Введение к работе
Актуальность проблемы:
Интерес к изучению влияния экологических и техногенных факторов на здоровье населения Европейского Севера связан с высокой заболеваемостью людей, проживающих в этих регионах, а также с возрастанием количества зкологически-обусловленных форм патологии среди населения крупных промышленных центров Европейского Севера, с ростом профессиональных болезней в результате длительного воздействия антропогенных факторов на предприятиях химической ориентации, что обусловливает особый интерес к проведению целенаправленных исследований по выявлению нарушений защитных функций организма в этих условиях. Проведение такого исследования тем более актуально, что освоение природных богатств Севера происходит интенсивно и вызывает приток людей в эти регионы. Вместе с тем, современное промышленное производство является источником все более возрастающего загрязнения окружающей среды, которое зачастую трудно устранить.
В начале 1991 г. была сформирована региональная целевая программа «Здоровье населения Европейского Севера». Она позволила объединить все медицинские силы Европейского Севера России и поставить задачу проведения широкого спектра медико-экологических исследований и изучения экологии человека.
На Севере человек, прежде всего, испытывает на себе действие холода. В Архангельской области профессиональному охлаждению во влажной среде подвергаются большие контингенты рабочих лесной, лесоперерабатывающей и химической промышленности, рыбаки, рыбообработчики, докеры и моряки. Поданным департамента здравоохранения, негативные тенденции роста профессиональной заболеваемости отмечены именно среди вышеобозначенных контингентов.
Создание на Европейском Севере крупных индустриальных центров, благоустроенных городов, смягчает воздействие экстремальных факторов, однако ускорение темпов жизни, возрастание нервно-психических нагрузок,
контраст между общим комфортом жизни в теплом помещении и необходимостью работы на открытом воздухе, перепады температуры от + 10С до -35С, гиподинамия и другие факторы урбанизации отрицательно влияют на здоровье человека (Меерсон, 1993, Вельтищев, 1995,Агаджанян, 1994,1995, 1996, Добродеева, 1995, Антипина, Ткачев, 1995, Черешнев, 1995, Труфа-кин, 1997).
Таким образом, действие комплекса стрессорных факторов на Севере, усиливаясь под влиянием экстремальных климатогеографических условий региона, приобретает особое значение для здоровья человека, причем сочетание климатических и техногенных факторов оказывает более выраженное негативное влияние на организм человека на Севере, чем их раздельное воздействие, даже в условиях существенно более сурового климата (Тигранян, 1990, Совершаева, 1997).
Логично полагать, что комплекс длительно действующих экологически-неблагоприятных факторов может вызвать нарушение защитных функций в организме человека, что создает благоприятные условия для развития заболеваний инфекционной, аллергической, аутоиммунной и опухолевой природы. Нарушение механизмов защиты и снижение резистентности, возникающие в результате расбалансированной работы иммунной и неспецифической систем защиты, является основой для попадания людей в "группу риска". (Груфакин, 1994). Проблема влияния условий среды, в том числе условий Севера, на организм человека является одной из важнейших проблем современной экологической физиологии. При этом исследование особенностей механизмов обеспечения неспецифической и иммунологической резистентности при воздействии климатических условий Севера представляет особый интерес, так как является ключевым для понимания механизмов развития дисфункций и разного рода заболеваний в этих условиях, а также создает основу для разработки способов прогнозирования, профилактики и коррекции нарушений защитных функций.
Вместе с тем, изучение причин и механизмов нарушения неспецифической и иммунной защиты организма в условиях Севера начато лишь в последние годы и многие важные аспекты проблемы не исследованы (Панин, 1987, Соловьев, 1990, Меерсон, 1993, Бойко, 1994, Leppaluoto et al.,
1988, Совершаева, 1997, Сидоров, 1995, Теддер, 1995, Агаджанян, 1993, 1994,1997, Тигранян, 1990, Добродеева, 1995, Банникова, 1996, Laury, 1980, Koenig, 1990, Shintani, 1993).
Существенно, в частности, изучение эффектов холодового воздействия, которое является непременной составляющей условий жизни на Севере и может влиять на механизмы неспецифической и иммунологической защиты организма.
Известно, что нарушение баланса в гормональной системе приводит с одной стороны к изменению адаптивных реакций, с другой- к нарушению функций иммунной системы организма. Исходя из этого, в настоящем исследовании изучали результирующую процессов, возникающих в эндокринной системе и системе неспецифической защиты организма при действии на него холода и других экологически-неблагоприятных факторов.
Таким образом, актуальность темы настоящего исследования определяется следующими обстоятельствами:
-возрастанием количества экологически-обусловленных заболеваний среди населения крупных промышленных центров Севера
-особенностями профессиональной деятельности значительного контингента людей, работающих в суровых климатических условиях Севера в сочетании с воздействием комплекса других экологически-неблагоприятных факторов
- ростом пофессиональной патологии у рабочих в результате длительного воздействия техногенных факторов на предприятиях химической ориентации;
-недостатком целенаправленных систематических исследований нарушений защитных функций организма человека в экологически-неблагоприятных условиях Севера.
Диссертация выполнена в рамках Республиканской программы научных исследований "Здоровье населения Европейского Севера" 1993-1998, а также в рамках программ, созданных Северозападным отделением РАМН, номер гос. регистрации 01970001909.
Цель, задачи исследования.
Основной целью исследования является изучение нарушения защитных функций организма человека и экспериментальных животных и их механизмов при действии холода и других экологически-неблагоприятных, (в том числе и техногенных) факторов, а также использование полученных данных для создания тест-системы в целях биомониторинга реакций человека на экологические воздействия в условиях Севера.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Исследовать уровень гормонов- кортизола, трийодтиронина (ТЗ), тироксина (Т4), тиреотропного гормона гипофиза (ТТГ), тестостерона и эст-радиола в сыворотке крови у людей, живущих на Севере, подвергающихся охлаждению в связи с профессиональной деятельностью и работающих в условиях вредного химического производства.
-
Определить уровень интерлейкина-1(і (ИЛ-1) в плазме крови, у людей, живущих в условиях Севера, в том числе, работающих в химической промышленности (гидролизном производстве) и в условиях действия низких температур атмосферного воздуха. ИЛ-1 -ключевой цитошн, активирующий иммунную систему, его уровень, в известной мере отражает степень возможной мобилизации защитных функций организма: иммунной системы и реакций неспецифической защиты.
-
Исследовать изменения антибактериальной защиты организма у людей, работающих в условиях действия холода и вредных факторов химического производства по содержанию антибактериальных катионных белков в нейтрофилах крови.
-
С помощью экспериментальных моделей на животных определить удельное значение влияния холода, метанола, этанола и фурфурола на активность защитных функций организма:
А. Исследовать уровень гормонов в сыворотке крови животных при воздействии холода, метанола, этанола и фурфурола.
Б. Проанализировать продукцию перитонеальными макрофагами крыс лимфоцитактивирующих факторов (ЛАФ), как показателя, отражающего син-
тез и освобождение ИЛ-1 этими клетками при действии холода, метанола, этанола и фурфурола.
В. Изучить активность, интенсивность и эффективность фагоцитоза у животных, подвергнутых изолированному и сочетанному воздействию метанола, этанола и фурфурола.
Г. Исследовать содержание катионных белков в нейтрофилах крыс, как показателя активности антибактериальной защиты при Холодовых и указанных техногенных воздействиях.
Д. Проследить течение раневого процесса, а также определить прочностные характеристики рубцов зашитых кожных ран у животных, подвергнутых воздействию метанола, этанола и фурфурола.
5, На основании комплекса полученных данных охарактеризовать осо
бенности нарушения защитных функций организма человека в условиях
действия холода и вредных факторов химического производства.
6. Проанализировать целесообразность использования комплекса при
мененных тестов для биомониторинга изменения защитных функций орга
низма у работников промышленного производства в условиях Севера и вы
деления среди них "групп риска".
Научная новизна
В работе впервые показаны изменения показателей неспецифической и, частично, иммунологической защиты человека в условиях действия холода и техногенных факторов химического производства и произведена комплексная оценка состояния защитных функций организма рабочих различных производственных групп на Севере с целью определения степени нарушения резистентности и выявления групп риска.
В условиях эксперимента впервые выявлено удельное значение отдельных компонентов среды в нарушении защитных функций организма. Впервые обнаружены различия в интенсивности продукции ЛАФ перитонеальны-ми макрофагами крыс, подвергнутых однократному и многократному холодовому воздействию.
Впервые в эксперименте определены особенности продукции ЛАФ, спектра гормонов и показателей лизосомно-катионного теста (ЛКТ) при
комбинированном и изолированном воздействии фурфурола, метанола и этанола.
В экспериментальной модели на крысах впервые показаны особенности нарушения защитных реакций при сочетанном длительном воздействии химических поллютантов - фурфурола, метанола и каждого из них с этанолом.
Теоретическое и практическое значение работы.
Комплекс полученных результатов подтверждает концепцию о цепи событий, происходящих при действии экологически-неблагоприятных факторов, которые изменяют защитные функции организма, снижение активности механизмов защиты (неспецифической и иммунной) что обуславливает развитие заболеваний различной природы. Прямым следствием предложенной теоретико-экспериментальной концепции и полученных результатов является сформулированное нами положение о целесообразности использования тестов, характеризующих активность защитных функций организма для биомониторинга эффектов влияния среды на организм человека. Существенное значение имеет и вытекающее из результатов работы заключение об адекватности использования преимущественно функциональных тестов для оценки эффектов определенных воздействий на активность защитных функций организма, поскольку только количественная характеристика, например, подсчет количества клеток и т. д. часто не позволяет выявить степень происходящих нарушений защитных функций на ранних стадиях. На основании изучения комплекса показателей защитных функций организма выявлены варианты изменения этих процессов у людей, работающих в различных условиях производства, их механизмы проанализированы в экспериментах на животных. Эти данные послужили основой для рекомендации новой тест-системы биомониторинга реакций организма на среду.
Выявленные ранее неизвестные особенности нарушения механизмов защиты в условиях действия холода и экологически-неблагоприятных факторов у людей, являются базисом для дальнейших исследований и стимулом поиска дополнительнях диагностических критериев в целях определения "групп риска" и профилактики ранних проявлений экопатологии.
Впервые показано разрушение корреляционных связей между основными показателями неспецифической резистентности у людей, подвергающихся профессиональному воздействию холода и техногенных факторов по сравнению с людьми контрольной группы.
Полученные кпинико-зкспериментапьные данные позволили определить ряд конкретных механизмов развития дисфункций системы защиты, а именно:
Важным механизмом проявления защитных функций организма при воздействии холода является снижение синтеза ИЛ-1 при действии ЛПС, которые в норме стимулируют его выработку макрофагами. Не исключено, что высокие концентрации кортизола, наблюдающиеся в этой ситуации, влияют на интенсивность выработки ИЛ-1.
В основе нарушений защитных функций организма при воздействии холода лежит подавление стимулированной продукции ИЛ-1, существенное угнетение антибактериальных свойств НГ, особенно при ингаляторном воздействии метанола, фурфурола, а также их сочетания.
Выявлены закономерности изменения защитных функций у животных (при однократном и многократном действии холода, а также при изолированном и сочетанном влиянии поллютантов), проявляющиеся в снижении синтеза ИЛ-1 и существенном угнетении антибактериальных свойств НГ, что важно для понимания патофизиологических механизмов нарушений защитных реакций, возникающих у людей, в ответ на действие неблагоприятных факторов среды.
Проведенное исследование обосновывает целесообразность более широкого применения методов профилактики экопатологии, выработке рекомендаций по охране труда, в частности на производствах, связанных с получением и использованием этилового спирта и этанолсодержащих продуктов.
Представленные данные обосновывают целесообразность применения нового комплекса методов выявления нарушений защитных функций организма в экологически-неблагоприятных условиях. Предложенная тест-система может быть использована при разработке комплекса мер профессионального отбора, в том числе в гидролизной промышленности.
Результаты данного исследования могут быть использованы в учебном процессе на кафедрах патологической физиологии, наркологии, экологии и терапии.
Основные положения, выносимые на защиту,
-
Климатические и техногенные воздействия оказывают существенное влияние на защитные функции организма человека в условиях Европейского Севера, степень выраженности которого зависит от характера экологических воздействий, стажа работы на конкретном предприятии, а также возраста. При действии указанных факторов происходит разрушение ряда корреляционных взаимодействий между показателями неспецифической защиты и формирование новых корреляционнных связей.
-
В условиях длительного воздействия холода на ранних этапах происходит напряжение неспецифической защиты организма, проявляющееся снижением ЛКТ, ИЛ-1, тестостерона на фоне повышения уровня кортизола; однако увеличение стажа работы в указанных условиях приводит к адаптации, что доказано на экспериментальных моделях.
-
В условиях химического стресса (постоянное воздействие паров метанола, фурфурола и этанола) у рабочих гидролизного завода вне зависимости от длительности работы во вредных условиях отмечается значительное снижение показателей неспецифической защиты, которое характеризуется выраженным уменьшением уровня катионных белков в ней-трофилах, ИЛ-1, кортизола, тестостерона или эстрадиола в крови, что экспериментально доказано на животных.
4. Комплексное исследование, включающее определение уровня гор
монов в сыворотке и уровня интерлейкина-1 р в плазме крови, содержания
катионных белков в нейтрофильных гранулоцитах (НГ), может быть реко
мендовано в качестве базисной тест-системы, позволяющей выявлять ран
ние нарушения активности защитных функций организма, свидетельствую
щие о возможности развития экологически-обусловленных форм патологии.
Структура и объем диссертации