Введение к работе
Актуальность темы исследования
С каждым годом организм человека испытывает все большее влияние экологически опасных факторов природного и техногенного происхождения (Воронин А.А., 1997; Бреус Т.К., 2003; Ушаков И.Б., 2003; Григорьев Ю.Г., 2005; Алексахин P.M., 2008). Это обусловлено присутствием в профессиональной деятельности - авиации, космонавтике, на атомных подводных лодках и кораблях, а также в условиях чрезвычайных ситуаций факторов радиационной и нерадиационной природы действующих, как изолированно так в сочетании или комбинации (Алексахин P.M., 1993; Лютых В.П., 1996; Мир-хайдаров А.Х., 1996; Ушаков И.Б., 1997,2003; Сидоров П.И., 1998; Ступаков ГЛ., 1999; Иванов В.К., 2002; Шафиркин А.В., 2004).
Изучение сочетанного и комбинированного воздействия факторов осложняется разнонаправленными нарушениями структурно-метаболических процессов и трудностью определения приоритетности эффектов одного из них в развитии патологического процесса. Решение данной проблемы требует разностороннего системного подхода, реализуемого с позиций аддитивиз-ма, синергизма или антагонизма (Абрамов М.М., 1990; Ушаков И.Б., 1996; Кармишин А.М., Киреев В.А., 2005; Комарова Л.Н., 2005, 2006, 2009; Петин В.Г., 2006; Васин Л.А., 2006; Евсеева Т.И., 2008). Развитие патологического состояния может затрагивать органы с разной степенью чувствительности и на разных уровнях: молекулярном, клеточном и органном (Ларин В.В., 1975; Grundler W., 1992; Дубынин В.А., 2003; Григорьев Ю.Г., 2003). Поражение слизистой оболочки тонкого кишечника как одной из критических систем организма, эпителий которой имеет высокую скорость обновления, играет ведущую роль в патогенезе заболеваний и определении индивидуальной реактивности и резистентности организма (Захарченко М.П., 2003; Бутомо Н.В, 2004; Паленая Ю.В., 2006; Аклеев А.В., 2009).
Наряду с дальнейшим техническим совершенствованием маневренности полетов на предельных скоростях и высотах, требующих высокого профессионального мастерства, в военной авиации наблюдается тенденция к снижению и нерегулярности налетов и полетов, понижающих престиж профессии, сокращению численности высококлассных специалистов на фоне повышения заболеваемости (Ступаков ГЛ., 1995; Ушаков И.Б., 1997, 1999, 2007). В доступной литературе практически отсутствуют данные по изучению слизистой оболочки тонкого кишечника при комбинированном и сочетанном воздействии измененной газовой среды, электромагнитного и ионизирующего облучения, которые, как правило, взаимодействуют в высокогорье и при полетах на больших высотах (Ушаков И.Б., 1996, 2007; Григорьев А.В., 2004). Это обуславливает основные задачи по обеспечению радиационной безопасности в жизнедеятельности, направленные на разработку средств частично или полностью устраняющих вредное влияние вышеперечисленных факторов. Наиболее актуальным является изучение резервных возможностей организ-
ма, его радиорезистентности в условиях комбинированного или сочетанного воздействия факторов по морфологическим критериям, определяющим функциональное состояние тощей кишки, являющейся отделом тонкого кишечника, где наиболее активно происходят метаболические процессы (Дол-жанов АЛ., 2000; Цыбулевский А.Ю., 2005, 2007). Поэтому актуальной задачей является выявление степени риска поражаемости на ранних этапах с прогнозированием более отдаленных эффектов на фоне модифицирующих условий естественно возникающих в профессиональной деятельности.
Изучение морфофункционального состояния системы обеспечивающей стабильность жизнедеятельности поможет решить проблему снижения риска поражаемости профессионально вредными факторами.
Цель исследования
Создать модели морфофункционального состояния слизистой оболочки тощей кишки в условиях комбинированного и сочетанного действия факторов радиационной и нерадиационной природы для выявления модифицирующих эффектов и степени риска.
Задачи исследования
1. Провести морфометрическую оценку морфологических эквивалентов
функционального состояния слизистой оболочки тощей кишки в условиях:
общего однократного у-облучения в дозах 0,5 и 10 Гр,
гипоксической газовой смеси (8 % 02 и 92 % N2),
нормобарического кислорода (99 % 02),
электромагнитного излучения СВЧ - диапазона.
2. Провести анализ модифицирующих эффектов у-облучения изменён
ной газовой средой, электромагнитным излучением и установить зависи
мость морфофункционального состояния слизистой оболочки тощей кишки
крыс от:
дозы ионизирующего облучения,
содержания кислорода в дыхательной смеси,
сочетанного и комбинированного действия факторов,
времени, прошедшего после воздействия.
Смоделировать направленность механизмов взаимодействия модификаторов у-облучения в морфологических проявлениях функционального состояния слизистой оболочки тощей кишки.
Построить математическую модель модификации системного образования «ворсинка-крипта» в условиях воздействующих факторов.
Создать прогностическую модель атрибутивного риска поражений слизистой оболочки тощей кишки.
Научная новизна исследования
1. С использованием комплекса гистологических, морфометрических, статистических и математических методик применительно к каждому мор-
фологическому критерию слизистой оболочки тощей кишки проведена оценка модифицирующего действия измененной газовой среды и электромагнитного излучения по отношению к у-облучению в разных дозах при их комбинированном и сочетанием воздействии.
Построенная математическая модель продемонстрировала зависимость изменения рельефа слизистой оболочки тощей кишки системы «ворсинка-крипта» в условиях воздействия модифицирующих факторов, их сочетания и временной динамики, что значительно углубило и расширило диапазон медико-биологических исследований в области безопасности профессиональной жизнедеятельности.
Модель атрибутивного риска определила возможное возникновение нарушений пролиферации эпителия крипт в условиях воздействия модифицирующих факторов и прогнозе.
Эффекты модифицирующего действия факторов на у-облучение рассмотрены с позиций антагонизма, синергизма и аддитивизма применительно ко всем морфологическим критериям слизистой оболочки тощей кишки.
Практическая значимость работы
Установлена зависимость морфофункционального состояния слизистой оболочки тощей кишки от параметров воздействующего общего у-облучения, модифицирующих факторов в их комбинации и сочетании. Выявлена чувствительность слизистой оболочки тощей кишки по морфологическим критериям в ответ на комбинированное и сочетанное воздействие факторов и возможности естественной радиорезистентности в измененных условиях среды.
Полученные в ходе работы данные могут использоваться при формировании нормативных документов по установлению предельно допустимых условий работы персонала в их профессиональной деятельности.
Выявленные эффекты могут быть использованы для изучения ответных реакций клеток на воздействия внешних факторов в учебном процессе и исследовательской работе по гистологии, биологии, экологии.
Внедрение результатов в практику
Выявленные морфофункциональные особенности слизистой оболочки тощей кишки крыс в условиях сочетанных и комбинированных воздействий изученных факторов (у-облучения в дозах 0,5 и 10 Гр, электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, измененной газовой среды) учтены в проекте «Рекомендаций по безопасным правилам работ для личного состава ВС и РТО ВВС, работающего в условиях воздействия электромагнитных излучений радиочастот и микроволн». Разработанный метод анализа морфологических исследований слизистой оболочки тонкого кишечника внедрен в практику гистологического исследования морфологическими кафедрами ВГМА им. Н.Н. Бурденко. Полученные в исследовании данные используются в учебном процессе и элективном курсе лекций студентам младших курсов лечебного, педиатрического и медико-профилактического факультетов.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
Однократное изолированное воздействие у-излучения в дозе ЮГр и электромагнитное излучение СВЧ-диапазона вызвало выраженное нарушение гомеостаза в функционировании слизистой оболочки тощей кишки.
Выявлено модифицирующее действие измененной газовой среды на эффекты малой дозы у-облучения и в комбинации измененной газовой среды с электромагнитным излучением СВЧ-диапазона, характеризующееся нормализацией функционального состояния морфологических эквивалентов слизистой оболочки тощей кишки.
Модельное представление определило направленность механизмов взаимодействия модификаторов у-облучения по морфологическим показателям функционального состояния слизистой оболочки тощей кишки проявлением антагонизма, синергизма или аддитивизма в зависимости от дозы у-облучения, времени после воздействия факторов.
Моделирование состояния системы «ворсинка - крипта» в условиях модификации эффектов у-облучения показало зависимость ее изменений от активности тканевых базофилов межкриптальной стромы и состояния ба-зальной мембраны эпителия.
Модельное представление атрибутивного риска поражения слизистой оболочки тощей кишки показало:
его максимальное проявление при у-облучении в дозе ЮГр;
снижение до минимальных значений при всех модификациях в условиях у-облучения 0,5Гр и минимально-средних значений при модификации электромагнитным излучением СВЧ-диапазона и гипоксической газовой смесью дозы 10 Гр.
Апробация результатов исследования
Основные результаты исследования доложены на: XVI Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Украина, Крым, Ялта - Гурзуф, 2008г.); на юбилейных научных чтениях «Белые ночи - 2008» МАНЭБ (Санкт-Петербург, 2008г.); на IV Международной конференции по проблемам электромагнитного излучения в биологии «БИО-ЭМИ 2008» (Калуга, 2008 г.); на IV морфологической конференции «Должановские морфологические чтения» (Воронеж, 2008 г.); на конференции посвященной 100-летию кафедры медицинской биологии СПбТМА им. И.И. Мечникова (Санкт-Петербург, 2008 г.); на седьмом всероссийском симпозиуме по проблемам боевого стресса (Москва, 2008); на заседании Воронежского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов, эмбриологов (Воронеж, 2009 г.); на отчетной конференции в ГНИИИ МОРФ «Радиационные факторы и защита» (Москва, 2009 г.); на VII съезде Аллергологов и иммунологов (Санкт-Петербург, 2009 г.); на Международной школе радиобиологов (Москва, 2009).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 3 в журналах России рецензируемых ВАК РФ.
Структура диссертационной работы
Диссертация состоит из .введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка литературных источников, приложения. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, содержит 9 фотографий, 79 таблиц, 26 рисунков. Список литературы включает 316 источников, из них 270 отечественных и 46 зарубежных. Все материалы, представленные в диссертации, обработаны и проанализированы лично автором.
