Features of the impact of production factors on the processes of premature aging and changes in biological age

Full Text

Введение. Специалисты ЮНЕСКО и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) оценили жизнеспособность населения России в 1,4 балла (из 5 баллов), т.е. это уровень, ниже которого существенно возрастают риски деградации страны, что представляет реальную угрозу депопуляции населения, в т.ч. и активного трудового контингента.

В основе профилактики ухудшения демографической ситуации в стране и профилактики преждевременного старения трудового контингента должен лежать системный здоровьеохранительный подход, учитывающий комплекс факторов и влияний, оказывающих своё воздействие на граждан в совокупности [1]. Изменение биологического возраста и преждевременное старение граждан Российской Федерации (РФ) могут вызывать любые факторы нарушающие порог адаптации, в том числе сверхпороговые факторы окружающей среды: биологические (вирусные, бактериальные, паразитарные), химические, в том числе источники антропогенного воздействия на окружающую природную среду; физические (шум, вибрация, ультразвук, инфразвук, тепловое, ионизирующее, неионизирующее и иные излучения); социальные (структура и качество питания, безопасность пищевых продуктов, водоснабжение, условия быта, труда и отдыха), экологические и другие факторы [2].

По прогнозу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) к 2025 году стресс и развивающаяся затем депрессия, выйдут на первое место в мире среди всех заболеваний в ближайшие 25 лет, обогнав нынешних лидеров - инфекционные и сердечно-сосудистые заболевания [3].

Длительный (хронический), в том числе и профессиональный стресс, запускает и ускоряет процессы преждевременного (ускоренного) старения органов и систем человеческого организма, приводящие к изменению его биологического возраста. Жизнеспособность органов и систем человека более точно определяет биологический возраст (БВ), а не календарный возраст (КВ) [4].

Старение организма человека является нормальным физиологическим и биологическим многофакторным процессом, основными характеристиками которого являются двигательная активность, характер питания и водопотребления, наличие вредных привычек, сопутствующие хронические заболевания, экологическая среда и психологический аспект [4].

При старении в организме развиваются морфологические и функциональные изменения, сходные с теми, которые наблюдаются при стрессе. Стрессорное воздействие вовлекает в ответ все защитные системы организма: белки теплового шока, врожденный и приобретенный иммунитет, систему гемостаза и антиоксидантную систему. В то же время, на стресс реагируют белки «молодости» (GDF11, TIMP-2, MANF, NGF, FGF, NAMPT, ирисин) и «старости» (CCL11, GDF15, JAM, алармин-1, β2-микроглобулин). Процесс старения представляет собой затянувшийся хронический стресс, который приводит к полному истощению единой гуморальной защитной системы (ЕГЗС) [5]. Кроме того, на преждевременное старение и преждевременную смертность населения от приобретенных неинфекционных заболеваний (НИЗ) влияют профессиональные, социально-экономические, поведенческие, генетические факторы, и факторы окружающей среды, которые провоцируют риски развития и прогрессирования различных заболеваний [6].

Рабочая гипотеза ‒ длительный, в том числе и производственный стресс, обусловленный сверхпороговыми воздействиями факторов производственной и окружающей среды, низкой социально-экономической защищённостью, нарушениями в организации трудового процесса и отдыха, питания, низкого уровня образования, медицинской грамотности и доступности пользования системой здравоохранения, недостаточной физической и профессиональной подготовленностью, ведением нездорового образа жизни, обусловленного сопутствующими вредными привычками (курение, злоупотребление алкоголем) и асоциальным образом жизни (вне установленных устоев общества), общего экономического уровня страны проживания, половой принадлежности, экологических и других условий запускает механизмы направленные на изменение биологического возраста и преждевременное старение рабочего контингента.

Цель. Оценить роль производственных факторов в развитии процессов преждевременного (ускоренного) старения и изменении биологического возраста (по данным литературного обзора), провести анализ факторов риска и механизмов, запускающих процессы преждевременного старения и изменение биологического возраста, для воспрепятствования данным процессам - принятия комплекса мер по профилактике профессиональных заболеваний всех категорий населения.

Материал и методы. В анализе оценки рисков развития преждевременного (клеточного) старения и изменения биологического возраста под влиянием вредных производственных факторов использовались методы гигиенической диагностики и теоретического исследования: формализация, обобщение, сравнение, системный анализ. Объектом исследования являлся материал научных работ по изучению влияния вредных производственных факторов на процессы клеточного старения и биологического возраста.

Результаты и обсуждение. В исследовании определена прямая зависимость между влиянием производственных факторов на здоровье трудового контингента, образом жизни и функционированием системы здоровьесбережения. На основании анализа литературных источников [1-71] установлено, что факторы производственной среды могут оказывать выраженное влияние на изменение биологического возраста и процессы ускоренного старения рабочего контингента, в зависимости от длительности воздействия производственных факторов (профессионального стажа), социально-экономических, санитарно-гигиенических факторов, генетики человека, образа жизни и других условий.

Производственный стресс очень тесно связан с рыночной экономикой государств, которой присуща постоянная конкурентная борьба, а также работа в нестабильных, часто меняющихся условиях, причём удовлетворительный уровень стресса относится к гигиеническим факторам и непосредственным образом влияет на производительность труда в организации. Причиной 80% болезней является стресс, а 72% россиян испытывают постоянную тревогу [3].

Личностный потенциал (ЛП) человека является основой экономического благополучия и развития государства. В ЛП входят физиологические, предметно-материальные и социальные ресурсы. Однако базовой составляющей ЛП является его физиологическая компонента, обеспечивающая способности человека к совершению физической и интеллектуальной работы. Комплексной характеристикой ЛП является общая жизнеспособность, которая может снижаться в процессе биологического старения, количественной оценкой которого является для популяций интенсивность смертности, а для отдельного человека его БВ, показывающий степень сохранения во времени основных физиологических функций организма [7].

Хронический "производственный" стресс и длительное "хроническое" психоэмоциональное перенапряжение, могут стать причиной травмы, острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, смерти, т.е. являются триггерами для возникновения заболеваний, связанных с условиями труда и профессией. Конфликты между сотрудниками и руководителями, низкая оплата труда и социальная защищённость, неисправность оборудования и отсутствие (неиспользование) средств индивидуальной защиты, неправильно выбранная профессия, которая не приносит удовольствия от результатов своего труда, может явиться пусковым механизмом профессионального выгорания работника, и в таком случае сотрудник приходит на своё рабочее место без какой-либо мотивации к трудовой деятельности. Депрессивное состояние работника может сказаться на морально-психологическом состоянии, и производительности труда всего коллектива, и привести к снижению производительности труда, браку производимой продукции и снижению заработной платы работникам, что ещё больше подогревает конфликт внутри коллектива. Данная ситуация тут же сказывается и на самом низко мотивированном работнике, что неизбежно приводит к снижению психологического здоровья и адаптационных возможностей организма работающего (служащего); в результате в организме превалируют дезадаптационные процессы преждевременного старения и изменение БВ [8].

Стресс может нести как отрицательную функцию и являться пусковым механизмом депрессии (отрицательные эмоции могут стать причинами различных заболеваний, как физических, так и психических), так и положительным пусковым механизмом к усилению физиологической активности и биохимических превращений в организме человека (положительные эмоции тенденция могут приводить к нормализации физиологических процессов в организме и долголетию) [3].

Длительное негативное воздействие на человека факторов производственной и окружающей среды обитания, нарушения правил здорового образа жизни, может неблагоприятно воздействовать на длину теломер (короткие или длинные теломеры), приводить к воспалению, повреждению ДНК, структурным аберрациям хромосом, эпигенетическим модификациям, которые могут увеличивать БВ по сравнению с КВ, и стать причинами развития различных заболеваний, приводящих к ускоренному старению [9].

Теломеры представляют собой гетерохроматические повторяющиеся области на концах эукариотических хромосом, длина которых считается детерминантой биологического старения. Теломеры соматических клеток человека достигают критической длины, клетки вступают в необратимую остановку роста, называемую репликативным старением. Считается, что репликативное старение является противоопухолевым механизмом, который ограничивает пролиферацию клеток. Разница при сравнении между мышами и людьми привела к гипотезе о том, что подавление теломеразы в соматических клетках развилось как адаптация к супрессору опухоли у крупных долгоживущих организмов. Авторы (Андрей Селуанов, Чжуосюнь Чэнь, Кристофер Хайн и др., 2006) в своей работе показали, что активность теломеразы связана с массой тела, а не с продолжительностью жизни: более крупные грызуны подавляют активность теломеразы в соматических клетках. Эти результаты позволяют предположить, что большая масса тела представляет больший риск развития рака, чем большая продолжительность жизни, и крупные животные эволюционируют в сторону подавления активности теломеразы, чтобы снизить этот риск [9].

Оценка трудоспособности стареющего человека стала возможной с помощью показателя БВ (понятие, отражающее степень морфологического и физиологического развития организма) и одной из важнейших задач спектра проблем изучения возрастной динамики ЛП [10]. Однако, наблюдается различие во взглядах ученых о возможности оценивания БВ, и имеется необходимость подтверждения обоснованности концепции оценивания [11, 12]. На сегодняшний день нет единых подходов к тому, какие биологические маркеры дают достоверные данные об истинном возрасте индивидуума, что диктует продолжение научных изысканий в данном направлении [13-15].

Существуют различные системы оценки БВ, основанные на анализе ряда антропометрических, функциональных, биохимических и гормональных показателей [11]. БВ определяется различными общепринятыми методиками: В.П. Войтенко (1984) [16] и Л.М. Белозеровой (1999) [17], по антропометрическому методу, по анализу крови, методикам А.Г. Горелкина – Б.А. Пинхасова [18] и по методу форсированной спирометрии [19, 20], по уровню артериального давления, увеличению массы тела, нарушению липидного обмена и снижению толерантности к физическим нагрузкам, методикам С.Г. Абрамовича [21]. Данные исследователи опираются на специфический для каждой методики расчета набор антропометрических и инструментальных показателей. Методики показывают одинаковую рассогласованность КВ и БВ, но разную корреляцию с нарушениями в системе обмена веществ, с ферментативным обеспечением метаболических процессов и другими параметрами [7, 11, 12, 22-24]. Основными достоинствами методов являются низкая стоимость, высокая скорость оценивания, неинвазивность проводимых манипуляций [14], направленных на сохранение здоровья человека через своевременную диспансеризацию и привитие мотивации к ведению здорового образа жизни [25-26].

Для оценки общей количественной характеристики старения используется показатель интегрального БВ, для детальной характеристики – парциальных БВ, отражающих старение различных систем организма и ряд показателей, отражающих его функциональные и психологические возможности, также учитывается вклад патологических процессов в биовозраст. Кроме того, исследователю следует выяснить объем сохраненных адаптационных резервов в физическом и нервно-психическом плане, факторы риска и факторы долголетия, для чего следует учитывать семейный анамнез (наследственные факторы) и индивидуальный анамнез (приобретенные факторы). Использование метода определения БВ во врачебной практике активизирует профилактическое направление в медицине, что актуально для улучшения, как индивидуального здоровья, так и качества жизни. Метод определения БВ является главным инструментом при тестировании эффективности средств и методов геропрофилактики [27].

Старение ‒ это необратимая форма длительной остановки клеточного цикла, вызванная чрезмерным внутриклеточным или внеклеточным стрессом или повреждением. Для многих изменений, происходящих в организме во время старения, важны три фактора: воспаление, иммунное старение и старение: клеточное старение, биологическое старение [28]. По мере старения организма наблюдается снижение его функциональных резервов. В ходе различных исследований было обнаружено, что несоответствие паспортного и биологического возрастов наблюдается во всех возрастных группах, причем биологический возраст женщин меньше, чем таковой у мужчин во всех возрастных группах. Ухудшают показатель БВ повышенная масса тела, сниженный индекс физической активности, вредные привычки на фоне злоупотребления крепких напитков и курения. Лица, чей БВ значительно превышает популяционный эталон, составляют одну из наиболее многочисленных групп риска по отношению к возникновению болезней, утрате трудоспособности и смерти [16, 27, 29]. Исследование БВ в группах диспансерного наблюдения показало, что снижение БВ от его должной величины на 6 лет является критическим уровнем между нормой и патологией. Дальнейшее снижение БВ характеризует патологическое состояние организма, независимо от нозологической формы. Батарея маркеров старения позволяет не только вычислить индивидуальный показатель БВ, по которому можно оценить степень предполагаемых нарушений здоровья, но и построить прямой прогноз возможного числа болезней у данного индивидуума [30-33]. Ряд исследований показал высокую чувствительность большинства показателей БВ к внешним воздействиям, целенаправленно применяемым для снижения БВ. Это открывает перспективы для использования тестов, основанных на моделях множественной регрессии, при определении эффективности курсов геропрофилактики [34].

Старение представляет собой необратимую остановку роста, которая происходит в ответ на повреждающие стимулы, такие как повреждение ДНК, укорочение теломер, дисфункция теломер и онкогенный стресс, приводящий к подавлению потенциально дисфункциональных, трансформированных или старых клеток [35].

Биомаркерами старения (измеримый признак, который предсказывает биологическое состояние или состояние старения) являются: геномная нестабильность (повреждения ДНК и генотоксичность), укорочение теломер и онкогенный стресс, эпигенетические изменения (метилирование и ацетилирование), потеря протеостаза, нарушение чувствительности к питательным веществам, митохондриальная дисфункция, клеточное старение (секреторный фенотип, ассоциированный с клеточным старением; остановка клеточного цикла), истощение пула стволовых клеток, изменённая межклеточная коммуникация (щелевые соединения, внеклеточные везикулы, дефекты ресничек мерцательного эпителия), стресс (гипоксия, липотоксичность, протеотоксичность, пищевой стресс), и другие [6, 10, 35-38]. Исследования показали, какие факторы влияют на длину теломер и провоцируют старение:

- стресс и агрессивная профессиональная среда [39-41];

- ожирение (сокращает длину теломер на 240 пар нуклеотидов, провоцирует развитие острых и хронических заболеваний, включая гипертонию, инсульт, инфаркт миокарда, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, рак, и сокращает продолжительность жизни на срок до 20 лет, увеличивая риск преждевременной смерти) и резкие скачки веса из-за увлечения диетами (структура хроматина эпигенетически регулируется и может влиять на геномную целостность теломерной области и поддержание длины теломер) [42, 43];

- сахарный диабет (провоцирует сосудистое старение, ассоциированное сердечно-сосудистыми заболеваниями, а метаболические нарушения ускоряют темп биологического старения) [44];

- окислительный стресс (индуцирует нестабильность теломер хондроцитов и подавление функции хондроцитов, что приводит к разрушению хряща и развитию остеоартрита) [45];

- дисфункция теломер становится важным фактором патогенеза гипертонии, атеросклероза и сердечной недостаточности [46];

- патогены, способные вызывать инфекционные заболевания, ускоряют эрозию теломер в иммунных клетках [47];

- воспалительные процессы [48];

- негативный психологический настрой, отличающийся повышенной озлобленностью, назойливыми мыслями о том, что людям нельзя доверять [49], пессимизм, депрессия и постоянный психический контроль: возрождают нежелательные негативные мысли и эмоции [50] ускоряют старение. У позитивно настроенных людей теломеры длиннее на 30% [51];

- социально-экономический статус (чем он ниже, тем более короткая длина теломер) [52];

- брак и семья (у лиц, состоящих в браке, длина теломер выше, чем у лиц вне брака) [53];

- физическая активность (упражнения положительно влияют на длину теломер, включая изменения активности теломеразы) [54];

- курение (более короткие теломеры у курильщиков по сравнению с теми, кто никогда не курил, могут означать механизмы, связывающие воздействие табачного дыма с болезнями, связанными со старением) [55];

- потребление подслащенных сахаром безалкогольных напитков (возникает прямая связь между избыточным весом во взрослом возрасте и ИМТ и увеличением потребления подслащенных сахаром безалкогольных напитков) [56];

- уровень липидов в крови (холестерин липопротеидов высокой плотности оказывает антиоксидантное и противовоспалительное действие, а липопротеиды низкой плотности свидетельствуют о пожизненном нарастании окислительного стресса и воспаления, приводящего к укорочению длины теломер) [57];

- повышенный уровень свободных радикалов [58];

- дефицит полиненасыщенных жирных кислот, витаминов и микроэлементов в рационе питания укорачивает длину теломер и приводит к преждевременному старению [59], высокое потребление (красного) мяса и особенно обработанного мяса положительно связано со смертностью от всех причин [60];

- длительное грудное вскармливание ассоциируется с увеличением длины теломер [61];

- роды снижают длину теломер у матери ввиду нарушений в питании и большого психосоциального стресса [62], и провоцируют клеточное старение [63];

- ультрафиолетовое (УФ) излучение индуцирует фотопродукты ДНК в теломерах, которые могут мешать поддержанию теломер [64];

- неоптимальная продолжительность сна (менее 7 часов) является риском повышенного физиологического стресса и ухудшения здоровья, а также причиной укорочения теломер [65];

- загрязнение воздуха полициклическими ароматическими углеводородами (экотоксиканты), способствует укорочению длины теломер и старению [66].

Подводя итог исследованиям последних лет, можно сказать, что регулярное «правильное» питание, здоровый сон, достаточная физическая активность, положительные эмоции и оптимизм продлевают жизнь, а социальная незащищённость, производственные факторы, экотоксиканты, низкое качество и доступность медицинских услуг, нездоровый образ жизни (курение, высокое потребление алкоголя, плохое питание или низкая физическая активность), длительно действующие стрессы, в том числе и профессиональные, развивающиеся на фоне депрессии и отрицательных эмоций, провоцируют сопутствующие болезни, и напротив, укорачивают её [67-69].

Кроме того, уникальное предположение, связанное с механизмом старения и смерти выдвинули авторы (Зуев В.А., Игнатова Н.Г., Автандилов Г.Г., 2005), которое заключается в том, что процессы повреждения и гибели нейронов при старении мозга являются вторичными и обусловлены активной пролиферацией клеток глии, приводящей к нарушению этой посреднической роли астроцитов и обрекающей нейроны на «голодную смерть». Для запуска подобного пролиферативного процесса в стареющем мозге должен накапливаться некий фактор («фактор старения»), стимулирующий развитие глиоза. Накопление фактора старения в значительных количествах (экскреция за пределы тканей головного мозга), его повышенная устойчивость, например к температуре, трипсину и ультрафиолетовому свету, наконец, резко выраженное повреждающее действие на клетки ЦНС в организме молодых особей ‒ все это, вероятно, указывает на то, что сам процесс старения представляет собой вовсе не процесс «увядания» организма, а, по всей видимости, биологически активный процесс, в котором собственно фактор старения играет весьма агрессивную роль. И, наконец, нельзя не отметить удивительного совпадения по времени регистрации первого появления фактора старения в организме мышей и людей ‒ после первой трети средней продолжительности их жизни. В этой связи авторы позволяют себе предположить, что в организме млекопитающих, возможно, запускается и работает «программа старения», начало которой включает завершение программы роста организма [70].

Выводы

1. Длительное негативное воздействие производственных факторов и экотоксикантов, на фоне не решённых социально-экономических вопросов, и нарушений режимов труда и отдыха, питания, приводят к повышению уровня "социального стресса" и снижению "трудовой мотивации" у трудового контингента, вплоть до профессионального выгорания и увеличения БВ, что запускает процессы ускоренного старения и снижает экономическое могущество государства.
2. Устранение основных социально-экономических причин возникновения депрессивных состояний и профессиональных заболеваний (нормализация условий труда и отдыха, достойная заработная плата, позволяющая работнику решить проблемы в воспитании и обучении детей, обеспечении жильем, а также качественным питанием, одеждой и обувью, возможностью заниматься в спортивных секциях и кружках по интересам), при доступной и качественной медико-социальной помощи для трудового контингента и членов их семей, что позволит снизить экспозиционную нагрузку и уменьшить риск повреждения здоровья работающего контингента.
3. Предупреждение преждевременного старения, снижение уровня смертности и инвалидности трудового контингента, путём повышения внедрения наукоёмких производств при эффективной научной организации трудовой деятельности, повышении уровня производительности труда и трудовой дисциплины, создания условий для повышения профессиональной и общемедицинской грамотности работников, приобщения их к здоровьесберегающим программам, позволит государству достигнуть максимального экономического и культурного расцвета, и обеспечить достойное социально-экономическое положение и охрану здоровья трудового контингента и членов их семей.
4. Обеспечение на производстве трудового контингента доступным "правильным" питанием, - водой, чаем, кофе (в цехах и подразделениях), средствами индивидуальной защиты (от агрессивного воздействия длительно действующих производственных факторов) - за счёт средств работодателя, создание на производстве комнат психологической разгрузки с возможностью обращения с назревающей индивидуальной проблемой к специалисту психологу и медицинскому работнику, будет способствовать своевременному сбору медицинского и психологического анамнеза возможных проблем для своевременного принятия решения по сохранению и укреплению здоровья членов трудовых коллективов.
5. Повышение мотивации у рабочего контингента и членов их семей со стороны работодателя к занятиям в спортивных секциях, посещению спортивных праздников выходного дня, приобщению их к занятиям физической культурой и спортом на стадионах, парках, тренажёрных залах, бассейнов (выделение бесплатных абонементов на всех членов семьи), постоянный контроль со стороны медицинских специалистов и специалистов психологов за работниками группы риска (имеющих вредные привычки, такие как употребление табака и злоупотребление алкоголем, а так же выраженные проблемы со здоровьем: повышенное артериальное давление, избыток массы тела, нарушения пищевого поведения, но подлежащие коррекции ведением здорового образа жизни).
6. Повышение квалификации работников за счёт средств работодателя, приобщение к мероприятиям культурного воспитания (музеи, театры, концертные залы), гигиеническим мероприятиям профилактической направленности (беседы, лекции, семинары на тему соблюдения режимов труда и отдыха, питания, сна, перегревания и переохлождения, оказания первой помощи); мероприятиям по соблюдению требований охраны труда (способы защиты от опасных и вредных факторов производственного процесса, способы безопасных и безаварийных примеров работы, способы применения средств индивидуальной защиты в условиях производства, правила поведения в защитных сооружениях для работников и членов их семей).
7. Создание и обеспечение работодателем безопасных условий трудовой деятельности, нормирование времени действия вредных и опасных производственных факторов на рабочем месте, производственный контроль за своевременным использованием работником средств индивидуальной защиты, регламентированного перерыва, с обязательным временем на принятие пищи и отдых вне рабочего места, будут способствовать сохранению здоровья работников, предупреждению преждевременного старения и изменению баланса КВ и БВ.

Заключение. Проблема преждевременного старения работающего контингента, изменение его БВ от КВ в сторону увеличения в условиях агрессивного воздействия производственных факторов, экотоксикантов, на фоне нарушений режимов труда и отдыха, условий и оплаты труда, питания, длительно действующих стрессов [71], провоцирующих депрессию и профессиональное выгорание работников, снижения качества и доступности медицинской помощи, несмотря на все прогрессивные решения в области здоровьесбережения [1], остается актуальной.

Проведенный нами анализ изучения воздействия различных факторов и условий влияющих на запуск механизмов ускоренного старения и изменение БВ работающего контингента, позволит глубже понять механизмы развития преждевременного старения, и принять комплекс мер профилактической направленности. Результаты свидетельствуют о необходимости дальнейшего изучения особенностей промышленной экологии и факторов, направленных на сохранение здоровья работающего контингента, разработки и внедрения на этой основе модели дополнительных профилактических мероприятий и здоровьесберегающих технологий в промышленности с целью сохранения здоровья работников.

Статья может представлять интерес для практических специалистов в области гигиены, геронтологии, здравоохранения, образования, а также научных работников и обучающихся вузов.

About the authors

O. A. Savchenko

Federal Budgetary Institution "Novosibirsk Research Institute of Hygiene" of Rospotrebnadzor; BUZO "Territorial Center for Disaster Medicine"

Author for correspondence.
Email: savchenko_oa@niig.su

к.б.н., ведущий научный сотрудник 

Russian Federation, Novosibirsk; Omsk

I. I. Novikova

Federal Budgetary Institution "Novosibirsk Research Institute of Hygiene" of Rospotrebnadzor

Email: savchenko_oa@niig.su

д.м.н., профессор, директор 

Russian Federation, Novosibirsk

O. V. Plotnikova

Omsk State Medical University

Email: savchenko_oa@niig.su

д.м.н., доцент, заведующий кафедрой гигиены труда, профпатологии

Russian Federation, Omsk

O. A. Savchenko

Omsk State Medical University

Email: savchenko_oa@niig.su

к.м.н., доцент кафедры госпитальной педиатрии с курсом ДПО 

Russian Federation, Omsk

References

Supplementary files