Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Экологическая обусловленность формирования в онтогенезе адаптивных реакций организма (обзор литературы) 15
1.1. Адаптивные реакции человека в различных экологических условиях 15
1.2. Адаптивные реакции человека в условиях Севера 25
1.3. Взаимоотношения в системе "мать-плод" и онтогенез потомства в различных экологических условиях 30
1.4. Структурно-метаболические параметры иммунной системы жителей различных экологических регионов в онтогенезе 43
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 60
2.1. Экологические особенности районов исследования 60
2.2. Объекты исследования 67
2.3. Методы исследования 69
2.3.1. Цитохимические методы определения активности ферментов в лейкоцитах периферической крови 69
2.3.2. Люминесцентно-гистохимический метод определения содержания моноаминов в лейкоцитах периферической крови 72
2.3.3. Гематологические методы 74
2.3.4. Биолюминесцентное определение активности НАД- и НАДФ/Н/ -зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах 75
2.3.5. Методика получения липидного экстракта и тонкослойная хроматография нейтральных липидов лимфоцитов и сыворотки 77
2.3.6. Определение лактата и пиру вата в эритроцитах 79
2.3.7. Определение липопротеидов в сыворотке крови 79
2.3.8. Определение тиреоидных гормонов и кортизола в сыворотке крови 79
2.3.9. Определение иммуноглобулинов в сыворотке крови 79
2.3.10. Определение ряда показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы 80
2.3.11. Оценка показателей динамики массы тела новорожденных за период пребывания ребёнка в родильном доме 81
2.3.12. Статистические методы 81
ГЛАВА 3. Метаболизм лимфоцитов матери и детей периода новорожденности в разных экологических условиях крайнего севера 84
3.1. Метаболизм лимфоцитов матери и детей периода новорожденности пришлого и коренного населения г. Норильска и г. Якутска 84
3.1.1. Особенности структуры популяции лимфоцитов по активности СДГ у беременных перед родами и новорожденных детей в условиях Севера 96
3.1.2. Особенности корреляционных взаимосвязей показателей ферментного метаболизма в лимфоцитах матери и новорожденных детей в условиях Севера 103
3.1.3. Клеточный состав периферической крови у беременных женщин и новорожденных детей пришлого и коренного населения Севера 111
3.1.4. Оценка возрастной динамики показателей массы тела новорожденных пришлого и коренного населения Севера 117
3.2. Сезонная динамика метаболизма лимфоцитов у беременных женщин и детей периода новорожденности в разных регионах Севера 122
3.2.1. Сезонные изменения метаболизма лимфоцитов беременных женщин и новорожденных детей пришлого населения Севера... 122
3.2.2. Сезонные изменения метаболизма лимфоцитов у беременных женщин и новорожденных детей коренного населения Севера 134
3.2.3. Сезонные изменения метаболической структуры популяции лимфоцитов у беременных и новорожденных детей в разных регионах Севера 136
3.2.4. Особенности корреляционных взаимосвязей ферментных показателей в лимфоцитах матери и новорожденных детей в условиях Севера по сезонам года 146
3.2.5. Сезонные перестройки клеточного состава крови материи новорожденных детей в разных регионах Севера 167
3.2.6. Оценка возрастной динамики показателей массы тела новорожденных пришлого и коренного населения Севера по сезонам года 179
3.3. Особенности метаболизма лимфоцитов крови у беременных женщин и новорожденных детей в зависимости от длительности проживания матери в разных экологических условиях Севера 182
3.3.1. Метаболизм лимфоцитов беременных и новорожденных детей в зависимости от длительности жизни женщин до родов в разных регионах Севера 182
3.3.2. Метаболическая структура популяции лимфоцитов по активности СДГ у беременных женщин и детей периода новорожденности в зависимости от длительности проживания матери Севере 195
3.3.3. Особенности корреляционных взаимосвязей ферментных показателей лимфоцитов беременных и новорожденных детей в зависимости от длительности проживания матери на Севере... 206
3.3.4. Особенности клеточного состава периферической крови беременных женщин и новорожденных детей в зависимости от длительности проживания матери на Севере 222
3.3.5. Влияние длительности проживания матери в условиях Севера на показатели возрастной динамики массы тела новорожденных 236
ГЛАВА 4. Возрастные особенности метаболизма лимфоцитов в онтогенезе жителей крайнего Севера и Сибири 240
4.1. Возрастные особенности метаболизма лимфоцитов у детей и взрослых коренного и пришлого населения Крайнего Севера и Сибири 240
4.2. Возрастная динамика энзиматической структуры популяции лимфоцитов по активности СДГ у жителей разных регионов Севера и Сибири 256
4.3. Возрастные особенности корреляционных связей показателей ферментного метаболизма в лимфоцитах детей разных регионов Севера и Сибири 267
4.4. Возрастные особенности динамики состава клеточных элементов крови у жителей Севера и Сибири 273
4.5. Возрастные изменения спектра липидов в лимфоцитах и сыворотке крови коренного населения Севера и Сибири 282
4.6. Возрастные изменения содержания гормонов в сыворотке и моноаминов в лимфоцитах крови у коренного населения Эвенкии и Сибири 290
4.7. Возрастные особенности динамики содержания иммуноглобулинов в сыворотке крови коренных жителей Севера и Сибири 296
4.8. Возрастные показатели сердечно-сосудистой системы у детей коренного населения Крайнего Севера 299
ГЛАВА 5. Адаптивные модификации метаболизма лимфоцитов 303
5.1. Модификации метаболизма лимфоцитов детей в динамике долговременной профилактической витаминизации 303
5.2. Модификация метаболизма лимфоцитов в разных режимах двигательной активности в онтогенезе 319
5.3. Модификация метаболизма лимфоцитов у детей младшего школьного возраста, занимающихся в режиме динамических поз 334
5.4. Модификация ферментного метаболизма в лимфоцитах детей и взрослых естественными физическими факторами (в период солнечного затмения) 343
Заключение 355
Выводы 397
Практические рекомендации 400
Список литературы 402
- Структурно-метаболические параметры иммунной системы жителей различных экологических регионов в онтогенезе
- Люминесцентно-гистохимический метод определения содержания моноаминов в лейкоцитах периферической крови
- Особенности структуры популяции лимфоцитов по активности СДГ у беременных перед родами и новорожденных детей в условиях Севера
- Возрастные особенности корреляционных связей показателей ферментного метаболизма в лимфоцитах детей разных регионов Севера и Сибири
Введение к работе
Актуальность проблемы. Сохранение и развитие здоровья новых поколений, проживающих в экстремальных экологических регионах, важнейшая социально-экономическая проблема. Специфика экологии регионов Севера существенно влияет на состояние здоровья и течение болезней. Влияние этих факторов на организм небезразлично для поддержания гомеостаза и метаболической реализации физиологических процессов в онтогенезе человека.
У населения, мигрировавшего в северные регионы, состояние здоровья тесно связано с процессами адаптации к новым условиям. Коренное население адаптировано к местным условиям, но в связи с резким изменением традиционного уклада жизни и антропогенными воздействиями все его системы также находятся в напряженном состоянии (Казначеев В.П., 1989; Шищенко В.П., 2001).
Многие функциональные системы ребенка зависят от состояния здоровья и адаптированности матери. Процессы адаптации беременной женщины к экстремальным условиям среды осуществляются взаимозависимо, вместе с плодом. Не только антенатальный период развития, но и период новорожденности (Манчук В.Т., 1989; Бойко Е.Р., 2005) отражают особенности воздействия среды на мать и формируют реакции адаптации новорожденного ребенка и детей последующих возрастных периодов. Исследований, сопоставляющих период раннего и позднего онтогенеза в экологических условиях Севера и Сибири, нет.
Экстремальность среды обитания и антропогенный прессинг угнетают иммунобиологическую реактивность организма, приводя к широкому распространению экологически обусловленных заболеваний среди населения.
В обеспечении адаптационных реакций важнейшая роль принадлежит иммунной системе. Для оценки состояния этой системы исследуют параметры ферментного метаболизма лимфоцитов, которые являются информативным тестом воздействия климатических, гелиофизических (Петричук С.В. и др., 1992), антропогенных факторов среды (Булыгин Г.В., 1992) и отражением обменных процессов всего организма (Нарциссов Р.П.,1989).
Проблема оценки индивидуального развития в условиях Севера и Сибири особенно важна в период роста и развития, когда происходит сложное взаимодействие морфогенеза, становления функций и адаптационного процесса.
Выявление метаболических механизмов нарушений иммунореактивности создаёт возможность для разработки методов профилактики и прогноза состояния здоровья ребёнка в различных экологических условиях.
Всё это определяет актуальность исследования формирования метаболизма лимфоцитов в онтогенезе жителей Севера и Сибири.
Цель исследования установить закономерности формирования метаболизма лимфоцитов крови в онтогенезе новорожденных, детей и взрослых последующих возрастных периодов коренного и пришлого населения Севера и Сибири, определить критические этапы онтогенеза в разных экологических условиях и выявить модификации метаболизма лимфоцитов при различных воздействиях.
Задачи исследования:
1. Провести сравнение формирования метаболизма лимфоцитов у беременных женщин и детей периода новорожденности (1,3,5 суток жизни) пришлого и коренного населения в разных экологических регионах Севера.
2. Оценить особенности сезонных перестроек метаболизма лимфоцитов у беременных женщин и детей периода новорожденности (1,3,5 суток жизни) пришлого и коренного населения в разных экологических регионах Севера.
3. Выявить степень влияния длительности жизни матери в разных регионах Севера на формирование метаболизма лимфоцитов крови у беременных женщин и детей периода новорожденности (1, 3, 5 сутки жизни).
4. Изучить особенности формирования метаболизма лимфоцитов крови в онтогенезе детей старших возрастных групп (3, 5, 7, 10 и 15 лет) и взрослых, проживающих в экологических регионах Крайнего Севера и Сибири.
5. Определить модификации метаболизма лимфоцитов: при долговременной витаминизации детей Сибири и Севера; при спортивных занятиях; при занятиях детей в режиме динамических поз; при солнечном затмении.
Научная новизна. Впервые показана зависимость формирования метаболизма лимфоцитов у беременных женщин и новорожденных детей пришлого и коренного населения от разных экологических условий Севера. Установлены различия по уровню активности дегидрогеназ энергетического и пластического обмена, КФ и ЩФ, энзиматической структуры популяции, взаимозависимости ферментных систем и их значимости в метаболизме лимфоцитов по регионам.
Впервые обнаружено измененение нормальной гетерохронии раннего онтогенеза новорожденных в двух регионах Севера (г. Норильск и г. Якутск) по уровню активности ферментных систем лимфоцитов, энзиматической структуры популяции, корреляционных взаимосвязей, показателей клеточных элементов крови и показателей массы тела. Выявлена зависимость этих параметров от региона, этнической принадлежности матери и ребёнка, сезона года и длительности жизни матери на Севере до родов.
Впервые выявлены экологические варианты долговременной адаптации у беременных женщин и детей периода новорожденности на основе исследования метаболизма лимфоцитов крови.
Впервые в динамике онтогенеза новорожденных г. Норильска и г. Якутска, долган Таймыра и эвенков Эвенкии, а также жителей г Красноярска выявлены этапы с низкой активностью дегидрогеназ энергетического и пластического обмена, сниженным метаболическим разнообразием по активности СДГ и высоким уровнем катаболических процессов по активности КФ в лимфоцитах. В онтогенезе детей БАМа (г. Тында) и г. Дивногорска выявлены возрастные этапы с высокой активностью СДГ всей популяции клеток. Как низкий уровень энергообеспечения лимфоцитов, так и чрезмерная его активация являются факторами риска для снижения функциональной активности клеток иммунной системы и возникновения иммунодефицитных состояний.
Впервые на основе разработанных методов исследована в онтогенезе активность МАО в лимфоцитах жителей Севера и Сибири и содержание моноаминов в лимфоцитах жителей Эвенкии, г. Красноярска и г. Дивногорска.
Впервые проведена оценка эффективности долговременной витаминизации детей по содержанию моноаминов в лимфоцитах крови по регионам Сибири и Севера. Впервые показана оптимизация ферментного статуса лимфоцитов у детей Сибири при занятиях по новой школьной технологии (за конторками). Впервые изучено влияние солнечного затмения на активность ферментов в лимфоцитах беременных женщин, новорожденных детей и мужчин.
Практическая и теоретическая значимость работы. Результаты исследований метаболизма лимфоцитов в онтогенезе жителей Севера и Сибири могут служить нормативами при профилактических осмотрах населения. При этом цитохимические показатели лимфоцитов и энзиматической структуры популяции могут быть использованы в качестве дополнительных критериев. Эти показатели могут использоваться и в патологии при определении тяжести, прогноза течения и исхода заболевания, оценке проводимой терапии.
Полученные данные имеют и теоретическое значение, так как могут способствовать более глубокому пониманию механизмов взаимоотношений в системе «мать-плод-новорожденный» и в оценке соотношения динамики раннего и позднего онтогенеза в разных экологических условиях.
Исследование метаболических механизмов долговременной адаптации матери и влияния её на онтогенез ребёнка в разных условиях Севера весьма актуально в настоящее время, поскольку в структуре общей заболеваемости населения преобладают хронические болезни, патофизиологической основой которых служат механизмы долговременной адаптации.
Результаты исследований позволяют оценить особенности формирования энзиматического статуса лимфоцитов в раннем и позднем онтогенезе жителей Севера и Сибири, определить критические периоды онтогенеза по изменению активности ферментов в лимфоцитах, что позволит не только охарактеризовать метаболические механизмы нарушения иммунореактивности, но и может быть основой донозологической диагностики состояния здоровья детского населения в экстремальных экологических регионах.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Формирование метаболизма лимфоцитов у беременных женщин и детей периода новорожденности пришлого и коренного населения Севера определяется экологическими условиями региона проживания.
2. Метаболизм лимфоцитов беременных женщин и новорожденных детей зависит от сезона года и длительности жизни матери в экстремальных экологических условиях разных регионов Севера.
3. Формирование метаболизма лимфоцитов крови в онтогенезе детей старших возрастных групп (от 3 до 15 лет) и взрослых в разных условиях Крайнего Севера и Сибири имеет экологическую обусловленность.
4. Различные воздействия по модификации метаболизма лимфоцитов: долговременная витаминизация детей Сибири и Севера, спортивные занятия детей и взрослых, занятия младших школьников в режиме динамических поз и воздействие солнечного затмения на беременных, новорожденных и мужчин приводят либо к оптимизации ферментного статуса клеток крови, либо к его нарушению.
Апробация работы. Основные материалы работы были представлены на: V Всесоюзном симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, 1988); IX International Congress on circumpolar Health (Reykjavik, 1993);
VII Всероссийском симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, 1994); II съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995); X International Congress on Circumpolar Health (Anchorage Alaska, 1996); итоговых научных конференциях НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН (Красноярск, 1995, 1996, 1999, 2001, 2005, 2007, 2009, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 67 работ, в том числе 13в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2в материалах международных конгрессов и 2 авторских свидетельства на изобретения.
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 324 страницах машинописного текста (исключая список литературы) и состоит из введения, 5 глав, заключения, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 470 литературных источников, в том числе 66 иностранных. Работа иллюстрирована 59 таблицами и 21 рисунком.
Личный вклад автора. Автор участвовала в 15 экспедициях в различные по своим экологическим условиям регионы Севера и Сибири для сбора первичного материала; проводила формирование групп обследованных лиц; осуществляла забор крови и проведение всех методов. Выполняла работы по формированию баз данных и их обработке, анализу и интерпретации результатов.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность за консультативную, практическую и организационную помощь в работе над диссертацией научному консультанту член-корр. РАМН В.Т. Манчуку и д.м.н. профессору Л.Б. Захаровой.
Введение
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены научная новизна, практическая ценность работы, основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.
Структурно-метаболические параметры иммунной системы жителей различных экологических регионов в онтогенезе
Состояние хронического напряжения в условиях Крайнего Севера качественно отличается от острого не только особенностями нейроэндокринной регуляции, состоянием метаболизма, временной и структурной организацией биосистем, но и изменением иммунобиологической реактивности. У пришлого взрослого населения Севера отмечается понижение общей реактивности организма [42,108], нарушение фагоцитарной активности лейкоцитов [207,235], снижение активности лизоцима [42,187].
После иммунизации снижается синтез специфических антител и изменяется концентрация иммуноглобулинов [50,187,243]. Эти сдвиги особенно выражены в первый год адаптации к условиям полярной зимы. Аналогичные данные получены при обследовании детей [32,277].
Известно активное участие лейкоцитов в приспособительных реакциях человека, количество которых в общем виде может характеризовать иммунобиологическую реактивность организма [42,78,365]. Имеющиеся литературные данные по изучению содержания лейкоцитов у жителей Севера носят противоречивый характер. Одни исследователи отмечают у значительной части населения тенденцию к лейкопении, особенно выраженную в период полярной ночи [8,176], другие - к лейкоцитозу [56,294], а третьи определяют у взрослых лейкопению, а у детей - лейкоцитоз [377].
Разноречивы данные и в отношении клеточного состава лейкоцитов крови у людей в высоких широтах. Так, В.В. Борискин, Л.К. Добродеева и др. [49,107,108] отмечают увеличение числа эозинофилов, в то время как Н.И. Бобров и др., N.Simpson [42,458] указывают на тенденцию к эозинопении. У пришлых жителей Заполярья В.П. Казначеев и др., А.А. Машанов, А.А.Савченко [133,206,287] выявили повышенное содержание моноцитов, однако другие отмечают выраженную моноцитопению у здоровых взрослых и детей северных районов [42,176,294].
Нет единого мнения и относительно содержания сегментоядерных ней-трофилов у жителей Севера. Некоторые авторы обнаружили в Заполярье понижение палочкоядерных и повышение сегментоядерных форм нейтрофилов [56,65,105]. Другие исследователи [108,287] находят сдвиг лейкоцитарной формулы влево. Изучение лейкоцитарной формулы у детей 6-10 лет г.Норильска выявило уменьшение всех форм гранулоцитов [308].
Авторы, изучавшие содержание лимфоцитов в крови здоровых людей в условиях полярного климата, также пришли к противоречивым выводам. Если Б.Б. Венценосцев, Н.Р. Деряпа и др. [65,105] пишут об увеличении количества лимфоцитов, то Н.И. Бобров и др., В.В. Борискин [42,49] наблюдали уменьшение лимфоцитов с увеличением срока проживания на Севере.
Неоднозначны и противоречивы сведения по содержанию лейкоцитов в периферической крови у коренных народностей Севера. Так, Р.В. Веселухин [70] у якутов Якутии, а В.И. Турчинский [352] у коренных народностей Таймыра выявили тенденцию к их снижению, а Л.А. Чёрная [377] находит повышение содержания лейкоцитов крови у детей и взрослых эвенков Эвенкии и у якутов и эвенов Якутии. Автор регистрирует высокие показатели у детей первых трёх лет жизни. С увеличением возраста ребёнка содержание лейкоцитов постепенно снижалось и к 15 годам достигало уровня взрослых. По мнению автора, концентрация лейкоцитов в крови коренного населения повышена в основном за счёт эозинофилов, лимфоцитов и моноцитов. Сезонные отличия отмечены только у детей, а у взрослого населения они не выявлялись.
Другие исследователи И.И. Балашова и др., Н.Д. Сухова [32,339], работавшие на севере Западной Сибири, не обнаружили существенных различий в морфологическом составе крови у детей хантов и местного русского населения.
Как показал анализ, работы по изучению возрастной динамики лейкоцитарной системы в условиях Севера немногочисленны и носят фрагментарный характер, так как несопоставимы по возрастным периодам, сезону года, по этническому составу обследуемых популяций и стадиям адаптации.
Представляя собой сложную многокомпонентную систему из быстроде-лящихся и покоящихся клеток, иммунная система является критической мишенью для факторов внешней среды [185,365,431]. Важнейшими функциями компонентов иммунной системы являются поддержание гомеостаза и осуществление защитных реакций, направленных против генетически чужеродных веществ. Осуществление названных функций достигается через сложную систему клеточных и гуморальных факторов, среди которых наиболее существенное значение имеют субпопуляции регуляторных клеток CD4+ и CD8+ [401]. В условиях Крайнего Севера зарегистрировано изменение соотношения в функциональной активности субпопуляций лимфоцитов периферической крови с увеличением количества молодых Т-клеток и недифференцированных лимфоцитов (0-клеток), а также активация В-лимфоцитов и угнетение функции CD8+ клеток [82,158,187,265].
Реализация полноценного иммунного ответа во многом зависит от функциональной активности иммунокомпетентных клеток, которая в значительной степени обусловлена их метаболизмом [57,122,270,348]. При действии экстремальных факторов Севера на организм пришлого человека в первую очередь включаются механизмы изменения метаболизма биомембран иммунокомпетентных клеток. Это объясняется тем, что мембраны, состоящие из липидов, белков, углеводов, несут на себе основную функциональную нагрузку при распознавании "своего и чужого", в процессах активации и кооперации клеток, регуляции иммунного ответа [122,264].
Липидные компоненты мембраны иммуноцитов определяют ряд её функций: подвижность, работу ионных каналов, активацию белков-эффекторов (пртеинкиназы С, аденилатциклазы и т.п.), выделение липидных медиаторов, резистентность мембран к цитолизу. В соответствии с этим любые изменения метаболизма липидов носят системный характер и сопровождаются нарушениями многих звеньев иммунитета [21,122,264]. Выявлены некоторые особенности в содержании различных классов липидов в мембранах эритроцитов [156,177,342] и лимфоцитов [57,116,206] детей и взрослых разных регионов Севера при сравнении с параметрами тех же возрастных групп средней климатической зоны. Повышенное содержание липидов в эритроцитах у северян, вероятно, обуславливает высокую плотность мембран [156,343], увеличивая средний объём и толщину, что установлено для эритроцитов [278]. Своеобразие липидной структуры мембран эритроцитов у жителей Севера, несомненно, отразится на функциональных характеристиках этих клеток, участвующих в модуляции иммунного ответа [272].
В начальном периоде адаптации к условиям Севера в лимфоцитах у взрослого пришлого населения выявлено снижение общего количества липидов и структурных компонентов мембран - холестерина и фосфолипидов [57,206].
При сравнении спектров липидов мембран лимфоцитов и эритроцитов у здоровых детей средней климатической зоны показано, что в липидном спектре лимфоцитов меньше процентное содержание ФЛ, ХС, меньше отношение ХС/ФЛ и больше СЖК, ТАГ, ЭХС по сравнению с эритроцитами. В то же время фосфолипидные спектры этих клеток совпадают [351].
Люминесцентно-гистохимический метод определения содержания моноаминов в лейкоцитах периферической крови
Центральный участок зоны строительства Байкало-Амурской магистрали (БАМ) по ряду климатогеографических особенностей может быть отнесен к районам, приравненным к Северу [149]. На территории прохождения БАМа выделяют 29 медико-географических районов, которые сгруппированы в 7 типов [210], начиная от прекомфортных и кончая экстремальными территориями. Город Тында относится к Гилюйско-Унахинскому гипокомфортному горно-таёжному медико-географическому району, который занимает слабовсхолмленное плато с абсолютными высотами от 100 до 650 м. Город Тында расположен на высоте 513 м над уровнем моря, широта - 5252 и долгота - 12447 . В районе распространена многолетняя мерзлота с островами талого грунта. Мощность мерзлого слоя от 25 до 100 м. Район характеризуется развитыми горно-таёжными, подзолистыми и подзолисто-болотными почвами. Территория района обладает низким потенциалом самоочищения атмосферного воздуха, почв и поверхностных вод. В почвах отмечается дефицит ряда химических элементов, в том числе Р, К, Са, Na, J и других. С их недостатком связаны природные предпосылки ряда биогеохимических эндемий [299].
Климат на центральном участке БАМа резко континентальный, отличается резкими годовыми и суточными колебаниями температуры. Годовая амплитуда абсолютных температур воздуха 90С. Суточные колебания температуры воздуха достигают 20С. Среднегодовая температура воздуха отрицательная -6,5С. Зима на центральном участке БАМа суровая, малоснежная и продолжительная. Период с устойчивыми морозами длится 160-180 дней. Из них 45-70 дней температура воздуха ниже -30С. В некоторые дни температура понижается до -53С и даже до -58С. В зимнее время года низкая температура сопровождается интенсивными ветрами. Весна, как правило, носит затяжной характер. Дни с заморозками бывают даже в начале лета. Лето прохладное, облачное и дождливое, со среднемесячной температурой +11,5С. Для территории, по которой проходит магистраль, характерны высокие показатели продолжительности солнечного сияния. За год этот показатель для г. Тынды в среднем равен 2287 часов/год, что превышает показатели средней полосы и даже некоторых южных курортов [150]. По многим показателям климат этого района напоминает климат Севера.
Город Красноярск расположен на обоих берегах реки Енисей в среднем его течении на стыке трех геоморфологических районов: долины Енисея, прилегающих к ней плато и предгорий Восточного Саяна, покрытых лесными массивами. Высота над уровнем моря 194 м, широта - 5600 и долгота - 9253\ Климат г. Красноярска умеренно континентальный. Континентальность выражена большой годовой амплитудой (38С), по средним месячным значениям и суточной (12-14С) амплитудой колебаний температуры воздуха. Средняя годовая температура воздуха в г.Красноярске положительная и составляет 0,5-0,6С. Холодный период со снежным покровом длится около 150 дней. Климат города характеризуется продолжительной малоснежной зимой, коротким теплым летом, короткой сухой весной с поздними возвратами холодов (заморозками), непродолжительной осенью с ранними заморозками и частыми возвратами тепла. Средняя температура в январе -18,3С, в июле +19,4С. С санитарно-гигиенической стороны климат Красноярска характеризуется как суровый. Зимой дискомфортность определяется низкими температурами воздуха, а в переходные сезоны - ещё и сочетанием со значительными скоростями ветра, в отдельные годы летом относительно высокие температуры воздуха сочетаются с интенсивной солнечной радиацией. Большая промышленность существенно влияет на климат г. Красноярска. Прозрачность и чистота воздуха уменьшается, а температура воздуха в зимнее время повышается. На климат города смягчающее действие оказывает незамерзающая река Енисей [147]. Среди сравниваемых регионов климат г. Красноярска является более мягким, характерным для зоны средних широт.
На террасах Енисея в отрогах Восточного Саяна в 40 км к юго-востоку от г. Красноярска расположен г. Дивногорск (высота над уровнем моря - 150-400 м, широта - 5755 , долгота - 9220 ). В 4 км от г.Дивногорска на гранитной жиле, пересекающей долину р.Енисей, построена плотина Красноярской ГЭС.
Климатоэкологические условия г. Дивногорска близки к г. Красноярску, но формируются под влиянием работающей Красноярской ГЭС, близко расположенного Красноярского моря и гористого рельефа местности. В отличие от г. Красноярска промышленные выбросы в городе минимальны.
Все районы, в которые выезжали экспедиции по изучению метаболизма лимфоцитов, значительно различались по физико-географическим и климатическим условиям. Эти районы характеризовались разнообразием рельефа местности и биогеохимической структурой почв и гидроресурсов. Общим для всех северных регионов, в которых проводились исследования, являлось наличие сурового, жесткого климата, а также возрастание экстремальности и жесткости погодных условий с увеличением широты.
Характерным явлением для высоких северных широт являются сильные геомагнитные возмущения. Частота возникновения полярных сияний растет по мере продвижения на Север. С зоной полярных сияний связана наибольшая геомагнитная активность. В районах Крайнего Севера человеку приходится встречаться с частыми электромагнитными бурями [8,100,172].
Помимо значительной изменчивости физических факторов, северные районы характеризуются предельно низкими температурами воздуха, большими колебаниями метеофакторов, нарушением привычной фотопериодичности, наличием низкой абсолютной влажности воздуха и многолетней мерзлоты [357]. Все эти факторы, являясь экстремальными, интегрально воздействуют на организм человека. Климатические условия Крайнего Севера не носят экстремального характера для коренного населения, которое адаптировалось к ним в процессе длительной эволюции.
Согласно современным представлениям, в комплексном воздействии на организм человека изменений факторов среды влияние оказывает не обычный ход их колебаний, а внезапные и резкие их изменения, создающие непривычную ритмическую напряженность жизни в условиях Севера [8,100,172,378]. Таким образом, районы, в которых проводились исследования, по своим экологическим условиям можно отнести к зонам повышенной трудности для жизнедеятельности человека.
Особенности структуры популяции лимфоцитов по активности СДГ у беременных перед родами и новорожденных детей в условиях Севера
Влияние факторов высоких широт отражается и на энзиматической структуре совокупности циркулирующих в крови клеток матери и ребёнка, что отражается в изменении статистических параметров распределения гранул формазана по активности СДГ в лимфоцитах (табл.4).
В развёрнутом спектре ферментной активности лимфоцитов у беременных женщин отмечается деформация нормального распределения структуры популяции, что подтверждают высокие коэффициенты вариации, асимметрии и эксцесса. Максимальной выраженности эти параметры достигают у женщин пришлого населения г.Норильска (самый низкий средний уровень СДГ) и у беременных женщин коренного населения г. Якутска. У женщин этих групп отмечается увеличение разнородности лимфоцитов (V=150% и V=114%) и накопление в русле резерва типичных клеток (высокий эксцесс). Такие показатели многие исследователи [111,229,391] отмечают в условиях гипоксии.
При анализе субпопуляционного состава лимфоидных клеток беременных женщин г. Норильска выявляется разбалансированность клеточных пулов по активности СДГ: в большинстве клеток (96% от общего числа) депрессия активности фермента ниже средней величины (2,09 гр./кл.), а в небольшой части лимфоцитов (4% клеток) активация фермента до 35,14 гр./кл.
У женщин пришлого населения г. Якутска различия по активности фермента в двух субпопуляциях наиболее выражены. Клетки большой субпопуляции (90% от всего пула) состояли из лимфоцитов со сверхнизкой активностью фермента (не более 0,11 гр./кл.), что в 19 раз ниже (р 0,001), чем у женщин г. Норильска, в то время как клетки малой субпопуляции (10% от всего пула) находились в состоянии повышенной активности по СДГ (свыше 80 гр./кл.), что в 2,3 раза выше (р 0,001), чем у женщин г. Норильска. Утрата энзиматической активности приближает такие клетки к разрушению [111], а сверхсильная активация, по мнению Л.Н. Чередеева и др. [375], так же может привести к запрограммированной гибели клеток иммунной системы.
Анализ клеточных популяций лимфоцитов у беременных женщин показал, что экстремальные факторы северных широт провоцируют появление в крови больших пулов клеток с очень низкой активностью СДГ (предположительно старых клеток). У женщин пришлого населения г. Якутска ещё - и появление менее дифференцированных по химическим свойствам незрелых лимфоидных клеток [317], которые не способны нормально распознавать и презентировать антигены.
Сопоставление параметров распределения (коэффициентов вариации, асимметрии и эксцесса) беременных женщин пришлого населения г. Норильска и их новорожденных детей показало, что при высоких значениях этих показателей у матери аналогичные параметры у ребёнка были значительно ниже. Числовой объём двух субпопуляций лимфоцитов детей в период раннего онтогенеза не отличался от объёма клеточных пулов матери. В то же время у детей первых пяти суток жизни активность СДГ в малой субпопуляции была на 10-30% выше (р 0,001), а уровень фермента в большой субпопуляции в 2-3 раза (р 0,001) превосходит показатель матери.
Таким образом, адаптивные процессы в иммунокомпетентных клетках ребёнка, родившегося в г. Норильске, реализуются внутри уже существующей структуры без изменения объёма её элементов, но сопровождаются качественными изменениями этой структуры.
По нашим данным (см. табл.4), у новорожденных г. Норильска более высокий уровень показателей распределения в первые пять дней жизни, чем у новорожденных, родившихся в условиях умеренных широт [363,364]. Направленность динамики статистических параметров хотя и совпадала с динамикой показателей детей, родившихся в умеренных широтах с максимумом значений на 3-й сутки жизни, но уровень разнородности клеток (коэффициент вариации) был в 8 раз выше (р 0,001), а в русле происходило более значительное накопление пула типичных клеток (высокий эксцесс) с низкой метаболической активностью (высокий коэффициент асимметрии).
Статистическое разделение пула лимфоцитов новорождённых г. Норильска на две субпопуляции показало, что в 96% клеток наблюдается угнетение активности СДГ, особенно выраженное на 3-й сутки жизни ребёнка. В то же время 4% лимфоцитов обладали мощным ферментным аппаратом, с максимальным подъёмом активности СДГ на 5-е сутки жизни до 51,01 гр./кл.
Направленность динамики этих двух субпопуляций обнаруживает отчётливо выраженную метаболическую гетерохронию темпов развития по суткам жизни, что свидетельствует о разной функциональной нагрузке этих пулов лимфоцитов в данный период развития организма (рис.3).
При сравнении статистических параметров (коэффициентов V, А, Е,) у беременных женщин пришлого населения г. Якутска и их новорожденных детей оказалось, что эти показатели мало различимы. В сравниваемых группах матери и ребёнка объёмы малой и большой субпопуляций клеток также незначительно отличались (10 и 6%; 90 и 94% соответственно). Однако у новорожденных на 1-5-е сутки жизни активность СДГ в большой субпопуляции в среднем в 70 раз выше (р 0,001).
Возрастные особенности корреляционных связей показателей ферментного метаболизма в лимфоцитах детей разных регионов Севера и Сибири
В полярную ночь динамика гликолитических энзимов по суткам жизни ребенка носила колебательный характер с максимумом на 3-й сутки. В то же время активность ЛДГ по суткам жизни превышала показатель СДГ на 60-85%.
Весной в суточной динамике показателей ЛДГ и Н-ЛДГ определяется гетерохрония. Так, становление уровня ЛДГ замедляется, снижаясь с 1-х на 3-й сутки и ускоряясь на 5-е сутки жизни, а становление активности Н-ЛДГ по суткам жизни замедляется, показатель находился на одном уровне с 1-го по 5-й день жизни ребенка. В этот сезон года метаболизм лимфоцитов новорожденных более сбалансирован, что сопровождается преобладанием более экономичного аэробного дыхания (СДГ) и снижением менее эффективного анаэробного гликолиза (ЛДГ) на 34% (р 0,05).
В период полярного дня у детей г. Норильска (см. табл.10) динамика гликолитических энзимов (ЛДГ и Н-ЛДГ) монотонна по суткам жизни. Интенсивность цикла Кребса (СДГ) и гликолиза (ЛДГ) равнозначна на 1-е и 3-й сутки жизни ребёнка, а на 5-й день жизни интенсивность анаэробного гликолиза превышает интенсивность аэробного пути расщепления углеводов в цикле Кребса на 40% (р 0,01).
Таким образом, иммунокомпетентные клетки новорожденных пришлого населения Крайнего Севера перестраивают свой энергетический метаболизм в зависимости от сезона года, изменяя активность ферментов в циклах аэробного и анаэробного высвобождения энергии.
Активность НАДФН2-Д в период полярной ночи в лимфоцитах новорожденных чрезвычайно низка (в 2-3 раза ниже р 0,01), по сравнению с полярным днём, когда уровень энзима не отличается от значений показателей в лимфоцитах детей, родившихся в зоне умеренных широт [326]. Зимой направленность динамики НАДФН2-Д совпадала с изменением уровня ЛДГ: низкая активность энзима на 1-е и 5-е сутки и подъем активности на 3-й день жизни, а в полярный день на 5-е сутки жизни ребенка уровень НАДФН2-Д снижался на 28% (р 0,05) относительно 1-го дня.
Наши данные по величине активности НАДФНг-Д согласуются с результатами исследователей [321,381], отмечающих высокий уровень синтетических реакций в период полярной ночи и их снижение в период полярного дня. Интенсивность пентозного пути контролируется прежде всего отношением концентраций свободных НАДФ+/НАДФН в цитозоле [62]. Высокий уровень НАДФ не только запускает дегидрогеназы пентозного пути, но и способствует снижению скорости гликолиза. В полярный день при повышении уровня НАДФН2-Д при снижении соотношения НАДФ+/ НАДФН наблюдается обратная картина.
Сезонные различия в активности МАО лимфоцитов новорожденных пришлого населения г. Норильска выявлены как по уровню активности фермента, так и по направленности динамики в период ранней адаптации детей. В полярную ночь на 1-е сутки жизни ребёнка активность МАО достоверно выше (на 20%; р 0,05), чем в период полярного дня. На 3-й сутки жизни уровень МАО снижается на 49% (р 0,05) относительно 1-х суток, но не различается по сезонам года. Зимой на 5-е сутки после рождения активность МАО в лимфоцитах детей г.Норильска повышалась на 29% (р 0,05) относительно 3-х суток. Весной на 5-е сутки жизни ребёнка уровень МАО выше, чем зимой, на 25% (зима-весна; р 0,05) и выше, чем летом, на 27% (весна-лето; р 0,01).
Таким образом, уровень МАО в лимфоцитах новорожденных пришлого населения г. Норильска зимой колеблется по суткам жизни; весной активность фермента повышается от 1-го к 5-му дню жизни (р 0,01), а летом уровень МАО остаётся относительно постоянным первые 5 дней жизни.
Сравнение уровня активности КФ в лимфоцитах новорожденных пришлого населения г. Норильска по сезонам года показало более высокую интенсивность катаболических реакций в сезоны с экстремальной фотопериодичностью (полярная ночь, полярный день) и снижение активности фермента весной. У детей, родившихся зимой, на 3-й и 5-е сутки жизни уровень КФ в лимфоцитах выше, чем весной на 17-19% (зима-весна, р 0,05), но на 1-е и 5-е сутки жизни ниже, чем летом, на 23% и 15% (зима-лето, (р 0,01).
У детей, родившихся на Севере летом, на 1-,3-,5-е сутки активность энзима на 25%, 20, 31% выше (лето-весна, р 0,001), чем у родившихся весной.
Согласно нашим данным (см. табл.10), значения активности КФ лимфоцитов у новорожденных пришлого населения г. Норильска в каждый сезон года находятся на разных уровнях без реактивных сдвигов по суткам жизни.
В г. Якутске оценку сезонных изменений метаболизма лимфоцитов у беременных женщин перед родами и новорожденных детей проводили зимой и весной у пришлого и коренного населения Севера (табл.11). У беременных пришлого населения г. Якутска зимой уровень энергетического обмена в лимфоцитах (по СДГ, ЛДГ, Н-ЛДГ) выше (в 1,8; 1,5; 2,3 раза; р 0,01), чем весной, что свидетельствует о наличии сезонных биоритмов энергетического обмена в иммуно-компетентных клетках у данной группы женщин.
Зимой в лимфоцитах беременных пришлого населения г. Якутска доля Н-ЛДГ в суммарной фракции ЛДГ составляла 48%, а весной только 33%.
Весной низкий уровень окислительно-восстановительных процессов в ми-тохондриальном и гиалоплазматическом компартментах лимфоцитов способствует снижению энергетического потенциала клеток и снижению их функциональных возможностей [57,286,317]. В то же время весной в лимфоцитах беременных активность КФ ниже, чем зимой, на 22% (весна-зима; р 0,001).
