Введение. Алюминиевое производство всё ещё занимает лидирующие позиции в мире. По данным 2023 г., в компании «РУСАЛ» работало около 57 тыс. сотрудников, а вместе с переработчиками в смежных секторах — около 200 тыс. человек [1]. В добыче алюминия, представляющей собой этапный процесс, можно выделить ряд вредных производственных факторов: запылённость рабочего места, шум, высокие температуры, а также вибрацию, электромагнитное воздействие [2]. Как бы ни совершенствовали процессы очистки рабочих цехов, даже с переходом на новую технологию предварительно обожжённых анодов, параметры загрязнения воздуха в цехах сохраняются высокими. Кроме основного вредного фактора, выбросов фторида натрия, в воздухе присутствует глинозем (оксид алюминия), фторуглеродистые соединения, криолит, сажа. В составе аэрозольных частиц воздуха цехов есть гидрофторид, железо, никель, хром, сера и др. Самыми часто встречающимися являются частицы с респирабельным размером до 10 мкм, в том числе ультратонкие частицы до 0,5 мкм, наночастицы (60–100 нм) [3]. При проведении замеров показателя нерастворимых фторидов в цехах как с технологией самообжигающихся анодов (ТСА), так и с технологией предварительно обожжённых анодов (ТПОА) выявлено превышение предельно допустимых концентраций (в 1,5–2,5 раза) на рабочих местах электролизников, машинистов крана, анодчиков и операторов автоматизированного процесса производства алюминия (АППА) [4]. Заболевания нижних дыхательных путей у рабочих алюминиевого производства стоят на втором месте после поражения опорно-двигательного аппарата [5]. Токсическое действие фтора на лёгкие осуществляется путём активации окислительного стресса, индукции апоптоза лейкоцитов, фибробластов, альвеолоцитов, эпителиальных клеток лёгких. За счёт выброса белков острой фазы и активных форм кислорода происходит разрушение клеточных мембран форменных элементов крови, сопровождающееся гемостазом и нарушением микроциркуляции [6–8]. Чем длительнее контакт лёгких с фтором, тем более значимы изменения лёгочной ткани. Воздействие фтора больше 6 лет даёт атрофию слизистых оболочек дыхательных путей [9]. Ведущими заболеваниями лёгких у работников алюминиевой отрасли является хронический необструктивный бронхит, хроническая обструктивная болезнь лёгких (ХОБЛ), бронхиальная астма [10].

В современном мире сердечно-лёгочная патология считается самой распространённой. При рассмотрении коморбидного статуса у пациентов с ХОБЛ особенно часто выявляется артериальная гипертензия (АГ), ишемическая болезнь сердца (ИБС), нарушения ритма [11]. При обследовании пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями, страдающими ХОБЛ, установлено резкое снижение показателей эффективности коронарного кровотока на фоне бронхиальной обструкции. Растущая частота сердечных сокращений у пациентов с лёгочной обструкцией приводит к сокращению диастолы и, соответственно, к снижению кровотока в коронарных артериях. Хроническая гипоксия активирует процессы эндотелиальной дисфункции, а значит, повышает риски тромбообразования и приводит к нарушению баланса синтеза вазодилатирующих агентов [12].

Роль токсического действия фтора и его соединений на сердечно-сосудистую систему достаточно значима и может быть отнесена к дополнительному фактору риска сердечно-сосудистых заболеваний, наравне с курением, избыточной массой тела и другими. У работников, страдающих хронической фтористой интоксикацией, по данным ультразвукового исследования установлены атеросклеротические изменения как минимум в одном из сосудистых бассейнов [13]. Также у данной категории пациентов чаще выявляются признаки артериальной гипертензии и развитие дислипидемии [14].

Таким образом, при проведении обследования пациентов с хронической профессиональной интоксикацией соединениями фтора (ХПИСФ) стоит уделять особое внимание пациентам со сложным коморбидным фоном, а именно заболеваниям сердечно-лёгочного континуума.

Цель исследования — изучить кардиореспираторные нарушения у работников основных профессий алюминиевой промышленности.

Материалы и методы. На базе ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» (НИИ КПГПЗ) обследовано 173 работника алюминиевого завода (электролизники, анодчики, литейщики, мастера газоочистки, монтажники на ремонте ванн), из них: с установленным диагнозом ХПИСФ — 110 человек (первая группа), с отдельными признаками воздействия фтора (ОПВФ) на скелет — 63 человека (вторая группа). Все обследованные мужчины в возрасте от 40 до 60 лет, средний возраст первой группы составил 51,85±0,35 года, второй группы — 49,79±0,7 года (р=0,62). Стаж работы у пациентов с ХПИСФ составил 25,06±0,53 года, у пациентов с ОПВФ — 24,9±0,76 года (р=0,88).

Диагнозы ХПИСФ и ОПВФ устанавливались врачебной комиссией в соответствие с клиническими рекомендациями при стационарном обследовании рабочих алюминиевой промышленности со стажем работы не менее 10 лет, на основании данных санитарно-гигиенических характеристик условий труда, рентгенологических обследований, клинических, биохимических анализов. Всем обследуемым было проведено исследование функции внешнего дыхания (ФВД) с оценкой показателей форсированной жизненной ёмкости лёгких (ФЖЕЛ), объёма форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ₁), индекса отношения ФЖЕЛ/ОФВ₁, максимальной объёмной скорости в процентах от ЖЕЛ (МОС) 25, 50, 75 на спироанализаторе компании «Нейрософт».

Ультразвуковое исследование сердца выполнено на системе экспертного класса «Vivid E9» фирмы-производителя General Electric с использованием секторального датчика (2,5 МГц). Измеряли стандартные линейные и объёмные показатели левого и правого желудочков (ЛЖ, ПЖ), которые индексировали к площади поверхности тела (ППТ). Формулу Тейхольца использовали для расчёта фракции выброса (ФВ) ЛЖ. Наличие и тип диастолической дисфункции (ДД) ЛЖ и ПЖ оценивали в импульсном режиме допплер-эхокардиографии в верхушечном 4-камерном сечении и в режиме спектральной тканевой допплерографии. Определяли скорости трансмитральных и транстрикуспидальных потоков в раннюю и позднюю диастолы (Е, А, м/с), их соотношение (Е/А), движение миокарда в области межжелудочковой перегородки (МЖП) и латеральной стенки ЛЖ и ПЖ в раннюю диастолу (Eа), в позднюю диастолу (Аа) и их отношение, время изоволюмического расслабления ЛЖ (IVRT), время замедления потока Е (DT), а также оценивали индексы объёмов левого и правого предсердий (ИЛП, ИПП).

Полученные данные обработаны с применением пакета программ STATISTICA 10.0, нормальность распределения признаков оценивалась с использованием показателей асимметрии и эксцесса; связь между признаками анализировалась при помощи расчёта коэффициента корреляции Пирсона (r). Значимость различий показателей между группами оценивалась c помощью непараметрического U-критерия Манна–Уитни. Данные представлены в виде медиан (Me) и квартилей (25 и 75‰). Значимыми принимались различия при р<0,05.

Обследование пациентов соответствовало этическим стандартам биоэтического комитета ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» (протокол заседания № 4, § 2 от 18 ноября 2021 года), разработанным в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (редакция 2013 г.). Все обследованные дали письменное информированное согласие на участие в исследовании.

Результаты. Проанализирована частота нарушений функции внешнего дыхания в изучаемых группах. Достоверных различий между пациентами с ХПИСФ и пациентами с ОПВФ выявлено не было. Нарушения функции внешнего дыхания выявлялись у 34,8% пациентов с ХПИСФ и у 35,9% с ОПВФ (р=0,75). Результаты спирометрии представлены в таблице 1.

Несмотря на отсутствие достоверности различий в частоте нарушений функции внешнего дыхания, мы выявили более частое поражение мелких бронхов у стажированных работников основных профессий алюминиевой промышленности. Респирабельный размер частиц аэрозольной смеси с соединениями фтора легко преодолевает крупные бронхи и оседает в мелких, вызывая как местное раздражающее действие, провоцирующее спазм, так и хронический воспалительный процесс с привлечением медиаторов воспаления, развитием отёка слизистой, нарушением проходимости мелких бронхов. Среди обследованных стажированных алюминщиков со снижением показателей МОС 75 преобладали пациенты с диагнозом бронхита, единичными случаями бронхиальной астмы и ХОБЛ. Значимых различий в количественных показателях ФВД также не было выявлено (табл. 2).

Так как одним из главных факторов риска развития ХОБЛ является курение, был проведён анализ количества курящих в исследуемых группах: курили 44,04% пациентов с ХПИСФ и 45,31% с ОПВФ (р=0,96). Процент курильщиков среди работников с респираторными нарушениями лёгких и работников без патологии дыхания значимо не различался (50,82% в группе работников с наличием респираторных нарушений и 41,07% в группе без нарушений функции внешнего дыхания (р=0,425)).

На функциональные показатели сердца в первую очередь оказывают влияние сердечно-сосудистые заболевания. У всех обследованных, за исключением наличия у некоторых сопутствующей артериальной гипертензии, другой патологии, которая могла бы повлиять на систолическую и диастолическую функции сердца, не установлено. Артериальная гипертензия выявлялась одинаково часто в обеих группах пациентов: 58,72% и 60,0% (р=0,87).

Для анализа функциональных эхокардиографических показателей все обследуемые были разделены на 2 группы в зависимости от наличия респираторных нарушений: группа пациентов с нарушением функции внешнего дыхания (61 пациент) и пациенты с отсутствием нарушений дыхательной функции (112 пациентов).

Значимые различия выявлены в показателях тканевого допплера, отражающих диастолическую функцию правого желудочка (Еа/Аа ПЖ) и тенденцию аналогичного показателя левого желудочка (табл. 3).

В количественных показателях, отражающих функцию желудочков, значимо различались допплеровские параметры диастолической функции ЛЖ (скорость замедления раннего трансмитрального диастолического потока и время изоволюмического расслабления ЛЖ) и ПЖ (отношение скоростей движения в раннюю и позднюю диастолы в области латеральной стенки ПЖ), а также систолическое давление в лёгочной артерии (Сист. ДЛА) в сторону увеличения в группе пациентов с респираторными нарушениями (табл. 4).

При проведении корреляционного анализа выявлены значимые взаимосвязи между длительностью стажа работы во вредных условиях труда и МОС 75 (–0,151; р=0,05), а также: ОФВ1 и Еа/Аа ПЖ (0,193; р=0,023); ФЖЕЛ и Еа/Аа ПЖ (0,211; р=0,015); ОФВ₁ и Сист. ДЛА (–0,215; р=0,007); ОФВ₁ и IVRT (–0,162; р=0,042); ОФВ₁ и DT (–0,173; р=0,029); ЖЕЛ и IVRT (–0,237; р=0,003); ЖЕЛ и DT (–0,239; р=0,002).

Обсуждение. Среди патологий лёгких одной из наиболее тяжёлых по течению и развитию осложнений является хроническая обструктивная болезнь лёгких. Годичная летальность от ХОБЛ может доходить до 3 млн человек [15].

В проведённом исследовании процент работников алюминиевой промышленности, страдающих респираторными нарушениями, достигал 35%. Частота выявления патологии лёгких у работников алюминиевого завода с диагнозом ХПИФС и ОПВФ, как курящих, так и не курящих не дала достоверных различий. Стаж курения не был ведущим фактором. Более значимым оказался стаж работы во вредных условиях. Поскольку токсичность фтора настолько высока, что способна нивелировать действие других факторов риска заболеваний лёгких, поэтому даже отдельные признаки воздействия фтора могут сопровождаться выраженными системными эффектами, и порог токсического действия ниже, чем принято считать. Чем длительнее экспозиция токсических доз фтора на лёгкие, тем более выражено отрицательное действие на проходимость мелких бронхов. По нашим данным, между длительностью работы алюминщиков в условиях загрязнённого воздуха цехов и снижением показателя МОС 75, отражающим проходимость мелких бронхов, была выявлена прямая достоверная корреляционная связь. Можно предположить, что это обусловлено респирабельным размером вредных частиц в воздухе рабочей зоны и их сложным составом [4].

Роль токсического действия фтора и его соединений на сердечно-сосудистую систему достаточно значима, и может быть отнесена к дополнительному фактору риска сердечно-сосудистых заболеваний, наравне с курением, избыточной массой тела и другими. Токсическое действие фтора на сердце начинается на клеточном уровне. Являясь высокоактивным ионом, тропным к металлопротеиназам, фтор ингибирует большое количества ферментных систем. Снижается активность супероксиддисмутазы 2, каталазы, глутатионпероксиазы и глутатинотрансферазы, что приводит к снижению антиоксидантной защиты миокарда и провоцирует окислительный стресс. Провоспалительные эффекты фтора реализуются через выброс в кровоток фактора некроза опухоли α, С-реактивного белка, интерлейкинов 1,2,6,8,9,12,18 и содействуют накоплению в сердечной мышце повышенного уровня хемотаксического белка 1, моноцитов [16–18]. Данный процесс формирует лизис миофиламентов, дезорганизацию митохондрий и разрушает ткани сердечной мышцы. Инфильтрация сосудистой стенки макрофагами приводит к её утолщению, нарушению микроциркуляции и развитию эндотелиальной дисфункции. Поражение кальциевых каналов приводит к накоплению кальция в цитоплазме кардиомиоцитов, эндотелиоцитов сосудов, снижается способность клеток к расслаблению и развивается гипертонус сосудистой стенки. Вторым механизмом токсического действия фтора на сердце является его способность вмешиваться в систему гемостаза (нарушение начального этапа агрегации тромбоцитов, активация внешних механизмов коагуляции с развитием внутрисосудистого свёртывания и снижением фибринолиза) [19]. Водно-солевой обмен также является мишенью токсического действия фтора. Нарушение баланса электролитов повышает объём циркулирующей крови, что нагружает сердечно-сосудистую систему. В сочетании с гипертонусом сосудистой стенки это приводит к развитию артериальной гипертензии. Таким образом, суммарный прямой токсический эффект фторидов обусловлен повреждением сердечной мышцы, а опосредованный — развивающейся артериальной гипертензией. В клинико-диагностическом плане данные эффекты проявляются диастолической дисфункцией сердца. Пациенты с хроническими заболеваниями лёгких, особенно ХОБЛ и бронхиальной астмой, испытывают постоянное увеличение постнагрузки на правые отделы сердца, что запускает развитие диастолической дисфункции правого желудочка [20]. По данным проведённого исследования у алюминщиков с патологией лёгких была выявлена диастолическая дисфункция правого желудочка. Также прослеживается тенденция к развитию диастолической дисфункции левого желудочка, что может быть связано уже с прямым повреждающим действием фтора на миокард. Полученные результаты совпадают с представленными в литературе данными.

Заключение. Респираторные нарушения выявлялись у стажированных работников алюминиевой промышленности вне зависимости от наличия у них хронической профессиональной интоксикации соединениями фтора.

У работников алюминиевого завода с наличием респираторных нарушений выявлено формирование диастолической дисфункции сердца с преобладающим поражением правого желудочка и тенденцией к дисфункции левого.

Токсические эффекты фтора реализуются посредством активации окислительного стресса, активности провоспалительных цитокинов, провоцирующих хронический системный воспалительный процесс, а также прямым токсическим действием на миокард.

Для диагностики кардиореспираторных нарушений у стажированных работников основных профессий алюминиевого производства не реже 1 раза в год необходимо проведение скрининговой эхокардиографии и спирометрии с обязательной оценкой МОС 25–75.