Оценка реакции организма военнослужащих в Арктике по показателям крови в условиях водопользования местными ресурсами

Введение. Неблагоприятное влияние условий среды обитания и профессиональных факторов отражается на физиологических константах организма работающих, среди которых показатели крови [1–5]. Показатели гемограмм оцениваются у различных когорт здоровых [6–11], для изучения реакции организма в период адаптации к синергичным факторам обучения [12][13], в спорте [14][15].

Их изменения обнаруживаются и при влиянии климатических условий Арктики [16]. В условиях полярной ночи у летного состава с диагнозом тех или иных сердечно-сосудистых заболеваний при приспособлении к летному труду выявлены статистически значимые изменения в периферической крови [17][18].

При этом отмечается, что стабильность физико-химических параметров жидкостей внутренней среды наиболее четко отражает степень влияния факторов внешней среды на организм по сравнению, например с изменением уровня гормонов, диапазоном колебаний концентрации веществ в моче [19].

Цель исследования – оценить реакцию организма военнослужащих в Арктике по показателям крови в условиях использования талой из снега питьевой воды.

Материалы и методы. Наблюдение провели в июне–августе 2022 г.

Объект исследования – венозная кровь военнослужащих, проходящих службу по контракту (n = 51). Отбор проб крови проведен методом случайной выборки. Наблюдаемая группа осуществляла профессиональную деятельность в Арктике на территории за 73° с. ш. Пробы крови (примерно через 12 часов голодания, воздержания от приема алкоголя и курения) отбирала медицинская сестра Таймырской межрайонной больницы (г. Дудинка) утром натощак в вакуумные пробирки. Они укладывались в штатив и контейнер без заморозки крови, доставлялись к 11.30 в аэропорт г. Норильска, самолетом доставлялись в Красноярск. В 16.00 пробы поступали в Центральную научно-исследовательскую лабораторию Красноярского государственного медицинского университета (ЦНИЛ). Стандартными методами анализировали показатели красной, белой частей и тромбоцитов¹. Анализ крови и содержание в плазме электролитов (кальций общий, магний, фосфор неорганический) определяли гематологической системой фирмы Abbott (США), анализатором AU5800, кальций ионизированный, калий, натрий, хлориды – анализатором электролитов AVL9180.

Определили длительность профессиональной деятельности в условиях Арктики. Оценили условия питьевого водопользования. Отбирали пробы воды в соответствии с ГОСТ². Пробы самолетом в течение 2–3 часов после отбора без заморозки и добавления консервантов доставлялись в г. Красноярск, где проводили санитарно-химические исследования для определения соответствия нормативному документу³. Лабораторные испытания проводили в ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН”», институте биофизики.

Статистический материал обработали на ПЭВМ с использованием программного пакета Statistica 6.1. Проводили определение проверки нормальности по критерию Смирнова, рассчитывали средние величины и ошибки средних (М ± m).

Результаты. Длительность профессиональной деятельности в условиях Арктики составила 5,7 ± 0,3 года.

Для питьевого водопользования использовалась талая из снега вода, получаемая с помощью дизельной снегоплавильной установки. Вода собиралась в накопительную емкость, из которой по распределительной сети подавалась в обслуживаемые и жилые помещения.

Органические микроэлементы, участвующие в биологических процессах (например, железо, цинк, медь, молибден и др.), необходимые для функционирования человека, были определены в минимальных количествах (табл. 1). Железо было ниже допустимого уровня в 1,2–1,6 раза. Максимальное значение меди было в 22,2 раза меньше допустимого, цинка – в 52,1 раза. Максимальные и минимальные значения содержания в водах натрия колебались в пределах в 11,6–21,9 раза ниже допустимой величины, а магния – в 5,7–29,1 раза. Незначительным было содержание и калия с кальцием (ниже нормы в 9,0–34,1 раза). По жесткости величины были меньше допустимого значения в 4,8–17,9 раза. Перманганатная окисляемость указывала на практическое отсутствие в воде органических элементов. Содержание токсических элементов (алюминий, мышьяк, бор, барий, висмут, кадмий, никель, свинец, стронций, ванадий, кобальт, сурьма) и др. (селен, хром, литий) было минимальным или они отсутствовали вовсе.

Общий анализ крови показал, что все средние величины, кроме палочкоядерных нейтрофилов, были в пределах нормы (табл. 2).

Вместе с тем оценка индивидуальных данных выявила ряд негативных изменений (табл. 3). Так, у 39,2 % обследованных лиц количество эритроцитов было ниже нормы или на уровне нижней границы нормы. У остальных 60,8 % их число составило (5,3 ± 0,05) × 10¹²/л. Сниженный и находящийся на уровне нижней границы нормы гематокрит определен в 19,6 % проб. У остальных 80,4 % лиц объемная фракция эритроцитов была в пределах 47,0 ± 0,35 %.

Средняя концентрация гемоглобина в эритроците (MCHC) была на уровне нижней границы нормы у каждого седьмого обследованного лица. В свою очередь, были выявлены лица, у которых средний объем эритроцита (MCV) был выше нормы.

Все средние данные по оценке содержания минеральных веществ в плазме крови были в пределах нормы (табл. 4). Однако обратило внимание, что кальций ионизированный и общий, магний и фосфор были в нижних зонах референтных границ.

Оценка индивидуальных показателей выявила ряд особенностей. Так, легкая гиперкалиемия была обнаружена у 19,6 % обследованных лиц (5,2–5,4 Ммоль/л) и у 1 человека (2,0 %) – умеренная (6,6 Ммоль/л). Доля лиц, у которых уровень натрия был в зоне нижней границы нормы (в пределах 136–138 Ммоль/л), составила 35,3 %. Кальций ионизированный у третьей части ВПСК был ниже нормы, составляя 1,11–1,14 Ммоль/л. Медиана (Me) общего кальция составила 2,14; доля лиц, у которых он был ниже Me, достигала 29,4 %. Me фосфора составила 0,83; доля лиц, у которых он был ниже ее, составила 47,1 %. Me магния была равной 0,77; доля лиц, у которых маний не превышал медиану, составила 54,9 %, из них у значительной части он не достигал нижней границы нормы. У 31,4 % уровень хлоридов был в нижней зоне границ нормы (от 97,0 до 99,0 Ммоль/л).

Обсуждение. В Арктике ряд подразделений военнослужащих используют для питьевого водоснабжения талую воду из снега. В нашем случае оно было таким же. В анализируемых пробах питьевой воды было незначительное содержание как макроэлементов (магний, кальций, натрий, калий), так и микроэлементов, таких как марганец, медь и цинк, железо. Авторы других исследований также отметили, что это водообеспечение неадекватно для потребностей организма военнослужащих (они же работающие), обозначили необходимость дополнительной минерализации воды [20–22]. Однако не проведены исследования по возможному негативному влиянию на организм потребления несоответствующей нормативному документу² такой питьевой воды.

Полученные результаты по определению содержания электролитов в плазме крови позволяют свидетельствовать о нарушении водно-электролитного баланса организма при использовании для водоснабжения талой из снега воды. Наши данные подтверждаются результатами предыдущих исследований, где показано, что длительное употребление маломинерализованной воды, а также дефицит солей кальция в пище приводят к изменению ряда показателей уровня водно-солевого и минерального обмена в организме полярников: снижение содержания солей кальция в крови и моче, изменение времени кровотечения и свертывания крови, диуреза и водопотребления, кислотно-щелочного равновесия и удельного веса мочи [23].

На непосредственный риск для здоровья указывают и данные солесодержания минеральных веществ в пробах питьевой воды. Так, показано, что минимальное безопасное содержание магния в воде должно быть не менее 10 мг/л, кальция – не менее 20 мг/л, общая минерализация не ниже 1,3 мг/л [24]. В исследованных пробах все показатели были значительно ниже минимально допустимых. Такая вода оказывает прямое воздействие на слизистую оболочку кишечника, метаболизм и гомеостаз минеральных веществ и другие функции организма [24].

Условия холода в Арктике приводят к прогрессирующему снижению легочной вентиляции, потребления кислорода. Длительное их влияние формирует синдром полярной гипоксии – патологии, приводящей к снижению потребления организмом кислорода. Это может приводить к гипоксии и развитию патологических изменений в организме [25]. Патогенез гипоксии сложен, имеет смешанный характер, приводящий к нарушению активности дыхательных ферментов под действием экстремальных погодно-климатических факторов [26][27]. При этом снижается уровень гемоглобина в крови, увеличивается число эритроцитов, развиваются железодефицитные состояния. Такие изменения установлены у полярников в период влияния холода. Кроме того, авторы исследований не указывали, какой водой для питьевых целей пользовались обследованные группы людей.

Наше исследование проведено в летний период года, и описанного авторами явления по показателям крови мы не выявили. Уровень гемоглобина был у всех обследованных в норме. Наоборот, количество эритроцитов у значительной доли работающих лиц снизилось или было на уровне нижней границы нормы. Значит, в основе были другие факторы риска.

В условиях Арктики проводились исследования по оценке гемограмм у военнослужащих по контракту. Авторы отмечали, что качество питьевой воды, бедной минеральными солями, может привести к обезвоживанию организма [20][21].

В ряде исследований по оценке гемограмм у военнослужащих в условиях работ от одного года или трех лет не обнаружено каких-либо сдвигов в показателях крови [13]. Другие авторы также в течение трех лет наблюдения изменений гемограмм у здоровых военнослужащих не установили; их выявили только у лиц с сердечно-сосудистой патологией [17]. Но в этих публикациях также не акцентировался вопрос о доброкачественности питьевого водоснабжения.

Известно, что при нарушениях водно-солевого обмена организма – восполнении потерянной жидкости бессолевыми растворами развивается патологическое состояние в виде гипотонической гипергидратации⁴ [28]. Для нее, в частности, характерно снижение количества эритроцитов, снижение уровня гемоглобина, снижение гематокрита, снижение средней концентрации гемоглобина в эритроците и повышение среднего объема эритроцита. Картина показателей крови, подобная данному состоянию, была установлена у ряда обследованных лиц в нашем исследовании: у 39,2 % военнослужащих эритроциты были ниже нормы или на уровне нижней границы нормы; сниженный или находящийся на уровне нижней границы нормы гематокрит – у 19,6 %; средняя концентрация гемоглобина в эритроците на уровне нижней границы нормы – у 3,7 %; у 17,6 % – выше нормы средний объем эритроцита. Таким образом, показатели крови в условиях Арктики при использовании для питьевых нужд воды с низкой минерализацией свидетельствуют о начальных признаках развивающегося нарушения водно-солевого обмена организма работающих, которые отразились на показателях крови и могут привести к росту сердечно-сосудистых заболеваний [20].

Что касается дефицита палочкоядерных нейтрофилов в крови, возможно, это также связано с недостаточным поступлением в организм минеральных веществ (например, железа, меди), а также витаминов группы В, фолиевой кислоты [29]. Однако это предположение нуждается в дополнительно исследовании. В случае подтверждения подобного результата можно будет судить о влиянии на неспецифическую резистентность [30].

Выводы

1. Используемая для питьевых нужд талая из снега вода характеризуется низкой минерализацией, низкой жесткостью (кальций ниже нормы до 34,2 раза, магний – меньше до 29,1 раза). Наличие электролитного дисбаланса в организме доказывали превышение в сыворотке крови калия у 21,6 %, недостаток ионизированного кальция (у 29,4 %), магния (у 17,6 %); натрий, фосфор, хлор в нижней зоне нормы у 29,4–47,1 % обследованных лиц.

2. По индивидуальным показателям низкие или находящиеся на уровне нижней границы нормы значения эритроцитов выявлены у 39,2 %, гематокрит – у 19,6 %, средняя концентрация гемоглобина в эритроците – у 13,7 %, доля палочкоядерных нейтрофилов составила 0,55 ± 0,04 % при норме 1–6 %; повышенный средний объем эритроцита – у 17,6 %.

3. Длительное использование для питьевых нужд воды из снега свидетельствует о начальных признаках нарушения водно-солевого обмена организма, соответствующего гипотонической гипергидратации, а также, возможно, и влиянию на неспецифическую резистентность организма.