Особенности иммунного профиля работников предприятия цветной металлургии в условиях контаминации биосред редкоземельными элементами (на примере тулия)

Введение. Активное использование редкоземельных элементов, в том числе и тулия (Tm), в различных технологических процессах повышает риски нарушения здоровья, связанные с профессиональной деятельностью работника.

Цель исследования — изучить особенности иммунного профиля работников предприятия цветной металлургии в условиях контаминации биосред редкоземельными элементами (на примере тулия).

Материалы и методы. Обследованы 35 работников предприятия цветной металлургии. Группу сравнения составили работники с уровнем концентрации тулия в крови в границах референтного интервала (n=17), группу наблюдения — работники, в крови которых содержание тулия в 2 раза превышает верхний предел референтных значений (n=18). Методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой изучено содержание тулия в биосредах (кровь). Методом проточной цитометрии выполнена детекция Annexin V-FITC⁺7AAD⁺-лимфоцитов (поздний апоптоз/некроз), иммуноферментным — IL6, TNF, IgE общий, аллергосорбентным — специфический IgG к лантаноидам.

Результаты. Установлено, что у работников группы наблюдения в 2,3 раза повышено содержание общего IgE и в 2,0 раза экспрессия специфического IgG к лантаноидам по отношению к результатам группы сравнения (р<0,05). Обнаружено, при избыточном содержании тулия в крови отмечается ингибирование клеточной гибели на 15% относительно значений группы сравнения.

Ограничения исследования. Ограничения исследования связаны с ограниченностью выборки.

Этика. Протокол исследования одобрен комитетом по биомедицинской этике локальным этическим комитетом ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН» № 2 от 22.03.2023 г. Исследование выполнено согласно требованиям, изложенным в Хельсинкской декларации ВМА «Этические принципы медицинских исследований с участием человека в качестве испытуемого» (1964 г., 2013 г.). Добровольное информированное согласие на участие в исследовании и использовании персональных данных подписано всеми участниками.

Участие авторов:
Долгих О.В. — разработка концепции исследования, интерпретация данных, редактирование рукописи;
Алексеев В.Б. — интерпретация данных, редактирование рукописи;
Дианова Д.Г. — разработка концепции и дизайна исследования, анализ и интерпретация данных, написания текста рукописи;
Вдовина Н.А. — сбор, обработка данных.

Финансирование. Исследование выполнялось в рамках научно-исследовательской работы НИОКТР № 121081900044‑4, рег. № ИКРБС, и не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 18.06.2024 / Дата принятия к печати: 02.08.2024 / Дата публикации: 15.09.2024

1. Brouziotis A.A., Giarra A., Libralato G., Pagano G., Guida M., Trifuoggi M. Toxicity of rare earth elements: An overview on human health impact. Front. Environ. Sci. 2022; 10: 2022. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.948041

2. Sager M., Wiche O. Rare earth elements (REE): origins, dispersion, and environmental implications — a comprehensive review. Environments. 2024; 11(2): 24. https://doi.org/10.3390/environments11020024

3. Pagano G., Guida M., Tommasi F., Oral R. Health effects and toxicity mechanisms of rare earth elements-Knowledge gaps and research prospects. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015; 115: 40–48. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2015.01.030

4. Liu H., Liu H., Yang Z., Wang K. Bone mineral density in population long-term exposed to rare earth elements from a mining area of China. Biol. Trace. Elem. Res. 2021; 199(2): 453–464. https://doi.org/10.1007/s12011-020-02165-0

5. Adeel M., Lee J.Y., Zain M., Rizwan М., Nawab А., Ahmad M.A. et al. Cryptic footprints of rare earth elements on natural resources and living organisms. Environment. International. 2019; 127: 785–800. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.022

6. Oladipo H.J., Tajudeen Y.A., Taiwo E.O., Muili A.O., Yusuf R.O., Jimoh S.A. et al. Global environmental health impacts of rare earth metals: insights for research and policy making in Africa. Challenges. 2023; 14(2): 20. https://doi.org/10.3390/challe14020020

7. Fleurbaix E., Parant M., Maul A., Cossu-Leguille C. Toxicity of lanthanides on various fish cell lines. Ecotoxicology. 2022; 31: 1147–1157. https://doi.org/10.1007/s10646-022-02574-y

8. Zhang Q., O’Brien S., Grimm J. Biomedical applications of lanthanide nanomaterials, for imaging, sensing and therapy. Nanotheranostics. 2022; 6(2): 184–194. https://doi.org/10.7150/ntno.65530

9. Schubert D., Dargusch R., Raitano J., Chan S.W. Cerium and yttrium oxide nanoparticles are neuroprotective. BBRC. 2006; 342(1): 86–91. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2006.01.129

10. Hanana Н., Turcotte P., Pilote M., Auclair J., Gagnon C. Biomarker assessment of lanthanum on a freshwater invertebrate, Dreissena polymorpha. SOJ Biochemistry. 2017; 3: 9–17. https://doi.org/10.15226/2376-4589/3/1/00120

11. Duosiken D., Yang R., Dai Y., Marfavi Z., Lv Q., Li H., Sun K., Tao K. Near-infrared light-excited reactive oxygen species generation by thulium oxide nanoparticles. J. Am. Chem. Soc. 2022; 144(6): 2455–2459. https://doi.org/10.1021/jacs.1c11704

12. Obitz D., Gkika K.S., Heller M., Keyes T.E., Metzler‑Nolte N.A phototoxic thulium complex exhibiting intracellular ROS production upon 630 nm excitation in cancer cells. ChemComm. 2023; 59(14). https://doi.org/10.1039/D2CC06209G

13. Perry J., Minaei E., Engels E., Ashford B.G., McAlary L., Clark J.R. et al. Thulium oxide nanoparticles as radioenhancers for the treatment of metastatic cutaneous squamous cell carcinoma. Phys. Med. Biol. 2020; 65(21): 215018. https://doi.org/10.1088/1361-6560/abaa5d

14. Rodushkin I., Ödman F., Olofsson R., Burman E., Axelsson M.D. Multi-element analysis of body fluids by double-focusing ICP-MS. Recent Research Developments in Pure & Applied Analytical Chemistry. 2001; 5: 51–66.

15. Zaitseva N.V., Dolgikh O.V., Dianova D.G. Exposure to airborne nickel and phenol and features of the immune response mediated by E and G immunoglobulins. Health Risk Analysis. 2023; 2: 160–168.

16. Lin C., Kadono T., Yoshizuka K., Furuichi T., Kawano T. Effects of fifteen rare-earth metals on Ca2+ influx in tobacco cells. Z. Naturforsch., C: Biosci. 2006; 61(1–2): 74–80. https://doi.org/10.1515/znc-2006-1-214

17. Hou F., Huang J., Qing F., Guo T., Ouyang S., Xie L. et al. The rare-earth yttrium induces cell apoptosis and autophagy in the male reproductive system through ROS-Ca2+-CamkII/Ampk axis. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2023; 263: 115262. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.115262

18. Sweeney K.J., Han X., Müller U.F. A ribozyme that uses lanthanides as cofactor. Nucleic Acids Res. 2023; 51(14): 7163–7173. https://doi.org/10.1093/nar/gkad513

19. Sojka B., Liskova A., Kuricova M. et al. The effect of core and lanthanide ion dopants in sodium fluoride-based nanocrystals on phagocytic activity of human blood leukocytes. J. Nanopart. Res. 2017; (19): 68. https://doi.org/10.1007/s11051-017-3779-9

20. Rosa C.P., Belo T.C.A., Santos N.C.M., Silva E.N., Gasparotto J., Corsetti P.P., de Almeida L.A. Reactive oxygen species trigger inflammasome activation after intracellular microbial interaction. Life Sci. 2023; 331: 122076. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2023.122076

21. Мачарадзе Д.Ш. Современные клинические аспекты оценки уровней общего и специфических IgE. Педиатрия. 2017; 96(2): 121–127.