Особенности иммунного и генетического профиля детей с патологией костно-мышечной системы в условиях биоконтаминации алюминием

Введение. Компартменты костно-мышечной системы (КМС) служат долгосрочным резервуаром для металлов, в том числе алюминия. Проживание в техногенно загрязнённой среде может привести к дефектам формирования костной ткани.

Цель исследования — оценка особенностей иммунного и генетического профиля детей с заболеваниями КМС в условиях биоконтаминации алюминием.

Материалы и методы. Обследованы 166 детей, проживающих в зоне техногенного алюминиевого района. Группа наблюдения (n = 66) — дети с диагнозом M85.8 «Другие уточнённые нарушения плотности и структуры костей». Группа сравнения — условно здоровые дети (n = 100). Уровень CD19⁺ определяли методом цитофлюорометрии, IgG к алюминию — аллергосорбентным тестированием, остеокальцина — методом иммуноферментного анализа, IgG, IgM, IgA — по методу Манчини. Полиморфизм генов TLR4 A8595G (rs1927911) и VDR C>T (rs2228570) выявляли методом полимеразной цепной реакции.

Результаты. Содержание алюминия в моче детей с заболеваниями КМС составило 0,0317 ± 0,0051 мг/дм³, что в 2,66 раза выше, чем в группе сравнения. Уровень IgG к алюминию у 74,5% детей превышал норму. N-остеокальцин был снижен в 1,13 раза. Установлены гиперэкспрессия CD19⁺ (в 2,36 раза), увеличение IgG (в 1,2 раза) и дефицит IgA (в 1,32 раза). В группе наблюдения по отношению к группе сравнения установлено значимое (в 1,9 раза) повышение частоты вариантного аллеля G TLR4 A8595G и частот вариантного аллеля C и генотипа CC VDR Met1Thr в 1,4–2,6 раза.

Ограничения исследования. Дети 3–6 лет, проживающие в зоне выбросов алюмиевого производства, для группы наблюдения — диагноз M85.8.

Заключение. Установлена активация в системе В-лимфоциты→реагины, компартментами выступают CD19⁺→IgG→специфический IgG к алюминию, что может свидетельствовать об участии иммунитета в формировании патологии КМС. Наличие вариантных аллелей и генотипов кандидатных генов VDR C>T (rs2228570), TLR4 A8595G (rs1927911) увеличивает риск развития обменных и иммунных нарушений, ассоциированных с костной тканью, в 1,2–1,6 раза.

Соблюдение этических стандартов. Родители или законные представители всех детей подписали добровольное информированное согласие на участие в исследовании. Исследование одобрено этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (протокол № 2 от 13.03.2024).

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

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

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

Поступила: 17.03.2025 / Принята к печати: 24.06.2025 / Опубликована: 12.09.2025

1. Яршевич А.В., Морозик П.М. Анализ ассоциации вариантов гена VDR с уровнем витамина D в сыворотке пациентов с костно-мышечной патологией. В кн.: Сахаровские чтения 2021 года: экологические проблемы XXI века. Материалы 21-й международной научной конференции, часть 2. Минск; 2021: 146–9. https://doi.org/10.46646/SAKH-2021-2-146-149 https://elibrary.ru/sxlqrg

2. Петрова Е.А., Охлопков В.А. Клиническая характеристика и прогнозирование течения вульгарного псориаза у пациентов с полиморфизмом генов toll-рецепторов 4 и 9 типов. Фундаментальные исследования. 2013; (9–3): 435–9. https://elibrary.ru/rchrjr

3. Igbokwe I.O., Igwenagu E., Igbokwe N.A. Aluminium toxicosis: a review of toxic actions and effects. Interdiscip. Toxicol. 2019; 12(2): 45–70. https://doi.org/10.2478/intox-2019-0007

4. Sabir D.K., Al-Masri A., Aldayel M.F., Sharaf A.A. Modulating oxidative stress, apoptosis, and mitochondrial dysfunctions on cardiotoxicity induced by aluminum phosphide pesticide using resveratrol. Toxicol. Mech. Methods. 2024; 34(6): 727–35. https://doi.org/10.1177/09603271241290922

5. Ganhör C., Mayr L., Zolles J., Almeder M., Kazemi M., Mandl M., et al. Airborne aluminum as an underestimated source of human exposure: quantification of aluminum in 24 human tissue types reveals high aluminum concentrations in lung and hilar lymph node tissues. Environ. Sci. Technol. 2024; 58(26): 11292–300. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c01910

6. Kalantar Z.K., Forfang D., Bakris G., Martin K.J., Moe S.M., Sprague S.M. Managing phosphate burden in patients receiving dialysis: beyond phosphate binders and diet. Kidney360. 2023; 4(11): 1650–6. https://doi.org/10.34067/KID.0000000000000262

7. Berlana D., López-Hellín J., Pau-Parra A., Ferrer-Costa R. Comparing aluminum concentrations in adult and pediatric parenteral nutrition solutions: multichamber-bag versus compounded parenteral nutrition. Nutrients. 2024; 16(7): 1024. https://doi.org/10.3390/nu16071024

8. Exley C.A. A biogeochemical cycle for aluminium? J. Inorg. Biochem. 2003; 97(1): 1–7. https://doi.org/10.1016/s0162-0134(03)00274-5

9. Bjørklund G., Pivina L., Dadar M., Semenova Y., Chirumbolo S., Aaseth J. Long-term accumulation of metals in the skeleton as related to osteoporotic derangements. Curr. Med. Chem. 2020; 27(40): 6837–48. https://doi.org/10.2174/0929867326666190722153305

10. Coulson J.M., Hughes B.W. Dose-response relationships in aluminium toxicity in humans. Clin. Toxicol. (Phila). 2022; 60(4): 415–28. https://doi.org/10.1080/15563650.2022.2029879

11. Oliveira R.B., Carvalho A.B., Jorgetti V. Bone aluminum accumulation in the current era. J. Bras. Nefrol. 2024; 46(3): e20240023. https://doi.org/10.1590/2175-8239-JBN-2024-0023en

12. Weslley F.L., Yago Gecy N.Y., Walessa A.B., Eiró-Quirino L., Baia-da-Silva D.C., Cirovic A., et al. Global scientific research landscape on aluminum toxicology. Biol. Trace Elem. Res. 2023; 201(7): 3210–24. https://doi.org/10.1007/s12011-022-03427-9

13. Джумабеков С.А., Исаков Б.Д., Нурудин У.Б., Шералиев А.А. К вопросу о состоянии иммунной системы при различных видах патологии опорно-двигательного аппарата. Современные проблемы науки и образования. 2018; (5): 205. https://elibrary.ru/ymrmlr

14. Schäfer S.G., Elsenhans B., Forth W., Schümann K. Metalle. In: Marquardt H., Schäfer S.G., eds. Lehrbuch der Toxikologie. 2. Aktualisierte Auflage. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft; 2004: 763–820.

15. Kausz A.T., Antonsen J.E., Hercz G., Pei Y., Weiss N.S., Emerson S., et al. Screening plasma aluminum levels in relation to aluminum bone disease among asymptomatic dialysis patients. Am. J. Kidney Dis. 1999; 34(4): 688–93. https://doi.org/10.1016/S0272-6386(99)70394-X

16. Мартынова М.О., Козырев К.М., Албегова Ж.К. К вопросу современных представлений влияния алюминия на живые организмы. Современные проблемы науки и образования. 2014; (2): 302. https://elibrary.ru/sbwgqv

17. Clarkson D.T. The effects of aluminium and some other trivalent cations on cell division in root apices of Allium cepa. Ann. Bot. 1965; 29(2): 309–15. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a083953

18. Ebina Y., Okada S., Hamazaki S., Toda Y., Midorikawa O. Impairment of bone formation with aluminum and ferric nitrilotriacetate complexes. Calcif. Tissue Int. 1991; 48(1): 28–36. https://doi.org/10.1007/bf02555793

19. Sun X., Wang H., Huang W., Yu H., Shen T., Song M., et al. Inhibition of bone formation in rats by aluminum exposure via Wnt/β-catenin pathway. Chemosphere. 2017; 176: 1–7. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.02.086

20. Lee N.K., Sowa H., Hinoi E., Ferron M., Ahn J.D., Confavreux C., et al. Endocrine regulation of energy metabolism by the skeleton. Cell. 2007; 130(3): 456–69. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.05.047

21. Abouzid M., Karazniewicz-Lada M., Glowka F. Genetic determinants of vitamin D-related disorders; focus on vitamin D receptor. Curr. Drug Metab. 2018; 19(12): 1042–52. https://doi.org/10.2174/1389200219666180723143552