Risk meters and markers of accelerated aging

Full Text

Введение. Актуальность исследования предопределена национальными целями и стратегическими задачами развития страны на период до 2030 года, связанными с повышением качества и продолжительности активной жизни трудового контингента Российской Федерации (РФ), то есть системой материальных, социокультурных, экологических и демографических компонентов, в целях обеспечения национальной и государственной безопасности [1].

Современная демографическая ситуация, определяющая процесс старения населения страны, ведет к трансформации демографической структуры российского общества, изменению рынка труда и структуры занятости, потребительского спроса на товары и услуги, росту государственных затрат на социальное обеспечение населения. Возрастные коэффициенты смертности сформировали специфические особенности постарения российского населения, связанные не только с увеличением доли пожилых (по календарному возрасту) людей вследствие снижения рождаемости, но и с биологическим постарением лиц, формально не относящихся к категории пожилых, то есть со снижением трудового потенциала не только за счет численности, но и за счет качественного состояния здоровья населения [2].

РФ входит в число пятидесяти государств планеты с худшими значениями по большинству индикаторов старения населения (доля населения старше 65 лет, средний возраст населения, ожидаемая продолжительность жизни, коэффициент демографической нагрузки и т.п.) и определяющих его факторов (в том числе, общий и суммарный коэффициенты рождаемости и т.п.) [3].

Проблемы ускоренного старения трудовых ресурсов в РФ характеризуются увеличением среднего возраста рабочего и количества пожилых рабочих, наличием категорий работ, где отмечается ускоренное профессиональное старение, прекращение труда до наступления пенсионного возраста, связанное с несоответствием требований, предъявляемых к профессии, и снижением функциональных возможностей ускоренно стареющего организма. Отмечается устойчивая тенденция к снижению уровня воздействия факторов производственной среды и трудового процесса на работников, при этом основной вклад в формирование профессиональной патологии вносят физические воздействия (42,17%) и биологические факторы (26,28 %), доля которых существенно возросла в связи с пандемией COVID-19. Кроме того, современный уровень развития промышленности в РФ и введение в строй новых производственных объектов ведет к увеличению контингента лиц, подвергающихся воздействию факторов риска на производстве [4]. Это требует необходимости научного обоснования и разработки мероприятий направленных на профилактику заболеваний, связанных с профессией, в т.ч. у работающих на вредных производствах, а также внедрения дополнительных и совершенствование существующих профилактических мероприятий [5].

Старение является сложным и многофакторным процессом, который характеризуется накоплением дегенеративных процессов в ответ на множественные изменения на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях. Эти изменения и повреждения подвергают опасности нормальное функционирование клеток и тканей организма. Как таковой процесс старения является абсолютным фактором риска (ФР) развития практически всех не связанных между собой видов патологии: сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), рака, диабета, неврологических болезней [6].

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.

Процесс старения представляет собой затянувшийся хронический стресс, который приводит к полному истощению единой гуморальной защитной системы (ЕГЗС) [7]. 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 [8]. Скребневой А.В. с соавторами, установлено, что жизнеспособность органов и систем организма человека более точно определяет биологический возраст (БВ), а не календарный возраст (КВ) [9]. К механизмам, раскрывающим процесс старения и развитие профессионально обусловленных заболеваний связанных с ускоренным старением, относят:

- повреждение структуры ДНК;

- изменения в генах и экспрессии некодирующих микроРНК (миРНК);

- генотоксичность; оксидативный стресс; укорочение теломер.

Для объяснения феномена старения предложено множество теорий, но ни одна из них не может полностью объяснить механизмы старения на фундаментальном уровне [6].

В настоящее время, выделяют 5 основных теорий старения [8]:

1). Молекулярно-генетическая ‒ спонтанное накопление «вредных» мутаций или же под воздействием внешних факторов (стрессов, инфекций), если мутаций накапливается слишком много, это приводит к гибели клеток.

2). Токсическое воздействие свободных радикалов ‒ избыток свободных радикалов приводит к старению, при этом скорость возрастной деградации зависит от количества фермента ‒ супероксиддисмутазы, нейтрализующего свободные радикалы.

3). Самоуничтожение клеток (апоптоз) ‒ в онтогенезе процессы обновления клеток снижаются, в результате вновь образованных клеток в организме становится меньше, чем погибших, что приводит к развитию старения.

4). Укорочение теломер (длина теломер – один из способов определения биологического возраста) ‒ при каждом делении клеток теломерные участки укорачиваются. В определенный момент длина теломер становится критической, клетки перестают делиться и, в некоторых случаях, отмирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе (предел или лимит Леонарда Хейфлика, 1965 г).

5). Нейроэндокринная теория ‒ в результате накопления токсических продуктов обмена в головном мозге, постепенно утрачиваются мозговые функции, так как снижаются уровни многих гормонов, регулирующих функции организма, что постепенно приводит к деградации и старению.

В понимании процесса старения за последние годы исследователями сделаны некоторые выводы, указывающие, что старение представляет собой мультифакторный процесс взаимодействия между биологическими и молекулярными механизмами [10].

В настоящее время, в мировой медицинской практике не существует единого набора биомаркеров, которые было бы легко выявить и применить для корректной оценки естественного или ускоренного старения. Однако, установление таких биомаркеров (параметров и характеристик организма отражающих функциональное состояние организма лучше, чем хронологический возраст) – важнейшая задача, решение которой обеспечило бы возможность анализа состояния здоровья трудового контингента в процессе старения и прогнозирования нарушений на самых ранних этапах их развития [10], особенно в условиях действия факторов производственной вредности на эти процессы (характеристики).

Современными биомаркерами старения являются:

1). Билирубин – тетрапиррол (белок из 4 пиррольных колец, связанных метановыми мостиками), происходящий из гема – составной части гемоглобина. Билирубин изучается как потенциальный биомаркер резистентности к хроническим неинфекционным заболеваниям. По некоторым данным, небольшое увеличение концентрации билирубина в сыворотке крови ассоциируется с пониженным риском смерти от ССЗ. Следовательно, есть все основания полагать, что билирубин в будущем сможет рассматриваться как биомаркер низкого риска развития хронических заболеваний, а также как новый биомаркер здорового старения [11].

2). Конечные продукты гликации (КПГ, или Advanced Glycation End products – AGEs), которые тоже относятся к потенциальным биомаркерам здорового старения. Образование после неферментативного гликирования белковых модификаций – нормальное посттрансляционное изменение, возникающее в результате взаимодействия между глюкозой и белковыми аминогруппами. Данный механизм известен также как реакция Майера. Он приводит к образованию КПГ. Примечательно, что КПГ таких долгоживущих белков, как коллаген, накапливаются при нормальном процессе старения и могут участвовать в развитии ССЗ, заболеваний почек и нейро-дегенеративных изменений непосредственно либо опосредованно – через взаимодействия со своими специфическими AGE-рецепторами [12].

3).Гликирование (неферментативное гликозилирование, реакция Майера) – процесс взаимодействия сахаров с белками или липопротеинами, который приводит к образованию КПГ. Последние могут служить ФР развития множества дегенеративных заболеваний, таких как атеросклероз, хроническая почечная недостаточность и болезнь Альцгеймера, также играют ключевую роль в процессе старения. КПГ влияют практически на все виды клеток организма и рассматриваются как один из ФР развития хронических заболеваний в процессе старения. Считается, что КПГ играют также важную роль в возникновении осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы при сахарном диабете (СД) типа 2. Под влиянием определенных патологических условий, например под действием оксидативного стресса, у пациентов с гипергликемией и гиперлипидемией образование КПГ может значительно превышать допустимый уровень. Известно также, что КПГ выступают в роли провоспалительных медиаторов при гестационном СД [12, 13]. Образование и накопление КПГ запускает механизмы развития заболеваний, связанных с процессом старения. КПГ инициируют внутриклеточные повреждения путем образования поперечных (межмолекулярных) связей (cross linking) и вызывают апоптоз, образуют фотосенсибилизаторы в хрусталике глаза, что объясняет их участие в развитии катаракты. Сниженная функция мышечной ткани также ассоциирована с КПГ. КПГ вызывают повышенную проницаемость сосудов, повышение АД, ингибируют сосудистую дилатацию при взаимодействии с оксидом азота (NO), запускают процесс окисления липопротеидов низкой плотности в стенках артерий (главный фактор риска развития атеросклероза), связываются с эндотелиальными и мезангиальными клетками и вызывают секрецию цитокинов, усиливают влияние оксидативного стресса на клетку [14]. Белки подвергаются гликированию под действием остатков лизина. В ядрах клеток располагаются гистоны, наиболее богатые лизином. Рецепторы КПГ (RAGE) обнаруживаются во многих клетках (эндотелиальные клетки, клетки гладкой мускулатуры, иммунной системы) тканей легких, печени и почек. Связывание рецепторов с КПГ приводит к развитию хронических воспалительных заболеваний, сопровождающих процесс старения (атеросклероз, артрит, инфаркт миокарда, нефропатия, ретинопатия, нейропатия и др.). Их патогенез обусловлен активацией ядерного фактора каппа-би (NF-κB) после присоединения КПГ к специфическим рецепторам RAGE. NF-κB, в свою очередь, контролирует экспрессию нескольких генов, отвечающих за воспалительный процесс в организме [15].

4). Кислород очень важен для синтеза биологически активных веществ (например, гормонов и аденозинтрифосфата). Кислород активирует множество внутриклеточных ферментов, вовлекая их в разные стороны жизнедеятельности клетки. Несмотря на то, что кислород – необходимый элемент нормальной жизнедеятельности клетки, активные формы кислорода (АФК) иногда повреждают такие внутриклеточные молекулы, как ДНК и белки (оксидативный стресс). АФК появляются в результате метаболизма, под воздействием ионизирующей радиации и канцерогенов, которые непосредственно взаимодействуют со структурой ДНК и приводят к ее повреждению. В процессе метаболизма небольшая часть кислорода преобразуется в супероксид-анионы (высокотоксичные кислородные радикалы) из-за потери 1 электрона; затем супероксиданион последовательно превращается в кислород и пероксид водорода под действием супероксиддисмутазы (СОД). Пероксид водорода восстанавливается до воды с помощью каталазы или глутатионпероксидазы. Однако если ферменты не справляются со своей функцией, ионы железа (II) окисляются пероксидом водорода с образованием крайне реактивного гидрокcильного радикала, что вызывает разрушение многих органических веществ клетки (реакция Фентона). Гидроксильный радикал образуется также под воздействием на организм ультрафиолетового облучения или ионизирующей радиации. Гидроксильный радикал взаимодействует с липидами, образуя липидный пероксид. NО, известный также как эндотелиальный фактор релаксации (EDRF), образуется с помощью NO-синтетазы. NО и супероксид-анион могут взаимодействовать с образованием цитотоксичного пироксинитрита [16]. В последнее время оксидативный стресс активно изучался. Целями таких исследований являлись расширение знаний о механизмах защиты и взаимосвязи между оксидативным повреждением и процессом старения. Разработано множество методов обнаружения веществ, относящихся к АФК (супероксид-анионы, СОД, глутатионы, глутатионредуктаза, глутатионпероксидаза и др.) [].

5). Оксид азота (NO) - играет роль нейротрансмиттера в отношении нейтрофилов и цитотоксического вещества в активированных макрофагах, взаимодействует с супероксид-анионом с образованием высокотоксичного пироксинитрита, известен также как эндотелиальный фактор релаксации и антиагрегатное вещество. Скорость реакции между NO и супероксиданионом больше таковой при взаимодействии последнего с СОД в 3 раза. Главная роль NO – активация гуанилатциклазы. NO является свободным радикалом, и проявляет высокую нестабильность, все его метаболиты обладают высокой активностью [18-20].

6). Металлотионеины – низкомолекулярные белки, богатые цистеином. Их функция значительно снижена у пожилых людей. Металлотионеины играют жизненно важную роль в цинковой регуляции транскрипции генов, ответственных за рост, пролиферацию, дифференцировку множества клеток, а также за развитие ключевых молекулярных путей, активизирующихся при нервной деятельности. Есть экспериментальные доказательства того, что защитные механизмы, инициированные металлотионеинами, активизируются по мере старения мозга и приводят к смягчению последствий оксидативного и нитративного стресса. Металлотионеины могут также выступать в роли акцепторов свободных радикалов и ингибировать формирование телец Чарноли (Charnoly body), сохраняя таким образом защитную функцию митохондрий и их положительное влияние на защиту нервных клеток в процессе старения головного мозга [21].

7). Модель «эпигенетических часов», дополненная анализом мононуклеарных клеток, выделенных из периферической крови долгожителей и их потомков. представляет собой мультивариантный способ оценки хронологического возраста по уровню метилирования 353 динуклеотидных маркеров, известных также как CpG-островки. Протяженность и структура CpG-островков независимо коррелирует с хронологическим возрастом и смертностью.

8). Молекулярный маркер p16NK4a, известный своей способностью ингибировать циклинзависимую киназную активность. Длительная экспрессия p16NK4a способствует физиологическому старению клетки вследствие угнетения ее регенеративной способности и инициации необратимого ареста клеточного цикла. Однако p16NK4a играет важную роль в поддержании гомеостаза, контролируя супрессию опухолевого роста и биологические процессы старения. Сейчас p16NK4a изучается в разных популяциях с использованием разных видов клеток; результаты исследований в дальнейшем позволят использовать его как один из биомаркеров естественного процесса старения [22].

9). миРНК – одноцепочечные некодирующие молекулы РНК, состоящие из 21–23 нуклеотидов, которые регулируют огромный спектр биологических процессов; они также рассматриваются в качестве маркеров старения.

миРНК вовлечены в ряд биологически значимых процессов (контроль клеточного цикла, апоптоз, процесс дифференцировки стволовых клеток, гематопоэз, гипоксия, развитие скелетной и сердечной мышц, нейрогенез, секреция инсулина, метаболизм холестерина, механизм старения, иммунный ответ и др.). Помимо этого, высокая ткань специфическая экспрессия и регуляция экспрессии в строго определенные временны е интервалы в ходе эмбриогенеза показывают, что миРНК играют ключевую роль в процессах дифференцировки и обеспечения жизнедеятельности различных тканей [22, 23].

К факторам риска (рискометрам позволяющим визуализировать потенциальный риск преждевременного старения трудового контингента с целью его предотвращения) способствующим старению, относят факторы производственной среды, генетические, эпигенетические, патологические и экзогенные факторы:

1). Факторы производственной среды, а также тяжесть и напряжённость трудового процесса:

- химические (ксилол, толуол, свинец, кадмий, кобальт, мышьяк, бензин, ацетон, угарный газ, пестициды, соединения кремния, кальция и углерода, оксиды железа, магния, марганца и др.);

- физические: шум, ультразвук, инфразвук (частота звуковых колебаний, уровень шума), вибрация (частота колебаний и их скорость), неионизирующее излучение (частота электромагнитных излучений), световая среда; коэффициент естественной освещенности;

- биологические (вирусные гепатиты, туберкулез, covid-19 и др.);

2). Генетические и эпигенетические факторы:

- образование свободных радикалов (окислительный стресс);

- накопление повреждений в митохондриальной ДНК (мутации);

- укорочение длины теломер (ограничение числа клеточного деления);

- метилирование и гликозилирование ДНК (модификация молекулы ДНК);

- гиперинсулинемия (нарушение уровней гормона инсулина).

3). Патологические факторы:

- болезнь Альцгеймера (дегенеративное заболевание центральной нервной системы);

- болезнь Паркинсона (поражение экстрапирамидной системы);

- синдром Дауна (хромосомная патология);

- сахарный диабет (нарушение производства или взаимодействия инсулина);

- атеросклероз (поражение сосудов и артерий);

4) Экзогенные факторы:

- стресс (нарушения в работе нервной, эндокринной и иммунной систем);

- табакокурение (влияние табачного дыма и его составляющих: азота, оксид азота, углекислого и угарного газа, смол, никотина, нафталена, фенола и крезола, N- нитрозаминов, аргона, метана, углеводородов, синильной кислоты, сероводорода, аммиака, пиренов, альдегидов, неорганических соединений (свинец, никель), ароматических аминов и др);

- алкоголизм (хроническая алкогольная интоксикация, вплоть до сопора и коллапса);

- нарушение режимов труда и отдыха (бессонница, эмоциональное выгорание);

- нарушения в питании (нарушения липидного и белкового обмена, язвенная болезнь желудка и 12 перстной кишки);

- экологические факторы (влияние наночастиц частиц пыли и металлов, аэрозолей химически активных веществ).

Лабораторные животные позволяют смоделировать и изучить действие факторов производственной вредности на характеристики физиологических и клинических параметров органов и систем в сравнении с контрольной группой, и установить маркеры ускоренного старения и развития профессиональных заболеваний (при наличии одновременных патологии в двух и более органах).

Цель исследования – провести анализ научных исследований по установлению рискометров и маркеров старения, для принятия комплекса мер по профилактике ускоренного старения и развития профессиональных заболеваний у трудового контингента, в том числе с использованием моделей на лабораторных животных.

Материал и методы: аналитические, токсикологические, гигиенические и статистические методы исследования.

Токсиколого-гигиеническое исследование проведено в химической лабораторией НИИ гигиены Роспотребнадзора с декабря 2022 г. по май 2023 г. в соответствии с действующими Российскими правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных [24, 25], и международными правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей «Guideforthe Careand Useanimals» (Страсбург, 1986) [26-35].

Объектом исследования являлись результаты собственных оригинальных исследований по изучению влияния факторов производственной среды (вибрация, шум, 4-х компонентная смесь углеводородов) выполненные на организмах аутбредных разнополых лабораторных мышах JSR (n=130), приобретенных в сертифицированном питомнике ФГБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора, в декабре 2022 г за 2-3 месяца до начала экспериментальной части работы (массой 35-50 г, дата рождения 20.09.2022 г). После прохождения 10-ти дневного карантина животные содержались в стандартных условиях вивария (температура помещения – 22-24°С, режим освещения 12L:12D) в клетках размером 50 × 30 × 20 см по 5 особей одного пола на клетку (с постепенным выбытием животных по 5 особей на 30, 60, 90 дни эксперимента, и размещением в клетке по 1-2 особи) на стандартном пищевом рационе ad libitum, а также опубликованный материал научных исследований по установлению рискометров и маркеров старения. Молекулярно-генетическое исследование выполнено в лаборатории молекулярно-генетических исследований терапевтических заболеваний (НИИТПМ - филиал ИЦиГ СО РАН).

Животные опытных групп после моделирования воздействия факторов производственной вредности подвергались изучению характеристик физиологических и патологических реакций, потенцируемых от воздействия физических (шум, вибрация) и химических факторов (ксилол, толуол, бензин, ацетон) производственной среды в модельных условиях (с изучением физиологических характеристик, поведенческих реакций, биохимических и клинических показателей состава крови, мочи, гормонов), а затем подвергались эвтаназии (на 30, 60, 90 сутки), с последующим изучением морфологии органов и длины теломер.

Экспериментальные группы формировали методом случайных чисел, принимая за ведущий признак массу тела и эмоционально-поведенческие реакции животных. В фоновых доклинических исследованиях (до воздействия факторов производственной среды) использовались 5 особей с равным соотношением полов (n=10), из этих же групп для проведения анализа общего и биохимического состава крови, морфологического исследования внутренних органов лабораторных животных (миокарда, легких, печени, почек, селезенки), молекулярно-генетического исследования ДНК из поперечно-полосатой мышечной ткани. Для решения задач эксперимента было сформировано 4 группы (120 разнополых особей) следующего назначения: 3 опытные группы (группа №1 – воздействие вибрации 40-200 Гц в вибрационной камере по 0,5 часа, с 9.30 до 10 часов утра, 5 дней в неделю, и выбывающих из эксперимента на 30, 60 и 90 дни; группа №2 – воздействие шума 75-90 дБА в шумовой камере по 0,5 часа, с 9.30 до 10 часов утра, 5 дней в неделю, и выбывающих из эксперимента на 30, 60 и 90 дни; группа №3– химическое воздействие 4-х компонентной смесью ароматических углеводородов в концентрации 1,5 ПДК: ксилол- 225 мг/м³, бензин - 225 мг/м³, толуол - 450 мг/м³, ацетон - 1200 мг/м³) и 1 контрольная группа по 30 разнополых животных в каждой группе.

Для определения концентраций комплекса углеводородов использовали портативный газоанализатор «ГАНК-4». Пробы воздуха отбирались из зоны дыхания животных с помощью пробоотборного зонда газоанализатора. Пределы основной относительной погрешности метода измерений составляют ±20%.

Контрольных животных содержали в том же помещении лаборатории, но не подвергали экспериментальным манипуляциям. Перед началом эксперимента у всех животных измеряли фоновые биохимические и гематологические показатели, массу тела, объём выпитой воды и съеденного корма, проводили тестирование в черно-белой камере. На следующий день после завершения каждого цикла (30, 60, 90 дней) воздействий животных взвешивали, проводили лабораторный анализ проб крови и мочи, так же при визуальном осмотре выявляли наличие ран и других повреждений. При лабораторном анализе проб оценивались следующие показатели:

- биохимический анализ крови: глюкоза, пигментные вещества (билирубин), липидограмма (общий холестерол, ЛПНП, триглицериды), белки (общий белок), азотистые соединения (мочевина, мочевая кислота, креатинин);

- концентрации глюкокортикоидов - кортизол, половых гормонов – тестостерона, эстрадиола,

- общий анализ мочи: белок, мочевина, креатинин, мочевая кислота, глюкоза, билирубин, кислотно-щелочной баланс. 

Гистологические и морфологические исследования образцов тканей и органов лабораторных животных (миокарда, легких, печени, почек, селезенки) основных и контрольной групп, осуществляли после эвтаназии на 30, 60 и 90-дни эксперимента или самостоятельной гибели животных с обязательным определением весовых коэффициентов внутренних органов [36].

Экстракции ДНК из биологических образцов поперечнополосатых тканей модельных животных (на 30, 60 и 90-дни эксперимента) с последующим измерением относительной длины теломер с помощью количественной РТ-ПЦР в лаборатории молекулярно-генетических исследований терапевтических заболеваний (НИИТПМ - филиал ИЦиГ СО РАН). Каждому образцу мышечной ткани мышей ICR был присвоен лабораторный номер. Исследование на изменение относительной длины теломер (ОДТ) выполнено с помощью количественной ПЦР (qPCR) в реальном времени на основе методики Lee RS с соавторами (2021) [37] с модификациями [38]. ДНК выделена методом фенолхлороформной экстракции [39].

Статистический анализ данных производили с использованием стандартных методов вариационной статистики (пакет StatSoft, доступные версии 6-12) [40].

Для определения различий между показателями у мышей в ежемесячном разрезе использован критерий Краскела-Уоллиса. Данный критерий предназначен для проверки равенства средних в нескольких выборках в случаях, когда изучаемый признак не удовлетворяет критериям нормального распределения. Критерий Краскела-Уоллиса является много выборочным обобщением критерия Уилкоксона-Манна-Уитни. Критерий Краскела-Уоллиса (известен так же под названиями: критерий Крускала-Уоллиса, H-критерий Краскела-Уоллиса, Kruskal-Wallis one-way analysis of variance, Kruskal-Wallis test) является ранговым, поэтому он инвариантен по отношению к любому монотонному преобразованию шкалы измерения.

Статистический анализ полученных данных в ходе исследования проводился по следующим этапам: 1) расчет показателей описательной статистики; 2) оценка статистической значимости различий в рамках одной группы (контрольной, экспериментальных) проводилось с применением T-критерия Вилкоксона (на 30, 60 и 90 день исследования). Различия показателей между группами проводилось с помощью U-критерий Манна-Уитни. Уровень значимости в исследовании принят при p< 0,05.

Результаты и их обсуждение. В результате 90-дневного исследования организмов модельных животных подвергавшихся негативному воздействию производственных факторов выделен перечень маркеров воздействия направленных на предотвращение негативных изменений здоровья и ускоренного старения модельных организмов:

1) Повышение уровня мочевой кислоты – маркер воспаления;

2) Уровень холестерина и глюкозы – оценка метаболического статуса;

3) Повышение уровня триглицеридов и снижение общего белка – маркер нарушений функции печени и почек;

4) Уровень ALT и AST – маркер поражения гепатоцитов;

5) Уровень креатинина – функции почек;

6) Повышение или снижение Индекса Ритиса – маркер нарушений сердечно-сосудистой системы и печени;

7) Укорочение ОДТ – маркер ускоренного старения органов и систем лабораторных животных;

8) Морфологические изменения в исследуемых органах животных опытных групп– маркеры развития заболеваний, связанных с профессией, по сравнению с группой контроля (не подвергавшихся воздействию неблагоприятных факторов производственной среды (комфортные условия содержания на протяжении 90-дневного эксперимента);

8.1) Миокард под влиянием факторов производственной среды: неравномерное кровенаполнение, в сосудах эритроцитарные тромбы, отек межуточной ткани, дистрофия кардиомиоцитов, очаги склероза вплоть до некроза;

8.2) Печень под влиянием факторов производственной среды: неравномерное кровенаполнение, в сосудах эритроцитарные тромбы, синусоиды расширены, выраженная дистрофия гепатоцитов вплоть до некроза, жировой гепатоз печени;

8.3) Легкое под влиянием факторов производственной среды - неравномерное кровенаполнение, участки эмфиземы и ателектазов, кровоизлияний, утолщение и гиалиноз стенок сосудов, умеренная очаговая периваскулярная лимфоцитарная инфильтрация, очаговое утолщение межальвеолярных перегородок с очаговой умеренной (или выраженной) инфильтрацией лимфоцитами, плоскоклеточная метаплазия эпителия единичных бронхиол. На отдельных участках с формированием лимфоидных фолликулов, частично стенки бронхов разрушены воспалительным инфильтратом, стенки артерий инфильтрированы лейкоцитами;

8.4) Почки под влиянием факторов производственной среды: неравномерное кровенаполнение, тромбы в просвете сосудов, очаговая лимфоцитарная инфильтрация стромы, выраженная дистрофия и некроз эпителия извитых канальцев, с полным его отсутствием на стенках канальцев, в других - на фоне выраженной дистрофии набухание и отек эпителия с перекрытием просветов, гломерулы полнокровны с отеком и расширением мочевого пространства, другие сдавлены окружающими их набухшими канальцами, эпителий выводных протоков уплощен, атрофичен. Клубочки различных размеров, часть из них с отеком и расширенным мочевым пространством и полнокровием капилляров, другие сдавлены извне отечными набухшими канальцами;

8.5) Селезёнка под влиянием факторов производственной среды: неравномерное кровенаполнение, участки кровоизлияний, в сосудах эритроцитарные тромбы, лимфоидные фолликулы с четкими центрами размножения различных размеров, расположены неравномерно, часть из них гиперплазированы, в красной пульпе обилие мегакариоцитов;

9) Выраженные физические изменения у животных опытных групп по сравнению с группой контроля – маркер старения, признаки поседение и/или выпадение волос, поседение волос, снижение массы тела, хрупкость костей скелета, снижение репродуктивной функции, слабость мускулатуры и снижение общей и познавательной подвижности;

10) Снижение уровней половых гормонов (тестостерона у самцов и эстрогена у самок) и гормона стресса (кортизола, как у самок, так и у самцов) у животных опытных групп по сравнению с группой контроля – маркер старения;

11) Снижение когнитивных функции у животных опытных групп по сравнению с группой контроля – маркер старения;

12). Сокращение продолжительности жизни животных опытных групп по сравнению с группой контроля – маркер старения, увеличение смертности и сокращение средней продолжительности жизни.

В исследовании определена прямая зависимость между полом, возрастом и длительностью воздействия факторов производственной среды на модельные организмы, подвергнутые 90- дневному воздействию факторов производственной вредности, что позволило установить рискометры и маркеры преждевременного старения у животных опытных групп, в сравнении с группой контроля.

В мировой медицинской практики ожидается, что с помощью метаболомики, протеомики и геномики удастся собрать воедино все необходимые знания и выбрать новые, высокоинформативные биомаркеры старения. Новое направление ускоренного старения: определение чувствительности тканей к инсулину. Однако, чтобы окончательно доказать неэффективность классических методов для определения состояния здоровья в процессе старения, может потребоваться дополнительное время. В будущем предстоит выяснить, какие именно маркеры получат статус надежных предикторов биологически нормального старения и помогут выявить оптимальный метод оценки состояния здоровья, связанного со старением.

Полученные опытным путём результаты будут способствовать принятия мер по здоровьесбережению трудового контингента. Применение модельных животных в исследованиях по установлению преждевременного старения на фоне воздействия факторов производственной вредности, позволяет более подробно изучать рискометры и маркеры старения и их влияние на здоровье и долголетие. Наиболее выраженные морфологические, биохимические и генетические изменения наблюдались у животных опытных групп на 90-день эксперимента, по сравнению с группой контроля.

Выводы. Определена ведущая роль своевременного принятия комплекса здоровьесберегающих мер по предупреждению развития профессиональных заболеваний у трудового контингента, на основе установленных рискометров и маркеров ускоренного старения с использованием организмов модельных животных. Наличие патология двух и более органов у животных опытных групп резко повышает степень старения организма, по сравнению с животными в группе контроля.

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: Savchenkooa1969@mail.ru

к.б.н., ведущий научный сотрудник ФБУН «Новосибирский НИИ гигиены» Роспотребнадзора; врач-методист организационно-методического отдела БУЗОО «Территориальный центр медицины катастроф» Министерства здравоохранения Российской Федерации 

Russian Federation, Novosibirsk; Omsk

I. I. Novikova

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

Email: Savchenkooa1969@mail.ru

д.м.н., профессор, директор 

Russian Federation, Novosibirsk

O. V. Plotnikova

Omsk State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: Savchenkooa1969@mail.ru

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

Russian Federation, Omsk

O. A. Savchenko

Omsk State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: Savchenkooa1969@mail.ru

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

Russian Federation, Omsk

References

Supplementary files