Репродуктивное здоровье женщин является одним из важных факторов, влияющих на демографические процессы в стране [1, 2]. Бесспорно, что формирование репродуктивных нарушений происходит не только в детском или подростковом возрасте, а начиная с периода внутриутробного развития девочки [3]. Одной из первых систем, реагирующих на воздействие радиационного фактора, является гипоталамо-гипофизарно-яичниковая система. Нарушается цикличность работы системы, что, в свою очередь, приводит к росту числа гинекологических заболеваний, нарушений менструальной функции, бесплодию [4, 5]. Большое значение в становлении репродуктивного здоровья отводится функционированию щитовидной железы [6]. Физиологическое содержание гормонов щитовидной железы необходимо не только для становления функционирования репродуктивной системы девочки, но и для формирования рецепторов гипоталамуса, чувствительных к эстрогенам, и продукции в необходимом количестве фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов [5]. Избыток и недостаток тиреоидных гормонов влечет за собой нарушение процессов овуляции, недостаточность лютеиновой фазы цикла, нарушения менструального цикла, бесплодие [4—6].
Одним из основных критериев оценки состояния окружающей среды является здоровье населения, проживающего на территории, подвергшейся воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды [7]. Наиболее отрицательным фактором антропогенной агрессии является воздействие ионизирующего излучения [6, 7]. Начало испытаниям ядерных зарядов положено первым в СССР наземным взрывом на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 г., именно он оказал наиболее сильное влияние на здоровье жителей не только Казахстана, но и Алтайского края [8]. Всего на полигоне проведено 470 взрывов, из них 113 в атмосфере [8]. Жители прилегающих сел Алтайского края, находившиеся на следе радиационного воздействия протяженностью около 270 км, получили эффективную дозу, превышающую 25 сЗв, при этом коллективная доза составила 19203 чел.-Зв [8]. Все увеличивающееся широкое использование ионизирующего излучения в народном хозяйстве, происходящие ядерные катастрофы, ядерные испытания, проводимые на протяжении 40 лет и более, придают особую актуальность изучению отдаленных последствий радиационного воздействия, особенно на репродуктивную систему.
Цель исследования — изучить диапазон репродуктивных нарушений у трех поколений женщин: непосредственно находившихся на следе ядерного взрыва 29 августа 1949 г. (прародительницы, праматери), их дочерей (матери, первое поколение потомков) и их внучек (второе поколение потомков).
Материал и методы
Дизайн исследования
Характер исследования: поперечное контролируемое проспективное обсервационное.
Критерии соответствия и анализ в подгруппах
Критерии включения в основную группу: женщины (n=233), находившиеся в зоне радиационного воздействия Семипалатинского ядерного полигона и получившие максимальные эффективные дозы 25 сЗв и более, которые составили первую подгруппу основной группы. Во вторую подгруппу основной группы вошли дочери (n=247) женщин, которые находились в зоне указанного радиационного воздействия и получили максимальные эффективные дозы 25 сЗв и более. В третью подгруппу основной группы вошли внучки (n=112) женщин, находившихся в зоне указанного радиационного воздействия и получивших максимальные эффективные дозы 25 сЗв и более. Для каждого поколения женщин существовали контрольные группы, включавшие 96, 126, 53 человека соответственно. Критерии включения в соответствующую подгруппу контрольной группы: женщины и их потомки не находились на следе ядерных взрывов, не подвергались профессионально вредным факторам воздействия, имели одинаковый социальный статус, временные рамки проживания, возраст, проживали на территории сельской местности. Критерий исключения: отказ от участия в обследовании.
Описание медицинского вмешательства
Исследование проходило в 2 этапа.
На первом этапе изучено состояние здоровья праматерей и матерей путем опроса, осмотра, анализа медицинской документации, лабораторных, функциональных методов обследования. Поскольку повреждающему действию радиационного фактора наиболее подвержены звенья системы «гипоталамус — гипофиз — надпочечники — яичники», а также щитовидная железа, использовались следующие методы исследования. Гормональный профиль оценивали по уровню гормонов гипофиза (это фолликулостимулирующий (ФСГ), лютеинизирующий (ЛГ), пролактин (ПРЛ), тиреотропный гормон (ТТГ)); яичников (эстрадиол, прогестерон); щитовидной железы (тироксин (Т4), трийодтиронин (Т3)); надпочечников (кортизол). Исследовали антитела к тиреоглобулину (ТГ) с помощью иммуноферментного анализа. Систему иммунитета обследовали стандартными скрининговыми методами с использованием проточного цитофлуометра и моноклональных антител (Beckman Coulter, Inc., США). Для оценки функционального состояния гипоталамо-гипофизарной системы дополнительно использовали результаты исследования электрической активности мозга (ЭЭГ), данных реоэнцефалографии (РЭГ) о нарушениях кровообращения в сосудах головного мозга. Проводилось ультразвуковое исследование гениталий, молочных желез, щитовидной железы.
На втором этапе изучали состояние здоровья второго поколения потомков женщин, находившихся в зоне радиационного воздействия. Проведено клиническое и параклиническое обследование, включающее опрос, осмотр женщин, изучение иммунного статуса путем анализа параметров иммунограмм. Исследование гормонального профиля включало определение содержания в сыворотке крови гормонов гипофиза: ФСГ, ЛГ, ПРЛ и яичников (прогестерона). Функцию щитовидной железы у второго поколения потомков оценивали по содержанию ТТГ, Т3, Т4. Методом проточной цитофлуориметрии на проточном цитофлуориметре Epix XL (Beckman Coulter, Inc., США) с помощью моноклональных антител BD Simultest (Becton Dickinson, США) изучили субпопуляционную структуру иммунокомпетентных клеток. Проводили ультразвуковое исследование гениталий, молочных желез.
Условия проведения
На первом этапе, в 1992—1994 гг., исследование проводилось путем выезда бригады врачей-специалистов и работы на уровне центральных районных больниц на территории Рубцовского района (с. Веселоярск), Локтевского района, Угловского района Алтайского края. На втором этапе, в 2011—2014 гг., обследование осуществлялось в тех же лечебных учреждениях.
Этическая экспертиза
Исследование утверждено на заседании Регионального этического комитета в ФГБОУ ВО «АГМУ» Минздрава России (протокол №12 от 08.11.12).
Статистический анализ
Принципы расчета размера выборки: размер выборки предварительно не рассчитывался.
Методы статистического анализа данных
Абсолютное число и доля этих значений заданы для качественных признаков. Формула для нахождения доли: P=m/n, где n — общее число исследуемых пациентов, при этом m из них обладают изучаемым признаком. Признаки количественные при нормальном распределении представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения (X±σ).
Значения долевых показателей представлены в виде доверительных интервалов. С помощью критерия Фишера (если сумма частот меньше 20) и критерия χ2 с поправкой Йейтса (если сумма частот больше 20) проводилось определение значимых различий по частотам между сравниваемыми группами. Проведена проверка на соответствие нормальному распределению с использованием теста на равенство дисперсий (двухвыборочного F-теста). После этого сравнение количественных признаков проводилось с применением двухвыборочного t-теста с одинаковыми или различными дисперсиями в зависимости от полученных результатов. При сравнении средних величин, не поддающихся нормальному распределению в двух группах, использовали непараметрический критерий Манна—Уитни (U). Обработка результатов исследований проводилась с помощью пакета прикладных программ Statistica 7.0, Excel 2007.
Результаты
Основные результаты исследования
Изучая частоту соматической патологии у женщин, находившихся на следе ядерного взрыва 29 августа 1949 г., их потомков в первом и втором поколениях, выявили высокую распространенность патологии. У праматерей она в 1,8 раза выше, чем в сопоставляемой контрольной группе, 4643,8 и 2625,0 случая на 1000 обследованных соответственно (p=0,0008); у матерей — в 3,2 раза выше по сравнению с контрольной подгруппой (3453,4 и1061,5 случая на 1000 обследованных соответственно; p=0,0001). Среди женщин второго поколения потомков частота соматической патологии практически в 3 раза выше, чем в контрольной группе (2517,9 и 849,1 случая на 1000 обследованных соответственно; p<0,001). Значительный груз соматической патологии является неблагоприятным фоном для репродуктивного потенциала женщин.
В структуре заболеваемости у поколения праматерей по сравнению с сопоставляемой контрольной группой преобладали болезни сердечно-сосудистой системы (66,1±4,2 и 15,6±3,8 случая на 100 обследованных соответственно; p=0,001), у поколения матерей — болезни органов дыхания (39,6±3,9 и 17,9±3,6 случая на 100 обследованных соответственно; p=0,01), у второго поколения потомков — болезни эндокринной системы (54,5±9,2 и 15,1±1,3 случая на 100 обследованных соответственно; p=0,001). Высокая частота соматической патологии, прежде всего патологии эндокринной системы, сказывается и на репродуктивном статусе данной когорты женщин. Подтверждением этого является рост гинекологической заболеваемости в поколениях, прежде всего связанной с нейроэндокринной дисфункцией.
Сходство структуры гинекологической патологии проявляется прежде всего ранним началом первой менструации у прародительниц (13,5±1,4 и 12,8±1,2 года; p<0,01) и потомков во втором поколении (14,6±1,6 и 13,6±1,4 года; p=0,01) по сравнению с сопоставляемыми контрольными группами. Частота нарушений менструального цикла у праматерей превышала в 3 раза показатели контрольной группы (43,4±6,4 и 14,6±7,1 на 100 обследованных соответственно; p=0,0001), у матерей — превышала в 2 раза (63,6±6,0 и 43,4±6,4 на 100 обследованных соответственно; p=0,0001), у внучек — превышала в 14,6 раза (27,7±8,3 и 1,9±0,5 на 100 обследованных соответственно; p=0,0002). На основании результатов исследования у всех трех поколений женщин выявлен высокий уровень гормонально зависимых заболеваний, таких как миома матки, функциональные кисты яичников, патология молочных желез. Рост частоты гинекологической патологии в поколениях реализовался прежде всего в нарушении репродуктивной функции. Так, бесплодие зарегистрировано практически у каждой третьей (27,7%) женщины второго поколения потомков, что связано не только с ростом воспалительных заболеваний гениталий, но и с эндокринной дисфункцией; при этом в контрольной группе бесплодие отмечено лишь у 3,8% (p=0,0007).
Данные нейрофизиологических исследований прародительниц и первого поколения потомков показали выраженность сосудистых нарушений у 100% прародительниц и у 61,1% женщин первого поколения потомков, что чаще, чем в контрольной группе, в 1,2 раза (p<0,05).
Анализ уровня повреждения гипоталамо-гипофизарно-яичниковой системы у прародительниц показал, что частота гиперпролактинемии в 7,1 раза выше, чем у женщин сопоставляемой контрольной группы (19,2% и 2,7% соответственно; p=0,001). Впрочем, у женщин первого поколения потомков сохраняется та же тенденция (11,4% и 3,3% соответственно; p=0,001). При функциональной форме гиперпролактинемии уровни гонадотропных гормонов не имели статистически значимых различий, но были более низкими по сравнению с таковыми в контрольной группе. Все это отразилось на функциональном состоянии яичников. У всех трех поколений женщин по сравнению с сопоставляемыми контрольными группами отмечаются преобладание недостаточности лютеиновой фазы цикла, ановуляция, низкий уровень прогестерона во второй фазе цикла.
Более низкие показатели овариального резерва у женщин первой подгруппы основной группы подтверждает ранняя менопауза, средний возраст наступления которой составил 46,3±5,6 года (50,2±3,5 года в группе контроля; p=0,0001). Важную роль в нарушении гомеостаза при радиационном воздействии играет гипофункция щитовидной железы, которая наблюдалась у 18,6% прародительниц (что больше, чем в группе контроля) и в большинстве случаев сопровождалась повышением выработки пролактина (p=0,01), оказывающего отрицательное влияние на функционирование яичников и приводящего к ановуляции и нарушениям менструального цикла. В поколениях потомков также прослеживается рост патологии щитовидной железы.
У внучек, несмотря на отсутствие повреждающего воздействия радиационного фактора, отмечается высокая частота патологии щитовидной железы (45,5%; p=0,0001) с высокой долей аутоиммунных тиреоидитов (11,6%; p=0,039) в сочетании с гипотиреозом (15,2%; p=0,007).
Анализ частоты и структуры воспалительных заболеваний гениталий показал высокую заболеваемость в трех поколениях, превышающую показатели в сопоставляемых контрольных группах: у праматерей — в 1,4 раза чаще, чем в контрольной группе (43,4±6,4 и 30,2±9,2 случая на 100 обследованных соответственно; p=0,01), у их дочерей — в 1,6 раза чаще (38,9±6,1 и 24,6±7,5 случая на 100 обследованных соответственно; p=0,001), у внучек — в 2,1 раза чаще (64,3±8,9 и 30,2±1,7 случая на 100 обследованных соответственно; p=0,0001). В структуре заболеваний у праматерей и матерей преобладали сальпингоофориты, у второго поколения потомков — хронические эндометриты, при этом частота медицинских абортов и использование внутриматочных контрацептивов в сопоставляемых группах не различались. Высокая частота воспалительных заболеваний, вероятнее всего, связана с изменениями иммунной системы. Нами прослежен характер изменений иммунной системы в поколениях женщин. У праматерей и матерей наблюдались достаточно похожие изменения в виде более низкого процентного содержания T-лимфоцитов (CD3+), цитотоксических T-клеток (CD8+), высокого иммунорегуляторного индекса (соотношение CD4+/CD8+) (таблица). У второго поколения потомков, вступившего в репродуктивный период в настоящее время, в отсутствие негативного влияния радиационного фактора прослеживаются следующие однонаправленные дисфункциональные изменения в лимфоцитарном звене клеточного иммунитета: прежде всего более низкие показатели цитотоксической субпопуляции T-клеток (CD8+), повышение иммунорегуляторного индекса (соотношения CD4+/CD8+), более низкий фагоцитарный индекс (см. таблицу).
Таблица. Показатели иммунной системы у прародительниц, находившихся в зоне радиационного воздействия, их потомков в первом и втором поколениях
| Показатели (%) | Поколение праматерей (n=14) | Контрольная группа 1 (n=15) | Поколение матерей (n=16) | Контрольная группа 2 (n=15) | Поколение внучек (n=67) | Контрольная группа 3 (n=30) |
| T-лимфоциты (CD3+) | 57,7±4,4* | 72,1±4,4 | 74,4±4,5 | 72,4±4,3 | 67,1±5,1 | 66,9±5,4 |
| Цитотоксические T-клетки (CD8+) | 10,9±1,8* | 25,0±4,4 | 16,2±4,9** | 24,0±4,1 | 22,4±4,3*** | 25,5±3,8 |
| Иммунорегуляторный индекс (соотношение CD4+/CD8+) | 4,0±1,1* | 1,6±0,2 | 3,3±0,4** | 1,8±0,8 | 1,9±0,4*** | 1,6±0,3* |
| Фагоцитарный индекс | 63,7±6,6 | 57,6±7,5 | 63,5±9,2 | 57,2±7,3 | 52,2±7,5 | 56,5±6,1*** |
Примечание. Данные представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения (X±σ). * — p<0,05 уровень статистической значимости различий между поколением праматерей и контрольной группой 1; ** — p<0,05 уровень статистической значимости различий между поколением матерей и контрольной группой 2; *** — p<0,05 уровень статистической значимости различий между вторым поколением потомков и контрольной группой 3.
Более низкие показатели относительного содержания количества T-лимфоцитов (CD3+), цитотоксических T-клеток (CD8+), высокий иммунорегуляторный индекс (соотношение CD4+/CD8+) свидетельствуют о снижении защитных сил организма, о гипореактивном ответе иммунной системы и, как следствие, о повышении аутоиммунной агрессии.
Нежелательные явления
Нежелательных явлений не отмечено.
Обсуждение
Обсуждение основного результата исследования
Воздействие ионизирующего излучения приводит к нарушению в гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси с изменением гормональной секреции [9]. В нашем исследовании мы подтвердили это не только данными реоэнцефалографии, показавшей недостаточность кровенаполнения в вертебробазилярной артерии и гипертонус церебральных сосудов, но и выявлением гормонального дисбаланса у обследованных женщин. Клинически эти нарушения у прародительниц проявились ранним началом первой менструации, высокой частотой гормонально зависимой патологии, нарушениями менструального цикла.
Имеется достаточное количество исследований, показавших влияние радиации на фолликулярный аппарат яичников [9], которое клинически подтверждается более ранней менопаузой у прародительниц, находившихся в зоне радиационного воздействия.
Значение щитовидной железы в эндокринной регуляции репродуктивной функции очевидно [3, 4, 6], впрочем, как и то, что щитовидная железа является одной из критических мишеней при воздействии ионизирующего излучения [3, 4, 10]. Обследование трех поколений женщин с целью выявления заболеваний щитовидной железы на территории Казахстана, прилегающей к бывшему Семипалатинскому испытательному ядерному полигону, так же как и в нашем исследовании на территории Алтайского края, показало высокую частоту гипотиреоза и аутоиммунного тиреоидита [10].
В настоящее время экологическая обстановка в изучаемом районе не отличается от таковой в других районах Алтайского края. Более высокую заболеваемость эндокринной системы у второго поколения потомков можно объяснить, скорее всего, влиянием радиационного фактора, в том числе на гипоталамо-гипофизарную ось прародительниц, ростом груза соматической патологии родителей и прародителей, а также высокой вероятностью внутриутробного программирования данной патологии, передающейся в поколениях [11].
Известно, что именно иммунная система является еще одним основным критическим органом-мишенью при воздействии ионизирующего излучения [8]. Выявленные изменения в иммунной системе у женщин, находившихся на следе ядерного взрыва, вероятнее всего, свидетельствуют о прямом повреждающем влиянии ионизирующего излучения. В последующих поколениях потомков (первом и втором) изменения, скорее всего, вызваны накоплением определенных HLA-генотипов [8], детерминирующих развитие иммунопатологических синдромов, что находит свое клиническое подтверждение прежде всего в том диапазоне репродуктивных нарушений, которые проявились во втором поколении потомков. Прежде всего это рост частоты воспалительных заболеваний женских половых органов [11], в большей степени хронического эндометрита, что в совокупности с гормональной дисфункцией проявилось в виде высокой частоты нарушений менструального цикла и, как следствие, в нарушении репродуктивной функции.
Ограничения исследования
Ограничения исследования не зарегистрированы.
Заключение
Таким образом, выявленный диапазон нарушений репродуктивной функции у всех трех поколений свидетельствует о повреждающем радиационном воздействии на репродуктивную систему прародительниц и генетическую и эпигенетическую передачу груза патологии потомкам второго поколения в виде сниженного репродуктивного потенциала.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Дударева Ю.А., Гурьева В.А.
Сбор и обработка материала — Дударева Ю.А., Гурьева В.А.
Статистический анализ данных — Дударева Ю.А., Гурьева В.А.
Написание текста — Дударева Ю.А., Гурьева В.А.
Редактирование — Дударева Ю.А., Гурьева В.А.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.