Relation of solar and geomagnetic activity indices to the prevalence of non-Hodgkin's lymphoma in different age subpopulations of Russia
Relation of solar and geomagnetic activity indices to the prevalence of non-Hodgkin's lymphoma in different age subpopulations of Russia
Abstract
Relevance. Non-Hodgkin's lymphomas represent a significant problem due to their high clinical aggressiveness. There is insufficient information on the causes of their occurrence, which is necessary for the development of preventive measures. The aim of the study: to examine the association of solar and geomagnetic activity with the incidence of non-Hodgkin's lymphoma in different age subpopulations of Russia.
Material and methods. Data on the incidence of non-Hodgkin's lymphoma in Russia in 1990-2019 were prepared by the P.A. Herzen Moscow Research Institute of Oncology. Data on solar activity and geomagnetic indices were taken from open sources. Correlation analysis of the relationship between solar and geomagnetic activity indices and the incidence of non-Hodgkin's lymphoma was performed in 11 iterations, with a time delay (lag) of 0–10 years. Results. The peaks of age-related morbidity of non-Hodgkin's lymphomas in Russia (5 years and 75 years) determining critical periods of adaptation to solar and geomagnetic activity at the stages of ontogenesis were specified. The geomagnetic activity indices PCTule, AU, Kp, Ap were correlated with the incidence of non-Hodgkin's lymphoma in children, as well as the indices AL and Dst with the frequency of this pathology in the full-age population. When studying by decades, the correlation of solar activity indices with the incidence of non-Hodgkin's lymphomas was found to be the strongest in the full-age population. The correlation with Wolf numbers in this age group increased over time, reaching a very strong level by 2019, with a concomitant decrease in the lag. Conclusions: The frequency of non-Hodgkin lymphoma in Russia was found to be correlated with solar and geomagnetic activity. The increase of correlation of lymphoma frequency with solar activity with decreasing lag value may be associated with dysadaptation of premorbid subpopulation to this factor. The authors hypothesized the key role of environmentally determined oxidative stress, haem and semaphorins in the etiopathogenesis of non-Hodgkin's lymphoma. Measures of prevention of environmentally determined oxidative stress by enhancing autophagy with food components and immunorehabilitation with transfer factor preparations were suggested.
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
Повозрастная заболеваемость неходжкинскими лимфомами в России в 2010-2019 гг
оба пола, грубый показатель на 100 000
Диаграмма рассеяния повозрастной заболеваемости неходжкинскими лимфомами
0-8 лет; оба пола, грубые показатели на 100 000
Диаграмма рассеяния повозрастной заболеваемости неходжкинскими лимфомами
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).
Коэффициент корреляции и лаг между индексами геомагнитной активности и частотой неходжкинских лимфом в различных возрастных популяциях России
r – коэффициент корреляции, p – уровень значимости, лаг – временная задержка (лет)
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 | |
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).
Коэффициент корреляции и лаг между показателями солнечной и геомагнитной активности, и частотой неходжкинских лимфом в детской популяции России в возрасте 0-14 лет
r – коэффициент корреляции, p – уровень значимости, лаг – временная задержка (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 |
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).
Коэффициент корреляции и лаг между показателями солнечной и геомагнитной активности, и частотой неходжкинских лимфом в полновозрастной популяции России
0-85+ лет; r – коэффициент корреляции, p – уровень значимости, лаг – временная задержка (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 | 0,704 | 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 |
Сравнительная динамика солнечной активности (Числа Вольфа х 10-2 + 5; лаг 3) и частоты неходжкинских лимфом в полновозрастной популяции России в 2010-2019 гг
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.