Оценка особенности комбинированного действия ряда химических веществ на основе анализа параметризованных причинно-следственных связей маркёров экспозиции и негативных эффектов и количественной оценки дополнительного риска для здоровья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Оценка типа комбинированного действия химических веществ представляет сложную и актуальную проблему гигиены и профилактической медицины.

Цель работы — расширение методических подходов к оценке особенностей комбинированного действия ряда химических веществ на основе анализа параметризированных причинно-следственных связей экспозиции и негативных эффектов и количественной оценки дополнительного риска для здоровья.

Материалы и методы. Использована базовая модель множественной логистической регрессии, предусматривающая оценку вероятности развития негативного эффекта одновременно при изолированном и комбинированном действии веществ. Реализация модели выполнена для трёх компонентов, экспозиция которых подтверждена биомаркёрами экспозиции. Экспертная оценка типа комбинированного действия выполнена с учётом знака коэффициентов регрессии полученных моделей. Количественная оценка дополнительного риска негативных эффектов при изолированном и комбинированном действии веществ проведена по параметрам причинно-следственных связей биомаркёров экспозиции и эффектов. Апробация методического подхода выполнена для условий реальной хронической аэрогенной экспозиции бенз(а)пиреном, значительно превышающей референтные концентрации (15,4 Rfc), оксидом алюминия и гидрофторидом на уровне референтных значений (0,2–0,8 Rfc). В качестве биомаркёров эффектов использованы результаты моделирования причинно-следственных связей на основе проведённых ранее (2021–2022 гг.) медицинских обследований 454 экспонированных и неэкспонированных детей 4–7 лет.

Результаты. В зависимости от бинарного сочетания трёх химических веществ и выбора биомаркёра негативного эффекта (8 показателей) выявлены различные варианты комбинированного действия (всего 24 варианта). Для 10 из них установлено усиление негативного эффекта. Преобладающим является синергетический характер действия, обусловливающий дополнительный к изолированному риск развития негативных эффектов со стороны иммунной, костной и нервной систем, превышающий до 56,8 раза приемлемый уровень.

Ограничения исследования. В исследовании особенность комбинированного действия оценивалась по бинарному сочетанию веществ, виду негативного эффекта и уровню биомаркёров.

Заключение. В практике гигиенических оценок необходим учёт дополнительного риска развития негативных эффектов при более сложных типах комбинированного действия (синергизм, антагонизм), чем простая суммация, что позволит повысить объективность гигиенической оценки риска для здоровья экспонируемого населения.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнадзора (протокол заседания № 2 от 11.02.2021 г.), проведено согласно общепринятым научным принципам Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (ред. 2013 г.).

Участие авторов:
Зайцева Н.В. — редактирование;
Землянова М.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование;
Кольдибекова Ю.В. — концепция и дизайн исследования, сбор материала и обработка данных, написание текста;
Кирьянов Д.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование;
Чигвинцев В.М. — сбор материала и обработка данных.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование выполнено за счёт средств федерального бюджета.

Поступила: 21.08.2023 / Принята к печати: 26.09.2023 / Опубликована: 20.11.202

Об авторах

Нина Владимировна Зайцева

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека;
ФГБУ «Российская академия наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: znv@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2356-1145

Научный руководитель ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», академик РАН, доктор медицинских наук, профессор

e-mail: znv@fcrisk.ru

Россия

Марина Александровна Землянова

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: zem@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8013-9613

Заведующая отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», доктор медицинских наук, профессор

e-mail: zem@fcrisk.ru

Россия

Юлия Вячеславовна Кольдибекова

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: koldibekova@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0002-3924-4526

Старший научный сотрудник с выполнением обязанностей заведующей лабораторией метаболизма и фармакокинетики отдела биохимических и цитогенетических методов диагностики ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», кандидат биологических наук, 614045, г. Пермь, ул. Монастырская, 82

e-mail: koldibekova@fcrisk.ru

Россия

Дмитрий Александрович Кирьянов

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: kda@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0002-5406-4961

Заведующий отделом математического моделирования систем и процессов ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», кандидат технических наук

e-mail: kda@fcrisk.ru

Россия

Владимир Михайлович Чигвинцев

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: cvm@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0002-0345-3895

Научный сотрудник лаборатории ситуационного моделирования и экспертно-аналитических методов управления отдела математического моделирования систем и процессов ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» кандидат физико-математических наук

e-mail: cvm@fcrisk.ru

Россия

Список литературы

  1. Loewe S., Muischnek H. Über Kombinationswirkungen. Mitteilung: Hilfsmittel der Fragestellung. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmakol Exp Pathol. 1926; (114): 313–26.
  2. Bliss C.I. The toxicity of poisons applied jointly. Ann. Appl. Biol. 1939; 26(3): 585–615.
  3. Meek M. International experience in addressing combined exposures: Increasing the efficient of assessment. Toxicology. 2013; 313(2–3): 185–9. https://doi.org/10.1016/j.tox.2012.09.015
  4. Godleski J., Koutrakis P. Relative Toxicity of Air Pollution Mixtures; 2015. Available at: https://studylib.net/doc/8103015/project-1–relative-toxicity-of-air-pollution-mixtures
  5. Price P., Dhein E., Hamer M., Han X., Heneweer M., Junghans M., et al. A decision tree for assessing effects from exposures to multiple substances. Environ. Sci. Europe. 2012; 24(1): 26. https://doi.org/10.1186/2190-4715-24-26
  6. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., Мамонов Р.А., Синицына О.О. Методы оценки комбинировнного действия веществ. Гигиена и санитария. 2012; 91(2): 86–9. https://elibrary.ru/pffhgl
  7. Заболотских В.В., Васильев А.В., Терещенко Ю.П. Синергетические эффекты при одновременном воздействии физических и химических факторов. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016; 18(5–2): 290–5. https://elibrary.ru/ykkhkx
  8. Хадарцев А.А. Об эмерджентности в живых системах и идеях Уилера (обзор научной литературы). Вестник новых медицинских технологий. 2019; (1): 129–32. https://doi.org/10.24411/1609-2163-2019-16374 https://elibrary.ru/zalhvr
  9. Vauquelin G., Van Liefde I., Birzbier B.B., Vanderheyden P.M. New insights in insurmountable antagonism. Fundam. Clin. Pharmacol. 2002; 16(4): 263–72. https://doi.org/10.1046/j.1472-8206.2002.00095.x
  10. Кацнельсон Б.А., Вараксин А.Н., Панов В.Г., Привалова Л.И., Минигалиева И.А., Киреева Е.П. Экспериментальное моделирование и математическое описание хронической комбинированной токсичности как основа анализа многофакторных химических рисков для здоровья. Токсикологический вестник. 2015; (5): 37–45. https://elibrary.ru/xqjlbr
  11. Минигалиева И.А., Кацнельсон Б.А., Гурвич В.Б., Привалова Л.И., Панов В.Г., Вараксин А.Н. и др. О соотношении между общепринятой практикой оценки риска для здоровья при полиметаллических экспозициях и теорией комбинированной токсичности. Токсикологический вестник. 2017; (4): 13–8. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2017-4-13-18 https://elibrary.ru/zdpedt
  12. Мирзакаримова М.А. Сравнительная гигиеническая оценка комбинированного действия сложных смесей химических загрязнений атмосферного воздуха. Гигиена и санитария. 2017; 96(6): 528–31. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-6-528-531 https://elibrary.ru/zapebt
  13. Шалина Т.И. Гигиеническая оценка риска здоровью населения в зоне влияния производств алюминия. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2009; 91(8): 128–9. https://elibrary.ru/laezez
  14. Levesque L., Mizzen C.A., McLachlan D.R., Fraser P.E. Ligand specific effects on aluminum incorporation and toxicity in neurons and astrocytes. Brain Res. 2000; 877(2): 191–202. https://clck.ru/36cWhQ
  15. Чикина С.Ю. Синдром кашлевой гиперчувствительности. Пульмонология. 2015; 25(2): 224–8. https://elibrary.ru/ubksyb
  16. Кирьянов Д.А., Камалтдинов М.Р., Цинкер М.Ю., Бабина С.В., Клейн С.В., Андришунас А.М. Параметризация зависимостей между факторами риска и здоровьем населения при хроническом воздействии комплексного загрязнения атмосферного воздуха. Анализ риска здоровью. 2022; (4): 33–44. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.4.03
  17. Минигалиева И.А., Клинова С.В., Панов В.Г., Сутункова М.П., Гурвич В.Б., Привалова Л.И. и др. Анализ комбинированной субхронической токсичности свинца и кадмия по их действию на сердечно-сосудистую систему. Гигиена и санитария. 2020; 99(1): 103–8. https://doi.org/10.33029/0016-9900-2020-99-1-103-108 https://elibrary.ru/bzmpqk
  18. Wu Y., Wang X., Li J., Ma H., Seshadr V.D., Wang X. Benzo(A)Pyrene-induced lung cancer: chemo protective effect of Coronarin D in Swiss albino mice. App. Biochem. Biotech. 2023; 195(2): 1122–35. https://doi.org/10.1007/s12010-022-04166-2
  19. Долгих О.В., Кривцов А.В., Бубнова О.А., Горшкова К.Г., Диа-нова Д.Г., Вдовина Н.А. и др. Особенности генетического полиморфизма и иммунного статуса у детей, экспонированных бенз(а)пиреном. Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2017; (4): 97–100. https://elibrary.ru/tcrtbl
  20. Grandjean P. Developmental fluoride neurotoxicity: an updated review. Environ. Health. 2019; 18(1): 110. https://doi.org/10.1186/s12940-019-0551-x
  21. Das S.K., Patri M. Neuropeptide Y expression confers benzo[a]pyrene induced anxiolytic like behavioral response during early adolescence period of male Wistar rats. Neuropeptides. 2017; 61: 23–30. https://doi.org/10.1016/j.npep.2016.07.001
  22. Скупневский С.В., Иванов Д.В. Воздействие алюминия и его соединений на функции органов и тканей человека (обзорная статья). Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2023; 17(1): 1–15. https://doi.org/10.24412/2075-4094-2023-1-3-7 https://elibrary.ru/vgrxrm
  23. Willhite C.C., Karyakina N.A., Nordheim E., Arnold I., Armstrong V., Momoli F., et al. The REACH registration process: A case study of metallic aluminium, aluminium oxide and aluminium hydroxide. Neurotoxicology. 2021; 83: 166–78. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2020.12.004
  24. Фоменко Д.В., Михайлова Н.Н., Казицкая А.С., Уланова Е.В., Прокопьев Ю.А. Экспериментальные исследования специфичности иммунного ответа организма при различных профзаболеваниях. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; (5–2): 115–9. https://elibrary.ru/pjbnsd
  25. Мартынова М.О., Козырев К.М., Албегова Ж.К. К вопросу современных представлений влияния алюминия на живые организмы. Современные проблемы науки и образования. 2014; (2): 302. https://elibrary.ru/sbwgqv
  26. Rahimzadeh M.R., Rahimzadeh M.R., Kazemi S., Amiri R.J., Pirzadeh M., Moghadamnia A.A. Aluminum poisoning with emphasis on its mechanism and treatment of intoxication. Emerg. Med. Int. 2022; 2022: 1480553. https://doi.org/10.1155/2022/1480553
  27. Mo J., Au D.W., Wan M.T., Shi J., Zhang G., Winkler C., et al. Multigenerational impacts of Benzo[a]pyrene on bone modeling and remodeling in medaka (Oryzias latipes). Environ. Sci. Technol. 2020; 54(19): 12271–84. https://doi.org/10.1021/acs.est.0c02416
  28. Han J., Kiss L., Mei H., Remete A.M., Ponikvar-Svet M., Sedgwick D.M., et al. Chemical aspects of human and environmental overload with fluorine. Chem. Rev. 2021; 121(8): 4678–742. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c0126
  29. Strunecka A., Blaylock R.L., Patocka J., Strunecky O. Immunoexcitotoxicity as the central mechanism of etiopathology and treatment of autism spectrum disorders: a possible role of fluoride and aluminum. Surg. Neurol. Int. 2018; 9: 74. https://doi.org/10.4103/sni.sni_407_17
  30. Jinzhu Y., Qinli Z., Jin Y., Pan K., Jianjun H., Qiao N. Aluminum and benzo[a]pyrene co-operate to induce neuronal apoptosis in vitro. J. Toxicol. Sci. 2015; 40(3): 365–73. https://doi.org/10.2131/jts.40.365
  31. Lubkowska A., Chlubek D., Machoy-Mokrzyniska A. The effect of alternating administration of aluminum chloride and sodium fluoride in drinking water on the concentration of fluoride in serum and its content in bones of rats. Ann. Acad. Med. Stetin. 2006; 52(Suppl. 1): 67–71. (in Polish)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Зайцева Н.В., Землянова М.А., Кольдибекова Ю.В., Кирьянов Д.А., Чигвинцев В.М., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.