rfhealthЗдравоохранение Российской ФедерацииHealth care of the Russian Federation0044-197X2412-0723Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0044-197X-2025-69-1-77-82ftunaurfhealth-1787Research ArticleАКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫTOPICAL ISSUES OF HYGIENEОсобенности иммунного и генетического профиля у детей, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы, ассоциированными с контаминацией биосред никелем и медьюFeatures of the immune and genetic profile in children suffering from diseases of the cardiovascular system associated with contamination of biological media with nickel and copperhttps://orcid.org/0000-0003-4860-3145ДолгихОлег ВладимировичDolgikhOleg V.

Доктор мед. наук, профессор, зав. отделом иммунобиологических методов диагностики, ФБУН ФНЦ МПТ УРЗН, Пермь, 614045, Россия

e-mail: oleg@fcrisk.ru

DSc (Medicine), Professor, Head of the Department of Immunobiological Diagnostic Methods, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: oleg@fcrisk.ru

oleg@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7166-2448ШиринкинаАлиса СергеевнаShirinkinaAlisa S.

Науч. сотр. отдела иммунобиологических методов диагностики, ФБУН ФНЦ МПТ УРЗН, 614045, Пермь, Россия

e-mail: shirinkina.ali@yandex.ru

Research associate of the Department of Immunobiological Diagnostic Methods, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: shirinkina.ali@yandex.ru

shirinkina.ali@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2356-1145ЗайцеваНина ВладимировнаZaitsevaNina V.

Академик РАН, доктор мед. наук, профессор, науч. руководитель, ФБУН ФНЦ МПТ УРЗН, 614045, Пермь, Россия

e-mail: znv@fcrisk.ru

DSc (Medicine), Academician of the Russian Academy of Sciences, Professor, Scientific Supervisor, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation

e-mail: znv@fcrisk.ru

znv@fcrisk.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies2025260220256917782Copyright © Долгих О.В., Ширинкина А.С., Зайцева Н.В., 20252025Долгих О.В., Ширинкина А.С., Зайцева Н.В.Dolgikh O.V., Shirinkina A.S., Zaitseva N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rfhealth.ru/jour/article/view/1787Введение

Введение. В последнее десятилетие приобретает актуальность вопрос о возможном модифицирующем влиянии экспозиции тяжёлыми металлами на возникновение, прогрессирование и течение сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) среди детей дошкольного возраста.

Цель исследования — изучение изменений в иммунном и генетическом профиле у детей, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы, связанными с контаминацией биосред никелем и медью.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнено обследование 97 детей, проживающих в индустриальном центре Пермского края: группа наблюдения (n = 45) — с ССЗ, группа сравнения (n = 52) — без патологии сердечно-сосудистой системы. Annexin V и рецепторы CD16+CD56+ определяли цитофлюорометрическим методом. Содержание специфических иммуноглобулинов класса E (к никелю), G (к меди) исследовали аллергосорбентным методом. Поиск однонуклеотидных полиморфизмов осуществляли методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени.

Результаты

Результаты. В биосредах детей, имеющих в анамнезе ССЗ, отмечена избыточная концентрация никеля и меди; гиперпродукция IgG к меди в 1,8 раза, IgE к никелю — в 1,5 раза; активация рецепторов CD16+CD56+ в 1,2–1,6 раза, Annexin V — в 1,5–4,5 раза. Распространённость в выборке детей группы наблюдения С аллеля гена IL-6 G174C (относительный риск (ОР) = 1,62; 95% ДИ 1,01–2,59), С аллеля гена MTHFR C677T (ОР = 1,39; 95% ДИ 1,07–1,79) повышают ОР формирования патологии в 1,6 и 1,4 раза.

Ограничения исследования

Ограничения исследования: детское население 3–6 лет, для группы наблюдения — зарегистрированные ССЗ.

Заключение

Заключение. Результаты позволили выдвинуть гипотезу о том, что особенности генетического профиля — С аллель гена MTHFR C677T rs1801133 формирует относительный риск (ОР = 1,39; 95% ДИ 1,07–1,79) дисбаланса экспрессии серосодержащих аминокислот, участвующих в детоксикации кардиотропных поллютантов (медь, никель), риск нарушения экспрессии конструкта цитокина — аллель С гена IL-6 G174C rs1800795 (ОР = 1,62; 95% ДИ 1,01–2,59), ассоциированного с ССЗ, что формирует компенсаторную провоспалительную альтерацию (гиперэкспрессия CD16+CD56+ и Annexin V), лежащую в основе этиопатогенеза ССЗ.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (протокол № 2 от 17.07.2023). законные представители  всех детей дали информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании.

Участие авторов

Участие авторов: Долгих О.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, написание текста, редактирование; Ширинкина А.С. — сбор и обработка материала, написание текста, редактирование, составление списка литературы, статистическая обработка данных; Зайцева Н.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование. Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Поступила

Поступила: 18.09.2024 / Принята к печати: 11.12.2024 / Опубликована: 28.02.2025

Introduction

Introduction. A pressing issue is the possible impact of exposure to heavy metals on the occurrence and progression of cardiovascular diseases (CVD) among the pediatric population.

Purpose

Purpose. To evaluate the immune and genetic profile in CVD children under environment contamination with nickel and copper.

Materials and methods

Materials and methods. Ninety seven children living in the industrial center of the Perm region were examined. Observation group (45 CVD patients), comparison group (52 cases) without CVD. Annexin V and CD16+CD56+ receptors were determined by cytofluorometry. Content of specific IgE to nickel and IgG to copper was detected by the allergosorbent method. SNP genotyping was performed using real-time PCR.

Results

Results. In the observation group, there was noted an increase in the concentration of nickel and copper; hyperproduction of IgG to copper, IgE to nickel by 1.8 and 1.5 times; activation of CD16+CD56+ receptors by 1.2–1.6 times and annexin V by 1.5–4.5 times. Prevalence in the observation group of the C allele of the IL-6 G174C gene (RR = 1.62; 95% CI = 1.01–2.59) and the C allele of the MTHFR C677T gene (RR = 1.39; 95% CI = 1.07–1.79) increase the relative risk of CVD by 1.6 and 1.4 times.

Research limitations

Research limitations. 3–6 years children, in the observation group the presence of CVD.

Conclusion

Conclusion. Allele C of the MTHFR C677T rs1801133 gene forms a relative risk (RR = 1.39; 95% CI = 1.07–1.79) of imbalance in the expression of sulfur-containing amino acids, impaired expression of allele C of the IL-6 G174C rs1800795 gene (RR = 1.62; 95% CI = 1.01–2.59), results in overexpression of CD16+CD56+, Annexin V underlying the etiopathogenesis of CVD diseases.

Keywords

Keywords: pathology of the cardiovascular system; MTHFR C677T rs1801133 gene; IL-6 G174C rs1800795 gene; nickel; copper; clusters of cellular differentiation; Annexin V

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Ethics Committee of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Technologies for Public Health Risk Management (Protocol No.2 dated July 17, 2023). Parents or guardians of all children signed voluntary informed consent to participate in the study.

Contribution of the authors: Dolgikh O.V. — the concept and design of the study, writing a text, editing; Shirinkina A.S. — the collection and processing of the material, writing a text, editing; Zaitseva N.V. — the concept and design of the study, writing a text, editing. All authors — approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.

Acknowledgment

Acknowledgment. The study was not sponsored.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interests.

Received

Received: September 18, 2024 / Accepted: December 11, 2024 / Published: February 28, 2025

патология сердечно-сосудистой системыген MTHFR C677T rs1801133ген IL-6 G174C rs1800795никельмедькластеры клеточной дифференцировкиAnnexin Vpathology of the cardiovascular systemMTHFR C677T rs1801133 geneIL-6 G174C rs1800795 genenickelcopperclusters of cellular differentiationAnnexin VReferencesФедорова М.Г., Комарова Е.В., Цыплихин Н.О. Морфофункциональная трансформация щитовидной железы при отравлении тяжелыми металлами и их соединениями (обзор литературы). Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2023; (3): 188–201. https://doi.org/10.21685/2072-3032-2023-3-18 https://elibrary.ru/olruvuFedorova M.G., Komarova E.V., Tsyplikhin N.O. Morphofunctional transformation of the thyroid gland in poisoning with heavy metals and their compounds (literature review). Meditsinskie nauki. 2023; (3): 188–201. https://doi.org/10.21685/2072-3032-2023-3-18 https://elibrary.ru/olruvu (in Russian)Chen J.K., Thyssen J.P. Metal Allergy: From Dermatitis to Implant and Device Failure. Springer; 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-58503-1Chen J.K., Thyssen J.P. Metal Allergy: From Dermatitis to Implant and Device Failure. Springer; 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-58503-1Sarafadeen A.O., Olanrewaju A.A., Hung Y.T., Wang L.K., Wang M.H.S. Toxicity, Sources, and Control of Copper (Cu), Zinc (Zn), Molybdenum (Mo), Silver (Ag), and Rare Earth Elements in the Environment. In: Wang L.K., Wang M.H.S., Hung Y.T., Shammas N.K., Chen J.P., eds. Handbook of Advanced Industrial and Hazardous Wastes Management. Volume 1. Boca Raton, FL: CRC Press; 2017. https://doi.org/10.1201/9781315117423Sarafadeen A.O., Olanrewaju A.A., Hung Y.T., Wang L.K., Wang M.H.S. Toxicity, Sources, and Control of Copper (Cu), Zinc (Zn), Molybdenum (Mo), Silver (Ag), and Rare Earth Elements in the Environment. In: Wang L.K., Wang M.H.S., Hung Y.T., Shammas N.K., Chen J.P., eds. Handbook of Advanced Industrial and Hazardous Wastes Management. Volume 1. Boca Raton, FL: CRC Press; 2017. https://doi.org/10.1201/9781315117423Коряков А.Е., Шишкина А.А., Шишкина П.А. Влияние предприятий металлургической промышленности на окружающую среду и здоровье человека. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019; (7): 275–8. https://elibrary.ru/iqasodKoryakov A.E., Shishkina A.A., Shishkina P.A. Influence of metallurgical industries on ecology. Tekhnicheskie nauki. 2019; (7): 275–8. https://elibrary.ru/iqasod (in Russian)Долгих О.В., Дианова Д.Г., Ланин Д.В., Лыхина Т.С. Регуляторные показатели иммунной системы у детей в условиях техногенной нагрузки. Медицинская иммунология. 2011; 13(5): 468.Dolgikh O.V., Dianova D.G., Lanin D.V., Lykhina T.S. Regulatory indicators of the immune system in children in conditions of technogenic load. Meditsinskaya immunologiya. 2011; 13(5): 468. (in Russian)Genchi G., Carocci A., Lauria G., Sinicropi M.S., Catalano A. Nickel: human health and environmental toxicology. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(3): 679. https://doi.org/10.3390/ijerph17030679Genchi G., Carocci A., Lauria G., Sinicropi M.S., Catalano A. Nickel: human health and environmental toxicology. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(3): 679. https://doi.org/10.3390/ijerph17030679Chen X., Cai Q., Liang R., Zhang D., Liu X., Zhang M., et al. Copper homeostasis and copper-induced cell death in the pathogenesis of cardiovascular disease and therapeutic strategies. Cell Death Dis. 2023; 14(2): 105. https://doi.org/10.1038/s41419-023-05639-wChen X., Cai Q., Liang R., Zhang D., Liu X., Zhang M., et al. Copper homeostasis and copper-induced cell death in the pathogenesis of cardiovascular disease and therapeutic strategies. Cell Death Dis. 2023; 14(2): 105. https://doi.org/10.1038/s41419-023-05639-wМирхамидова С.М., Ботирова Н.Б., Камбарова С.А. Особенности распространенности сердечно-сосудистых заболеваний. Молодой ученый. 2016; (21): 73–6. https://elibrary.ru/wydrcbMirkhamidova S.M., Botirova N.B., Kambarova S.A. Features of the prevalence of cardiovascular diseases. Molodoi uchenyi. 2016; (21): 73–6. https://elibrary.ru/wydrcb (in Russian)Бородина К.М. Статистика заболеваний сердечно-сосудистой системы у населения Курской области. Региональный вестник. 2019; (13): 20–1. https://elibrary.ru/tsesycBorodina K.M. Statistics of diseases of the cardiovascular system among the population of the Kursk region. Regional’nyi vestnik. 2019; (13): 20–1. https://elibrary.ru/tsesyc (in Russian)Mialovytska O., Nebor Y. Analysis of relationship between polymorphism of MTHFR (C677T), MTHFR (A1298C), MTR (A2756G) genes in the development of ischemic stroke in young patients. Georgian Med. News. 2021; (319): 87–92.Mialovytska O., Nebor Y. Analysis of relationship between polymorphism of MTHFR (C677T), MTHFR (A1298C), MTR (A2756G) genes in the development of ischemic stroke in young patients. Georgian Med. News. 2021; (319): 87–92.Абдурахманов Г.М., Эржапова Э.С., Даудова М.Г. Корреляция между развитием патологий и превышением ПДК загрязняющих веществ в окружающей среде Республики Дагестан. Медицинская экология. 2013; 8(3): 117–25. https://elibrary.ru/rvrabxAbdurakhmanov G.M., Erzhapova E.S., Daudova M.G. Correlation between pathology and excess of maximum concentration limit of pollutants in the environment of the republic of Dagestan. Meditsinskaya ekologiya. 2013; 8(3): 117–25. https://elibrary.ru/rvrabx (in Russian)Zhang N., Chen M., Li J., Deng Y., Li S.L., Guo Y.X., et al. Metal nickel exposure increase the risk of congenital heart defects occurrence in offspring: A case-control study in China. Medicine (Baltimore). 2019; 98(18): e15352. https://doi.org/10.1097/md.0000000000015352Zhang N., Chen M., Li J., Deng Y., Li S.L., Guo Y.X., et al. Metal nickel exposure increase the risk of congenital heart defects occurrence in offspring: A case-control study in China. Medicine (Baltimore). 2019; 98(18): e15352. https://doi.org/10.1097/md.0000000000015352Cheek J., Fox S.S., Lehmler H.J., Titcomb T.J. Environmental nickel exposure and cardiovascular disease in a nationally representative sample of U.S. adults. Expo Health. 2023; 1–9. https://doi.org/10.1007/s12403-023-00579-4Cheek J., Fox S.S., Lehmler H.J., Titcomb T.J. Environmental nickel exposure and cardiovascular disease in a nationally representative sample of U.S. adults. Expo Health. 2023; 1–9. https://doi.org/10.1007/s12403-023-00579-4Shi P., Liu S., Xia X., Qian J., Jing H., Yuan J., et al. Identification of the hormetic dose-response and regulatory network of multiple metals co-exposure-related hypertension via integration of metallomics and adverse outcome pathways. Sci. Total. Environ. 2022; 817: 153039. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153039Shi P., Liu S., Xia X., Qian J., Jing H., Yuan J., et al. Identification of the hormetic dose-response and regulatory network of multiple metals co-exposure-related hypertension via integration of metallomics and adverse outcome pathways. Sci. Total. Environ. 2022; 817: 153039. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153039Urbanowicz T., Hanć A., Olasińska-Wiśniewska A., Rodzki M., Witkowska A., Michalak M., et al. Serum copper concentration reflect inflammatory activation in the complex coronary artery disease – a pilot study. J. Trace Elem. Med. Biol. 2022; 74: 127064. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2022.127064Urbanowicz T., Hanć A., Olasińska-Wiśniewska A., Rodzki M., Witkowska A., Michalak M., et al. Serum copper concentration reflect inflammatory activation in the complex coronary artery disease – a pilot study. J. Trace Elem. Med. Biol. 2022; 74: 127064. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2022.127064Huang L., Shen R., Huang L., Yu J., Rong H. Association between serum copper and heart failure: a meta-analysis. Asia Pac. J. Clin. Nutr. 2019; 28(4): 761–9. https://doi.org/10.6133/apjcn.201912_28(4).0013Huang L., Shen R., Huang L., Yu J., Rong H. Association between serum copper and heart failure: a meta-analysis. Asia Pac. J. Clin. Nutr. 2019; 28(4): 761–9. https://doi.org/10.6133/apjcn.201912_28(4).0013Wang D., Fang J., Wang R., Sun D., Xia K., Yin W., et al. Elevated serum ghrelin, tumor necrosis factor-α and interleukin-6 in congenital heart disease. Pediatr. Int. 2016; 58(4): 259–64. https://doi.org/10.1111/ped.12773Wang D., Fang J., Wang R., Sun D., Xia K., Yin W., et al. Elevated serum ghrelin, tumor necrosis factor-α and interleukin-6 in congenital heart disease. Pediatr. Int. 2016; 58(4): 259–64. https://doi.org/10.1111/ped.12773Husemoen L.L., Skaaby T., Jørgensen T., Thuesen B.H., Fenger M., Grarup N., et al. MTHFR C677T genotype and cardiovascular risk in a general population without mandatory folic acid fortification. Eur. J. Nutr. 2014; 53(7): 1549–59. https://doi.org/10.1007/s00394-014-0659-2Husemoen L.L., Skaaby T., Jørgensen T., Thuesen B.H., Fenger M., Grarup N., et al. MTHFR C677T genotype and cardiovascular risk in a general population without mandatory folic acid fortification. Eur. J. Nutr. 2014; 53(7): 1549–59. https://doi.org/10.1007/s00394-014-0659-2Вдовина Н.А., Долгих О.В. Особенности показателей иммунной регуляции у детей дошкольного возраста, проживающих в условиях аэрогенной экспозиции тяжелыми металлами. В кн.: Материалы XIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Том 2. Пермь; 2023: 19–24. https://elibrary.ru/kthmjjVdovina N.A., Dolgikh O.V. Features of immune regulation indicators in preschool children living under conditions of aerogenic exposure to heavy metals. In: Materials of the XIII All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation. Volume 2 [Materialy XIII Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. Tom 2]. Perm’; 2023: 19–24. https://elibrary.ru/kthmjj (in Russian)Землянова М.А., Кольдибекова Ю.В., Горяев Д.В., Ухабов В.М. Ассоциативные связи показателей негативных эффектов со стороны органов дыхания, крови и иммунной системы с повышенным содержанием меди, никеля и хрома в крови. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2022; 30(11): 54–61. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2022-30-11-54-61 https://elibrary.ru/sxuiviZemlyanova M.A., Koldibekova Yu.V., Goryaev D.V., Uhabov V.M. Associations between high blood levels of copper, nickel and chromium and indicators of their adverse effects on respiratory organs, blood and the immune system. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya – ZNiSO. 2022; 30(11): 54–61. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2022-30-11-54-61 https://elibrary.ru/sxuivi (in Russian)Gabriel A.S., Ahnve S., Wretlind B., Martinsson A. IL-6 and IL-1 receptor antagonist in stable angina pectoris and relation of IL-6 to clinical findings in acute myocardial infarction. J. Intern. Med. 2000; 248(1): 61–6. https://doi.org/10.1046/j.1365-2796.2000.00701.xGabriel A.S., Ahnve S., Wretlind B., Martinsson A. IL-6 and IL-1 receptor antagonist in stable angina pectoris and relation of IL-6 to clinical findings in acute myocardial infarction. J. Intern. Med. 2000; 248(1): 61–6. https://doi.org/10.1046/j.1365-2796.2000.00701.xBrull D.J., Montgomery H.E., Sanders J., Dhamrait S., Luong L., Rumley A., et al. Interleukin-6 gene -174g>c and -572g>c promoter polymorphisms are strong predictors of plasma interleukin-6 levels after coronary artery bypass surgery. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2001; 21(9): 1458–63. https://doi.org/10.1161/hq0901.094280Brull D.J., Montgomery H.E., Sanders J., Dhamrait S., Luong L., Rumley A., et al. Interleukin-6 gene -174g>c and -572g>c promoter polymorphisms are strong predictors of plasma interleukin-6 levels after coronary artery bypass surgery. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2001; 21(9): 1458–63. https://doi.org/10.1161/hq0901.094280

The authors declare that there are no conflicts of interest present.