Влияние загрязнений атмосферного воздуха на частоту врожденных пороков развития (на примере региона)

Полный текст

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВПР — врожденные пороки развития

ДИ — доверительный интервал

aOШ — скорректированное отношение шансов

OШ — отношение шансов

ЗАВ — загрязнение атмосферного воздуха

ОДА — опорно-двигательный аппарат

ПДК — предельно-допустимая концентрация

РО — Рязанская область

ТЧ — твердые частицы

ЦНС — центральная нервная система

СО — оксид углерода

NO₂ — диоксид азота

NO_x — оксиды и диоксиды азота

О₃ — озон

SO₂ — диоксид серы

ВВЕДЕНИЕ

Неблагоприятное воздействие загрязнения атмосферного воздуха (ЗАВ) на здоровье человека привлекает внимание всего мира. Оно лежит в основе большого количества заболеваний как в промышленно развитых, так и в экономически развивающихся странах, особенно в «уязвимых» группах населения. Результаты ранее проведенных исследований продемонстрировали отрицательное воздействие ЗАВ на большинство систем нашего организма: нервную, дыхательную, кровеносную, репродуктивную; а также на различные группы населения: пожилых людей, беременных женщин и детей. Климат является важным фактором, определяющим качество атмосферного воздуха [1]. Так, Y. Fang, и др. показали, что с доиндустриального периода (1860) по 2000 гг. из-за изменения климата концентрация взвешенных твердых частиц (ТЧ) диаметром до 2,5 мкм увеличилась на 5%, а концентрация приземного озона (О₃) — на 2% [2]. Согласно работе R. А. Silva, и др., переход от доиндустриального периода привел к 111 000 и 21 400 дополнительным выбросам мелких частиц и озона соответственно [3]. За последние два десятилетия примерно каждый градус потепления (°F) был связан с увеличением концентрации О₃ на 1,2 мкг/кг [4].

Появляется все больше сведений о влиянии различных загрязнителей воздуха на формирование врожденных пороков развития (ВПР). В частности, E. К. Chen, и др. (2014) установили связь концентрации диоксида азота (NO₂) с частотой формирования коарктации аорты [5]. В недавнем исследовании H. Zhang, и др. было обнаружено, что воздействие оксида углерода (CO) в первом и втором триместрах беременности увеличивает риск ВПР: скорректированное отношение шансов (aOШ) и 95% доверительный интервал (ДИ) составили 1,066 (1,010–1,125) и 1,065 (1,012–1,122) соответственно; воздействие NO₂ и CO в первом триместре, ТЧ до 2,5 мкм и ТЧ до 10 мкм во втором триместре были связаны с риском формирования дефекта межпредсердной перегородки. Положительной связи между ЗАВ и формированием тетрады Фалло авторы не зарегистрировали. Системные ВПР положительно коррелировали с загрязнителями воздуха ТЧ до 10 мкм (aОШ 1,14, 95% ДИ 1,12–2,43; aОШ 1,51, 95% ДИ 1,13–2,03 на каждые дополнительные 10 мг/м³) и CO (aОШ 1,36, 95% ДИ 1,14–2,48; aОШ 1,75, 95% ДИ 1,02–3,61 на каждые дополнительные 1 мг/м³) во втором и третьем месяцах беременности. Также с ВПР было ассоциировано воздействие диоксида серы (SO₂) за два месяца до беременности (aОШ 1,31; 95% ДИ 1,20–3,22) и на третьем месяце беременности (aОШ 1,75; 95% ДИ 1,02–3,61). Врожденные пороки сердца, полидактилия, заячья губа и/или расщелина твердого неба также были связаны с воздействием ТЧ до 10 мкм, SO₂ и CO. При этом авторы не обнаружили существенной связи между врожденными пороками и воздействием O₃, ТЧ до 2,5 мкм и NO₂ (р > 0,05) [6].

Исследование X. Huang, и др. (Китай, 2021) показало, что врожденный порок сердца, полидактилия, расщелина губы и/или неба были в значительной степени ассоциированы с ТЧ до 10 мкм, SO₂ и CO [7]. В исследовании A. l. Noaimi G., и др. зарегистрировано влияние воздействия ТЧ до 2,5 мкм в течение первого триместра на риск ВПР в целом (отношение шансов (ОШ) 1,05, 95% ДИ 1,01–1,09), а также на риск дефектов мочеполовой системы (ОШ 1,06, 95% ДИ 1,01–1.11) и дефектов нервной трубки (ОШ 1,10, 95% ДИ 1,03–1,17); влияние воздействия SO₂ на риск дефекта мочеполовой системы (ОШ 1,17, 95% ДИ 1,08–1,26) [8]. Важен и тот факт, что у мертворожденных распространенность ВПР системы кровообращения составляет > 30%, что обуславливает актуальность выявления факторов риска ВПР и внедрения эффективных мер профилактики [9]. Y. Yang, и др. (2020) продемонстрировали влияние воздействия газообразных загрязнителей воздуха (O₃ и NO₂) в период сердечного эмбриогенеза на увеличение частоты ВПР системы кровообращения [10].

Материнское ожирение является независимым фактором риска ВПР [12, 13].

Цель — проанализировать влияние загрязняющих веществ атмосферного воздуха в г. Рязани на частоту встречаемости врожденных пороков развития у новорожденных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведен анализ материалов Областного перинатального центра Рязанской области (РО), Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Рязанского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Управления федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по РО.

Мониторинг ВПР на базе Областного перинатального центра РО проводился с 2013 г. и включал в себя информацию о родах на территории РО, в т. ч. живорожденных и мертворожденных детей. Проведен анализ встречаемости ВПР среди детей, рожденных в г. Рязани с 2019 по 2021 гг. Для настоящего анализа отобрано 683 случая родоразрешения, из которых число случаев рождения детей с ВПР составило 122 (что соответствует 24,09 на 1 000 младенцев; данные рождаемости на 2019 г.). Контрольную группу составили здоровые новорожденные (n = 141).

Критерии исключения из группы ВПР:

• наличие хромосомных мутаций;
• регион проживания (Рязанская область);
• недостаточное количество данных о родах;
• мертворождение;
• индуцированные аборты.

Критерии исключения из контрольной группы:

• регион проживания (Рязанская область);
• год рождения (2018).

Анализируемые сведения о матерях включали возраст, дату последней менструации, место жительства, паритет; данные о младенцах — дату рождения, пол, гестационный возраст, вес. Сводная характеристика изучаемой выборки представлена в таблице 1. Имелись статистически значимые различия между младенцами с ВПР и без ВПР по возрасту матери (аОШ 1,190; 95% ДИ 1,11–1,27) и паритету матери (аОШ 0,380; 95% ДИ 0,26–0,55, p < 0,001).

 

Таблица 1. Сводная характеристика новорожденных в анализируемых группах

Параметры	С врожденным пороком развития		Без врожденного порока развития		p
	n	%	n	%
Возраст матери
< 20 лет	0	0	4	2,8	< 0,005
20–24 года	15	12,3	21	14,9
25–29 лет	36	29,5	56	39,7
30–34 года	38	31,1	45	31,9
> 35 лет	33	27,0	15	10,6
Вес при рождении
< 1500 г	3	2,5	0	0,0	< 0,005
1500–2499 г	11	9,0	1	0,7
2500–3499 г	74	60,7	105	74,5
> 3500 г	34	27,9	35	24,8
Пол ребенка
мужской	69	56,6	71	50,4	0,38
женский	53	43,4	70	49,6
Паритет
1	57	46,7	36	25,5	< 0,005
2	39	32,0	59	41,8
≥ 3	26	21,3	46	32,6
Район проживания в г. Рязани
Дашки-Песочные	45	36,9	32	22,7	0,035
Канищево	49	40,2	74	52,5
Кремль	28	23,0	35	24,8
Всего	122	100	141	100	–

 

Анализируемый спектр ВПР:

• Q21.0 Дефект межжелудочковой перегородки;
• Q62.0 Врожденный гидронефроз;
• Q60.0 Агенезия почки односторонняя;
• Q37.1 Расщелина твердого неба и губы односторонняя;
• Q53.1 Неопущение яичка одностороннее;
• Q69.1 Добавочный большой палец (пальцы) кисти;
• Q50.1 Кистозная аномалия развития яичника;
• Q54.0 Гипоспадия головки полового члена;
• Q61.3 Поликистоз почки неуточненный;
• Q63.2 Эктопическая почка;
• Q66.9 Врожденная деформация стопы неуточненная.

Врожденные пороки, не включенные в эти 11 категорий, были отнесены к категории «другие».

Данные о ЗАВ были получены из материалов Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также Рязанского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за период с января 2019 г. по декабрь 2021 г., включая сведения с трех государственных пунктов автоматического контроля воздуха в г. Рязани:

• район Канищево (территория Областной клинической больницы, ул. Интернациональная),
• район Дашки-Песочные (территория Городской клинической больницы № 11, ул. Новоселов),
• район Кремля (ул. Кремль).

Отслеживаемые загрязняющие вещества включали СО, оксиды и диоксиды азота (NO_x), SO₂, О₃, углеводороды, ТЧ.

Отбор проб воздуха включал в себя измерения концентраций веществ через каждые 20 минут на протяжении суток. На постах определялись минимальные и максимальные значения максимально-разовых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и среднесуточные концентрации веществ в атмосферном воздухе. В работе использовались данные среднесуточных концентраций, измеренные в трех районах города.

Статистический анализ результатов был выполнен с использованием свободной программной среды вычислений R (ver. 4.1.2). Проверка данных на нормальный характер распределения выполнялась с помощью критерия Колмогорова. Величины, распределение которых отличалось от нормального, представлены в виде медианы (Ме), 25-го и 75-го перцентилей (Q25%–Q75%). Распределение концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе представлено Me, квартильными размахами, максимальным (max) и минимальным (min) значениями. Для оценки выявления различий между группами использован тест ÷2 или точный тест Фишера по следующим категориям: возраст матери (< 20 лет, 20–24 года, 25–29 лет, 30–34 года, ≥ 35 лет), количество беременностей (1, 2, и ≥ 3), масса тела при рождении (< 1500 г, 1500–2499 г, 2500–3499 г, ≥ 3500 г), пол младенцев. Курение и употребление алкоголя матери во время беременности не контролировалось.

Для оценки связи воздействия загрязнения воздуха на возникновение ВПР использовалась логистическая регрессия. Наличие или отсутствие ВПР были зависимой переменной, а индивидуальная экспозиционная концентрация загрязнителей воздуха в течение первого триместра беременности, возраст матери, паритет и вес ребенка — независимыми переменными (предикторы). Соответствующие грубые и скорректированные ОШ и 95% ДИ были рассчитаны для воздействия загрязнителей атмосферного воздуха на разных этапах беременности, а также для возраста матери, паритета и веса ребенка. Уровень значимости статистического теста — 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Несмотря на постепенное снижение индекса загрязнения атмосферного воздуха г. Рязани, он всё же остаётся на высоком уровне. Среднегодовая концентрация СО составляет 0,251 мг/м³ (предельно-допустимая концентрация (ПДК) — 5,0000 мг/м³), NO₂ — 0,023 мг/м³ (ПДК — 0,2000 мг/м³), SO₂ — 0,008 мг/м³ (ПДК — 0,5000 мг/м³), О₃ — 0,027 мг/м³ (ПДК — 0,1600 мг/м³).

На рисунке 1 представлена динамика выявления ВПР у новорожденных г. Рязани за период 2010–2021 гг. (∆ = 244,57%). Статистически значимых различий между анализируемыми группами новорожденных с ВПР и без ВПР, проживающих в трех районах г. Рязани, имеющих государственные пункты автоматического контроля воздуха (р > 0,05), не выявлено.

 

Рис. 1. Динамика выявления ВПР (n) у новорожденных г. Рязани за период 2010–2021 гг.

 

В пятерку самых частых ВПР вошли: Q21.0 Дефект межжелудочковой перегородки; Q62.0 Врожденный гидронефроз; Q60.0 Агенезия почки односторонняя; Q37.1 Расщелина твердого неба и губы односторонняя; Q53.1 Неопущение яичка одностороннее. Наиболее часто встречающимися врожденными аномалиями были Q21.0 Дефекты межжелудочковой перегородки (28,5%, 95% ДИ: 20,8-36,2%) и Q62.0 Врожденный гидронефроз (7,3%, 95% ДИ: 2,9–11,7%).

Уровни воздействия загрязнения атмосферного воздуха в первом триместре беременности женщин, дети которых вошли в группы исследования, показаны в таблице 2. Наибольшее неблагоприятное влияние в первом триместре беременности продемонстрировал СO в концентрации 0,251 мг/м³, меньшее — NO₂ в концентрации 0,023 мг/м³ и SO₂ — 0,008 мг/м³. Наиболее высокий уровень индивидуального воздействия СO наблюдался в первые три месяца беременности и составил 0,251 мг/м³. Практически равное среднее значение внесли такие загрязнители как NO₂ в концентрации 0,023 мг/м³ и О₃ — 0,027 мг/м³.

 

Таблица 2. Концентрация (мг/м³) анализируемых загрязняющих веществ в разные периоды беременности женщин, дети которых вошли в группы исследования

Загрязнители	Me	Min	Max	Q25%	Q75%
1 месяц
Оксид углерода, CO	0,245	0,029	2,598	0,139	0,293
Диоксид азота, NO2	0,248	0,001	0,997148	0,013	0,023
Диоксид серы, SO2	0,017	0,000	0,049	0,001	0,013
Озон, O3	0,002	0,000	0,082	0,008	0,045
2 месяц
Оксид углерода, CO	0,018	0,029	3,008	0,147	0,300
Диоксид азота, NO2	0,259	0,001	0,996	0,012	0,022
Диоксид серы, SO2	0,016	0,000	0,046	0,000	0,013
Озон, O3	0,003	0,000	0,121	0,009	0,045
3 месяц
Оксид углерода, CO	0,018	0,030	1,386	0,139	0,295
Диоксид азота, NO2	0,261	0,001	1,018	0,012	0,021
Диоксид серы, SO2	0,015	0,000	0,045	0,001	0,015
Озон, O3	0,003	0,000	0,170	0,007	0,043

Примечания: Me — медиана; Q25% и Q75% — 25-й и 75-й перцентили; min — минимальное значение, max — максимальное значение

 

В таблице 3 показано влияние анализируемых загрязнителей воздуха в первом триместре беременности на формирование ВПР.

 

Таблица 3. Влияние анализируемых загрязнителей воздуха в первом триместре беременности на формирование ВПР

Период беременности	ОШ (95% ДИ)	аОШ (95%ДИ)	р
Оксид углерода, CO
1 месяц	0,97 (0,76–1,25)	0,920 (0,69–1,24)	0,596
2 месяц	0,97 (0,75–1,24)	0,93 (0,69–1,26)	0,631
3 месяц	0,92 (0,72–1,18)	0,890 (0,68–1,18)	0,435
Диоксид азота, NO2
1 месяц	0,46 (0,03–6,67)	0,61 (0,2–1,88)	0,051
2 месяц	1,16 (0,78–1,74)	1,25 (0,64–2,42)	0,262
3 месяц	0,41 (0,06–2,91)	0,43 (0,04–4,36)	0,346
Диоксид серы, SO2
1 месяц	1,32 (1,03–1,7)	1,28 (0,97–1,68)	0,076
2 месяц	1,39 (1,08–1,78)	1,39 (1,05–1,83)	0,018
3 месяц	1,5 (1,16–1,95)	1,59 (1,17–2,16)	0,02
Озон, O3
1 месяц	1,1 (0,86–1,4)	1,18 (0,89–1,57)	0,241
2 месяц	0,99 (0,78–1,27)	1,01 (0,77–1,34)	0,926
3 месяц	0,8 (0,62–1,04)	0,89 (0,67–1,18)	0,407

Примечания: аОШ — скорректированное отношение шансов, ОШ — отношение шансов, ДИ — доверительный интервал

 

В отношении загрязнителей воздуха в исследуемый период беременности (первый триместр) мы наблюдали значительную связь между ВПР и SO₂, особенно на втором (aОШ 1,39; 95% ДИ 1,05–1,83, p < 0,05) и третьем месяцах беременности (aОШ 1,59; 95% ДИ 1,17–2,16, p < 0,05); при этом не обнаружено статистически значимой связи между ВПР и СО, NO₂ и O₃ (p > 0,05).

ОБСУЖДЕНИЕ

Представленные данные прежде всего демонстрируют увеличение количества зарегистрированных случаев ВПР у новорожденных г. Рязани за период 2010–2021 гг. Одна из причин этого может быть связана с развитием и внедрением в клиническую практику г. Рязани диагностических технологий (что позволило улучшить пренатальную диагностику и методы скрининга ВПР) и базы данных мониторинга ВПР «Astraia» (с 2016 г.).

Многомерный логистический регрессионный анализ продемонстрировал, что воздействие SO₂ во втором и третьем месяцах беременности ассоциировано с риском формирования ВПР. Стоит отметить, что нами выбран именно первый триместр беременности, т. к. период с третьей по восьмую неделю развития эмбрион является наиболее чувствительным к воздействиям факторов окружающей среды. В этом периоде эмбриональные клетки высоко дифференцированны и чувствительны ко многим тератогенным факторам. Наши выводы подтверждаются ранее опубликованными результатами, показывающими взаимосвязь между ВПР и воздействием SO₂ [5, 14–16].

Практические рекомендации на основании полученных результатов:

1. Для эффективного мониторинга здоровья новорожденных, в т. ч. с ВПР, ввести региональную форму отчетности.
2. Совершенствовать систему социально-гигиенического мониторинга в части сбора, анализа, оценки и прогноза состояния среды обитания (увеличение постов наблюдения и мониторинговых точек для динамического наблюдения за ЗАВ с расширением перечня веществ, за которыми осуществляется контроль) и частоты ВПР для формирования регионального регистра ВПР.
3. Результаты исследования использовать для разработки профилактических программ регионального уровня по улучшению эколого-гигиенической ситуации в РО и снижению риска формирования ВПР с учетом выявленных причинно-следственных связей и зависимостей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С каждым годом число врожденных пороков развития в г. Рязани растет. Наше исследование подтверждает данные зарубежных авторов о связи между загрязнением атмосферного воздуха и формированием врожденных пороков развития. В частности, воздействие SO₂ во втором и третьем месяцах беременности увеличивает риск врожденного порока развития у новорожденного.

В связи с этим важно указать на то, что органам власти региона, государственным надзорным органам необходимо направить усилия на снижение загрязнения окружающей среды, что должно способствовать снижению частоты ВПР у детей.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Финансирование. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов: Боботина Н. А. — концепция и дизайн исследования, сбор и статистическая обработка данных, написание текста, редактирование текста; Демченко М. А. — концепция и дизайн исследования, сбор и статистическая обработка данных; Кирюшин В. А. — концепция и план исследования, редактирование текста; Мотало- ва Т. В. — концепция и план исследования, редактирование текста. Авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Об авторах

Валерий Анатольевич Кирюшин

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: v.kirushin@rzgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1258-9807
SPIN-код: 2895-7565
ResearcherId: D-2971-2018

д.м.н., профессор

Россия, Рязань

Наталья Андреевна Боботина

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: bobotina.n@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3893-1586
SPIN-код: 5747-2783
ResearcherId: GMW-8271-2022
Россия, Рязань

Мария Александровна Демченко

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: demchencomaria@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2733-708X
SPIN-код: 8144-0823
ResearcherId: GMW-8171-2022
Россия, Рязань

Татьяна Викторовна Моталова

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: tanandr@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-0316-5479
SPIN-код: 6110-0801

к.м.н., доцент

Россия, Рязань

Список литературы

Дополнительные файлы