Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 15
1.1. Влияние факторов окружающей среды на распространение и формирование болезней органов дыхания 15
1.2. Механизмы воздействия неблагоприятных экологических факторов на иммунометаболическую резистентность организма 25
1.3. Методические подходы к исследованию формирования бронхолегочной патологии 33
ГЛАВА 2. Материал и методы исследования 41
2.1. Объект исследования 41
2.1.1 . Санитарно-гигиенические и природно-климатические параметры промышленных центров Приморского края 41
2.2. Методы исследования 50
2.2.1. Иммунологические методы 51
2.2.2. Биохимические методы 51
2.2.3. Статистические методы 52
ГЛАВА 3. Эколого-гигиеническая характеристика территорий промышленных центров приморского края 54
3.1. Климатическая характеристика городов Приморского края 54
3.2. Состояние воздушного бассейна городов Приморского края 67
3.3. Состояние водного бассейна городов Приморского края 71
3.4. Состояние почв в промышленных центрах Приморского края 78
ГЛАВА 4. Распространение и формирование болезней органов дыхания в зависимости от состояния среды обитания 83
4.1. Уровень, структура и динамика болезней органов дыхания у населения промышленных центров Приморского края 83
4.2. Модель оценки влияния эколого-гигиенических факторов на распространение и формирование болезней органов дыхания 89
4.2.1. Алгоритм определения причинно-следственных связей распространения и формирования заболеваемости органов дыхания под влиянием факторов окружающей среды 90
ГЛАВА 5. Влияние комплекса факторов внешней среды на резистентность населения приморского края 142
5.1. Воздействие факторов окружающей среды на иммунометаболический статус здоровых жителей промышленных центров Приморского края 142
5.2. Воздействие факторов окружающей среды на иммунометаболический статус больных с ХБ 157
5.2.1. Иммунометаболическая характеристика ХБ 157
5.2.2. Изменение характера межсистемных взаимодействий при ХБ под воздействием факторов внешней среды 162
5.2.3. Социально-биологические факторы риска развития ХБ 176
5.2.4. Алгоритм рискометрии болезней органов дыхания на территориях с разной степенью экологической нагрузки 179
Заключение 185
Выводы 195
Список используемой литературы 198
Приложения 231
- Механизмы воздействия неблагоприятных экологических факторов на иммунометаболическую резистентность организма
- Санитарно-гигиенические и природно-климатические параметры промышленных центров Приморского края
- Алгоритм определения причинно-следственных связей распространения и формирования заболеваемости органов дыхания под влиянием факторов окружающей среды
- Изменение характера межсистемных взаимодействий при ХБ под воздействием факторов внешней среды
Введение к работе
В настоящее время заболеваемость человека рассматривается как важный критерий функционирования антропоэкологической системы (46). Это обуславливает необходимость исследований, направленных на обстоятельное изучение здоровья населения, поиск эффективных критериев оценки состояния здоровья для мониторинга и прогноза его изменений (80, 116). Высокая антропотехногенная нагрузка территорий в сочетании неблагоприятной социально-экономической ситуацией в России создает реальную угрозу широкого распространения экологически зависимых заболеваний, особенно в промышленных городах. Данное обстоятельство обуславливает главную особенность изучения влияния указанных изменений на человека - необходимость комплексного исследования всей экосистемы, в которую включен человек, и состояния взаимодействия этой экосистемы с комплексом изменяющихся условий (121).
Во всех промышленно развитых странах заболевания органов дыхания представляют важнейшую медицинскую и социальную проблему (222, 261, 262, 266, 294, 309, 310, 316, 323, 340). Хронические болезни органов дыхания у большинства больных развиваются постепенно на протяжении многих лет под влиянием различных неблагоприятных факторов внешней среды (86, 210). Высокая распространенность среди всех возрастных категорий населения заболеваний органов дыхания связана с тем, что респираторная система относится к первичным защитным барьерам организма и реагирует одной из первых на воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды (11, 209). При этом даже в небольших концентрациях атмосферные загрязнители, ослабляя защитные силы организма, делают его менее устойчивым к воздействию негативных экзогенных и эндогенных факторов.
Интенсивность воздействия внешних факторов может колебаться в широких пределах, но физиологические механизмы при этом должны обеспечивать поддержание оптимальных показателей гомеостаза (126).
8 Иммунная система является одной из систем сохранения динамического гомеостаза организма, к которым относятся и окислительно-антиокислительная система. Подобная взаиморегуляция определяет надежность их совместного функционирования, но она же создает риск развития функциональных расстройств общей регуляции при первичном нарушении функций какой-либо из систем (147). При попадании в организм разнообразных антигенов иммунокомпетентные клетки, в первую очередь макрофаги, начинают образовывать активные формы кислорода (АФК), такие как перекись водорода, гидроксил радикал, синглетный кислород и многие другие. Однако при массивной антигенной нагрузке эти фагоцитарные клетки могут являться источником окислительного стресса, ведущего к нарушению метаболизма и нормальной функции самих макрофагов и клеток их ближайшего окружения (303). Таким образом, специфический эффект нарушения функций того или иного звена иммунитета происходит путем неспецифического повреждающего действия избыточных АФК и является составным элементом типового патологического процесса.
Снижение антиоксидантной активности способствует активации перекисного окисления липидов (ПОЛ) под влиянием пылевых и аэрозольных загрязнений воздуха, образованию перекисей и гидроперекисей, агрессивных форм химических соединений (27, 49, 288). В конечном итоге такая цепная реакция ПОЛ может привести к дестабилизации и разрушению мембран (98). Это создает благоприятную основу для бактериальных воздействий, нарушения функций легких. Хронические и рецидивирующие формы заболеваний органов дыхания в условиях промышленных загрязнений воздуха встречаются почти в 2 раза (а по некоторым данным даже в 5—7 раз) чаще (84,100,221, 234,255,278), чем в «чистых» районах. За последние 10 лет увеличилось распространение рецидивирующего бронхита в тех районах, где отмечается рост суммарного загрязнения воздуха в 1,8—3 раза (196, 313). При этом замечается тесная связь между динамикой обращения
9 по поводу рецидивов заболеваний и динамикой промышленных выбросов (217,226).
На современном этапе одним из ключевых вопросов является научное обоснование методологии управления здоровьем населения на базе комплексного подхода к оценке как показателей здоровья, так и факторов оказывающих на него наибольшее влияние. Это особенно необходимо для решения вопросов в случаях устойчивого, многофакторного загрязнения среды обитания, которое обуславливает высокий риск неблагоприятных изменений в здоровье населения. Методологической основой гигиенической оценки качества среды обитания и состояния здоровья населения на современном этапе служит комплексное определение антропотехногенной нагрузки с гигиеническим ранжированием территорий по степени напряжения санитарно-экологической ситуации. Основным элементом новых гигиенических технологий служит комплексный подход к оценке потенциального и реального риска здоровью на популяционном уровне, что определяет необходимость внедрения методов математического моделирования и прогнозирования (ПО). Одной из важнейших задач эпидемиологических исследований является установление характера взаимодействия между уровнем резистентности популяции и воздействующими на нее факторами окружающей среды. С учетом многообразия физиологических и патологических реакций, развивающихся в ответ на экстремальные экологические факторы, адекватная оценка такого взаимодействия возможна при использовании системного подхода и интеграции показателей индивида и популяции (33, 44). Как правило, условия обитания человека оцениваются путем определения качественного состояния окружающей человека среды и корреляции этого состояния с показателями. Оценка этих взаимоотношений является наиболее сложной научной проблемой. Сложность заключается в том, что на человека воздействует множество факторов с разной степенью интенсивности, уровня и характера влияния и почти отсутствуют компоненты внешней среды,
10 которые действуют на организм человека изолированно, обособленно. Последствия подобного воздействия зависят от всей совокупности условий, а изменение, даже одного, на первый взгляд незначительного, элемента может вызвать совершенно иные последствия. Сложность также представляет различие индивидуальных реакций организма.
В Приморском крае проведен ряд исследований по проблеме болезней
органов дыхания (80, 104, 118). В то же время остаются мало изученными в
регионе влияние качества окружающей человека среды на распространение
болезней органов дыхания, не освещено воздействие природно-
климатических и санитарно-гигиенических факторов на
иммунофизиологические механизмы формирования респираторной
патологии.
Цель исследования: Установить закономерности воздействия комплекса факторов окружающей среды на иммунометаболический статус населения Приморского края и их роль в развитии хронических заболеваний органов дыхания.
Задачи
Оценить санитарно-гигиенические и природно-климатические параметры промышленных центров Приморского края;
Провести гигиеническую оценку распространения хронических заболеваний органов дыхания в Приморском крае;
Установить взаимосвязи между интегральными показателями состояния окружающей среды и уровнем заболеваний органов дыхания;
Дать характеристику иммунометаболического дисбаланса при заболеваниях органов дыхания у населения Приморского края;
Установить степень и направленность воздействия неблагоприятных эколого-гигиенических факторов на иммунометаболические параметры населения промышленных центров Приморского края;
Выявить нарушения межсистемных взаимодействий у больных хроническим бронхитом (ХБ), обусловленные действием эколого-
гигиенических факторов;
Создать информационно-аналитическую модель воздействия факторов окружающей среды на формирование болезней органов дыхания;
Разработать прогностический алгоритм оценки риска утяжеления болезней органов дыхания для жителей промышленных центров Приморского края.
Объект исследования: система «Среда-человек» включающая в себя:
природно-климатический, санитарно-гигиенический, социально-
гигиенический блок, состояние здоровья популяции (уровень и структура болезней органов дыхания), база данных клинических, иммунобиологических параметров больных. Научная новизна исследования. Впервые:
Разработана система обработки данных с применением метода энтропии для выявления причинно-следственных связей факторов окружающей среды с уровнем распространения болезней органов дыхания.
Создана модель влияния качества среды обитания на распространение болезней органов дыхания с использованием информационно-энтропийного анализа, основанная на поэтапном принципе определения причинно-следственных связей формирования респираторной патологии.
Выявлены особенности влияния факторов среды на заболеваемость органов дыхания в различных возрастных группах населения промышленных центров Приморского края. Установлены факторы среды, оказывающие наибольший вклад в формирование заболеваний верхнего и нижнего отделов дыхательных путей у детей, подростков и взрослых.
Выделены 3 иммунометаболических фенотипа, соответствующие последовательным стадиям взаимодействия организма с негативным воздействием окружающей среды.
Выявлены иммунометаболические критерии ответной реакции организма на воздействие техногенной нагрузки.
Установлено, что уровень антропогенного загрязнения оказывает влияние на характер межсистемных взаимодействий у больных с хроническим бронхитом.
Разработан алгоритм, позволяющий определить степень риска прогрессирования ХБ в техногенно измененной среде.
Теоретическая значимость исследования. Теоретическая значимость заключается в дальнейшем развитии и усовершенствовании методологии оценки качественных характеристик среды обитания с позиции их воздействия на организм человека. Получены новые знания об особенностях функционирования иммунометаболической резистентности, оказывающих влияние на формирование уровня здоровья человека в специфических природно-климатических условиях, сочетающихся с повышенной техногенной нагрузкой. Полученные результаты вносят вклад в решение фундаментальной проблемы взаимодействия человека со средой обитания. Практическая значимость работы. Использование информационно-аналитического анализа влияния качества среды обитания на заболеваемость органов дыхания позволяет выделить наиболее значимые факторы техногенно-измененной среды в промышленных центрах Приморского края. На основе иммунобиологических критериев разработан дифференциальный прогностический алгоритм формирования заболеваний органов дыхания под влиянием факторов окружающей среды. Анализ влияния экологической ситуации на распространенность болезней органов дыхания может служить основой для обоснования программ профилактики и оздоровления населения в промышленных центрах Приморского края. Основные положения, выносимые на защиту:
болезни органов дыхания промышленных центров Приморского края формируются под воздействием комплекса природно-климатических и техногенно-обусловленных факторов, где наибольшее значение имеют санитарно-гигиенические показатели качества окружающей среды; у детей и подростков зависимость уровня болезней органов дыхания от качества
13 окружающей среды значительно выше, чем у взрослых;
созданная информационно-аналитическая модель позволяет выявить основные факторы среды, влияющие на распространение бронхолегочной патологии, установить их внутреннюю согласованность и весовой вклад;
экологическая нагрузка оказывает негативное воздействие на иммунометаболическую резистентность населения промышленных центров Приморского края: способствует формированию вторичного иммунодефицита, создавая дисбаланс основных гомеостатических систем и изменяя характер межсистемных взаимодействий у больных с ХБ
Апробация материалов работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждались на II Тихоокеанской международной экологической конференции "Инженерные решения проблем экологии прибрежных территорий" (Владивосток, 1995); семинаре общества иммунологов (Владивосток, 1998); Дальневосточной региональной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования Дальнего Востока" (Владивосток, 1998); научно-практической конференции "60 лет Приморскому краю" (Владивосток, 1998); научно-практической конференции "Новые биомедицинские технологии с использованием БАД" (Владивосток, 1999); III Дальневосточной региональной конференции "Новые научные технологии в Дальневосточном регионе" (Благовещенск, 1999); международной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования стран Азиатско-Тихоокеанского региона" (Владивосток, 1999), VI международном конгрессе «Реабилитация в медицине и иммунореабилитация», (Эйлат, Израиль, 2000), III конгрессе с международным участием «Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении», (Анталия, 2000), научно-практической конференции «Аллергические заболевания: проблема XXI века», (Владивосток, 2001), VII международном конгрессе по иммунореабилитации «Аллергия, иммунология и глобальная сеть: взгляд в новое тысячелетие», (Нью-Йорк, США, 2001), II междунар. конгр. «Биотехнология: состояние и перспективы развития»,
14 (Москва, 2003), per. конф. «Проблемы экологии и рационального природопользования Дальнего Востока», (Владивосток, 2004), заседании президиума филиала СО РАМН «Дальневосточный научный центр» (Владивосток, 1.11.05), в средствах массовой информации (программа «Ваш теледоктор», ПТР (2004, 2005).
Механизмы воздействия неблагоприятных экологических факторов на иммунометаболическую резистентность организма
С развитием производительных сил и увеличением числа жителей на Земле деградация природной среды достигает опасного для самого существования людей размера, так что вполне оправданно говорится об экологическом кризисе, который может перерасти в экологическую катастрофу (30, 213). Повсеместно регистрируемые изменения структуры, динамики и характера патологии человека обуславливаются не только географическими, климатическими, природно-очаговыми особенностями, но и глобальными техногенными преобразованиями с загрязнением окружающей среды (46, 87, 152).
В последние десятилетия широкое распространение получили такие процессы, как загрязнение воды, почвы и воздуха, опустынивание земель, истребление лесов и т. п. Возникли такие специфические явления как кислотные дожди, смог, "озоновые дыры". Неблагоприятные экологические явления превратились в существенный элемент жизнедеятельности человечества, оказывая ощутимое влияние на экономику и политику, нравственное состояние и здоровье человека (242,245).
Химикаты в окружающей среде - глобальная проблема современности. Среди них многие опасны для жизни (330). Вредны даже следовые количества многих загрязнителей (61). Распространяясь в окружающей среде, эти вещества ухудшают качество воды, воздуха, почвы (93). Из известных веществ изучены на вредность несколько сотен, а основательно изучены - лишь несколько десятков. Действия других веществ, их возможная токсичность, канцерогенность, мутагенность и тератогенность - остается мало изученным (111, 145, 225). Малоизвестны и последствия одновременного воздействия на среду нескольких веществ (133, 140, 216). Предельно-допустимые концентрации (ПДК) на отдельные загрязнители скрывают кооперативные эффекты сотен и тысяч одновременно действующих веществ (22, 135). Загрязнители бывают опасны в комбинации с другими веществами. Не ядовитые вещества, реагируя между собой, иногда образуют яд. Такие превращения происходят в окружающей среде - вода, почва, воздух - либо в самом организме, где долго не разлагаются (так как имеют большой полупериод биологического разложения) и высоко стабильны (10).
Способность некоторых веществ накапливаться в окружающей среде, часто может вредить живым существам (277). Особенно опасно накопление в пищевых цепях, так как от одного звена к другому количество загрязнителя все увеличивается и, наконец, бьет по последнему звену цепи, а им часто оказывается человек (172,237).
Значительные изменения в атмосфере связаны с увеличением ее загрязнения в результате деятельности человека (18, 51). Главным источником загрязнений являются промышленные предприятия и целые города (78, 89, 174, 220, 306). Среда, окружающая человека в городе, сильно страдает от антропогенных нагрузок (160). В индустриальных городах на человека одновременно влияют от 30 до 100 и более химических вредных веществ содержащихся в количествах в 5-Ю раз превышающих ПДК (42,43). Здесь искусственно изменены почти все факторы среды, действующие на организм: климат, воздух, вода. Микроклимат изменяется застройкой, выбросами тепла, загрязнением воздуха. Здания затрудняют естественный обмен воздуха, особенно необходимый для охлаждения города летними ночами и для поддержания чистоты атмосферы.
В сельских районах широкомасштабно применяют пестициды, в первую очередь, фосфорорганические соединения. Попадая в окружающую среду, пестициды оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека, причем не только в зоне обработки ими сельскохозяйственных угодий, но и за их пределами вследствие попадания в атмосферу, водоемы, почву и пищевые продукты. Контакт с фосфорорганическими соединениями приводит к повышенной восприимчивости животных и людей к бактериальным, вирусным, паразитарным инфекциям и к трансплантируемым опухолевым клеткам (6).
Все вредные воздействия суммируются в ряд явлений снижения общей неспецифической сопротивляемости человека, среди которых выделяются хронический стресс и понижения уровня и качества иммунной защиты организма (2, 34, 127, 322). Ксенобиотики вызывают метаболические нарушения, угнетение ферментных систем тканевого дыхания, биоэнергетики, антиоксидантной защиты (17, 28, 241, 267). Нарушаются процессы детоксикации органами желудочно-кишечного тракта, наблюдается ферментативный импритинг трансформации ксенобиотиков, феномен гермезиса (стимуляция физиологических функций) с развитием раннего полового созревания (229, 232, 301). В загрязненных районах в 1,5-2 раза повышена общая заболеваемость населения и распространены неспецифические синдромы, которые относятся к функциональной патологии, пограничным состояниям (41, 224, 228). Речь идет о сниженной иммунобиологической реактивности и аллергизации детей, высокой частоте патологии ЛОР-органов, анемий, невротических реакций и др (30, 75, 217, 328). Такие состояния именуются, как "экологические болезни", "химический СПИД", синдромы утомления (30, 95, 103).
Одно из первых мест в структуре заболеваемости населения стабильно занимают болезни органов дыхания. Это обусловлено тем, что эти органы находятся на первой линии защиты организма и подвергаются постоянному воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды (105, 173, 210). Показатели смертности от бронхиальной астмы увеличиваются в районах с загрязненным воздухом и значительно отличаются от показателей смертности в районах, где загрязнение воздуха отсутствовало. Наибольший показатель смертности наблюдался среди детей младших возрастных групп, проживающих в районах с загрязненным атмосферным воздухом (236, 271, 276, 279,302,326).
Согласно классификации J.D. Spengler (319) все поллютанты воздуха разделяются на первичные, выделяющиеся в атмосферу (SO2, NO2, СО, летучие органические химические вещества, большие твердые частицы), и вторичные, образующиеся в атмосфере в результате физических или химических процессов (озон, мелкие частицы). Уровень аэрополлютантов в атмосфере зависит от состояния погоды и локальных географических условий (123,141, 219,313, 314,329,378).
Санитарно-гигиенические и природно-климатические параметры промышленных центров Приморского края
Стадийность изменений иммунной системы связана с различной чувствительностью основных компонентов иммунной системы к иммунотропному воздействию (109, 130, 171). Наиболее чувствительными являются Т супрессоры (Тс). Поэтому эти клетки первыми подвергаются воздействию неблагоприятного фактора. Следствием этого является последовательная активация гуморального иммунитета в виде повышения уровня иммуноглобулинов (Ig). Этим изменениям соответствует первая и вторая стадия. Следующей клеточной популяцией, чувствительной к воздействию неблагоприятных факторов являются В лимфоциты (В-л). Происходит снижение их функциональной активности и, далее - снижение уровня Ig. Наиболее устойчивыми являются Т хелперы (Тх). Однако при продолжающемся воздействии происходит снижение их количества. Происходит дальнейшее прогрессирование нарушений иммунной системы и формирование III и IV стадии, что ведет к развитию вторичной иммунной недостаточности.
Защита организма от неблагоприятных воздействий осуществляется несколькими взаимосвязанными системами и механизмами (50). Систему обезвреживания химических веществ в организме можно представить как состоящую условно из трех звеньев: биотрансформации, конъюгации и антиоксидантной защиты.
Задача первой фазы обезвреживания — биотрансформации — заключается в повышении растворимости поглощенных молекул, что облегчает их выведение из организма. Главная роль в реакциях первой фазы принадлежит ферментам монооксигеназам, основным компонентом которых является цитохром Р-450. При этом происходит образование не только нетоксичных, но и токсичных метаболитов, в том числе радикальных продуктов кислорода (147).
Во второй фазе детоксикации как нетоксичные, так и токсичные метаболиты в результате ферментативной реакции конъюгации присоединяют глюкуроновую кислоту или другие акцепторы. Образующиеся растворимые соединения выводятся из организма. Однако токсичные метаболиты успевают частично взаимодействовать и с другими эндогенными макромолекулами — с ДНК, оказывая на них канцерогенное влияние, с белками, выступая в роли гаптенов и придавая им свойства химических аллергенов техногенной природы (21 27, 81).
Третье звено системы обезвреживания ксенобиотиков включает в себя ферментативные и неферментативные средства защиты от токсического действия радикалов кислорода, возникающих как на первых этапах обезвреживания, так и образующихся под влиянием веществ, обладающих прооксидантными свойствами — озона, окислов азота и других (5, 98, 280, 334). По мнению Л.А. Тиунова (184), выход высокотоксичных радикалов кислорода при этом может быть столь значительным, что именно ими определяются пагубные последствия и клинические проявления воздействия исходного ксенобиотика.
Уровень перекисного окисления липидов определяется, с одной стороны, интенсивностью образованных свободных радикалов, а с другой — достаточностью системы антирадикальной защиты. Как чрезмерная активация одного, так и недостаток другого могут обусловить развитие «свободнорадикальной патологии». Принципиальное значение имеет должное соотношение интенсивности выраженности свободнорадикальных реакций и уровня антирадикальной защиты как важнейшего гомеостатического параметра (49,239).
Активация ПОЛ ведет к глубоким нарушениям мембранной архитектоники. Это связано с образованием межмолекулярных липид — липидных и липид-белковых «сшивок» и приводит к изменению физико-химических свойств липидного матрикса, снижению его текучести и повышению ригидности (98, 173, 241), нарушению ориентации жирнокислотных остатков фосфолипидов. В результате этого образуются патологические поры и повышается пассивная ионная проницаемость мембран, особенно для ионов кальция. В итоге, изменяется активность зо мембраносвязывающих ферментов, нарушается чувствительность мембран к гормонам (285) и к раздражителям иммунной природы (23).
Усиление ПОЛ в бронхиальной стенке вызывает повреждение основного фермента микросомального окисления — цитохрома Р-450 и тем самым нарушает барьерную функцию бронхов, способствуя проникновению ксенобиотиков, включая атопические антигены, из просвета бронхов в более глубокие слои их стенки. Это влечет за собой как неспецифическое — ирритативное, так и специфическое — аллергическое повышение возбудимости рецепторных структур, тучных клеток с высвобождением медиаторов, участвующих в Са-зависимых механизмах бронхоспазма, отеке слизистой оболочки бронхов и гиперсекреции слизи (81).
Инициаторами ПОЛ может выступать большое количество факторов внешней среды, как природных, так и антропогенно-производственных. Активность ПОЛ при этом увеличивается, но до определенных пределов уравновешивается «противовесом» саногенетической антиоксидантной системы (АОС). Однако ее возможности в этом плане не безграничны, и может наступить ее истощение, скорость которого зависит от целого ряда факторов — генетических, возрастных, гелиофизических и др. (94).
Механизм первичной активации ПОЛ в легочной ткани в настоящее время доказан для многих химических примесей, загрязняющих атмосферу. В результате техногенных изменений в биосфере 53,3% ксенобиотиков сейчас поступает в организм через легкие, которые, в отличие от печени, не обладают мощной защитой. Поэтому организм человека и животных значительно более чувствителен к ингалируемым токсическим агентам, чем к поступающим через желудочно-кишечный тракт (208,254,331,339).
При профессиональном воздействии окислов азота спектр патологических изменений в легких варьируется от умеренно выраженных воспалительных реакций слизистой бронхов при низких концентрациях до бронхиолита, в том числе фиброзирующего, при высоких. Диоксид азота, не растворяясь в воде, легко проникает до уровня терминальных бронхиол и альвеол, где взаимодействует с ненасыщенными липидами биологических мембран легочной ткани с образованием активных форм кислорода с их повреждающим действием на клеточные структуры (26,27).
Алгоритм определения причинно-следственных связей распространения и формирования заболеваемости органов дыхания под влиянием факторов окружающей среды
Морозная ясная погода с преобладанием сухого и холодного континентального воздуха зимой обусловливается антициклональным фоном с преобладанием северных и северо-западных ветров. Муссонная циркуляция вызывает более низкие температуры воздуха, чем на тех же широтах на территории западной Европы и Европейской территории России. Средняя месячная температура января в континентальных районах края опускается до -20,0С, на Приханкайской равнине и в восточных предгорьях Сихотэ-Алиня соответственно от -18,0 до -22,0С и от -17,0 до -21,0С.
С начала ноября атмосферные процессы приобретают типично зимний характер - рост атмосферного давления, преобладание северных ветров. В дневное время 1/3 погод на севере и 2/3 на юге формируются положительными температурами воздуха в сочетании со слабыми ветрами. В континентальных районах края повторяемость суровых погод, вызывающих среднюю степень напряжения систем терморегуляции организма человека, составляет 20-25%. В декабре повторяемость суровых погод достигает 55-61%. В отдельные дни в дневное время возможно понижение температуры воздуха ниже -20,0С, приводящее к сильному напряжению систем терморегуляции. В январе суровые погоды составляют 2/3 всех погод и обусловлены главным образом сочетанием температур воздуха от -15,0 до -25,0С и ветра до 5 м/с при незначительном развитии облачности. В отдельные дни в дневное время возможно повышение температуры воздуха до -5,0С, однако увеличение скорости ветра в такие дни до 8 м/с формирует суровые воздушно-тепловые условия внешней среды со средней степенью напряжения систем терморегуляции организма человека. В феврале суровые погоды составляют 2/3 всех погод в северных и 1/2 в центральных районах края. Несмотря на общий рост средних суточных температур воздуха, в феврале в дневное время уменьшения суровых погод не наблюдается. Повторяемость суровых погод в северных районах края достигает 70%, сокращаясь в районах Приханкайской равнины до 50%. В марте преобладают умеренно суровые (повторяемость 40%) и мягкие (повторяемость 25%) погоды. В дневные часы 1/2 погод формируется положительными температурами воздуха. В последнюю декаду марта средняя температура воздуха устойчиво переходит через 0С.
Для зимы в континентальных районах края характерен устойчивый погодный режим. Контрастные смены погоды, приводящие к резким колебаниям теплопотерь органами дыхания, в континентальных районах края возможны не более 8 раз в месяц и вызваны, главным образом, перепадами междусуточных средних температур воздуха более чем на 6С.
На южном побережье Японского моря в ноябре 2/3 погод формируются положительными температурами воздуха. Суровые погоды не превышают 16%. В отличие от континентальных районов края их формирование вызвано температурами сочетанием температур воздуха до -10С с сильными (8-15 м/с) ветрами. В декабре суровые погоды составляют 40-45%. В январе, несмотря на то, что средние температуры воздуха колеблются от -10,0 до -13,0С, повышенные скорости ветра создают суровые погодные условия в 60%) случаев. В г. Владивостоке особенно заметно влияние сильных ветров на тепловое состояние человека. Суммарная повторяемость дней со скоростями ветра 6-9 м/с составляет 62%. Почти все суровые погоды формируются при температурах до -15,0С с преобладанием ветров повышенной скорости (8-15 м/с). Понижение в дневное время температуры воздуха до -20,0С обычно сопровождается ветром скоростью 4-7 м/с, но в отдельные дни (3-4 дня на южном и 5-8 дней на северном побережье) увеличение ветра до 15 м/с может вызвать формирование очень и крайне суровых погод, при которых ограничивается пребывание человека на открытом воздухе. В феврале повторяемость суровых погод на южном побережье сокращается до 28%, на северном - до 49%. В марте 1/3 всех погод формируется при положительных температурах воздуха.
В отличие от континентальных районов резкие контрастные смены погоды на побережье связаны с контактом сухих холодных северо-восточных ветров с южными циклонами. Влажный и относительно теплый морской воздух, формирующийся в секторах этих циклонов, вызывает сильные ветры и обильные снегопады. Увеличение барических градиентов между теплыми и холодными фронтами приводит к усилению ветров, формированию метелей. Хотя такие погодные ситуации не отличаются большой повторяемостью, они могут вызвать расстройства терморегуляции, заболевания верхних дыхательных путей и легких, облегчая проникновение патогенной флоры через защитный барьер верхних дыхательных путей.
Ухудшение биоклиматических условий на побережье в холодное время года связано с повышенными скоростями ветра и относительной влажностью воздуха. Так, на побережье средняя и сильная нагрузка на систему терморегуляции организма человека возникает при температурах воздуха от -15С на севере до -5С на юге в сочетании с ветрами повышенной силы и высокой относительной влажностью воздуха, в континентальных районах - при температурах от -15,0 до -20,0С, реже при понижении температуры до -25С в сочетании со слабыми ветрами (53). Несмотря на территориальные различия в температурном фоне, увеличение повторяемости сильных ветров и повышенной влажности воздуха на побережье увеличивают суровость погоды, сглаживая тем самым территориальные различия между побережьем и континентальными районами.
Весна (апрель-май) сравнительно холодная и сухая. Погода в 62% дней определяется циклонической циркуляцией. В связи с увеличением прихода солнечной радиации весной отмечается резкое потепление, повышение температуры воздуха по сравнению с зимой на 20-23С. Весной смена зимних атмосферных процессов на летние приводит к резкому увеличению контрастной изменчивости погодного режима. В континентальных районах края контрастная смена погодного режима происходит через 2-4, на побережье -через 2-3 дня (53). В континентальных районах усиление скорости сухих западных ветров повышает температуру воздуха и понижает его влажность. В наиболее теплых в весеннее время районах Приханкайской равнины 50-65% погод в дневное время года формируется при температурах воздуха от 0 до +10,0С и 20-25% - при температурах от +10,0 до +15,0С в сочетании со слабыми (до 5 м/с) ветрами. Суховейные ветры в районах, расположенных на Приханкайской равнине, резко снижают теплоощущение человека, увеличивают теплопотери органами дыхания.
Изменение характера межсистемных взаимодействий при ХБ под воздействием факторов внешней среды
Главной особенностью методологии первого этапа явилось определение причинно-следственных зависимостей распространения и формирования заболеваний органов дыхания с позиции последовательного перехода исследования от общего к частному. Обоснованность данного подхода связана с тем, что человек является составным компонентом экосистемы, где все процессы взаимозависимостей имеют иерархическую структуру соподчинения. В результате в организме человека за счет общего восприятия среды происходит структурирование уровня воздействия, то есть факторы среды по степени воздействия подразделяются на глобальные, региональные и локальные, подчиняющиеся принципу иерархического доминирования и последовательности воздействия (218).
Таким образом, вначале рассматривается влияние глобальных воздействий (природные, социально-экономические и др. процессы), на фоне которых формируются региональные зависимости, отражающие характерные особенности, связанные со спецификой сочетания природных явлений, особенностью хозяйственной деятельности, демографической политики и т.д. Приморского края. Локальное воздействие (наиболее низкий ранг соподчинения) изначально формируется под влиянием общего интегрирующего глобального и регионального воздействия, на которое накладывается воздействие местных условий окружающей среды, которые, как правило, территориально не выходят за пределы населенного пункта.
Важным моментом данного этапа исследований явилась процедура определения наиболее устойчивого (глобального) воздействия факторов среды на органы дыхания населения Приморского края. База данных, представляющая набор показателей, характеризующих качественное состояние факторов среды территориальным объектам наблюдения Приморского края, сопоставлялась с показателями заболеваемости органов дыхания для разных групп населения (дети, подростки, взрослые и общее население).
В основу данной процедуры вошел анализ корреляционных зависимостей между факторами окружающей среды и показателями заболеваемости органов дыхания у населения всех районов Приморского края с последовательным отбором наиболее весомых зависимостей (г 0,3).
Таким образом, основной целью первого этапа исследований являлось определение интегрального состояния окружающей среды с позиции общего восприятия ее человеком с выделением устойчивого глобального воздействия окружающей среды на органы дыхания населения промышленных центров Приморского края. Данный подход предопределен тем, что развитие любого заболевания не может формироваться независимо от всех взаимосвязанных процессов, происходящих в системе «человек-среда». Именно общий фон состояния окружающей среды создает своеобразный «фундамент», на котором развиваются уже более детерминированные процессы зависимости человека и среды, как по вертикали, так и по горизонтали.
Второй этап исследования уточнял предыдущий. Особый интерес представляет рассмотрение интегрального воздействия на человека отдельных сгруппированных по блокам факторов (общий природный блок, биотический, климатический, гидросферный, санитарно-гигиенический, проблемы леса, социально-экономический). Определение процентного соотношения влияния выделенных блоков на организм человека позволяет выявить приоритеты негативного воздействия на региональном уровне.
Одной из подзадач второго этапа явилось определение веса неучтенных факторов воздействия на органы дыхания человека в Приморском крае. В зависимости от величины веса неучтенных зависимостей уточнялась степень детализации исследований в установлении причино-следственных зависимостей.
Основной целью второго этапа исследования явилось определение причинно-следственных зависимостей регионального уровня путем проведения аналитической группировки факторов окружающей среды, сконцентрировав внимание на их характерные экологические особенности.
На третьем этапе проводилось исследование по выделению локального воздействия факторов окружающей среды на органы дыхания человека в 11 промышленных центрах края.
Особенностью третьего этапа работы явилось создание информационной базы данных, характеризующей специфичные местные микроусловия урбанизированных территорий с детальным рассмотрением структуры заболеваний бронхолегочной патологии. В отборе факторов среды кроме аналитической группировки информации были разработаны критерии оценки факторов среды локального уровня.
Целью данного этапа исследования явилось выделение наиболее значимых факторов с определением уровня их воздействия на различные нозологические формы бронхолегочной патологии в населенных пунктах, наиболее подверженных техногенному загрязнению.
Дальнейшая детализация проводилась на четвертом этапе исследований. В результате на данном этапе были выделены «факторы риска» антро-потехногенного происхождения, представляющие наибольшую угрозу возникновения заболеваний органов дыхания у населения промышленных центров Приморского края. Была рассмотрена зависимость абсолютных показателей выбросов химических компонентов в воздух со степенью выраженности заболеваний бронхолегочной патологии в экологически неблагополучных районах края. В результате была проведена оценка критерия риска возникновения данной патологии в зависимости от величины выбросов вредных компонентов в воздух.
Целью четвертого этапа работы явилась выявление степени негативного влияния загрязненной от промышленных и автотранспортных источников воздушной городской среды на распространение заболеваний органов дыхания.
Все четыре этапа исследований являются важными моментами единого процесса изучения причинно-следственных зависимостей распространения и формирования заболеваний бронхолегочной патологии в Приморском крае. Моделирование этих зависимостей происходит путем поэтапной оценки и анализа изолированного и сочетанного негативного воздействия факторов среды природного, антропотехногенного и социально-гигиенического происхождения на показатели заболеваемости органов дыхания в Приморском крае.
