ІНСТИТУт педіатрії, акушерства та гінекології

Академії медичних наук України

Горішна Ольга Василівна

УДК 616-053.2613.95614.7611/612-06616-084

клініко-патогенетичні механізми формування порушень стану здоров’я дітей в умовах нітратного забруднення навколишнього середовища та шляхи їх профілактики і реабілітації

14.01.10 - педіатрія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Українській медичній стоматологічній академії МОЗ України

Науковий консультант:

Доктор медичних наук, професор, член-кореспондент АМН України Антипкін Юрій Геннадійович, Інститут педіатрії, акушерства та гінекології АМН України, завідувач відділенням захворювань органів дихання та екологічних проблем здоров’я у дітей, заступник директора з наукової роботи

Офіційні опоненти:

Доктор медичних наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України Омельченко Людмила Іванівна, Інститут педіатрії, акушерства та гінекології АМН України, завідуюча відділенням хвороб сполучної тканини у дітей

Доктор медичних наук, професор Мощич Петро Степанович, національний медичний університет ім.акад.О.О.Богомольца МОЗ України (Київ), завідувач кафедри педіатрії № 3

Доктор медичних наук, професор Набухотний Терентій Кирилович, Українська військово-медична академія, професор кафедри військової загальної практики – сімейної медицини (дитячі хвороби)

Провідна установа:

Київська медична академія післядипломної освіти ім. П.Л.Шупика МОЗ України, кафедра педіатрії №2

Захист дисертації відбудеться “ 28 ” січня 2003 року о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.553.01 по захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня доктора наук за спеціальностями “Педіатрія”, “Акушерство та гінекологія” при Інституті педіатрії, акушерства та гінекології АМН України (04050 м.Київ, вул. Мануїльського, 8).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту педіатрії, акушерства та гінекології АМН України (04050 м.Київ, вул. Мануїльського, 8).

Автореферат розісланий “14” грудня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Квашніна Л.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми визначається значним погіршенням стану здоров’я населення та екологічної ситуації в Україні, котрі на теперішній час характеризуються як кризові. Зростаюче забруднення навколишнього середовища значно порушило екологічну рівновагу в системі людина-довкілля. Медицина зіткнулась з новим для себе явищем - екологічно-спровокованими хворобами. Завдяки недостатній сформованості і незрілості компенсаторно-пристосувальних та захисних механізмів дитячого організму особливо чутливими і вразливими до дії несприятливих чинників довкілля стали діти (О.М.Лук’янова, 1995, 1996; Ю.Є. Вельтищев, 1996).

Безсумнівно, що сьогодні, серед усіх екологічних факторів, котрі впливають на здоров’я дітей, значне місце займає забруднення питної води сполуками азоту. В першу чергу це стосується нітратів, так званих “селітр”, які раніше використовувались в сільському господарстві у непомірно високих кількостях. Володіючи доброю розчинністю у воді вони легко вимиваються з грунту, здійснюють горизонтальну та вертикальну міграцію і всередньому через 10-15 років поступають в грунтові водоносні горизонти, а звідти в шахтні колодязі громадського та індивідуального користування. Враховуючи високу патологічність дії нітратів, даний факт викликає особливе занепокоєння та потребує прицільного наукового дослідження.

В цьому плані проведені надзвичайно цікаві, складні і багатогранні дослідження, але слід відмітити, що вони мають переважно санітарно-гігієнічну спрямованість, аналітично-статистичне споглядання та характер експериментальних досліджень (Б.М. Штабський, В.І. Федоренко, 1996; В.П. Реутов, Є.Г. Сорокіна, В.Е. Охотін, 1997). Клінічні дослідження, які проводились у дітей, в основному стосуються тільки проявів метгемоглобінемії (H. Kloos 1997; S.M. Ruby, P.Hull, P. Anderson 2000). На даний час відсутні комплексні системні дослідження патологічних змін гомеостазу у дітей, які вживають питну воду з вмістом нітратів, що значно перевищує допустимі норми і тривалий час проживають в умовах нітратного забруднення довкілля. Не розроблені комплексні заходи екологічної, медико-біологічної профілактики та реабілітації.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Вибраний напрямок дослідження тісно пов’язаний з планом науково-дослідних робіт Української медичної стоматологічної академії, робота виконана в межах НДР “Запальні та незапальні хвороби органів і систем людини, які формуються під впливом екологічних, стресорних, імунних, метаболічних та інфекційних факторів. Стан гемо-гомеостазу, гемодинаміки при застосуванні традиційних та нетрадиційних засобів лікування” та є фрагментом кафедральної теми “Сучасні питання профілактики, діагностики, лікування та реабілітації аліментарнозалежних захворювань у дітей, а також вплив на перебіг цих захворювань несприятливих чинників зовнішнього середовища”, (№ державної реєстрації 0198 U000134).

Мета роботи – обгрунтувати систему медико-соціальних заходів попередження порушень здоров’я у дітей, постійно мешкаючих на забруднених нітратами територіях, на основі всебічної оцінки стану їх здоров’я та розроблення наукової концепції негативної дії нітратів на організм дитини.

Задачі дослідження:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Об’єкт дослідження – вплив хронічної дії нітратів та продуктів їх біотрансформації на стан здоров'я дітей.

Предмет дослідження - порушення гомеостазу в організмі дітей в умовах нітратного забруднення довкілля.

Методи дослідження. Клінічні, біохімічні, інструментальні, санітарно-гігієнічні, експериментальні, статистичні.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше обґрунтовано концепцію щодо негативної ролі тривалої дії нітратів в генезі порушення здоров’я дітей; розкриті окремі патогенетичні механізми розвитку нітратно-спровокованих преморбідних станів; встановлено закономірності порушень метаболічних процесів і уражень окремих органів і систем при надходженні в організм підвищеної кількості нітратів.

Показано, що у дітей, які постійно проживають на нітратнозабруднених територіях і вживають воду з підвищеним вмістом нітратів відмічається достовірне зростання рівня нітратів в крові, збільшення вмісту метгемоглобіну, яке призводить до “безсимптомної” метгемоглобінемії, підвищення високотоксичних метаболітів біотрансформації нітратів - оксиду азоту (NO), що негативно впливає на ендотелій та функціональний стан судин.

Крім цього, у дітей виявляється збільшення в крові концентрації вільних радикалів (ВР) і базальної активності ангіотензин-перетворюючого ферменту (АПФ); мають місце зменшення цитопротективного потенціалу слизової оболонки шлунку і 12-палої кишки та клінічні ознаки цитолітичного і холестатичного синдромів.

Доведено, що в генезі порушень стану здоров’я дітей внаслідок хронічної нітратної інтоксикації суттєву роль відіграє оксидантний стрес, який супроводжується інтенсифікацією процесів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) та окисної модифікації білка (ОМБ) на тлі одночасного пригнічення системи антиоксидантного захисту.

В експерименті на тваринах шляхом створення моделі ХНІ, вперше доведено, що підвищене надходження в організм нітратів супроводжується значними морфо-функціональними змінами гепатоцитів, зниженням їх енергетичного забезпечення та пригніченням секреторної активності клітин нейроендокринної системи, що відповідає клінічним еквівалентам функціональних змін з боку гепатобіліарної системи та судинного тонусу, які спостерігається у дітей, постійно мешкаючих в умовах нітратно-забрудненого довкілля.

З урахуванням виявлених метаболічних змін та порушень окремих органів і систем під впливом ХНІ, вперше розроблено новий патогенетично обґрунтований комплекс профілактичних заходів, спрямований на захист організму дітей від дії підвищених доз нітратів та попередження розвитку у них преморбідних станів і окремих видів соматичної патології.

Дана комплексна санітарно-екологічна характеристика сільсько-господарського регіону з нітратним забрудненням питної води та уточнена структура захворюваності дітей, які постійно проживають за такими умовами.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження дозволили достовірно оцінити ступінь ризику та небезпечності нітратного забруднення довкілля для здоров’я дітей на теперішній час, а також зробити прогноз на майбутнє

На основі комплексного аналізу даних про стан здоров'я дітей, що постійно перебувають на нітратно-забруднених територіях, доведена необхідність визначення критеріїв групи підвищеного ризику по розвитку метгемоглобінемії та захворюванням органів шлунково-кишкового тракту (ШКТ) і гепатобіліарної системи, створено алгоритм діагностики порушень здоров’я, пов’язаних з негативною дією нітратів на дитячий організм.

Розроблено комплекс індивідуалізованих профілактично-реабілітаційних заходів, який дозволяє запобігти розвиткові преморбідних станів та відновити здоров’я дітей, що мають нітратноспровоковані його порушення. Цей комплекс передбачає поряд з санітарно-гігієнічними заходами використання вітамінів, природних сорбентів, антиоксидантів на тлі субнітратної корекції харчового раціону.

Створено методичні рекомендації для медичних працівників та населення “Обережно нітрати”, Полтава, 2001, “Медико-екологічні аспекти дії нітратів” Полтава, 2001, “Малюк, харчування нітрати” Полтава, 2001, “Харчування вагітної та нітрати”, “Екологія та вагітність” Полтава, 2001, “Нітрати - це треба знати” Полтава, 2001, “Харчування та нітрати” Полтава, 2001, “Санитария колодцев” Полтава, 2001, які сприяють підвищенню рівня екологічної обізнаності, екологічної культури та виховання.

Результати дослідження використовуються у роботі лікувально-профілактичних педіатричних закладів Полтавської, Сумської, Кіровоградської, Тернопільської областей обласної і районних санітарно-епідеміологічних станцій міста Полтави та Полтавської області. Теоретичні положення та практичні рекомендації дисертації включені в цикл лекцій та практичних занять зі студентами на кафедрі пропедевтики дитячих хвороб та факультетської педіатрії Української медичної стоматологічної академії. Матеріали дисертаційної роботи використовуються Всеукраїнською екологічною громадською організацією “МАМА-86”, Всеукраїнською коаліцією екологічних неурядових організацій “Альтер-Еко” та “Stakeholder Forum Our Common Future (Великобританія) при підготовці до Y Міжнародної конференції Міністрів екології пан-Європейського регіону, яка відбудеться в Києві у 2003 році.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведено вивчення та узагальнення даних вітчизняної та зарубіжної літератури з проблеми впливу нітратів на стан здоров’я населення, визначені мета та завдання дослідження, самостійно виконані основні його розділи.

Особисто здобувачем проведено клінічні спостереження, здійснено аналіз результатів клінічних та експериментальних досліджень із застосуванням сучасних статистичних та графічних комп’ютерних програм. Автором особисто визначено особливості негативного впливу підвищеного поступлення нітратів в організм на стан метаболічних процесів, окремих ферментних систем, слизової оболонки шлунку, печінки, та розроблені критерії, які дозволяють виділити групи ризику серед дітей, що постійно мешкають на нітратно-забруднених територіях по розвитку преморбідних станів та окремих соматичних захворювань. Розроблено та впроваджено в практику охорони здоров'я систему профілактичних та реабілітаційних заходів для зазначеного контингенту дітей.

При виконанні роботи проводилась комплексна співпраця з Інститутом педіатрії, акушерства та гінекології АМН України, Інститутом гігієни і токсикології ім.В.І.Медведя АМН України, науковим центром радіаційної медицини АМН України, Інститутом ендокринології та обміну речовин АМН України.

Окрему подяку автор висловлює за консультативну допомогу професору Носову А.Т. (Інститут нейрохірургії АМН України, лабораторія електронної мікроскопії) при проведенні гістологічних та електронно-мікроскопічних досліджень експериментального матеріалу.

Апробація та публікації. Основні положення та результати дисертаційної роботи були обговорені на науковому семінарі в рамках VІІІ Міжнародної спеціалізованої виставки “Охорона Здоров’я -99, (Київ, 1999), Х з’їзді педіатрів України (Київ, 1999), Міжнародній науково-практичній конференції “Вплив екологічного оточення на стан здоров’я дітей” (Полтава, 2000), науково-практичній конференції з міжнародною участю “Проблемні питання лікування дітей”, (Київ, 2001), міжнародній науково-практичній конференції “Екологія і здоров’я” (Крим, с.м.т.Піщане, 2001), Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю “Актуальні проблеми пульмонології з супутньою патологією серцево-судинної, нефрологічної систем, системи шлунково-кишкового тракту і ЛОР-органів (Полтава, 2001), Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю “Особливості перебігу, діагностика, лікування та профілактика вторинних імунодефіцитів при захворюваннях у дітей різного віку” (Полтава, 2002), науково-практичній конференції "Профілактика та реабілітація найбільш поширених захворювань у дітей та удосконалення їх диспансеризації" (Київ, 2002), конференціях міської та обласної спілки педіатрів (Полтава, 1999, 2000, 2001, 2002), регіональних та обласних науково-практичних конференціях.

Результати дисертації увійшли в матеріали громадських слухань “Основні напрямки екологічної політики держави в контексті сталого розвитку України” за сприянням Комітету Верховної Ради України з питань екологічної політики, природокористування та ліквідації наслідків Чорнобильської катастрофи (Київ, 2000), громадських слухань щодо проекту Закону України про питну воду та питне водопостачання (Київ,2 001),

Публікації. Результати досліджень наведені: у 22 журнальних статтях, 2 збірниках наукових праць, 1 матеріалах і 2 тезах з’їздів, конференцій.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 299 сторінках тексту, складається з вступу, огляду літератури, розділу матеріалів та методів дослідження, чотирьох розділів власних досліджень, аналізу та узагальнення отриманих результатів, висновків, практичних рекомендацій, списку літератури (331 джерело), які займають 34 сторінки. Робота ілюстрована 36 таблицями та 56 рисунками.

Основний зміст роботи

Проведено дослідження 344 дітей віком від 7 до 15 років, які проживали в сільських місцевостях з підвищеним вмістом нітратів в питній колодязній воді і мали підвищений вміст нітратів крові склали основну групу спостереження. Більша частина цих дітей була І та ІІ груп здоров’я. Однак до основної групи увійшла незначна кількість дітей з ІІІ групою здоров’я у фазі повної компенсації і в стані стійкої клініко-лабораторної ремісії по основному захворюванню. Даний контингент дітей було підрозділено на підгрупи за віковою ознакою. В першу підгрупу входили діти віком від 7 до 12 років, в другу підгрупу - від 12 до 15 років. Групу порівняння склали діти, які проживали в м.Полтава і гарантовано вживали питну воду з централізованого водопостачання з допустимим рівнем нітратів. За групою здоров’я, віком та структурою захворюваності діти порівняльної групи не відрізнялись від основної.

У обстежених дітей визначали концентрацію нітрат-іону в крові, як найбільш адекватного показника рівня поступлення нітратів в організм (L.C.Green, D.A.Wagner, I.C.Glogowski, 1982). Було досліджено наявність та концентрацію високотоксичних продуктів біотрансформації нітратів в організмі - оксиду азоту (F. Lyall, A.Yuang, I.A. Greer, 1995), вільних радикалів та метгемоглобіну за допомогою електронно-парамагнітної спектрометрії.

В якості неспецифічного показника патологічної дії нітратів визначали активність процесів ПОЛ за загальноприйнятими методиками. Зокрема, малоновий диальдегід (МДА) за методом Л.І. Андреєвої, Л.А. Кожем’якіної, А.А.Кишкуна (1998), супероксиддисмутазу (СОД) за методом О.С. Брусова, А.М. Герасимової, Д.Ф. Панченко (1978) та каталазу за методом А.Н. Бах, С.В. Зукової (1988).

Наявність деструктивних процесів в організмі у досліджуваних дітей визначалась за показниками окисної модифікації білку (ОМБ) за методом Е.Е. Дубініною, Р.О. Бурмистрової, Д.А Холодова (1996).

Зміни судинного тонусу та його можлива реалізація у виникненні гіпо- чи гіпертензивних станів визначалась за рівнем ангіотензинперетворюючого ферменту (Л.В.Павліхіна, 1998).

Враховуючи, що при аліментарному поступленні нітратів в організм дітей, первинним місцем розвитку патогенетичного процесу є слизова оболонка шлунково-кишкового тракту, було досліджено стан цитопротективного потенціалу слизової оболонки шлунку та 12-палої кишки, маркерами якого являються фукоза та глікозоаміноглікани (ГАГ) (С.А. Кляцкін, Р.І.Ліфшиц, 1989).

З огляду на те, що основним місцем біотрансформації та дезінтоксикації нітратів в організмі є печінка, проведено дослідження проявів цитолітичного синдрому (визначалась активність ферментів крові аспартатамінотрансферази, аланінамінотрансферази, гамма-глютамілтрансферази, лактатдегідрогенази); синдрому холестазу - (активність лужної фосфатази); мезенхімально-запального синдрому (вміст в крові гамма-глобулінів). Окрім того, вивчено показники ліпідного обміну (вміст холестерину, тригліцеридів) та обміну мікро- та макроелементів (залізо, магній, кальцій, органічний фосфор) на автоматичному біохімічному аналізаторі за допомогою наборів “Kone instruments Corporation” (Фінляндія).

Для уточнення патогенетичних механізмів дії нітратів на організм було створено експериментальну модель нітратної інтоксикації у хронічному варіанті на білих щурах, які були розподілені на дослідні групи з урахуванням вікового фактору. Протягом трьох місяців усі піддослідні тварини отримували per os через спеціальний шприц-зонд нітрат натрію в дозі 0,5 г на кг ваги тіла на добу, що відповідає критеріям для розвитку хронічної нітратної інтоксикації.

Евтаназію тварин проводили під гексеналовим наркозом шляхом взяття крові із серця. Для електронно-мікроскопічного дослідження брались шматочки тканини аденогіпофізу, гіпоталамусу, надниркових залоз за стандартними методиками електронної мікроскопії. Ідентифікація процесів, що спостерігались в клітинах органів, які досліджувалися, проводилась за допомогою морфометричної обробки електронограм на системі аналізу зображень IBAS – 2000 фірми ”KONTPON” /ФРН/.

Для проведення оцінки стану енергетичного забезпечення гепатоцитів визначались слідуючи показники: вміст в тканинах аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), аденозиндифосфорної кислоти (АДФ), аденозинмонофосфорної кислоти (АМФ), неорганічного фосфору (НФ) та креатин фосфату (КФ). В печінці визначали концентрацію АТФ по хемілюмінесценціїї люцеферін-люциферазної системи (П.І. Толстих., А.И. Титов., Н.А. Романова, 1991), АДФ і АМФ за методом D.Javorek (1974), неорганічний фосфат визначали по методиці Г.А, Кочеткової (1980), а креатинфосфат за методом В.С. Асатіані (1969).

Статистична обробка результатів була проведена на базі персональної ЕОМ з використанням пакетів статистичних програм Microsoft Exel.

Результати дослідження та їх обговорення

Для вирішення поставлених задач проведено аналітично-статистичне дослідження даних хімічних лабораторій Полтавської обласної і районних СЕС по рівням забруднення нітратами питної води та даних медичної статистики Управління охорони здоров'я Полтавської облдержадміністрації за 1998-2000 роки. Результати досліджень показали, що у зоні нітратного забруднення (Гребінківський, Лохвицький, Семенівський райони) спостерігається збільшення кратності захворювання дитячого населення практично по всім нозологічним одиницям, в тому числі і загальної захворюваності у 1,6 рази (табл.1).

У клінічній картині обстежених дітей основної групи переважали скарги, які можна було вважати проявами інтоксикаційного, больового та диспепсичного синдромів.

У дітей основної групи на першому місці був інтоксикаційний синдром, який розвивався вірогідно частіше, ніж у дітей з групи порівняння (р0,05).

По інтенсивності проявів друге місце за частотою займав больовий синдром, третє - диспепсичний. Частота наявності та інтенсивності їх проявів є достовірно вищими, ніж у дітей з групи порівняння (р0,05).

Переважна частина дітей основної групи (84,89%) скаржилась на частий головний біль. Характер болю був різним: від короткочасного до тривалого, від різкого до малоінтенсивного. Не було відмічено і будь-яких закономірностей у його виникненні.

Серед диспепсичних проявів у дітей основної групи переважали зниження апетиту (74,8%), нудота (37,41%), відрижка (35,25%), гіркота в роті (33,09%). Всі наведені вище симптоми мали місце і у дітей порівняльної групи, однак їх частота та вираженість були достовірно нижчі.

В крові дітей основної групи було виявлено підвищення рівня нітратів на 93,21% відносно показників порівняльної групи (табл.2).

Прослідковуючи метаболічні перетворення нітратів в організмі, нами визначались основні продукти їх біотрансформації та спровоковані ними порушення гомеостазу у дітей основної і порівняльної груп.

Оскільки метгемоглобінемія є єдиним раннім проявом ХНІ, було вивчено рівень метгемоглобіну у обстежених дітей, і встановлено переважання концентрації метгемоглобіну в крові дітей основної групи в 2,1 рази вище допустимого рівня (рис.1). Відповідно класифікації метгемоглобінемій цей стан визначається як “безсимптомна” метгемоглобінемія.

Аналізуючи вікові особливості метгемоглобіноутворення під дією нітратів, ми виявили, що дітей віком 12-15 років слід віднести до групи високого ризику розвитку метгемоглобінемії, оскільки їхні показники концентрації метгемоглобіну в крові у 1,63 рази перевищували показники дітей, віком від 7 до 12 років Наслідком дії “безсимптомної” метгемоглобінемії є розвиток хронічної гемічної гіпоксії, а згодом і гіпоксії змішаного типу.

Оскільки, маркером токсичної дії нітратів в значній мірі є оксид азоту, нами проведені дослідження його рівня в крові дітей, що постійно мешкають на нітратно-забруднених територіях. Дослідження виявили збільшення цієї надзвичайно реакційноздатної сполуки в крові дітей основної групи більше ніж у 4,5 рази, відносно дітей групи порівняння. Крім того, виявлено істотні відмінності по рівню О у дітей різних вікових груп. Так, у дітей віком 12-15 років рівень О в крові перевищував у 1,22 рази аналогічні показники дітей віком 7-12 років. Очевидно, цьому сприяли морфо-функціональні особливості організму та напруження нейроендокринної регуляції у періоді з 12 до 15 років. Зазначені зміни концентрації О, його патологічне накопичення здатні в подальшому реалізуватись в багатогранному порушенні функцій органів та систем.

Враховуючи, що нітрати відносяться до сполук з досить вираженою окислювальною дією були досліджені процеси ОМБ, які відіграють значну роль в процесах перекисного окислення в організмі (рис.2.).

У ході досліджень було виявлено, що процеси ОМБ у дітей з ХНІ протікають значно інтенсивніше, на відміну від дітей порівняльної групи. Кратність переважання коливається від 2,23 рази до 6 разів в залежності від довжини хвилі вимірювання (р0,05).

Поглиблений аналіз отриманих даних виявив чітку достовірну відмінність між інтенсивністю протікання ОМБ і віком дітей. Пубертатний період розвитку дитини виявився найбільш вразливим щодо ініціації перекисного оксилення білків на тлі ХНІ. Можливо, це пов’язано із фізіологічним зниженням у даному віці системи антиоксидантного захисту. Зростання активності перекисного окислення білків за межі, що перевищують компенсаторні, є небезпечним, оскільки можливий розвиток процесів денатурації з послідуючим руйнуванням ферментних систем і лізисом клітин.

При дослідженні у дітей показників ренін-ангіотензивної системи, зокрема, аденозинперетворюючого ферменту АПФ, який є важливим компонентом в механізмі взаємодії ангіотензивної та енкефалінової систем, які регулюють стан серцево-судинної системи в організмі, виявлено, що у дітей з ХНІ проходить підвищення АПФ на 35,22%, (р0,05). Поєднання дії нітратів з нейро-ендокриннними особливостями пубертатного періоду посилює базальну активність АПФ. У цих дітей спостерігалося його підвищення на 53,79% (р0,05). Можна припустити, що такі зміни є однією з ланок складного ланцюгу адаптаційних механізмів у відповідь на нітратно-спровоковану вазодилятацію.

Отримані нами дані про активацію процесів ОМБ корелюють з ативацією процесів вільно-радикального оксилення ліпідів на тлі одночасного пригнічення системи антиоксидантного захисту. Нами виявленно в основній групі дітей зростання концентрації вільних радикалів у крові в 1,72 рази (р0,05). Ці радикали, як відомо, здатні проявляти індукуючу дію на розрив процесів вільно-радикального перекисного окислення з утворенням дієнових кон’югатів, гідроперекисів і МДА. У обстежених дітей основної групи виявлено зростання вмісту МДА в 1,6 раз (р 0,05) відносно показників у дітей групи порівняння. В нормальних фізіологічних умовах нейтралізація дії патологічних компонентів ПОЛ проводиться системою антиоксидантного захисту. Однак, при дії чинника, який перевищує можливості захисно-пристосувальних резервів організму, проходить зрив адекватної відповіді антиоксидантних процесів. У обстежених дітей з ознаками ХНІ мало місце зниження основних компонентів АОЗ (СОД та каталази) в крові, зокрема, активність СОД у них знизилась на 40% (р 0,05), а каталази на 28,2 % ( р 0,05) у порівнянні з показниками дітей з умовно чистих районів. Небезпечність активації процесів ПОЛ для організму, як відомо, перш за все, полягає в пошкодженні клітин і в руйнівній дії на цілістність мембран та структуру клітин. Через деполяризацію глікозоаміногліканів і руйнування колагенових структур за умов підвищеної пероксидації ліпідів значно послабляються бар’єрна функція слизових оболонок в т.ч. ШКТ. Послабленню бар’єрної функції у обстежених дітей сприяло і виявлене зниження показників активності СОД, що являється не лише ознакою пригнічення АОС, але і віддзеркалює зменшення антиоксидантного компоненту шлункового соку та фактору, котрий в нормі сприяє формуванню слизового бар’єру та регенераторній здатності епітелію. В результаті цього складаються сприятливі умови для реалізації нітратноспровокованих захворювань ШКТ. Визначення нами одного із протекторів слизової оболонки 12-палої кишки – ГАГ показало значне його зниження в крові дітей основної групи на 37,5% (р 0,05). Результатом цього є зниження таких важливих функцій цитопротекції, як біохімічної, проліферативної, репаративної та захисної, тобто у дітей посилюється ризик виникнення запальних, ерозивних та виразкових пошкоджень слизової оболонки (СО). Стан цитопротекції у дітей основної групи нами досліджено за вмістом фукози. В результаті отримані докази її достовірного зростання на 47,5 %. Напевне, це компенсаторна гіперфукоземія, яка сприяє захисту слизової шлунку від дії нітратів, в той час , коли система захисту слизової оболонки 12-палої кишки знаходиться на межі виснаження.

Таким чином, у розвитку хронічного гастриту у дітей з ХНІ важливу роль відіграє хронічний оксидний стресс, зменшення цитопротективної функції слизового бар’єру та здатності слизової оболонки до регенерації. Дослідження активності АлАТ та АсАТ у дітей основної групи виявили достовірне підвищення активності АлАТ на 66,7% (р0,05) та АсАТ на 275% ( р0,05), що є ознакою малої гіперферментемії і свідчить про розвиток цитолітичного синдрому. Переважання активності АсАТ, можливо, пояснюється її переважною локалізацію в мембранах та мітохондріях, які під дією нітратів зазнають вираженого руйнування. В результаті цього підвищується вихід АсАТ в сироватку крові. Підтвердженням розвитку цитолітичного синдрому явилось і зростання активності ЛДГ в крові обстежуваних дітей на 30,4% (р0,05). Підвищення ЛДГ свідчить про активацію процесів гліколізу на тлі пригнічення процесів енергопродукції. Зростання активності ГГТФ в 2,3 рази (р 0,05) також опосередковано вказує на процеси цитолізу. Крім того, даний фермент є індикатором інтоксикації та холестазу, які розвиваються у дітей при хронічній нітратній інтоксикації. На користь розвитку синдрому холестазу свідчить і отримане нами значне достовірне підвищення активності ЛФ у 2,25 рази в порівнянні з показниками дітей порівняльної групи. Очевидно, це зумовлено як порушенням процесів жовчоутворення та відтоку жовчі, так і розвитком запальних змін в жовчновивідній системі на фоні порушення проникливості та руйнування мембран.

Підвищення активності КФК у 4,21 рази (р 0,05), яке розвивається у дітей з ХНІ, опосередковано свідчить про напруження процесів енергозабезпечення гепатоцитів може бути. Внаслідок вивчення функціонального стану печінки, виявлено зниження її білоксинтезуючої функції, про що свідчать достовірні відмінності в крові дітей основної групи рівня загального білку на 8,8% (р0,05) та альбумінів на 13,1% відносно цих показників у дітей групи порівняння. Спостережуване нами зниження білкового синтезу на нашу думку являється ще однією важливою ланкою в патогенезі гепатотоксичності нітратів.

У основній групі дітей виявлено не достовірне збільшення в крові вмісту гамма-глобулінів на 16,2% (р 0,05). Проте, отриманою тенденцією не слід нехтувати, оскільки вона може бути ранньою ознакою ризику розвитку мезенхімально-запального синдрому.

Таким чином, в результаті проведених нами досліджень ми отримали як прямі, так і опосередковані докази порушення функцій печінки у дітей, що постійно мешкають у районах забруднених нітратами.

З метою систематизації, визначення та прослідкування взаємозв’язків основних патологічних механізмів в багатогранній дії на організм нітратів ми проаналізували зміни основних показників гомеостазу (рис.3) та кореляційні взаємозв’язки між ними. За основу, центр корелятивного аналізу був взято нітрати. Схематично їх кореляційні взаємозв’язки будуються слідуючим чином: Нітрати – оксид азоду (r=0,66, р0,05) - МДА (r=0,59, р0,05) - ПОБ (r=0,59, р0,05)- АПФ (r=0,45, р0,05)- ВР (r=0,42, р0,05)- метгемоглобін (r=0,39, р0,05) - каталаза (r=-0,31, р0,05).

З наведених показників коефіцієнтів кореляції видно, що утворення найбільш реакційно-здатних та високотоксичних продуктів метаболічних перетворень нітратів в організмі оксиду азоту та вільних радикалів буде тим інтенсивнішим, чим вищий рівень нітратів в крові.

Рівнем нітратів в крові визначається також розвиток пероксидного стресу про що свідчить наявність прямої кореляційної залежності рівня нітратів і вмістом МДА в крові та оберненого кореляційного зв’язку між показниками активності каталази. ХНІ ініціює також процеси ОМБ, на фоні зниження антиоксидантного захисту.

Рівень розвитку метгемоглобінемії у дітей в умовах проживання на нітратно-забруднених територіях також достовірно визначається рівнем нітратного навантаження на організм.

Оскільки в літературі не має достатніх даних про механізми формування порушень здоров’я у дітей внаслідок токсичної дії нітратів, проведено експериментальні дослідження на стан життєво важливих органів і систем.

Результати експериментальних досліджень, показали, що ХНІ супроводжується суттєвим зниженням рівня енергетичного забезпечення гепатоцитів. У всіх дослідних вікових групах тварин спостерігалось зниження енергетичного потенціалу, вмісту АТФ і креатинфосфату з паралельним підвищенням концентрації АМФ і НФ в гепатоцитах. Особливо виражені зміни розвивались у тварин, які підлягали ХНІ з 1 місяця життя. У порівнянні з групою тварин шестимісячного віку, у них вміст АТФ був нижчим на 13%, креатинфосфату на 12%, (р0,05) та енергетичного потенціалу на 19%, (р0,05) з одночасним збільшенням вмісту АМФ на 24% ( р0,05) та неорганічного фосфату на 11% (р0,05). Отримані дані свідчать про розвиток глибокого гіпоергозу в гепатоцитах тварин внаслідок порушення процесів фосфорилювання та посиленого використання макроергів. Значну роль у розвитку даного стану відіграє вік тварин – виражене виснаження адаптаційних біоенергетичних резервів спостерігалось у тварин, які зазнавали дії ХНІ у більш ранньому віці.

При дослідженні стану прооксидантно-антиоксидантної системи виявлено зростання концентрації МДА-О в середньому на 160,25% (р0,05) на фоні одночансого достовірного зниження активності каталази в 2-3- рази (р0,05) та СОД майже в 2 рази (р0,05). Отримані дані свідчать, що в печінці під дією нітрат-іону суттєво активізувалось ПОЛ і значно знизився антиоксидантний захист незалежно від віку піддослідних тварин.

Гістологічні дослідження печінки, показали, що на перший план серед змін в ній виступають порушення внутрішньоорганного кровообігу із залученням до процесу як внутрішньодольового, так і міждольового кровообігу. При цьому переважали порушення мікроциркуляторного внутрішньодольового кровообігу, при якому в більшості внутрішніх мікросудин спостерігається стан еритростазу з формуванням пристінкових тромбів. Поблизу змінених мікросудин виявлялись скупчення дистрофічно змінених печінкових клітин з явищами вакуольного переродження і вираженим ліпоїдозом. Зазначені зміни мали вогнищевий характер і були виявлені у 75% досліджуваних тварин.

Електронно-мікроскопічне дослідження засвідчило, що хронічна нітратна інтоксикація визиває дистрофічно-деструктивні зміни всіх типів клітин печінки: гепатоцитів, Купферовських клітин, клітин, що вистилають синусоїди і ендотеліальних клітин. Деструктивні зміни розвинулись в одиничних мітохондріях окремих клітин.

При проведенні морфометричних досліджень, (табл. 3.) на основі аналізу білоксинтезуючої функції гепатоцитів було відмічено зменшення кількості вільних і фіксованих рибосом, а у каріоплазмі гепатоцитів спостерігалося зменшення кількості і дезагрегація хроматина.

При цьому відсоток площі, що зайнятий хроматином у ядрах гепатоцитів зменшився відносно контролю майже у 1,8 рази (р0,05) Виражених патологічних змін зазнали мітохондрії. Відсоток площі, зайнятий інтактиними мітохондріями зменшився майже у 2 рази в порівнянні з порівняльною групою. Крім того, у більшості мітохондрій спостерігається редукція крипт і порушення цілості як внутрішньої, так і зовнішньої мембран. Спостерігається набряк мітохондрій, просвітлення їх матриксу. В зв’язку з деструкцією внутрішньоклітинних органел у цитоплазмі гепатоцитів збільшується кількість аутофагосом і ліпідних включень, що свідчить про наявність деструктивних змін гепатоцитів. В умовах хронічної нітратної інтоксикації спостерігається і значне зниження гліколітичної функції печінки, яке виявлено завдяки проведеним підрахункам.

Таким чином, проведене дослідження структурної цілості печінки виявило, що хронічна нітратна інтоксикація призводить до порушення структури даного органу в цілому і, в першу чергу, гепатоцитів та до розвитку патологічних змін морфофункціонального стану клітинних елементів у паренхімі. Результатом деструкції внутрішньоклітинних органел було накопичення в цитоплазмі гепатоцитів великої кількості ліпідних включень, що можна розцінювати як жирове переродження. Виражена деструкція мікроворсинок призвела до порушення структури простору Діссе.

З огляду на незаперечливу важливість нейроендокринної системи у регуляції процесів детоксикації та становленні адаптаційно-захисних механізмів організму, було досліджено її зміни в умовах ХНІ. Отримані нами електроно-мікроскопічні дані про морфофункціональний стан і секреторну активність клітин гіпоталамусу, аденогіпофізу і кори надниркових залоз, засвідчили, що ХНІ призводить до досить виражених дистрофічно-деструктивних змін з боку переважної маси секреторних клітин що з більшою вірогідністю супроводжується порушенням функції цих клітин і пошкодженням процесів нейроендокринної регуляції ШКТ, важливих органів і систем.

Результати проведених експериментальних досліджень та аналізу морфофункціональної активності гепатоцитів печінки і секреторної активності клітин нейро-ендокринної систем показали, що при нітратній інтоксикації має місце суттєве ураження окремих відділів залоз внутрішньої секреції та печінки, що безумовно свідчить про необхідність урахування цього під час оцінки порушень в стані здоров’я дітей, які проживають на нітратно-забруднених територіях і вживають питну воду з підвищеним вмістом нітратів, зазнаючи їх хронічної дії.

Таким чином, результати проведеного детального обстеження дітей у співставленні з даними експериментальних досліджень дозволили вважати, що при ХНІ у дітей виникають значні метаболічні порушення, насамперед, обумовлені хронічним оксидантним стресом, підвищенням активності ПОЛ та ОМБ на тлі виснаження систем АОЗ з порушенням клітинних мембран, розвитком морфо-функціональних змін в печінці та окремих ланках гіпофізарно-адреналової системи, що супроводжується зниженням цитопротективної функції слизової оболонки, розвитком синдромів холестазу, цитолітичного та мезенхімально-запального синдромів і може сприяти розвитку хронічної соматичної патології ШКТ, гепато-біліарної системи, нервової та судинної систем.

З урахуванням отриманих даних було розроблено та апробовано систему екологічної та медико-біологічної реабілітації дітей, що проживають на нітратно-забруднених територіях.

В основі системи запропонованих заходів полягає необхідність першочергової корекції метгемоглобінемії, пероксидного стресу та метаболічних порушень печінки на тлі обмеження поступлення в організм дитини нітратів з питною водою і продуктами харчування.

Для корекції метгемоглобінемії застосовано “Кверцетин” - вітчизняну харчову добавку з вираженими антиоксидантними та сорбційними властивостями, яка сприяє виведенню ксенобіотиків з організму.

Після проведення корекції харчування та вживання кверцетину середній рівень метгемоглобінемії за нашими даними знижується у 1,74 рази, випадки метгемоглобінемії спостерігались у 60,4% проти 95,8% за станом до корекції (рис.4.).

За нашими даними, особливо ефективними запропоновані реабілітаційні заходи виявились серед дітей віком від 7 до 12 років, і середній рівень метгемоглобіну у даній групі практично знизився до показників у дітей порівняльної групи, метгемоглобінемія прослідковувалась тільки у 31,58% дітей, тоді як до корекції цей показник був на рівні 89,47% (р0,05).

Результати корекції метгемоглобінемії у віковій групі дітей від 12 до 15 років були не настільки ефективними. Тут кількість випадків метгемоглобінемії вдалось знизити тільки на 20,69% (р0,05). Можливо, це пояснюється відомими особливостями пубертатного періоду, більше вираженою інертною мобільністю регуляції фізіологічних процесів.

Отримані нами дані експериментальних досліджень та клінічних спостережень свідчили про достатньо виражені ураження печінки при ХНІ. Для їх корекції використано препарати-адаптогени природного походження “Яблопект” та “Еламін”, а також вітамінний комплекс “Ундевіт”.

Для оцінки ефективності запропонованих реабілітаційно-профілактичних заходів дітям поряд з клінічним обстеженням проведено дослідження ферментного статусу. За нашими даними у дітей, які отримували вказані вище адаптогени, зменшувались ознаки розвитку цитолітичного синдрому, про що свідчило зниженням підвищеної активності АлАТ на 38,9%, та активності АсАТ на 38,3% (р0,05), хоча зазначені показники не приходили до повної норми. На зменшення синдрому цитолізу вказувало також зниження рівня ГГТФ на 56,6% та ЛДГ на 32,2% (р0,05). Зниження активності ЛФ в крові дітей на 40,3% було ознакою зменшення у них явищ холестазу.

Захисну антиоксидантну корекцію було проведено за допомогою кверцетину, що сприяло зменшенні активності процесів ПОЛ на 22,22% (за рівнем МДА). Крім того, у дітей, які вживали кверцетин, підвищилась концентрація компонентів антиоксидантного захисту СОД і каталази на 19,1 і 7,7% (р0,05) відповідно, які до проведення корекції перебували в стані глибокого пригнічення.

Зазначені позитивні зміни ферментативного спектру, прооксидантно-антиоксидантної системи та зменшення рівня метгемоглобінемії призвели і до значного покращення клінічного статусу дітей. Зокрема, після проведення реабілітаційних заходів у 57,4% дітей зменшились головні болі, у 41,1% зникла загальна слабкість, 35,9% дітей відмітили покращення апетиту та загального стану. Значна кількість дітей, майже 24,1%, відмітили і зменшення дратівливості, покращення сну. Таким чином, проведені комплексні екологічні та медико-біологічні реабілітаційні заходи сприяли вірогідному зниженні інтоксикаційного, больового та диспептичного синдромів, що призвело до покращення стану здоров’я дітей. Зокрема випадки гострого отруєння нітратами дітей першого року життя зменшились на 80,3% (р0,05), а загальна захворюваність у досліджуваних районах у середньому на 32,5%.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової проблеми сучасної екологічної педіатрії – ролі тривалої дії нітратів в патогенезі порушення стану здоров’я дітей, які проживають на нітратно-забруднених територіях та розроблено заходи комплексної екологічної та медико-біологічної реабілітації дітей.

1. Проживання на нітратно-забруднених територіях та вживання питної води з вмістом нітратів, що значно перевищують допустимі норми, призводить до достовірного зростання рівня нітратів в крові дітей майже в два рази, що вказує на розвиток у них хронічної нітратної інтоксикації, яка більш виражена у дітей пубертатного віку у порівнянні з дітьми препубертатного періоду

2. На показники захворюваності дітей нітратно-забруднених територій впливає не тільки рівень нітратів у питній воді, але і питома вага проб води з підвищеним вмістом нітратів та їх поширеність серед населення, що користується колодязною водою.

3. Одним із ранніх достовірних проявів хронічної нітратної інтоксикації є “безсимптомна” метгемоглобінемія, яка виникає у 89,47% дітей віком від 7 до 12 років, та у 100% дітей віком від 12 до 15 років.

4. Тривала хронічна дія на організм нітратів питної води формує у дитячому віці підгрунтя для розвитку органічних уражень ШКТ та гепато-біліарної системи, про що свідчить зменшення цитопротективного потенціалу слизової оболонки шлунку та 12-палої кишки, наявність достовірних ознак цитолітичного, мезенхімально-запального синдромів, а також синдрому холестазу.

5. В результаті біотрансформації нітратів, в крові дітей на тлі хронічної нітратної інтоксикації визначається достовірне зростання таких високореакційних та токсичних метаболітів, як оксид азоту та вільні радикали, розвивається оксидантний стрес, що підтверджується ростом інтенсивності процесів ПОЛ та перекисної модифікації білків з одночасним пригніченням системи антиоксидантного захисту.

6. Тривале поступлення в організм дітей підвищених доз нітратів провокує підвищення базальної активності ангіотензин-перетворюючого ферменту в 1,4 рази, що, можливо, є компенсаторною відповіддю на вазодилятаційну дію оксиду азоту.

7. Проведені експериментальні дослідження