zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2022-62-12-802-808zurniimtpe-3084Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРоль нейромедиаторов и показателей оксидативного стресса в формировании нарушений центральных проводящих структур у пациентов, контактировавших с металлической ртутьюThe role of neurotransmitters and indicators of oxidative stress in the formation of disorders of central conductive structures in patients who came into contact with metallic mercuryhttps://orcid.org/0000-0003-1355-3723РусановаДина ВладимировнаRusanovaDina V.

Старший научный сотрудник лаборатории профессиональной и экологически обусловленной патологии ФГБНУ ВСИМЭИ, д-р биол. наук.

e-mail: dina.rusanova@yandex.ru

The Senior Researcher at the Laboratory of Professional and Environmentally Conditioned Pathology, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Dr. of Sci. (Biol.).

e-mail: dina.rusanova@yandex.ru

dina.rusanova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0013-8013ЛахманО. Л.LakhmanOleg L.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5608-0818КудаеваИ. В.KudaevaIrina V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1687-0417КупцоваН. Г.KuptsovaNatalya G.noemail@neicon.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»РоссияEast-Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian Federation2022221220226212802808Copyright © Русанова Д.В., Лахман О.Л., Кудаева И.В., Купцова Н.Г., 20222022Русанова Д.В., Лахман О.Л., Кудаева И.В., Купцова Н.Г.Rusanova D.V., Lakhman O.L., Kudaeva I.V., Kuptsova N.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/3084Введение

Введение. Исследования токсических поражений вследствие воздействия соединений металлической ртути не позволяют выявить особенности нарушения центральных афферентных проводящих структур в отдалённом периоде хронической ртутной интоксикации (ХРИ). Недостаточно раскрыт вклад различных систем в развитие патологии.

Цель исследования — выявление роли нейромедиаторов в патологических изменениях центральной гемодинамики, значения продуктов перекисного окисления липидов и активности антиоксидантной защиты в демиелинизации центральных афферентных проводящих структур у работников, подвергавшихся воздействию металлической ртути на производстве.

Материалы и методы

Материалы и методы. Обследованы 47 человек (1 группа) — стажированные работники химического производства, подвергавшиеся воздействию металлической ртути, и 2 группа (51 человек) — пациенты в отдалённом периоде ХРИ. Контрольная группа (КГ) — 30 человек, не контактировавших с токсикантами. Определялась концентрация нейромедиаторов, продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), супероксиддисмутазы (СОД) и восстановленного глутатиона (ВГ), оксида азота.

Результаты

Результаты. Статистически значимые изменения показателей в подгруппах с наличием изменений церебральной гемодинамики и без таковых наблюдались во 2 группе при сравнении с 1 группой. Сравнение лиц с ХРИ без изменений кровообращения с наличием нарушений, выявило возрастание норметанефрина у последних, снижение нейротрофина-3 (NT-3). Корреляционный анализ показал: в 1 группе статистически значимая разница между индексом вазомоторной реактивности (ИВМР) и серотонином. Во 2 группе — между ИВМР и серотонином, адреналином и дофамином. Изменения в афферентных проводящих путях взаимосвязаны с показателями оксидативного стресса. Нарушения сопровождаются формированием патологической системы, являются признаками дизрегуляционной патологии.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Недостатком исследования является факт, что содержание нейромедиаторов и продуктов перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты определялось в крови обследованных, а не в структурах головного мозга.

Выводы

Выводы. Повышенное содержание биогенных аминов приводит к изменению периферического кровообращения и регуляции мозгового кровотока путём прессорного воздействия на регуляцию сосудистого русла, приводящего к вазоконстрикции, изменениям биоэлектрической активности структур ретикулярной формации среднего мозга, гипоталамуса, таламокортикальных структур, наиболее выраженных в отдалённом периоде хронической ртутной интоксикации. Установлено, что формирование демиелинизации у пациентов с хронической ртутной интоксикацией сопровождалось снижением концентрации NТ-3. Закономерным являлось снижение уровня восстановленного глутатиона и супероксиддисмутазы при нейродегенеративных процессах у стажированных работников, подвергавшихся воздействию металлической ртути на производстве, и у пациентов в отдалённом периоде хронической ртутной интоксикации.

Этика

Этика. Исследование проведено с соблюдением принципов Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» (с поправками 2008 г.), «Правилами клинической практики в Российской Федерации» (утв. Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266).

Участие авторов

Участие авторов:Русанова Д.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание и оформление статьи, редактирование;Лахман О.Л. — концепция и дизайн исследования, редактирование;Кудаева И.В. — сбор и обработка материала, написание и оформление статьи;Купцова Н.Г. — сбор и обработка материала, написание и оформление статьи.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование

Финансирование. Финансирование осуществлялось в рамках выполнения Государственного задания по фундаментальным и поисковым научным исследованиям. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 01.11.2022 / Дата принятия к печати: 17.11.2022 / Дата публикации: 23.12.2022

Introduction

Introduction. Studies of toxic lesions due to exposure to metallic mercury compounds do not allow us to identify the features of the violation of central afferent conducting structures in the long-term period of chronic mercury intoxication (CHMI). The contribution of various systems to the development of pathology is not sufficiently disclosed.

The study aims to identify the role of neurotransmitters in pathological changes in central hemodynamics, the value of lipid peroxidation products and the activity of antioxidant protection in the demyelination of central afferent conductive structures in workers exposed to metallic mercury in the workplace.

Materials and methods

Materials and methods. The authors examined 47 people (group one) — trained chemical production workers exposed to metallic mercury, and group two (51 people) — patients in the long-term period of CHMI. The control group (CG) consisted of 30 people who had no contact with toxicants. We have determined concentration of neurotransmitters, lipid peroxidation products (LPP), superoxide dismutase (SOD) and reduced glutathione (RG), nitric oxide.

Results

Results. Experts observed statistically significant changes in indicators in subgroups with and without changes in cerebral hemodynamics and in group two when compared with group one. Comparison of persons with CHMI without changes in blood circulation with the presence of disorders revealed an increase in normetanephrine in the latter, a decrease in NT-3. Correlation analysis showed: in group one, there was a statistically significant difference between the vasomotor reactivity index (VRI) and serotonin. In group two — between CHMI and serotonin, adrenaline and dopamine. Changes in afferent pathways are interrelated with indicators of oxidative stress. Violations are accompanied by the formation of a pathological system, are signs of dysregulatory pathology.

Limitations

Limitations. The disadvantage of the study is the fact that scientists determined the content of neurotransmitters and products of lipid peroxidation and antioxidant protection in the blood of the subjects, and not in the structures of the brain.

Conclusion

Conclusion. The increased content of biogenic amines leads to a change in peripheral blood circulation and regulation of cerebral blood flow by pressor action on the regulation of the vascular bed, leading to vasoconstriction, changes in the bioelectric activity of the structures of the reticular formation of the midbrain, hypothalamus, thalamocortical structures, most pronounced in the long-term period of chronic mercury intoxication. We found that the formation of demyelination in patients with chronic mercury intoxication was accompanied by a decrease in the concentration of NT-3. It was natural to reduce the level of reduced glutathione and superoxide dismutase in neurodegenerative processes in trained workers exposed to metallic mercury at work, and in patients with a long period of chronic mercury intoxication.

Ethics

Ethics. The study was conducted in compliance with the principles of the Helsinki Declaration of the World Association "Ethical principles of conducting Scientific medical research with human participation" (as amended in 2008), "Rules of Clinical Practice in the Russian Federation" (approved by the Order of the Ministry of Health of the Russian Federation dated 06/19/2003 No. 266).

Contribution

Contribution:Rusanova D.V. — concept and design of the study, collection and processing of material, writing and formatting of the article, editing;Lakhman O.L. — concept and design of research, editing;Kudaeva I.V. — collection and processing of material, writing and formatting of the article;Kuptsova N.G. — collection and processing of the material, writing and formatting of the article.All co-authors — approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.

Funding

Funding. The financing was carried out within the framework of the State Task on fundamental and Exploratory scientific research. The study had no funding.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare that no conflict of interests.

Received

Received: 01.11.2022 / Accepted: 17.11.2022 / Published: 23.12.2022

хроническая ртутная интоксикацияцеребральная гемодинамиканейромедиаторыоксидативный стрессchronic mercury intoxicationcerebral hemodynamicsneurotransmittersoxidative stressReferences«Усольехимпром»: от экологической катастрофы - к зелёному производству. https://newizv.ru/article/general/29-12-2020/usoliehimprom-ot-ekologicheskoy-katastrofy-k-zelenomu-proizvodstvu. Дата обращения 06.01.2021Usolekhimprom: from environmental disaster to green production. https://newizv.ru/article/general/29-12-2020/usoliehimprom-ot-ekologicheskoy-katastrofy-k-zelenomu-proizvodstvu. Accessed 06.01.2021 (in Russian).Shaw C.M., Mottet N.K., Body R.L. Variability of neuropathologic lesions in experimental methylmercurial encephalopathy in primates. Am J. Pathol. 2015; 80(3): 451-69Shaw C.M., Mottet N.K., Body R.L. Variability of neuropathologic lesions in experimental methylmercurial encephalopathy in primates. Am J. Pathol. 2015; 80(3): 451–69.Русанова Д.В., Лахман О.Л., Катаманова Е.В. Состояние афферентных проводящих путей у рабочих, контактировавших с ртутью, и лиц с хронической ртутной интоксикацией. Экология человека. 2010; 6: 12-5.Rusanova D.V., Lakhman O.L., Katamanova E.V. The state of afferent pathways in workers who have been in contact with mercury and people with chronic mercury intoxication. Ekologiya cheloveka. 2010; 6: 12–5 (in Russian).Русанова Д.В., Лахман О.Л., Бодиенкова Г.М., Купцова Н.Г. Механизмы формирования изменений состояния центральных проводящих структур нервной системы при воздействии металлической ртути. Медицина труда и промышленная экология. 2017; 1: 42-6.Rusanova D.V., Lakhman O.L., Bodienkova G.M., Kuptsova N.G. Mechanisms of formation of changes in the state of central conducting structures of the nervous system under the influence of metallic mercury. Medicina truda i promyshlennaya ekologiya. 2017; 1: 42–6 (in Russian).Бодиенкова Г.М., Боклаженко Е.В. Динамика изменений нейротропных антител, индуцированных воздействием паров металлической ртути. Современные проблемы науки и образования. 2016; 2: 75-9.Bodienkova G.M., Boklazhenko E.V. Dynamics of changes in neurotropic antibodies induced by exposure to metallic mercury vapor. Medicina truda i promyshlennaya ekologiya. 2017; 1: 42–6.Олжаева Р.Р., Тапбергенов С.О. Особенности механизмов адаптации и резистентности организма при ртутной интоксикации. Фундаментальные исследования. 2014; 5-4: 772-5.Olzhaeva R.R., Tapbergenov S.O. Features of the mechanisms of adaptation and resistance of the body during mercury intoxication. Fundamental’nye issledovaniya. 2014; 5–4: 772–5 (in Russian).Дьякович О.А. Возможные механизмы влияния ртути на обмен катехоламинов (обзор литературы). Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2010; 4(74): 91-4.Dyakovich O.A. Possible mechanisms of mercury influence on catecholamine metabolism (literature review). Byulleten’ VSNC SO RAMN. 2010; 4(74): 91–4.8 (in Russian).Каримов Р.Р. Габдулхакова И.Р., Самоходова И.Р., Каюмова А.Ф. Состояние перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты эритроцитов, костного мозга, сыворотки крови и печени при интоксикации полихлорированными бифенилами. Медицинский вестник Башкортостана. 2015; 10(60): 44-8.Karimov R.R. Gabdulkhakova I.R., Samokhodova I.R., Kayumova A.F. The state of lipid peroxidation and antioxidant protection of erythrocytes, bone marrow, blood serum and liver during intoxication with polychlorinated biphenyls. Medicinskij vestnik Bashkortostana. 2015; 10(60): 44–8 (in Russian).Bechan S., Shweta S., Nikhat J. Biomedical Implications of Heavy Metals Induced Imbalances in Redox Systems. Biomed Res Int. 2014; 14: 640-754Bechan S., Shweta S., Nikhat J. Biomedical Implications of Heavy Metals Induced Imbalances in Redox Systems. Biomed Res Int. 2014; 14: 640–754.Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б., Попкова О.В., Дьякович О.А. Изменения нейрохимических показателей у лиц, экспонированными парами ртути. Медицина труда и промышленная экология. 2015; 4: 11-5.Kudaeva I.V., Masnavieva L.B., Popkova O.V., Dyakovich O. A. Changes in neurochemical parameters in persons exposed to mercury vapor. Medicina truda i promyshlennaya ekologiya. 2015; 4: 11–5 (in Russian).Черняев А.А., Демидов А.А., Прокопенко Н.А. Активность перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты как маркеров эндогенной интоксикации при метаболическом синдроме. Современные проблемы науки и образования. 2016; 3: 18-21.Chernyaev A.A., Demidov A.A., Prokopenko N.A. Activity of lipid peroxidation and antioxidant protection as markers of endogenous intoxication in metabolic syndrome. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2016; 3: 18–21 (in Russian).Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б., Бударина Л.А. Особенности и закономерности нарушений биохимических процессов у работающих в условиях воздействия различных токсикантов. Экология человека. 2011; 1: 3-10.Kudaeva I.V., Masnavieva L.B., Budarina L.A. Features and regularities of violations of biochemical processes in workers under the influence of various toxicants. Ekologiya cheloveka. 2011; 1: 3–10 (in Russian).Uchiyama M. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test. Analytical biochemistry. 1978; 86(13): 271-8.Uchiyama M. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test. Analytical biochemistry. 1978; 86(13): 271–8.Sedlak J. Estimation of total, protein-bound, and nonprotein sulfhydryl groups in tissue with Ellman’s reagent. Analytical biochemistry. 1968; 25: 192-205.Sedlak J. Estimation of total, protein–bound, and nonprotein sulfhydryl groups in tissue with Ellman’s reagent. Analytical biochemistry. 1968; 25: 192–205.Fridovich J. Superoxide Dismutase: Improved assays and an assay applicable to acrylamid gels. Analytical biochemistry. 1971; 44: 276-8.Fridovich J. Superoxide Dismutase: Improved assays and an assay applicable to acrylamid gels. Analytical biochemistry. 1971; 44: 276–8.Русанова Д.В., Судакова Н.Г. Взаимосвязь реактивности церебральных сосудов и состояния центральных афферентных проводящих структур при воздействии металлической ртути. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2013; 3-2(91): 27-31.Rusanova D.V., Sudakova N.G. The relationship between the reactivity of cerebral vessels and the state of central afferent conducting structures under the influence of metallic mercury. Acta Biomedica Scientifica. 2013; 3(2): 27–31 (in Russian).Русанова Д.В., Лахман О.Л. Состояние центральных и периферических проводящих структур у пациентов в отдалённом периоде хронической ртутной интоксикации. Медицина труда и промышленная экология. 2015; (5): 14-7.Rusanova D.V., Lakhman O.L. The state of central and peripheral conducting structures in patients in the long-term period of chronic mercury intoxication. Medicina truda i promyshlennaya ekologiya. 2015; (5): 14–7 (in Russian).Kormos V., Gaszner B. Role of neuropeptides in anxiety, stress, and depression: from animals to humans. Neuropeptides. 2013; 4(6): 401-19.Kormos V., Gaszner B. Role of neuropeptides in anxiety, stress, and depression: from animals to humans. Neuropeptides. 2013; 4(6): 401–19.Paul J., Gottmann K., Lessmann V. NT-3 regulates BDNF-induced modulation of synaptic transmission in cultured hippocampal neurons. Neuroreport. 2010; 12(12): 2635-39.Paul J., Gottmann K., Lessmann V. NT–3 regulates BDNF–induced modulation of synaptic transmission in cultured hippocampal neurons. Neuroreport. 2010; 12(12): 2635–39.Petruska J.C., Kitay B., Boyce V.S., Kaspar B.K.Intramuscular AAV delivery of NT-3 alters synaptic transmission to motoneurons in adult rats. Eur. J. Neurosci. 2010; 32(6): 997-1005.Petruska J.C., Kitay B., Boyce V.S., Kaspar B.K. Intramuscular AAV delivery of NT–3 alters synaptic transmission to motoneurons in adult rats. Eur. J. Neurosci. 2010; 32(6): 997–1005.Nakajima K., Honda S., Tohyama Y., Imai Y. Neurotrophin secretion from cultured microglia. J. Neurosci Res. 2010; 65(4): 322-31.Nakajima K., Honda S., Tohyama Y., Imai Y. Neurotrophin secretion from cultured microglia. J. Neurosci Res. 2010; 65(4): 322–31.Fang M., Yuan Y., Lu J., Li H.E. Scutellarin promotes microglia-mediated astrogliosis coupled with improved behavioral function in cerebral ischemia. Neurochem Int. 2016; 97: 154-171.Fang M., Yuan Y., Lu J., Li H.E. Scutellarin promotes microglia–mediated astrogliosis coupled with improved behavioral function in cerebral ischemia. Neurochem Int. 2016; 97: 154–171.Nakajima K., Honda S., Tohyama Y., Imai Y. Neurotrophin secretion from cultured microglia. J. Neurosci Res. 2010; 65(4): 322-31.Nakajima K., Honda S., Tohyama Y., Imai Y. Neurotrophin secretion from cultured microglia. J. Neurosci Res. 2010; 65(4): 322–31.Fang M., Yuan Y., Lu J., Li H.E. Scutellarin promotes microglia-mediated astrogliosis coupled with improved behavioral function in cerebral ischemia. Neurochem Int. 2016; 97: 154-71.Fang M., Yuan Y., Lu J., Li H.E. Scutellarin promotes microglia–mediated astrogliosis coupled with improved behavioral function in cerebral ischemia. Neurochem Int. 2016; 97: 154–71.Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б., Наумова О.В., Дьякович О.А. Системный анализ взаимосвязей между биохимическими показателями у лиц, экспонированных ртутью. Гигиена и санитария. 2018; 97(10): 990-94Kudaeva, I.V., Masnavieva L.B., Naumova O.V., Dyakovich O.A. Systematic analysis of the relationship between biochemical parameters in persons exposed to mercury. Gigiyena i sanitariya. 2018; 97(10): 990–4 (in Russian).White R.P., Vallance P., Markus H.S. Effect of inhibition of nitric oxide synthase on dynamic cerebral autoregulation in humans. Clin. Sci. 2014; 99: 555-60White R.P., Vallance P., Markus H.S. Effect of inhibition of nitric oxide synthase on dynamic cerebral autoregulation in humans. Clin. Sci. 2014; 99: 555–60.Сенюк О.Ф., Скоробогатько О.В., Тарасенко П.Д. Исследование физиологических функций церулоплазмина человека. Влияние церулоплазмина на иммуноциты в норме и при патологии. Биохимия. 2014; 59(10): 1503-10Senyuk O.F., Skorobogatko O.V., Tarasenko P.D. Investigation of physiological functions of human ceruloplasmin. The effect of ceruloplasmin on immunocytes in normal and pathological conditions. Biokhimiya. 2014; 59(10): 1503–10 (in Russian).

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