Health Сare of the Russian FederationHealth Сare of the Russian FederationЗдравоохранение Российской Федерации0044-197X2412-0723Federal Scientific Center for Hygiene F.F.Erisman68057110.47470/0044-197X-2025-69-2-144-149wnyonpTOPICAL ISSUES OF HYGIENEАКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫResearch ArticlePeculiarities of the immune status in children with nervous system pathology combined with excessive contamination of biological media with aluminumОсобенности иммунного статуса у детей с патологией нервной системы, ассоциированного с избыточной контаминацией биосред алюминиемZaitsevaNina V.ЗайцеваНина Владимировнаznv@fcrisk.ruDolgikhOleg V.ДолгихОлег Владимировичoleg@fcrisk.ruLaninDmitriy V.ЛанинДмитрий Владимировичdlan@mail.ruAlikinaInga N.АликинаИнга Николаевнаalikina.in@mail.ruStarkovaKseniya G.СтарковаКсения Геннадьевнаskg@fcrisk.ruKirichenkoLarisa V.КириченкоЛариса Викторовнаlkv-7@yandex.ruFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management TechnologiesФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаPerm State National Research University, Perm, 614045, Russian FederationФГАОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 614045, Пермь, РоссияPerm State Medical University named after Academician E.A. WagnerФГАОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера»30042025692VOL 69, NO2 (2025)ТОМ 69, №2 (2025)144149260520252025https://journals.eco-vector.com/0044-197X/article/view/680571

Introduction. Diseases of the nervous system (NS) occupy a leading place in the structure of child prevalence. The environmental conditions create a growing number of stress-inducing factors able of affecting the child body. Aluminum and its compounds are a good example here, it, in turn, is the most common element on Earth. The increase in the volume of pollution of environmental objects with these chemical pollutants, aspects of its toxic properties in relation to the immune and nervous systems, are attracting more and more attention. However, despite the problem being obvious and urgent to be solved, the pathway of adverse effects produced by aluminum on the immune and nervous system still remains unclear.Materials and methods. We examined sixty six 4–7 years children living in an area affected by emissions from aluminum production. The observation group consisted of children (n = 39) suffering from a nervous disease. The comparison group consisted of a child population (n = 27) without pathology of the nervous system. Immunological exploration was conducted by using flow cytometry, radioallergosorbent tests, and ELISA tests.Results. We comparatively analyzed cell differentiation clusters in the groups of the examined children; as a result, we identified authentically excessive expression of receptors, which were pathogenetically linked to nervous system pathology, in the test group (butyrophilin, toll-like receptor): BTN3/CD277rel., CD284, HLA-DRrel./abs. We also identified elevated aluminum concentration in biological media, elevated IgG specific to aluminum and HCE in blood serum (p < 0.05). These findings allow recommending these indicators as priority ones for children with diagnosed ‘disorder of autonomic nervous system, unspecified, G.90.9’ associated with elevated aluminum contamination in biological media.Research limitations. Children without any nervous system pathology did not participated in the study.Conclusion. We established children with disorder of autonomic nervous system (G.90.9) and elevated aluminum contamination in biological media to have elevated expression of cell differentiation clusters (CD277, CD284) and the late activation marker (HLA-DR) in their blood. This was combined with non-specific (elevated levels of neuron-specific enolase marker) and specific (IgG specific to aluminum) signs of autoimmune aggression, which was not identified in children without elevated contamination of their biological media with aluminum.Compliance with ethical standards. The study was accomplished in conformity with the WMA Declaration of Helsinki Ethical Principles for Medical Research Involving Human Subjects (1964, 2013). The study was approved by the Local Ethics Committee of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies. All the participants provided their voluntary consent to participation in the study.Contribution of the authors: Zaitseva N.V., Dolgikh О.V. Lanin D.V. — study concept an design, editing; Alikina I.N. — study concept an design, data collection and analysis, writing and editing the text; Starkova К.G. — data collection and analysis; Kirichenko L.V. — editing. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.Acknowledgment. The study had no sponsorship.Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.Received: September 15, 2023 / Revised: December 9, 2024 / Accepted: December 11, 2024 / Published: April 30, 2025

Введение. Болезни нервной системы (НС) занимают одно из ведущих мест в структуре заболеваемости детей. Условия окружающей среды создают всё большее число факторов, вызывающих стресс, способных воздействовать на организм ребёнка. Алюминий и его соединения являются хорошим примером, т. к. этот элемент является наиболее распространённым на Земле. Рост объёма загрязнений объектов окружающей среды алюминием, аспекты его токсических свойств в отношении иммунной системы и НС привлекают всё больше внимания, однако механизм его иммуно- и нейротропности остаётся неясным.Цель исследования — оценка особенностей иммунного статуса детей с патологией нервной системы, связанной с чрезмерным загрязнением биологических сред алюминием.Материалы и методы. Обследовали 66 детей в возрасте 4–7 лет, проживающих в районе, подверженном влиянию выбросов от производства алюминия. Группу наблюдения составили 39 детей, страдающие заболеванием НС, группу сравнения — 27 детей без патологии НС. Иммунологическое исследование проводили методами проточной цитометрии, аллергосорбентного тестирования, иммуноферментного анализа.Результаты. У детей группы наблюдения обнаружена избыточная экспрессия кластеров клеточной дифференцировки, патогенетически сопряжённых с расстройством НС с достижением уровня значимости: BTN3 (CD277), TLR4 (CD284), HLA-DR, а также уровня НСЕ и маркера специфической сенсибилизации IgG к алюминию в сыворотке крови (p < 0,05).Ограничение исследования. Недопустимость вовлечения в эксперимент и использование данных о человеке без получения согласия законных представителей пациента.Заключение. У детей с патологией вегетативной НС установлен избыточный уровень контаминации биосред алюминием, нейротропность которого активирует экспрессию кластеров клеточной дифференцировки (CD277, CD284) и маркера поздней активации (HLA-DR) в крови детского населения, приводит к неспецифическим (повышение маркера нейроспецифической энолазы) и специфическим (IgG, специфичный к алюминию) проявлениям аутоиммунной агрессии, которые отменяются у детей, не имеющих избыточный уровень контаминации алюминием.Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено в соответствии с нормами Хельсинкской декларации ВМА «Этические принципы медицинских исследований с участием человека в качестве испытуемого» (1964 г., 2013 г.). Исследование одобрено Локальным этическим комитетом ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН» Роспотребнадзора (протокол № 12 от 14.03.2023). Все законные представители участников дали информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании.Участие авторов: Зайцева Н.В., Долгих О.В., Ланин Д.В. — концепция и дизайн исследования, научное редактирование; Аликина И.Н. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, научное редактирование; Старкова К.Г. — сбор и обработка материала; Кириченко Л.В. — научное редактирование.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.Поступила: 15.09.2023 / Поступила после доработки: 09.12.2024 / Принята к печати: 11.12.2024 / Опубликована: 30.04.2025

immunityCD-immunogramaluminumneuron-specific enolaseantibodies specific to aluminumиммунитетCD-иммунограммаалюминийнейронспецифическая енолазаспецифические антитела к алюминиюManisalidis I., Stavropoulou E., Stavropoulos A., Bezirtzoglou E. Environmental and health impacts of air pollution: a review. Front. Public Health. 2020; 8: 14. https://doi.org/10.3389/fpubh.2020.00014Савилов Е.Д., Анганова Е.В., Ильина С.В., Степаненко Л.А. Техногенное загрязнение окружающей среды и здоровье населения: анализ ситуации и прогноз. Гигиена и санитария. 2016; 95(6): 507–12. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-6-507-512 https://elibrary.ru/whpwfnФлюрик С.В., Дремза И.К. Механизмы митохондриальной дисфункции нейронов при воздействии мышьяка и алюминия (обзор). Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2022; 21(2): 7–14. https://doi.org/10.22263/2312-4156.2022.2.7 https://elibrary.ru/yzeiasMacGillivray D.M., Kollmann T.R. The role of environmental factors in modulating immune responses in early life. Front. Immunol. 2014; 5: 434. https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00434Medscape. Aluminum Toxicity. Available at: https://emedicine.medscape.com/article/165315-overview#a7Yang X., Xu F., Zhuang C., Bai C., Huang W., Song M., et al. Effects of corticosterone on immune functions of cultured rat splenic lymphocytes exposed to aluminum trichloride. Biol. Trace Elem. Res. 2016; 173(2): 399–404. https://doi.org/10.1007/s12011-016-0678-3Boverhof D.R., Ladics G., Luebke B., Botham J., Corsini E., Evans E., et al. Approaches and considerations for the assessment of immunotoxicity for environmental chemicals: a workshop summary. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2014; 68(1): 96–107. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2013.11.012Zhu Y., Li X., Chen C., Wang F., Li J., Hu C., et al. Effects of aluminum trichloride on the trace elements and cytokines in the spleen of rats. Food Chem. Toxicol. 2012; 50(8): 2911–5. https://doi.org/10.1016/j.fct.2012.05.041Igbokwe I.O., Igwenagu E., Igbokwe N.A. Aluminium toxicosis: a review of toxic actions and effects. Interdiscip. Toxicol. 2019; 12(2): 45–70. https://doi.org/10.2478/intox-2019-0007She Y., Wang N., Chen C., Zhu Y., Xia S., Hu C., et al. Effects of aluminum on immune functions of cultured splenic T and B lymphocytes in rats. Biol. Trace Elem. Res. 2012; 147(1–3): 246–50. https://doi.org/10.1007/s12011-011-9307-3Quora. What are the effects of aluminium on the human body? Available at: https://www.quora.com/What-are-the-effects-of-aluminium-on-the-human-bodyCheng D., Zhang X., Tang J., Kong Y., Wang X., Wang S. Chlorogenic acid protects against aluminum toxicity via MAPK/Akt signaling pathway in murine RAW264.7 macrophages. J. Inorg. Biochem. 2019; 190: 113–20. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2018.11.001Feng L., Xiao H., He X., Li Z., Li F., Liu N., et al. Neurotoxicological consequence of long-term exposure to lanthanum. Toxicol. Lett. 2006; 165(2): 112–20. https://dx.doi.org/10.1016/j.toxlet.2006.02.003Harris N.L., Ronchese F. The role of B7 costimulation in T-cell immunity. Immunol. Cell Biol. 1999; 77(4): 304–11. https://doi.org/10.1046/j.1440-1711.1999.00835.xHarly C., Guillaume Y., Nedellec S., Peigné C.M., Mönkkönen H., Mönkkönen J., et al. Key implication of CD277/butyrophilin-3 (BTN3A) in cellular stress sensing by a major human γδ T-cell subset. Blood. 2012; 120(11): 2269–79. https://doi.org/10.1182/blood-2012-05-43047Шугалей И.В., Гарабаджиу А.В., Илюшин М.А., Судариков А.М. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы. Экологическая химия. 2012; 21(3): 168–72. https://elibrary.ru/stgsytErdő-Bonyár S., Rapp J., Minier T., Ráth G., Najbauer J., Czirják L., et al. Toll-like receptor mediated activation of natural autoantibody producing B cell subpopulations in an autoimmune disease model. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20(24): 6152. https://doi.org/10.3390/ijms20246152Сетко А.Г., Терехова Е.А., Тюрин А.В., Мокеева М.М. Особенности нервно-психического статуса и качества жизни детей и подростков как результат воздействия факторов риска образовательной среды. Анализ риска здоровью. 2018; (2): 62–9. https://doi.org/10.21668/health.risk/2018.2.07 https://elibrary.ru/xrnwixДолгих О.В., Старкова К.Г., Кривцов А.В., Челакова Ю.А., Чигвинцев В.М., Аликина И.Н. и др. Моделирование комбинированной химической нагрузки (алюминий) и регуляторных иммунных и эндокринных факторов при исследовании продукции цитокинов в эксперименте in vitro. Гигиена и санитария. 2019; 98(2): 214–8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-2-214-218 https://elibrary.ru/stdhcxСтаркова К.Г., Долгих О.В., Отавина Е.А., Безрученко Н.В., Гусельников М.А., Мазунина А.А. Маркеры гиперчувствительности у детского населения в условиях воздействия алюминия. Медицинская иммунология. 2019; 21(1): 165–70. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2019-1-165-170 https://elibrary.ru/vusyfrDey M., Singh R.K. Chronic oral exposure of aluminum chloride in rat modulates molecular and functional neurotoxic markers relevant to Alzheimer’s disease. Toxicol. Mech. Methods. 2022; 32(8): 616–27. https://doi.org/10.1080/15376516.2022.2058898Lukiw W.J., Kruck T.P.A., Percy M.E., Pogue A.I., Alexandrov P.N., Walsh W.J., et al. Aluminum in neurological disease – a 36 year multicenter study. J. Alzheimer’s Dis. Parkinsonism. 2019; 8(6): 457. https://doi.org/10.4172/2161-0460.1000457Isgrò M.A., Bottoni P., Scatena R. Neuron-specific enolase as a biomarker: biochemical and clinical aspects. Adv. Exp. Med. Biol. 2015; 867: 125–43. https://doi.org/10.1007/978-94-017-7215-0_9Dantzer R., Wollman E.E. Relationships between the brain and the immune system. J. Soc. Biol. 2003; 197(2): 81–8. (in French)Bittencourt L.O., Damasceno-Silva R.D., Bragança W.A., Eiró-Quirino L., Oliveira A.C.A., Fernandes R.M., et al. Global proteomic profile of aluminum-induced hippocampal impairments in rats: are low doses of aluminum really safe? Int. J. Mol. Sci. 2022; 23(20): 12523. https://doi.org/10.3390/ijms232012523Deloncle R., Guillard О., Clanet F., Courtois P., Piriou A. Aluminum transfer as glutamate complex through blood-brain barrier. Possible implication in dialysis encephalopathy. Biol. Trace Elem. Res. 1990; 25(21): 39–45. https://doi.org/10.1007/bf02990262Levesque 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://doi.org/10.1016/s0006-8993(00)02637-8Астахин А.В., Евлашева О.О., Левитан Б.Н. Клиническое и диагностическое значение основного белка миелина и нейронспецифической енолазы в медицинской практике. Астраханский медицинский журнал. 2016; 11(4): 9–17.