Charlotta Rylander

1 Institutul de Medicină Comunitară, Universitatea din Tromsø, Norvegia

scăderea

Torkjel M. Sandanger

1 Institutul de Medicină Comunitară, Universitatea din Tromsø, Norvegia

2 Institutul norvegian de cercetare aeriană, Centrul de cercetare Fram, Tromsø, Norvegia

Natalya Petrenya

1 Institutul de Medicină Comunitară, Universitatea din Tromsø, Norvegia

3 Institutul de cercetare Nofima, Universitatea din Tromsø, Norvegia

Alexei Konoplev

4 Asociația de producție științifică, Laboratorul analitic Typhoon, Obninsk, Rusia

Evgeny Boyko

5 Institutul de fiziologie, Centrul științific Komi, filiala Ural, Academia Rusă de Științe, Syktyvkar, Rusia

Jon Øyvind Odland

1 Institutul de Medicină Comunitară, Universitatea din Tromsø, Norvegia

Abstract

fundal

Arctica rusă acoperă o masă terestră enormă cu medii diverse. Locuiește peste 20 de grupuri etnice diferite, toate cu diferite condiții de viață și tradiții alimentare. Populațiile indigene cu un mod de viață tradițional sunt expuse la un număr mare de poluanți antropici, cum ar fi poluanții organici persistenți (POP) și metalele toxice, în principal prin dietă. Monitorizarea umană a poluanților organici persistenți (POP) și a metalelor grele din Arctica Rusă a fost efectuată doar la intervale neregulate în ultimii 15 ani, astfel încât există încă o lipsă de date de referință din multe grupuri etnice și regiuni geografice. Scopul studiului actual a fost investigarea concentrațiilor de POP și metale toxice în trei grupuri de indigeni din Arctica Rusă. Concentrațiile plasmatice ale POP au fost măsurate într-una dintre locații (Nelmin-Nos) în 2001-2003, ceea ce a oferit ocazia unică de a compara concentrațiile în timp într-o mică comunitate arctică rusă.

Metode

În cursul anului 2009 și începutul anului 2010, au fost recoltate 209 de probe de sânge din trei locuri diferite de studiu din nord-vestul Rusiei; Nelmin-Nos, Izhma și Usinsk. Cele trei situri de studiu sunt separate geografic și se așteaptă ca locuitorii să aibă obiceiuri alimentare și condiții de viață diferite. Toate probele de sânge au fost analizate pentru POP și metale toxice.

Rezultate

PCB 153 a fost prezent în cele mai mari concentrații din cele 18 PCB analizate. p, p′-DDE și HCB au fost cele două cele mai dominante pesticide OC. Bărbații au avut concentrații mai mari de PCB-uri 138, 153 și 180 decât femeile, iar vârsta a fost un predictor semnificativ al PCB-urilor 153, 180, HCB și p, p'-DDD. Bărbații din Izhma au avut concentrații semnificativ mai mari de HCB decât bărbații din alte locuri de studiu, iar femeile din Usinsk au avut concentrații mai mari de p, p'-DDE. Paritatea a fost un predictor semnificativ al p, p′-DDE. Concentrațiile de Hg și Pb au crescut odată cu creșterea vârstei, iar bărbații au avut concentrații semnificativ mai mari de Pb decât femeile. Grupul de studiu de la Izhma a avut concentrații semnificativ mai mari de Cd când a controlat vârsta și sexul, iar grupul de studiu de la Usinsk a avut concentrații mai mari de Se decât celelalte. Comparativ cu rezultatele din Nelmin-Nos în 2001-2003, s-a observat o scădere clară a concentrațiilor de p, p′-DDE atât pentru femei, cât și pentru bărbați.

Concluzii

Studiul actual indică o reducere semnificativă a mai multor PTS în probele de sânge uman din nord-vestul Rusiei în ultimii 10 ani.

Arctica rusă acoperă o masă terestră enormă cu medii diverse. Este locuit de peste 20 de grupuri etnice diferite, toate cu diferite condiții de viață și tradiții alimentare (1). Se descrie că indigenii cu un mod de viață tradițional sunt expuși unui număr mare de poluanți antropici, cum ar fi poluanții organici persistenți (POP) și metalele toxice, în principal prin dietă (2-4).

Poluanții organici persistenți se referă la un grup mare de compuși organici, care sunt foarte lipofili și persistă până la degradare (2-4). Mulți dintre acești compuși au fost utilizați în aplicații industriale (de exemplu, bifenili policlorurați (PCB)) sau ca pesticide (de exemplu, diclorodifeniltricloretan (DDT) și hexaclorobenzen (HCB)). Datorită proprietăților lor chimice, mulți POP biomagnifică în lanțul trofic și, prin urmare, concentrații mari se găsesc în speciile din partea de sus a rețelei alimentare. Metalele toxice, cum ar fi plumbul (Pb) și mercurul (Hg), sunt substanțe naturale. Prin activitățile umane, de exemplu mineritul și utilizarea benzinei cu plumb, cantități mari din aceste metale au fost eliberate în mediul în care se bioacumulează în organisme și se măresc în rețelele alimentare. Deoarece mulți indigeni din Arctica Rusă trăiesc din vânătoare și pescuit de subzistență și, uneori, aproape de surse punctuale, este probabil să fie expuși la concentrații ridicate de POP și metale toxice. Concentrații mari de p, p′-DDE (metabolit al DDT; diclorodifenildicloretilenă) au fost, de exemplu, monitorizate în sânge de la persoanele care locuiesc în Chukotka în estul Rusiei și niveluri ridicate de metale toxice, de ex. Pb, au fost raportate printre mai multe grupuri etnice din Rusia (1-4).

Există multe efecte potențiale ale expunerii umane la substanțe toxice persistente (PTS), de ex. efecte perturbatoare endocrine, efecte neurodezvoltare și imunologice (5-7). Cu toate acestea, baza dovezilor este uneori slabă (8, 9). Recent, expunerea la POP a fost legată de incidența crescândă a cancerului și a diabetului (7-9). Eliberarea accidentală de Hg a arătat că expunerea la acest metal are efecte dăunătoare asupra sănătății umane (9). Efectele poluanților de mediu asupra sănătății umane sunt, adesea subtile, pe termen lung, uneori transgeneraționale și dificil de măsurat chiar și în studiile epidemiologice pe termen lung pe populații mari. Prin urmare, este nevoie de o cercetare cuprinzătoare care să monitorizeze în timp concentrația și distribuția substanțelor toxice în diferite regiuni geografice la om (4).

Monitorizarea umană a POP și a metalelor grele în Arctica Rusă a fost efectuată numai la intervale neregulate în ultimii 15 ani; astfel, există încă o lipsă de date de referință de la multe grupuri etnice și regiuni geografice (1-4). Pentru a putea evalua corect efectele contaminanților asupra sănătății, datele esențiale de bază sunt esențiale.

Scopul studiului actual a fost de a investiga concentrațiile de POP și metale toxice în trei grupuri de indigeni din Arctica Rusă. Concentrațiile plasmatice ale POP au fost măsurate într-una din locațiile (Nelmin-Nos) în 2001-2003, care au oferit ocazia unică de a compara concentrațiile în timp într-o mică comunitate arctică rusă (10, 11).

Materiale și metode

Participanții la studiu și colectarea sângelui

În cursul anului 2009 și începutul anului 2010, au fost recoltate 209 de probe de sânge din trei locuri diferite de studiu din nord-vestul Rusiei; Nelmin-Nos, Izhma și Usinsk (Tabelul 1). Nelmin-Nos este o comunitate de aproximativ 800 de locuitori situată în bazinul râului Pechora din districtul autonom Nenets. Locuitorii acestei zone sunt Nenets, cu excepția a 14 participanți adulți care sunt de etnie rusă. Izhma este un district rural interior din Republica Komi. Toți participanții de la Izhma au raportat că erau comi de etnie. Oamenii din această zonă sunt în principal păstori de reni. Cincizeci de probe de sânge au fost colectate și în orașul Usinsk (44.000 de locuitori) din Republica Komi. Usinsk este centrul pentru producția de petrol și gaze din Republica Komi. Optzeci și opt la sută dintre participanții la studiu din Usinsk au raportat că erau comi de etnie.

tabelul 1

Caracteristicile grupului de studiu

Nelmin-Nos, n = 109 Izhma, n = 50Usinsk, n = 50
% Bărbați/femele20/8050/5050/50
Vârstă, medie (min - max)41 (6-77)31 (15-55)40 (19-62)
Paritate, medie (min - max)2,8 (0-9)2.3 (1-3)2.1 (1-4)
EtnieNenets - cu excepția a 14 ruseștiHaide88% Komi, 10% rus, 2% alții

Probele de sânge au fost colectate de la participanți în același timp cu participarea la un examen general de sănătate. Participanții la studiu au fost invitați la sondajul de sănătate prin publicitate în diferite zone publice (centru medical, magazine, școală, cantină școlară, centru de zi, muzeu și spălătorie publică). Un consimțământ informat a fost semnat înainte de includere, iar studiul a fost acceptat de comitetele etice din diferitele regiuni.

Analiza chimica

Poluanți organici persistenți

Probele de sânge au fost analizate pentru detectarea POP în unitatea științifică de producție „Typhoon” de la Centrul de Chimie a Mediului din Obninsk, Rusia. Metodele utilizate au fost descrise în detaliu de Konoplev (11). Pe scurt, toate probele au fost marcate cu standarde interne etichetate în masă (șase PCB-uri și șase pesticide) înainte de extracție. Unul până la patru mililitri de ser a fost extras folosind extracție lichid - lichid cu 20-35 ml (în funcție de volumul probei) de etil metil tertiar butilic ca solvent. Procedura de extracție a fost repetată de două ori. Extractele au fost uscate pe sulfat de sodiu anhidru și concentrate până la 10 ml pe un evaporator rotativ. Lipidele au fost îndepărtate utilizând cromatografia cu permeație pe gel cu Bio Bead SX-3 ca sorbent și un amestec 1: 1 de hexan și diclormetan (DCM) ca solvent. După o reducere suplimentară a volumului la 0,5 ml, extractele au fost curățate pe coloane de siliciu dezactivat preambalate (3%) folosind hexan și DCM/hexan (1: 1) ca solvent.

Metale

Analizele metalelor în sânge plin au fost efectuate și în unitatea științifică de producție „Typhoon” de la Centrul de Chimie a Mediului din Obninsk, Rusia. Doar eșantioanele din Republica Komi au fost analizate pentru metale din cauza volumelor limitate de eșantioane din Nelmin-Nos. Metodele utilizate au fost descrise în altă parte (11). Pe scurt, probele pentru analiza Pb și cadmiu (Cd) au fost preparate folosind 0,1% triton X-100 și acid azotic 2N. Probele au fost analizate cu spectrometrie de absorbție atomică. Înainte de analiza Hg, s-au preparat probe complete de sânge folosind 5% permanganat de potasiu și acid azotic și sulfuric concentrat (1: 3). Amestecul a fost încălzit la 60 ° C timp de 4 ore și analizat cu tehnica „vapori reci” pe un spectrofotometru. Probele complete de sânge pentru analiza seleniului au fost preparate prin adăugarea de acid ascorbic, 5% molibdat de sodiu (apos) și un amestec de acid azotic concentrat și acid sulfuric (3: 4). Soluția a fost încălzită în 15 minute la 120 ° C și apoi la 160 ° C pentru a se descompune complet. După răcire și filtrare, s-a adăugat 1% din 1,2 diamino-4 nitrobenzen. O oră mai târziu, 5-nitro-2,1,3-benzoselnediazol a fost extras folosind cloroform. Concentrația de seleniu a fost ulterior analizată prin spectrometrie de absorbție atomică electrotermală.

Determinarea lipidelor

Conținutul de colesterol, trigliceride și fosfolipide a fost determinat enzimatic și lipidele totale au fost calculate conform formulei:

TL, lipide totale, TC, colesterol total, FC, colesterol liber, TG, trigliceride și PL, fosfolipide, după Akins și colab. (12).

Controlul calității analizei chimice

Recuperarea fiecărui analit a fost calculată în probe de ser cu vârfuri și a variat între 65 și 110% atât pentru PCB, cât și pentru pesticide. Probele goale conținând matrice și probe de referință au fost analizate pentru fiecare lot de probe cu rezultate reușite. Laboratorul actual participă, de asemenea, la programul de comparație interlaboratorie AMAP pentru POP organizat de Institutul Național de Sănătate Publică din Québec, Canada de trei ori în fiecare an. Rezultatele comparațiilor interlaboratoare indică faptul că incertitudinile analizei se încadrează cu mult în ± 20% din valorile atribuite. Analiza QA/QC pentru cele două perioade de timp ale analizelor a fost identică, iar ambele ferestre de timp au avut rezultate foarte bune în testul AMAP QA/QC Ring (2, 4).

Au existat câteva provocări analitice legate de analizele POP din setul de date. Probele din Republica Komi au fost preparate folosind 3-5 ml de ser, în timp ce doar 1 ml a fost utilizat din probele din Nelmin-Nos, din cauza volumelor de ser limitate. Volumele mai mari de eșantion duc la limita inferioară de detecții (LOD). Pentru a evita erorile sistematice, LOD-urile pentru volumele mai mici de eșantioane de la Nelmin-Nos au fost, de asemenea, aplicate datelor din Republica Komi.

analize statistice

Analiza statistică a fost efectuată utilizând software-ul disponibil gratuit R, versiunea 2.12.1 (http://cran.r-project.org), iar pachetul NADA pentru metodele R. Kaplan-Meier și ROS au fost utilizate pentru a găsi tendința centrală pentru analiți. cu mai mult de 10% nedetectate (Tabelul 2). Toate datele despre contaminanți au fost corect înclinate și log transformate de logaritmul natural înainte de analize pentru a atinge normalitatea. Predictorii semnificativi au fost evaluați prin modele liniare care controlează factorii potențiali de confuzie. Graficele de diagnostic ale reziduurilor au fost evaluate pentru a se asigura că ipotezele modelului au fost îndeplinite. Pentru a evita clasificarea greșită, analizele statistice au fost efectuate numai pe analiți cu peste 60% detectați (PCB 138, PCB 153, PCB 180, p, p′-DDE și HCB).

masa 2

Concentrațiile de greutate lipidică OC (ng/g) la femei