Background. The influence of nanoparticles of industrial aerosols on phenotypes of occupational chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is not studied enough. In this connection the system signs and symptoms of the disease including sarcopenia is of a great interest for investigation, because there associations with quality of life and lifespan.
Aim. To establish the features of sarcopenia in patients with COPD due to aerosols containing nanoparticles.
Materials and methods. A prospective observational study was performed. Previously, chemical and hygienic investigation of nanoparticles in the workplaces air on the machine building enterprise was done. The groups under investigation were occupational COPD patients, who were employed at the workplaces that has been investigated and contacting with aerosols containing metal (n = 48) or silica (n = 55) nanoparticles. Groups were matched by sex, age, COPD duration. Study procedures were Sarcopenia Fast questionnaire, ultrasound measurement of quadriceps femoris, bioelectrical impedance analysis, hand grip strength by dynamometry, sit-to-stand test, short physical performance battery, pulmonary function tests, serum molecular markers measured by enzyme-linked immunosorbent assay or by kinetic method, serum fibrinogen by Klauss method. COPD was diagnosed when postbronchodilator forced expiratory volume in one second divided by forced vital capacity was less than 0.7. Sarcopenia was diagnosed by EWGSOP2 criteria (European Working Group on Sarcopenia in Older People). Statistical analysis included descriptive methods and liner regression.
Results. Sarcopenia rate was 26 (47.2%) in COPD due to aerosols containing silica nanoparticles, 17 (35.4%) in COPD due to aerosols containing metal nanoparticles and 15 (30.0%) in control group; p = 0.015. The differences of sarcopenia severity between COPD due to different environmental conditions were seen – Ме (Q2–Q3). COPD due to aerosols containing silica nanoparticles was characterized by minimal values of quadriceps cross-sectional area: 4.9 (4.0–5.5) sm2 compared with 9.4 (8.4–9.9) sm2 in COPD due to aerosols containing metal nanoparticles patients and with 9,0 (7.8; 9.2) sm2 in control group respectivel; р = 0.010, quadriceps thickness, appendicular fat-free mass index: 7.1 (5.5–7.4), 7.5 (6.2–8.3) and 8.2 (6.8–9.1) kg/m2; р = 0.009, sit-to-stand test 15.8 (13.2–16.7), 12.1 (10.5–13.0) and 11.5 (9.4–13.8) s; р = 0.009, by elevated muscle echogenicity. COPD due to aerosols containing metal nanoparticles patients had the mid values. After 12 months these relationships were preserved. The associations of silica nanoparticles with quadriceps cross-sectional area (В = -0.95; р = 0.009), echogenicity (В = 1.02; р = 0.001), appendicular fat-free mass index (В = -1.05; р = 0.001) and sit-to-stand test (В = 0.91; р = 0.011) were explored.
Conclusion. Occuational COPD is characterized by sarcopenia rate, less values of muscle quantity and quality, especially pronounced in COPD due to aerosols containing silica nanoparticles.
Обоснование. Влияние наночастиц (НЧ) промышленных аэрозолей на фенотипы профессиональной хронической обструктивной болезни легких (ПХОБЛ) изучены недостаточно. В связи с этим большой интерес для исследований представляют системные проявления заболевания, в том числе саркопения, в значительной степени определяющие качество и продолжительность жизни больных.
Цель. Определить особенности саркопении у больных ПХОБЛ от воздействия аэрозолей, содержащих НЧ.
Материалы и методы. Выполнено проспективное наблюдательное исследование. Предварительно провели химико-гигиеническое исследование НЧ воздуха рабочих мест предприятия машиностроения. Основные группы – больные ПХОБЛ, работавшие на исследованных участках, в контакте с аэрозолями НЧ металлов (n = 48) или кремния (n = 55). Контроль – больные ХОБЛ, курильщики табака (n = 50). Группы сопоставимы по полу, возрасту, длительности ХОБЛ. Выполнены анкетирование SARC-F (Sarcopenia Fast), ультразвуковое исследование квадрицепса бедра, биоимпедансометрия, кистевая динамометрия, тест «встать со стула», краткая батарея тестов физического функционирования, исследование функции легких, определение молекулярных маркеров в крови методом твердофазного иммуноферментного анализа или кинетическим, фибриногена – методом Клаусса. Диагноз ХОБЛ – отношение постбронходилаторных объема форсированного выдоха за 1-ю секунду к форсированной жизненной емкости легких менее 0,7, саркопении – критерии EWGSOP2 (European Working Group on Sarcopenia in Older People). Применяли методы описательной статистики и линейный регрессионный анализ.
Результаты. Частота саркопении при ПХОБЛ от аэрозолей с НЧ кремния составила 26 (47,2%), с НЧ металлов – 17 (35,4%), в группе контроля 15 (30,0%); р = 0,015. Выявлены различия выраженности саркопении при разных условиях развития ПХОБЛ – Ме (Q2–Q3). ПХОБЛ от аэрозолей с НЧ кремния отличалась минимальными значениями площади поперечного сечения квадрицепса: 4,9 (4,0–5,5) см2 в сравнении с 9,4 (8,4–9,9) см2 при ПХОБЛ от аэрозолей с НЧ металлов и 9,0 (7,8–9,2) см2 в группе контроля соответственно; р = 0,010, толщины мышцы, индекса аппендикулярной безжировой массы: 7,1 (5,5–7,4), 7,5 (6,2; 8,3) и 8,2 (6,8; 9,1) кг/м2; р = 0,009, теста «встать со стула»: 15,8 (13,2–16,7), 12,1 (10,5–13,0) и 11,5 (9,4; 13,8) с; р = 0,009, увеличением эхоплотности мышц. При ПХОБЛ от аэрозолей с НЧ металлов получены промежуточные значения. В динамике через 12 мес сохранялись выявленные соотношения. Определена взаимосвязь НЧ кремния с площадью поперечного сечения (В = -0,95; р = 0,009), эхоплотностью (В = 1,02; р = 0,001) квадрицепса, индекса аппендикулярной безжировой массы (В = -1,05; р = 0,001), результатами теста «встать со стула» (В = 0,91; р = 0,011).
Заключение. ПХОБЛ отличается частотой саркопении, меньшими значениями количества мышечной массы и силы мышц, особенно при ПХОБЛ от воздействия аэрозолей с НЧ кремния.