автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Особенности формирования биоэлементного статуса сотрудник Федеральной противопожарной службы МЧС России

На правах рукописи

ХАРЛАМЫЧЕВ

Евгений Михайлович

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ БИОЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА СОТРУДНИКОВ ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС РОССИИ

05.26.02 - безопасность в чрезвычайных ситуациях

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

7 ФЕВ 2013

Санкт-Петербург - 2013

005049108

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени A.M. Никифорова» МЧС России.

Научный руководитель:

доктор медицинских наук профессор Алексанин Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты:

Гребеньков Сергей Васильевич, доктор медицинских наук профессор, ГБОУ ВПО «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, заведующий кафедрой медицины труда.

Тюрин Михаил Васильевич, доктор медицинских наук профессор, ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова» Министерства обороны Российской Федерации, старший научный сотрудник НИЛ (военной хирургии) НИО (экспериментальной медицины) НИЦ.

Ведущая организация:

ФГУП Научно-исследовательский институт промышленной и морской медицины Федерального медико-биологического агентства

Защита состоится «14» февраля 2013 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 205.001.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени A.M. Никифорова» МЧС России (194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 4/2).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени A.M. Никифорова» МЧС России по адресу: 197374, Санкт-Петербург, ул. Оптиков, д. 54.

Автореферат разослан « ¡¿~ » января 2013 г.

/

Ученый секретарь Д/ / / /

диссертационного совета''' ^^¿^(_у ^ ^ Санников М.В.

L /

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В последние годы актуальность исследования обмена биогенных химических элементов существенно возрастает, что связано с рядом причин: все больше накапливается научных данных об участии биогенных элементов в патогенетических механизмах развития различной соматической патологии; структура питания современного человека далека от адекватного и претерпевает существенные изменения не в лучшую сторону; ухудшение экологии, рост урбанизации населения, стремительное развитие промышленности создает реальную токсическую нагрузку на организм человека. Эти и другие факторы в конечном итоге формируют биоэлементный статус человека.

Результаты научных исследований в этой области позволяют рассматривать нарушения биоэлементного статуса организма или микроэлементозы (Авцын А.П. и др., 1991) одним из факторов риска снижения адаптационно-приспособительных механизмов с последующим формированием патологических состояний. Необходимость сохранения оптимального биоэлементного гомеостаза существенно возрастает у лиц, профессиональная деятельность которых сопряжена с повышенными требованиями к адаптационным резервам организма и, тем более, в условиях высокой вероятности химической интоксикации.

По данным научной литературы (Скальный A.B., Быкова А.Т., 2003; Нотова C.B., 2005; Некрасова В.И., 2007; Фролова О.О., 2007) у лиц опасных профессий выявлены значительные сдвиги в обмене микронутриентов, в первую очередь, макро- и микроэлементов. Эти сдвиги, как показано в исследованиях данных авторов, вызывают каскад дизрегуляционных процессов в организме, которые, в конечном итоге, снижают уровни функциональных резервов организма, ведут к дезадаптации и болезням. К данной профессиональной группе с полным основанием можно отнести сотрудников Федеральной противопожарной службы (ФПС) МЧС России, труд которых характеризуется длительными нервно-эмоциональными нагрузками в условиях оперативного ожидания, необходимостью принятия решений при дефиците информации и времени, наличием стресс-факторов при проведении боевых действий на пожаре, комплексным воздействием спектра вредных физических, химических факторов, неоптимальное питание (Марьин М.И., Ефанова И.Н., Поляков М.И., 1998).

Учитывая, что регионы РФ отличаются по распространённости микроэлементозов природного и техногенного происхождения, проведение исследования по изучению возможных отклонений в микронутриентной обеспеченности эссенциапьными биоэлементами и нагрузке токсичными химическими элементами у пожарных на различных территориях представлялось особенно актуальным.

Вместе с тем, научные исследования, посвященные изучению биоэлементного статуса этих категорий профессионалов, до настоящего времени в РФ фактически не проводились.

Цель исследования:

оценка роли региона проживания, условий труда и характера питания в формировании биоэлементного статуса сотрудников Федеральной противопожарной службы МЧС России с целью разработки профилактических мероприятий.

Задачи исследования:

1. Определить концентрацию эссенциальных и токсичных элементов в организме сотрудников ФПС МЧС России.

2. Оценить влияние региона проживания на биоэлементный статус сотрудников ФПС МЧС России.

3. Оценить роль условий труда в формировании биоэлементного статуса сотрудников ФПС МЧС России.

4. Проанализировать взаимосвязь микроэлементного статуса и характера питания сотрудников ФПС МЧС России.

5. Разработать основные профилактические мероприятия по коррекции биоэлементного статуса.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Биоэлементный баланс сотрудников ФПС не соответствует оптимальному, что выражается как в пониженном содержании жизненно необходимых биоэлементов, так и накоплении токсичных. В связи с высокой физической и психологической нагрузкой на данную категорию граждан, необходима биоэлементная коррекция, как с целью профилактики, так и в составе комплексной терапии в случае возникновения заболеваний.

2. На биоэлементный статус сотрудников ФПС оказывают существенное влияние биогеохимические особенности региона проживания, особенности профессиональной деятельности и характер питания, что свидетельствует о необходимости их учета в совокупности при выборе корригирующих мероприятий.

Научная новизна.

Впервые на репрезентативной выборке изучено содержание широкого спектра физиологически важных биоэлементов в пробах волос и сыворотке крови у сотрудников ФПС, проживающих в различных регионах Российской Федерации.

Впервые для сотрудников ФПС проведено сопоставление условий труда, региона проживания и характера питания с особенностями

элементного состава волос. С помощью непараметрических методов статистического анализа изучены особенности взаимосвязи между содержанием отдельных химических элементов и параметрами, характеризующими условия труда. Показано, что на биоэлементный статус сотрудников ФПС влияние оказывают как биогеохимические особенности региона проживания, так и условия труда: стаж работы, количество боевых выездов, степени участия в пожаротушении.

Показана необходимость коррекции и дифференцированного подхода к оценке биоэлементного статуса сотрудников ФПС с учетом региона проживания и особенностей профессиональной деятельности, как с профилактическими целями, так и в составе комплексной терапии заболеваний.

Теоретическая и практическая значимость.

Получены данные о значимых нарушениях биоэлементного статуса сотрудников ФПС, связанных как с недостатком эссенциальных, так и накоплением токсичных элементов.

Для каждого обследованного региона выявлен комплекс биоэлементов, отклонения в содержании которых наиболее распространены среды сотрудников ФПС, что позволяет предложить перечень биоэлементов, необходимый к определению у данной категории лиц, для последующей коррекции.

Установлены факторы профессиональной деятельности, оказывающие наибольшее влияние на биоэлементный баланс сотрудников ФПС.

Полученные данные указывают на необходимость применения корригирующих профилактических мероприятий по оптимизации биоэлементного статуса пожарных путем оптимизации микронутриентного состава пищевых рационов, применения сорбентов для активации выведения токсичных химических элементов.

Результаты диссертационной работы положены в основу разработки методических рекомендаций по НИР «Оценка биоэлементного статуса (накопление тяжелых металлов, недостаток жизненно необходимых микроэлементов) лиц опасных профессий с целью разработки рекомендаций по его коррекции)»

Материалы работы использованы при подготовке стандарта МЧС России по оценке микроэлементного статуса ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС для последующей медицинской коррекции, подготовленный в рамках государственного контракта № 2/2.2.1 от 18 июня 2010 г.

Апробация работы.

Материалы диссертации были представлены на итоговой конференции военно-научного общества слушателей и ординаторов I факультета (Санкт-Петербург, 2009); на научной конференции с международным участием «Актуальные вопросы профпатологии» (Санкт-Петербург, 2009); на международной конференции «Медико-психологическая помощь в чрезвычайных ситуациях» (Санкт-Петербург, 2009); на 12-м Международном Славяно-Балтийском научном форуме «Санкт-Петербург - Гастро-2010» (Санкт-Петербург, 2010); на 11-й научно-практической конференции «Актуальные вопросы внутренних болезней» (Санкт-Петербург, 2010); на всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы общей и военной гигиены» (Санкт-Петербург, 2011); на международной научно-практической конференции «Многопрофильная клиника XXI века. Передовые медицинские технологии» (Санкт-Петербург, 2011); на конференции молодых ученых и специалистов МЧС России «Интеллектуальный потенциал молодых ученых и специалистов МЧС России: комплексный подход к формированию научных кадров» (Москва, 2012); на международной научной конференции «Пища и питание: проблемы безопасности и коррекции при формировании здорового образа жизни» (Санкт-Петербург, 2012).

Личный вклад автора.

Участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации, осуществлялось на всех этапах работы. Автором лично сформулирована цель, задачи, составлены план и программа исследования, разработана его методика и первичные учётные документы для сбора исходных данных. Изучены зарубежные и отечественные источники литературы. Автор лично выполнял исследования по всем разделам диссертации: осуществлял выезды в регионы для анкетирования и отбора необходимого биоматериала для исследования, проводил пробоподготовку и непосредственное определение концентрации исследуемых элементов на анализаторе.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 14 работ, среди них 3 статьи в журналах по перечню рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертации.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения и обсуждения собственных результатов, выводов, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 118 страницах машинописного текста. Список использованной литературы содержит 145 источников, в том числе 102 отечественных и 43 иностранных. Диссертация содержит 38 таблиц, 3 приложения, проиллюстрирована 11 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

В исследование включены 264 сотрудника ФПС МЧС России, возраст которых варьировал в диапазоне от 20 до 40 лет (средний возраст 28±0,42 лет).

Для выявления возможного влияния региона проживания и работы пожарных проведено сопоставление результатов в зависимости от региона: Северо-Западный (пожарные части Санкт-Петербурга и Ленинградской области) - 128 человек, Центральный (пожарные части Москвы и Московской области) - 34 человека, Уральский (пожарные части Екатеринбурга и Свердловской области) - 58 человек, Приволжский (пожарные части Нижнего Новгорода и Нижегородской области) - 44 человека.

Для выявления особенностей биоэлементного статуса сотрудников ФПС Санкт-Петербурга, связанных непосредственно с характером труда, были сформированы две группы сравнения:

- в первую группу сравнения вошли 54 спасателя МЧС России, сопоставимых по полу, возрасту, региону проживания, интенсивности физических и психоэмоциональных нагрузок;

- во вторую группу сравнения вошли 103 практически здоровых человека, сопоставимых по полу и возрасту с исследуемой группой.

В качестве критериев оценки обеспеченности организма эссенциальными химическими элементами и отягощенности токсичными использовали референтные интервалы для взрослого населения, полученные в научно-исследовательской лаборатории элементного анализа ФГБУ ВЦЭРМ им. A.M. Никифорова МЧС России на основе международных норм и собственных данных.

Для оценки возможного влияния особенностей питания, профессиональной деятельности, возраста, антропометрических данных, проводилось анкетирование сотрудников ФПС, включающее: должность, стаж боевой работы, среднее количество боевых выездов в неделю, вес, рост, особенности питания во время дежурства и дома.

С целью оценки влияния на биоэлементный статус сотрудников ФПС факторов профессиональной деятельности, особенностей питания, в соответствии с данными анкет, пожарные были разделены на группы:

- в зависимости от стажа работы: 1 - стаж работы до 4-х лет, 2 - от четырех до десяти лет, 3 — более десяти лет;

— по степени участия сотрудников ФПС в пожаротушении: 1 -принимающие непосредственное участие в тушении пожара, 2 -принимающие менее интенсивное участие, 3 - не участвующие;

— в зависимости от количества выездов на тушение пожаров в неделю: 1-я группа — до 3-х выездов, 2-я группа — 3—5 выездов, 3-я группа — 6-10 выездов, 4-я группа - более 10 выездов;

— по особенностям питания: количество приемов пищи; особенности качества питания; структура приготовления пищи; условия приема пищи.

У всех групп лиц, включенных в исследование, определяли содержание 30 биоэлементов в пробах волос и 23 элементов в сыворотке крови методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС).

У пожарных, работающих в Северо-Западном Регионе, дополнительно проводили оценку питания с помощью программы «Анализ состояния питания человека», зарегистрированной Российским агентством по патентам и товарным знакам 09.02.04, №20004610397 (ГУ НИИ питания РАМН).

Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программных пакетов Microsoft Excel ХР (Micosoft Corp., США) и Statistica 6.0 (StatSoft Inc., США). Были использованы методы параметрической и непараметрической статистики. В качестве описательной характеристики использовали медиану, нижнюю и верхнюю квартили. Сравнения значений проводили с помощью U-критерия Манна-Уитни. Для определения статистических взаимосвязей использовали корреляционный анализ с применением коэффициента ранговой корреляции по Спирмену и сравнение рангов по Краскелу-Уоллесу.

Для использования более мощных и многомерных методов требуется преобразование исходных показателей биоэлементов к виду, согласующимся с нормальным распределением. В качестве такого преобразования было использовано логарифмическое преобразование. Критерий согласия подтвердил эту адекватность для большинства микроэлементов. В дальнейшем были использованы методы регрессионного, дисперсионного и квариационного анализов для оценки влияния различных факторов и их совокупности на распределение биоэлементов.

Результаты исследования

Биоэлементный статус пожарных и его региональные особенности.

При оценке биоэлементного статуса в не зависимости от региона проживания медианы содержание таких жизненно необходимых биоэлементов как йод, селен и кобальт в волосах пожарных находятся ниже референтных интервалов. Это свидетельствует о том, что в

организме большинства обследованных пожарных содержание данных элементов меньше оптимальной концентрации, что подтверждают следующие результаты: дефицит йода выявлен у 79% обследованных, кобальта у 74%, селена у 54%. Также отмечается дефицит цинка (у 25%), магния (у 21%) и кальция (у 19%).

Для выявления достоверности различий отдельных элементов в пробах волос пожарных обследованных регионов использовали дисперсионный анализ. В зависимости от региона проживания, группы достоверно отличаются (р<0,05) между собой по содержанию в пробах волос следующих эссенциальных биоэлементов: ванадия, йода, калия, кальция, кобальта, магния, марганца, меди, натрия, фосфора и хрома. Таким образом, есть основания утверждать о региональных особенностях обеспечения организма пожарных эссенциальными элементами.

При анализе региональных особенностей выявлено, что во всех регионах у пожарных отмечается выраженная нехватка кобальта, йода, и селена (рис. 1). Помимо этого в Центральном регионе выявлен дефицит цинка (у 29% обследованных), магния (у 27%) и кальция (у 21%), в Северо-Западном - цинка (у 38%), магния (у 35%) и кальция (у 31% обследованных). В остальных обследованных регионах выраженный дефицит других эссенциальных элементов не выявлен.

Северо-Западный Центральный Приволжский Уральский

□ йод

В кобальт

□ селен

Рис. 1. Доля обследованных пожарных с дефицитом эссенциальных биоэлементов, в зависимости от региона проживания, %

По результатам рангового анализа перечень дефицита жизненно необходимых биоэлементов в целом у пожарных вне зависимости от места проживания можно представить в следующем порядке (по мере убывания): йод, кобальт, селен, магний, цинк, кальций. По степени благополучия обеспеченности эссенциальним элементами у пожарных регионы можно расположить в следующем порядке (по мере убывания): Приволжский, Уральский, Северо-Западный, Центральный.

Статистические показатели содержания медиан токсичных элементов в пробах волос всех обследованных пожарных находятся в пределах границ референтных интервалов. В тоже время у ряда пожарных показатель концентрации токсичных элементов превышает допустимый уровень.

В пробах волос обследованных пожарных вне зависимости от региона проживания выявлено избыточное содержание таких токсичных элементов, как никель (у 22% обследованных), кадмий (у 18%), серебро (у 17%), мышьяк (у 13%), алюминий (у 10%), свинец (у 10%) и стронций (у 9%).

В целом при анализе региональных особенностей по токсичным элементам выявлено повышенное содержание никеля и серебра с разной степенью выраженности во всех исследованных регионах (рис. 2).

Рис. 2. Доля обследованных пожарных с повышенным содержанием биоэлементов, в зависимости от региона проживания, %

По остальным токсичным элементам установлено следующее: Северо-Западный регион - повышенное содержание кадмий (у 24% обследованных), алюминий (у 14%) и свинец (у 10%); Центральный регион - стронций (у 35%), мышьяк (у 24%), алюминий (у 15%), свинец (у 12%) и кадмий (у 12%); Приволжский - мышьяк (у 25%) и кадмий (у 18%); Уральский — мышьяк (у 10%) и свинец (у 10%) (рис. 3).

По результатам рангового анализа перечень токсичных элементов в пробах волос пожарных, не зависимо от региона работы, можно представить в следующем порядке (по мере убывания): никель, серебро, кадмий, мышьяк, алюминий, свинец, стронций. По степени неблагополучия содержания токсичных элементов в организме регионы можно расположить в следующем порядке (по мере убывания): Центральный, Северо-Западный, Приволжский, Уральский.

Северо-Западный

Центральный

30% 20% 10%

30% 20% 10% 0%

24% 1

14% 10%

5

А1 Сс1 РЬ Приволжский

10% 0%

18% ¿Ь-к

Ж

24%

15% А1 12% ' / г 12%

1

СМ Аэ РЬ Уральский

6%

0%

* 10%'"

Аэ

РЬ

Рис. 3. Доля обследованных пожарных с повышенным содержанием биоэлементов, характерным для отдельных регионов, %

По результатам рангового анализа перечень токсичных элементов в пробах волос пожарных, не зависимо от региона работы, можно представить в следующем порядке (по мере убывания): никель, серебро, кадмий, мышьяк, алюминий, свинец, стронций. По степени неблагополучия содержания токсичных элементов в организме регионы можно расположить в следующем порядке (по мере убывания): Центральный, Северо-Западный, Приволжский, Уральский.

По полученным данным самым неблагополучным регионом по дефициту эссенциальных и избытку токсичных химических элементов является Центральный регион. Далее расположились Северо-Западный, Приволжский и Уральский.

Сопоставление биоэлементного статуса пожарных, спасателей и практически здоровых лиц, проживающих в Санкт-Петербурге.

Для выявления особенностей биоэлементного статуса сотрудников ФПС Санкт-Петербурга, связанных с характером труда, было проведено сравнение концентраций химических элементов в пробах волос пожарных с аналогичными показателями у спасателей МЧС России и практически здоровых людей, прошедших обследование в лаборатории элементного анализа ФГБУ ВЦЭРМ им. А. М. Никифорова МЧС России.

В целом, по результатам анализа проб волос можно говорить о более высоком содержании эссенциальных биоэлементов у сотрудников ФПС по сравнению со спасателями. Так содержание железа, калия, кальция, магния, марганца, меди, натрия, фосфора, хрома и цинка статистически достоверно выше в пробах волос сотрудников ФПС (р<0,05). Следует отметить, что медианы содержания кальция, магния, меди и цинка в пробах волос спасателей находятся ниже границ референтного интервала. Это свидетельствует о выраженной распространенности дефицита данных элементов в этой анализируемой группе лиц. Более низкие показатели у пожарных наблюдаются только по селену и йоду. При этом медианы содержания селена в обеих группах находятся в границах референтного интервала, а йода - ниже этих границ. Возможно, более низкие показатели обеспеченности организма жизненно необходимыми биоэлементам среди спасателей по сравнению с сотрудниками ФПС связаны с особенностями их труда (длительные командировки, особенности питания).

В пробах волос сотрудников ФПС по сравнению со специалистами спасательных формирований наблюдаются статистически достоверно более высокие показатели содержания ряда токсичных элементов: кадмия, рубидия, серебра и стронция (р<0,05). Накопление данных токсичных элементов, вероятно, связано с характером работы сотрудников ФПС (контактом с продуктами горения). В связи с проживанием обеих обследованных групп в одном регионе, можно исключить роль биогеохимических особенностей в накоплении токсических элементов в организме сотрудников ФПС. Известно, что токсичные элементы находятся в антагонистических отношениях с жизненно необходимыми, но, несмотря на более высокие показатели содержания эссенциальных биоэлементов в пробах волос сотрудников ФПС по сравнению со спасателями, накопление токсичных элементов среди пожарных происходит более интенсивно. Это, возможно, связано как с пониженной детоксикационной способностью их печени, так и постоянным поступлением токсичных элементов в ходе профессиональной деятельности.

В пробах волос сотрудников ФПС по сравнению с практически здоровыми людьми достоверно выше (р<0,05) содержание таких жизненно необходимых элементов, как ванадий, йод, калий, кальций, кобальт, магний, медь, натрий, фосфор, хром и цинк. Более высокое обеспечение эссенциальными биоэлементами среди пожарных, по-видимому, связано с отсутствием у данной категории граждан выраженной соматической патологии, что является непременным условием их предварительного профессионального отбора и последующей профессиональной деятельности.

По токсичным элементам в сравниваемых группах выявлена противоположная картина. Можно говорить о более интенсивном

накоплении у сотрудников ФПС, по сравнению с группой сравнения, следующих токсичных элементов: кадмия, рубидия, свинца, серебра и марганца, содержание которых статистически достоверно выше в пробах волос пожарных (р<0,05).

В целом, в результате сравнения биоэлементных показателей в пробах волос пожарных, спасателей и группы практически здоровых людей выявлено накопление в организме сотрудников ФПС таких токсичных элементов, как барий, кадмий, рубидий, свинец, серебро и стронций, что, вероятнее всего, является следствием воздействия неблагоприятных условий труда.

Биоэлементный статус пожарных и условия труда.

В соответствии с полученными в ходе диссертационного исследования данными, на биоэлементном статусе пожарных отражаются региональные особенности, в связи с чем, анализ возможных зависимостей содержания химических элементов в организме от особенностей труда осуществлялся по отдельным регионам.

При сравнении биоэлементного статуса и стажа работы пожарных выявлен ряд взаимосвязей.

Необходимо отметить, что для каждого вошедшего в исследование региона характерна своя зависимость содержания токсичных элементов от стажа работы.

Среди сотрудников ФПС Уральского региона со стажем работы 4 и более лет наблюдается повышение содержание ртути в пробах волос (р<0,05). В Приволжском регионе у пожарных со стажем 4-10 лет статистически достоверно повышено содержание свинца и алюминия по сравнению с другими группами (р<0,05). Среди обследованных Центрального региона, работающих более 10 лет, получены максимальные показатели содержания алюминия и лития (р<0,05). В Северо-Западном регионе наиболее интенсивно в организме накапливается никель, свинец, стронций, кадмий и серебро у пожарных со стажем до 4-х лет.

Распределение содержания эссенциальных элементов в пробах волос сотрудников ФПС в зависимости от стажа так же имеет свои региональные особенности. В Уральском регионе содержание йод ниже у пожарных со стажем работы до 4-х лет, а ванадия и кобальта - у сотрудников ФПС со стажем до 10 лет (<0,05). Наиболее высокое содержание кобальта, магния и натрия у пожарных Приволжского региона со стажем 4-10 лет, в тоже время в этой группе понижено содержание селена (р<0,05). Среди сотрудников ФПС Центрального региона, работающих 4—10 лет статистически достоверно ниже йод и фосфор (р<0,05). В Северо-Западном регионе концентрация хрома, кальция, калия и натрия выше у пожарных со стажем до 4-х лет на фоне пониженного содержания цинка (р<0,05).

При сравнении биоэлементного статуса пожарных и их степени участия в пожаротушении выявлен ряд особенностей.

Наблюдается зависимость накопления токсичных элементов в зависимости от характера выполняемых работ.

Так в Уральском регионе содержание алюминия выше у сотрудников ФПС, непосредственно участвующих в пожаротушении (р<0,05). Среди сотрудников ФПС Приволжского региона, не задействованных в тушении пожаров выше содержание марганца, ртути и свинца (р<0,05). В Центральном регионе у пожарных, менее интенсивно участвующих в тушении пожаров выше мышьяк, а у непосредственно участвующих в пожаротушении - кадмий, свинец и серебро (р<0,05). У пожарных СевероЗападного региона, интенсивно принимающих участие в пожаротушении выше алюминий, литий и свинец (р<0,05).

В ходе исследования выявлен ряд зависимостей распределения содержания эссенциальных элементов в пробах волос сотрудников ФПС от степени участия в пожаротушении, характерных для каждого обследованного региона. В Уральском регионе у пожарных с менее интенсивным участием в пожаротушении выше калий, медь и фосфор, а цинк выше у сотрудников, непосредственно участвующих (р<0,05). У сотрудников ФПС Приволжского региона, принимающих менее интенсивное участие в тушении пожаров ниже магний, по сравнению с другими группами (р<0,05). В Центральном регионе у сотрудников, принимающих непосредственное участие в пожаротушении, ниже селен, на фоне бале высоких показателей содержания кобальта и натрия (р<0,05).

Содержание токсичных и эссенциальных биоэлементов в пробах волос сотрудников ФПС так же зависит от количества боевых выездов в неделю.

По содержанию токсичных элементов выявлено следующее:

- в Уральском регионе в группе с количеством выездов более 10 раз в неделю статистически достоверно выше мышьяк (р<0,05);

- среди пожарных Центрального региона в группе с количеством выездов 6-10 раз выше никель и кадмий, а в группе с 3-5 выездами - выше марганец (р<0,05);

- у сотрудников ФПС Северо-Западного региона, выезжающих до 3-х раз в неделю статистически достоверно выше кадмий, в группе 3-5 выездами в неделю наблюдаются более высокие показатели содержания лития, никеля, алюминия, серебра, стронция и свинца (р<0,05).

По содержанию эссенциальных биоэлементов выявлено следующее:

- в Уральском регионе у пожарных, выезжающих 3-5 раз в неделю достоверно ниже содержание меди и натрия (р<0,05);

- у сотрудников ФПС Приволжского региона, выезжающих 3-5 раз ниже содержание фосфора, а в группе с количеством выездов до 3-х раз в

неделю повышен хром и снижен цинк по сравнению с другими группами (Р<0,05);

- более низкие показатели содержания цинка также наблюдаются у пожарных Центрального региона, участвующих в 3-х и менее боевых выездах за неделю (р<0,05);

- в Северо-Западном регионе концентрация кальция, магния, кобальта и фосфора статистически достоверно ниже у сотрудников ФПС с максимальным количеством выездов более 10 в неделю (р<0,05).

В целом единой закономерности выявить не удалость. В каждом регионе наблюдаются свои особенности.

При проведении ранговой корреляции выявили:

- в Уральском регионе - среднюю положительную корреляцию между стажем работы и содержанием ртути в пробах волос пожарных (г=0,406, р<0,05), средняя отрицательная корреляция между количеством выездов в неделю и концентрацией натрия (г= -0,382, р<0,05);

- в Приволжском регионе — среднюю отрицательную корреляцию между стажем работы и содержанием в пробах волос цинка (г= -0,392, р<0,05);

- в Центральном регионе - среднюю положительную корреляцию между количеством выездов в неделю и концентрацией никеля (г=0,556, р<0,05), кадмия (г=0,449, р<0,05), марганца (г=0,430, р<0,05) и свинца (г=0,376, р<0,05) в пробах волос.

С целью оценки поступления токсичных элементов в организм сотрудников ФПС в ходе участия в тушении пожаров, данные о концентрации тяжелых металлов в сыворотке крови пожарных Санкт-Петербурга сопоставляли с характером труда и датой ближайшего к забору крови выезда. В результате анализа полученных данных установлено, что у пожарных, принимающих непосредственное участие в пожаротушении, концетрация кадмия в сыворотке крови достоверно выше (р<0,05) по сравнению с другими сотрудниками ФПС. Доказательством вклада самого характера труда на концентрацию кадмия в сыворотке крови, является то, что его содержание тем выше, чем меньше времени прошло с момента пожаротушения до момента взятия крови на анализ (р<0,05).

Характеристика питания пожарных и их биоэлементный статус.

Один из основных компонентов, формирующий биоэлементный статус человека, это его фактическое питание, так как пища является основным источником поступления химических элементов в организм. В связи с этим для достижения поставленной цели исследования мы проанализировали особенности питания пожарных. Нами изучены не только количественные характеристики поступления отдельных химических веществ с пищей, но и другие базовые показатели питания, которые в конечном итоге и формируют пищевой статус человека.

Известно, что одним из важнейших требований, предъявляемых к питанию, является правильно организованный режим (кратность и условия приема пищи), количественная и качественная адекватность питания потребностям организма. При анкетировании были получены следующие данные:

1. Во время дежурств преобладает трехразовый режим питания (от 48% до 84%, в зависимости от региона), в большинстве случаев еда носит смешанный характер (мясная и растительная) (от 79% до 86%), чаше питаются едой приготовленной дома (от 66% до 83%), принимают пищу в столовой (от 42% до 65%);

2. Дома преобладает трехразовый режим питания (от 60% до 74%), еда носит смешанный характер (79% до 83%), принимают пищу приготовленную дома (от 89% до 95%).

При анализе количественной и качественной адекватности питания в качестве критерия сбалансированности питания использовали официальные методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». В соответствии с данными методическими рекомендациями в качестве нормативов были выбраны показатели для работников высокой физической активности (4-я группа). Качественная характеристика питания пожарных проводилась только у сотрудников ФПС города Санкт-Петербург. Содержание основных пищевых веществ и энергетическая ценность питания пожарных во время дежурства и вне его по сравнению с рекомендуемой нормой.

Во время дежурства отмечается пониженное поступление белков (30% от нормы), жиров (68% от нормы) и углеводов (27% от нормы). Энергетическая ценность принимаемой пищи во время дежурства составляет всего лишь 30% от рекомендуемой нормы. Соотношение белков: жиров: углеводов составляет 1,0:2,9:5,2 при рекомендуемом соотношении 1,0:1,3:5,7. Как следует из приведенных данных, в структуре питания на дежурстве преобладают жиры. При питании дома наблюдается пониженное поступление углеводов (52% от нормы), незначительно повышенное белков и жиров. Соотношение белков: жиров: углеводов составляет 1,0:1,3:2,8 при рекомендуемом соотношении 1,0:1,3:5,7.

Такой несбалансированный характер питания сказался, прежде всего, на пищевом статусе обследованных пожарных, интегральным индикатором которого является такой показатель как индекс массы тела (ИМТ). Средний ИМТ у обследованных лиц находился выше рекомендуемой величины и составил 25±0,16. ИМТ 25 и более свидетельствует об избыточной массе тела, а более 30 свидетельствует об ожирении (наблюдается у 10% обследованных пожарных). Распределение показателя ИМТ пожарных в изученных городах представлено на рисунке 4.

70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

61%

51 % 49% 49% 48%

40% 1 lilis -

■ 25 и > □ до 25

Северо-Западный Центральный

Приволжский

Уральский

Рисунок 4. Распределение обследованных пожарных по величине ИМТ, в зависимости от региона, %.

При качественной характеристики питания у пожарных во время дежурства выявлено пониженное потребление по отношению к физиологической норме следующих минеральных веществ: I - 23% от нормы, Са - 27% от нормы, Бе - 30% от нормы, - 36% от нормы, К -52% от нормы, Р - 55% от нормы, Сг - 64% от нормы и Zn - 67% от нормы), витаминов (В2 — 22% от нормы, РР - 30% от нормы, В1 - 33% от нормы, А - 52% от нормы и С - 56% от нормы), насыщенных (68% от нормы) и полиненасыщенных жирных кислот (73% от нормы), холестерина (32% от нормы), крахмала (23% от нормы) и пищевых волокон (20% от нормы). При этом наблюдается незначительное повышение № (123% от нормы) (табл. 1).

Таблица 1.

Качественная характеристика витаминно-минерального состава

Анализируемые показатели Физиологическая норма для рабочего 4-й группы Фактическое потребление

абсолютное значение % от нормы

Na, г 1,3 1,6 123

К, мг 2500 1306 52

Ca, мг 1000 268 27

Mg, мг 400 143 36

Zn, мг 12 8 67

I, мкг 150 35 23

Си, мг 1 0,8 80

Se, мкг 70 21 30

Cr, мкг 50 32 64

Р, мг 800 436 55

А, мкг 900 469 52

В1, мг 1,5 0,5 33

В2, мг 1,8 0,4 22

Ниацин (РР), мг 20 6 30

С, мг 90 50 56

В отличие от этого, при питании дома выявлено повышенное содержание насыщенных (164% от нормы) и полиненасыщенных жирных кислот (218% от нормы), холестерина (129% от нормы), моно- и дисахаров (218% от нормы) на фоне значительного пониженного содержания крахмала (32% от нормы) и пищевых волокон (45% от нормы). Также отмечается недостаточное количество йода (41% от нормы) и селена (76% от нормы), на фоне повышенного натрия (385% от нормы), фосфора (207% от нормы) и калия (156% от нормы), и содержание витаминов А (153% от нормы) и С (131% от нормы) (табл. 2).

Таблица 2.

Качественная характеристика витаминно-минерального состава питания сотрудников ФПС вне дежурств (101 человек)_

Анализируемые показатели Физиологическая норма для рабочего 4-й группы Фактическое потребление

абсолютное значение % от нормы

Na, г 1,3 5,0 385

К, мг 2500 3910 156

Ca, мг 1000 893 89

Мй, мг 400 394 99

Zn, мг 12 14 117

I, mío- 150 61 41

Cu, мг 1 1,2 120

Se, мкг 70 53 76

Cr, мкг 50 54 108

P, мг 800 1653 207

А, мкг 900 1376 153

Bl, мг 1,5 1,5 100

B2, мг 1,8 1,6 89

Ниацин (РР), мг 20 20 100

С, мг 90 118 131

В целом можно констатировать, что во время дежурств пожарные недополучают все необходимые химические вещества (белки, жиры, углеводы, макро- и микроэлементы). В то же время, при приеме пищи дома наблюдается как пониженное поступление некоторых углеводов, биоэлементов (I, Бе), так и повышенное содержание некоторых витаминов (А, С) и макроэлементов (К, Ыа и Р). Тем самым, за счет питания в домашних условиях компенсируются недостатки питания пожарных во время суточного дежурства.

При повышенном поступлении таких биоэлементов как Ыа, К, Р и Мп, медианы их содержания в пробах волос находятся в границах референтных интервалов. Потребление I и 8е во время дежурств на 30% и 23% и вне работы на 41% и 76% соответственно ниже рекомендуемых норм, что отразилось на их содержание в пробах волос. Медианы содержания остальных биоэлементов в пробах волос находиться в

пределах референтных интервалов, несмотря на повышенное или пониженное их поступление с пищей. Это является проявлением гомеостатических механизмов регуляции биоэлементного статуса организма человека, когда устанавливается определенный баланс поступления и выведения химических элементов. В тоже время, при систематическом недополучением отдельных элементов, этот баланс не возможен, что и проявилось в низком содержании йода и селена.

ВЫВОДЫ

1. В пробах волос сотрудников ФПС обследованных регионов выявлены полидисэлементозы проявляющиеся дефицитом ряда эссенциальных (йода у 79% обследованных, кальция - у 19%, кобальта - у 74%, магния - у 21%, селена - у 54%, цинка - у 25%) и инкорпорацией токсичных элементов (кадмия - у 18%, никеля - у 22%, свинца - у 10%, стронция - у 9%, алюминия - у 10%, мышьяка - у 13%, серебра - у 17%). Это необходимо учитывать при оценке состояния здоровья пожарных, разработке и проведении профилактических мероприятий по коррекции дисэлементозов.

2. Элементный состав у сотрудников ФПС существенно отличается в зависимости от региона проживания. В Северо-Западном регионе отмечается выраженный дефицит ряда эссенциальных биоэлементов (кобальта у 86% обследованных, йода - у 69%, кальция - у 31%, селена - у 49%, цинка - у 38% и магния - у 35%) и избыток некоторых токсических элементов (никеля - у 10%, серебра - у 16%, кадмия - у 24%, алюминия - у 14% и свинца - у 10%). В Центральном регионе в волосах пожарных определен недостаток йода (у 88%), кобальта (у 65%), селена (у 65%), цинка (у 29%), магния (у 27%), кальция (у 21%) и накопление никеля (у 44%), стронция (у 35%), серебра (у 29%), мышьяка (у 24%), алюминия (у 15%), кадмия (у 12%) и свинца (у 12%). У пожарных, проживающих в Приволжском регионе, наблюдается дефицит йода (у 80%), кобальта (у 64%), селена (у 64%) и избыток никеля (у 27%), мышьяка (у 25%), кадмия (у 18%), серебра (у 11%), стронеция (у 11%). В Уральском регионе отмечается недостаток йода (у 95%), селена (у 52%), кобальта (у 49%) и повышенное содержание никеля (у 33%), серебра (у 16%), мышьяка (у 10%), свинца (у 10%).

3. Выявлены статистически достоверные корреляционные связи между содержанием биоэлементов в организме и условиями труда. В частности, установлено, что с увеличении стажа работы происходит увеличение в пробах волос сотрудников ФПС Екатеринбурга концетрации ртути (г=0,406, р<0,05) и уменьшение содержание цинца (г= -0,392, р<0,05) у пожарных Нижнего Новгорода. Чем больше количество боевых выездов у сотрудников ФПС Москвы, тем выше у них концентрация никеля (г=0,556, р<0,05), кадмия (1=0,449, р<0,05), марганца (г=0,430, р<0,05) и

свинца (г=0,376, р<0,05). У пожарных, принимающих непосредственное участие в пожаротушении, концетрация кадмия в сыворотке крови достоверно выше (р<0,05) по сравнению с другими сотрудниками ФПС. Доказательством вклада самого характера труда на концентрацию кадмия в сыворотке крови, является то, что его содержание тем выше, чем меньше времени прошло с момента пожаротушения до момента взятия крови на анализ (р<0,05).

4. Во время дежурств пожарные недополучают с пищей все необходимые химические вещества: белки (30% от нормы), жиры (68% от нормы), углеводы (27% от нормы), макро- и микроэлементы (Са - 27% от нормы, Мд - 36% от нормы, К - 52% от нормы, Р - 55% от нормы, Сг -64% от нормы и Хп - 67% от нормы), витамины (В2 - 22% от нормы, РР -30% от нормы, В1 - 33% от нормы, А - 52% от нормы и С - 56% от нормы). В тоже время, при приеме пищи дома наблюдается повышенное поступление белков (107% от нормы), жиров (105% от нормы), ряда макроэлементов (натрия - 385% от нормы, фосфора - 207% от нормы, калия - 156% от нормы) и витаминов (А - 153% от нормы, С - 131% от нормы). Тем самым, за счет питания в домашних условиях компенсируются недостатки во время суточного дежурства. Поступление йода и селена как во время дежурств (23% и 30% от нормы соответственно), так и вне работы (41% и 76% от нормы соответственно) ниже рекомендуемых норм, что отразилось на их содержании в пробах волос.

5. У сотрудников ФПС Санкт-Петербурга содержание ряда токсичных элементов (кадмий, серебро, свинец, стронций) достоверно выше (р<0,05), чем в группах сравнения. Учитывая проживание перечисленных групп лиц в одном мегаполисе, данный факт можно связать с особенностями труда пожарных.

6. Разработаны основные профилактические мероприятия по коррекции биоэлементного статуса, включающие в себя нормализацию питания и прием витаминно-минеральных комплексов для восполнения дефициата эссенциальных биоэлементов и применение адсорбентов с целью активации выведения избытка токсичных элементов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведённое комплексное исследование биоэлементного статуса пожарных позволило обосновать ряд практических рекомендаций для врачей, проводящих диспансеризацию сотрудников ФПС МЧС России, по использованию специальных профилактических мероприятий с учетом региональных особенностей:

1. Не зависимо от места проживания и работы пожарных следует обогащать их рационы питания продуктами с повышенным содержанием йода (треска, пикша, палтус, сельдь, сардины, креветки, морская капуста,

йодированная соль) и селена (чеснок, сало, белые грибы, пшеничные отруби, оливковое масло, мясо, морепродукты, морские водоросли, маслины, бобовые, орехи).

2. Дополнительно следует принимать поливитаминно-минеральные комплексы. Продолжительность курса приема в зависимости от степени дефицита.

3. С целью активации выведения избытка токсичных элементов рекомендовать использование сорбентов.

4. Рекомендовать внедрение многоэлементного анализа биосубстратов (волосы) в комплекс мероприятий по диспансеризации сотрудников ФПС, что позволит формировать группы риска по дисэлементозам и проводить индивидуальную целенаправленную коррекцию.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах по перечню рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертации

1. Харламычев Е.М. Биоэлементный статус спасателей (пожарных) Северо-Западного региона России / И.И. Шантырь, Е.М. Харламычев // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2009. - № 5. - С. 4345.

2. Харламычев Е.М. Особенности биоэлементного статуса лиц с профессионально обусловленными аутопатиями / И.И. Шантырь, C.B. Дударенко, М.А. Власенко, М.В. Яковлева, Н.Э. Ушал, Е.М. Харламычев // Профилактическая и клиническая медицина. - 2011. -№ 3. - С. 300-304.

3. Харламычев Е.М. Содержание токсичных химических элементов в организме сотрудников Государственной противопожарной службы / И.И. Шантырь, М.А. Власенко, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, Е.М. Харламычев // Вопросы биологической медицинской и фармацевтической химии. - 2011. -№ 9. - С. 56-59.

Тезисы докладов и статей

4. Харламычев Е.М. О гигиенической оценке риска здоровья пожарных / Е.М. Харламычев // Материалы итоговой конференции военно-научного общества слушателей и ординаторов I факультета, 2009. -С. 145-146.

5. Харламычев Е.М. Гигиенические аспекты обеспечения безопасности личного состава при пожарах / Е.М. Харламычев //

Материалы итоговой конференции военно-научного общества слушателей и ординаторов I факультета, 2009. - С. 145-146.

6. Харламычев Е.М. Гигиенические аспекты пожарной безопасности / Е.М. Харламычев // Медицина труда. Здоровье работающего населения: достижения и перспективы (Актуальные вопросы профпатологии). Материалы научной конференции с международным участием. - СПб. : СПбМАПО, 2009. - С. 256-257.

7. Харламычев Е.М. Биоэлементный статус при заболеваниях верхних отделов пищеварительного тракта / И.И. Шантырь, C.B. Дударенко, М.А. Власенко, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, Е.М. Харламычев // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга (Материалы 12-го Международного Славяно-Балтийского научного форума «Санкт-Петербург - Гастро-2010»), - 2010. - № 2-3. - С. М15.

8. Харламычев Е.М. Биоэлементный статус при метаболическом синдроме / И.И. Шантырь, C.B. Дударенко, М.А. Власенко, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, Е.М. Харламычев // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга (Материалы 12-го Международного Славяно-Балтийского научного форума «Санкт-Петербург - Гастро-2010»). - 2010. - № 2-3 - С. М15.

9. Харламычев Е.М. Современный метод лабораторной диагностики минерального обмена, как одно из показателей оценки здоровья человека / И.И. Шантырь, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, М.А. Власенко, Е.М. Харламычев // Актуальные проблемы общей и военной гигиены: материалы Всероссийской научно-практической конференции (22 апреля 2011 года).- СПб. : ВмедА, 2011. - С. 213-214.

10. Харламычев Е.М. Особенности питания и биоэлементного статуса сотрудников Государственной противопожарной службы / Е.М. Харламычев // Актуальные проблемы общей и военной гигиены: материалы Всероссийской научно-практической конференции (22 апреля 2011 года). - СПб.: ВмедА, 2011. - С. 58-59.

11. Харламычев Е.М. Результаты применения антидота оксида углерода «Ацизол» сотрудниками Государственной противопожарной службы МЧС России / И.А. Радионов, Е.М. Харламычев // Актуальные проблемы общей и военной гигиены: материалы Всероссийской научно-практической конференции (22 апреля 2011 года). - СПб. : ВмедА, 2011. — С. 194.

12. Харламычев Е.М. Оценка биоэлементного статуса различных групп населения методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой / И.И. Шантырь, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, М.А. Власенко, Е.М. Харламычев // Многопрофильная клиника XXI века. Передовые медицинские технологии: тезисы Международной научно-практической конференции/ Под ред. Алексанина С.С.; - СПб. : Издательство «Человек и его здоровье», 2011. - С. 226-227.

13. Харламычев Е.М. Опыт применения препарата «Ацизол» сотрудниками Государственной противопожарной службы МЧС России в качестве средства сохранения профессионального здоровья / С.С. Алексанин, И.И Шантырь, И.А. Радионов, Е.М. Харламычев // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2011. - № 4. - С. 20-24.

14. Харламычев Е.М. Мониторинг минерального обмена в системе донозологической диагностики / И.И. Шантырь, М.В. Яковлева, И.Э. Ушал, М.А. Власенко, Е.М. Харламычев // Материалы VIII Международной научной конференции: Пища и питание: проблемы безопасности и коррекции при формировании здорового образа жизни. Под общей редакцией доктора д.м.н., профессора Захарченко М.П.- СПб. : Крисмас+, 2012. - С. 348-349.

Подписано в печать 11.01.13 Формат 60x84'/і6 Цифровая Печ. л. 1.3 Тираж 100 Заказ 03/01 печать

Отпечатано в типографии «Фалкон Принт» (197101, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Пушкарская, д. 54, офис 2)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ ЦЕНТР ЭКСТРЕННОЙ И РАДИАЦИОННОЙ МЕДИЦИНЫ ИМ. А. М. НИКИФОРОВА» МЧС РОССИИ

- -^рт^

04201357504 ХАРЛАМЫЧЕВ ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ БИОЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА СОТРУДНИКОВ ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

МЧС РОССИИ

05.26.02 - безопасность в чрезвычайных ситуациях

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

доктор медицинских наук

профессор

С.С. Алексанин

Санкт-Петербург - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.....................................................5

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СИМВОЛЫ......................5

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................6

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ....................11

1.1. Биологическое значение биоэлементов в жизнедеятельности человека........................................................................ 11

1.1.1. Региональные особенности формирования биоэлементного

статуса населения.............................................................................. 14

1.1.2. Роль питания в формировании биоэлементного статуса................15

1.1.3. Характеристика условия труда пожарных.................................23

1.2. Современные методы исследования биоэлементного статуса.. 29 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.........32

2.1. Характеристика обследованных групп и анализируемых показателей.....................................................................32

2.2. Методика определения концентрации химических элементов методом масс-спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) в различных биосредах........................................34

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ОСОБЕННОСТЕЙ БИОЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА У СОТРУДНИКОВ ФПС МЧС

РОССИИ............................................................................38

3.1 Биоэлементный статус пожарных и его региональные особенности.....................................................................38

3.1.1. Концентрация эссенциальных биоэлементов в пробах волос обследованных пожарных...............................................................38

3.1.2. Концентрация токсичных биоэлементов в пробах волос

обследованных пожарных...........................................................................48

2

3.2. Сопоставление биоэлементного статуса сотрудников ФПС, спасателей и практически здоровых лиц, проживающих в Санкт-Петербурге............................................................................57

3.3. Биоэлементный статус пожарных и условия труда...............62

3.3.1. Биоэлементный статус и стаж работы сотрудников ФПС различных регионов......................................................................................62

3.3.2. Биоэлементный статус и степень участия в пожаротушении сотрудников ФПС различных регионов...............................................66

3.3.3. Биоэлементный статус и количество выездов сотрудников ФПС различных регионов............................................................................70

3.3.4. Содержание токсичных биоэлементов в сыворотке крови сотрудников ФПС в зависимости от степени участия в пожаротушении и даты последнего

выезда.............................................................................................73

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ПИТАНИЯ ПОЖАРНЫХ И ИХ БИОЭЛЕМЕНТНЫЙ СТАТУС.............................................74

4.1. Организация питания пожарных.......................................74

4.1.1. Организация питания пожарных во время дежурств.....................74

4.1.2. Организация питания пожарных вне дежурств...........................77

4.2. Количественная и качественная характеристика питания пожарных........................................................................79

4.3. Соотношение поступления биоэлементов с пищей и их содержание в пробах волос обследованных пожарных................83

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ........................................... 86

ВЫВОДЫ...........................................................................95

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ....................................98

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................99

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................114

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

q25 нижний квартиль

Я75 верхний квартиль

ИМТ индекс массы тела

ИСП-МС масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой

МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии

НИР научно-исследовательская работа

ФПС Федеральная противопожарная служба

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СИМВОЛЫ

символ элемент символ элемент символ элемент

Аё серебро Си медь № никель

А1 алюминий Бе железо Р фосфор

Аб мышьяк нё ртуть РЪ свинец

В бор I йод Ш> рубидий

Ва барий 1п индий Эе селен

Ве бериллий К калий Эг стронций

Са кальций и литий Т1 талий

са кадмий мё магний V ванадий

Со кобальт Мп марганец гп цинк

Сг хром Мо молибден

Се цезий Ыа натрий

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

В последние годы актуальность исследования обмена биогенных химических элементов существенно возрастает, что связано с рядом причин: все больше накапливается научных данных об участии биогенных элементов в патогенетических механизмах развития различной соматической патологии; структура питания современного человека далека от адекватного и претерпевает существенные изменения не в лучшую сторону; ухудшение экологии, рост урбанизации населения, стремительное развитие промышленности создает реальную токсическую нагрузку на организм человека. Эти и другие факторы в конечном итоге формируют биоэлементный статус человека.

Результаты научных исследований в этой области позволяют рассматривать нарушения биоэлементного статуса организма или микроэлементозы [54] одним из факторов риска снижения адаптационно-приспособительных механизмов с последующим формированием патологических состояний. Необходимость сохранения оптимального биоэлементного гомеостаза существенно возрастает у лиц, профессиональная деятельность которых сопряжена с повышенными требованиями к адаптационным резервам организма и, тем более, в условиях высокой вероятности химической интоксикации.

По данным научной литературы [33, 60, 80, 91, 92] у лиц опасных профессий выявлены значительные сдвиги в обмене микронутриентов, в первую очередь, макро- и микроэлементов. Эти сдвиги, как показано в исследованиях данных авторов, вызывают каскад дизрегуляционных процессов в организме, которые, в конечном итоге, снижают уровни функциональных резервов организма, ведут к дезадаптации и болезням. К данной профессиональной группе с полным основанием можно отнести сотрудников Федеральной противопожарной службы (ФПС) МЧС России, труд которых характеризуется длительными нервно-эмоциональными нагрузками в условиях оперативного ожидания, необходимостью принятия решений при дефиците информации и

времени, наличием стресс-факторов при проведении боевых действий на пожаре, комплексным воздействием спектра вредных физических, химических факторов, неоптимальное питание [36,43].

Учитывая, что регионы РФ отличаются по распространённости микроэлементозов природного и техногенного происхождения, проведение исследования по изучению возможных отклонений в микронутриентной обеспеченности эссенциальными биоэлементами и нагрузке токсичными химическими элементами у пожарных на различных территориях представлялось особенно актуальным.

Вместе с тем, научные исследования, посвящённые изучению биоэлементного статуса этих категорий профессионалов, до настоящего времени в РФ фактически не проводились.

Цель исследования:

оценка роли региона проживания, условий труда и характера питания в формировании биоэлементного статуса сотрудников Федеральной противопожарной службы МЧС России с целью разработки профилактических мероприятий.

Задачи исследования:

1. Определить концентрацию эссенциальных и токсичных элементов в организме сотрудников ФПС МЧС России.

2. Оценить влияние региона проживания на биоэлементный статус сотрудников ФПС МЧС России.

3. Оценить роль условий труда в формировании биоэлементного статуса сотрудников ФПС МЧС России.

4. Проанализировать взаимосвязь микроэлементного статуса и характера питания сотрудников ФПС МЧС России.

5. Разработать основные профилактические мероприятия по коррекции биоэлементного статуса.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Биоэлементный баланс сотрудников ФПС не соответствует оптимальному, что выражается как в пониженном содержании жизненно необходимых биоэлементов, так и накоплении токсичных. В связи с высокой физической и психологической нагрузкой на данную категорию граждан, необходима биоэлементная коррекция, как с целью профилактики, так и в составе комплексной терапии в случае возникновения заболеваний.

2. На биоэлементный статус сотрудников ФПС оказывают существенное влияние биогеохимические особенности региона проживания, особенности профессиональной деятельности и характер питания, что свидетельствует о необходимости их учета в совокупности при выборе корригирующих мероприятий.

Научная новизна.

Впервые на репрезентативной выборке изучено содержание широкого спектра физиологически важных биоэлементов в пробах волос и сыворотке крови у сотрудников ФПС, проживающих в различных регионах Российской Федерации.

Впервые для сотрудников ФПС проведено сопоставление условий труда, региона проживания и характера питания с особенностями элементного состава волос. С помощью непараметрических методов статистического анализа изучены особенности взаимосвязи между содержанием отдельных химических элементов и параметрами, характеризующими условия труда. Показано, что на биоэлементный статус сотрудников ФПС влияние оказывают как биогеохимические особенности региона проживания, так и условия труда: стаж работы, количество боевых выездов, степени участия в пожаротушении.

Показана необходимость коррекции и дифференцированного подхода к оценке биоэлементного статуса сотрудников ФПС с учетом региона проживания и особенностей профессиональной деятельности, как с профилактическими целями,

так и в составе комплексной терапии заболеваний.

Теоретическая и практическая значимость.

Получены данные о значимых нарушениях биоэлементного статуса сотрудников ФПС, связанных как с недостатком эссенциальных, так и накоплением токсичных элементов.

Для каждого обследованного региона выявлен комплекс биоэлементов, отклонения в содержании которых наиболее распространены среди сотрудников ФПС, что позволяет предложить перечень биоэлементов, необходимый к определению у данной категории лиц, для последующей коррекции.

Установлены факторы профессиональной деятельности, оказывающие наибольшее влияние на биоэлементный баланс сотрудников ФПС.

Полученные данные указывают на необходимость применения корригирующих профилактических мероприятий по оптимизации биоэлементного статуса пожарных путем оптимизации микронутриентного состава пищевых рационов, применения сорбентов для активации выведения токсичных химических элементов.

Результаты диссертационной работы положены в основу разработки методических рекомендаций по НИР «Оценка биоэлементного статуса (накопление тяжелых металлов, недостаток жизненно необходимых микроэлементов) лиц опасных профессий с целью разработки рекомендаций по его коррекции)»

Материалы работы использованы при подготовке стандарта МЧС России по оценке микроэлементного статуса ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС для последующей медицинской коррекции, подготовленный в рамках государственного контракта № 2/2.2.1 от 18 июня 2010 г.

Апробация работы.

Материалы диссертации были представлены на итоговой конференции военно-научного общества слушателей и ординаторов I факультета (Санкт-

Петербург, 2009); на научной конференции с международным участием «Актуальные вопросы профпатологии» (Санкт-Петербург, 2009); на международной конференции «Медико-психологическая помощь в чрезвычайных ситуациях» (Санкт-Петербург, 2009); на 12-м Международном СлавяноБалтийском научном форуме «Санкт-Петербург - Гастро-2010» (Санкт-Петербург, 2010); на 11-й научно-практической конференции «Актуальные вопросы внутренних болезней» (Санкт-Петербург, 2010); на всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы общей и военной гигиены» (Санкт-Петербург, 2011); на международной научно-практической конференции «Многопрофильная клиника XXI века. Передовые медицинские технологии» (Санкт-Петербург, 2011); на конференции молодых ученых и специалистов МЧС России «Интеллектуальный потенциал молодых ученых и специалистов МЧС России: комплексный подход к формированию научных кадров» (Москва, 2012); на международной научной конференции «Пища и питание: проблемы безопасности и коррекции при формировании здорового образа жизни» (Санкт-Петербург, 2012).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 14 работ, среди них 4 статьи в журналах по перечню рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертации.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения и обсуждения собственных результатов, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 118 страницах машинописного текста. Список использованной литературы содержит 145 источников, в том числе 102 отечественных и 43 иностранных. Диссертация содержит 38 таблиц, 3 приложения, проиллюстрирована 11 рисунками.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ

1.1 Биологическое значение биоэлементов в жизнедеятельности человека

В последние годы важность исследования биоэлементного статуса человека существенно возрастает, что связано с рядом причин. Во-первых, появились современные методы аналитической химии (атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой), которые существенным образом расширили как спектр исследуемых элементов, так и точность их количественного определения. Во-вторых, ухудшение экологии, урбанизация населения, стремительное развитие промышленности создает реальную токсическую нагрузку на организм человека. В-третьих, качество питания современного человека претерпевает существенные изменения не в лучшую сторону и далеко от нормального. В-четвертых, все больше накапливается научных данных о заинтересованности микроэлементного обмена при различных соматических патологиях.

Организм человека состоит из практически всех элементов, упоминаемых в периодической системе Д.И.Менделеева. Содержание микроэлементов в организме крайне мало, однако, оказываемые ими биологические эффекты трудно переоценить. Несмотря на не значительное общее количество микроэлементов в организме, они не являются случайными примесями, их содержание в биологических тканях подчиняется определенным закономерностям, отступление от которых приводит к ряду заболеваний. Следует отметить, что нарушения метаболизма микроэлементов сопровождаются расстройствами других видов обмена. Любопытным является тот факт, что минеральные вещества, обладая уникальными жизненно необходимыми свойствами, самостоятельно не синтезируются организмом человека [10,15,34, 57,103].

Минеральные вещества наряду с белками, углеводами и витаминами являются жизненно важными компонентами пищи человека, необходимы для построения химических структур живых тканей и осуществления биохимических

и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. С минеральными веществами связаны процессы кроветворения и свертывания крови. Кроме того, они входят в состав или активизируют действие ферментов, гормонов, витаминов и, таким образом участвуют во всех видах обмена веществ [10, 54, 79,61].

Стабильность химического состава является одним из важнейших и обязательных условий нормального функционирования организма [9, 10, 80, 81, 82, 83, 133]. Количественное содержание некоторых элементов (свинец, кальций, цинк, селен, йод и др.) в организме может значительно варьировать в зависимости от среды обитания человека, питания, профессиональной принадлежности [10, 32, 121]. Соответственно, отклонения в содержании химических элементов в живом организме приводят к широкому спектру нарушений в состоянии здоровья [1, 10, 54]. Следовательно, выявление и оценка сдвигов в обмене макро- и микроэлементов, их дальнейшая коррекция позволяют подойти к решению ряда вопросов, существенно влияющих на показатели здоровья населения регионов России [10, 30, 80,81, 82, 83].

Для обозначения всех патологических процессов, вызванных дефицитом, избытком или дисбалансом макро- и микроэлементов, введено понятие микроэлементозов [26, 54]. Они довольно широко распространены в России и странах СНГ, как и во всем мире [61].

В настоящее время проблема коррекции обмена макро- и микроэлементов является чрезвычайно актуальной [10, 134, 137]. Дефицит ряда эссенциальных биоэлементов (селен, цинк, железо, йод, марганец) и интоксикация токсичными биоэлементами (ртуть, свинец, мышьяк) способствуют развитию серьезных нарушений в состоянии здоровья человека [10, 134,136, 139].

В соответствии с литературными данными, дефицит жизненно необходимых элементов (селена, цинка, железа, йода, марганца) и избыток токсичных (ртуть, �