Состояние адаптационного резерва сердечно-сосудистой системы у детей, проживающих на экологически неблагополучных территориях

Актуальность исследования
Металлургическое производство является одним из основных загрязнителей окружающей среды во многих регионах Российской Федерации на долю которого приходится более 40% общероссийских валовых выбросов вредных веществ, в т.ч. тяжелых металлов.
По данным Росгидромета к чрезвычайно опасной категории загрязнения тяжелыми метал-лами в 2010 году отнесено 0,5% населенных пунктов России, к опасной - 3,7%, к умеренно опасной - 10%. Концентрация вредных веществ в атмосфере и водной среде крупных метал-лургических центров (Липецк, Магнитогорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Челябинск, Черепо-вец) значительно превышает допустимые нормы. Валовый выброс вредных веществ в атмо-сферный воздух на данных территориях составляет от 236 до 415 тыс. тонн. Сточные воды предприятий металлургического профиля загрязнены солями тяжелых металлов (никеля, свинца, хрома, марганца, ванадия), а загрязнение почвенного покрова превышает ПДК в 2-5
и более раз (в Рудной Пристани (Приморский край) - 300 ПДК (свинец), в Белово (Кемеровская область) - 50 ПДК (свинец), в г. Ревда (Свердловская область) - 5 -7 ПДК (свинец, ртуть).
Увеличение суммарного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных вод и почвы тяжелыми металлами усиливает выраженность негативных изменений в физическом развитии: у 51,6% детей отмечаются нарушения функционального состояния сердечно-сосу- дистой системы; у 35% - дисгармоничное физическое развитие, наблюдается снижение вре- мени задержки дыхания и объема жизненной емкости легких; повышается распространен- ность функциональных нарушений со стороны костно-мышечной (23,3%), нервной (15,8%), эндокринной систем и обмена веществ (13,6%).
Тяжёлые металлы могут влиять и на обменные процессы в кардиомиоцитах. Это предположение подтверждается данными ряда авторов, показавших, что двухвалентные катионы металлов (кобальт, свинец, никель, марганец и др.) подавляют транспорт ионов кальция через мембраны кардиомиоцитов, т. е. являются его антагонистами;

Цель:
Bзучение связи нарушений адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы с уровнем и спектром токсикантной нагрузки.
Для решения мною были обозначены следующие цели:
1.Оценить состояние экологической ситуации т.е. факторов среды обитания на тех территориях, где проживают исследуемые группы.
2.Изучить содержание химических токсикантов промышленного происхождения.
3.Провести сравнительную оценку фунционального состояния сердечно-сосудистой системы и вегетативной нервной системы (по данным ЭКГ, УЗИ сердца, КИГ)
Цель и задачи

Объект исследования - среда обитания (атмосферный воздух, вода, почва) территорий исследования и дети, проживающие на территориях исследования.
Предмет исследования -
параметры качества объектов среды обитания (атмосферный воздух, почва, питьевая вода),
уровень загрязнения биосред химическими токсикантов промышленного происхождения ,
Состояние средечно- сосудистой и нервной системы у исследуемых групп, и разнообразных реакций на организм,
Связь загрязнения биосред с состоянием сердечно-сосудистой и нервной систем.
Предмет и объекты исследования

Дизайн исследования
Характеристика
территорий
Исследования
и обзор
экоситуации
Оценка
качества
атмосферного
воздуха,
питьевой
воды, и почвы
Изучение
состояния
процессов
Адаптации
Сравнитель-
ная оценка
фунционального
состояния
сердечно
-сосудистой
системы
Исследование
разл.
методов
диагностикки
состояния
систем
Оценка
функциональ-
ного
состояния
вегетативной
нервной
системы
Изучение связи нарушений возможностей
адаптации С-СС
с всем спектром токсикантной нагрузки
Изучение
содержания
тяжелых
металлов
в крови и почве
(марганец,
хром,
ванадий,
никель,
свинец)
Изучение территорий
исследования
(г. Соликамск, Кизел, Оханск)
Изучение физического развития
и адаптационных процессов у детей
(дети 6-7 лет; г. Соликамск – 278 чел. – группа наблюдения;
Кизел 102 чел. - группа контроля. Всего – 380 чел.)

Методы и объем исследования
Изучение
состояния
процессов
адаптации
Собственные
исследования
Исследование
показателей
физического и
морфологического
развития
Изучение
содержания
тяжелых металлов
в крови (марганец,
хром, ванадий,
никель, свинец)
Изучение физического развития и адаптационных процессов у детей
Экологические
данные и
ежегодные доклады
Метод
выкопировки
данных из карт
индивид.
развития
Соматометри-
ческие, сомато-
скопические,
физиометричес-
кие методы
(3040 ед. инф.
собственных
исследований,
2280 протоколов);
1900 расчетных
показателейем
Лабораторные
методы:
- общеклинические
- биохимические
иммунофер-
ментный анализ
12760 исследований
по 34 показателям;
Протоколы
инструменталь-
ных исследований:
КИГ
ЭКГ
Аппаратная
акупунктурная
рефлексо
диагностика
Анализ условий
жизни и
особенностей
развития
детей
Методы атомно-
абсорбционного
и масс-спектро-
метрического анализа (всего – 380 протоколов,
1900 элементо-
определений)
Математическое
моделирование
зависимости
«среднесуточная доза загрязнения – концентрация
контаминанта в крови» (18 доз, 10 моделей)

Общая площадь – 166,55 км2, население –
95, 514 тысяч человек.
Водоснабжение
из подземных источников.
к положению 1
Характеристика территорий исследования
Валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу – 10144,819 тыс. т. (2013 г.) сокр.на 5% к 2011г.
Доля тяжелых металлов = >50%,
но есть снижение по железу, марганцуи др.
1 место по коэффициенту токсичности = 23,63 (2013 г.)
2 место –
Ведущее место в структуре экономики занимает добыча калийных солей (ОАО «Уралкалий») и
ОАО «Соликамскбумпром»
+ Оборонный завод « Урал»
Кизел
Соликамск
Общая площадь – 75,81 т.км2, население – 16,642 тыс.человек
Отсутствуют крупные промышленные пред-приятия, но много мелких предприятий разного типа.
– Тяжёлая экологическая обстановка
– Доля тяжелых металлов – низкий. Основа – производные нефти (бензол, ацетон, этиловый спирт идр.) + оксид железа.
– Основноре влияние- отходы прозв-в
- 1-е место по загр. Сточных вод.
г. Соликамск
Г.Кизел:

Характеристика территорий исследования
Главным и самым
Крупным
предприятием
города является
Оханская швейная
фабрика
Насленение – 7,096
т.чел (2015)
Площадьн –
Незначительная.
Площадь городского
Поселения –
105,14 км²
Стабильная экологическая ситуация
Средний уровень выбросов ниже, чем по ПК
Проблема качества питьевой воды из-за состояния всех узлов водоснабжения

к положению 1
Качество атмосферного воздуха территорий исследования
В пробах атмосферного воздуха обнаружено превышение гигиенических нормативов:
по марганцу – до 2,19 ПДКс.с.,
по ванадию – до 1,2 ПДКс.с.,
по свинцу – до 3 ПДКс.с. и 5 ПДКм.р. ,
по никелю – 1,1 ПДКм.р.
Атмосферный воздух:
г. Кизел:
г. Соликамск
В пробах атмосферного воздуха обнаружено присутствие тяжелых металлов:
марганец – до 0,02 ПДКс.с., 0,0016 ПДКм.р.,
никеля – до 0,003 ПДКс.с., 0,002 ПДКм.р.,
Ванадий, хром и свинец – не обнаружены
Поля распределения среднегодовых
концентраций ванадия
Поля распределения
среднегодовых
концентраций марганца

к положению 1
Качество поверхностных источников питьевого водоснабжения, питьевой воды и почвы территорий исследования ПЕРЕДЕЛАЮ
Чусовой
Ильинский
Водоснабжение – из поверхностных водоисточ- ников (р. Чусовая и Усьва);
В воде поверхностных водоисточников среднего- довая концентрация марганца достигает 7 ПДК, хрома 6+ - 0,5 ПДК
Почва загрязнена марганцем, ванадием, хромом, свинцом в концентрациях от 34 до 450 мг/кг; Суммарный показатель химического загрязнения почв в 1,4 раза превышает допустимый уровень
- Водоснабжение – из подземных водоисточ- ников;
- Обеспеченность населе- ния доброкачественной водой по официальным данным составляет 100,0%.
г. Соликамск:
г. Кизел:
По суммарному пока- зателю химического загрязнения, почва соответствует санитарно-гигиеническим требова- ниям
В пробах питьевой воды установлено наличие марганца на уровне
0,01-0,03 ПДК
В пробах питьевой воды установлено наличие марганца на уровне
0,01-0,03 ПДК

к положению 1
Содержание тяжелых металлов и органических соединений в крови исследуемых детей (М±m), мг/дм3

к положению 2
Оценка наследственных факторов
(по данным анкетирования)
Наследственные заболевания в семьях детей сравниваемых групп встречались с близкой частотой (р=0,69)

к положению 2
Ретардация физического развития у детей с повышенным уровнем содержания тяжелых металлов в крови
Грациализация
физического
развития
Децелерация
физического
развития
Ретардация
физического
развития
Дисгармоничность
физического
развития
Количество детей
с показателями роста выше и ниже нормы
в 1,7-2,1 раза превышало группу контроля
(р≤0,01)
Показатель массы тела в 1,3 раза реже соответствовал физиологической норме, а избыток или дефицит массы тела встречались в 1,9-2,2 раза чаще контроля
(р≤0,01-0,05)
В группе наблюдения мезосоматотип встречался в 1,6 раза реже, а макросоматическое и микросоматическое телосложение - в 2,4-3,5 раза чаще (р≤0,01-0,05)
Соматотип
Масса тела
Рост детей

к положению 2
Адаптационные резервы вегетативной нервной системы у детей с повышенным уровнем содержания тяжелых металлов в крови
В период покоя характерна стойкая симпатикотония с развитием напряжения компенсаторных механизмов вегетативной регуляции и высокой активности гуморально-метаболического звена вегетативной нервной системы (р=0,04-0,001)

к положению 2
Морфологические особенности развития детей с повышенным уровнем содержания тяжелых металлов в крови
Стигмы дизэмбриогенеза
Количество детей, имеющих 5 и более стигм дизэмбриогенеза в 3,5 раза выше группы контроля (р≤0,001)

к положению 2
Адаптационные резервы вегетативной нервной системы у детей с повышенным уровнем содержания тяжелых металлов в крови
В период покоя характерна стойкая симпатикотония с развитием напряжения компенсаторных механизмов вегетативной регуляции и высокой активности гуморально-метаболического звена вегетативной нервной системы (р=0,04-0,001)

к положению 3
Связь нарушений физического, морфологического развития и адаптационных процессов детей с повышенным уровнем содержания тяжелых металлов в крови
Нарушения физического, морфологического развития и адаптационных процессов
Физическое развитие
Адаптационные процессы
Морфологическое развитие
Pb, Mn
R2=0,28÷0,54
Pb, Mn, Ni, Cr R2=0,14÷0,32
Pb, Mn, Cr
R2=0,23÷0,48
↓ рост у 30%;
↓ массы тела у 32%%;
↓ мышечной силы у 100%;
↓ биологического возраста у 21%;
↓ ЖЕЛ на 20%
↓ резервных возможностей дыхательной системы на 20%
↓ активности симпатического звена ВНС при нагрузке в 2,6 раза
↓ активности гуморально-метаболического звена ВНС при нагрузке в 2,8 раза
↑ частоты рестриктивных нарушений в 3,8 раза
↑ частоты сколиоза в 1,5-2,5 раза;
↑ частоты плоскостопия в 1,5-2,4 раза

к положению 3
Состояние обменных процессов у детей с повышенным уровнем содержания тяжелых металлов в крови
Нарушения обменных процессов
Минеральный
обмен
Электролитный
обмен
Уровень
гормонов
Уровень
витаминов
Окисл.антиокислреакции
Костный
метаболизм
Фермент.-cинтетическая функция гепатоцитов
Ni,
R2=0,24
Pb, Ni,
R2=0,29÷0,35
Pb, Ni, Mn, Va, R2=0,16÷0,39
Pb, Mn, Va R2=0,19÷0,37
Pb, Mn,
R2=0,37÷0,38
Mn,
R2=0,28
Ni,
R2=0,32
↓ общего Са у 33% ;
↓ ионизиро-
ванного Са у 56%
↓ Na/K коэффи-
циента
у 30,8%
↑ МДА у 47,1%
↑ АОА у 36,5%
↓ АОА у 30,8%
↑ гидроперекиси липидов у 43%
↑ глутатионпер- оксидазы у 83%
↑ АСАТ у 33,3%
↓ активности холинэстеразы у 52%
↑ сиаловых кислот у 15,6%
дефицит витаминов С, В6 и В12 у 9,6-
21,9%
↑ кортизола
и ТТГ
↓ ЛГ, ФСГ, пролактина, тестостеро-
на и Т4 своб. у 18,6 -36,3%
↑ С-концевых телопептидов
↓ активности тартрат-резистентной кислой фосфатазы

Выводы
У детей с повышенным содержанием токсикантов в крови нарушения процессов возбудимости миокарда регистрируются в 1.5 раза чаще
У детей с содержанием в крови тяжелых металлов, в 1,5-5,3 раза выше референтного предела, установлено увеличение в 1,6-3,5 раза соматометрических, физиометрических и морфологических нарушений физического развития и в 1,5-3,7 раза – нарушений адаптационных процессов, на 31-35% детерминированных повышенным содержанием марганца, свинца, хрома, никеля и ванадия в крови.
Комплекс полученных результатов позволяет говорить о том, что наиб.значимые нарушения с-сс возникают у детей, проживающих на экологически неблагополучных территориях с многокомпонентным характером токсикантной нагрузки.