Введение к работе
Актуальность темы. Химический фактор в настоящее время занимает одно из ведущих мест в комплексе антропогенных воздействий на окружающую среду и состояние здоровья населения (И.В. Шетунов и др , 1999). Общее число известных соединений превышает 14 млн., из которых более 300 тыс. химических веществ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве и быту (НФ Измеров, 1999) Состав и объемы экотоксикантов неуклонно увеличиваются за счёт синтеза и внедрения в промышленное производство новых соединений, а также процессов трансформации их во внешней среде (Н.К Смагулов и др., 1997, Ю.А. Рахманин и др., 2004).
В настоящее время химическая и нефтехимическая промышленность производит более 100 тыс химических продуктов, а ароматические соединения, имеющие существенное значение в формировании антропогенной опасности для здоровья человека (Д Ф Шакиров, 2005; H.W. Gerarde, 1990), составляют около трети от более 90 млн тонн химикатов, производимых ежегодно (ЕВ. Печенникова идр, 1997) Данный факт обусловил пристальное внимание исследователей к влиянию на окружающую среду, прежде всего, бензола и его производных, которые по объёму производства и ассортименту выпускаемой на их основе продукции, занимают одно из ведущих мест в мире и СНГ среди других классов химических соединений. Выброс ароматических поллютантов в окружающую среду в виде отходов соответствующих производств возрастает и становится все более опасным (В А. Исидоров и др, 1981), вследствие сильно выраженного биологического действия на живые организмы (Е.Г. Фельдт, 1985).
В литературе имеются данные, посвященные гигиенической оценке условий труда работников производства 1,2,4-триметилбепзола (ДФ Шакиров, 2005), и сведения, касающиеся общей его токсичности (Э.Р Уждавини, 1984; Н.Н. Егорова и др., 1994). Однако, эти данные не раскрывают особенностей влияния 1,2,4-триметилбензола на метаболические и физиологические процессы в организме человека и теплокровных животных.
С позиций возможности выявления механизмов повреждающего действия 1,2,4-триметилбензола на организм привлекает внимание энергетический обмен, поскольку среди сложных метаболических реакций, постоянно протекающих в организме, биоэнергетическим процессам принадлежит особая роль Ведущим звеном биоэнергетики является адениловая система, которая не только
Осуществляет ИНТеїраЦИЮ процессов шкряботіти чиергии Р. мтуак-р<ггиг»м внутри-
клеточных энергопотребляющих реакций, но и к88^в^^^^^оті зм клет-
4 ки в целом (Ю С Алюхин,2005; Ф И Атауллаханов и др , 1996, Н П Дмитри-енко, 1991; В И Рубин, Н Б Захарова, 1999; Д Ф. Шакиров и др, 2004) Поэтому изучение состояния энергетического обмена позволяет раскрыть патохими-ческие механизмы развития «метаболического полома» и «метаболической компенсации», имеющие существенное значение для обоснования и разработки терапевтических методов воздействий на обменные нарушения, способные оборвать цепную реакцию последующих патологических изменений.
Большие объёмы продукции и дальнейшее расширение внедрения в производство 1,2,4-триметилбензола ставят важную задачу оценки потенциальной опасности для человека и окружающей среды, выявление ранних метаболических проявлений его воздействия на организм Все вышесказанное обосновывает актуальность изучения молекулярных механизмов формирования повреждения и адаптационных изменений при воздействии 1,2,4-триме-тилбензола.
Цель исследований. Оценить состояние энергообеспечения эритроцитов у рабочих, подвергающихся воздействию 1,2,4-триметилбензола в нефтехимическом производстве, и метаболизм адениловых нуклеотидов у подо-пытных животных при экспериментальном ингаляционном воздействии паров 1,2,4-триметилбензола.
Задачи исследований:
1 Изучить содержание адениловых нуклеотидов, энергетический заряд и активность транспортных АТФаз в эритроцитах у рабочих цеха по производству 1,2,4-триметилбензола.
2. Изучить содержание и интенсивность метаболизма адениловых нуклеотидов в эритроцитах подопытных крыс при остром и хроническом ингаляционном воздействии паров 1,2,4-триметилбензола в концентрациях 1,0 и 10,0 мг/м3.
3 Исследовать содержание АТФ, АДФ и АМФ, их биосинтез de novo в тканях легких, печени и почек у экспериментальных животных при ингаляционном воздействии экотоксиканта в различных концентрациях.
-
Изучить в эритроцитах и тканях крыс, подвергнутых однократному и многократному ингаляционному воздействию паров 1,2,4-триметилбензола в концентрации 1,0 и 10,0 мг/м3 активность транспортных АТФаз.
-
Изучить состояние электролитного баланса (содержание К+, Na+, Са+2, Mg+2 и Рн) в эритроцитах и плазме крови при ингаляционном воздействии паров 1,2,4-триметилбензола.
-
Исследовать возможность применения определения содержания АТФ, АДФ, АМФ и энергетического заряда в эритроцитах как критерия для прогнозирования состояние здоровья у рабочих.
Научная новизна работы. Проведён комплексный клинико-экспери-ментальный анализ биологической активности и потенциальной опасности на организм 1,2,4-триметилбензола Получены новые данные, существенно дополняющие сведения о метаболических нарушениях в органах и тканях при остром и хроническом ингаляционном воздействии данного соединения
Впервые изучено влияние 1,2,4-триметилбензола на состояние энергетического метаболизма в организме рабочих, имеющих с ним постоянный производственный контакт Показано, что определение содержания адениловых нук-леотидов и энергетического заряда эритроцитов в крови у этих рабочих позволяет характеризовать состояние процессов энергетического обмена и имеет прогностическое значение для оценки метаболических изменений у лиц с острым и хроническим воздействием химическими загрязнителями, в частности 1,2,4,-триметил бензолом.
Впервые установлено, что в результате острого и хронического ингаляционного воздействия паров 1,2,4-триметилбензола в эритроцитах и тканях лёгких, печени и почек экспериментальных животных уменьшается уровень АТФ с одновременным повышением количества АДФ и АМФ. Выраженность изменений содержания и соотношений адениловых производных зависит от концентрации поллютанта. Выявлено, что при острой и хронической интоксикации в тканях, наряду с интенсификацией основного пути образования адениловых нуклеотидов, резко усиливается их биосинтез и по альтернативным путям. Рано развивающийся и сохраняющийся длительное время дефицит АТФ при воздействии 1,2,4-триметидбензола является результатом не только нарушений клеточных механизмов энергопродукции, но и выраженного усиления утилизации макроэргов. Установлена прямая зависимость между снижением уровня АТФ и ускорением её использования в АТФазных реакциях, направленных на поддержание концентрационного градиента основных электролитов во внутри- и внеклеточном секторах.
Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют дать общую характеристику состояния процесса энергообеспечения в организме у рабочих, имеющих производственный контакт с 1,2,4-триметил-бензолом, а также в экспериментальных условиях в результате острого и хронического ингаляционного поступления паров 1,2,4-триметилбензола На базе полученных данных создается возможность раннего выявления метаболических и функциональных изменений в организме, что позволяют выработать рекомендации по оздоровлению состояния здоровья у работников данной категории.
6 Основные положения выносимые на защиту:
1 У рабочих, находящихся в процессе профессиональной деятельности в
контакте с 1,2,4-триметилбензолом, в эритроцитах обнаруживается снижение
содержания АТФ и энергетического заряда эритроцитов, увеличение содержа
ния АДФ и АМФ, активности Na+, К+-зависимой АТФ азы, падение активности
М^-связанной АТФ азы
2 Острое и хроническое ингаляционное воздействие паров 1,2,4-триме-
тилбензола вызывает в эритроцитах и тканях экспериментальных животных
изменение обмена адениловых нуклеотидов- понижение АТФ и увеличение
АДФ, АМФ и суммы адениннуклеотидов с интенсификацией процессов пере-
фосфорилирования и усилением их синтеза
3. Ингаляционное воздействие паров 1,2,4-триметилбензола в концентрации 10,0 мг/м3 сопровождается изменением активности Na+, К+-АТФазы, Са2+, Mg^-АТФазы в эритроцитах, Na+, К+-АТФазы, Са2+- и Mg^-АТФаэ в тканях
4 При однократной и многократной ингаляции парами 1,2,4-триметилбензола в эритроцитах и плазме крови подопытных животных регистрируются изменения электролитного баланса.
Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедр биологической и биоорганической химии, общей гигиены с экологией ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», в практику больниц № 8. 10, 14, 18, 21, 22 г Уфы По материалам исследований подготовлены и опубликованы методические рекомендации «Клинико-биохимические подходы к изучению состояния здоровья у рабочих химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности» (Уфа, 2005), разработаны и внедрены оздоровительные мероприятия на предприятии ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» (г Салават)
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Межрегиональной научно-практической конференции «Новая идеология в единстве фундаментальной науки и клинической медицины» (Самара, 2005); на научной конференции молодых учёных «Актуальные вопросы современной медицины и здравоохранения» (Екатеринбург, 2005), на Всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (Санкт-Петербург, 2005); на 3-й Российской научной конференции «Роль природных факторов и туризма в формировании здоровья населения» (Уфа-Иремель, 2005), на совместном заседании кафедр биологической и биоорганической химии, фармаколо-
7 гии № 1 с курсом клинической фармакологии, общей гигиены с курсом экологии и сотрудников ЦНИЛа ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации» (Уфа, 2005).
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Список литературы включает 192 источника, из них 47 - иностранных Диссертация иллюстрирована 40 таблицами и 18 рисунками.
По теме диссертации опубликовано 13 работ.
