-15,30 г/дм³, наличие IgG_спец. к бенз(а)пирену в пределах 0,11-0,214 усл. ед., понижение фагоцитарного числа в пределах 0,83-0,95 усл. ед. и фагоцитарного индекса 1,70-1,81 усл. ед.в крови; костной системы – повышенное содержание тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови в пределах 2,53-3,09 ЕД/дм³; нервной системы – повышенный уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови в пределах 4,09-5,59 мкг/дм³; органов дыхания – повышенный уровень IgE в сыворотке крови в пределах 58,99-196,63 МЕ/см³ и МДА в плазме крови в пределах 2,37-2,61 мкмоль/см³; изменение которых патогенетически связанно с воздействием факторов экспозиции: оксид алюминия, бенз(а)пирен и гидрофторид.

8. Далее производят определение вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта у детей группы наблюдения от физиологической нормы или уровня показателей группы сравнения при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех указанных химических веществ, но при их бинарной комбинации в различных сочетаниях, по следующей формуле:

где p – вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы или уровня показателей группы сравнения при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех химических веществ, при их бинарной комбинации;

x_1, x_2, x₃ – концентрация каждого вещества в биосреде ребенка при экспозиции оксидом алюминия, бенз(а)пиреном и гидрофторидом соответственно, мг/дм³;

b₀ – коэффициент регрессии, характеризующий уровень вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы, независимо от влияния изучаемых маркеров экспозиции (фоновый уровень);

b₁, b₂, b₃, b₁₂, b_13, b₂₃ – коэффициенты регрессии, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при изолированном действии химических веществ, а также при комбинированном действии указанных химических веществ в бинарной смеси.

9. Затем определяют дополнительную вероятность Δр отклонения биомаркера негативного эффекта от биомаркера экспозиции, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по расчету разницы вероятности p отклонения биомаркера негативного эффекта в полученной модели, включающей одновременно параметры изолированного и комбинированного действия трех веществ в их бинарной комбинации, и вероятности p₁ отклонения биомаркера негативного эффекта в модели, включающей параметры только изолированного действия химических веществ:

Δр= р - p₁,

где вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех веществ, при их бинарной комбинации,

p₁ = вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов действия трех веществ при их изолированном действии,

т.е. Δ–,

10. Далее количественно определяют по отношению к изолированному действию химических веществ дополнительный риск ΔR, обусловленный аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ, в отношении развития нарушения здоровья (развития негативных эффектов по отклонению соответствующих им биомаркеров негативных эффектов), по следующей формуле:

ΔR = Δр · g ,

где ΔR – приемлемый дополнительный риск отклонения биомаркера негативного эффекта;

Δр – дополнительная вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от биомаркера экспозиции, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм,

g – показатель тяжести, равный 0,002;

Установленный количественно дополнительный риск ΔR нарушения здоровья ребенка 4-7 лет, обусловленный комбинированным воздействием трех химических веществ: оксидом алюминия, бенз(а)пиреном и гидрофторидом, оценивают путем сравнения с приемлемым риском, который принимается меньшим или равным 1⋅10^-5 (неприемлемым считается риск при величине больше 1⋅10^-5). При превышении величины дополнительного риска ΔR над приемлемым, делают вывод о риске развития заболевания со стороны критического органа или системы у детей по отклонению биомаркера негативного эффекта в условиях комбинированного воздействия токсикантов.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа:

1 этап.

Качество атмосферного воздуха селитебной застройки характеризуется повышенным содержанием бенз(а)пирена до 2,2 ПДКс.г. и до 5,8 ПДКс.с, а также постоянным присутствием оксида алюминия и гидрофторида на уровне 0,1 ПДКс.г. и 0,3 ПДКс.с.

При этом территория наблюдения характеризовалась следующей хронической аэрогенной экспозицией бенз(а)пирена (наблюдения за 5 лет):

- повышенной относительно референтной концентрации (Rfc) бенз(а)пирена 5,8 Rfc (при этом Rfc=0,000001 мг/дм³);

- оксида алюминия (в пересчете на алюминий) алюминия на уровне референтной концентрации 0,2 Rfc (при этом Rfc=0,005 мг/дм³)

- содержание гидрофторида (в пересчете на фтор) на уровне референтных значений и составляло 0,3 Rfc (при этом Rfc= 0,013 мг/дм³).

Территория сравнения характеризовалась хронической аэрогенной экспозицией ниже референтных уровней, а именно бенз(а)пирена 0,000001 Rfc, оксида алюминия 0,04 Rfc и гидрофторида 0,12 Rfc.

2 этап.

На территории наблюдения были отобраны 332 ребенка 4-7 лет, вошедшие в группу наблюдения.

На территории сравнения были отобраны 132 ребенка 4-7 лет, составляющие группу сравнения.

Выборки по половозрастному составу, социально-бытовым условиям проживания, среднему уровню материального обеспечения, по частоте и характеру вредных привычек и профессиональных вредностей у родителей отобранных детей, были сопоставимыми. На момент обследования дети не имели острых инфекционных заболеваний не менее, чем в течение 4 недель до начала исследования, не принимали лекарственных препаратов, оказывающих выраженное влияние на изучаемые функции/заболевания со стороны критических органов и систем, менее чем за 30 дней до начала исследования.

3 этап.

В условиях существующей хронической экспозиции при ингаляционном поступлении бенз(а)пирена, оксида алюминия и гидрофторида установлено, что у детей группы наблюдения среднее содержание бенз(а)пирена в крови регистрируется на уровне 0,007±0,001 мг/дм³, что в 1,8 раза выше относительно аналогичного показателя у детей группы сравнения.

Среднее содержание фторид-иона в моче у детей группы наблюдения составило 0,69±0,14 мг/дм³, что в 1,2-1,9 раза выше относительно данного показателя в группе сравнения и референтного уровня (р=0,0001).

Концентрация алюминия в моче детей группы наблюдения составила 0,011±0,001 мг/дм³, что превысило в 1,7 раза референтный уровень и 2,8 раза концентрацию алюминия в моче детей группы сравнения (р=0,0001-0,045).

Данные о содержании химических веществ в биосредах детей группы наблюдения и группы сравнения приведены в таблице 1.

4 этап.

Моделирование зависимости «концентрация химического вещества в крови/моче от концентрации химического вещества в атмосферном воздухе» позволило получить адекватные модели зависимости (таблица 2): содержание бенз(а)пирена в крови от дозы бенз(а)пирена в атмосферном воздухе (R²=0,10; р=0,01), содержание фторид-иона в моче от дозы гидрофторида в атмосферном воздухе (R²=0,08; р=0,04), содержание алюминия в моче от дозы оксида алюминия в атмосферном воздухе (R²=0,07; р=0,0001), что позволило обосновать концентрации указанных химических веществ в качестве маркеров ингаляционной экспозиции, а уровни алюминия (0,010-0,012  мг/дм³) и фторид-иона (0,55-0,83 мг/дм³) в моче, бенз(а)пирена в крови ((0,006-0,008)⋅10^-3 мг/дм³) могут свидетельствовать о повышенной опасности вероятности возникновения негативных эффектов со стороны органов, тропных к негативному действию перечисленных химических веществ.

5 этап.

Сформирован перечень лабораторных показателей для исследования ответных реакций организма детей исходя из наиболее вероятных негативных эффектов – нарушений здоровья у детей со стороны критических органов и систем, возникающих в ответ на воздействие бенз(а)пирена, алюминия и фторида:

- со стороны иммунной системы - уровень сывороточных иммуноглобулинов А, М, уровень иммуноглобулина G общего (IgG); иммуноглобулина G специфического (IgG_спец.) к бенз(а)пирену, алюминию и фтору, фагоцитарное число и фагоцитарный индекс в крови;

- со стороны костной системы – содержание N-остеокальцина, тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови, уровень ионизированного кальция в плазме крови;

- со стороны нервной системы – содержание глутаминовой кислоты, γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), серотонина, кортизола, нейротропина-3, уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови;

- со стороны органов дыхания – содержание лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов в крови, эозинофильно-лимфоцитарный индекс; содержание эозинофилов, нейтрофилов в назальном секрете, индекс эозинофилии; содержание иммуноглобулина Е общего (IgE), уровень антиоксидантной активности плазмы крови и малонового диальдегида (МДА).

6 этап.

В биосредах детей группы наблюдения установлены уровни лабораторных показателей достоверно отличающиеся от физиологической нормы и/или от уровня показателей группы сравнения (p≤0,05), при этом отражающие состояние критических органов и систем, тропных к действию бенз(а)пирена, оксида алюминия и гидрофторида (таблица 3).

На основании моделирования причинно-следственных связей между содержанием химического вещества в моче/крови и отклонения лабораторных показателей от физиологической нормы и/или по сравнению с показателем группы сравнения, установлены адекватности модели зависимости (таблица 4):

7 этап.

В результате установленных адекватных моделей зависимости обосновано 8 биомаркеров негативных эффектов:

- со стороны иммунной системы: повышенный (относительно физиологической нормы / или уровня показателей группы сравнения) уровень IgG общего в пределах 12,98-15,30 г/дм³, наличие IgG_спец. к бенз(а)пирену в пределах 0,11-0,214 усл. ед., понижение фагоцитарного числа в пределах 0,83-0,95 усл. ед. и фагоцитарного индекса 1,70-1,81 усл. ед.в крови;

- костной системы – повышенное содержание тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови в пределах 2,53-3,09 ЕД/дм³;

- нервной системы – повышенный уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови в пределах 4,09-5,59 мкг/дм³;

- органов дыхания – повышенный уровень IgE общего в сыворотке крови в пределах 58,99-196,63 МЕ/см³и МДА в плазме крови в пределах 2,37-2,61 мкмоль/см³; изменение которых патогенетически связанно с воздействием факторов экспозиции (оксид алюминия, бенз(а)пирен и гидрофторид).

8 этап.

Проведено определение вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы или уровня показателей группы сравнения при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех указанных химических веществ, но при их бинарной комбинации в различных сочетаниях.

При этом определение коэффициентов множественной логистической зависимости проводилось методом регрессионного анализа в программном модуле на языке R, в результате которого подбирались параметры модели, при которых наблюдалось наилучшее соответствие между предсказанными и наблюдаемыми значениями лабораторного показателя (биомаркера негативного эффекта) при различных уровнях содержания химического вещества в биосреде (биомаркера экспозиции).

Получают коэффициенты регрессии, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при изолированном действии химических веществ, а также при комбинированном действии указанных химических веществ в бинарной смеси (таблица 5).

Указанные коэффициенты регрессии (b_1, b₂, b₃, b₁b₂, b₁b₃, b₂b₃) использовали при расчете вероятности при изолированном воздействии (p₁), вероятности при изолированном и комбинированном воздействии (p) и при расчете дополнительной вероятности комбинированного воздействия трех веществ (Δp). Указанные данные приведены в таблице 6.

9 этап.

Проведено определение дополнительной вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта в результате эффектов комбинированного действия трех веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида в отношении развития негативных эффектов по отклонению биомаркера (таблица 6).

10 этап.

Проведена количественная оценка дополнительного риска ΔR нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества, в отношении развития негативных эффектов по отклонению биомаркера негативного эффекта (таблица 7).

Проведено сравнение полученной величины ΔR с величиной приемлемого уровня риска, принятого в значении меньше или равного 1·10^-5.

Данные, приведенные в таблице 7, показывают, что при комбинированном действии одновременно трех веществ формируется дополнительный к изолированному риск (ΔR) развития негативных эффектов со стороны иммунной системы (превышающий приемлемый уровень в 16,8-56,8 раза), костной (в 17,6 раза) и нервной систем (28,0 раза) и органов дыхания (в 46,0 раза).

Количественная оценка дополнительного риска в отношении развития негативных эффектов при комбинированном действии трех веществ показала, что могут формироваться дополнительные случаи заболеваний иммунной системы (по отклонению показателя негативного эффекта от 2 до 6 случаев на 10 тыс. экспонируемых детей), костной системы (по отклонению показателя негативного эффекта до 2 случаев на 10 тыс. экспонируемых детей), нервной системы (по отклонению показателя негативного эффекта до 3 случаев на 100 тыс. экспонируемых детей), органов дыхания (по отклонению показателя негативного эффекта до 5 случаев на 10 тыс. экспонируемых детей) (таблица 7).

Например, в колонке 4 таблицы 7, дополнительный риск отклонения биомаркеров негативных эффектов со стороны органов дыхания установлен по отклонению IgG к бенз(а)пирену 1,68⋅10^-4, фагоцитарному числу 5,68⋅10^-4, фагоцитарному индексу 4,52⋅10^-4. Округленные данные значения (1,68 округляем до 2; 5,68 округляем до 6; 4,52 округляем до 5) отражают возможные дополнительные случаи заболеваний иммунной системы (по отклонению показателя негативного эффекта) от 2 до 6 случаев на 10 тыс. (10^-4) экспонируемых детей.

Количественная оценка дополнительного риска ΔR нарушения здоровья у детей при изолированном и комбинированном действии веществ проведена в предлагаемом способе по параметрам причинно-следственных связей биомаркеров экспозиции (химических токсикантов) и негативных эффектов. Апробация способа выполнена для условий реальной аэрогенной хронической экспозиции одновременно бенз(а)пиреном, оксидом алюминия и гидрофторидом, составляющей 5,8 Rfc, 0,2 Rfc и 0,3 Rfc от референтного уровня соответственно.

Апробация методического подхода выполнена для условий реальной аэрогенной хронической экспозиции, формируемой тремя веществами, на примере оксида алюминия, гидрофторида и бенз(а)пирена в концентрациях, превышающих среднегодовой предельно допустимый уровень (ПДКс.г.) в 2,2 раза (в отношении бенз(а)пирена) и на уровне 0,1 ПДКс.г. и 0,3 ПДКс.г. (в отношении оксида алюминия и гидрофторида соответственно).

Данные, приведенные в этом примере, иллюстрируют реализацию предлагаемого способа на групповом уровне. В таблице 10 приведены данные о количестве детей в группах наблюдения и сравнения, имеющих превышение дополнительного риска относительно приемлемого уровня по отклонению биомаркера негативного эффекта. Указанные данные иллюстрируют достоверность предлагаемого способа.

Идентично предлагаемый способ реализуется и на популяционном уровне.

Для доказательства достоверности предлагаемого способа ниже приведены примеры его реализации на примерах конкретных детей (на индивидуальном уровне).

Пример 1. Девочка 5 лет, постоянно проживает на территории наблюдения. Пробы биосред характеризуются одновременным наличием алюминия, фторид-иона в моче, бенз(а)пирена в крови. Содержание в моче алюминия 0,009 мг/дм³, фторид-иона в моче 0,545 мг/дм³, бенз(а)пирена в крови 0,002·10^-6 мг/дм³.

В крови были определены следующие лабораторные показатели:

уровень IgG – 13,12 г/дм³,

уровень IgG_спец. к бенз(а)пирену – 0,11 усл. ед.,

фагоцитарное число - 0,72 усл. ед.

фагоцитарный индекс – 1,68 усл. ед.в крови;

содержание тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови - 2,93 ЕД/дм³;

уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови – 5,80 мкг/дм³;

уровень IgE общего в сыворотке крови – 115,3 МЕ/см³

уровень МДА в плазме крови – 2,49 мкмоль/см³.

Исходя из данных конкретного ребенка были установлены предлагаемым способом вероятность при изолированном воздействии химических веществ (p₁), вероятность при изолированном и комбинированном воздействии химических веществ (p), дополнительная вероятность комбинированного воздействия трех веществ (Δp) и дополнительный риск ΔR отклонения биомаркера негативного эффекта (нарушения здоровья). Данные приведены в таблице 8.

При комбинированном действии одновременно трех веществ формируется дополнительный к изолированному риск (ΔR) развития негативных эффектов со стороны иммунной системы (превышающий приемлемый уровень в 14,6-22,8 раза), костной (в 17,4 раза) и нервной систем (6,4 раза) и органов дыхания (в 21,0 раза). Сравнительные цифры приведены относительно величины приемлемого риска, меньшего или равного 1·10^-5.

Согласно данным по дополнительному риску следует ожидать, что у ребенка могут развиться заболевания иммунной, костной и нервной систем, органов дыхания. Изучение анамнеза по данным амбулаторно-поликлиническим картам показало, что ребенок страдает хроническим ринитом (МКБ-10: J31.0) и сопутствующей патологией в виде сколиоза (МКБ-10: М41), таким образом риск реализовался в развитии негативного эффекта со стороны органов дыхания, иммунной и костной систем. Поскольку влияние указанных химических веществ характеризуется усилением окислительной модификации белков эпителиальных клеток на фоне снижения барьерной функции слизистых с развитием воспалительных процессов, а также нарушением ремоделирования костной ткани.

При сохраняющемся аэрогенном комбинированном воздействии оксида алюминия, гидрофторида и бенз(а)пирена у данного ребенка через 12 месяцев установлен дополнительный диагноз в виде других расстройств вегетативной нервной системы (МКБ-10: G90.8). Таким образом, было доказано, что предлагаемый способ является достоверным.

Пример 2. Мальчик 7 лет, постоянно проживает на территории наблюдения. Пробы биосред характеризуются одновременным наличием алюминия, фторид-иона в моче, бенз(а)пирена в крови. Содержание в моче алюминия 0,010 мг/дм³, фторид-иона в моче 0,703 мг/дм³, бенз(а)пирена в крови 0,001·10^-6 мг/дм³. В крови были определены следующие лабораторные показатели:

уровень IgG – 11,25 г/дм³,

уровень IgG_спец. к бенз(а)пирену – 0,13 усл. ед.,

фагоцитарное число - 0,93 усл. ед.

фагоцитарный индекс – 1,75 усл. ед.в крови;

содержание тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови - 3,00 ЕД/дм³;

уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови – 6,12 мкг/дм³;

уровень IgE общего в сыворотке крови – 48,7 МЕ/см³

уровень МДА в плазме крови – 2,38 мкмоль/см³.

Исходя из данных конкретного ребенка были установлены предлагаемым способом вероятность при изолированном воздействии химических веществ (p₁), вероятность при изолированном и комбинированном воздействии химических веществ (p), дополнительная вероятность комбинированного воздействия трех веществ (Δp) и дополнительный риск ΔR отклонения биомаркера негативного эффекта (нарушения здоровья). Данные приведены в таблице 9.

При комбинированном действии одновременно трех веществ формируется дополнительный к изолированному риск (ΔR) развития негативных эффектов со стороны иммунной системы (превышающий приемлемый уровень в 21,6-30,2 раза), костной (в 19,6 раза) и нервной систем (10,2 раза) и органов дыхания (в 30,0 раза). Сравнительные цифры приведены относительно величины приемлемого риска, меньшего или равного 1·10^-5.

Согласно данным по дополнительному риску следует ожидать, что у ребенка могут развиться заболевания иммунной, костной и нервной систем, органов дыхания. Изучение анамнеза по данным амбулаторно-поликлиническим картам показало, что у ребенка в качестве основного диагноза установлена деформирующая дорсопатия (МКБ-10: M43.9), в качестве сопутствующего – другие расстройства вегетативной нервной системы (МКБ-10: G90.8). Поскольку влияние изучаемых химических веществ характеризуется усилением окислительной модификации белков эпителиальных клеток на фоне снижения барьерной функции слизистых с развитием воспалительных процессов. Таким образом, риск реализовался в развитии негативного эффекта со стороны костной и нервной систем.

При сохраняющемся аэрогенном комбинированном воздействии оксида алюминия, гидрофторида и бенз(а)пирена у данного ребенка через 12 месяцев установлен дополнительный диагноз в виде хронической болезни миндалин и аденоидов неуточненной (МКБ-10: J35.9). Таким образом, было доказано, что предлагаемый способ является достоверным.

Количество детей в группе наблюдения, имеющих превышение дополнительного риска относительно приемлемого уровня по отклонению установленных биомаркеров негативных эффектов, превышает в 1,2-1,9 раза относительно группы сравнения (табл.10). В практике гигиенических оценок необходим учет дополнительного риска развития негативных эффектов при более сложных типах комбинированного действия веществ, чем простая суммация, что позволит повысить объективность гигиенической оценки риска здоровью экспонируемого населения.

Таблица 1. Содержание химических веществ в биосредах детей исследуемых групп, мг/дм³

Вещество Референтный уровень,
мг/дм³ Среднее значение веществ в биосреде (M±m), мг/дм³ Достоверность различий Группа наблюдения Группа сравнения р¹ р² Бенз(а)пирен в крови 0,00±0,00 (0,007±0,001)·10^-6 (0,004±0,001)·10^-6 0,0001 0,0001 Фторид-ион в моче 0,356±0,061 0,690±0,14 0,560±0,15 0,045 0,0001 Алюминий в моче 0,0065±0,0035 0,011±0,001 0,004±0,001 0,0001 0,0001

р¹ – достоверность различий группы наблюдения и группы сравнения

р²– достоверность различий группы наблюдения и референтного уровня

Статистическая обработка полученных результатов выполнялась с учетом описания количественных признаков с использованием значения среднего (М) и ошибки репрезентативности (m), так как случайные величины анализируемых показателей соответствовали закону нормального распределения.

Таблица 2. Модели зависимости содержания химических веществ в биосредах детей от концентрации (среднесуточной) в атмосферном воздухе

Концентрация вещества
в атмосферном воздухе, мг/м³ Маркер экспозиции
(концентрация вещества
в биосреде), мг/дм³ Характеристика модели Параметры модели Коэффи-
циент
детерминации (R²) Критерий Фишера
(F≥3,65) Критерий
достовер
ности
(p≤0,05) b₀ b₁ Бенз(а)пирен Бенз(а)пирен в крови 0,006 165,616 0,10 36,10 0,01 Гидрофторид Фторид-ион в моче 0,6,91 7122 0,08 28,94 0,04 Оксид алюминия Алюминий в моче 0,004 5,094 0,07 25,34 0,0001

Таблица 3. Сравнительный анализ изменения лабораторных показателей у детей группы наблюдения и группы сравнения, отражающих состояние критических органов и систем

Показатель Физиол. норма Среднее значение и ошибка исследуемого показателя (M±m) Достоверность
различий средних между группами (p≤0,05) группа наблюдения группа сравнения Показатели иммунной системы IgG, г/дм³ 10,96-16 14,14±1,16 8,00±0,52 0,0001 IgM, г/дм³ 1,26-2,2 1,26±0,06 1,30±0,09 0,499 IgА, г/дм³ 1,17-2,2 1,34±0,09 0,95±0,09 0,0001 IgG спец. к бенз(а)пирену, усл. ед. 0-0,3 0,16±0,054 0,055±0,012 0,001 IgG к алюминию, усл. ед. 0-0,1 0,149±0,061 0,037±0,019 0,001 Фагоцитарное число, усл.ед. 0,8-1,2 0,89±0,06 1,00±0,07 0,024 Фагоцитарный индекс, усл.ед. 1,5-2 1,76±0,05 1,85±0,06 0,036 Показатели костной системы Ионизированный Ca, ммоль/дм³ 1,03-1,1 1,217±0,016 1,219±0,019 0,875 N-остеокальцин, нг/см³ 27,92-67,95 55,94±9,22 56,92±6,59 0,856 Тартрат-резистентная кислая фосфатаза, ЕД/дм³ 1,12-3,5 2,81±0,28 2,04±0,21 0,039 Показатели нервной системы Глутаминовая кислота, мкмоль/дм³ 83,24-131,24 105,2±5,48 102,462±6,09 0,489 Гамма-аминомасляная кислота, мкмоль/дм³ 0,039-0,319 0,224±0,036 0,192±0,034 0,188 Нейротропин-3, пг/см³ 5,72-8,18 7,778±0,653 7,02±0,25 0,031 Кортизол, нмоль/см³ 140-600 261,57±28,84 199,29±14,57 0,000 Серотонин, нг/см³ 80-450 161,64±38,81 135,35±19,42 0,205 Нейронспецифическая энолаза, мкг/дм³ 0-13 4,84±0,75 9,52±1,46 0,0001 Показатели органов дыхания Антиоксидантная активность плазмы крови, % 36,2-38,6 35,506±2,30 39,18±1,18 0,007 IgE общий, МЕ/см³ 0-49,9 127,81±68,82 76,94±33,99 0,027 Малоновый диальдегид плазмы, мкмоль/см³ 1,8-2,5 2,49±0,12 2,31±0,09 0,022 Лимфоциты, % 40-44 48,92±1,72 43,59±1,96 0,0001 Моноциты, % 5-6 9,62±0,49 6,89±0,41 0,0001 Эозинофилы, % 0-3 5,89±1,34 3,55±0,74 0,003 Эозинофильно-лимфоцитарный индекс, у.е. 0,015-0,02 0,107±0,029 0,062±0,012 0,006 Индекс эозинофилии, % 0-13 1,99±1,25 0,61±0,36 0,040 Нейтрофилы, ед./п.зр. 0-0 21,71±5,05 22,00±4,98 0,935 Эозинофилы, ед./п. зр. 0-0 5,43±3,39 1,73±1,01 0,042

Таблица 4. Модели зависимости изменения биохимических показателей у детей группы наблюдения и сравнения от содержания химических веществ в биосредах

Биомаркер экспозиции (вещество в крови/ моче) Биомаркер негативного эффекта (лабораторный показатель) Направление
изменения показателя Параметры модели Коэффициент детерминации (R²) Достоверность
различий
(р≤0,05) b₀ b₁ Бенз(а)пирен в крови IgG спец. к бенз(а)пирену Повышение -2,11 53,56 0,15 0,0001 IgE общий Повышение -0,97 51,03 0,11 0,000 IgG общий Повышение -2,63 101,03 0,73 0,0001 Фагоцитарное число Понижение -1,67 1,10 0,67 0,000 Фагоцитарный индекс Понижение -3,33 0,38 0,09 0,000 Алюминий в моче Малоновый диальдегид Повышение -0,75 82,86 0,25 0,0001 Нейронспецифическая энолаза Повышение -2,38 7,10 0,58 0,000 Фторид-ион
в моче Малоновый диальдегид Повышение -0,47 0,31 0,25 0,0001 IgE общий Повышение -0,69 1,81 0,05 0,000 Тартрат-резистентная кислая фосфатаза Повышение -2,66 49,52 0,04 0,004

Таблица 5

Орган-мишень/ система-мишень Биомаркер негативного эффекта Направление изменения показателя Коэффициенты регрессии при изолированном и комбинированном действии химических веществ фоновый уровень алюми-
ний
(х₁) бенз(а)-
пирен
(х₂) фтор
(х₃) алюминий и бенз(а)-
пирен
(х₁₂) алюминий
и фтор
(х₁₃) бенз(а)-
пирен и фтор
(х₂₃) b₀ b₁ b₂ b₃ b₁b₂ b₁b₃ b₂b₃ Иммунная система Иммуноглобулин IgG Повышение -2,0 132.3 0,0 0,0 0.0 -55,0 110,0 IgG к бенз(а)пирену Повышение -1,8 77,7 80,4 -0,8 -15704,6 88,2 -120,2 Фагоцитарное число Понижение -0,5 -106,9 0,0 -0,9 -12529,8 135,8 0,0 Фагоцитарный индекс Понижение 0,3 0,001 0,0 -6,3 0,001 550,9 0,0 Костная система Тартрат-резистентная кислая фосфатаза Повышение -0,3 -120,6 0,0 -7,5 0,0 657,1 673,9 Нервная система Нейронспецифическая энолаза Повышение -2,7 131,8 0,0 0,0 -12493,8 92,1 -149,6 Органы дыхания Иммуноглобулин IgE общий Повышение -0,6 41,0 0,0 -0,2 0,0 0,0 14,7 Малоновый диальдегид Повышение -0,4 0,01 0,0 -0,5 0,02 90,6 50,6

Таблица 6. Дополнительная вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта в результате эффектов комбинированного действия трех веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида

Орган-мишень/ система-мишень Биомаркер негативного эффекта Вероятность при изолированном воздействии веществ (p₁) Вероятность при изолированном и комбинированном воздействии веществ (p) Дополнительная вероятность комбинированного воздействия трех веществ (Δp) Иммунная система Иммуноглобулин IgG 0,340 0,267 -0,073 IgG к бенз(а)пирену 0,233 0,317 0,084 Фагоцитарное число 0,034 0,318 0,284 Фагоцитарный индекс 0,206 0,432 0,226 Костная система Тартрат-резистентная кислая фосфатаза 0,000 0,088 0,088 Нервная система Нейронспецифическая энолаза 0,140 0,154 0,014 Органы дыхания Иммуноглобулин IgE общий 0,418 0,352 -0,066 Малоновый диальдегид 0,284 0,514 0,230

Таблица 7. Дополнительный риск отклонения биомаркера негативного эффекта в результате эффектов комбинированного действия трех веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида

Орган-мишень/ система-мишень Биомаркер негативного эффекта Дополнительная вероятность комбинированного воздействия трех веществ (Δp) Дополнительный риск отклонения биомаркера негативного эффекта (нарушения здоровья):
ΔR = Δр · g,
случаи на количество экспонируемого населения Превышение дополнительного риска над уровнем приемлемого риска (1·10^-5), раз Иммунная система Иммуноглобулин IgG -0,073 -1,46⋅10^-4 - IgG к бенз(а)пирену 0,084 1,68⋅10^-4 16,8 Фагоцитарное число 0,284 5,68⋅10^-4 56,8 Фагоцитарный индекс 0,226 4,52⋅10^-4 45,2 Костная система Тартрат-резистентная кислая фосфатаза 0,088 1,76⋅10^-4 17,6 Нервная система Нейронспецифи-ческая энолаза 0,014 2,8⋅10^-5 28,0 Органы дыхания Иммуноглобулин IgE общий -0,066 -1,32⋅10^-4 - Малоновый диальдегид 0,230 4,60⋅10^-4 46,0

Таблица 8

Орган-мишень/ система-мишень Биомаркер негативного эффекта Вероятность при изолированном воздействии (p₁) Вероятность при изолированном и комбинированном воздействии (p) Дополни-тельная вероятность комбинированного воздействия трех веществ (Δp) Дополни-тельный риск отклонения биомаркера негативного эффекта (нарушения здоровья) Превыше-ние дополнительного риска над уровнем приемлемого риска (1·10^-5), раз Иммунная система Иммуноглобулин IgG 0,306 0,252 -0,054 -0,000108 - IgG к бенз(а)пирену 0,182 0,255 0,073 0,000146 14,6 Фагоцитарное число 0,078 0,192 0,114 0,000228 22,8 Фагоцитарный индекс 0,289 0,289 0,000 0,000 - Костная система Тартрат-резистентная кислая фосфатаза 0,004 0,091 0,087 0,000174 17,4 Нервная система Нейронспецифи-ческая энолаза 0,062 0,095 0,032 0,000064 6,4 Органы дыхания Иммуноглобулин IgE общий 0,423 0,423 0,000 0,000 - Малоновый диальдегид 0,329 0,434 0,105 0,00021 21,0

Таблица 9

Орган-мишень/ система-мишень Биомаркер негативного эффекта Вероятность при изолированном воздействии (p₁) Вероятность при изолированном и комбинированном воздействии (p) Дополни-тельная вероятность комбинированного воздействия трех веществ (Δp) Дополни-тельный риск отклонения биомаркера негативного эффекта (нарушения здоровья) Превыше-ние дополнительного риска над уровнем приемлемого риска (1·10^-5), раз Иммунная система Иммуноглобулин IgG 0,334 0,254 -0,080 -0,000160 - IgG к бенз(а)пирену 0,174 0,282 0,108 0,000216 21,6 Фагоцитарное число 0,057 0,208 0,151 0,000302 30,2 Фагоцитарный индекс 0,279 0,279 0,000 0,000 - Костная система Тартрат-резистентная кислая фосфатаза 0,001 0,099 0,098 0,000196 19,6 Нервная система Нейронспецифи-ческая энолаза 0,062 0,113 0,051 0,000102 10,2 Органы дыхания Иммуноглобулин IgE общий 0,426 0,426 0,000 0,000 - Малоновый диальдегид 0,311 0,461 0,150 0,0003 30,0

Таблица 10

Орган-мишень/ система-мишень Биомаркер негативного эффекта Превышение дополнительного риска над уровнем приемлемого риска (1·10^-5), раз Количество детей, имеющих превышение дополнительного риска относительно приемлемого уровня по отклонению биомаркера негативного эффекта,  % группа наблюдения группа сравнения Иммунная система IgG к бенз(а)пирену 16,8 24,4 0,0 Фагоцитарное число 56,8 11,1 9,1 Фагоцитарный индекс 45,2 22,2 14,5 Костная система Тартрат-резистентная кислая фосфатаза 17,6 7,7 4,7 Нервная система Нейронспецифическая энолаза 28,0 13,2 7,8 Органы дыхания Малоновый диальдегид 46,0 50,8 27,2

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской экологии, и может быть использовано для количественной оценки дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества. Выделяют территорию наблюдения с постоянным присутствием в атмосферном воздухе химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, и/или с их повышенной, по сравнению с предельно-допустимой концентрацией в атмосферном воздухе, и территорию сравнения, характеризующуюся отсутствием превышений гигиенических нормативов содержания указанных химических веществ в атмосферном воздухе. Производят выборку групп детей возраста 4-7 лет на территории наблюдения и на территории сравнения. У детей из групп наблюдения и сравнения отбирают пробы мочи и пробы крови, определяют в пробах концентрацию алюминия и фторид-иона в моче, бенз(а)пирена в крови. При выявлении концентрации биомаркеров экспозиции: содержания в моче ребенка алюминия 0,010-0,012 мг/дм³ и фторид-иона 0,55-0,83 мг/дм³, и бенз(а)пирена в крови ребенка (0,006-0,008)⋅10^-3 мг/дм³, формируют перечень лабораторных показателей, которые этиопатогенетически связаны с наиболее вероятными негативными эффектами – нарушениями здоровья у детей со стороны критических органов и систем, возникающими в ответ на воздействие химических веществ: оксида алюминия – нервная система и органы дыхания, бенз(а)пирена – иммунная система, гидрофторида – костная система и органы дыхания. Определяют у детей из группы наблюдения биомаркеры негативных эффектов: со стороны иммунной системы – уровень иммуноглобулина G общего (IgG), г/дм³; иммуноглобулина G специфического (IgG_спец.) к бенз(а)пирену, усл ед, фагоцитарное число, усл ед, и фагоцитарный индекс в крови, усл ед в крови; со стороны костной системы – показатель тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови, ЕД/дм³; со стороны нервной системы – уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови, мкг/дм³; со стороны органов дыхания - содержание иммуноглобулина Е общего (IgE), МЕ/см³, и уровень малонового диальдегида (МДА), мкмоль/см³, в плазме крови. При выявлении у ребенка по одной или нескольким системам количественных значений биомаркеров негативных эффектов: со стороны иммунной системы: уровня IgG общего 12,98-15,30 г/дм³, IgG_спец. к бенз(а)пирену 0,11-0,214 усл. ед., фагоцитарного числа 0,83-0,95 усл. ед. и фагоцитарного индекса 1,70-1,81 усл. ед.; костной системы – содержания тартрат-резистентной кислой фосфатазы 2,53-3,09 ЕД/дм³; нервной системы – уровня нейронспецифической энолазы 4,09-5,59 мкг/дм³; органов дыхания – уровня IgE общего 58,99-196,63 МЕ/см³ и МДА 2,37-2,61 мкмоль/см³; производят определение вероятности p выявленного биомаркера негативных эффектов по формуле: , где p – вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их бинарной комбинации; x_1, x_2, x₃ – концентрация алюминия в моче ребенка, фторид-иона в моче ребенка и бенз(а)пирена в крови ребенка, соответственно, при экспозиции оксидом алюминия, бенз(а)пиреном и гидрофторидом, мг/дм³; b₀ – коэффициент регрессии, приведенный в таблице 5 описания, характеризующий уровень вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы, независимо от влияния изучаемых маркеров экспозиции – фоновый уровень; b₁, b₂, b₃, b₁₂, b₁₃, b₂₃ – коэффициенты регрессии, приведенные в таблице 5 описания, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при изолированном действии оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, а также при их комбинированном действии в бинарной смеси. Производят определение вероятности p₁ выявленного биомаркера негативных эффектов по формуле: p₁ =, где p₁ – вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов действия оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида при их изолированном действии. Определяют дополнительную вероятность Δр выявленного биомаркера негативных эффектов по формуле: Δр = р - p₁, где Δр – дополнительная вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта в результате эффектов комбинированного действия оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида. Количественно определяют дополнительный к изолированному действию оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида риск ΔR выявленного биомаркера негативных эффектов по формуле: ΔR = Δр · g, где ΔR – дополнительный риск комбинированного действия оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида по отклонению биомаркера негативного эффекта; Δр – дополнительная вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм; g – показатель тяжести, равный 0,002. Сравнивают полученную величину ΔR с критерием приемлемости риска, равным или меньше 1⋅10^-5. При ΔR больше критерия приемлемости риска делают вывод о риске нарушения здоровья ребенка в отношении негативного эффекта. Способ обеспечивает возможность информативной количественной оценки риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет под воздействием оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, за счет анализа параметризированных причинно-следственных связей экспозиции воздействующих веществ и негативных эффектов. 1 з.п. ф-лы, 10 табл., 2 пр.

1. Способ количественной оценки дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, по сравнению с изолированным действием каждого вещества,

характеризующийся тем, что

выделяют территорию наблюдения с постоянным присутствием в атмосферном воздухе химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, и/или с их повышенной, по сравнению с предельно-допустимой концентрацией в атмосферном воздухе,

и территорию сравнения, характеризующуюся отсутствием превышений гигиенических нормативов содержания указанных химических веществ в атмосферном воздухе,

производят выборку групп детей возраста 4-7 лет на территории наблюдения и на территории сравнения,

у детей из групп наблюдения и сравнения отбирают пробы мочи и пробы крови,

определяют в пробах концентрацию алюминия и фторид-иона в моче, бенз(а)пирена в крови,

при выявлении концентрации биомаркеров экспозиции: содержания в моче ребенка алюминия 0,010-0,012 мг/дм³ и фторид-иона 0,55-0,83 мг/дм³, и бенз(а)пирена в крови ребенка (0,006-0,008)⋅10^-3 мг/дм³, формируют перечень лабораторных показателей, которые этиопатогенетически связаны с наиболее вероятными негативными эффектами – нарушениями здоровья у детей со стороны критических органов и систем, возникающими в ответ на воздействие химических веществ: оксида алюминия – нервная система и органы дыхания, бенз(а)пирена – иммунная система, гидрофторида – костная система и органы дыхания;

в биосредах детей групп наблюдения и сравнения определяют лабораторные показатели из установленного перечня, отражающего состояние указанных критических органов и систем;

в группе наблюдения выделяют те лабораторные показатели, уровень которых достоверно отличается от физиологической нормы и/или от уровня показателей группы сравнения;

определяют у детей биомаркеры негативных эффектов: со стороны иммунной системы – уровень иммуноглобулина G общего (IgG), г/дм³; иммуноглобулина G специфического (IgG_спец.) к бенз(а)пирену, усл.ед, фагоцитарное число, усл.ед, и фагоцитарный индекс в крови, усл.ед в крови; со стороны костной системы – показатель тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови, ЕД/дм³; со стороны нервной системы – уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови, мкг/дм³; со стороны органов дыхания – содержание иммуноглобулина Е общего (IgE), МЕ/см³, и уровень малонового диальдегида (МДА), мкмоль/см³, в плазме крови,

проводят математическое моделирование причинно-следственных связей между содержанием химического вещества в моче/крови – биомаркер экспозиции, и ответной реакцией организма ребенка через отклонения лабораторных показателей от физиологической нормы и/или по сравнению с показателем группы сравнения – биомаркера негативного эффекта, определяя при этом количественные значения биомаркеров негативных эффектов: со стороны иммунной системы: повышенный уровень IgG общего в пределах 12,98-15,30 г/дм³, наличие IgG_спец. к бенз(а)пирену в пределах 0,11-0,214 усл..ед., понижение фагоцитарного числа в пределах 0,83-0,95 усл..ед. и фагоцитарного индекса 1,70-1,81 усл..ед. в крови; костной системы – повышенное содержание тартрат-резистентной кислой фосфатазы в сыворотке крови в пределах 2,53-3,09 ЕД/дм³; нервной системы – повышенный уровень нейронспецифической энолазы в сыворотке крови в пределах 4,09-5,59 мкг/дм³; органов дыхания – повышенный уровень IgE общего в сыворотке крови в пределах 58,99-196,63 МЕ/см³ и МДА в плазме крови в пределах 2,37-2,61 мкмоль/см³; изменение которых патогенетически связанно с воздействием факторов экспозиции;

методом регрессионного анализа подбирают параметры модели с наилучшим соответствием между предсказанными и наблюдаемыми значениями лабораторного показателя – биомаркера негативного эффекта, при различных уровнях содержания химического вещества в биосреде – биомаркера экспозиции, и получают коэффициенты регрессии, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при изолированном действии химических веществ, а также при комбинированном действии указанных химических веществ в бинарной смеси,

производят определение вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы и/или от аналогичного показателя в группе сравнения при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех указанных химических веществ, но при их бинарной комбинации в различных сочетаниях, по следующей формуле:

где p – вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех химических веществ, при их бинарной комбинации;

x_1, x_2, x₃ – концентрация алюминия в моче ребенка, фторид-иона в моче ребенка и бенз(а)пирена в крови ребенка, соответственно, при экспозиции оксидом алюминия, бенз(а)пиреном и гидрофторидом соответственно, мг/дм³;

b₀ – коэффициент регрессии, приведенный в таблице 5 описания, характеризующий уровень вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы, независимо от влияния изучаемых маркеров экспозиции - фоновый уровень;

b₁, b₂, b₃, b₁₂, b₁₃, b₂₃ – коэффициенты регрессии, приведенные в таблице 5 описания, характеризующие скорость нарастания вероятности отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при изолированном действии химических веществ, а также при комбинированном действии указанных химических веществ в бинарной смеси;

затем определяют дополнительную вероятность Δр отклонения биомаркера негативного эффекта, по расчету разницы вероятности p отклонения биомаркера негативного эффекта в полученной модели, включающей одновременно параметры изолированного и комбинированного действия трех веществ в их бинарной комбинации, и вероятности p₁ отклонения биомаркера негативного эффекта в модели, включающей параметры только изолированного действия химических веществ, по следующей формуле: Δр= р - p₁,

где вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов изолированного и комбинированного действия трех веществ, при их бинарной комбинации,

p₁ = вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта от физиологической нормы при одновременном развитии эффектов действия трех веществ при их изолированном действии,

т.е. Δ–,

далее количественно определяют дополнительный к изолированному действию химических веществ риск ΔR, обусловленный аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ в отношении развития нарушения здоровья, по отклонению соответствующих им биомаркеров негативных эффектов, при комбинированном действии трех веществ, по следующей формуле:

ΔR = Δр · g,

где ΔR – дополнительный риск комбинированного действия трех веществ по отклонению биомаркера негативного эффекта;

Δр – дополнительная вероятность отклонения биомаркера негативного эффекта, обусловленного аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм,

g – показатель тяжести, экспертно равный 0,002;

сравнивают полученную величину дополнительного риска ΔR с критерием приемлемости риска, равного величине меньшей или равной 1⋅10^-5, и в случае превышения величины установленного дополнительного риска ΔR относительно величины приемлемого риска и делают вывод о риске нарушения здоровья ребенка в отношении конкретного негативного эффекта.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что количественная оценка дополнительного риска нарушения здоровья у детей 4-7 лет, обусловленная аэрогенным комбинированным воздействием химических веществ: оксида алюминия, бенз(а)пирена и гидрофторида, при их одновременном поступлении в организм, производится на популяционном, групповом и индивидуальном уровнях.