Введение к работе
1.1. Актуальность темы. Проблема морфофункциональной оценки зрительного центра коры больших полушарий при воздействии разрядных источников излучения (частота питающего тока, время воздействия) приобретает особ5*ю актуальность. Быстрые темпы разработки новых высокоинтенсивных газоразрядных источников и электронных пускорегулирую-щих аппаратов (ПРА) к ним в последние годы рассматриваются как революция в технике освещения. Использование ртутных газоразрядных ламп с высокочастотными ПРА в осветительных установках позволяет сделать выводы о возможности улучшения условий световой среды обитания человека и животных и получить зкономичесюїе выгоды (Begemann, 1989; Zieseniss, 1989; Волкова с соавх, 1990; Абрамова, 1995-1997; Калядин, Додонов, 1997). На основании лабораторных исследований было установлено повышение зрительной работоспособности при использовании люминесцентного освещения с частотой питающего тока 1000 Гц по сравнению с однофазным и трехфазным включением ламп в сеть с частотой 50 Гц при одинаковых уровнях яркости и светового потока. При работе газоразрядных источников излучения низкого давления с ПРА, обеспечивающих высокочастотное питание, значительно снижается коэффициент пульсации лучистого потока. В настоящее время известна роль световых раздражителей в развитии и протекании ряда важнейших функций организма человека и животных. В опытах на животных (телята раннего возраста), подвергнутых воздействию ультрафиолетовых ламп с ПРА, установлено повышение прироста живой массы на 11 - 13% по сравнению с контролем, при хорошем здоровье и общем развитии животных (Коваленко, Шашанов, 1997).
Фундаментальные исследования, проведенные по изучению свойств газоразрядного низкоинтененвного гелий-неонового лазера (Ишошин, 1970; Михайлов, 1982; Кару с соавт., 1983; Кузин, 1988; Гамалея; Малиновская с соавт., 1989; Козлов, 1991; Странадко, 1997), подтверждают целесообразность применения низкоинтенсивного гелий-неонового лазера (НИГНЛ) при многих заболеваниях человека и животных. На основании экспериментальных и клинических данных (Кашуба, Черкасова, 1988; Панков, 1997) следует предположить, что лазеростимуляция (к= 0,63 мкм) переднего отдела глаза активирует и дренаж задних отделов сетчатки и зрительного нерва, очищая нервно-рецепторный аппарат от продуктов метаболизма, и тем самым профилактирует развитие дистрофических изменений в сетчатке и зрительном нерве. Через окружающие глаз мягкие ткани лазерное излучение достигает коры головного мозга.
На фоне эмпирических данных все большее значение приобретают теоретичесис вопросы, касающиеся механизмов лечебного действия НИГНЛ-терапии и роли нервной системы в обеспечении универсальности лечебного эффекта. Нейродинамический отклик даже при "местном" применении имеет системный характер и охватывает механизмы головного мозга.
При анализе малых доз облучения, применяемых в клинике, необходимо выяснить, возбуждение каких молекул или комплексов молекул в мембранах приобретают особое значение для ответной биологической реакции. Работами отечественных и зарубежных ученых (Кузин, 1961-1988; Давыдов, 1979; Balanovski, Beaconsfield, 1982) ведущее значение в реализации малых доз отводится возбуждению клеточных рецепторов биомембран. Именно рецепторы представляют ту упорядоченную структурную организацию, в которой даже попадание одного высоко-энергетического кванта способно вызвать коллективное электронное возбуждение типа плазмона, экситона или солитона, изменяющее конформа-ционное состояние самого рецептора и тем самым дающее сигнал и выполняющее роль триггера запуска нормальной физиологической реакции в зрительном анализаторе, включая нейроны зрительного центра коры больших полушарий.
Под влиянием низкоэнергетического монохроматического когерентного излучения происходит усиление энергетического обмена в клетках, стимулирование важнейших биоэнергетических энзимов (Киселева, 1992 - 1997; Барнашова, 1993 - 1997; Федотова, 1995 - 1997). 5-минутное воздействие НИГНЛ на сетчатку глаз кролика приводит к повышению в нейронах зрительного центра коры больших полушарий головного мозга активности важнейших НАД Н-зависимых дегидрогеназ, указывающему на интенсификацию процессов в цикле Кребса, свидетельствующему об активации процессов в дыхательной цепи митохондрий (Лаврова, Кашуба, 1985). В электрофизиологических исследованиях Малиновской (1991) установлено, что воздействие НИГНЛ непосредственно на кору головного мозга кошек менее эффективно, чем на ретикулярную формацию.
Изучение реакции нервной системы (зрительного центра коры больших полушарий) в процессе адаптации к различным газоразрядным источникам освещения представляет большой интерес, так как зрительная адаптация - наиболее естественный, фундаментальный и внутренний для зрительной системы фактор модификации ряда ее общих свойств (Шевелев, 1983). Все это ставит перед исследователями задачу дальнейшего изучения влияния газоразрядных источников излучения на центральную нерв ную систему, выявление механизма их действия на тканевом,
клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях. Учитывая, что в инте-гративной деятельности центральной нервной системы, в процессах распределения и хранения полученной информации важная роль принадлежит нейронам, синаптическим образованиям и нейроглиальным клеткам зрительного центра коры больших полушарий, изучение морфофункцио-нальных изменений в них при воздействии различных газоразрядных источников излучения является одной из актуальных проблем фотобиологии.
1.2. Цель и задачи псследопания. Основной целью настоящего ис
следования явилось изучение морфофункциональных изменений в нейро
нах, синапсах и нейроглиальных клетках зрительного центра коры боль
ших полушарий при различных сроках воздействия газоразрядных высо
кочастотных ртутных и гелий-неоновых источников излучения.
Исходя из этого были поставлены следующие задачи: 1. Изучить ультраструктуру нейронов, синаптического аппарата и нейроглии 4 и 5 слоев 17 поля зрительного центра коры больших полушарий; функциональную характеристику дать на основе изучения в нем процессов перекисного окисления липвдов, антиоксидантной активности, активности каталазы, НАДН-зависимой системы, холинэстеразной активности, а также ионтранспортирующей системы (Na+. К+-АТФазы).
-
Выявить особенности субмикроскопических изменений в синапсах указанных зон зрительного центра коры больших полушарий при воздействии газоразрядных ртутных источников излучения с различной частотой питающего тока и временем воздействия.
-
Выяснить особенности морфофункциональных изменений в нейронах и синаптическом аппарате 17 поля зрительного центра коры больших полушарий при воздействии на сетчатку глаза различных доз газоразрядного НИГНЛ.
-
Исследовать степень адаптации морфофункциональных изменений в микроструктурах зрительного центра коры больших полушарий головного мозга крыс после прекращения воздействия изучаемых источников излучения.
Работа является самостоятельным разделом темы кафедры биохимии Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева. Номер государственной регистрации 01870009147.
1.3. Научная попизна работы. Впервые изучены нейроны, синап-
тический аппарат и нейроглия зрительного центра коры больших полуша
рий головного мозга крыс в процессе световой адаптации в их неразрыв
ной связи как единого морфофункционального комплекса при воздейст
вии газоразрядных источников излучения. Показано, что на воздействие
газоразрядных высокочастотного ртутного источника излучения и НИГНЛ наиболее чувствительными среди субмикроскопических структур зрительного центра коры больших полушарий являются плазматические мембраны, митохондрии и синаптический аппарат. Характер структурных изменений обусловлен величиной индукции разрядных источников излучения и временем воздействия. Показаны отличительные черты световой адаптации, развивающейся под действием высокочастотного ртутного источника излучения и газоразрядного НИГНЛ.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Полученные данные свидетельствуют о влиянии высокочастотных газоразрядных ртутных источников излучения с частотами 10 кГц и 20 кГц на морфофункциональные показатели нейронов зрительного центра коры больших полушарий, изменения которых носят адаптивный-компенсаторный характер.
-
При действии излучения с частотой питающего тока 40 кГц происходит срыв адаптивных и компенсаторных процессов, сопровождающийся необратимыми деструктивными изменениями.
3. Газоразрядный низкоинтенсивный гелий-неоновый лазер при
экспозиции 1, 5, 10 минут оказывает влияние на морфофункциональные
показатели нейронов зрительного центра коры больших полушарий, вы
зывая развитие адаптивных процессов.
4. Воздействие газоразрядного низкоинтенсивного гелий-неонового лазера при экспозиции 20 минут характеризуется развитием начальных признаков деструктивных процессов в нейронах зрительного центра коры больших полушарий.
-
Научно-практическая значимость работы. Результаты исследования необходимо учитывать при разработке газоразрядных ртутных источников излучения и выборе доз облучения при использовании низкоинтенсивного гелий-неонового лазера в ветеринарии и зоотехнии. Материалы исследования могут быть использованы в учебном процессе на биологическом, медицинском, ветеринарном факультетах, а также при написании учебников, учебных пособий и монографий.
-
Реализация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы представлены в пяти научных материалах, опубликованных в статьях и тезисах конференций молодых ученых, Всероссийской научно-технической конференции, в сборнике трудов молодых ученых (Саратов, 1997).
Полученные данные используются при чтении лекций на кафедрах
анатомии, гистологии и эмбриологии, биохимии и физиологии, глазных болезней, светотехники и источников света мордовского государственного университета и педагогического института г. Саранска, на кафедрах морфологического типа Российского университета дружбы народов, Казанской государственной академии ветеринарной медицины.
1.6. Апробация работы. Основные положения диссертационной
работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на Ога-
ревских чтениях (Саранск, 1996, 1997), конференциях молодых ученых
(Саранск, 1996, 1997), II Всероссийской научно-технической конференции
по проблеме Человек и свет (Саранск, 1997), Евссвьевских чтениях (Са
ранск, 1998).
1.7. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа из
ложена на 155 страницах машинописного текста и состоит из разделов:
общая характеристика работы, обзор литературы, материал и методика
исследования, результаты собственных исследований, обсуждение резуль
татов исследования, выводы, практические предложения, библиографиче
ский список, который включает 260 источников, в том числе 122 зарубеж
ных. Работа иллюстрирована 10 таблицами и 67 рисунками.