ATMOSPHERIC POLLUTION AS A FACTOR OF DETERIORATION OF MALE FERTILITY IN ROSTOV OBLAST
ATMOSPHERIC POLLUTION AS A FACTOR OF DETERIORATION OF MALE FERTILITY IN ROSTOV OBLAST
Abstract
The article examines the problems of anthropogenic air pollution by dangerous reprotoxicants and their impact on fertility of men living in Rostov Oblast. Due to the difficult demographic situation in Russia, the issues of reproductive health preservation are especially significant for the future of the country. Identification of factors of fertility decline is important for preservation of reproductive health of the nation. The environmental situation in Rostov Oblast is characterized by a high level of anthropogenic impact on the environment, in many cities of the region there is a crisis and critical environmental situation. The atmospheric air is subjected to particularly severe pollution. One of the most frequent atmospheric pollutants in the region is formaldehyde. Formaldehyde has a pronounced toxic effect on the human body, has carcinogenic and reprotoxic properties. According to the data of spermogram research, over the last decade there has been a decrease in the main fertility indicators and, as a consequence, deterioration of reproductive health of the male population of Rostov Oblast.
1. Введение
В настоящие время в Российской Федерации наблюдается сложная демографическая ситуация. Главными особенностями сложившийся ситуации в современной России являются: значительные масштабы сокращения населения, низкая рождаемость, продолжающееся старение населения, массовое распространение однодетных семей, не снижающие воспроизводство населения. Огромные потери страна несет от смертности мужчин. Выросли объёмы вынужденной и нелегальной миграции. В данный момент в РФ отмечается высокая смертность и низкая рождаемость .
В условиях социально-экономической нестабильности и чрезвычайной демографической ситуации проблемы репродуктивного здоровья населения, как основы его воспроизводства, становятся особо значимыми для будущего России. Сокращение численности населения Российской Федерации рассматривается сейчас как самая большая угроза национальной безопасности страны. Прогнозы численности населения неутешительны: к 2050 г. россиян будет на 14,7 млн меньше . По данным Научного центра акушерства и гинекологии Минздрава РФ за 2017 г., в России бесплодны 7-8 млн женщин и 3-4 млн мужчин. В структуре бесплодия до 45% приходится на долю женщин и 40% на долю мужчин .
Приоритетной задачей современной медицины в России является сохранение репродуктивного здоровья нации. С этой целью необходимо вывить факторы, влияющие на снижение фертильности. К основным факторам риска, оказывающих влияние на здоровье человека, в том числе и на репродуктивное, можно отнести: наследственность, воспалительные заболевания половых органов, условия трудовой деятельности и места проживания, а также состояние окружающей среды .
Проблема мониторинга вредного воздействия факторов окружающей среды на организм человека является одной из актуальных проблем экологической репродуктологии, нового направления в медицине, изучающего влияние неблагоприятных факторов на фертильный потенциал человека .
Цель работы – изучение особенностей изменения за последние десятилетия показателей спермограмм мужчин, проживающих в Ростовской области, и анализ возможных причин наблюдающегося ухудшения их фертильности.
Задачи:
1. Установить загрязняющие вещества, влияющие на репродуктивное здоровье
2. Оценить экологическую ситуацию в Ростовской области.
3. Определить возможные причины ухудшения репродуктивного здоровья мужчин, проживающих в Ростовской области.
2. Влияние антропогенных факторов на репродуктивное здоровье мужчини принципы исследования
Одной из главных причин в снижение показателей фертильности является загрязнение окружающей среды репротоксикантами, среди которых стойкие органические загрязнители и тяжелые металлы. Эти вещества в основном воздействуют на репродуктивную, иммунную и эндокринную систему человека .
За последние десятилетия произошли явные снижения показателей фертильности, в связи с этим несколько раз снижались показатели норм качества семенной жидкости. По нормативам ВОЗ от 1999 г. минимальное референсное значение для концентрации сперматозоидов был 20 млн/мл, в 2010 г. этот показатель стал 15 млн/мл , . Исследования израильского ученого Хагая Левина и группы международных исследователей из нескольких университетов Израиля и Европы подтверждают значительное снижение количества сперматозоидов период с 1973 по 2011 гг. у обследованных мужчин из Северной Америке, Европы, Австралии и Новой Зеландии . В общей сложности ученые оценили итоги 233 исследований репродуктивного здоровья мужчин, в которых приняли участие 57 тыс. человек из 53 стран мира. Выяснилось, что с 1973 г. средняя концентрация спермы у мужчин во всех странах мира снизилась вдвое, а среднее значение общего числа сперматозоидов – на 62,3%. При этом темпы ухудшения репродуктивного здоровья ускорились после 2000 г. Причины такой опасной тенденции, пока изучены недостаточно и из-за значительных последствий этих результатов для общественного здравоохранения, ученые рекомендуют продолжить исследования причин этого продолжающегося снижения . Согласно расчетам, степень снижения концентрации сперматозоидов в эякуляте у мужчин Европы составляет около 2% в год .
По последним данным ВОЗ, воспалительные процессы не являются основной причиной мужского бесплодия. При углубленных исследованиях было выявлено, что наиболее часто встречающимся диагнозом стали различные формы идиопатического (неизвестного происхождения) бесплодия . В этом случаев в анамнезе у мужчин нет заболеваний способных повлиять на фертильность, однако спермограмма выявляет снижение общего числа сперматозоидов (олигоспермия) снижение подвижности сперматозоидов (астеноспермия) и увеличение патологических форм (тератозооспермия). Предполагается, что мужское бесплодие связано с воздействием внешних факторов таких как, загрязнение окружающей среды, накопление свободных радикалов, генетические отклонения .
Некоторые ученые считают, что причиной подобного явления в первую очередь связана с ухудшением экологической ситуации. Наиболее выражено проблема проявляется на территориях с неблагоприятной экологической обстановкой .
Определенные химические соединения угнетающе действуют на организм человека, из них около 1000 воздействуют на репродуктивные органы. При этом мужской организм более уязвим и подвергается более сильному воздействию от промышленных выбросов и действию опасных химикатов. Защитные механизмы мужского организма истощаются гораздо быстрее женских .
Ряд веществ, в частности тяжелые металлы могут проникать через гематотестикулярный барьер и оказывать непосредственное воздействие на сперматогенез, снижая количественные и качественные показатели эякулята, повреждая зрелые сперматозоиды. В настоящее время доказано, что свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, оказывают повреждающие действие на тестикулярный аппарат , . Проведенные исследование также доказывают, что шестивалентный хром способствует возникновению олигозооспермии, астенозооспермии и тератозооспермии .
При проводимом исследовании воздействия антропогенных загрязнений было установлено, что группы исследуемых мужчин, проживавших в районах с повышенным воздействием выхлопных газов транспортных средств, имели сниженную концентрацию сперматозоидов в эякуляте .
В ходе исследований токсического воздействия химических веществ на человека удалось выделить те химические вещества, которые оказывают воздействие на репродуктивную функцию организма, развитие плода и обладают канцерогенным, мутагенным или генотоксическим действием. Выделяют два класса опасности репротоксикантов, учитывая их воздействие на фертильность и развитие потомства. К первому классу опасности относят вещества, которые доказано оказывают воздействие на репродуктивную способность человека. Ко второму классу опасности относят химические вещества, оказывающие предполагаемое воздействие на репродуктивную функцию и развитее потомства. По данным исследователей к первому классу относят 75 веществ, среди которых бор и его соединения, бензол, ксилены, свинец, стирол, толуол, тяжелые металлы и их соединения (кадмий, мышьяк, ртуть, свинец, сурьма, талий), фенол, формальдегид, низкомолекулярные фталаты и т.д. Ко второму классу относят 46 веществ, среди которых акриламид, анилин, бериллий и его соединения, бисфенол А, гидразин и его производные, медь и ее соединения, фосфор, хром триоксид . В последние годы среди репротоксичных веществ ведущею позицию занимают гормоноподобные ксенобиотики, которые обладают эстрогенным и антиандрогенным действием. В мире производство этих веществ достигло огромных масштабов, представители которых стойкие органические загрязнители (пестициды, диоксины и полихлорированные бифенилы, пластификаторы, фталаты) .
3. Основные результаты и обсуждение
В данной работе анализируется влияние загрязнения атмосферы на фертильность мужчин в Ростовской области за последние 10 лет. Ростовская область относится к территориям с высоким уровнем социально-экономического развития, большая площадь региона, высокая концентрация промышленного и сельскохозяйственного производства, скопление транспортных узлов и многие другие факторы оказывают значительное влияние на экологическую ситуацию в регионе . Вследствие интенсивной антропогенной деятельности развиваются значительные негативные явления, такие как загрязнение атмосферного воздуха и природных вод, деградация почвы и загрязнение ее тяжелыми металлами, которые, в итоге сказываются на состоянии здоровья населения.
По результатам комплексной экологической оценки Ростовской области в 2021 г. было установлено, что в г. Ростове-на-Дону, Новочеркасске и Таганроге кризисная экологическая ситуация (в воздухе, в воде и почве этих городов регистрируются большое количество разнообразных загрязняющих веществ, концентрации отдельных загрязнителей превышают 5ПДК), в остальных городах области преобладает критическая экологическая ситуация .
Важным фактором, оказывающим влияние на здоровье населения, является состояние воздушной среды. Химическое загрязнение атмосферы в ходе антропогенного воздействия обусловлено выбросами поллютантов – диоксида, серы, окиси азота, взвешенных частиц, формальдегида и др. В ходе научных исследований было выявлено отрицательное влияние основных загрязнителей атмосферного воздуха на организм человека, так как они обладают иммунотоксичными, генотоксичными, канцерогенными и репротоксичными свойствами . Наибольшее количество экотоксикантов поступает в организм человека в процессе дыхания, где они через капиллярную сеть легочных альвеол быстро проникают в русло малого круга кровообращения и затем, минуя печень, через сердце достигают кровеносных сосудов большого круга и разносятся по всему организму, поражая особо чувствительные, к тем или иным химическим веществам, органы и ткани .
Формальдегид является наиболее часто встречающимся загрязнителем атмосферного воздуха. Основной источник его поступления в атмосферу является автомобильный транспорт, так же он образуется при фотохимических реакциях и процессах трансформации органических соединений, таких как метан, метиловый спирт, муравьиная кислота, хлорпроизводные метана. Фотохимические реакции усиливаются при высокой интенсивности солнечной радиации . Формальдегид оказывает выраженное токсическое воздействие, обладает канцерогенными и репротоксическими свойствами. Воздействие формальдегида на организм человека может привести к нарушению менструальной функции, самопроизвольным абортам, осложнениям при родах, задержке физиологического развития плода, осложнениям течения беременности, врожденным порокам развития плода и нарушениям сперматогенеза , .
По данным мониторинга в Ростовской области более 1,5 миллиона человек проживает в городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения воздуха . Многочисленные исследования показывают, что поллютанты оказывают негативное воздействие не только в случаях, когда организм человека подвергаются одномоментному влиянию значительных количеств токсичных веществ, но и тогда, когда имеет место постоянное воздействие малых доз (в том числе и в пределах так называемых предельно допустимых концентраций – ПДК) .
Сведения о состоянии воздуха атмосферы в городах Ростов-на-Дону, Волгодонск, Шахты, Азов, Цимлянск, Таганрог, Новочеркасск, формируются на базе данных с постов, образующих государственную сеть мониторинга .
По данным мониторинга за 2011–2021 гг. формальдегид входит в список приоритетных загрязнителей воздуха в Азове, Волгодонске, Новочеркасске, Ростове-на-Дону, Миллерово, Батайске. Загрязнение атмосферного воздуха формальдегидом выше среднего по стране в Волгодонске, Новочеркасске, Ростове-на-Дону, Миллерово (табл. 1). Уровень загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом, во всех указанных городах в два раза и более превышает значение среднегодовой ПДК . Согласно СанПиН 1.2.3685–21 от 29.01.2021 г. предельно допустимые концентрации (ПДК) формальдегида в атмосферном воздухе городских и сельских поселений установлены следующие ПДК разовая – 0,05 мг/м3, ПДК среднесуточная – 0,01 мг/м3 (концентрация обеспечивающая допустимые уровни риска при воздействии не менее 24 часов), ПДК среднегодовая – 0,003 мг/м3 (концентрация обеспечивающая допустимые уровни риска при хроническом (не менее года) воздействии) .
Таблица 1 - Средние показатели концентрации загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом [20]
Приоритетный источник загрязнения | Среднее значение по России мг/м3 | Волгодонск | Новочеркасск | Ростов-на-Дону | Миллерово |
Формальдегид | 0,009 | 0,013 | 0,014 | 0,010 | 0,015 |
За все время мониторинга с 2011 по 2021 гг. концентрации формальдегида в атмосферном воздухе оставались на высоком уровне в Азове, Волгодонске, Новочеркасске, Ростове-на-Дону, Миллерово и Батайске (табл. 2).
Таблица 2 - Средняя концентрация формальдегида в воздухе, мг/м3 [20]
Город | 2011, мг/м3 | 2012, мг/м3 | 2013, мг/м3 | 2014, мг/м3 | 2015, мг/м3 | 2016, мг/м3 | 2017, мг/м3 | 2018, мг/м3 | 2019, мг/м3 | 2020, мг/м3 | 2021, мг/м3 |
Азов | 0,008 | 0,008 | 0,006 | 0,009 | 0,009 | 0,008 | 0,010 | 0,009 | 0,007 | 0,008 | 0,012 |
Волгодонск | 0,017 | 0,017 | 0,016 | 0,011 | 0,011 | 0,013 | 0,012 | 0,011 | 0,012 | 0,014 | 0,017 |
Новочеркасск | 0,018 | 0,015 | 0,010 | 0,017 | 0,017 | - | 0,021 | 0,018 | - | 0,008 | 0,009 + |
Ростов на Дону | 0,007 | 0,009 | 0,009 | 0,009 | 0,009 | 0,014 | 0,013 | 0,011 | 0,011 | 0,010 | 0,014 |
Миллерово | - | 0,017 | 0,015 | - | - | - | 0,014 | 0,009 | - | 0,018 | 0,019 |
Батайск | - | - | 0,006 | - | - | - | - | 0,018 | - | 0,010 | 0,018 |
Для определения среднего уровня показателей фертильности мужчин в возрасте от 20 до 40 лет, проживающих в Ростовской области, было проанализировано 400 результатов спермограмм. Исследования проводились на базе научно-исследовательского института акушерства и педиатрии в отделении вспомогательных репродуктивных технологий в 2011 и в 2021 гг. Результаты интерпретировались по рекомендациям из «Руководства ВОЗ по исследованию и обработке эякулята человека» , . В таблице 3 представлены обобщенные данные, полученные авторами в результате статистической обработки данных.
Таблица 3 - Показатели спермограмм 2011 и 2021 гг.
№ п/п | Параметры эякулята | 2011 | 2021 |
1 | Нормальный эякулят в соответствии с нормативными значениями, % | 66 | 47 |
2 | Концентрация сперматозоидов ниже нормативных значений, % | 12,5 | 29 |
3 | Подвижность сперматозоидов ниже нормативных значений, % | 22,5 | 19 |
4 | Морфология сперматозоидов ниже нормативных значений, % | 21,5 | 34,5 |
5 | Отсутствие сперматозоидов в эякуляте, % | 1,5 | 1 |
Проанализировав результаты показателей 200 спермограмм за 2011 г. и 200 за 2021г., можно констатировать, что 66% обследуемых мужчин имели параметры эякулята соответствующие нормативным величинам в 2011г., в 2021 г. этот показатель составил 47%. Первое место в структуре патологии эякулята в 2011 г. занимало нарушение подвижности сперматозоидов 22,5% и морфологии сперматозоидов 21,5%. В 2021 г. нарушение морфологии сперматозоидов значительно увеличилось до 34,5%, так же возрос процент нарушений концентрации эякулята 29% (в 2011 г. – 12,5%). Следует учитывать, что оценка показателей эякулята в 2021 г., проводилась уже по измененным нормам ВОЗ .
4. Заключение
Экологическая ситуация в Ростовской области характеризуется высоким уровнем антропогенного воздействия на окружающую среду, во многих городах области сложилась кризисная и критическая экологическая ситуация. Почти 35% жителей области живут в городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Одним из приоритетных загрязнителей атмосферы во многих крупных городах области является формальдегид, который обладает канцерогенными и репротоксичными свойствами, способными привести к осложнениям протекания беременности, врожденным порокам развития и вызвать нарушения сперматогенеза.
В связи со сложившейся демографической ситуацией в стране и увеличением роста бесплодных браков, особое внимание заслуживает проблема ухудшения репродуктивного потенциала населения.
Анализ фертильности мужчин репродуктивного возраста, проживающих на территории Ростовской области, показал снижение основных показателей фертильности за последние 10 лет. Особенно сильно снизились показатели концентрации сперматозоидов в эякуляте и увеличилось количество сперматозоидов с аномальной морфологией.
Анализируя полученные данные, можно утверждать, что при высоком уровне загрязнения окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха токсичными веществами антропогенного происхождения, оценка влияния этих факторов на здоровье населения, в особенности на репродуктивный потенциал, имеет важное медико-социальное значение.