zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2023-63-12-774-780gsyyrpzurniimtpe-3347Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРазработка прогностической модели для оценки риска развития асбестоза на основании результатов молекулярно-генетических исследованийDesign of a prognostic model for assessing the risk of developing asbestosis based on the results of molecular genetic studieshttps://orcid.org/0000-0003-3186-8024КузьминаЛюдмила П.KuzminaLyudmila P.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9891-2790АнохинНиколай НиколаевичAnokhinNikolay N.

Научный сотрудник лаборатории медико-биологических исследований ФГБНУ «НИИ МТ», канд. мед. наук

e-mail: anohinmt@mail.ru

Research associate at the Laboratory of Biomedical Research at the Izmerov Research Institute of Occupational Health, Cand. of Sci. (Med.)

e-mail: anohinmt@mail.ru

anohinmt@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0359-1785ХотулеваАнастасия Г.KhotulevaAnastasia G.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7024-6634КисляковаАгата А.KisljakovaAgata A.noemail@neicon.ruФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова»РоссияIzmerov Research Institute of Occupational HealthRussian Federation2023090120246312774780Copyright © Кузьмина Л.П., Анохин Н.Н., Хотулева А.Г., Кислякова А.А., 20242024Кузьмина Л.П., Анохин Н.Н., Хотулева А.Г., Кислякова А.А.Kuzmina L.P., Anokhin N.N., Khotuleva A.G., Kisljakova A.A.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/3347Введение

Введение. Профилактические мероприятия, включающие разработку системы диагностики ранних признаков изменения состояния здоровья работников и прогноз индивидуальных рисков развития заболевания, направленные на сохранение трудовых ресурсов, снижение инвалидизации и продление трудового долголетия, являются безусловным приоритетом в медицине труда.

Цель исследования — разработка прогностической модели риска развития асбестоза на основании молекулярно-генетических исследований у работников предприятий по добыче и обогащению хризотилового асбеста.

Материалы и методы

Материалы и методы. На основании исследований, ранее проведённых в лаборатории медико-биологических исследований ФГБНУ «НИИ МТ», определён комплекс информативных и значимых в развитии асбестоза у работников предприятия по добыче и обогащению хризотилового асбеста однонуклеотидных полиморфных вариантов генов для использования в качестве предикторов при построении прогностической модели.

Обследовано 136 человек, работавших на предприятии по добыче и обогащению хризотилового асбеста, сформировано две группы, сопоставимые по стажу, пылевой нагрузке, возрасту и полу: 68 бывших работников основных производственных специальностей с установленным диагнозом асбестоз и 68 работников без бронхолёгочной патологии.

Была рассчитана экспозиционная доза хризотилсодержащей пыли с учётом процента времени нахождения на рабочем месте и выполнено молекулярно-генетическое исследование однонуклеотидных полиморфных вариантов генов IL-1β rs16944, IL-4 rs2243250, TGF-β1 rs1800471, SOD-2 rs4880 и MMP-9 rs17576.

Результаты

Результаты. Разработана прогностическая модель для определения вероятности развития асбестоза у работников предприятия по добыче и обогащению хризотилового асбеста на основе определения однонуклеотидных полиморфных вариантов генов IL-1β rs16944, SOD-2 rs4880 и MMP-9 rs17576. Результаты молекулярно-генетического исследования обследуемого вносятся в формулу и при полученном значении вероятности развития асбестоза, равном или выше порогового (0,582), работник включается в группу высокого риска. Чувствительность и специфичность разработанной модели составили 70,1% и 70,6%, соответственно.

Заключение

Заключение. Молекулярно-генетические показатели могут выступать в роли предикторов в развитии асбестоза у работников производства по добыче и обогащению хризотила и могут быть использованы для формирования групп высокого риска при проведении профилактических мероприятий.

Этика

Этика. Исследование проведено с соблюдением этических стандартов, гарантирующих уважение ко всем субъектам исследований и защиту их здоровья и прав в соответствии с требованиями Хельсинкской Декларации Всемирной Медицинской Ассоциации. Все лица, включённые в исследование, дали информированное добровольное согласие на обследование согласно Федеральному закону от 21.11.2011 № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации». Проведение исследования одобрено заключением локального комитета по этике ФГБНУ «НИИ МТ» (протокол заседания этического комитета ФГБНУ «НИИ МТ» № 9 от 29.11.2016 г.).

Участие авторов

Участие авторов:Кузьмина Л.П. — концепция и дизайн исследования, редактирование;Анохин Н.Н. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;Хотулева А.Г. — концепция и дизайн исследования, написание текста;Кислякова А.А. — концепция и дизайн исследования, обработка данных, написание текста.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 30.11.2023 / Дата принятия к печати: 08.12.2023 / Дата публикации: 29.12.2023

 

 

Introduction

Introduction. Preventive measures, including the development of a system for diagnosing early signs of changes in the health status of employees and predicting individual risks of developing the disease, aimed at preserving labor resources, reducing disability and extending working life expectancy, are an absolute priority in the field of occupational safety.

The aim of the study to develop a prognostic model of the risk of developing asbestosis based on molecular genetic studies in employees of enterprises for the extraction and enrichment of chrysotile asbestos.

Materials and methods

Materials and methods. Based on studies previously conducted in the Laboratory of Biomedical Research at the Izmerov Research Institute of Occupational Health, scientists have identified a set of informative and significant single-nucleotide polymorphic gene variants for use as predictors in the construction of a prognostic model in the development of asbestos in workers of enterprises for the extraction and enrichment of chrysotile asbestos. We examined 136 people who worked at the enterprise for the extraction and enrichment of chrysotile asbestos. The researchers formed two groups comparable in terms of work experience, dustiness, age and gender: 68 former employees of the main production specialties with an established diagnosis of asbestos and 68 workers without bronchopulmonary pathology.

The authors calculated the exposure dose of chrysotile-containing dust and calculated it taking into account the percentage of time spent at the workplace, and also performed a molecular genetic study of single-nucleotide polymorphic variants of the genes IL-1β rs16944, IL-4 rs2243250, TGF-β1 rs1800471, SOD-2 rs4880 and MMP-9 rs17576.

Results

Results. A predictive model has been developed to determine the probability of developing asbestosis in workers of an enterprise for the extraction and enrichment of chrysotile asbestos based on the determination of single nucleotide polymorphisms IL-1β rs16944, SOD-2 rs4880 and MMP-9 rs17576. The results of genetic tests are entered into the formula and if the resulting probability of developing asbestosis is equal to or higher than the threshold (0.582), the employee is included in the high-risk group. The sensitivity and specificity of the developed model were 70.1% and 70.6%, respectively.

Conclusion

Conclusion. Molecular genetic indicators can act as predictors in the development of asbestosis in workers of the chrysotile extraction and enrichment industry and can be used to form high-risk groups during preventive measures.

Ethics

Ethics. The study was conducted in compliance with ethical standards that guarantee respect for all research subjects and the protection of their health and rights in accordance with the requirements of the Helsinki Declaration of the World Medical Association. All persons included in the study gave informed voluntary consent to the examination in accordance with Federal Law No. 323-FZ dated 11/21/2011 "On the Basics of Public Health Protection in the Russian Federation". The study was approved by the conclusion of the local Ethics committee of Izmerov Research Institute of Occupational Health (minutes of the meeting of the Ethics committee of Izmerov Research Institute of Occupational Health No. 9 dated 11/29/2016).

Keywords

Keywords: asbestos; asbestosis; single nucleotide polymorphism; predisposition genes; risk assessment; cytokines; antioxidant enzymes; proteolysis; interleukin-1β; matrix metalloproteinase 9; superoxide dismutase 2

Contribution

Contribution:Kuzmina L.P. — concept and design of the study, editing;Anokhin N.N. — research concept and design, data collection and processing, text writing;Khotuleva A.G. — concept and design of the study, writing the text;Kislyakova A.A. — research concept and design, data processing, text writing.

Funding

Funding. The study had no funding.

Conflict of interests

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

Received

Received: 30.11.2023 / Accepted: 08.12.2023 / Published: 29.12.2023

 

 

асбестасбестозоднонуклеотидный полиморфизмгены предрасположенностиоценка рискацитокиныферменты антиоксидантной системыпротеолизинтерлейкин-1βматриксная металлопротеиназа 9супероксиддисмутаза 2asbestosasbestosissingle nucleotide polymorphismpredisposition genesrisk assessmentcytokinesantioxidant enzymesproteolysisinterleukin-1βmatrix metalloproteinase 9superoxide dismutase 2ReferencesБухтияров И.В., Кузьмина Л.П., Головкова Н.П., Измерова Н.И., Лескина Л.М., Котова Н.И. и др. Разработка комплекса приоритетных мер по интеграции инструментов оценки условий труда для формирования уровней ­профессиональных рисков. Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(9): 558–565. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-9-558-565Bukhtiyarov I.V., Kuzmina L.P., Golovkova N.P., Izmerova N.I., Leskina L.M., Kotova N.I. et al. Development of a set of priority measures for the integration of tools for assessing working conditions for the formation of occupational risk levels. Med. truda i prom. ekol. 2022; 62(9): 558–565. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-9-558-565 (in Russian)Измеров Н.Ф. и др. Асбестообусловленная патология: диагностика, клиника, патоморфология, профилактика и реабилитация: пособие для врачей. М-во здравоохранения и соц. развития Рос. Федерации, Рос. акад. мед. наук, Науч. совет «Мед.-экол. проблемы здоровья работающих». М., 2008.Izmerov N.F. et al. Asbestos-related pathology: diagnosis, clinic, pathomorphology, prevention and rehabilitation: a manual for doctors. Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation, Russian Academy of Medical Sciences, Scientific Council «Medical and Environmental problems of workers’ health». Moscow, 2008 (in Russian).Измеров Н.Ф. Хризотиловый асбест и здоровье. Профсоюзы и хризотил: Сб. докладов и выступлений. Международная конференция. Асбест: НО «Хризотиловая ассоциация». 2007: 7–17Izmerov N.F. Chrysotile asbestos and health. Trade unions and chrysotile: Collection of reports and speeches. International Conference. Asbestos: NPO «Chrysotile Association». 2007; 7–17(in Russian).Казицкая А.С., Панев Н.И., Ядыкина Т.К., Гуляева О.Н., Евсеева Н.А. Генетические и биохимические аспекты формирования профессионального хронического пылевого бронхита. Мед. труда и пром. экол. 2019; 59(6): 342–347. https://doi.org/10.31089/1026–9428–2019–59–6–342–347Kazitskaya A.S., Panev N.I., Yadykina T.K., Gulyaeva O.N., Evseeva N.A. Genetic and biochemical aspects of formation of professional chronic dust bronchitis. Med. truda i prom. ekol. 2019; 59(6): 342–347. https://doi.org/10.31089/1026–9428–2019–59–6–342–347 (in Russian)Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном человека и гены «предрасположенности» (Введение в предиктивную медицину). Интермедика. 2000: 272.Baranov V.S., Baranova E.V., Ivashhenko T.Je., Aseev M.V. The human genome and the genes of «predisposition» (Introduction to predictive medicine). Intermedika. 2000: 272 (in Russian).Liu G., Cheresh P., Kamp D.W. Molecular basis of asbestos-induced lung disease. Annual review of pathology. 2013; 8: 161–87.Liu G., Cheresh P., Kamp D.W. Molecular basis of asbestos-induced lung disease. Annual review of pathology. 2013; 8: 161–87.Пылев Л.Н., Васильева Л.А., Смирнова О.В., Везенцев А.И., Гудкова Е.А. Активные радикалы кислорода и волокнистый (асбестовый) канцерогенез. Токсикологический вестник. 2009; 1: 27–30.Pylev L.N., Vasil’eva L.A., Smirnova O.V., Vezencev A.I., Gudkova E.A. Active oxygen radicals and fibrous (asbestos) carcinogenesis. Toksikologicheskij vestnik. 2009; 1: 27–30 (in Russian).Величковский Б.Т. Новые представления о патогенезе профессиональных заболеваний лёгких пылевой этиологии. Пульмонология. 1995; (1): 6–16.Velitchkovski В.T. New supposition about pathogenesis of pulmonary occupational diseases of dust etiology. Pulmonologiya. 1995; (1): 6–16 (in Russian).Величковский Б.Т. Основные патогенетические механизмы профессиональных заболеваний лёгких пылевой этиологии. Мед. труда и пром. экол. 1999; 8: 20–27.Velitchkovski В.T. The main pathogenetic mechanisms of occupational lung diseases of dust etiology. Med. truda i prom. ekol. 1999; 8: 20–27 (in Russian)Коркина Л.Г., Величковский Б.Т. Роль свободных радикалов кислорода в пылевой патологии лёгких. Кислородные радикалы в химии, биологии и медицине: сборник науч. трудов. 1988: 153–163.Korkina L.G., Velichkovskij B.T. The role of oxygen free radicals in the dust pathology of the lungs. Kislorodnye radikaly v khimii, biologii i meditsine: sbornik nauch. trudov. 1988: 153–163 (in Russian).Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З., Бондарь И.А., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания. Новосибирск: Сибирское университетское издательство. 2017: 284.Men’shhikova E.B., Zenkov N.K., Lankin V.Z., Bondar’ I.A., Trufakin V.A. Oxidative stress. Pathological conditions and diseases. Novosibirsk: Siberian University Publishing House. 2017: 284 (in Russian).Ходос М.Я., Казаков Я.Е., Видревич М.Б., Брайнина Х.З. Окислительный стресс и его роль в патогенезе. Вестник уральской медицинской академической науки. 2017; 14(4): 381–398. https://doi.org/10.22138/2500-0918-2017-14-4-381-398Hodos M.Ja., Kazakov Ja.E., Vidrevich M.B., Brajnina H.Z. Oxidative stress and its role in pathogenesis. Vestnik ural’skoj meditsinskoj akademicheskoj nauki. 2017; 14(4): 381–398 https://doi.org/10.22138/2500-0918-2017-14-4-381-398 (in Russian).Хурцилавы О.Г., Плужникова Н.Н., Накатиса Я.А. Оксидативный стресс и воспаление: патогенетическое партнерство. СПб.: СЗГМУ им. И.И. Мечникова. 2012: 340.Hurcilavy O.G., Pluzhnikova N.N., Nakatisa Ja.A. Oxidative stress and inflammation: Pathogenetic Partnership. St. Petersburg: I.I. Mechnikov NWSMU. 2012: 340 (in Russian).Eskdale J., Kube D., Tesch H. , Gallagher G. Mapping of the human IL10 gene and further characterization of the 5’ flanking sequence. Immunogenetics. 1997; 46 (2): 120–128.Eskdale J., Kube D., Tesch H., Gallagher G. Mapping of the human IL10 gene and further characterization of the 5’ flanking sequence. Immunogenetics. 1997; 46(2): 120–128.Gu X., Ning Q., Wang H., Wang Y., Yu Y. Association of transforming growth factor-β1 gene polymorphisms in pneumoconiosis susceptibility: a meta-analysis. International Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2016; 9(11): 21144–21155.Gu X., Ning Q., Wang H., Wang Y., Yu Y. Association of transforming growth factor-β1 gene polymorphisms in pneumoconiosis susceptibility: a meta-analysis. International Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2016; 9(11): 21144–21155.Казицкая А.С., Михайлова Н.Н., Жукова А.Г., Горохова Л.Г. Иммунные механизмы формирования профессиональной пылевой патологии бронхолегочной системы. Медицина труда и промышленная экология. 2018; (6): 33–38. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2018-6-33-38Kazitskaya A.S., Mikhailova N.N., Zhukova A.G., Gorokhova L.G. Immune mechanisms underlying occupational bronchopulmonary diseases due to dust. Med. truda i prom. ekol. 2018; (6): 33–38 https://doi.org/10.31089/1026-9428-2018-6-33-38 (in Russian).Измеров Н.Ф., Чучалин А.Г. и др. Профессиональные заболевания органов дыхания. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2015: 792Izmerov N.F., Chuchalin A.G. Occupational diseases of the respiratory system. Moscow: GEOTAR-Media. 2015: 792 (in Russian).Baggiolini M., Shnider J., Bretz U., Dewald B., Ruch W. Cellular mechanism of proteinase release from inflammatory cells and the degradation of extra cellular proteins. Ciba Foundation symposium. 1979; 75: 105–121.Baggiolini M., Shnider J., Bretz U., Dewald B., Ruch W. Cellular mechanism of proteinase release from inflammatory cells and the degradation of extra cellular proteins. Ciba Foundation symposium. 1979; 75: 105–121Kelada S.N., Eaton D.L., Wang S.S., Rothman N.R., Khoury M.J. The role of genetic polymorphisms in environmental health. Environmental Health Perspectives. 2003; 111; 8: 1055–1064.Kelada S.N., Eaton D.L., Wang S.S., Rothman N.R., Khoury M.J. The role of genetic polymorphisms in environmental health. Environmental Health Perspectives. 2003; 111(8): 1055–1064Безрукавникова Л.М., Анохин Н.Н., Цидильковская Э.С. Ассоциация молекулярно-генетических маркеров и показателей оксидативного стресса у работающих в контакте с пылью асбеста. Медицина труда и промышленная экология. 2019; 59(9): 560Bezrukavnikova L.M., Anokhin N.N., Cidilkovskaja Je.S. Association of molecular genetic markers and indicators of oxidative stress in workers in contact with asbestos dust. Med. truda i prom. ekol. 2019; 59(9): 560 (in Russian).Кузьмина Л.П., Хотулева А.Г., Ковалевский Е.В., Анохин Н.Н., Цхомария И.М. Ассоциация полиморфных вариантов генов цитокинов и ферментов антиоксидантной системы с развитием асбестоза. Медицина труда и промышленная экология. 2020; 60(12): 898–903.Kuzmina L.P., Khotuleva A.G., Kovalevskiy E.V., Anokhin N.N., Chomarija I.M. Association of polymorphic variants of cytokine genes and enzymes of the antioxidant system with the development of asbestos. Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology. 2020; 60(12): 898–903 (in Russian)Кузьмина Л.П., Хотулева А.Г., Анохин Н.Н. Молекулярно-генетические маркеры системы цитокинов в прогнозировании риска развития и тяжести течения асбестоза. Медицина труда и промышленная экология. 2019; 59(9): 668–669.Kuzmina L.P., Khotuleva A.G., Anokhin N.N. Molecular genetic markers of the cytokine system in predicting the risk of development and severity of the course of asbestos. Med. truda i prom. ekol. 2019; 59(9): 668–669 (in Russian).Кузьмина Л.П., Бухтияров И.В., Ковалевский Е.В., Хотулева А.Г., Безрукавникова Л.М., Анохин Н.Н. и др. Научное обоснование методологии оценки риска развития асбестобусловленных заболеваний у работников, подвергающихся воздействию хризотилового асбеста, на основе определения молекулярных маркеров. Актуальные проблемы медицины труда. 2018: 603–610.Kuzmina L.P., Bukhtiyarov I.V., Kovalevskiy E.V., Khotuleva A.G., Bezrukavnikova L.M., Anokhin N.N. et al. Scientific substantiation of the methodology for assessing the risk of asbestos-related diseases in workers exposed to chrysotile asbestos, based on the determination of molecular markers. Aktual’nye problemy meditsiny truda. 2018: 603–610 (in Russian).Feletto E., Kovalevskiy E.V., Schonfeld S.J., Moissonnier M., Olsson A., Bukhtiyarov I.V. et al. Developing a company-specific job exposure matrix for the Asbest Chrysotile Cohort Study. Occup. Environ. Med. 2021; 8. https://doi.org/10.1136/oemed-2021-107438Feletto E., Kovalevskiy E.V., Schonfeld S.J., Moissonnier M., Olsson A., Bukhtiyarov I.V. et al. Developing a company-specific job exposure matrix for the Asbest Chrysotile Cohort Study. Occup Environ Med. 2021; 8. https://doi.org/10.1136/oemed-2021-107438

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