"МР 2.1.10.0077-13. 2.1.10. Гигиена. Коммунальная гигиена. Состояние здоровья населения в связи с состоянием окружающей природной среды и условиями проживания населения. Применение показателей и критериев нарушения биотрансформации бензола в организме детей для задач гигиенических оценок, санитарно-эпидемиологических расследований и экспертиз. Методические рекомендации"
(утв. Роспотребнадзором 20.08.2013)

1. Разработаны Федеральным бюджетным учреждением науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения".

2. Утверждены руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 20 августа 2013 г.

3. Введены впервые.

1.1. Настоящие методические рекомендации разработаны для повышения эффективности гигиенических оценок, санитарно-эпидемиологических расследований и экспертиз по выявлению нарушений состояния здоровья в связи с воздействием химических факторов. В настоящих методических рекомендациях определены показатели и критерии нарушения биотрансформации бензола в организме детей при хроническом внешнесредовом аэротехногенном воздействии.

1.2. Проведение исследований осуществляется по запросу органов и организаций Роспотребнадзора научно-исследовательскими организациями, а также иными научно-исследовательскими или лечебно-профилактическими учреждениями, привлекаемыми в соответствии с п. 6.4 Постановления Правительства Российской Федерации от 30.06.2004 N 322 "Об утверждении Положения о Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека", аккредитованными в установленном порядке для проведения работ по оценке риска для здоровья населения, исследований биологических объектов, материалов и сред, а также имеющих лицензию на осуществление медицинской деятельности.

1.3. Все исследования осуществляются в строгом соответствии с требованиями действующих нормативных правовых и методических документов.

1.4. Планирование и проведение исследований осуществляется с обязательным соблюдением принципов надлежащей лабораторной практики Principles of Good Laboratory Practice (ENV/MC/CHEM (98) 17) в соответствии с Национальным стандартом Российской Федерации, ГОСТ Р 53434-09 "Принципы надлежащей лабораторной практики".

1.5. В настоящих рекомендациях использованы результаты исследования и оценки нарушений биотрансформации бензола и его метаболита - фенола в организме детей, связанных с хроническим внешнесредовым аэротехногенным воздействием бензола и отсутствием аэрогенного поступления фенола, и сравнительно с результатами исследований у детей, проживающих в условиях отсутствия аэрогенного воздействия данных химических соединений.

2.1. Методические рекомендации предназначены для органов и организаций Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека при проведении санитарно-гигиенических экспертиз, расследований, исследований в области гигиенической оценки по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения субъектов Российской Федерации.

Рекомендации также могут быть использованы научно-исследовательскими, лечебно-профилактическими и другими организациями, занимающимися вопросами гигиенической оценки, предотвращения и снижения неблагоприятных последствий воздействия факторов среды обитания на здоровье человека.

Биотрансформация - энзиматическое превращение жирорастворимых экзогенных или эндогенных соединений в полярные водорастворимые метаболиты, легко выводимые из организма.

Конъюгация - реакция синтеза чужеродного вещества с эндогенными молекулами или их группировками (аминокислоты, глюкуроновая или серная кислоты и др.), в результате чего образуются конъюгаты - более полярные, гидрофильные соединения, легко выводимые из организма.

Элиминация - удаление чужеродного вещества из организма, состоящее из двух процессов: нейтрализации путем биотрансформации и собственно экскреции.

Глутатионовая система - многокомпонентная система, включающая в себя комплекс ферментов (глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, глутатион-S-трансфераза, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа), осуществляющих конъюгационно-элиминационную функцию соединений во II фазе биотрансформации веществ.

Глутатионпероксидаза - фермент, защищающий от окислительного повреждения восстановительный глутатион, участие которого необходимо в эндогенном связывании чужеродного вещества.

Глутатионредуктаза - фермент, катализирующий реакцию восстановления глутатиона из его окисленной формы.

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа - фермент, обеспечивающий образование клеточного НАДФ-Н, необходимого для поддержания восстановленного глутатиона.

Глутатион-S-трансфераза - фермент, катализирующий присоединение глутатиона к эндогенному или чужеродному соединению.

Гл-6-Ф - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

ГлSТр - глутатион-S-трансфераза

ГлПО - глутатионпероксидаза

ГлР - глутатионредуктаза

ИФА - иммуноферментный анализ

НАДФ-Н - никотинамиддинуклеотидфосфат восстановленный

- референтная концентрация для хронического ингаляционного воздействия.

На промышленно развитых территориях с размещением предприятий органического синтеза, химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической отраслей и развитой транспортной инфраструктурой к одним из приоритетных и распространенных загрязнителей атмосферного воздуха относится бензол, являющийся истинным ксенобиотиком и высоко опасным химическим веществом для здоровья человека [1].

При ингаляционном поступлении в организм большая часть бензола (до 84%) подвергается биотрансформации, которая осуществляется в основном в печени [2]. В процессе биотрансформации происходит окисление бензола через промежуточный метаболит - фенол, с образованием конечного продукта - фенилсульфата [3, 4]. Схематическое изображение биотрансформации бензола представлено на рис. 1 [4].

Биотрансформацию бензола и его метаболита - фенола в организме осуществляет система цитохромов P-450 и глутатионовая система [5]. В первой фазе биотрансформации система цитохромов P-450 обеспечивает переход бензола в полярное и гидрофильное относительно исходного соединение - фенол, что обусловливает возможность его быстрой экскреции из организма. Во вторую фазу биотрансформации глутатионовая система обеспечивает конъюгацию фенола с эндогенным глутатионом, в результате чего образуется конечный метаболит - фенилсульфат, который в дальнейшем легко подвергается элиминации из организма. При этом фенол, по сравнению с фенилсульфатом, представляет большую опасность для здоровья человека [6].

Хроническое внешнесредовое аэротехногенное воздействие бензола может обусловливать наличие бензола и увеличение концентрации его метаболита - фенола в биосредах (кровь, моча) в результате нарушения процесса биотрансформации. Это может являться следствием дисфункции систем, обеспечивающих процесс биотрансформации бензола. Наличие бензола и повышенное содержание фенола в биосредах может обусловить развитие заболеваний крови и кроветворных органов, центральной нервной, иммунной, сердечно-сосудистой систем, печени, почек [3].

Выявление и оценка нарушений биотрансформации бензола в организме при хроническом ингаляционном поступлении в организм включает поэтапное выполнение следующих процедур:

1) исследование и оценку содержания бензола и фенола в крови и моче. Количественное определение бензола в крови и моче осуществляется газохроматографическим методом в соответствии с методическими рекомендациями, действующими в Российской Федерации (МУК 4.1.764-99 и 4.1.765-99). Определение массовой концентрации фенола в крови и моче осуществляется газохроматографическим методом в соответствии с методическими рекомендациями, действующими в Российской Федерации (МУК 4.1.2107-06 и 4.1.2108-06);

2) исследование и оценку состояния функций систем, обеспечивающих первую и вторую фазы биотрансформации бензола, по комплексу показателей:

а) состояние системы цитохрома P-450 (гена CYP1A1), участвующего в первой фазе биотрансформации.

Методика основана на принципе полимеразной цепной реакции, в основе которой лежит амплификация и детекция продуктов этой реакции в режиме реального времени с помощью флюоресцентных меток, которыми предварительно помечают используемые для реакции амплификации праймеры в соответствии с инструкцией к тест-системе;

б) активность ферментов глутатионовой системы, участвующей во второй фазе биотрансформации:

- активность глутатионпероксидазы - фермента, защищающего от окислительного повреждения восстановленный глутатион, необходимый в эндогенном связывании фенола. Активность глутатионпероксидазы в сыворотке крови определяется фотометрическим методом, основанным на принципе "сэндвич" иммуноферментного анализа в соответствии с инструкцией к тест-системе ИФА;

- активность глутатионредуктазы - фермента, катализирующего реакцию восстановления глутатиона из его окисленной формы. Активность глутатионредуктазы определяется кинетическим методом по принципу каталитического восстановления глутатиона в присутствии восстановленного НАДФ-Н по степени уменьшения абсорбции этого процесса в соответствии с инструкцией к тест-системе биохимического анализа;

- активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы - фермента, обеспечивающего образование клеточного НАДФ-Н, необходимого для поддержания восстановленного глутатиона для эндогенного связывания фенола. Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы определяется кинетическим методом по степени увеличения абсорбции в результате превращения в соответствии с инструкцией к тест-системе биохимического анализа;

- активность глутатион-S-трансферазы - фермента, катализирующего присоединение глутатиона к эндогенно образованному фенолу. Активность глутатион-S-трансферазы в сыворотке крови определяется фотометрическим методом, основанным на принципе твердофазного иммуноферментного анализа в соответствии с инструкцией к тест-системе ИФА.

Требования и перечень необходимого оборудования, расходных материалов, реактивов и тест-систем для выполнения исследований представлены в Прилож. 2, 3.

3.4.1. Нарушение биотрансформации бензола возникает:

- при наличии патологического аллеля цитохрома P-450, что свидетельствует о наследственной предрасположенности к нарушению процесса биотрансформации;

- при дисфункции ферментов глутатионовой системы, обеспечивающих связывание и выведение бензола и его метаболита - фенола из организма, обусловленной ингаляционным поступлением бензола в концентрациях, превышающих референтные уровни хронического ингаляционного воздействия () (Р 2.1.10.1920-04).

3.4.2. Показателями нарушения биотрансформации бензола в организме является наличие бензола и повышенных концентраций фенола (как метаболита бензола) в крови и моче.

3.4.3. Гигиеническими критериями для проведения химико-аналитического исследования биосред у детей на содержание бензола и фенола являются:

- наличие бензола в атмосферном воздухе селитебной застройки выше предельно допустимой концентрации (более 1 - 0,1 мг/куб. м) и референтной концентрации при ингаляционном поступлении (более 1 - 0,03 мг/куб. м);

- отсутствие фенола в атмосферном воздухе селитебной зоны для исключения его экзогенного поступления в организм.

3.4.4. Критериями нарушения биотрансформации бензола являются следующие показатели:

- идентификация бензола в крови и моче выше предела обнаружения (0,0035 мг/куб. дм);

- наличие фенола в крови и моче выше фоновых уровней (в крови - (0,010 +/- 0,005) мг/куб. дм, моче - (0,278 +/- 0,021) мг/куб. дм) в 1,2 раза;

- распространенность минорного аллеля по гену цитохрома P-450 CYP1A1 выше 10%;

- повышение активности глутатионпероксидазы в сыворотке крови в 1,2 - 1,4 раза относительно контроля и границы чувствительности метода (> 54,7 нг/куб. см);

- повышение активности глутатионредуктазы в сыворотке крови в 1,6 - 1,8 раза относительно контроля и границы чувствительности метода (> 80 Е/куб. дм);

- повышение активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в сыворотке крови в 1,2 - 1,3 раза относительно контроля и границы чувствительности метода (> 4,1 Е/куб. дм);

- понижение активности глутатион-S-трансферазы в сыворотке крови в 2,5 - 2,6 раза относительно контроля и границы чувствительности метода (< 110 нг/куб. см).

3.4.5. При наличии нарушения связывания и выведения бензола и фенола из организма необходимо контролировать развитие нарушений у детей со стороны:

- крови и кроветворных органов (нарушение процессов костно-мозгового кроветворения - анемия неуточненная - D64.9, апластическая анемия, вызванная внешними агентами - D61.2);

- центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы (функциональные расстройства нервной системы - астеноневротический синдром - R45.0, астеновегетативные нарушения и другие расстройства вегетативной нервной системы - G90.8);

- иммунной системы (супрессия процессов иммунной защиты и неспецифической резистентности - вторичное иммунодефицитное состояние - D83.9).

Реализация предложенной методики исследования представлена в Прилож. 4.

- Федеральный закон от 30.03.1999 N 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".

- Постановление Правительства Российской Федерации от 30.06.2004 N 322 (с изменениями) "Об утверждении Положения о Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека".

- Приказ Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 19.07.2007 N 224 "О санитарно-эпидемиологических экспертизах, обследованиях, исследованиях, испытаниях и токсикологических, гигиенических и иных видах оценок".

- ГОСТ 8.207-76 "Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения".

- МУК 4.1.765-99 "Газохроматографический метод количественного определения ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-, м-, п-ксилол) углеводородов в биосредах (кровь)".

- МУК 4.1.764-99 "Газохроматографический метод количественного определения предельных (гексан, гептан) и ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-, м-, п-ксилол) углеводородов в биосредах (моча)".

- МУК 4.1.2108-06 "Определение массовой концентрации фенола в биосредах (кровь) газохроматографическим методом".

- МУК 4.1.2107-06 "Определение массовой концентрации фенола в биосредах (моча) газохроматографическим методом".

- Р 2.1.10.1920-04 "Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ".

1. Кольдибекова Ю.В. Оценка конъюгационно-элиминационной функции глутатионовой системы у детей при хроническом экзогенном поступлении бензола//Фундаментальные и прикладные аспекты анализа риска здоровью населения: Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Роспотребнадзора. В 2 т./Под общ. ред. акад. РАМН Г.Г. Онищенко, акад. РАМН Н.В. Зайцевой. Пермь: Книжный формат, 2012. Т. 1. С. 301 - 304.

2. Вредные вещества в промышленности: Справочник в 3 томах. Том I. Органические вещества/Под ред. Н.В. Лазарева, Э.Н. Левиной. Л.: Химия, 1976. 592 с.

3. Токсикологическая химия. Аналитическая токсикология: Учебник/Под ред. Р.У. Хабриева, Н.И. Калетиной. М.: ГОЭТАР-Медиа, 2010. 752 с.

4. Онищенко Г.Г. Гигиеническая индикация последствий для здоровья при внешнесредовой экспозиции химических факторов/Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцева, М.А. Землянова; под ред. Г.Г. Онищенко. Пермь: Книжный формат, 2011. С. 126 - 130.

5. Землянова М.А., Кольдибекова Ю.В. Современные подходы к оценке нарушений метаболизма ксенобиотиков при поступлении в организм из внешней среды//Экология человека. 2012. N 8. С. 8 - 14.

6. Зайцева Н.В. Гигиеническая диагностика нарушений метаболизма ароматических углеводородов для эпидемиологических исследований влияния внешнесредовых факторов/Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, В.Н. Звездин, Е.Р. Комлева, Д.А. Кирьянов, Т.С. Уланова, В.М. Чигвинцев. М.: ВНТИЦ, N гос. рег. 02201150764.

При выполнении исследований применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы. Допускается применение других типов средств измерений, вспомогательного оборудования и химреактивов с аналогичными метрологическими характеристиками.

1. Оборудование должно иметь государственный сертификат соответствия техническому регламенту, свидетельство о прохождении метрологического контроля аккредитованными для этого организациями в установленном порядке и в установленные сроки.

2. Для каждого прибора, используемого в исследованиях, в журнале фиксируются следующие сведения: наименование прибора, наименование производителя, страна-изготовитель, модель прибора, серийный (заводской) номер, дата приобретения и постановки на учет в лаборатории, дата запуска в эксплуатацию, инвентарный номер, дата и номер свидетельства метрологического контроля на момент исследования, место расположения прибора.

3. Эксплуатация оборудования проводится в соответствии с техническим паспортом и руководством пользователя. Выполнение исследований проводят при нормальных климатических условиях в соответствии с ГОСТ 15150: температура воздуха (20 +/- 1) °C; атмосферное давление 630 - 800 мм рт. ст.; влажность воздуха не более 80% при температуре 25 °C. Результаты проведения калибровки, поверки и текущего ремонта оборудования фиксируются в специальном журнале, датируются и заверяются подписью сотрудника, эксплуатирующего оборудование. Журнал должен быть доступен для сотрудников, обеспечивающих его обслуживание.

4. Средства измерения

5. Оборудование

6. Вспомогательные материалы и лабораторная посуда

1. Реактивы и тест-системы, используемые в исследованиях, должны иметь государственный сертификат соответствия. Характеристики реактивов и тест-систем должны быть паспортизированы и иметь документированный сертификат гарантированного срока использования. Условия проведения исследований на тест-системах должны выполняться строго по инструкции производителя или специально разработанным стандартным операционным процедурам и исключать воздействие внешних факторов, способных повлиять на качество выполнения исследований.

2. Реактивы и тест-системы

Результаты апробации предложенной методики показали: содержание бензола в атмосферном воздухе селитебной зоны по данным мониторинговых и натурных наблюдений в 2009 - 2010 гг. зафиксировано на уровне до 1,2 или 4 ; отсутствие фенола в атмосферном воздухе, что исключает его экзогенное ингаляционное поступление в организм.

В результате химико-аналитического обследования детей, проживающих в условиях хронического внешнесредового воздействия бензола и отсутствия аэрогенного поступления фенола (группа наблюдения, n = 188), установлено, что у детей группы наблюдения, по сравнению с детьми, проживающими вне зоны аэрогенного воздействия исследуемых химических веществ (контрольная группа, n = 93), в крови регистрируется бензол в 55% случаев от числа обследованных детей, в моче - в 64% случаев (табл. 1).

Кроме этого, у 70% детей группы наблюдения в крови установлена повышенная концентрация фенола, превышающая данный показатель у детей в группе сравнения в 10 раз. У 26% детей группы наблюдения установлено повышенное содержание фенола в моче. При этом средняя концентрация данного соединения достоверно превысила в 1,4 раза аналогичный показатель у детей в группе сравнения.

При выполнении исследования состояния гена цитохрома P-450, обеспечивающего первую фазу биотрансформации бензола, подсчитывали процент гомозигот и гетерозигот. Анализ полученных данных выявил наличие патологической гомозиготы у 4% детей исследуемой группы при отсутствии таковой в контроле. При этом распространенность минорного аллеля у детей группы наблюдения превышала его частоту в контроле (10 и 6% соответственно). Распределение частот генов цитохрома P-450 CYP1A1 у детей представлены в табл. 2.

При исследовании и оценке показателей глутатионовой системы, обеспечивающих вторую фазу биотрансформации бензола, анализировали средние значения активности ферментов и частоты регистрации выявленных отклонений показателей в группе наблюдения и контрольной группе. Результаты исследований представлены в табл. 3.

При выполнении исследования анализируются средние значения активности ферментов и частота регистрации выявленных отклонений показателей в группе наблюдения и контрольной группе.

У детей группы наблюдения среднее значение активности глутатионпероксидазы (40,84 +/- 4,15) нг/куб. см в сыворотке крови достоверно превысило в 1,3 раза значение данного показателя у детей в контроле. При этом частота регистрации проб с повышенной активностью глутатионпероксидазы (17% случаев от общего количества обследованных детей) в 4 раза превысила показатель в контрольной группе, что свидетельствует о реализации функции глутатионпероксидазы - защита глутатиона от окислительного повреждения бензолом.

Средняя активность глутатионредуктазы в сыворотке крови детей группы наблюдения составила (80,55 +/- 3,09) Е/куб. дм, что в 1,7 раза выше данного показателя у детей контрольной группы. Доля проб с повышенной активностью глутатионредуктазы у детей группы наблюдения составила 35% от общего количества обследованных, что достоверно в 1,4 раза ниже частоты регистрации повышенной активности данного фермента у детей контрольной группы (p = 0,000). Зарегистрирована повышенная активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в сыворотке крови детей группы наблюдения в 60% случаев, что в 7 раз выше данного показателя в контрольной группе.

Отмечается дисфункция глутатион-S-трансферазы в виде снижения ее активности у детей группы наблюдения (79,04 +/- 15,86) нг/куб. см в 2,5 раза относительно аналогичного показателя у детей контрольной группы, что свидетельствует о низкой конъюгации глутатиона с промежуточным метаболитом бензола - фенолом.

Полученные результаты свидетельствуют о сохранении функции ферментов глутатионовой системы, обеспечивающих восстановление глутатиона для дальнейшего связывания его с фенолом, и нарушении процесса конъюгации и выведения фенола из организма, что может привести к его накоплению в биосредах.

Учитывая выявленную дисфункцию глутатион-S-трансферазы для подтверждения нарушения процесса биотрансформации бензола, необходимо в дальнейшем оценивать состояние гена данного фермента - GSTP1 (A313G, C341G), ответственного за вторую фазу детоксикации бензола. То есть, для определения степени распространенности наследственно-обусловленных генетических изменений у лиц, подвергающихся хроническому внешнесредовому аэротехногенному воздействию бензола (для последующего исключения их из исследований), необходимо оценивать состояние гена цитохрома P-450 CYP1A1 (T6235C-9893A/G), ответственного за первую фазу детоксикации, и гена GSTP1 (A313G, C341G), ответственного за вторую фазу детоксикации.

Накопление бензола и фенола в крови и моче может привести к развитию неинфекционных соматических заболеваний критических органов и систем. Выполненная оценка заболеваемости обследованных детей группы наблюдения показала, что частота регистрации анемии (23% случаев от общего числа обследованных) и астеноневротического синдрома (19%) превышает в 1,3 и 1,7 раза соответственно встречаемость аналогичных заболеваний у детей контрольной группы (16 и 10% соответственно). Достоверно установлена причинно-следственная связь между содержанием бензола в атмосферном воздухе и уровнем заболеваемости детей анемией (OR = 1,3; DI = 1,11 - 3,38), астеноневротическим синдромом (OR = 2,40; DI = 1,80 - 4,23).

Полученные результаты свидетельствуют о нарушении процесса биотрансформации бензола в организме детей, проживающих в условиях внешнесредового аэрогенного воздействия.