Оценка информативности исследования содержания формальдегида в биологических средах организма работающих для целей биомониторинга

Введение. Формальдегид ‒ убиквитарный токсикант, способный проникать в организм человека как экзогенным путем, так и образовываться эндогенно. Эффективность мониторинга его содержания в организме зависит от корректного выбора анализируемого биологического субстрата.

Цель исследования ‒ сравнительный анализ презентативности биологических жидкостей ‒ плазмы, сыворотки и цельной крови, ‒ для биомониторинга формальдегида в организме человека.

Материалы и методы. Исследование проводилось на группе работников металлургического производства в возрасте от 26 до 58 лет (41,0±3,4 лет; n=20) с профессиональным стажем от 4 до 30 лет (19,3±4,0 лет). Содержание формальдегида в биологических жидкостях оценивалось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектированием после предварительного процесса дериватизации 2,4-динитрофенилгидразином. Также, в рамках периодического медицинского осмотра у всех работников были исследованы клинические показатели крови в соответствии с Приказом Министерства здравоохранения РФ от 28.01.2021 года № 29н.

Результаты. Установлено, что уровни концентраций формальдегида в плазме и сыворотке крови достоверно не отличались (p=0,9405) и составляли 0,020 [Q₁=0,006; Q₃=0,063] мкг/мл и 0,022 [Q₁=0,016; Q₃=0,069] мкг/мл соответственно. Содержание токсиканта в цельной крови было чаще всего в 4,4 [Q₁=3,0; Q₃=8,5] раза выше. При этом уровень ФА в цельной крови достоверно повышался относительно сыворотки и плазмы (р=0,0006; р=0,0025) при увеличении содержания тромбоцитов. Данный факт, по-видимому, обусловлен структурными особенностями их клеточных мембран, пронизаных отверстиями открытой канальцевой системы и выстланных изнутри тубулином, молекулярная масса которого не способна препятствовать проникновению токсиканта в клетку. В результате ФА «концентрируется» в тромбоцитах и обусловливает зависимое от их содержания распределение ФА в крови.

Заключение. Проведенное исследование продемонстрировало, что цельная кровь является более представительным материалом с позиции биомониторинга ФА по сравнению с сывороткой и плазмой крови, поскольку позволяет получить более точные полные показатели его содержания в организме.

1. Ильченко И.Н., Ляпунов С.М., Окина О.И., Карамышева Т.В., Карташева А.Н. Использование методологии биомониторинга для оценки экспозиции к химическим загрязнителям // Гигиена и санитария. 2015. Т. 94. № 7. С. 85–89.

2. Онищенко Г.Г. ред; Зайцева Н.В., Землянова М.А. Гигиеническая индикация последствий для здоровья при внешнесредовой экспозиции химических факторов // под ред. Г.Г. Онищенко. Пермь: Книжный формат, 2011. 532 с.

3. Mondal I, Groves M, Driver EM, Vittori W, Halden RU. Carcinogenic formaldehyde in U.S. residential buildings: Mass inventories, human health impacts, and associated healthcare costs. Science of The Total Environment. 2024;944:173640. doi:10.1016/j.scitotenv.2024.173640

4. Nielsen GD, Wolkoff P. Cancer effects of formaldehyde: a proposal for an indoor air guideline value. Arch Toxicol. 2010;84:423-446. doi:10.1007/s00204-010-0549-1

5. Protano C, Antonucci A, De Giorgi A, et al. Exposure and early effect biomarkers for risk assessment of occupational exposure to formaldehyde: A systematic review. Sustainability. 2024;16(9):3631. doi:10.3390/su16093631

6. Халиков И.С. Формальдегид в атмосферном воздухе: источники поступления и пути удаления // Экологическая химия. 2019. Т. 28. № 6. С. 307–317. doi:10.25996/6854.2024.24.75.001

7. Motta O, Charlier B, De Caro F, et al. Environmental and biological monitoring of formaldehyde inside a hospital setting: A combined approach to manage chemical risk in workplaces. J Public Health Res. 2021;10:2012. doi:10.4081/jphr.2021.2012

8. Ласкавый В.Н., Ночевный В.Т., Виолин Б.В. Формальдегид: метаболизм, антибактериальные, терапевтические и иммуномодулирующие свойства (Обзор) // Аграрная наука. 2005. № 10. С. 21–25.

9. Малютина Н.Н., Тараненко Л.А. Патофизиологические и клинические аспекты воздействия метанола и формальдегида на организм человека // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 367.

10. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Formaldehyde, 2-Butoxyethanol and 1-tert-Butoxypropan-2-ol. Lyon: International Agency for Research on Cancer, 2006;88. Accessed November 12, 2024. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK326483.

11. Protano C, Buomprisco G, Cammalleri V, et al. The Carcinogenic Effects of Formaldehyde Occupational Exposure: A Systematic Review. Cancers (Basel). 2021;14(1):165. doi:10.3390/cancers14010165

12. Reingruber H, Pontel LB. Formaldehyde metabolism and its impact on human health. Curr Opin Toxicol. 2018;9:28-34. doi:10.1016/j.cotox.2018.07.001

13. Burgos-Barragan G, Wit N, Meiser J, et al. Mammals divert endogenous genotoxic formaldehyde into one-carbon metabolism. Nature. 2017;548:549-554. doi:10.1038/nature23481

14. Heck HD, Casanova-Schmitz M, Dodd PB, Schachter EN, Witek TJ, Tosun T. Formaldehyde (CH2O) concentrations in the blood of humans and Fischer-344 rats exposed to CH2O under controlled conditions. Am Ind Hyg Assoc J. 1985;46(1):1-3. doi:10.1080/15298668591394275

15. Kumaravel S, Wu SH, Chen GZ, et al. Development of ratiometric electrochemical molecular switches to assay endogenous formaldehyde in live cells, whole blood and creatinine in saliva. Biosens Bioelectron. 2021;171:112720. doi:10.1016/j.bios.2020.112720

16. Szarvas T, Szatlóczky E, Volford J, et al. Determination of endogenous formaldehyde level in human blood and urine by dimedone-14C radiometric method. JRNC. 1986;106:357-367. doi:10.1007/BF02163668

17. Алексеенко А.Н., Журба О.М., Ефимова Н.В., Рукавишников В.С., Мыльникова И.В., Меринов А.В. Определение формальдегида в моче детей Иркутской области // Современные методологические проблемы изучения, оценки и регламентирования факторов окружающей среды, влияющих на здоровье человека: Материалы Международного Форума Научного совета Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды, посвященного 85-летию ФГБУ «НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина» Минздрава России: в 2-х томах. Том 1. Москва, 15–16 декабря 2016 года. Москва: Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина, 2016. С. 39‒41.

18. Dingler FA, Wang M, Mu A, et al. Two aldehyde clearance systems are essential to prevent lethal formaldehyde accumulation in mice and humans. Mol Cell. 2020;80(6):996-1012.e9. doi:10.1016/j.molcel.2020.10.012

19. Kondo F, Kobayashi S, Saito H, et al. Development of competition enzyme-linked immunosorbent assay for determination of formaldehyde in serum. Bunseki Kagaku. 2007;56(12):1153-1157. doi:10.2116/bunsekikagaku.56.1153

20. Luo W, Li H, Zhang Y, Ang CY. Determination of formaldehyde in blood plasma by high-performance liquid chromatography with fluorescence detection. J Chromatogr B Biomed Sci Appl. 2001;753(2):253-257. doi:10.1016/s0378-4347(00)00552-1

21. Wang YS, Tan X, Xue JH, et al. Determination of trace formaldehyde in blood plasma by resonance fluorescence technology. Anal Chim Acta. 2011;690(2):234-239. doi:10.1016/j.aca.2011.02.030

22. European Food Safety Authority. Endogenous formaldehyde turnover in humans compared with exogenous contribution from food sources. EFSA Journal. 2014;12(2):3550. doi:10.2903/j.efsa.2014.3550

23. Wang Y, Pan F, Xie F, He R, Guo Q. Correlation between urine formaldehyde and cognitive abilities in the clinical spectrum of Alzheimer’s disease. Front Aging Neurosci. 2022;14:820385. doi:10.3389/fnagi.2022.820385

24. Costa S, Costa C, Madureira J, et al. Occupational exposure to formaldehyde and early biomarkers of cancer risk, immunotoxicity and susceptibility. Environ Res. 2019;179(Pt A):108740. doi:10.1016/j.envres.2019.108740

25. Gottschling LM, Beaulieu HJ, Melvin WW. Monitoring of formic acid in urine of humans exposed to low levels of formaldehyde. Am Ind Hyg Assoc J. 1984;45(1):19-23. doi:10.1080/15298668491399299

26. Oztan O, Tutkun L, Turksoy VA, et al. The relationship between impaired lung functions and cytokine levels in formaldehyde exposure. Arch Env Occup Health. 2021;76(5):248-254. doi:10.1080/19338244.2020.1816883

27. Azachi M, Henis Y, Shapira R, Oren A. The role of the outer membrane in formaldehyde tolerance in Escherichia coli VU3695 and Halomonas sp. MAC. Microbiology (Reading). 1996;142(Pt 5):1249-1254. doi:10.1099/13500872-142-5-1249

28. White JG, Escolar G. Current concepts of platelet membrane response to surface activation. Platelets. 1993;4(4):175-189. doi:10.3109/09537109309013215

29. Марковчин А.А. Физиологические особенности тромбоцитов // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. C. 1437.

30. Трошкина Н.А., Циркин В.И., Дворянский С.А. Эритроцит: строение и функции его мембраны // Вятский медицинский вестник. 2007. № 2‒3. С.32‒40.