Способ прогнозирования хронического пылевого бронхита у работников угледобывающей промышленности
Владельцы патента RU 2457490:
Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отделения РАМН (RU)
Изобретение относится к медицине. Способ прогнозирования риска развития хронического пылевого бронхита у работников угледобывающей промышленности предприятий заключается в том, что проводят исследование крови для определения генетических маркеров. Определяют генетические маркеры систем: гаптоглобина (HP), группоспецифического компонента (GC), флуоресцентной эстеразы (EsD), кислой фосфатазы эритроцитов (АсР). Для каждого маркера определяют прогностический коэффициент (ПК) в баллах. При выявлении в системе HP маркера 1-1 устанавливают ПК равным (+1,5), маркера 1-2 равным (+0,1), маркера 2-2 равным (-1,1). При выявлении в системе GC маркера 1-1 устанавливают ПК равным (-1,9), маркера 1-2 - равным (+1,7), маркера 2-2 равным (+5,5). При выявлении в системе EsD маркера 1-1 устанавливают ПК равным (-1,2), маркера 1-2 - равным (+2,3), маркера 2-2 - равным (+3). При выявлении в системе АсР маркера (аа) устанавливают ПК равным (-5), маркера (ab) - равным (0), маркера (bb) - равным (+3,6), маркера (ас) - равным (+2,2), маркера (bc) - равным (-2,4) маркера (cc) - равным (-3,5). Суммируют ПК всех маркеров с учетом знака, и при сумме ПК равной (+5) и выше баллов прогнозируют предрасположенность к развитию хронического пылевого бронхита, при сумме ПК (-5) и менее баллов прогнозируют резистентность к развитию хронического пылевого бронхита. Использование заявленного способа позволяет повысить точность прогнозирования риска развития хронического пылевого бронхита у работников угледобывающей промышленности. 1 табл., 4 пр.
Изобретение относится к медицине, в частности к профпатологии. Одним из наиболее распространенных профессиональных заболеваний у работников угледобывающих предприятий, особенно при подземной добыче угля, является хронический пылевой бронхит (Профессиональные заболевания / Измеров Н.Ф., Моненкова A.M., Артамонова В.Г. и др. // Под ред. Н.Ф.Измерова. - М.: Медицина, 1996. - В 2 томах. Т.2. С.107-139). Заболеваемость хроническим пылевым бронхитом (ХПБ) работников других отраслей горнорудной промышленности составляет по данным разных исследователей от 18,4 до 78%, что зависит от возраста и стажа рабочих, а также от уровней запыленности рабочей среды. Определенное значение имеет отсутствие единых диагностических критериев этого заболевания.
К настоящему моменту достаточно подробно описана этиология заболевания, его патогенез и патологическая анатомия (цитология и гистология, структура эндоскопических нарушений слизистой оболочки и архитектоники бронхиального древа при воздействии промышленных аэрозолей, особенности иммунологического и биохимического состава секрета бронхов, выраженность морфологических изменений в различных структурах бронхиальной стенки в зависимости от развития воспалительного процесса). Также подробно описаны клинические проявления бронхита пылевой этиологии, обусловленные общими закономерностями, свойственными данной нозологической форме, и особенностями, определяемыми характером профессионального фактора (Величковский Б.Т. // Пульмонология. - 1995. - №3. - С.6-19; Громов К.Г. Биологическая агрессивность ископаемых углей. Кемерово: КузбассВУЗИздат, 2005. - 184 с.; Измеров Н.Ф., Каспаров А.А. Медицина труда. Введение в специальность. - М.: Медицина, 2002. - 392 с.; Бабанов С.А., Гайлис П.В. Пневмокониозы от воздействия производственной пыли различной степени фиброгенности. - Трудный пациент.- 2010. - №5. - С.1-12; Жестков А.В. Клинические и иммунологические проявления пылевых заболеваний легких: автореф. дис…докт. мед. наук. - Самара, 2000; 32 с.).
Недостатками этих методов диагностики ХПБ является то, что они описывают клинику уже развившегося заболевания, т.е. ситуацию, когда болезнь уже есть и стоит вопрос ее лечения. Но приоритетным направлением современной медицины труда является профилактика профессиональных заболеваний, основанная на своевременной, донозологической диагностике этого заболевания, оценки вероятности его развития. Кроме того, перечисленные показатели являются динамичными во времени и не всегда стабильно и адекватно отражают состояние организма.
Предложен способ ранней диагностики ХПБ, основанный на использовании показателей функций внешнего дыхания. Скрининговое обследование проводится дважды с интервалом в 1 год. Это позволяет оценить степень негативной динамики состояния функций внешнего дыхания и прогнозировать вероятность развития ХПБ (Лутай А.В., Ефимова Е.Г., Орлов Р.Б. Способ диагностики хронического пылевого бронхита. Патент RU №2161800. Опубликовано 10.01.2001). Недостатком данного способа является длительное время (1 год) для прогнозирования вероятности развития заболевания.
Описан подход, основанный на изучении генетической предрасположенности к развитию ХПБ. Генетические маркеры (группы крови, биохимические маркеры - белки, последовательности ДНК) в подавляющем большинстве случаев остаются неизменными от рождения до смерти человека. Если какой-либо маркер статистически достоверно чаще встречается в группе больных лиц по сравнению со здоровыми, мы можем предполагать, что его наличие (прямо или опосредованно) связано с развитием данного заболевания (Иванова Л.А., Безрукавникова Л.М., Кузьмина Л.П. Перспективы биохимического мониторинга генетических эффектов при воздействии на человека вредных факторов производственной среды // Медицина труда и пром. экология. - 1995. - №5. - С.23-26). Это в целом правильный подход для прогнозирования риска развития любого заболевания, связанного с воздействием ксенобиотиков, но нам необходимо оценить генетический риск развития конкретного профессионального заболевания в конкретных санитарно-гигиенических условиях работы, например развития силикоза или хронического бронхита.
Прототипом данного изобретения является работа по оценке риска профессионально обусловленных висцеропатий у рабочих пылеопасных профессий и у больных хронической пылевой патологией (Песков С.А., Потеряева Е.Л., Масленникова А.Б. и др. Значимость молекулярно-генетических маркеров для оценки индивидуального риска развития висцеропатий у рабочих пылеопасных профессий // Медицина труда и пром. экология. - 2008. - №11. - С.40-45). В этой работе к факторам риска относили наличие разных генотипов и аллелей гена MTHFR и мутации гена F5. Было показано, что наиболее высоким риском развития и прогрессирования профессионально обусловленных висцеропатий и/или профессиональной пылевой патологии легких, развития полиорганных поражений, является носительство генотипа 677Т/677Т в локусе MTHFR и мутации R506Q в локусе F5, либо наличие аллеля 677Т гена 677Т и мутации R506Q гена F5. Недостатком этого метода является использование всего двух молекулярно-генетических маркеров - генов MTHFR и F5, причем ген F5 является слабополиморфным, и частота его основного аллеля 1691G в общей выборке здоровых и больных лиц составила 0,9826, а частота минорного аллеля 1691A (Leiden) - 0,0174, т.е. менее 2%. При близких к мономорфным частотах генотипов и аллелей прогнозировать риск развития таких достаточно распространенных заболеваний, как висцеропатии, очень сложно. Для этого обычно используются высокополиморфные генетические системы.
К недостаткам можно отнести и относительную дороговизну аппаратуры и биохимических наборов для определения молекулярно-генетических маркеров и повышенные требования к стерильности проводимых операций.
Задача данного изобретения - повысить точность прогнозирования риска развития хронического пылевого бронхита у работников угледобывающей промышленности путем увеличения количества генетических маркеров.
Поставленная задача достигается следующим образом.
У работников угледобывающих предприятий проводят исследование крови для определения генетических маркеров. Определяют генетические маркеры систем: гаптоглобина (HP), группоспецифического компонента (GC), флуоресцентной эстеразы (EsD), кислой фосфатазы эритроцитов (АсР). Для каждого маркера определяют прогностический коэффициент (ПК) в баллах. При выявлении в системе HP маркера 1-1 устанавливают ПК равным (+1,5), маркера 1-2 равным (+0,1), маркера 2-2 равным (-1,1). При выявлении в системе GC маркера 1-1 устанавливают ПК равным (-1,9), маркера 1-2 равным (+1,7), маркера 2-2 равным (+5,5). При выявлении в системе EsD маркера 1-1 устанавливают ПК равным (-1,2), маркера 1-2 - равным (+2,3), маркера 2-2 - равным (+3). При выявлении в системе АсР маркера (аа) устанавливают ПК равным (-5), маркера (ab) - равным (0), маркера (bb) - равным (+3,6), маркера (ас) - равным (+2,2), маркера (bс) - равным (-2,4) маркера (сс) - равным (-3,5). Суммируют ПК всех маркеров с учетом знака, и при сумме ПК равной (+5) и выше баллов прогнозируют предрасположенность к развитию хронического пылевого бронхита, при сумме ПК (-5) и менее баллов прогнозируют резистентность к развитию хронического пылевого бронхита.
Новизна способа заключается в повышении числа используемых новых маркеров систем: гаптоглобина (HP), группоспецифического компонента (GC), флуоресцентной эстеразы (EsD), кислой фосфатазы эритроцитов (АсР).
Технический результат изобретения заключается в повышении точности и информативности способа прогноза.
Сущность способа заключается в следующем.
Определяют генотипы следующих систем: гаптоглобин HP (HP 1-1, HP 1-2, HP 2-2), группоспецифический компонент комплемента GC (GC 1-1, GC 1-2, GC 2-2), флуоресцентная эстераза EsD (EsD 1-1, EsD 1-2, EsD 2-2), кислая фосфатаза эритроцитов (АсР (АсР аа, АсР ab, АсР bb, АсР ас, АсР bс, АсР сс). Фенотипы определяют методом электрофореза в полиакриламидном и крахмальном геле с последующим гистохимическим окрашиванием (Спицын В.А. Биохимический полиморфизм человека (антропологические аспекты). - М.: МГУ, 1985. - 216 с.).
Далее определяли, есть ли достоверные различия по частотам генотипов между больными и здоровыми лицами по критериям χ2 и OR (Артамонова В.Г. Актуальные проблемы промышленной экологии и профилактики профессиональных заданий // Вестник РАМН. - 1998. - №1. - С.38-42; Pearce N. What does the odds ratio estimate in a case-control study? // Int. J. Epidemiol. - 1993. - V.26 №6. - P.1189-1192).
χ2=[N(ad-bс)2]/[(a+b)(a+c)(b+d)(c+d)], где а - больные носители генотипа (например, HP 1-1), b - здоровые лица, носители этого же генотипа, с - больные лица, не несущие этот генотип (например, HP 1-1), d - здоровые лица, не несущие этот генотип, N - общее число обследованных лиц.
OR (odds ratio - отношение шансов) - показывает, во сколько раз чаще данный маркер встречается среди больных лиц по сравнению со здоровыми.
ОR(А/В)/(С/D), где
А - число (процент) людей с данным генотипом (комбинацией генотипов) в группе больных;
С - число (процент) людей с данным генотипом (комбинацией генотипов) в группе здоровых;
В - число (процент) индивидов, не имеющих данного генотипа (комбинации генотипов) в группе больных;
D - число (процент) индивидов, не имеющих данного генотипа (комбинации генотипов) в группе здоровых.
При анализе распределения маркеров между больными хроническим пылевым бронхитом и здоровыми лицами выявлено, что у больных лиц статистически достоверно более часто встречаются маркеры: GC 2-2, EsD 1-2, AcP bb, AcP bc.
Для каждого маркера рассчитывали прогностический коэффициент (ПК) в баллах по формуле:
ПК=10 1g(Р1/Р2),
где P1 - распространенность маркера у больных;
Р2 - распространенность маркера у здоровых.
По этим данным была составлена таблица прогностических коэффициентов и значений OR для разных генотипов у больных хронического пылевого бронхита (Табл.1).
Использование данной прогностической системы заключается в суммировании значений всех ПК с учетом знака (положительная величина маркеров ПК прибавляется, а отрицательная - вычитается из суммарного значения ПК). При сумме ПК всех маркеров 5 баллов и выше прогнозируется предрасположенность к развитию хронического пылевого бронхита, а при сумме ПК -5 баллов и ниже - резистентность к развитию хронического пылевого бронхита. Соответственно, чем выше итоговая сумма ПК, тем выше ее прогностическое значение. При промежуточных цифрах от -5 до +5 прогноз вероятности развития заболевания неопределенный.
Благодаря операции логарифмирования, мы получаем либо отрицательное значение ПК (в случае резистентности к заболеванию), либо положительное значение (в случае предрасположенности), что упрощает получение суммарного значения ПК в случае разнонаправленных значений отдельных ПК и дает более надежные результаты.
| Таблица 1 | ||
| Прогностические коэффициенты (ПК) и значения OR для разных генотипов у больных хроническим пылевым бронхитом | ||
| Генотип | Значение ПК | OR |
| HP 1-1 | +1,5 | 1,6 |
| HP 1-2 | +0,1 | 1,06 |
| HP 2-2 | -1,1 | 0,68 |
| GC 1-1 | -1,9 | 0,36 |
| GC 1-2 | +1,7 | 1,82 |
| GC 2-2 | +5,5 | 4,04 |
| EsD 1-1 | -1,2 | 0,43 |
| EsD 1-2 | +2,3 | 2,06 |
| EsD 2-2 | +3 | 2,11 |
| AcP aa | -5 | 0,28 |
| AcP ab | 0 | 0,97 |
| AcP bb | +3,6 | 3,19 |
| AcP ac | +2,2 | 1,70 |
| AcP bc | -2,4 | 0,49 |
| AcP cc | -3,5 | 0,44 |
Обследование проводится однократно, определяются 15 генетических маркеров, затем данные анализируются с помощью таблицы 1. При сумме ПК +5 и выше баллов рекомендуются лечебно-профилактические мероприятия, направленные на предупреждение возникновения пылевого бронхита. Обследованные, резистентные к развитию пылевого бронхита ПК -5 и менее баллов, могут быть рекомендованы на профессии с высоким уровнем риска развития пылевого бронхита в угольной, металлургической промышленности.
Пример 1.
Больной А., 1963 г.р., Ds. - хронический пылевой бронхит.
Выявленные маркеры:
HP 1-1, ПК=(+1,5),
GС 1-2, ПК=(+1,7),
EsD 2-2, ПК=(+3),
АсР ас, ПК=(+2,2).
Сумма ПК составила: 1,5+3+1,7+2,2=8,4
Для данного больного высокий риск развития хронического пылевого бронхита (8,4>5) реализовался.
Пример 2.
Больной Б., 1960 г.р., Ds. - хронический пылевой бронхит.
Выявленные маркеры:
НР 1-2, ПК=(+0,1),
GC 2-2, ПК=(+5,5),
EsD 1-2, ПК=(+2,3),
АсР ab, ПК=(0).
Сумма ПК составила: 0,1+5,5+2,3=7,9
Для данного больного высокий риск развития хронического пылевого бронхита (7,9>5) реализовался.
Пример 3.
Пациент В., 1964 г.р., контрольная группа, практически здоров.
Выявленные маркеры:
НР 2-2, ПК=(-1,1),
GC 1-1, ПК=(-1,9),
EsD 1-1, ПК=(-1,2),
АсР ab, ПК=(0).
Сумма ПК составила: (-1,1)+(-1,9)+(-1,2)+0=(-4,2).
Для данного больного существует очень низкий риск (-4,2<5) развития хронического пылевого бронхита, который не реализовался.
Пример 4.
Пациент Г., 1961 г.р., контрольная группа, практически здоров.
Выявленные маркеры:
НР 1-2, ПК=(+0,1),
GC 1-1, ПК=(-1,9),
EsD 1-1, ПК=(-1,2),
АсР bc, ПК=(-2,4).
Сумма ПК составила: (+0,1)+(-1,9)+(-1,2)+(-2,4)=(-5,4).
Пациент является резистентным к развитию хронического пылевого бронхита (ПК=-5,4), который у него также не реализовался.
Приведенные примеры показывают, что с помощью разработанной нами прогностической системы с использованием генетических маркеров можно выделять лиц, предрасположенных или устойчивых к развитию пылевого бронхита.
Способ прогнозирования риска развития хронического пылевого бронхита у работников угледобывающих предприятий путем исследования крови с определением генетических маркеров, отличающийся тем, что определяют генетические маркеры систем: гаптоглобина (HP), группоспецифического компонента (GC), флуоресцентной эстеразы (EsD), кислой фосфатазы эритроцитов (АсР), затем для каждого маркера определяют прогностический коэффициент (ПК) в баллах, а именно: при выявлении в системе HP маркера 1-1 устанавливают ПК равным (+1,5), маркера 1-2 равным (+0,1), маркера 2-2 равным (-1,1), при выявлении в системе GC маркера 1-1 устанавливают ПК равным (-1,9), маркера 1-2 - равным (+1,7), маркера 2-2 равным (+5,5), при выявлении в системе EsD маркера 1-1 устанавливают ПК равным (-1,2), маркера 1-2 - равным (+2,3), маркера 2-2 - равным (+3), при выявлении в системе АсР маркера (аа) устанавливают ПК равным (-5), маркера (ab) - равным (0), маркера (bb) - равным (+3,6), маркера (ас) - равным (+2,2), маркера (be) - равным (-2,4) маркера (ее) - равным (-3,5) суммируют ПК всех маркеров с учетом знака и при сумме ПК, равной (+5) и выше баллов, прогнозируют предрасположенность к развитию хронического пылевого бронхита, при сумме ПК (-5) и менее баллов прогнозируют резистентность к развитию хронического пылевого бронхита.
