Blood lead level and cognitive performance in Ukrainian schoolchildren

Анотація

Вступ. Сучасний систематичний огляд і мета-аналіз досліджень типу «випадок-контроль» демонструють значний негативний ефект свинцю на результати тестів IQ у дітей до 12 років. За оцінками Всесвітньої організації охорони здоров'я, вплив свинцю викликає 30% глобального тягаря ідіопатичних інтелектуальних розладів. У зв'язку з цим у найбільш розвинених країнах, наприклад, США, існують спеціальні державні програми, проводяться Міжнародні тижні профілактики отруєнь свинцем, які дають можливість ініціювати давно назрілі реформи. В Україні немає державних програм такого масштабу, як у США. Дослідження з вивчення та обмеження екопатологічного впливу свинцю на психосоматичний стан українських школярів поки що рідкісні.

Метою дослідження була оцінка впливу рівня свинцю в крові на показники когнітивної сфери у школярів, які проживають у місті Одеса.

Матеріали і методи.  Обстежено 92 дитини випадкової вибірки, віком від 7 до 15 років.  Визначення свинцю проводилося в гепаринованій венозній крові методом атомно-абсорбційної спектрометрії з електротермічною атомізацією. За рівнем свинцю в крові дітей поділяли на 4 групи: 1) до 49 мкг/л, n = 57; 2) від 50 до 99 мкг/л, n = 16; 3) від 100 до 149 мкг/л, n = 14; 4) більше 150 мкг/л, n = 5. Групи були однорідними за такими показниками, як вік, стать дітей, хвороби, якими вони страждали, освіта і соціальне становище батьків, сімейний достаток, особливості вагітності та пологів даною дитиною у матері. Показники когнітивної сфери визначалися за методиками, рекомендованими для дослідження у дітей віком від 7 до 15 років. Контрольною була перша група дітей.

Результати.  Коефіцієнт відхилення від оптимального рівня впізнавання фігур у дітей другої групи (1,38±0,27) і третьої групи (1,43±0,27) був значно вищим, ніж у дітей першої групи (0,73±0,12 бала). Кількість правильно відтворених образів дітьми третьої групи (7,86± 0,51) і четвертої групи (7,00±0,89) була значно меншою, ніж у дітей першої групи (9,12±0,41). Обидва показники відображають стан короткочасної пам'яті. Кількість слів, завчених за методом Лурія, відтворених через 1 годину, було значно меншою в школярів другої групи (7,87±0,37), третьої групи (6,50±0,57), четвертої групи (6,20±1,07), ніж у школярів першої групи (8,77±0,14). Цей показник відображає стан довгострокової пам'яті. Концентрація уваги за тестом Бурдона у дітей третьої групи (85,6±18,4 у.о.) була значно нижчою, ніж у дітей першої групи (126,9±12,8 у.о.). Діти цієї ж групи довше працювали з таблицею Горбова (283,0±22,6 с) порівняно з дітьми першої групи (221,1±9,2 с). Школярі другої і третьої груп у порівнянні з першою групою показали гірші результати таких тестів на увагу, як показник переключення уваги за тестом Бурдона (відповідно 67,64±4,06% і 71,84±3,17% проти 83,34±2,14%), кількість помилок при роботі з таблицею Горбова (відповідно 2,87±0,54 і 3,00±0,64 проти 1,16±0,14),  час переключення уваги (відповідно 131,8±12,3 с і 146,9±17,5 с проти 101,7±6,3 с). Крім того, кількість невиправлених помилок у тесті Гальперіна, Кабилицької була більшою у дітей третьої групи (4,92±0,64) і четвертої групи (4,80±0,80), ніж у дітей першої групи (2,87±0,26).

Висновок.  Підвищення рівня свинцю в крові українських школярів негативно впливає на їх когнітивну сферу, погіршуючи короткочасну і довгострокову пам'ять, знижуючи концентрацію уваги, сповільнюючи швидкість переключення уваги.

РІВЕНЬ СВИНЦЮ В КРОВІ ТА КОГНІТИВНІ ПОКАЗНИКИ В УКРАЇНСЬКИХ ШКОЛЯРІВ

ВСТУП. Століття людської діяльності, особливо житлової та транспортної практики, розігнали сотні мільйонів тон свинцю в наших міських районах [1]. Отруєння свинцем відноситься до числа найбільш значущих факторів, що впливають на ріст і функціональний розвиток дітей [2]. Особливо несприятливим є вплив свинцю на психічну функцію. Зокрема, новий систематичний огляд і мета-аналіз досліджень типу «випадок-контроль» демонструють значний негативний ефект свинцю на результати тесту IQ у дітей до 12 років [3]. За оцінками Всесвітньої організації охорони здоров'я, вплив свинцю викликає 30% глобального тягаря ідіопатичних інтелектуальних розладів [4]. У зв'язку з цим у найбільш розвинених країнах, наприклад, США, існують спеціальні державні програми, проводяться Міжнародні тижні профілактики отруєнь свинцем, які дають можливість ініціювати давно назрілі реформи [5]. В Україні немає державних програм такого рівня, як у США. Дослідження з вивчення та обмеження екопатологічного впливу свинцю на психосоматичний стан українських школярів поки що рідкісні.

Метою дослідження була оцінка впливу рівня свинцю в крові на показники когнітивної сфери у школярів, які проживають у місті Одеса.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ. У дослідженні взяли участь 92 дитини випадкової вибірки віком 7–15 років. Включення дітей до дослідження здійснювалося за умови інформованої згоди батьків дітей після надання детальної інформації про порядок і мету роботи.

Визначення свинцю проводилося в гепаринованій венозній крові методом атомно-абсорбційної спектрометрії з електротермічною атомізацією після вологої мінералізації проб. За рівнем свинцю в крові дітей поділяли на 4 групи: 1) до 49 мкг/л, n = 57; 2) від 50 до 99 мкг/л, n = 16; 3) від 100 до 149 мкг/л, n = 14; 4) більше 150 мкг/л, n = 5. Перша група була контрольною. Відомо, що на досліджувані показники може впливати не тільки рівень свинцю в крові, а й, у першу чергу, вік, стать дітей, перенесені ними захворювання, освіта і соціальне становище батьків, сімейний достаток, особливості вагітності та пологів даною дитиною в матері. Для встановлення однорідності за цими факторами обраних груп дітей був розрахований критерій χ². Цей метод, який ще називають «аналізом пропорцій», дозволяє встановити статистичну рівномірність чи нерівномірність розподілу тих чи інших ознак по групах. Розрахунки критерію χ² показали, що групи були однорідними, звідси відмінності в даних когнітивної сфери можна було пояснити в даному випадку тільки іншим рівнем свинцю в крові.

Показники когнітивної сфери визначалися за методиками, рекомендованими для вивчення у дітей віком від 7 до 15 років [6]. Використовувалися 4 групи тестів: А – для дослідження пам'яті; Б – для дослідження уваги; В – для вивчення особливостей процесу мислення; Г – для вивчення рис особистості. Дослідження короткочасної пам'яті проводилися за впізнаванням фігур і за запам'ятовуванням чисел і образів. Оцінка рівня впізнавання цифр здійснювалася за відхиленням від оптимального значення (одиниця) і виражалася в балах: 0 балів – відхилення не було; 1 бал – відхилення до 0,5 одиниць; 2 бали – відхилення від 0,51 до 1,00; 3 бали – відхилення від 1,01 і більше. Довгострокова пам'ять оцінювалася шляхом запам'ятовування 10 слів за методикою А.Р.Лурія. Досліджуючи увагу, ми використали тест на вичитування (тест Бурдона), таблиці Шульте та чорно-червону таблицю Горбова. Показник переключення уваги (ППУ) в тесті Бурдона розраховувався за формулою: ППУ = 100 – Р_пом. / Р_заг. х 100, де Р_пом. – кількість помилково оброблених рядків; Р_заг. – загальна кількість рядків у цьому завданні. Результати були виражені у відсотках. Час переключення уваги визначався як різниця між часом роботи з таблицею Горбова і загальним часом роботи з першою і другою таблицями Шульте. У дітей після 9 років проводився також тест П.Я. Гальперіна і С.Л. Кабилицької. Для вивчення мислення у дітей після 10 років використовувався тест на пошук простих аналогій. Дослідження рис особистості проводилось у дітей після 10 років за допомогою опитувальника Айзенка.

Отримані дані піддавалися статистичній обробці за допомогою t-тесту. Достовірними вважалися відмінності при р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ. Дані, отримані в результаті проведеного дослідження, представлені в таблиці.

Таблиця. Показники когнітивної сфери у дітей різних груп

Показники \ групи	1 група	2 група	3 група	4 група
Відхилення від оптимального рівня впізнавання фігур, балів	0,73±0,12	1,38±0,27*	1,43±0,27*	1,40±0,51
Кількість правильно відтворених чисел	3,75±0,23	3,67±0,20	3,57±0,31	3,80±0,37
Кількість правильно відтворених образів	9,12±0,41	8,19±0,54	7,86±0,51*	7,00±0,89*
Кількість слів, завчених за методом Лурія, відтворених через 1 год.	8,77±0,14	7,87±0,37*	6,50±0,57*	6,20±1,07*
Концентрація за тестом Бурдона, ум.од.	126,9±12,8	117,1±21,1	85,6±18,4*	99,8±14,9
Швидкість переключення уваги за тестом Бурдона, %	83,34±2,14	67,64±4,06*	71,84±3,17*	71,17±6,43
Середній час роботи з таблицями Шульте, с	58,38±3,41	60,33±5,38	64,46±6,94	63,56±4,43
Час роботи з таблицею Горбова, с	221,1±9,2	243,9±18,7	283,0±22,6*	282,0±38,8
Кількість допущених помилок при роботі з таблицею Горбова	1,16±0,14	2,87±0,54*	3,00±0,64*	3,40±1,33
Час переключення уваги, с	101,7±6,3	131,8±12,3*	146,9±17,5*	150,8±27,2
Кількість невиправлених помилок у тесті Гальперіна, Кабилицької	2,87±0,26(n=53)	3,21±0,42(n=14)	4,92±0,64*(n=12)	4,80±0,80*(n=5)
Кількість помилок при знаходженні аналогій	2,60±0,40(n=52)	2,50±0,49(n=14)	2,91±0,68(n=11)	3,25±0,85(n=4)

Примітка. * - Різниця достовірна (р<0,05) з показниками першої групи.

Як ми бачимо з таблиці, найбільша кількість достовірних відмінностей з контролем спостерігалася у третьої групи дітей, де вміст свинцю в крові коливався від 100 до 149 мкг/л. Відносно меншу кількість достовірних змін у школярів четвертої групи можна пояснити її невеликою кількістю, через що яскраво виражені тенденції не змогли досягти ступеня достовірності при статистичній обробці.

Аналіз тесту на вивчення рис особистості (опитувальник Айзенка) не виявив істотних відмінностей між групами дітей за шкалами інтро- і екстраверсії і нейротизму. Тому його результати в таблицю не включалися.

Аналіз результатів тестів на дослідження пам'яті показав, що рівень впізнавання у дітей другої і третьої груп відрізнявся від оптимального значення більше, ніж у дітей першої, контрольної групи. При цьому кількість правильно відтворених образів школярами третьої і четвертої груп була значно меншою, ніж у дітей першої групи. Це свідчить про погіршення короткочасної пам'яті [6] у дітей з більш високими концентраціями свинцю в крові, в порівнянні з тими, в яких ці концентрації були найнижчими. Значне зменшення кількості слів, що запам'ятовуються за методом А.Р.Лурія, відтворених через 1 годину, було виявлено у дітей 2-4 груп. Це свідчить про відносне погіршення довгострокової пам'яті [6] у дітей з більш високими концентраціями свинцю в крові.

Аналіз показників тестів для дослідження уваги також виявив достовірні відмінності між різними групами дітей. Так, концентрація уваги за тестом Бурдона була значно гіршою у дітей третьої групи, ніж у дітей першої групи. Швидкість переключення уваги була нижчою як у тій же групі, так і в другій групі, порівняно з показником у першій групі. Діти третьої групи достовірно довше працювали з таблицею Горбова, при цьому допускаючи і більше помилок. Останній показник був достовірно зміненим у другій групі дітей. Час переключення уваги, визначений за допомогою таблиць Горбова і Шульте, також значно збільшувався в дітей 2-4 груп у порівнянні з аналогічним показником першої групи. Це може свідчити про відносне зниження рухливості процесів нервової системи [6] у дітей при збільшенні вмісту свинцю в організмі. Кількість невиправлених помилок в тесті П.Я. Гальперіна і С.Л. Кабилицької була більшою в дітей третьої і четвертої груп. Це свідчить про певне зниження рівня уваги [6] у цих дітей в порівнянні з дітьми першої групи.

Аналіз тесту на вивчення мислення показав, що в усіх досліджуваних дітей логічні форми мислення переважали над наочними. Однак кількість помилок у знаходженні аналогій мала тенденцію до збільшення зі збільшенням рівня свинцю в крові. Це свідчить про меншу стійкість, більшу вразливість процесу мислення і більшу втомлюваність [6] у цих дітей.

Результати нашого дослідження підтвердили раніше встановлений зв'язок між рівнем свинцю в крові та когнітивними порушеннями у дітей [1-5]. У тому числі, доведений у новому систематичному огляді і мета-аналізі типу «випадок-контроль», здійсненому вченими з різних країн світу [3].

ВИСНОВОК. Підвищення рівня свинцю в крові українських школярів негативно впливає на їх когнітивну сферу, погіршуючи короткочасну і довгострокову пам'ять, знижуючи концентрацію уваги, сповільнюючи її переключення.