Мельник О.Г.

Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков, Украина

Диагностика профессиональных пылевых заболеваний бронхолегочной системы с помощью фосфоресцентного метода

В настоящее время проблема профессиональной патологии является чрезвычайно актуальной, так как затрагивает решение важных медицинских и социальных вопросов по сбережению и укреплению здоровья работающего населения [1, 2]. Несмотря на сокращение производства, продолжается повышение профессиональной заболеваемости, в частности пылевой бронхолегочной патологии у рабочих литейных цехов машиностроительных предприятий [3]. Лидирующие позиции при этом занимают пневмокониоз (ПКЗ) и хронический пылевой бронхит (ХПБ), характеризующиеся длительным латентным периодом, хроническим прогрессирующим протеканием с нарушением трудоспособности, возникновением ранней инвалидизации, ухудшением качества жизни [4, 5]. ПКЗ и ХПБ отличаются слабо выраженными клиническими проявлениями. Ранние метаболические изменения крови у больных ПКЗ и ХПБ обычно не диагностируются как патологические. Тесты, которые используются при проведении медицинских обследований, позволяют только подтвердить наличие органических изменений, вызванных вдыханием пыли, и определить, как правило, уже развернутую клиническую картину пылевой патологии [6, 7]. Поэтому, на данном этапе в программах медицины труда значительную научную и практическую актуальность имеют поиск, разработка, обоснование и внедрение высокоинформативных интегральных тестов диагностики заболеваний бронхолегочной системы пылевой этиологии, позволяющие значительно оптимизировать патогенетическую терапию.

Предыдущими исследованиями выявлено, что одним из патогенетических звеньев ПКЗ и ХПБ является активация свободнорадикальной окислительной модификации белков, подтверждающаяся существенным повышением уровня их карбонильных групп в плазме крови (соответственно в 1,4 и 2,2 раза в сравнении с контролем) и интенсивности люминол-индуцированной фосфоресценции сыворотки крови особенно при 297, 404 и 434 нм. Такие нарушения, как известно, являются весомой причиной изменения структуры белковых молекул и, как следствие, их функций. В формировании функциональной активности белков особое значение принадлежит пространственной ориентации полипептидных цепей с последующим сворачиванием их в уникальную компактную, высокоорганизованную и функционально-активную структуру. Разнообразные факторы эндогенной и экзогенной природы, в том числе и промышленная пыль, могут спровоцировать возникновение конформационных изменений белковых молекул. Поэтому исследование процессов, связанных с изменением структурной организации белков, имеет не только теоретическое, но и прогностическое значение в медицинской практике. Практически важным методически подходом для ранней диагностики функциональной активности белков является измерение интенсивности фосфоресценции сыворотки крови. Её повышение наблюдается, как правило, в условиях инактивированного состояния белковых молекул, значительного развертывания их компактных структур [8].

Целью данного исследования было обоснование возможности использования фосфоресцентного метода для диагностики пневмокониоза и хронического пылевого бронхита в зависимости от стадии их протекания.

Материалы и методы исследования. Определение клинико-диагностической информативности фосфоресцентного метода осуществляли на трёх группах пациентов с пылевыми заболеваниями бронхолегочной системы, которые проходили обследование и лечение в клинике НИИ гигиены труда и профессиональных заболеваний ХНМУ. Все больные – рабочие литейных цехов машиностроительных заводов Украины. Первую группу составляли 120 больных ПКЗ, которую разделили на подгруппы: Ia – 55 пациентов со стадией воспалительно-дегенеративных изменений; Iб – 65 пациентов со стадией фиброза. Вторую группу составляли 73 больных ХПБ, которую разделили на подгруппы: IIа – 25 пациентов с пылевым бронхитом I стадии (доброкачественный необструктивный эндобронхит); IIб – 24 пациента с пылевым бронхитом II стадии; IIв – 24 пациента с пылевым бронхитом III стадии. Третью группу – контрольную – составляли 80 условно-здоровых людей, которые не имели контакта с промышленными факторами производства, достоверно не отличались по полу и возрасту от пациентов.

Для исследования интенсивности люминол-индуцированной фосфоресценции на кварцевую пластину наносили 50 мкл сыворотки крови и 10 мкл 3% люминола, высушивали при 30ºС до образования твердой пленки и помещали в фосфороскоп. Источником возбуждающего света была ртутная лампа ДРК-120. С помощью монохроматора ДМР-4 выделяли спектральные линии с длиной волны 297, 404 и 434 нм, при которых наблюдаются наиболее выраженные изменения структурно-функциональной организации макромолекул. Ширина выходной щели монохроматора составляла 2 мм. Излучение квантов фосфоресценции фиксировали с помощью ФЭУ-130 при комнатной температуре в режиме подсчета фотонов счетчиком СБС-2.

Результаты и их обсуждение. Значения интенсивности фосфоресценции сыворотки крови в контрольной группе находятся в интервалах: (3000-3500) имп/с при 297 нм, (450-550 имп/с) при 404 нм, (550-650) имп/с при 434 нм.

Для больных I группы уровни интенсивности фосфоресценции сыворотки крови находятся в интервалах: при 297 нм – (5207-6184) имп/с, при 404 нм – (1596-1890) имп/с, при 434 нм – (1517-1886) имп/с (табл. 1). Анализ интенсивности фосфоресценции сыворотки крови больных ПКЗ в зависимости от стадии позволяет выявить следующее. В Ia подгруппе диапазон колебания находится в интервале (5207-5450) имп/с при 297 нм; (1596-1645) имп/с при 404 нм; (1517-1590) имп/с при 434 нм. В Iб подгруппе соответственно при 297, 404 и 434 нм диапазоны колебаний составляют: (5455-6184) имп/с, (1650-1890) имп/с и (1593-1886) имп/с. Такие результаты свидетельствуют о наличии прямой корреляционной связи между интенсивностью фосфоресценции сыворотки крови и стадией ПКЗ.

Для больных II группы уровни интенсивности фосфоресценции сыворотки крови более выражены и находятся в интервалах: при 297 нм – (5740-6637) имп/с, 404 нм – (1708-1955) имп/с, 434 нм – (1628-1962) имп/с (табл. 1). Интенсивность фосфоресценции сыворотки крови больных ХПБ в зависимости от стадии отмечается в следующих интервалах. Для IIа подгруппы – (5740-5880) имп/с, (1708-1755) имп/с и (1628-1675) имп/с соответственно для 297, 404 и 434 нм. Для IIб подгруппы – (5882-6180) имп/с, (1760-1800) имп/с и (1680-1755) имп/с; в случае IIв подгруппы – (6185-6637) имп/с, (1805-1955) имп/с и (1760-1962) имп/с. Эти результаты также свидетельствуют о прямой корреляционной связи между интенсивностью фосфоресценции сыворотки крови и стадией ХПБ, а также об усилении процессов окислительной модификации белков и снижении их функциональной активности. Следует отметить некоторое пересечение значений интенсивности фосфоресценции сыворотки крови при ХПБ со значениями при ПКЗ. Однако в данном случае верхний уровень диапазона является более высоким при ХПБ.

Полученные результаты клинико-диагностических исследований свидетельствуют о наличии при ПКЗ и ХПБ реакционно-способных молекул с высокими уровнями электронных возбужденных состояний. На начальных стадиях заболеваний бронхолегочной системы вероятно происходит незначительная модификация белков, на более выраженных стадиях – развертывание этого процесса, а при III стадии ХПБ – значительное напряженное состояние с глубокой перестройкой структуры белков, высвобождением фосфоресцирующих аминокислотных остатков. Динамическое повышение интенсивности фосфоресценции сыворотки крови при повышении тяжести протекания пылевых заболеваний бронхолегочной системы свидетельствует о нарушении конформационной структуры белков, наличии мембранной патологии. Референтные уровни интенсивности люминол-индуцированной фосфоресценции сыворотки крови, по результатам проведенных исследований, обобщены в таблице 2.

Таблица 1

Интенсивность люминол-индуцированной фосфоресценции сыворотки крови больных пневмокониозом и хроническим пылевым бронхитом

в зависимости от стадии

Дли-на вол-ны	Физиологические уровни интенсив- ности фосфоресце- нции, имп/с (n=80)	Больные пневмо- кониозом (n=120)		Больные хроническим пылевым Бронхитом (n=73)
		I стадия (n=55)	II стадия (n=65)	I стадия (n=25)	II стадия (n=24)	III стадия (n=24)
297 нм	3000-3500 3261±168)	5207-6184, 5698±188		5740-6637, 6195±176
		5200-5450 5328±103	5455-6180 6008±126	5740-5880 5810±202	5882-6180 6029±151	6185-6637 6433±169
404 Нм	450-550 505±29	1596-1890, 1754±97		1708-1955, 1839±102
		1600-1645 1620±85	1650-1890 1782±113	1708-1755 1726±79	1760-1800 1788±124	1805-1955 1896±123
434 нм	550-650 593±31	1517-1886, 1714±93		1628-1962, 1805±128
		1517-1590 1554±95	1593-1886 1746±106	1628-1675 1653±109	1680-1755 1726±92	1760-1962 1868±113

Таблица 2

Референтные уровни интенсивности люминол-индуцированной фосфоресценции сыворотки крови при диагностике пылевых заболеваний бронхолегочной системы

Длина волны	Физиологические уровни интенсивности фосфоресценции, имп/с	Нарушение конформационной структуры белков и метаболической активности сыворотки крови
		предпатологическое состояние (донозологическая диагностика)	стадии развития пылевых заболеваний
297 нм	3000-3500	от 3000 имп/с до 5200 имп/с	от 5200 имп/с до 6640 имп/с
404 нм	450-550	от 450 имп/с до 1600 имп/с	от 1600 имп/с до 2000 имп/с
434 нм	550-650	от 550 имп/с до 1515 имп/с	от 1515 имп/с до 1965 имп/с

Выводы. 1. Оценка интенсивности фосфоресценции крови является важным донозологическим критерием диагностики предпатологических состояний бронхолегочной системы пылевой этиологии и определения стадии заболеваний. 2. Высокоинформативный метод регистрации интенсивности фосфоресценции позволяет судить о наличии конформационных изменений белков сыворотки крови у больных пылевыми заболеваниями бронхолегочной системы, что дает возможности применять его для диагностики молекулярной патологии на ранних стадиях развития структурно-метаболических нарушений вследствие воздействия на организм неблагоприятных факторов производственной среды.

Список литературы

1. Артамонова В.Г. Прогнозирование профессиональных заболеваний органов дыхания и пути их профилактики / В.Г. Артамонова, Е.Л. Лашина // Медицинский академический журнал. - 2006. – Т. 6, №1. - С. 63-66.

2. Басанець А.В. Проблеми професійної патології та шляхи її вирішення на сучасному етапі / А.В. Басанець, І.Г. Лубянова // Укр. журнал з проблем медицини праці. – 2009. - № 1 (17). – С. 3-12.

3. Кундиев Ю.И. Профессиональное здоровье в Украине. Эпидемиологический анализ / Ю.И. Кундиев, А.М. Нагорная. – К.: Авиценна, 2007. – 396 с.

4. Бабанов С.А. Пневмокониозы от воздействия производственной пыли различной степени фиброгенности / С.А. Бабанов, П.В. Гайлис // Трудный пациент. – 2010. - № 5. – С. 10-14.

5. Черняев А.Л. Воспаление при хронической обструктивной болезни легких: молекулярные основы патогенеза / А.Л. Черняев, М.В. Самсонова // ФГУ НИИ пульмонологии ФМБА России. - Москва. – 2011. - № 2. – С. 12-18.

6. Полякова И.А. Пневмокониозы / И.А. Полякова // М.: «Гэотар-Медиа», 2007. - С. 335-351.

7. Разумов В.В. К доказательствам раннего начала самоподдерживающегося хронического воспаления при пылевой патологии органов дыхания / В.В. Разумов, С.А. Еселевич // Медицина Кузбасса. - 2006. - № 5. - С. 97-100.

8. Фосфоресценция при комнатной температуре аморфных агрегатов и амилоидных фибрилл, образующихся в результате неправильного фолдинга белков / В. М. Мажуль, Е. М. Зайцева, М. М. Шавновский [и др.] // Цитология. - 2005. – Т 47, № 11. – С. 978-987.