За последние десятилетия отмечается ухудшение основных показателей репродуктивной функции человека. Немаловажную роль играют неблагоприятные факторы внешней среды [1], среди которых выделяются так называемые репродуктивные токсиканты, в том числе гормоноподобные ксенобиотики (ГПК). Способность ГПК «вмешиваться» в репродуктивный процесс человека обусловлена обнаружившейся у них способностью связываться со специфическими рецепторами половых стероидов и «маскироваться» под естественные половые гормоны. Это связано с тем, что, подобно стероидным гормонам, многие из ГПК являются по химической структуре фенолами или содержат «эквивалент фенола» [2]. Среди ГПК выделяются хлорорганические пестициды [3], относящиеся к группе стойких органических загрязнителей (СОЗ), которые могут длительное время сохраняться в объектах внешней среды и поступать в организм человека с пищевыми продуктами, водой и пр. В связи с этим они представляют реальную угрозу здоровью населения.
Период полового созревания является периодом драматических изменений, когда ребенок проходит через последовательные этапы развития для достижения зрелости репродуктивной системы [4].
В этот период организм подростков наиболее чувствителен к воздействию различных экзогенных факторов [5, 6], способствующих нарушению репродуктивной функции.
В Республике Казахстан (РК) в сельском хозяйстве длительное время широко использовались хлорорганические пестициды. Многие их них были запрещены после принятия Стокгольмской конвенции о СОЗ, которая была принята 22 мая 2001 года и вступила в силу 17 мая 2004 года [7]. Несмотря на это, на сегодняшний день в РК остались запасы СОЗ-содержащих пестицидов [8]. Кроме того, местное население (зачастую по незнанию) использует тару, в которой раньше хранились пестициды, в хозяйственных целях для хранения пищевых продуктов и воды.
На сегодняшний день проведен ряд исследований по изучению влияния пестицидов на организм человека, в том числе репродуктивное здоровье. В то же время однозначных выводов о том, как влияют эти репродуктивные токсиканты на период полового созревания, нет.
Цель исследования – оценка физического и полового развития девочек, проживающих в зоне воздействия хлорорганических пестицидов, в периоде полового созревания
Материал и методы исследования
Объектом исследования стали 524 девочки, отобранные систематическим методом, в возрасте 10–17 лет, жительницы двух сельских районов (хлопкосеющего и животноводческого). В основную группу были включены 253 девочки, которые родились и проживали на территории, где в течение длительного времени при выращивании хлопка использовались хлорорганические пестициды. В качестве сравнения была обследована 271 девочка, проживавшая в районе, где ведущей отраслью было животноводство.
На каждую девочку заполнялась карта обследования после взятия информированного согласия, проведен сбор соматического и гинекологического анамнеза. Проведена оценка физического развития методом антропометрии и оценка полового развития по методике Tanner в модификации Л.Г. Тумилович.
Исследование гонадотропных гормонов (ФСГ, ЛГ, пролактина) и стероидных гормонов (эстрадиола, кортизола, дегидроэпиандростерона (ДГЭА)) радиоиммунологическим методом с использованием реактивов DSL-10-3700 ACTIVE (США), HPL BIOSERV – ELISA (Германия) проведено 89 девочкам основной группы и 83 девочкам сравнительной группы на 3–7-й день менструального цикла, а у не менструирующих – в любой день.
87 девочкам (47 – основная и 40 – сравнительная группа) проведено исследование содержания хлорорганических пестицидов (линдан, дильдрин, ДДТ – дихлор-дифенил-трихлорэтан и эндрин) в периферической крови методом газожидкостной хроматографии на аппарате «Кристалл 2000М».
Данная методика основана на газохроматографическом (с ДЭЗ) определении действующих веществ хлорорганических пестицидов, их изомеров, продуктов превращения при совместном присутствии в биосубстратах человека [9]. Избирательность определения хлорорганических соединений в гексановых экстрактах из сыворотки крови достигалась газохроматографическим анализом на колонках различной полярности в два этапа:
- экспресс-хроматографирование на колонке длиной 1 м с 5% SE-30, позволяющее установить ориентировочные уровни содержания хлорорганических пестицидов в пробе;
- хроматографирование на колонке длиной 2 м, содержащей смесь неподвижных фаз (1,5% OV-17 и 1,95% QF-1), позволяющее идентифицировать индивидуальные компоненты и провести количественную оценку их содержания в пробе.
Содержание пестицидов в крови определялось в мг/л.
Концентрацию инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1) в сыворотке крови у 89 девочек основной группы и 83 девочек сравнительной группы определили твердофазным иммуноферментным анализом с использованием наборов моноклональных антител и реактивов фирмы DSL (США).
Статистическая обработка данных проводилась с использованием методов параметрической статистики с помощью стандартных пакетов программ анализа «Биостат». Методы дескриптивной статистики включали в себя оценку среднего арифметического (M) и средней ошибки значения (m). Достоверность разности между двумя средними показателями определялись по критерию Стьюдента (t). Статистически достоверным считался коэффициент, уровень значимости которого был меньше и равен 0,05. Зависимость между исследуемыми параметрами определяли с помощью коэффициента корреляции Пирсона. Оценку прямой корреляционной связи считали: до 0,3 – малой; от 0,3 до 0,7 – средней; от 0,7 до 1,0 – сильной.
Протокол исследования был утвержден на заседании локальной этической комиссии Международного казахско-турецкого университета им. Х.А. Ясави (протокол № 3 от 30.11.2013).
Результаты исследования
Результаты обследования показали, что девочки, проживавшие в хлопкосеющем регионе, имели повышенную частоту гинекологической заболеваемости (14,6%) и соматической патологии (1936,0‰) по сравнению с их сверстницами (11,1% и 1527,0‰ соответственно).
В структуре гинекологических заболеваний основное место занимали нарушения менструального цикла (48,6% – в основной группе и 53,3% – в сравнительной группе). В основной группе среди нарушений менструального цикла преобладал гипоменструальный синдром (33,3%), а в сравнительной – ювенильные маточные кровотечения (56,3%).
На втором месте в структуре гинекологических заболеваний находились воспалительные заболевания (45,9% – в основной группе и 36,7% – в сравнительной). Третье место занимал предменструальный синдром (5,1 и 9,9% соответственно), который проявлялся в виде раздражительности, повышенной утомляемости, приступов депрессии, болезненности живота, молочных желез во второй половине менструального цикла, имел циклический характер.
Проведенный анализ на содержание хлорорганических пестицидов в крови девочек основной группы показал, что их уровень был в пределах допустимой нормы, однако достоверно выше по сравнению с их сверстницами (p<0,001). Так, уровень линдана в основной группе составил 18,51±0,16 мг/л против 4,05±0,41 мг/л в сравнительной группе, уровень дильдрина – 169,16±3,13 мг/л и 30,8±3,7 мг/мл соответственно. Концентрация ДДТ в периферической крови девочек основной группы превышала аналогичный уровень в сравнительной группе в 1,6 раза, а содержание эндрина – соответственно в 7,7 раза.
Результаты антропометрического исследования показали, что имеются различия в массе тела у девочек сравниваемых групп и неравномерное нарастание данного параметра в пубертатном периоде. Так, в основной группе интенсивный прирост массы тела отмечался в возрасте 13 лет и составил 6,0±0,4 кг в год, в то время как в сравнительной группе аналогичный прирост зафиксирован на год раньше и составил соответственно – 5,3±0,3 кг в год. Максимальный прирост массы тела соответствовал возрасту наступления менархе, который составил 12,8±0,2 года и 11,9±0,3 года соответственно. Средняя масса тела в возрасте менархе составила 45,6±0,7 кг в основной группе и 46,3±0,6 кг в сравнительной группе.
Анализ длины тела в сравниваемых группах показал отставание данного параметра у девочек основной группы по сравнению со сравнительной на протяжении всего периода полового созревания (р<0,05). Интесивный прирост длины тела у девочек основной группы приходился на 12–13 лет (8±0,6 см в год), в то время как у их сверстниц аналогичное изменение данного параметра наблюдалось на год раньше (9,9±0,7 см в год).
Массо-ростовой коэффициент в обеих группах имел тенденцию к увеличению на протяжении всего периода и к 17 годам составил 0,340±0,004 в основной группе и 0,350±0,006 в сравнительной группе.
Показатели окружности грудной клетки у девочек, проживавших в зоне воздействия пестицидов, оказались достоверно ниже в возрасте 12 лет (р<0,001) и 14–17 лет (р<0,05) по сравнению с аналогичными показателями их сверстниц. Максимальный прирост окружности грудной клетки наблюдался в обеих группах в возрасте 14 лет.
Измерение наружных размеров таза показало, что у девочек основной группы к концу пубертатного периода отмечается тенденция к формированию плоского таза, что может быть проявлением недостаточной функции яичников у данного контингента девочек.
Оценка развития вторичных половых признаков (по методике Таннер – Л.Г. Тумилович, 1976) показала, что последовательность развития вторичных половых признаков в сравниваемых группах была сохранена. Общий балл полового развития к 17 годам составил в основной группе 8,92±0,4 балла, в то время как в сравнительной – 10,33±0,3 балла, что свидетельствует о том, что к этому возрасту не завершается процесс полового созревания у девочек, проживающих в зоне воздействия пестицидов.
Результаты исследования уровня гормонов в периферической крови показали, что у девочек основной группы на протяжении периода полового созревания наблюдались достоверно низкие уровни гонадотропных гормонов и эстрадиола за исключением содержания пролактина в 15–17 лет. Так, уровень ФСГ к концу периода полового созревания у девочек в зоне воздействия гормоноподобных ксенобиотиков составил 10,79±0,98 МЕ/л против 16,26±0,21 МЕ/л у их сверстниц, эстрадиола – 190,0±11,26 пмоль/л и 395,84±35,80 пмоль/л соответственно. Достоверных различий в уровне кортизола и ДГЭА в сравниваемых группах не установлено.
Анализ корреляционной зависимости между содержанием хлорорганических пестицидов в периферической крови обследованных девочек и уровнем гонадотропных гормонов показал среднюю отрицательную корреляционную зависимость с уровнем ФСГ и пролактина, в то время как со стероидными гормонами – высокую. В качестве примера на рисунке представлена корреляционная зависимость между содержанием ДДТ и уровнем ФСГ в периферической крови девочек в сравниваемых группах.
Нами было проведено обследование девочек обеих групп на содержание IGF-1 в крови. Выбор данного фактора роста был обусловлен его важными свойствами для процессов роста, развития и дифференцировки клеток и тканей человеческого организма, особенно в периоде полового созревания.
По результатам наших исследований, средний уровень IGF-1 в периферической крови девочек основной группы составил 443,51±41,23 нг/мл против 778,05±30,02 нг/мл в сравнительной группе (p<0,001). При рассмотрении данного показателя в зависимости от возраста установлено, что в обеих группах c увеличением возраста отмечается рост продукции IGF-1 с максимальным уровнем в сравнительной группе в возрасте 15 лет (911,6±26,9 нг/мл) и в основной группе – в 16 лет (800,3±38,3 нг/мл).
Обращает на себя внимание тот факт, что уровень IGF-1 возрастает в сравнительной группе более плавно, в то время как в основной – скачкообразно. У девочек – жительниц хлопкосеющих регионов наблюдались более низкие показатели IGF-1, чем у девочек сравнительной группы во все возрастные периоды, за исключением 16 лет.
IGF-1 является важнейшим эндокринным посредником действия соматотропного гормона, поэтому называется также соматомедином С. Помимо этого, уровень IGF-1 в крови зависит от действия на печень не только соматотропного гормона, но и половых стероидов, тиреоидных гормонов и инсулина. Проведенный нами анализ корреляционной зависимости уровня IGF-1 от содержания гонадотропных и стероидных гормонов показал наличие положительной средней корреляционной зависимости с ФСГ и пролактином (r=0,5052 и r=0,6041 соотвественно), эстрадиолом, кортизолом и ДГЭА (r=0,4813; r=0,5685 и r=0,3846 соответственно).
Выявленные нами корреляционные связи подтверждают взаимосвязь эндокринной системы с IGF и объясняют его низкие показатели у девочек основной группы на фоне относительной сниженной продукции гонадотропных и стероидных гормонов.
Обсуждение
Среди антропогенных факторов, оказывающих негативное влияние на репродуктивную систему, выделяют ГПК, в том числе хлорорганические пестициды, потребление которых увеличилось в 4 раза за последние десятилетия. Большинство исследований, касающихся влияния пестицидов на репродуктивную систему, проводилось по изучению их негативного влияния преимущественно во взрослом периоде (антенатальном периоде, во время беременности), в периоде детства, несколько меньше – в подростковом периоде [10, 11].
Исследования в периоде полового созревания касались в большинстве случаев изучения влияния ДДТ и его метаболита дихлорфенил дихлорэтана. Так, было установлено [12], что воздействие ДДТ и его метаболитов ассоциируется с ранним менархе и телархе. Тенденция к преждевременному половому созреванию или раннему менархе вызывает озабоченность, так как ранний пубертат является фактором риска развития гормонально зависимых заболеваний взрослого периода [13].
Исследователи [14] связывали раннее половое созревание девочек с тем, что хлорорганические пестициды обладают эстрогеноподобным эффектом. В то же время, есть исследования, результаты которых не выявили связи между пестицидами и процессом раннего полового созревания [15], а другие, наоборот, установили снижение уровня стероидных гормонов на фоне повышения уровня пестицидов [16].
Проведенные нами исследования по изучению особенностей становления репродуктивной системы девочек-подростков, проживающих в зоне воздействия хлорорганических пестицидов, показали, что средний возраст менархе наступал у них позже, чем у их сверстниц. Это имело место на фоне повышенного содержания таких пестицидов, как ДДТ, эндрин, линдан и дильдрин в крови, отставания в физическом и половом развитии, относительно сниженной продукции гонадотропных и стероидных гормонов. Нами была установлена отрицательная корреляционная зависимость между уровнем пестицидов и параметрами эндокринного статуса.
Подобные результаты связаны, возможно, с тем, что поступающие извне в организм пестициды, обладающие эстрогеноподобным действием, оказывая длительное воздействие, имели ингибирующий эффект по типу «обратной связи» на гипоталамо-гипофизарную систему и, как следствие, пониженную продукцию собственных стероидных гормонов, что нашло отражение в физическом и половом развитии обследованных девочек. Кроме того, не исключено, что имела место различная концентрация патогенного фактора в окружающей среде, различная длительность воздействия пестицидов на исследованную группу девочек по сравнению с выборками других исследователей и др. Полученные нами результаты перекликаются с данными других исследователей [17], которые установили задержку возраста наступления полового созревания на основании обследования у 645 девочек.
Известно, что IGF-1 играет важную роль в процессах роста и метаболизма человека в пубертатном периоде [18]. У здоровых девочек высокий уровень IGF-1 в детстве позволяет прогнозировать более ранний возраст менархе [19]. Установленные нами относительно низкие показатели IGF-1 у девочек, жительниц хлопкосеющих регионов, нашли отражение в физическом развитии, относительно позднем наступлении пубертата у девочек, проживавших в зоне воздействия пестицидов. Нами была установлена положительная корреляционная зависимость между уровнем IGF-1 и содержанием эстрадиола в крови обследованных девочек (r=0,4813). Кроме того, уровни IGF-1 в периферической крови коррелировали по типу отрицательной взаимосвязи с повышенным содержанием хлорорганических пестицидов. Аналогичные данные были получены другими исследователями [20], которые установили взаимосвязь между детектируемым уровнем ДДТ и его метаболитов с низкими показателями IGF1 в сыворотке детей в возрасте 6–15 лет.
Заключение
Таким образом, период полового созревания у девочек, проживавших в зоне воздействия ГПК, характеризовался их отставанием от сверстниц в физическом и половом развитии. Это явилось результатом относительно низкой продукции гонадотропных гормонов и эстрадиола, а также IGF-1 на фоне повышенного содержания пестицидов в крови, что еще раз подтверждает негативное влияние ГПК на репродуктивную систему. Данный контингент девочек следует относить к группе риска по нарушению репродуктивной функции. В связи с тем, что полученные нами данные и данные других исследователей разноречивы, необходимо проведение дальнейших исследований по изучению особенностей пубертатного периода в зависимости от экспозиции патогенного фактора в окружающей среде, а также отдаленных последствий влияния ксенобиотиков на организм человека.
