Результат интеллектуальной деятельности: Способ диагностического прогнозирования уровня холинэстеразы в сыворотке крови у лиц, экспонированных винилхлоридом

Изобретение относится к области медицины, а именно профилактической медицине. Изобретение может быть использовано для диагностики уровня холинэстеразы у работающих без признаков патологии в условиях экспозиции винилхлоридом более 5 лет с целью диагностики и мониторинга патологических состояний пищеварительной, сердечно-сосудистой, мочевой, нервной и других систем организма.

Интенсивное развитие химической промышленности способствует росту выброса в окружающую среду большого числа различных токсикантов. Некоторые из них являются политропными и оказывают воздействие на многие органы и системы в организме человека, контактирующего с ними в быту или в своей рабочей деятельности. К таким токсикантам относится винилхлорид (ВХ), основным органом-мишенью которого является печень. ВХ относится, в первую очередь, к плюрипотентным канцерогенам, и клетки печени (гепатоциты и синусоидальные) проявляют к нему особую восприимчивость. При этом у работников, контактирующих длительный период времени с этим токсикантом, могут возникнуть ангиосаркома, гепатоклеточная карцинома, рак желчевыводящих путей [1, 2, 3]. Токсичность ВХ также связана с гепато- и спленомегалией, портальной гипертензией, фиброзом печени [1, 4-6].

Одним из маркеров развития фиброза и цирроза печени является изменение активности холиэстеразы (ХЭ). Холинэстераза (псевдохолинэстераза, холинэстераза II) представляет собой фермент класса гидролаз карбоновых кислот, субстратами которых являются сложные эфиры холина. ХЭ локализована в сыворотке и плазме крови, белом веществе головного мозга, клетках спинного мозга, сердце, полосатых мышцах, поджелудочной железе, кишечнике, плаценте и других органах [7]. Сывороточная ХЭ синтезируется в печени и оттуда поступает в кровоток. В мозге ХЭ локализована в капиллярных эндотелиальных и глиальных клетках, которые ее синтезируют [8]. Изменения активности сывороточной ХЭ могут характеризовать целый ряд патологических изменений различных систем организма, поэтому ее оценка имеет важное диагностическое значение [9]. Так, увеличение активности ХЭ в сыворотке крови может происходить при бронхиальной астме, воспалительных заболеваниях тонкого кишечника, язве желудка, нефритах, гипертонии, ожирении, алкоголизме и т.д. Снижение активности наблюдается при различных поражениях печени (застойные явления, механическая желтуха, воспалительные процессы, цирроз и другие), инфаркте миокарда, хронических заболеваниях почек, мышечной дистрофии, при использовании веществ, выполняющих функцию ингибиторов ХЭ (фосфорорганические соединения, карбоматы, аммониевые основания). Диапазон референсных значений активности ХЭ значительно широк, поэтому единичное измерение концентрации данного фермента в сыворотке крови имеет ограниченную информативность. В связи с этим предлагается проводить динамические исследования, при которых можно будет провести анализ изменения активности в определенном периоде времени.

Изучение активности данного фермента у работников нефтегазовой промышленности выявило зависимость от стажа работника в данной профессии [9]. При обследовании работников химической промышленности - зависимость от стажа, возраста и экспозиционной нагрузки токсикантом за период работы [10].

Таким образом, наличие информации о концентрации холинэстеразы в совокупности с данными об индивидуальной экспозиционной нагрузке при прогнозируемом увеличении уровня ХЭ свидетельствует, прежде всего, о риске развития токсического поражения печени. Прогнозируемый расчет концентрации ХЭ позволяет избежать дополнительных затрат на лабораторную диагностику, а также повысить диагностическую значимость результатов исследования печеночных ферментов при прогнозировании развития патологий печени.

Задачей данного изобретения является разработка способа, позволяющего прогнозировать концентрацию холинэстеразы через 4-5 лет у работающих, имеющих в своей деятельности контакт с винилхлоридом. Полученный показатель в совокупности с расчетом индивидуальной экспозиционной нагрузки может быть использован учреждениями здравоохранения и научными организациями для прогноза риска развития патологических состояний пищеварительной, сердечно-сосудистой, мочевой, нервной и других систем организма у обследуемых работников и позволит разработать программу профилактических мероприятий. В качестве аналога и прототипа данного изобретения был взят патент «Способ прогнозирования концентрации церулоплазмина у стажированных работников, экспонированных ртутью» [11]. Однако, в данном способе для прогнозирования уровня показателя (церулоплазмина) требуется определение исходной концентрации как самого прогнозируемого аналита, так и дополнительного параметра - концентрации гаммаглутамил трансферазы, что приводит к повышению себестоимости исследования. Способы прогнозирования уровня холинэстеразы у рабочих, экспонированных винилхлоридом, отсутствуют.

Задача решается путем расчета прогнозируемой концентрации холинэстеразы, на основе исходных данных о концентрации данного фермента и индивидуальной экспозиционной нагрузки на момент обследования.

Способ осуществляется следующим образом: у пациента, имеющего стаж работы в контакте с винилхлоридом более 5 лет, натощак производят забор крови из локтевой вены с помощью вакуумных систем с активатором свертывания крови (для получения сыворотки). Определяют уровень холинэстеразы в сыворотке крови, рассчитывают уровень индивидуальной экспозиционной нагрузки за период работы во вредных условиях на момент обследования. Полученные результаты обследования пациента подставляют в уравнение, полученное методом множественной нелинейной регрессии с прямой пошаговой процедурой включения признаков: У=0,76949229390625+1,06377807241922×ХЭ1-0,000857219393897451×НАГРУЗКА,

где

У - прогнозируемое значение относительной концентрации ХЭ в сыворотке крови;

0,76949229390625 - константа;

1,06377807241922 и -0,000857219393897451 - коэффициенты предикторов;

ХЭ1 - уровень ХЭ на момент обследования (Е/мл);

НАГРУЗКА - уровень индивидуальной экспозиционной нагрузки винилхлоридом за период работы во вредных условиях на момент обследования (мг).

Способы прогнозирования уровня холинэстеразы через 4-5 лет у стажированных работающих в условиях экспозиции винилхлоридом в научно-медицинской и патентной литературе не обнаружены, таким образом, предлагаемый способ соответствует критериям изобретения «Новизна».

Использование математического метода, совокупности таких показателей как концентрация холинэтеразы и экспозиционная нагрузка позволило получить новый результат, который явным образом не следует из известного уровня техники. Использование для расчета именно этих показателей основано на результатах наших исследований, которые показали корреляцию их уровней на момент обследования с предсказываемой концентрацией холинэстеразы, что является новым результатом, не следующим из известного уровня техники. Таким образом, заявленное изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Способ может быть применен для определения объема профилактических мероприятий для работающих производства винилхлорида врачами-профпатологами и терапевтами учреждений здравоохранения и медико-санитарных частей, поэтому соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Предлагаемый способ был разработан в ходе 2-х кратного с интервалом 4-5 лет (через 4-5 лет) обследования стажированных работников, экспонированных на своем рабочем месте винилхлоридом. Всего обследован 101 человек, которые были разделены на группы в зависимости от стажа на момент обследования: I - 5-9 лет, II - 10-15 лет, III - 15 и более лет. У всех лиц были изучены уровни холинэстеразы, была рассчитана индивидуальная экспозиционная нагрузка. ХЭ определяли при помощи тест-набора («Human», Германия) на биохимическом фотометре («Cormay multy», Польша). Установлено, что статистически значимые различия в когортных исследованиях у лиц, экспонированных винилхлоридом, отмечаются при интервале между обследованиями не менее 4-5 лет.

Расчет уровня индивидуальной экспозиционной нагрузки винилхлоридом за период работы во вредных условиях на момент обследования (НАГРУЗКА, мг) проводился в соответствие с «Руководством по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса» [12, 13] по следующей формуле:

НАГРУЗКА=Q×b×nd×Ci, где

• Q (м³) - среднее значение в процессе трудового стажа объема вдыхаемого воздуха для каждой профессии;

• b - коэффициент, позволяющий оценивать негативные эффекты химических веществ различных классов опасности;

• nd - коэффициент сменности в зависимости от производственно-профессиональной принадлежности работника и режима работы предприятия;

• Ci (мг/м³) - суммированные годовые концентрации токсиканта для каждого i-го периода трудового стажа в определенной профессии;

• i - продолжительность трудового стажа (i=1, 2, …, m).

С помощью множественной нелинейной регрессии с прямой пошаговой процедурой включения признаков получили уравнение, выражающее связь переменной (предсказываемая концентрация холинэстеразы) с уровнем индивидуальной экспозиционной нагрузки за период работы во вредных условиях на момент обследования, который рассматривается в качестве предиктора.

У=0,76949229390625+1,06377807241922×ХЭ1-0,000857219393897451×НАГРУЗКА,

где

У - прогнозируемое значение относительной концентрации ХЭ в сыворотке крови;

0,76949229390625 - константа;

1,06377807241922 и -0,000857219393897451 - коэффициенты предикторов;

ХЭ1 - уровень ХЭ на момент обследования (Е/мл);

НАГРУЗКА - уровень индивидуальной экспозиционной нагрузки винилхлоридом за период работы во вредных условиях на момент обследования (мг).

Статистические характеристики изучаемых групп представлены в таблице 1, которая включает следующие данные по лабораторным показателям: медиану (Me), 25-й и 75-й процентили (Q25-Q75).

Оценка эффективности диагностики

Пример 1. Пациент К. (мужчина, 27 лет), стаж работы в контакте с винилхлоридом 6 лет. На момент обследования содержание ХЭ в сыворотке крови - 4,2 Е/мл. Индивидуальная экспозиционная нагрузка винилхлоридом на момент обследования составила - 145,4 мг.

Рассчитываем прогнозируемое содержание ХЭ через 4 года: У=0,76949229390625+1,06377807241922×4,2-0,000857219393897451×145,4=5,11 Е/мл.

Измеренная концентрация холинэстеразы в сыворотке крови через 4 года составила 5,1 Е/мл. Отклонение прогнозируемого уровня холинэстеразы от фактического составило 0,2%.

Заключение: На момент первого обследования у пациента отмечается сниженный уровень холинэстеразы. Для диагностики стабильности данных изменений требуется рассчитать прогнозируемое значение концентрации ХЭ. Расчет показал, что через 4 года диагностируемое отклонение содержания ХЭ от референсных значений сохранится, следовательно, данное нарушение носит не транзиторный характер и требует проведения лечебно-диагностических мероприятий.

Пример 2. Пациент Г. (мужчина, 28 лет), стаж работы в контакте с винилхлоридом 7 лет. На момент обследования содержание ХЭ в сыворотке крови - 6,7 Е/мл. Индивидуальная экспозиционная нагрузка винилхлоридом на момент обследования составила - 142,7 мг.

Рассчитываем прогнозируемое содержание ХЭ через 4 года:

У=0,76949229390625+1,06377807241922×6,7-0,000857219393897451×142,7=7,77 Е/мл.

Измеренная концентрация холинэстеразы в сыворотке крови через 4 года составила 7,9 Е/мл. Отклонение прогнозируемого уровня холинэстеразы от фактического составило 1,5%.

Заключение: На момент обследования концентрация холинэстеразы находится в пределах референсных величин. Через 4 года концентрация прогнозируемый уровень данного фермента также не будет иметь отклонений от референса. Следовательно, проведение дополнительных диагностических и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на сохранение гепатоцитов не требуется.

Пример 3. Пациент Г. (мужчина, 51 год), стаж работы в контакте с винилхлоридом 24 года. На момент обследования содержание ХЭ в сыворотке крови - 11,1 Е/мл. Индивидуальная экспозиционная нагрузка винилхлоридом на момент обследования составила - 616,9 мг.

Рассчитываем прогнозируемое содержание ХЭ через 4 года: У=0,76949229390625+1,06377807241922×11,1-0,000857219393897451×616,9=12,05 Е/мл.

Измеренная концентрация холинэстеразы в сыворотке крови через 4 года составила 12,5 Е/мл. Отклонение прогнозируемого уровня холинэстеразы от фактического составило 3,6%.

Заключение: На момент первого обследования уровень холинэстеразы в сыворотке крови пациента находится в пределах нормальных значений. Расчет прогнозируемого значения концентрации ХЭ показал, что через 4 года уровень фермента в сыворотке крови увеличится. Учитывая большой стаж экспозиции винилхлоридом, который, в том числе, обладает токсическим действием на нервную и эндокринную системы [14, 15], необходимо проведение дополнительных мероприятий, направленных на выявление начальных признаков нервно-психических нарушений в виде депрессивных неврозов, тревоги и т.д., а также вероятности развития тиреотоксикоза.

Литература:

1. Sherman М. Vinyl chloride and the liver // J. Hepatol. - 2009. - 51(6). - 1074-1081.

2. Plastics and carcinogenesis: The example of vinyl chloride / P.W. Brandt-Rauf, Y. Li, Ch. Long, R. Monaco, G. Kovvali, M.-J. Marion // J. Carcinog. - 2012. - №11. - 50-55.

3. Профессиональный и экологический риск винил и поливинилхлорида / Н.Г. Проданчук, Г.М. Балан, О.А. Харченко, Т.Ф. Харченко, Л.И. Повякель, Е.А. Баглей // Современные проблемы токсикологии. - 2012. - №3-4. - С. 5-16.

4. Hsiao T.J., Wang J.D., Yang P.M., Yang P.C., Cheng T.J. Liver fibrosis in asymptomatic polyvinyl chloride workers // J. Occup. Environ. Med. - 2004. - Vol. 46(9). - P. 962-966.

5. Maroni M., Mocci F., Visentin S., Preti G., Fanetti A.C. Periportal fibrosis and other liver ultrasonography findings in vinyl chloride workers // Occup. Environ. Med. - 2003. -Vol. 60(1). - P. 60-65.

6. Кудаева И.В., Демидова М.П., Бударина Л.А., Маснавиева Л.Б. состояние органов желудочно-кишечного тракта у лиц, контактирующих с хлорированными углеводородами // Экология человека. 2009. №3. С. 9-12.

7. Лабораторная диагностика. Справочник. Под редакцией: академика РАМН, д.м.н., проф. В.И. Покровского; д.б.н., проф. М.Г. Твороговой; к.м.н. Г.А. Шипулина. - М: Издательство БИНОМ. - 2013. - 648 с.

8. Старостина В.К., Дегтева С.А., ЗАО "Вектор-БЭСТ" Холинэстераза: диагностическое значение и методы анализа // Лабораторная диагностика. - С. 26-29.

9. Бадамшина Г.Г., Бакиров А.Б., Гимранова Г.Г., Валеева О.В. Холинэстераза сыворотки крови у работников промышленного предприятия // Клиническая лабораторная диагностика. - 2015. - 60 (8). - С. 25-29.

10. Кудаева И.В., Бударина Л.А., Дьякович О.А. Изменение уровня ферментов печени в ходе динамического обследования лиц, экспонированных винилхлоридом // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. - 2015. - Т. 25. - №5. - С. 46-52.

11. Кудаева И.В., Дьякович О.А., Маснавиева Л.Б., Попкова О.В., Бударина Л.А. Способ прогнозирования концентрации церулоплазмина у стажированных работников, экспонированных ртутью Патент RU 2642266, заявка 2016110361 от 21.03.2016, опубликовано 24.01.2018 Бюл. №3.

12. Влияние стажевой ртутной нагрузки на динамику хронической ртутной интоксикации профессионального генеза // М.П. Дьякович, Н.М. Мещакова, П.В. Казакова, И.Ю. Соловьева // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2010. - №1. - С. 36-40.

13. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. - Р 2.2.2006-05. - М., 2005. - 137 с.

14. Рукавишников B.C., Лахман О.Л., Соседова Л.М., Шаяхметов С.Ф., Бодиенкова Г.М., Кудаева И.В. и др. Профессиональные нейроинтоксикации: закономерности и механизмы формирования // Медицина труда и промышленная экология. 2014. №4. С. 1-6.

15. Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б. Состояние показателей нейромедиаторного обмена у крыс после хронической интоксикации винилхлоридом // Acta Biomedica Scientifica. 2009. №1. С. 244-247.