Введение к работе
Актуальность проблеш. Вибрация является распространенным производственным фактором во многих отраслях экономики - горнорудной, угольной, нефтяной, металлургической, машиностроительной, авиационной, легкой промышленности, на различных видах транспорта, строительно-дорожных, сельскохозяйственных машинах и т. д. (А.А.Меньшов и др., 1980). Вибрационная патология устойчиво занимает первое место в структуре хронических профессиональных заболеваний и составляет 21.6% от общего их числа (Н.Ф.Измеров и др.,1991). Это свидетельствует о нерешенности вопроса защиты оператора от вибрационного воздействия.
Пути профилактики вибрационной болезни сводятся в основном к двум направлениям - техническому и медико-гигиеническому (Н.И.Карпова,1976). Первое решает проблемы создания оборудования, обеспечивающего снижение параметров вибрации. Медико-гигиенические методы предусматривают определение сроков развития патологии, предельно допустимой дозы вибрации, ее гигиеническую оценку и нормирование. То есть профилактика и защита оператора производится экспозицией, что. согласно данным по заболеваемости вибрационной болезнью, не обеспечивает должного уровня безопасности.
При этом, несмотря на актуальность данной проблемы, медико-биологические способы профилактики, основанные на знаниях механизма развития вибрационной болезни и физиологии организма, практически не разработаны и не используются. В частности, для многих экстремальных воздействий (введения химиотерапевтических препаратов, радиации, гипоксии и т.д.) выявлены суточные ритмы устойчивости организма. Вопрос об устойчивости организма к'вибрационному воздействию в разное время суток не только не исследован, но даже и не поставлен.
Цель ц основные задачи исследования. Цель работы - изучение реакции организма на острую и хроническую вибрацию в зависимости от времени суток.
В работе решались следующие задачи:
В опытах на лабораторных мышах, подвергавшихся вибрационному воздействию в разное время суток, исследовать:
- г -
-
Изменения показателей индивидуального поведения и агрессивности животных.
-
Глюкокортикоидную реакцию мышей, а также морфологические изменения надпочечников животных.
-
Основной обмен, максимальную аэробную производительность и морфологическое состояние миокарда.
-
Иммунный ответ мышей.
-
Морфологические изменения в семенниках животных.
-
Сравнить поведенческие и физиологические реакции на вибрацию у животных различных иерархических рангов.
Неточная новизна. Впервые показано, что эффекты вибрации в значительной мере зависят от времени суток.
Установлено, что-вибрация в часы бодрствования животных (ночное и вечернее время) приводит к выраженному развитию реакции неспецифического напряжения, что оценено по совокупности пове-'денческих, вегетативных и гормональных показателей стресса. При воздействии в 03 часа зарегистрировано повышение энергетических резервов организма. Вибрационное воздействие в период покоя вызывает подавление стресс-реакции и сопровождается более значительными морфологическими нарушениями.
Установлено, что мыши разного иерархического статуса отличаются по показателям эмоционального поведения и глюкокортикоидной реакции на действие стрессора. Однако эффекты вибрации носят аналогичнный характер у мышей разных иерархических рангов. При этом различия по поведенческим и гормональным реакциям на стрес-сирование у мышей разных социальных рангов согласуются с имеющимися данными литературы. Впервые показано, что у грызунов, содержащихся в группах и подвергающихся регулярным стрессирующим воздействиям, животные высокого ранга характеризуются более низким иммунным ответом и меньшей массой семенных пузырьков по сравнению с низкоранговыми особями.
Практическая ценность. Результаты данной работы, с нашей точки зрения, должны иметь прикладное значение, прежде всего в области профилактики вибрационной патологии.
Знание характера нарушений и факторов, определяющих направленность изменений в организме при воздействии в различные периоды
суточного цикла, открывает новые возможности для защиты оператора от вибрации. В частности, очевидно, следует задуматься о целесообразности ночных смен у рабочих, контактирующих с вибрацией, или, по крайней мере, применять дифференцированные подходы к нормированию вибрационной экспозиции при работе в ночное и дневное время.
Кроме того, отмеченные положительные эффекты вибрации, такие как увеличение темпов роста мышей и повышение энергетических резервов организма при стрессировании в определенные часы, вероятно, могут быть использованы для профилактики негативных последствий пониженной двигательной активности при разведении животных под контролем человека.
Основные цоложения. выносимые на затіти:
-
Поведенческий и морфофизиологический ответы на вибрацию у мышей во многом зависят от времени суток.
-
Негативные последствия вибрации более выражены при воздействии в период покоя животных при подавлении реакции неспецифической защиты.
-
Эффекты вибрации у мышей разных иерархических рангов носят аналогичный характер.
Апробация работы. Материалы исследования были изложены на' II Международном Симпозиуме "Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма" (Чолпон-Ата,1995), Международной конференции "Актуальные проблемы ветеринарии" (Барнаул.1995), II Съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск,1995).
По материалам диссертации опубликовано 4 работы.
Стриктира и объем работы. Диссертация состоит из введения, че-> тырех глав (включая обзор литературы), заключения и выводов. Работа изложена на 198 страницах, включая 48 рисунков. 28 таблиц, приложение с 17 фотографиями и список литературы (185 названий, из них 27 на иностранных языках).
Эксперимент проведен на 80 половозрелых самцах беспородных белых мышей. Животных содержали в стандартных клетках по пять особей, при свободном доступе к воде и корму.
Для вибрационного воздействия в разное время суток экспериментальные животные были поделены на четыре группы по 10 мышей, обозначенные ОЗВ, 09В, 15В и 21В (время воздействия в 03; 09; 15 и 21 час, соответственно). Каждой опытной соответствовала контрольная группа (ОЗК, 09К. 15К и 21К).
Свет для мышей из групп 09В, 09К, 15В и 15К автоматически включался с 09 до 21 часа местного времени, а для групп ОЗВ, ОЗК, 21В и 21К - с 21 до 09 часов. Воздействие для мышей из инвертированного светового режима в 09 часов (группы 21В и 21К) и в 15 часов (группы ОЗВ и ОЗК) соответствовало в первом случае воздействию в 21 час, во втором - воздействию в 03 часа. Животных помещали в условия искусственных световых режимов за 1 месяц до начала эксперимента (табл.1).
Опытных животных подвергали вибрационному воздействию (частота - 63 Гц, виброскорость - 93 дБ) в течение 2.5 месяцев по 1.5 часа в день 5 раз в неделю в пенале на вибростенде. Данный режим воздействия отработан нами в предварительном эксперименте.
Контрольных животных одновременно с опытными помещали в аналогичный пенал, расположенный рядом с вибростендом.
Для изучения смещенной активности у мышей с 5 по 25 минуту воздействия один раз в минуту регистрировали животных, совершающих акты самоочищения, включая умывание, встряхивание, чистку шерсти.
О частоте дефекаций судили по числу болюсов в пеналах после полуторачасового стрессирования.
Число инициации агрессивных взаимодействий оценивали визуально в течение 10 минут сразу после вибрации или экспозиции рядом с вибростендом и помещения животных в клетки, в которых они содержались до воздействия. У каждого животного определяли иерархический ранг по поведенческим характеристикам доминирования-подчинения (И.А.Шилов,1977; Ю.М.Плюснин, 1985). Использовали три градации: доминант, субдоминант, подчиненный.
Пробы крови для определения концентрации глюкокортикоидов бра-
ли из ретроорбитального синуса. Концентрацию Н-оксикортикосте-роидов (11-ОКС) в плазме крови определяли флюориметрическим ме-
Табл.1. Протокол эксперимента.
толом (С. Ю.Юденфренд.1965).
Измеряли фоновую концентрацию и концентрацию 11-ОКС в плазме крови сразу после экспозиции вибрацией.
Глюкокортикоидную реакцию на экспериментальные стрессоры рассчитывали как прирост концентрации 11-ОКС в плазме крови после стрессирования в % от фонового уровня.
Назальный метаболизм (БМ) и максимальное потребление кислорода (МПК) тестировали методом непрямой калориметрии. В воздухе, выходящем из камеры с животным, регистрировали концентрацию кислорода с помощью парамагнитного газоанализатора, соединенного с самописцем.
За значение БМ принимали минимальную скорость потребления кислорода за 15 минут тестирования.
При измерении МПК животное в метаболической камере помещали в криостат при температуре -23-24 С. Регистрировали пиковое значение потребления кислорода, которое наступало через 5-Ю минут после начала тестирования. Тестирование животного прекращали после снижения потребления кислорода на 20-30.
Иммунореактивность оценивали -методом локального гемолиза в жидкой среде ( A. Gunnigham,1965; И.Лефковитс и др.,1988). Количество антителобразующих клеток (АОК) пересчитывали на мг массы селезенки. .
Для оценки темпов роста' животных высчитывали среднюю для группы прибавку веса за. 11 недель эксперимента.
Индексы селезенки, сердца, семенников, семенных пузырьков, надпочечников рассчитывали как отношение массы органа к весу животного к концу эксперимента.
Для морфологического исследования органы (сердце, семенники, Надпочечники) животных фиксировали в нейтральном формалине. После промывки препараты заливали в парафин и резали на микротоме. Срезы органов окрашивали гематоксилин-эозином. , Ставили гистохимическую реакцию (Шик-реакцию) на гликоген (Э.Пирс,1962). При морфологическом исследовании учитывали частоту выявления основных морфологических изменений в препаратах всех животных из опытных и контрольных групп. Ширину зон коры надпочечников измеряли с помощью винтового окуляра-микрометра выборочно на 5 препаратах каждой группы животных, в каждом срезе делали по 6 измерений.
Для статистической обработки материала использовали пакеты программ SX, QUATRO, SPSS. Достоверность отличий между средними выборочными значениями.оценивали по Т-критерию Стьюдента и критерию Шеффе. В случае отклонения величин gt нормального распределения применяли непараметрические методы оценки - ранговый критерий Манн-Уитни (Л. Закс, 1976; Г.Ф. Лакин, 1990).