cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания10.36604/1998-5029-2021-82-45-52cfpd-981Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHРегрессионный анализ для оценки ответной реакции органов дыхания на воздействие микротоксикантов воздуха при хронической обструктивной болезни лёгкихRegression analysis to estimate the response of the respiratory organs to exposure of air microtoxicants in chronic obstructive pulmonary diseasehttps://orcid.org/0000-0002-1009-9011ВиткинаТ. И.VitkinaT. I.

Татьяна Исааковна Виткина, д-р биол. наук, профессор РАН, зав. лабораторией медицинской экологии и рекреационных ресурсов

690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г

Tatiana I. Vitkina, PhD, DSc (Biol.), Professor of RAS, Head of Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

tash30@mail.ruВеремчукЛ. В.VeremchukL. V.

Людмила Васильевна Веремчук, д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория медицинской экологии и рекреационных ресурсов

690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г

Lyudmila V. Veremchuk, PhD, DSc (Biol.), Leading Staff Scientist, Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

https://orcid.org/0000-0002-6413-9840ГвозденкоТ. А.GvozdenkoT. A.

Татьяна Александровна Гвозденко, д-р мед. наук, профессор РАН, главный научный сотрудник лаборатории восстановительного лечения, директор

690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г

Tatiana A. Gvozdenko, MD, PhD, DSc (Med.), Professor of RAS, Main Staff Scientist of Laboratory of Rehabilitative Treatment, Director

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

vfdnz@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4286-2827МинееваЕ. Е.MineevaE. E.

Елена Евгеньевна Минеева, канд. мед. наук, научный сотрудник лаборатории восстановительного лечения, врач функциональной диагностики, врач-пульмонолог

690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г

Elena E. Mineeva, MD, PhD (Med.), Staff Scientist of Laboratory of Rehabilitative Treatment, Functional Diagnostics Doctor, Pulmonologist

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105

elmineeva@yandex.ruВладивостокский филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного леченияVladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration – Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitative Treatment2021221220210824552Copyright © Виткина Т.И., Веремчук Л.В., Гвозденко Т.А., Минеева Е.Е., 20212021Виткина Т.И., Веремчук Л.В., Гвозденко Т.А., Минеева Е.Е.Vitkina T.I., Veremchuk L.V., Gvozdenko T.A., Mineeva E.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cfpd.elpub.ru/jour/article/view/981

Введение. В условиях возрастающего действия факторов среды антропогенного генеза на здоровье человека особое значение приобретает изучение состояния органов дыхания. Цель. Оценка ответной реакции функциональных показателей органов дыхания на воздействие микровзвесей и токсичных металлов у больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) с применением регрессионных моделей. Материалы и методы. Обследовано 60 пациентов с ХОБЛ легкой и средней степени тяжести стабильного течения и 30 человек без бронхолегочной патологии, составивших контрольную группу. Исследование функции внешнего дыхания проводилось методами спирометрии и бодиплетизмографии. Измерялось насыщение артериальной крови кислородом (SaО2 ) методом пульсоксиметрии; концентрация СО в выдыхаемом воздухе и содержание карбоксигемоглобина (% COHb) в крови определены при помощи портативного анализатора MicroCO Meter. Загрязнение атмосферы города оценивали по аэрозольным взвесям твердых частиц в районах проживания обследуемых пациентов. Фракции микровзвесей оценивали (в %) по диапазонам (0-1, 1-10, 10-50, 50-100, 100-400, 400-700, >700 мкм), токсичные металлы (Pb, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) определяли по содержанию в мкг/л в пробе. Расчетным инструментом определения ответной реакции функциональных показателей органов дыхания явился статистический модуль «Множественная регрессия». Результаты. Анализ однофакторных и многофакторных регрессионных моделей позволил выделить как триггерные факторы пылевого и техногенного загрязнения воздуха, так и синергический эффект влияния доминантных факторов. Мультифакторные реакции техногенного воздействия активно отражаются на насыщении крови кислородом и содержании карбоксигемоглобина, способствуя развитию дыхательной недостаточности. Заключение. У больных ХОБЛ отмечено увеличение бронхиального сопротивления на воздействие триггерного фактора (Pb – 1 класс вредности), связанного с высокой автомобилизацией города. Ответная реакция показателя легочного газообмена (SaО2 ) на действие Pb в контрольной группе говорит о возможности развития дыхательной недостаточности при длительном воздействии токсичных металлов даже у здорового населения города.

Inroduction. The assessment of the respiratory system is of particular importance in the context of increasing impact of anthropogenic factors on human health. Aim. Evaluation the response of the lung function indices to the effects of micro-suspensions and toxic metals in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), using regression models. Materials and methods. The study involved 60 patients with stable mild-to-moderate COPD and 30 healthy people (the control group). The analysis of lung function was carried out by spirometry and body plethysmography. Arterial oxygen saturation (SaO2 ) was measured by pulse oximetry. Exhaled CO2 concentration and blood carboxyhemoglobin (COHb%) concentration were assessed using a portable analyzer MicroCO Meter. The pollution of the city atmosphere was assessed by aerosol suspensions of solid particles in the areas of residence of the examined patients. Fractional composition of suspended particles (0-1, 1-10, 10-50, 50-100, 100-400, 400-700,> 700 μm; %) were analyzed in the areas of residence of the examined patients. Toxic metal (Pb, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn; μg/L) levels in the air samples were determined. The statistical module "Multiple regression" was used for assessing the response of functional parameters of the respiratory system. Results. The analysis of one-factor and multi-factor regression models made it possible to identify both trigger factors of dust and technogenic air pollution and the synergistic effect of the influence of dominant factors. It has been shown that multifactorial reactions to technogenic impact manifest as altered blood oxygen saturation and carboxyhemoglobin level and thereby contribute to the development of respiratory failure. Conclusion. Patients with COPD exhibited increased bronchial resistance to the effect of the trigger factor (Pb – 1 hazard class) associated with high motorization of the city. The response of pulmonary gas exchange (SaO2 ) to Pb in the control group indicates prolonged exposure to toxic metals can cause developing respiratory failure even in the healthy population of the city.

твердые взвешенные частицы воздухатоксичные металлы в атмосферефункция внешнего дыханияхроническая обструктивная болезнь легкихsolid suspended air particlestoxic metals in the atmospherelung functionchronic obstructive pulmonary diseaseReferencesАрхипов В.А., Шереметьева У.М. Аэрозольные системы и их влияние на жизнедеятельность. Томск: Изд-во ТомГПУ, 2007. 136 с.Arkhipov V.A., Sheremet'eva U.М. Aerosol systems and their impact on vital activity. Tomsk: Tomsk State Pedagogical University; 2007 (in Russian).Веремчук Л.В., Янькова В.И., Виткина Т.И., Барскова Л.С., Голохваст К.С. Формирование загрязнения атмосферного воздуха города Владивостока и его влияние на распространение болезней органов дыхания // Сибирский научный медицинский журнал. 2015. Т.35 №4. С.55–61. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24038836Veremchuk L.V., Yan'kova V.I., Vitkina T.I., Barskova L.S., Golokhvast K.S. The delopment of atmospheric air pollution in city and its impact on respiratory morbidity. Sibirskiy nauchnyy meditsinskiy zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal 2015; 35(4):55–61 (in Russian). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24038836Веремчук Л.В., Янькова В.И., Виткина Т.И., Голохваст К.С., Барскова Л.С. Загрязнение атмосферы урбанизированной территории как системный процесс взаимодействия факторов окружающей среды // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015. №3(61). С.35–42. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23754629Veremchuk L.V., Yan'kova V.I., Vitkina T.I., Golokhvast K.S., Barskova L.S. The atmospheric pollution in urbanized territories as a system process of the interaction of environmental factors. Zdorov'e. Meditsinskaya ekologiya. Nauka = Health. Medical Ecology. Science 2015; (3):35–42 (in Russian). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23754629Kamarehie B., Ghaderpoori M., Jafari A., Karami M., Mohammadi A., Azarshab K., Ghaderpoury A., Noorizadeh N. Estimation of health effects (morbidity and mortality) attributed to PM10 and PM2.5 exposure using an Air Quality model in Bukan city, from 2015-2016 exposure using air quality model // Environ. Health Eng. Manag. J. 2017. Vol.4, Iss.3. P.137–142. https://doi.org/10.15171/EHEM.2017.19Kamarehie B., Ghaderpoori M., Jafari A., Karami M., Mohammadi A., Azarshab K. Ghaderpoury A., Noorizadeh N. Estimation of health effects (morbidity and mortality) attributed to PM10 and PM2.5 exposure using an Air Quality model in Bukan city, from 2015-2016 exposure using air quality model. Environ. Health Eng. Manag. J. 2017; 4(3):137–142. https://doi.org/10.15171/EHEM.2017.19Paulin L., Hansel N. Particulate air pollution and impaired lung function // F1000Research. 2016. Vol.5. Article number: 201. https://doi.org/10.12688/f1000research.7108.1Paulin L., Hansel N. Particulate air pollution and impaired lung function. F1000Research 2016, 5(F1000 Faculty Rev):201. https://doi.org/10.12688/f1000research.7108.1Veremchuk L.V., Mineeva E.E., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Golokhvast K.S. Impact of atmospheric microparticles and heavy metals on external respiration function of urbanized territory population // Rus. Open Med. J. 2017. Vol.6, Iss.4. Article number: e0402. https://doi.org/10.15275/rusomj.2017.0402Veremchuk L.V., Mineeva E.E., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Golokhvast K.S. Impact of atmospheric microparticles and heavy metals on external respiration function of urbanized territory population. Rus. Open Med. J. 2017; 6(4):e0402. https://doi.org/10.15275/rusomj.2017.0402Kim K.-H., Kabir E., Kabir S. A review on the human health impact of airborne particulate matter // Environ. Int. 2015. Vol.74. P.136–143. https://doi.org/10.1016/j.envint.2014.10.005Kim K.-H., Kabir E., Kabir S. A review on the human health impact of airborne particulate matter. Environ. Int. 2015; 74:136–143. https://doi.org/10.1016/j.envint.2014.10.005Леванчук А.В. Загрязнение окружающей среду продуктами эксплуатационного износа автомобильно-дорожного комплекса // Гигиена и санитария. 2014. Т.93, №6. С.17–21. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22804033.Levanchuk A.V. Environmental pollution by products of wear and tear automobile-road complex. Gigiena i sanitariya = Hygiene and Sanitation 2014; 93(6):17–21 (in Russian). Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=22804033Veremchuk L.V., Tsarouhas K., Vitkina T.I., Mineeva E.E., Gvozdenko T.A., Antonyuk M.V., Rakitskii V.N., Sidletskaya K.A., Tsatsakis A., Golokhvast К.S. Impact evaluation of environmental factors on respiratory function of asthma patients living in urban territory // Environ. Pollut. 2018. Vol.235. P.489–496. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.12.122Veremchuk L.V., Tsarouhas K., Vitkina T.I., Mineeva E.E., Gvozdenko T.A., Antonyuk M.V., Antonyuk M.V., Rakitskii V. N., Sidletskaya K.A., Tsatsakis A., Golokhvast К.S.. Impact evaluation of environmental factors on respiratory function of asthma patients living in urban territory. Environ. Pollut. 2018; 235:489–496. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.12.122Симонова И.Н., Антонюк М.В. Роль техногенного загрязнения окружающей среды в развитии бронхолёгочной патологии // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015. №1(59). С.14–20. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22614727Simonova I.N., Antonyuk M.V. Role of industrial air pollution in growth of bronchopulmonary pathology. Zdorov'e. Meditsinskaya ekologiya. Nauka = Health. Medical Ecology. Science 2015; (1):14–20 (in Russian). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22614727Fang X, Fang B, Wang C, Xia T, Bottai M, Fang F.. Relationship between fine particulate matter, weather condition and daily non-accidental mortality in Shanghai, China: A Bayesian approach // PLoS One. 2017. Vol.12, Iss.11. Article number: e0187933. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0187933Fang X, Fang B, Wang C, Xia T, Bottai M, Fang F. Relationship between fine particulate matter, weather condition and daily non-accidental mortality in Shanghai, China: A Bayesian approach. PLoS One 2017; 12(11):e0187933. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0187933Sah D., Verma P.K., Kandikonda M.K., Lakhani A. Pollution characteristics, human health risk through multiple exposure pathways, and source apportionment of heavy metals in PM10 at Indo-Gangetic site // Urban Climate. 2019.Vol.27. P.149–162. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2018.11.010Sah D., Verma P.K., Kandikonda M.K., Lakhani A. Pollution characteristics, human health risk through multiple exposure pathways, and source apportionment of heavy metals in PM10 at Indo-Gangetic site. Urban Climate 2019; 27:149–162. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2018.11.010Голохваст К.С. Атмосферные взвеси городов Дальнего Востока. Владивосток: ДВФУ, 2013. 178 с. ISBN 978-5-7444-3244-7Golokhvast K. S. Atmospheric suspensions of the cities of the Far East. Vladivostok: Far Eastern Federal University; 2013 (in Russian). ISBN 978-5-7444-3244-7Янькова В.И., Гвозденко Т.А., Голохваст К.С., Чайка В.В., Городный В.А. Гранулометрический анализ атмосферных взвесей экологически благополучного и неблагополучного районов Владивостока // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2014. №2(56). С.62–66. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21759857Yankova V.I., Gvozdenko T.A., Golokhvast K.S., Chaika V.V., Gorodnyi V.A. Granulometric analysis of atmospheric particles from environmentally favorable and problematic areas of Vladivostok. Zdorov'e. Meditsinskaya ekologiya. Nauka = Health. Medical Ecology. Science 2014; (2):62–66 (in Russian). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21759857ФГБУ «Приморское УГМС» URL: https://primpogoda.ru/news/ecology; https://primpogoda.ru/weather/vladivostok/.todayPrimorsky Department of Hydrometeorology and Environmental Monitoring. Available at: https://primpogoda.ru/news/ecology; https://primpogoda.ru/weather/vladivostok/.today (n Russian).Golokhvast K., Vitkina T., Gvozdenko T., Kolosov V., Yankova V., Kondratieva E., Gorkavaya A., Nazarenko A., Chaika V., Romanova T., Karabtsov A., Perelman J., Kiku P., Tsatsakis A. Impact of atmospheric microparticles on the development of oxidative stress in healthy city/industrial seaport residents // Oxid. Med. Cell. Longev. 2015. Vol.2015. Article ID 412173. https://doi.org/10.1155/2015/412173Golokhvast K., Vitkina T., Gvozdenko T., Kolosov V., Yankova V., Kondratieva E., Gorkavaya A., Nazarenko A., Chaika V., Romanova T., Karabtsov A., Perelman J., Kiku P., Tsatsakis A. Impact of atmospheric microparticles on the development of oxidative stress in healthy city/industrial seaport residents. Oxid. Med. Cell. Longev. 2015; 2015:412173. https://doi.org/10.1155/2015/412173Третьяк Л.Н., Вольнов А.С., Косых Д.А. Состав и концентрации твердых частиц в отработавших газах как критерии технического состояния двигателей внутреннего сгорания // Фундаментальные исследования. 2015. №2- 21. С.4625–4634. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38041Tretyak L.N., Volnov A.S., Kosykh D.A. Composition and concentration of particulate matter in the exhaust gases as a criterion of technical state of internal combustion engines. Fundamental'nye issledovaniya = Fundamental research 2015; (2 Pt21):4625–4634 (in Russian). Available at: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38041Голохваст К.С., Чернышев В.В., Угай С.М. Выбросы автотранспорта и экология человека (обзор литературы) // Экология человека. 2016. №1. С.9–14. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2016-1-9-14Golokhvast K.S., Chernyshev V.V., Ugay S.M. Car exhausts and human ecology (Literature review) // Ekologiya cheloveka (Human Ecology) 2016; (1):9–14 (in Russian). https://doi.org/10.33396/1728-0869-2016-1-9-14Qiao M., Cai C., Huang Y., Liu Y., Lin A., Zheng Y. Characterization of soil heavy metal contamination and potential health risk in metropolitan region of northern China // Environ. Monit. Assess. 2011. Vol.172, Iss.1-4. P.353–365. https://doi.org/10.1007/s10661-010-1339-1Qiao M., Cai C., Huang Y., Liu Y., Lin A., Zheng Y. Characterization of soil heavy metal contamination and potential health risk in metropolitan region of northern China. Environ. Monit. Assess. 2011; 172(1–4):353–365. https://doi.org/10.1007/s10661-010-1339-1Коровина Е.В., Иванова Л.А., Лебедева Ю.А., Фролова О.В. Основные закономерности аккумуляции и трансформации тяжёлых металлов в почвогрунте придорожных зон // Фундаментальные исследования. 2011. №12-1. С.124–128. URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28862Korovina E.V., Ivanova L.A., Lebedeva Y.A., Frolova O.V. The basic laws of accumulation and transformation of heavy metals in soils wayside area. Fundamental'nye issledovaniya = Fundamental research 2011; (12 Pt1):124–128 (in Russian). https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28862

The authors declare that there are no conflicts of interest present.