ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ РИСКА АУТОИММУННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

В настоящее время одной из актуальных проблем является распространение аутоиммунных заболеваний в промышленно развитиях станах и среди молодого трудоспособного населения. Аутоиммунные заболевания полиэтиологичны и многофакторны и понимание механизмов их развития является одной из наиболее сложных и трудных задач. Большое количество исследований указывает на ряд причин способствующих дизрегуляици иммунных механизмов приводящих к развитию аутоиммунных заболеваний. Развитие аутоиммунных заболеваний зависит, прежде всего, от генетической восприимчивости и влияния окружающей среды. При этом на долю наследственности приходится 1/3 общего риска, в то время как на долю остальных факторов приходится 70% [4].

Большинство аутоиммунных заболеваний чаще распространены у женщин, чем у мужчин, что вероятно связано с особенностями гормонального статуса организма. Например, такие стероидные гормоны как эстрогены и андрогены влияют на производство антител и увеличение иммунореактивности, гормоны стресса, например глюкортикоиды, модулируют иммунореактивность, и с одной стороны способствуют снижению провоспалительных цитокинов как IFN-γ и TNF-α, а с другой - стимулируют выработку противовоспалительных цитокинов, таких как IL-4, IL-10 и TGF-β [4, 5].

Несмотря на многообразие аутоиммунных болезней все же есть некоторые общие патогенетические механизмы их развития: присутствие аутоантител и воспаление. На сегодняшний момент известно три патогенетических механизма ведущих к развитию аутоиммунных заболеваний: 1) гиперактивность В- или Т-лимфоцитов; 2) изменения в системе распознавания чужеродных или собственных антигенов (АГ); 3) нарушение регулирующих механизмов, ограничивающих развитие иммунного ответа [3].

В качестве возможных причин развития аутоантител, рассматриваются и такие как: преждевременное старение лимфоцита, потеря теломер в Т-клетках и не способность их к восстановлению, дефект стволовых клеток [4].

Экологические факторы питания: пищевые добавки, пестициды, радионуклиды, избыточность или недостаточность какого-либо химического элемента в окружающей среде так же могут привести к нарушению иммунных механизмов и потере иммуннотолерантности. Некоторые ксенобиотики, такие как полициклические и полигалогенизированные углеводороды, тяжелые металлы, в некоторых случаях могут являться главной причиной развития аутоиммунных заболеваний у генетически восприимчивых людей [4,5].

В большинстве cлучаев представляется весьма сложно определить весь спектр токсикантов воздействующих на человека и установить причинно-следственные связи, между токсичностью ксенобиотика и развитием той или иной болезни. Показано, что такие ксенобиотики как асбест могут вызывать такие болезни как ревматоидный артрит, системную красную волчанку и скрелодермию [6]. Никель и кадмий могут привести к патологиям эндокринной системы [1]. Ртуть может является аллергенным детерминантом, так как приводит к протеолизу клеток и формированию фрагментов белка, к которым В и Т-лимфоциты не толерантны. Исследования на животных показали, что отдельные гены под влиянием ртути могут, как инициировать, так и подавлять иммунные ответы. Например, дефицит гена Daf1 (фактор ускорения распада) усиливает системный ответ органа, и определяет аутоиммунитет [6]. Очевидно, поэтому можно объяснить отсутствие аутоиммунных заболеваний у людей, живущих на территориях с неблагоприятной экологической обстановкой.

Интоксикация организма тяжелыми металлами зависит не только от дозы и чувствительности организма, но так же и в каком виде эти тяжелые металлы поступают в организм. Токсичность, ртути определяется её склонностью к высокому комплесообразованию, в нулевой степени окисления ртуть не опасна для живых организмов, при комнатной температуре ртуть окисляется до Hg²⁺и в виде паров поступая в организм, связывается с биологически активными группами белков (сульфгидрильных, аминных, карбоксильных и т.д.) приводя к нарушению окислительного фосфорилирования в клетках печени и почек [2]. Таким образом, пары ртути и особенно алкилированные органические соединения (метил ртуть CH₃Hg⁺) наиболее опасны, и ведут себя как активные формы кислорода (АФК) приводя к нарушению клеточного-редокс потенциала и оксидативному стрессу.

Состав соединений тяжёлых металлов в природе очень разнообразен, в то время как соединения тяжелых металлов поступающие в окружающую среду от источников промышленности представлены в основном оксидами. Кроме того, существенным фактором риска для здоровья будет являться и степень загрязнённости территории тяжелыми металлами.

Целью нашей работы было изучение экотоксикологических факторов риска аутоиммунных заболеваний у населения, проживающего в неблагоприятных условиях окружающей среды Центрального Федерального округа (ЦФО). Задачами нашего исследования явились: изучение статистических данных загрязнённости территории ЦФО тяжелыми металлами (ТМ) и числа случаев аутоиммунных заболеваний; оценка достоверности степени загрязнённости ТМ и числа случаев аутоиммунных заболеваний; определение корреляционной зависимости возможного развития аутоиммунных заболевания от концентраций ТМ в окружающей среде; оценка относительного риска развития аутоиммунных заболеваний для людей, проживающих на более загрязнённых территориях ЦФО.

Материалы и методы исследования:

Для исследования были использованы статические данные степени загрязнённости некоторыми (кадмий, свинец, ртуть) тяжелыми металлами (ТМ) на территории ЦФО за период с 2010 по 2015 год. Учитывая отсутствие полноценной статической базы данных по аутоиммунным заболеваниям в России, мы проаназировали несколько научно-исследовательских работ посвящённых распространённости, этиологии и патогенезу аутоиммунных заболеваний. Анализ научной литературы, позволил собрать статистические данные за последние 15 лет по некоторым аутоиммунным заболеваниям. Учитывая неравномерность загрязнения ТМ ЦФО, мы провели районирование ЦФО по степени загрязнённости ТМ. Статистический и корреляционный анализ проводились при заданном уровне значимости p<0,05, оценка относительного риска с помощью программы MedCalc 16.2.1

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты нашего исследования показали, что поступление ТМ от промышленных источников за период с 2010 по 2015 год, было неравномерным (гист. 1).

Гистограмма 1

Суммарное поступление тяжелых металлов в окружающую среду за период с 2010 по 2015 год (тыс. кг/год)

Наиболее высокое содержание свинца в окружающей среде было в 2012 году, а кадмием в 2015 году, поступление ртути было незначительным в пределах ПДК.

Большое количество научно-исследовательских работ в России и за рубежом, посвященным аутоиммунным заболеваниям показали, что общее количество людей имеющих аутоиммунные заболевания во всем мире растет. Отсутствие полноценной статистической базы можно объяснить трудностью определения этиологии и патогенеза аутоиммунных заболеваний, проведения дорогостоящих анализов на выявление аутоантител, а так же обоснования диагноза у заболевших пациентов. В связи, с чем мы нашли несколько работ посвященных распространённости трем аутоиммунным заболеваниям, а так же несколько работ, в которых были отмечены несколько случаев аутоиммунных заболеваний таких как тиреодит Хашимото, рассеянный склероз, сахарный диабет I типа и т.д., они так же были включены в наш статистический анализ.

Таблица 1

Число случаев некоторых аутоиммунных заболеваний за период с 2010 по 2015 год.

Примечание: * стандартная ошибка (SE) ** различия статистически достоверны.

Данные этих случаев, подтверждают литературные данные об увеличения числа аутоиммунных заболеваний по последние 15 лет. Среди трёх рассмотренных случаев аутоиммунных заболеваний наиболее значительное увеличение числа лиц заболевших ревматоидным артритом и псориазом (табл. 1).

Мы предполагаем, что значительный рост аутоиммунных заболеваний обусловлен экологической обстановкой в которой живут люди, одним из существенных факторов риска является загрязнение окружающей среды, тяжёлыми металлами, ядохимикатами, радионуклидами и т.д. За последние 15 лет значительно увеличилось поступление некоторых ТМ в окружающую среду от промышленных источников, что подтверждает достоверность полученных нами результатов (табл. 2)

Таблица 2

Оценка достоверности степени загрязнённости ТМ и числа случаев аутоиммунных заболеваний за период с 2010 по 2015 год.

Районирование областей ЦФО по степени загрязнённости ТМ, позволило нам выделить две группы территорий. В первую группу территорий с наиболее неблагоприятной экологической обстановкой (группа А) вошли такие области как: Липецкая, Московская, Рязанская, Тульская, Белгородская, Ярославская, Воронежская, Тверская, Смоленская области и город Москва. Во вторую группу (группа С) вошли менее загрязнённые области: Брянская, Владимирская, Ивановская, Калужская, Костромская, Курская, Орловская и Тамбовская области.

Выявлены положительные корреляционные связи загрязнённых территорий ЦФО с числом аутоиммунных заболеваний. Самый высокий показатель корреляции отмечался в 2012 году (r=0,7). В 2015 году показатель корреляции составил (r=0,5), что тоже весьма значительно (табл. 3)

Таблица 3

Корреляционный анализ статистически данных степени загрязнённости ТМ и числа случаев аутоиммунных заболеваний

Мы проанализировали риск развития аутоиммунных заболеваний для людей, проживающих на более загрязнённых территориях ЦФО. За число здоровых людей принято общее число людей проживающих на указанных территориях, не зарегистрированных в медицинских учреждениях по каким-либо аутоиммунным заболеваниям (табл. 4).

Таблица 4

Расчет относительного риска для людей проживающих на более загрязнённых территориях ЦФО

Результаты расчёта относительно риска оказались статистически значимыми и составляли в 2010 году 1, 5 раза, в 2012 году 2, 2 раза, а в 2015 году риск заболеть увеличился в 1,2 раза.

Результаты нашего исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Среди исследованных ТМ лидирующие позиции по выбросам от промышленных источников занимает свинец.
2. Наблюдается увеличение числа лиц имеющих аутоиммунные заболевания. Следует отметить, что некоторые заболевания «растут» в геометрической прогрессии, например, такие как псориаз. Возможно, такая тенденция просматривается и в отношении других аутоиммунных заболеваний. В связи чем, необходимы дальнейшие исследования этиологии и патогенеза таких заболеваний.
3. Выявлены достоверные различия в динамике по степени загрязнённости ЦФО такими тяжёлыми металлами как свинец, ртуть и кадмий.
4. Можно отметить высокую корреляционную зависимость между степенью загрязнения территорий ЦФО и увеличением числа лиц с аутоиммунными заболеваниями.
5. Наибольший риск развития аутоиммунных заболеваний для людей, проживающих на более загрязнённых территориях был в 2012 году, что возможно коррелирует с увеличением поступления в окружающую среду свинца, в 2015 году риск заболеть составлял 1,2 раза.
6. Учитывая значительный вклад от промышленных источников в окружающую среду, тяжёлых металлов, радионуклидов, всевозможных ядохимикатов и т.д. необходимо проводить дальнейшие исследования роли экологической обстановки в патогенезе аутоиммунных заболеваний.

Список литературы:

1. Гончарова В. Е., Сементеева М. В. Тяжелые металлы как этиологический фактор заболеваний эндокринной системы: щитовидной и поджелудочной желез // Научное сообщество студентов XXI столетия. Естественные науки: сб. ст. по мат. XXVI междунар. студ. науч.- практ. конф. № 12(25). URL: http://sibac.info/archive/nature/12(25).pdf (дата обращения: 27.04.2016)
2. Моисеенко В.Г., Радомская В.И. Интоксикация человеческого организма металлической ртутью // Вестник ДВО РАН. 2004. № 3. с. 100-110
3. Пономарев В.В. Аутоиммунные заболевания: настоящее и будущее. Режим доступа. – URL: http://www.eurolab.ua/encyclopedia/565/46931/ (дата обращения 03.05.2016)
4. Brad Bolon. Cellular and Molecular Mechanisms of Autoimmune Disease // Toxicology Pathology. 2012. vol. 40 no. 2. рр. 216-229 doi:10.1177/0192623311428481
5. DeLisa Fairweather. Autoimmune Disease: Mechanisms. Encyclopedia of life science/ 2007. pp. 1 – 6 doi: 10.1002/9780470015902.a0020193
6. K. Michael Pollard . Per Hultman. Toxicology of Autoimmune Diseases // Chemical Research in Toxicology. 2010. 23(3). рр. 455–466. doi:10.1021/tx9003787.