Связь индексов солнечной и геомагнитной активности с заболеваемостью неходжкинскими лимфомами в различных возрастных субпопуляциях России
Связь индексов солнечной и геомагнитной активности с заболеваемостью неходжкинскими лимфомами в различных возрастных субпопуляциях России
Аннотация
Актуальность. Неходжкинские лимфомы представляют значительную проблему в связи с их высокой клинической агрессивностью. Сведений о причинах их возникновения, необходимых для разработки мер профилактики, недостаточно. Цель исследования: изучить связь солнечной и геомагнитной активности с частотой неходжкинских лимфом в различных возрастных субпопуляциях России.
Материал и методы. Сведения о заболеваемости неходжкинскими лимфомами в России в 1990–2019 гг. подготовлены МНИОИ им. П. А. Герцена. Данные об активности Солнца и геомагнитных индексах взяты из открытых источников. Проведен корреляционный анализ связи индексов солнечной и геомагнитной активности с заболеваемостью неходжкинскими лимфомами в 11 итерациях, с временной задержкой (лагом) 0–10 лет. Результаты. Уточнены пики повозрастной заболеваемости неходжкинскими лимфомами в России (5 лет, и 75 лет), определяющие критические периоды адаптации к солнечной и геомагнитной активности на этапах онтогенеза. Установлена корреляция индексов геомагнитной активности PCTule, AU, Kp, Ap с заболеваемостью неходжкинскими лимфомами детей, а также индексов AL и Dst с частотой этой патологии в полновозрастной популяции. При изучении по декадам выявлена связь индексов солнечной активности с частотой неходжкинских лимфом, наиболее сильная в полновозрастной популяции. Корреляция с числами Вольфа в этой возрастной группе увеличивалась в динамике, достигнув к 2019 г. уровня очень сильной, с одновременным уменьшением лага. Выводы: Обнаружена корреляция частоты неходжкинских лимфом в России с солнечной и геомагнитной активностью. Увеличение корреляции частоты лимфом с активностью Солнца при уменьшении величины лага может быть связано с дизадаптацией к этому фактору преморбидной субпопуляции. Авторами выдвинута гипотеза ключевой роли экологически обусловленного окислительного стресса, гема и семафоринов в этиопатогенезе неходжкинских лимфом. Предложены меры профилактики экологически обусловленного окислительного стресса путем усиления аутофагии компонентами пищи, и проведение иммунореабилитации препаратами трансфер фактора.
1. Введение
Неходжкинские лимфомы (НХЛ) являются наиболее частой формой новообразований лимфоидной ткани. Уровни заболеваемости НХЛ в 2022 г. в России и мире в стандартизованных показателях составили 6,8 и 5,6 на 100000 населения соответственно . Высокая клиническая агрессивность НХЛ определяет актуальность разработки эффективных методов профилактики, что в свою очередь требует выявления причин их возникновения.
К общим для НХЛ факторам риска относят ожирение, а также табачный дым, выхлопные газы, профессиональные контакты с красками, пестицидами, бензолом и трихлорэтиленом , , , . Установлено достоверное увеличение заболеваемости НХЛ у лиц с татуировками, обусловленное наличием канцерогенов в используемых красках . Из факторов физической природы, связанным с риском возникновения НХЛ, исследователи указывают на лучевую терапию в анамнезе и профессиональное воздействие электромагнитных полей , .
В связи с этим вызывает интерес возможная роль в генезе НХЛ активности Солнца. Изучение заболеваемости НХЛ у детей и взрослых в США выявило цикличность, подобную солнечной активности, с наличием лага (задержки) , . Проведенные нами ранее исследования подтвердили связь чисел Вольфа с частотой НХЛ у детей и взрослых , . Однако число солнечных пятен как проявление активности Солнца не дает понимания, какие из обусловленных этим воздействием физических процессов могут оказывать канцерогенный эффект. В связи с этим представляют интерес свидетельства роста частоты НХЛ по мере смещения от экватора к полюсам, что может указывать на возможную роль геомагнитных колебаний в возникновении этих новообразований . Данная работа направлена на выявление критических периодов адаптации к колебаниям магнитного поля Земли путем исследования взаимосвязи индексов солнечной и геомагнитной активности с частотой НХЛ на этапах онтогенеза.
Цель: изучить связь индексов солнечной и геомагнитной активности с заболеваемостью НХЛ в различных возрастных субпопуляциях России.
2. Методы и принципы исследования
Исследование проведено в масштабе популяции Российской Федерации за 30 лет. Подготовка данных о частоте НХЛ в России в 1990–2019 гг. (код МКБ-10: С82-86, 96; грубые показатели заболеваемости на 100 000 населения в год, оба пола) в трех возрастных субпопуляциях (0–4 года, 0–14 лет, 0–85+лет) выполнена с помощью информационно-аналитической системы базы данных по онкологии на основе государственной статистической отчетности «ПО ИАС базы данных федеральной статистической отчетности по онкологии» (Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2011617155) и Федерального ракового регистра РФ «Канцер-регистр 6FB».
Для уточнения критических периодов адаптации к солнечной и геомагнитной активности на этапах онтогенеза , , на основе зарегистрированных в 2010–2019 гг. случаев НХЛ, и сведений Росстата о численности населения России по полу и возрасту рассчитана повозрастная заболеваемость на 100000 населения соответствующей возрастной группы с шагом в один год, от 0 до 95 лет. В возрасте старше 95 лет резко сокращается численность населения в группах, в связи с чем показатели имеют значительный разброс и расценены как выпадающие данные. Расчет пиков заболеваемости выполнен с помощью регрессионного анализа полиномом 5 степени. Для этого эмпирический график разделен по точке излома на два фрагмента, и проведена оценка диаграмм рассеяния для каждого из них.
Сведения о солнечной активности (групповое среднегодовое число солнечных пятен (число Вольфа) и международное среднегодовое число солнечных пятен) получены на сайте Мирового центра данных по солнечно-земной физике . Данные об индексах геомагнитной активности взяты на сайте NASA . В анализ включены индекс PC Tule (отражает магнитные возмущения в области Северного полюса); индексы AE, AL, AU (характеризуют колебания геомагнитного поля в зоне полярных сияний); Kp (средние значения возмущения горизонтальных компонент магнитного поля между 48 – 63 градусами геомагнитных широт); ap (отражает изменения наиболее возмущенного элемента магнитного поля между 23-66 градусами широты); Dst (характеризует геомагнитную активность в низких широтах) .
В качестве основного метода для оценки связей между уровнями заболеваемости НХЛ и параметрами солнечной и геомагнитной активности использован корреляционный анализ по Пирсону, поскольку ограниченный размер выборки (менее 40 баллов) не является оптимальным для выявления значимых связей между переменными более мощными статистическими методами. В этой ситуации корреляционный анализ является альтернативой, позволяющей обнаружить взаимосвязи без строгой зависимости от размера выборки. Условием для принятия решения о возможности корреляционного анализа являлся нормальный характер распределения как минимум одного ряда данных, исходя из высокой робастности метода , . Нормальность распределения проверялась по критерию Смирнова-Крамера-Мизеса, дополнительная визуальная оценка проводилась по графику QQ plot. В случае отклонения от нормального распределения динамические ряды подвергались нормализации путем регрессионного анализа с последующим приведением линейного тренда роста к нулю.
Анализ по Пирсону проводился между динамическими рядами солнечных и геомагнитных индексов и частотой НХЛ в России в 1990-2019 гг. в 11 итерациях с временной задержкой (лагом) 0–10 лет с шагом в один год. В связи со значительным отличием параметров четных и нечетных циклов активности Солнца , , дополнительно проведено исследование динамических рядов раздельно по декадам, с фиксацией показателей заболеваемости НХЛ по 10-летним периодам (1990–1999, 2000-2009, 2010-2019 гг.) В качестве критерия достоверности коэффициентов корреляции принята величина p ≤ 0,05. Данные обработаны с помощью встроенного математического аппарата программы Microsoft Excel и пакета IBM SPSS Statistics 23.
3. Основные результаты
Рисунок 1 - Повозрастная заболеваемость неходжкинскими лимфомами в России в 2010-2019 гг
Примечание: оба пола, грубый показатель на 100 000
Рисунок 2 - Диаграмма рассеяния повозрастной заболеваемости неходжкинскими лимфомами
Примечание: 0-8 лет; оба пола, грубые показатели на 100 000
Рисунок 3 - Диаграмма рассеяния повозрастной заболеваемости неходжкинскими лимфомами
Примечание: 8-95 лет; оба пола, грубые показатели на 100 000
При изучении динамических рядов солнечных пятен и чисел Вольфа ни в одной из возрастных групп связи с частотой НХЛ в 1990-2019 гг. обнаружено не было. Однако исследование геомагнитных индексов позволило установить наличие корреляции заболеваемости в группе детей младшего возраста 0-4 лет в этом периоде с индексами PCTule, AE, Kp(лаг 1 год), и AU, Apпри лаге 6 лет (Табл. 1). В детской популяции в целом (0-14 лет) корреляция с этими же индексами отмечена при лаге 1 год. В полновозрастной популяции 0-85+ лет, напротив, подобной зависимости не наблюдалось, однако была выявлена связь с индексом AL(лаг 8 лет) и Dst(лаг 0).
Таблица 1 - Коэффициент корреляции и лаг между индексами геомагнитной активности и частотой неходжкинских лимфом в различных возрастных популяциях России
Период, годы | Геомагнитные индексы | Возрастные группы, лет | ||||||||
0-4 | 0-14 | 0-85+ | ||||||||
r | p | Лаг | r | p | Лаг | r | p | Лаг | ||
1990-1999 | PC Tule | 0,425 | 0,019 | 1 | 0,472 | 0,008 | 1 |
|
|
|
AE | 0,426 | 0,019 | 1 | 0,493 | 0,006 | 1 |
|
|
| |
AL |
|
|
|
|
|
| 0,649 | 0,000 | 8 | |
AU | 0,397 | 0,030 | 6 | 0,491 | 0,006 | 1 |
|
|
| |
Kp | 0,402 | 0,028 | 1 | 0,557 | 0,001 | 1 |
|
|
| |
Ap | 0,395 | 0,031 | 6 | 0,548 | 0,002 | 1 |
|
|
| |
Dst |
|
|
|
|
|
| 0,654 | 0,000 | 0 | |
Примечание: r – коэффициент корреляции, p – уровень значимости, лаг – временная задержка (лет)
Изучение заболеваемости детей младшего возраста 0-4 лет раздельно по декадам связей с числом солнечных пятен и числами Вольфа не обнаружило. Исследование геомагнитных индексов установило корреляцию частоты НХЛ в этой возрастной подгруппе только во второй декаде (2000-2009 гг.) c AL (r = 0,692; p = 0,027; лаг 8).
В масштабе всей детской популяции России 0-14 лет в 1-й декаде (1990-1999 гг.) корреляции с индексами солнечной активности выявлено не было. Начиная со 2-й декады (2000-2009 гг.) установлена сильная связь заболеваемости с числом солнечных пятен и числами Вольфа, несколько уменьшившаяся в 3-й декаде (2010-2019 гг.) при одновременном укорочении лага (Табл. 2).
Таблица 2 - Коэффициент корреляции и лаг между показателями солнечной и геомагнитной активности, и частотой неходжкинских лимфом в детской популяции России в возрасте 0-14 лет
Индексы солнечной и геомагнитной активности | Период, годы | ||||||||
1990-1999 | 2000-2009 | 2010-2019 | |||||||
r | p | Лаг | r | p | Лаг | r | p | Лаг | |
Число солнечных пятен |
|
|
| 0,861 | 0,001 | 5 | 0,723 | 0,018 | 4 |
Числа Вольфа |
|
|
| 0,852 | 0,002 | 5 | 0,716 | 0,02 | 4 |
PC Tule |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AE |
|
|
| 0,640 | 0,046 | 4 | 0,642 | 0,045 | 3 |
AL |
|
|
|
|
|
| 0,716 | 0,020 | 9 |
AU |
|
|
| 0,644 | 0,644 | 4 | 0,656 | 0,039 | 4 |
Kp | 0,665 | 0,036 | 1 | 0,738 | 0,015 | 4 | 0,637 | 0,048 | 3 |
Ap | 0,676 | 0,032 | 1 | 0,653 | 0,041 | 4 |
|
|
|
Dst |
|
|
| 0,642 | 0,045 | 8 | 0,695 | 0,026 | 9 |
Примечание: r – коэффициент корреляции, p – уровень значимости, лаг – временная задержка (лет)
Во всех трех декадах отмечена связь частоты НХЛ у детей с индексом Kp, при полном отсутствии таковой с PC Tule. Корреляция с прочими индексами была выявлена преимущественно во второй и третьей декадах при лаге, близком к таковому с лагом числа солнечных пятен. Исключение составляли индексы AL и Dst, лаг при которых достигал 8-9 лет.
Число индексов, обнаруживших связь с частотой НХЛ в полновозрастной популяции 0-85+ лет, равно как и величина этой связи, увеличивалось от декады к декаде, с полным охватом всего их спектра и максимальным усилением в 2010-2019 гг. (Табл. 3).
Таблица 3 - Коэффициент корреляции и лаг между показателями солнечной и геомагнитной активности, и частотой неходжкинских лимфом в полновозрастной популяции России
Индексы солнечной и геомагнитной активности | Период, годы | ||||||||
1990-1999 | 2000-2009 | 2010-2019 | |||||||
r | p | Лаг | r | p | Лаг | r | p | Лаг | |
Число солнечных пятен | 0,704 | 0,023 | 6 | 0,801 | 0,005 | 6 | 0,906 | 0,000 | 3 |
Числа Вольфа | 0,713 | 0,021 | 6 | 0,825 | 0,003 | 6 | 0,911 | 0,000 | 3 |
PC Tule |
|
|
| 0,719 | 0,019 | 4 | 0,723 | 0,018 | 2 |
AE |
|
|
|
|
|
| 0,874 | 0,001 | 3 |
AL | 0,760 | 0,011 | 1 | 0,766 | 0,010 | 0 | 0,865 | 0,001 | 9 |
AU |
|
|
| 0,687 | 0,028 | 6 | 0,905 | 0,000 | 3 |
Kp |
|
|
|
|
|
| 0,858 | 0,002 | 2 |
Ap |
|
|
|
|
|
| 0,829 | 0,003 | 3 |
Dst | 0,705 | 0,023 | 1 | 0,905 | 0,000 | 0 | 0,895 | 0,000 | 10 |
Примечание: 0-85+ лет; r – коэффициент корреляции, p – уровень значимости, лаг – временная задержка (лет)
Рисунок 4 - Сравнительная динамика солнечной активности (Числа Вольфа х 10-2 + 5; лаг 3) и частоты неходжкинских лимфом в полновозрастной популяции России в 2010-2019 гг
Примечание: 0-85+ лет; оба пола, грубые показатели на 100 000
4. Обсуждение
Два пика повозрастной заболеваемости НХЛ свидетельствуют о сходстве этиопатогенеза входящих в данную группу лимфом и обоснованности их объединения, а также о значительном различии причин и механизмов возникновения этих новообразований у детей и взрослых.
Выявление связи между активностью Солнца и заболеваемостью НХЛ детей и взрослых подтверждает полученные нами ранее данные , . Тот факт, что во всех трех декадах в детских и полновозрастной субпопуляциях сила связи заболеваемости с числом солнечных пятен и с числами Вольфа, а также величина лага были идентичными при незначительных отличиях, позволяет рассматривать эти индексы солнечной активности при проведении экологических исследований в качестве равноценных.
Обнаруженное на протяжении 1990-2019 гг. увеличение силы связи частоты НХЛ в полновозрастной популяции с индексами солнечной активности является парадоксальным, поскольку происходит на фоне снижения в этот период (22-24 циклы) солнечной активности . В качестве гипотезы можно предположить, что выявленный процесс связан с дизадаптацией части населения к этому фактору окружающей среды. В норме солнечная радиация и обусловленные ею эффекты служат синхронизации внутренних биоритмов с внешней средой. Это касается окислительных и антиокислительных реакций, соотношения супрессорной и хелперной активности, а также энергетических процессов в иммунных клетках , . Данный процесс реализуется благодаря гипоталамусу, который высоко чувствителен к колебаниям электромагнитных полей . При этом электромагнитные поля могут оказывать стабилизирующее действие, либо напротив дестабилизировать патологические процессы , . Можно предположить, что многолетние изменения солнечной активности сенсибилизируют преморбидную супопуляцию, приводя к нарушениям антиоксидантной защиты и иммуносупрессии, способствуя тем самым канцерогенезу.
Представляет значительный интерес выявленная в нашем исследовании корреляция индексов геомагнитной активности с частотой НХЛ. Согласно заключению Международного агентства по изучению рака, низкочастотные магнитные поля являются возможным канцерогеном для человека . В свете этого связь заболеваемости детей в России с индексами PC Tule, AE, AU, Kp и Ap, отражающими геомагнитную активность на ее территории в высоких и средних широтах, позволяет предположить этиологическую роль указанного фактора внешней среды в генезе данных новообразований.
Иначе обстоит ситуация с заболеваемостью НХЛ взрослых, показавшая связь с индексами AL и Dst. Дело в том, что AL индекс (auroral low) отражает магнитную активность в высоких широтах Северного полушария только местной зимой, а летом, напротив, он демонстрирует связь с южной полярной областью . Что касается Dst, этот индекс характеризует геомагнитную активность в низких широтах . Возможно, обнаруженная связь с индексами AL и Dst является косвенным отражением воздействия на человеческую популяцию иных компонентов космической погоды.
Онкогенное воздействие солнечной активности и опосредованных ею процессов при возникновении НХЛ может осуществляться как через прямое повреждение генома космическими лучами, так и косвенно через индукцию геомагнитными колебаниями экологически обусловленного окислительного стресса (EROS – от англ. environmentally related oxidative stress), с последующей эпигеномной дисрегуляцией семафоринов , . Важная роль в этом процессе принадлежит гему . Находящееся в его составе железо в связи резко усиливает окислительный стресс путем запуска образования через реакцию Фентона гидроксильных радикалов. Также благодаря своим ферромагнитным свойствам железо способствует увеличению окислительного стресса через физические процессы генерации, приема и усиления электромагнитных полей .
Исходя из роли окислительного стресса в экологически обусловленном онкогенезе, представляется обоснованным применение в качестве средств профилактики антиоксидантов и пищевых продуктов, стимулирующих аутофагию . Также, исходя из иммуносупрессивного действия EROS, целесообразна превентивная иммунореабилитация препаратами трансфер фактора .
Результаты данного исследования следует рассматривать как предварительные, поскольку корреляционный анализ не позволяет высказаться о причинно-следственных взаимоотношениях между изученными факторами. В связи с этим требуются дальнейшие исследования в этом направлении эпидемиологическими и экспериментальными методами, с применением различных аналитических аппаратов.
5. Заключение
Неходжкинские лимфомы вследствие недостаточной изученности этиопатогенеза и высокой клинической агрессивности остаются важной целью для исследователей в области теоретической и практической онкологии. Обнаруженные корреляции заболеваемости НХЛ с солнечной и геомагнитной активностью при установлении причинно-следственных связей могут лечь в основу комплексных профилактических программ.