Современные подходы к оценке влияния загрязнения окружающей среды на онкологический риск

Современные подходы к оценке влияния загрязнения окружающей среды на онкологический риск

Злокачественные новообразования (ЗН) относятся к числу социально значимых заболеваний, список которых утвержден Постановлением Правительства Российской Федерации от 1 декабря 2004 N715. Онкологическая смертность населения занимает второе место после смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. В Указе Президента «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» (№ 204 от 7.05.2018 г.) определены значения целевых индикаторов, которые планируется достичь к 2024 г. в рамках нового федерального проекта. Один из них – снижение смертности от новообразований до 185,0 на 100 тыс. населения, что ниже уровня 2017 г. (200,6) почти на 8%.

Заболеваемость ЗН и смертность от них населения России территориально варьирует в широком диапазоне показателей. По данным, например, за 2014 г. стандартизованный показатель заболеваемости в России составил 235 на 100 000 населения обоего пола. Крайние показатели были: 144 (Республика Дагестан) и 319 на 100 тыс. (Чукотский автономный округ) [1]. Несомненно, что такие различия обусловлены действием комплекса факторов: экологическим состоянием территорий, плотностью размещения промышленных предприятий, национальными особенностями и образом жизни населения и пр.

“Положение о социально-гигиеническом мониторинге” (СГМ), утвержденное постановлением Правительства РФ (от 2 февраля 2006 года №60), определяет в качестве его ключевых задач получение достоверной и объективной информации о состоянии окружающей среды (ОС) и здоровье населения, ее системный анализ, разработку предложений для принятия управленческих решений и их информационную поддержку. Решение поставленных задач, во многом, относится к области, разрабатываемой экологической эпидемиологией. Это — выявление вредных факторов ОС, определение этиологических связей между их воздействием и нарушением здоровья населения и на основе полученных эпидемиологических данных разработка предложений по профилактике вредного влияния факторов ОС на здоровье населения, в не последнюю очередь – по профилактике канцерогенного воздействия. В последние годы к ним добавились задачи оценки риска в виде определения вероятности канцерогенных эффектов на индивидуальном и популяционном уровнях в результате воздействия вредных факторов с последующим управлением риском.

Вклад средовых факторов в онкологическую заболеваемость

Этиология ЗН включает сложную комбинацию и взаимодействие различных факторов, таких как наследственная предрасположенность, питание, курение, характер репродуктивного поведения, загрязнение окружающей и производственной среды и пр. Оценки вклада средовых и профессиональных канцерогенных факторов в смертность населения от ЗН варьируют в широком диапазоне в зависимости от методов расчета и того, какие факторы авторы включают в понятие «окружающая среда» (ОС). По общепринятым оценкам, сделанным более 30 лет назад английскими эпидемиологами Р. Доллом и Р. Пито, доля смертей от ЗН, обусловленных загрязнением ОС, составляет 2% (в границах <1-5%), действием профессиональных факторов – 4% (2-8%) [2]. Многочисленные оценки последних лет, определяющие вклад загрязнения ОС в онкологическую смертность, в том числе и предлагаемые ВОЗ, находятся в диапазоне 1-20% [3]. Вклад этих факторов в смертность от отдельных локализаций ЗН сильно варьирует. Например, вклад загрязнения воздуха в смертность от рака легкого оценивается ВОЗ в 47%: 17% — загрязнение жилищной среды, 14% — загрязнение атмосферного воздуха, 7% — содержание радона в помещениях, 7% — профессиональная экспозиция, 2% — недобровольное курение [4].

Если принять среднюю цифру – 10%, то, например, в 2017 г. в России число смертей от ЗН, обусловленное действием канцерогенных факторов ОС, могло составить 29,5 тыс. Эти цифры относятся ко всему населению, в то время как наличие источников загрязнения, социально-профессиональная структура населения и их проекция на онкологическую заболеваемость и смертность могут иметь существенные территориальные различия. Как известно, в России существует множество городов, в которых предприятия с канцерогенопасными производствами несут градообразующую функцию с формированием соответствующего атмосферного фона и широкой занятостью в них местного населения. Можно предполагать, что доля обусловленной этими факторами онкологической патологии в таких городах, существенно больше представленных выше оценок, относящихся ко всей популяции.

Население в целом далеко не однородно в отношении чувствительности к действию вредных факторов ОС – существуют группы, наиболее чувствительные к действию канцерогенов. В первую очередь это относится к детям. Злокачественные новообразования у детей входят в число не только социально значимых, но и медико-географических критериев здоровья населения, применяемых при оценке экологического состояния территории. Территории с постоянным превышением уровня детской онкологической заболеваемости в 1,5-2 раза относят к зонам чрезвычайной экологической ситуации, в 2 и более раз – зонам экологического бедствия [5]. Существенные региональные различия онкологической заболеваемости детей в России предполагают наличие факторов, их определяющих. Не исключено, что на высокие показатели детской онкологической заболеваемости, например, в ряде промышленных областей РФ влияет высокая техногенная нагрузка, в том числе и канцерогенами, на ОС. По оценкам ВОЗ, примерно 5% случаев ЗН у детей обусловлено экспозицией к канцерогенам в ОС [6]. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что дети во время внутриутробного развития, раннего детства и пубертатного периода особенно чувствительны к токсическому и канцерогенному эффекту табачного дыма, ПАУ, взвешенных частиц, нитрозаминов, пестицидов, полихлорированных дифенилов, металлов и радиации. В эти периоды быстрый рост клеток и незрелость систем организма делает их особенно чувствительными к действию токсических и канцерогенных веществ. Некоторые злокачественные опухоли имеют длительный латентный период развития. У детей впереди долгая жизнь, и потенциал канцерогенных факторов, воздействовавших на детский организм в указанные временные окна, может иметь отсроченный эффект и реализоваться в виде ЗН с большей вероятностью, чем идентичное воздействие на взрослых. Весьма вероятно, что экспозиция детей к канцерогенам в большей степени влияет на онкологический риск в течение всей жизни человека, чем на риск возникновения рака в детстве, и актуальность изучения этих взаимосвязей не вызывает сомнений [7,8].

Загрязнение окружающей и производственной среды в отличие от наследственных, поведенческих факторов относится к числу контролируемых и управляемых, т.е. в значительной степени предотвратимых факторов онкологического риска посредством целенаправленного применения санитарных, технических, технологических мероприятий, законодательных и нормативных мер.

Примеры установленной связи между воздействием факторов окружающей и производственной среды и онкологическим риском весьма многочисленны [9]. Их спектр постоянно расширяется. Так, недавние исследования выявили связь риска развития рака молочной железы с кумулятивной экспозицией к пестицидам, другим химическим соединениям (ДДТ, диоксинам, растворителям и др.), загрязнением атмосферного воздуха [10,11]. Технический прогресс несет с собой появление новых технологий и соединений с возможностью воздействия их на общее население и профессиональные группы и, таким образом, возникновения новых рисков, требующих изучения и оценки.

Наибольшее число эпидемиологических исследований посвящено воздействию загрязнения атмосферного воздуха на онкологический риск в населении, т.к. это та среда, контакт человека с которой неизбежен и может нанести наиболее существенный ущерб здоровью. Эксперты Международного агентства по изучению рака пришли к заключению, что существуют достаточные доказательства канцерогенности для человека загрязнения атмосферного воздуха (группа 1). Доказана его связь с раком легкого, а также выявлена положительная связь загрязнения атмосферного воздуха с риском развития рака мочевого пузыря. Взвешенные частицы – доказанный канцерогенный фактор для человека, вызывающий развитие рака легкого (группа 1). Загрязнение воздуха и взвешенные частицы, обладая генотоксичными свойствами, вызывают генетические повреждения, являющиеся предшественниками канцерогенеза, способны усиливать злокачественную прогрессию через оксидативный стресс и постоянное воспаление [12].

Загрязнение атмосферного воздуха на отдельных территориях РФ существенно различается как по составу, так и уровню содержания отдельных его компонентов, поэтому несомненна необходимость эпидемиологических исследований, оценивающих онкологический риск населению в условиях конкретного загрязнения ОС [13].

Загрязнение почвы промышленными и бытовыми отходами, содержащими канцерогенные вещества, может быть источником вторичного загрязнения ими воздуха, а также загрязнения поверхностных водоемов и грунтовых вод. Возможно поступление канцерогенов из воды и почвы в сельскохозяйственные продукты, а с ними — в организм человека. По данным за 2017 г. в России выбросы в атмосферу составили 15,5 млн. т от стационарных и 14,6 млн. т от передвижных источников, сброс загрязненных сточных вод составил 13,6 млрд. м3 [14]. Поэтому эпидемиологический мониторинг онкологического риска в комплексе с данными по загрязнению ОС среды канцерогенами необходим для принятия мер, ограничивающих их воздействие на популяцию.

Расстановка приоритетов при изучении связи «окружающая среда – онкологический риск»

Учитывая масштаб проблемы «ОС и онкологический риск» и разнообразие привходящих факторов, становится очевидной необходимость определенности в приоритетах, системного подхода, четкой организации, эффективного использования средств в ее исследовании. В настоящее время ведущим принципом в исследованиях проблемы «ОС и здоровье» является расстановка приоритетов, которая диктуется, в том числе, и необходимостью рационального распределения финансовых средств. Теме определения приоритетов, а также средств для их характеристики в свете растущего понимания комплексной природы их связи и взаимодействия было посвящено совещание Европейского Бюро ВОЗ 27-28 апреля 2017 г. (Кашкайш, Португалия) [15].

Отечественная эпидемиология ЗН не может развиваться в отрыве от общемирового пути развития этой фундаментальной науки. Подходы к исследованиям в области экологической эпидемиологии должны быть в русле их общемирового направления, где ключевым моментом является расстановка исследовательских приоритетов в эпидемиологии рака, для чего могут быть применены следующие критерии:

  • масштаб воздействия – численность населения, подвергающегося возможному канцерогенному воздействию;
  • острота воздействия на здоровье населения (тип, частота, уровень и тренды экспозиции);
  • тяжесть заболевания – высокая онкологическая заболеваемость, смертность и инвалидность;
  • рост показателей онкологической заболеваемости;
  • природа воздействия вещества или смеси агентов – пути поступления (атмосферный воздух, вода, почва);
  • вероятность отдаленных неблагоприятных эффектов на протяжении всей жизни человека – от пренатального периода до пожилого возраста;
  • наличие кластеров экспозиции и эффекта;
  • высокие показатели заболеваемости фоновыми заболеваниями, обусловленными загрязнением ОС;
  • существование особенно чувствительных и уязвимых групп в населении (дети, инвалиды, пожилые люди);
  • социальный запрос на профилактику воздействия, возможность предотвращения воздействия, наличие административной поддержки, средств и возможностей;
  • инновация и развитие: получение новых знаний или углубление/детализация существующих, например, выявление новых локализаций при действии известных канцерогенных факторов;
  • новизна: идентификация новых рисков, малоизвестных опасных или новых этиологических факторов.

Растет число исследований, посвященных факторам ОС, обладающих доказанным или вероятным генотоксическим и эпигенетическим действием, повреждающим действием на иммунную и эндокринную системы организма человека, что в конечном итоге может привести к развитию ЗН и других заболеваний. Современная эпидемиология объединяет их общим термином омиксных данных, которые наряду с персональными показателями, биомаркерами позволяет характеризовать экспосом человека – совокупность внешних и внутренних факторов, действующих на организм и формирующих его внутреннюю среду и ответ на них. В настоящее время изучение экспосома входит в число исследовательских приоритетов в эпидемиологии рака [16-19].

Лимитирующие показатели загрязнения окружающей и производственной среды, в основном, относятся к отдельным его компонентам. Но, как правило, загрязнение ОС представлено смесями канцерогенных и неканцерогенных повреждающих агентов, действие которых определяется их качественным и количественным составом. Поэтому одним из актуальных направлений исследований является эпидемиологическое изучение действия смесей и оценка связанного с ними канцерогенного риска [20].

Базы данных по состоянию здоровья населения, концентрирующие рутинную информацию по заболеваемости и смертности, имеют ограниченную возможность их использования для изучения связей “ОС-здоровье”. В случае их использования необходим сбор дополнительной информации в соответствии с задачами исследования. Целесообразна координированная разработка индивидуальных регистров таких, как канцер-регистры, регистры врожденных пороков развития, профессиональных заболеваний и других, которые можно было бы совмещать с данными мониторинга ОС, регистрами профессиональной занятости населения.

В отношении мониторинга воздуха следует заметить, что его уровень в России не отвечает мировым стандартам, т.е. круглогодичному непрерывному слежению в течение 24 часов с получением характеристики загрязнения не только по содержанию отдельных загрязнителей, но и с возможностью анализа взвешенных частиц с учетом фракционного состава. Последнее особенно важно, т.к. в настоящее время именно респирабельной части пыли (РМ2,5 и РМ10) отводится существенная роль в развитии рака легкого, других заболеваний органов дыхания, сердечно-сосудистых заболеваний и др. Эти фракции обладают наибольшей адсорбционной способностью в отношении вредных соединений, включая канцерогены.

Заключение

В эпидемиологии ЗН приоритетность определяют существующие и новые направления и адекватные им методы в области исследования связи «ОС – онкологический риск»:

  • загрязнение атмосферного воздуха канцерогенными факторами различной природы с точной оценкой экспозиции;
  • загрязнение воды, почвы и продуктов питания канцерогенами, в частности, пестицидами;
  • промышленные выбросы канцерогенных веществ, их рассеивание в ОС и оценка риска, связанная с этим;
  • новые профессиональные факторы, несущие возможный канцерогенный риск, например, наночастицы;
  • действие смесей химических соединений, обладающих различным канцерогенным потенциалом в зависимости от их состава;
  • разработка чувствительных маркеров воздействия, эффекта и чувствительности организма с использованием омиксных технологий;
  • изучение экспосома как совокупности внешних и внутренних факторов, действующих на организм и формирующих его внутреннюю среду и ответ на них.

Следует подчеркнуть, что по своей природе эпидемиологические исследования всегда в определенной степени обладают новизной, т.к. они выполняются на территориях с различными климатическими условиями, уровнями и спецификой загрязнения ОС, популяционными характеристиками, обусловленными демографическими, этническими, экономическими, социальными и прочими различиями, существенно влияющими на степень онкологического риска. Результаты эпидемиологических исследований, характеризующих влияние конкретных экологических и социально-экономических условий на онкологическую заболеваемость населения, определяют разработку целенаправленных превентивных мер.

Кратко суммируя вышеизложенное, подходы к анализу влияния загрязнения ОС на риск формирования онкологических заболеваний можно сформулировать в виде следующих положений:

  • расстановка исследовательских приоритетов на локальном, региональном и общероссийском уровнях для выбора исследований, способных принести максимальную социальную выгоду;
  • выбор метода исследования, адекватно отвечающего достижению поставленных целей;
  • системный анализ планируемого исследования для определения обеспеченности всех этапов работы ресурсами, кадрами, информацией;
  • совершенствование системы мониторинга загрязнения атмосферного воздуха, в частности, анализ взвешенных частиц с учетом фракционного состава;
  • создание механизма сопряжения имеющихся баз данных по загрязнению ОС и состоянию здоровья населения;
  • использование достижений молекулярной биологии для определения донозологических проявлений канцерогенеза и разработка более тонких и разнообразных методов исследования причинно-следственных связей “ОС — канцерогенный риск».

В свете изложенного нельзя не сказать о том, что состояние изучения действия факторов ОС на онкологическую заболеваемость и смертность населения в России вряд ли можно признать благополучным и главной причиной является нехватка специалистов в области эпидемиологии неинфекционных заболеваний. Отсутствуют современные методические руководства по аналитической эпидемиологии на русском языке. Уровень требований к представлению материала в российских журналах ниже, чем в зарубежных соответствующего профиля. Отсутствие достаточного количества компетентных специалистов в области экологической эпидемиологии не позволяет повысить требования к публикуемым эпидемиологическим материалам. Финансирование научно-исследовательских и практических учреждений, в круг интересов которых входит изучение здоровья населения эпидемиологическими методами, оставляет желать лучшего. Это приводит к невозможности использования в исследованиях адекватных, но дорогостоящих эпидемиологических методов. Таким образом, для улучшения ситуации с исследованиями в области эпидемиологии ЗН в первую очередь необходимы:

  • подготовка кадров, владеющих современными методами проведения эпидемиологических исследований (эпидемиологов, специалистов по программному обеспечению и статистической обработке данных);
  • издание методических материалов, руководств, учебников по эпидемиологии неинфекционных заболеваний;
  • адекватное финансирование исследований;
  • расширение международного сотрудничества между российскими и зарубежными специалистами для интенсификации внедрения международного опыта в российскую практику.

Решение этих насущных задач позволит создать условия, обеспечивающие разработку и эффективную реализацию актуальных планов действий, нацеленных на снижение влияния неблагоприятных факторов ОС на онкологический риск для населения России.

д.б.н. Соленовой Л.Г.

НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина МЗ России

ЛИТЕРАТУРА

  1. Состояние онкологической помощи населению России в 2014 году. Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г.В. Петровой М.: МНИОИ им. П.А. Герценафилиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2015. 236 с. http://www.oncology.ru/service/statistics/[State of oncological care in Russia in 2014. Eds.: A.D. Kaprin, V.V. Starinskiy, G.V. Petrova. Moscow: MNIOI im. P.A. Gertsena – filial FGBU “NMIRTS” Minzdrava Rossii, 2015.236 p. (In Russ.)].
  2. Долл Р, Пито Р. Причины рака. Пер. с анг. Киев.Наукова думка.1984.254 с. [R. Doll, R. Peto. The causes of cancer. Translation from English. Kiev. Naukova dumka. 1984. 254 p. (In Russ.)].
  3. Madia F., Worth A., Whelan M., Corvi R. Carcinogenicity assessment: Addressing the challenges of cancer and chemicals in the environment. Environment International 2019; 128: 417–429 https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.04.067
  4. Prüss-Ustün, A., Wolf, J., Corvalan, C., Bos, R., Neira, M. Preventing Disease through Healthy Environments: A Global Assessment of the Environmental Burden of Disease. WHO Cat, 2016. pp. 1–176.
  5. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М. Мин. охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ 1992. 56 c. [Criteria of assessment of territorial ecological state to reveal zones of extreme ecological situations and zones of ecological calamity. M. Min. protection of environment and natural resources of RF. 1992. 56 p. (In Russ.)].
  6. Prüss-Ustün, A., Wolf, J., Corvalan, C., Bos, R., Neira, M., Preventing Disease through Healthy Environments: A Global Assessment of the Environmental Burden of Disease. WHO Cat, 2016. pp. 1–176.
  7. Biro F.M., Deardorff J. Identifying opportunities for cancer prevention during preadolescence and adolescence: puberty as a window of susceptibility. J. Adolesc. Health 2013. 52, S15–S20. https://doi.org/10.1016/j.jadohealth.2012.09.019.
  8. Hughes C., Waters M. What Stressors Cause Cancer and When?: Windows of Developmental Susceptibility in Reproduction and Cancer. 2017. https://doi.org/10.1002/9781119023647.ch1
  9. Clapp R., Howe G., Lefevre M.J. Environmental and occupational causes of cancer. A review of recent scientific literature. A publication of the Lowell Center for sustainable production. University of Massachusetts. Lowell. 2005, Sept. 46p.
  10. Rodgers K.M., Udesky J.O., Rudel R.A., Brody J.G. Environmental chemicals and breast cancer: an updated review of epidemiological literature informed by biological mechanisms. Environ. Res. 2018.160:152–182. https://doi.org/10.1016/j.envres.2017.08.045.
  11. Rudel R.A., Fenton S.E., Ackerman J.M., Euling S.Y., Makris S.L. Environmental exposures and mammary gland development: state of the science, public health implications, and research recommendations. Env Heal Perspect. 2011;119:1053–1061. doi:10.1289/ehp.1002864
  12. IARC monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Outdoor Air Pollution. 2015, Vol 109. Lion. France. http://monographs.iarc.fr/ENG/Publications/corrigenda.php
  13. Земляная Г.М., Соленова Л.Г., Кислицын В.А. Загрязнение атмосферного воздуха и смертность населения в областных и краевых центрах Российской федерации. Вестник Российской АМН. 2006. 5: 7-12. [Zenlyanaya G.M., Solenova L.G., Kislitsin B.A. Atmospheric air pollution and population mortality in Russian Federation regions. Vestnik Russian AMN. 2006. 5:7-12 (In Russ.)].
  14. Российский статистический ежегодник 2018. М. Росстат. 2018 г.694 с. [Russian statistical yearbook 2018. M. Rosstat. 2018. 694 p. (In Russ.)].
  15. Setting research priorities in environment and health. Report of a meeting in Cascais, Portugal 27–28 April 2017.
  16. Boffetta P. Biomarkers in cancer epidemiology: an integrative approach Carcinogenesis vol.31 no.1 pp.121–126, 2010.doi:10.1093/carcin/bgp269.
  17. Verma M., Banerjee H. N. Metabolomic Approaches in Cancer Epidemiology doi: 10.3390/diseases3030167
  18. Khoury M.J.,  Freedman A.N., Gillanders E.M. et al. Frontiers in Cancer Epidemiology: A Challenge to the Research Community from the Epidemiology and Genomics Research Program at the National Cancer Institute. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2012 Jul; 21(7): 999–1001.doi: 10.1158/1055-9965.
  19. Vineis P. From John Snow to omics: the long journey of environmental epidemiology. European Journal of Epidemiology.2018. 33:355–363 https://doi.org/10.1007/s10654-018-0398-4
  20. Bopp S.K., Barouki R., Brack W., et al. Current EU research activities on combined exposure to multiple chemicals. J Environ. Int. 2018a. 120: 544–562. https://doi.org/10.1016/J.ENVINT.2018.07.037.