CC BY
3
vity parameters in proportion to exposure growth. Damage between brain structures was considered its morphologic of axodendritic synapses which provided morphologic links substrate.
УДК 615.849.19.015.4.076.9
И. Н. Ушкова, Л. А. Покровская, Л. П. Родионова, Г. Н. Кузьминская, Л. Л. Гончарова, И. Н. Макарова, Н. 10. Малькова, Г. Н. Сергеева
чувствительность организма животных к излучению
щ со2-лазера
НИИ гигиены труда и профзаболеваний, Санитарно-гигиенический медицинский
институт, Ленинград
Изучение условий труда сборщиков лазерных установок с длиной волны 10,6 мкм и исследование у них функций зрительного анализатора и сердечно-сосудистой системы позволили высказать предположение о взаимосвязи выявленных изменений с условиями труда. Кроме того, сопоставление результатов исследования с данными контрольной группы, адекватной по возрасту, стажу, условиям труда, подтвердило предполо-
Ж:ние о неблагоприятном действии лазерного
лучения на организм [3].
Для дальнейшего уточнения характера обнаруженных изменений и их взаимосвязи с действием лазерного излучения, а также с целью разработки эффективных способов защиты и мер профилактики необходимо было проведение экспериментальных исследований.
Работа выполнена на 96 кроликах-самцах породы шиншилла. Источником излучения служил серийный СС>2-лазер типа ЛГН-703 с выходной мощностью 30 Вт. Излучение лазера отводилось плоскопараллельной кварцевой пластиной и попадало на экран из латуни, который служил одновременно ослабителем и рассеивателем инфракрасного лазерного излучения. Измерения энергетических характеристик излучения проводили прибором ИЛД-2.
В остром опыте был определен порог однократного действия по времени и плотности мощности. Время действия варьировали от 0,5 до 4 мин. За порог действия принимали минимальную величину энергетической экспозиции (ЭЭ), вызывающей диэпителизацию роговой оболочки глаза.
Перед началом эксперимента каждого кролика осматривал офтальмолог, проводили биомикроскопию с использованием метода прижизненной окраски эпителия роговицы 1 % раствором флюоресцеина натрия. В результате исследований установлено, что порог однократного действия равен 21 Дж/см2.
В 30-дневном эксперименте изучали действие двух ЭЭ: пороговой и составляющей 1/7 пороговой. Орган-мишень—глаз, время действия — 71 с. Одномоментно облучали одного кролика. Диаметр пятна излучения на уровне роговицы был равен 2,5 см. Оценивали состояние органа зрения, системное кровообращение, состояние периферической крови и антиоксидантной системы
(АОС). Исследования выполняли в динамике на 5, 10, 20 и 30-й дйи эксперимента и в восстановительный период через 10 дней после окончания облучения подпороговой дозой.
Состояние органа зрения оценивали описанным выше методом биомикроскопии, сердечнососудистой системы — регистрацией артериального давления с последующим расчетом систолического (СД), диастолического (ДД), пульсового (ПД), среднединамического давления (СДД), длительности фазы изгнания (Е), ударного (УО) и минутного (МОК) объемов крови, общего периферического сопротивления (ОПС), частоты дыханий (ЧД). Вегетативную регуляцию деятельности сердца исследовали методом [1].
Состояние АОС организма оценивали путем определения содержания тиоловых и дисульфид-ных групп в белковых и небелковых фракциях гемолизата крови методом обратного амперо-метрического титрования [2] с расчетом величины тиолдисульфидного коэффициента, изучения активности глюкозо:6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) эритроцитов крови спектрофотометрическими методами.
Гистохимически на цитофотометре «Лю-мам-ИЗ» исследовали активность щелочной фос-фатазы лейкоцитов. Гистологическому исследованию подвергали сердце, печень и надпочечники. О функциональном состоянии коры надпочечников судили по относительному размеру клеток пучковой зоны.
Анализ состояния роговой оболочки глаза показал, что на 5-й день воздействия пороговой дозы в 67 % случаев у животных обнаружены участки поверхностного окрашивания оболочки, в 17% случаев — интенсивного, которое свидетельствовало о ее повреждении. В динамике опыта число животных с интенсивным окрашиванием роговой оболочки увеличивалось, на 30-й день эксперимента у 50 % кроликов выявлено помутнение роговицы легкой и средней степени. При исследовании внутриглазного давления установлено достоверное снижение его к 30-му дню опыта.
Состояние системного кровообращения характеризовалось повышением уровня артериального давления, сопровождавшегося разноиаправлен-
Таблица 1
Изменения гемодинамических показателей у кроликов при действии лазерного излучения (Л1±т)
День опыта
Группа животных
СД
дд
едд
Е. с
УО. мл
МОК. мл
мм рт. ст.
Пороговая ЭЭ
Фон 1-я 147,6±2,1 105±2,9 П9,2±2,1 0,1459±0,0039 1,69±0,01 509±46 #
2-я 147,6±2,1 105±2,9 119,2±2,1 0,1459±0,0039 1,69±0,01 509±46 %
5-й 1-я 85,3± 1,7* 58, 6±!, 5* 67,5±1,5* 0,1260±0,0016* 1,12±0,03* 323±14*
2-я 147±2,0 109±1,2 119±4,2 0,1480±0,010 1,54±0,02 482±12
10-й 1-я 77,1± 1,1 * 54,1± 1,2* 61,8±1,0* 0,1215±0,0015* 1,02±0,03* 306±15*
2-я 147±2,0 109±1,2 119±4,2 0,1480±0,010 1,54±0,02 482±12
20-й 1-я 87,8±3,1* 54,8±1,5* 65,8± 1,9* 0,1339±0,0026* 1,32±0,07* 381 ±17*
2-я 147±2,0 104±2,0 117±3,0 0,1432±0,0058 1,76±0,11 520±3,6
30-й 1-я 116,3±9,0* 79,2±6,2* 91,5±7,1* 0,1390±0,0041 1,49±0,11 423±4,2
2-я 147,0±7,4 104±2,0 117±3,0 0,1432± 0,0058 1,76+0,11 520±36
1/7 пороговой ЭЭ
Фон 1-я 117±2,5 795±1,5 91,9± 1,6 0,1395±0,0027 1,47±0,08 444+18
2-я 117±2,5 79,5±1,5 91,9±1,6 0,1395+0,0027 1,47±0,08 444± 18
5-й 1-я 127,5±3,0* 84,5±2,1 98,8±2,3* 0,1463±0,0023 1,67±0,07 480±19 д
2-я 117±2,0 82±1,8 90,0±1,8 0,1342±0,0014 1,394-0,04 430±20 Т
10-й 1-я 120± 1,7 86,6±1,8 97,7± 1,7 0,1343±0,0017 1,32+0,046 368± 15
2-я 117±2,0 82±1,8 90, 0± 1,8 0,1342±0,0014 1,39±0,04 430±20
20-й 1-я 137,6±1,3* 84,0±1,6 101,7± 1,4* 0,1592±0,0018 2,1 ±0,08 630+27
2-я 120±4,8 80±1,8 92±3,4 0,1398±0,0038 1,32±0,06 458±11
30-й 1-я 110±2,4 84,8± 1,9* 92,9±1,9 0,1237±0,0014* 1,06±0,003* 294±12*
2-я 120±4,8 80±1,8 92±3,4 0,1398±0,0038 1,32±0,06 458± 11
Примечание. Здесь и в табл. 2: 1-я группа — опытная, 2-я — контрольная; звездочка—достоверные различия с контролем (р<0,05).
ными изменениями величин МОК и ОПС. На 5-й день опыта наблюдалась тенденция, а на 20-й день — достоверное увеличение МОК при снижении ОПС, что свидетельствует о развитии гиперкинетической формы гипертензии. На 10-й и 30-й дни эксперимента артериальная гипертензия развивалась по гипертоническому типу (табл. 1).
Исследование вегетативной регуляции деятельности сердца выявило незначительные изменения во взаимоотношении симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы.
В сердце кролика после 30-дневного облучения гистологически отмечалось полнокровие со-сочковых мышц. Гиперемия капилляров часто сопровождалась мелкими гистиоцитарными инфильтратами между мышечными волокнами. Ткань печени характеризовалась полнокровием и повышенной гистиоцитарной инфильтрацией стромы. В надпочечниках изменения размера клеток пучковой зоны не обнаружены, и, очевидно, продукция ими гормонов находилась в пределах нормы.
Исследование периферической крови выявило достоверное понижение количества ретикулоци-тов на 5-й и 10-й дни опыта (14,0±1,9 и 13,2+ ±2,3% против 23+4,2 и 23±1,0% в контрольной группе животных). К концу эксперимента уровень ретикулоцитов восстанавливался. Ранняя реакция красной крови на лазерное излуче-
ние выражалась в торможении регенерации с последующей ее нормализацией.
При изучении состояния АОС отмечен ее ранний и выраженный ответ на действие излучения. Уже к 5-му дню облучения установлено статистически достоверное увеличение по сравнению с контролем содержания БЭ-групп в низкомолоЦ, кулярной (небелковой) фракции тиолов крови, что наряду с тенденцией к снижению содержания БН-групп приводило к сдвигу окислительно-восстановительного равновесия в тиолдисульфид-ной системе в сторону окисления (табл. 2). Несмотря на то что коэффициент ЗН/ББ небелковой фракции оставался сниженным на протяжении всего эксперимента, прослеживался фазовый характер его изменения с минимальными значениями на 5-й, 20-й дни и некоторым повышением на 10-й день облучения. Эти изменения сочетались с фазовым изменением активности ферментов, поддерживающих гомеостаз в тиолди-сульфидной системе. Так, максимум увеличения, активности Г-6-ФДГ — фермента, обеспечиваю^ щего приток восстановительных нуклеотидов с пентозофосфатного пути на тиолдисульфид-ную систему, приходился также на 10-й день облучения. К 30-му дню эксперимента активность фермента снижалась, что может свидетельствовать о появлении признаков истощения АОС к этому сроку. Активность фермента энергетического обмена — ЛДГ в эритроцитах
Изменения показателей ДОС крови кроликов при действии двух ЭЭ излучения (М±т)
День опыта Группа жинотных Содержание тнолов в небелковой фракции крови, ммоль/л Содержание тнолов в белковой фракции крови, ммоль/л Активность ферментов в эритроцитах, нмоль/(гс)
SH-группа SS-rpyппа SH/SS SI-1-группа SS-rpynna SH/SS Г-6-ФДГ лдг
Пороговая ЭЭ
Фон 1-я 1,2±0,01 0,27±0,01 4,4 13,2±0,3 4,6±0,2 2,8 59,4±4,6
2-я 1,22±0,0! 0,26±0,01 4,6 13,0±0,3 4,7±0,12 2,7 57,6±3,2
5-й 1-я 1,22±0,2 0,40±0,01* 3,05* 13,08±0,56 4,78±0,13 2,73 —
2-я 1,3±0,01 0,27±0,01 4,8 13,2±0,3 4,95±0,2 2,7 57,7±5,5
10-й 1-я 1,27±0,03 0,35±0,05 3,63 13,41 ±0,32 5,46±0,48 2,46 75,3±3,8*
2-я 1,3±0,03 0,26±0,01 5,0 13,7±0,06 5,0±0,1 2,74 63,0±3,9
20-й 1-я 0,91 ±0,08* 0,29±0,02 3,13* 8,0±0,31* 3,01±0,26* 2,65 60,5±3,4
2-я 1,24±0,01 0,29±0,01 4,3 12,2± 1,1 4,4±0,1 2,8 57,2±0,4
30-й 1-я 1,23±0,06 0,38±0,03* 3,24 12,85±0,32 4,96±0,12 2,58 34,7±4,6*
2-я 1,18±0,07 0,29±0,02 4,1 11,8±0,7 4,9±0,2 2,41 63,7±3,7
1/7 not юговой ЭЭ
jfl^OH 1-я 1,2±0,01 0,27±0,01 4,4 13,2±0,3 4,6±0,2 2,8 59,4±4,6
ф: 2-я 1,22±0,01 0,26±0,01 4,6 13,0±0,3 4,7±0,12 2,7 57, 6±3,2
5-й 1-я 1 ,41 ±0,061* 0,26±0,028* 5,8* 13,5±1,13 5,8±0,57 2,5 51, 1±3,4
2-я 1 ,22±0,01 0,41 ±0,01 2,97 13,2±0,2 5,9±0,1 2,2 48,6±1,1
10-й 1-я 1,20±0,65 0,45±0,058 3,0 14,0±0,40 3,5±0,48* 4,3* 38,2±3,5*
2-я i ,22±0,01 0,37±0,01 3,3 14,0±0,3 6,0±3,3 2,3 49,9±2,9
20-й 1-я 1,18±0,045 0,49±0,061 2,6 13,1±0,32 5,9±0,40 2,3* 37,7±2,6*
2-я 1,22±0,02 0,38±0,01 3,2 12,5±0,3 5,6±0,8 2,2 55,9±1,0
30-й 1-я 1,38±0,006* 0,50±0,013* 2,8 12,3±0,32* 6,7±0,29* 1,9* 52,6±6,0
2-я 1,12±0,005 0,36±0,02 3,1 13,5±0,4 5,5±0,3 2,4 60,0±4,6
была снижена во все сроки исследования и особенно на 10-й и 30-й дни эксперимента. В те же сроки (10-й и 30-й дни) отмечена тенденция к снижению тиолдисульсЬидного коэффициента в белковой фракции крови.
Гистохимические исследования активности ще-^лочной фосфатазь: лейкоцитов показали ее снижение на 20-й день опыта.
Таким образом, действие лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм при энергетической экспозиции 21 Дж/см2 вызывает изменения необратимого характера в роговой оболочке глаза и существенные изменения в сердечно-сосудистой и АОС.
При действии дозы, равной 1/7 пороговой, повреждения роговой оболочки наблюдались у 50 % животных. В динамике эксперимента развивалась артериальная гипотензия, сопровождавшаяся одновременным снижением МОК и ОПС, наблюдался сдвиг в тиолдисульфидной системе л. в сторону восстановления. К концу эксперимен-^та, а также через 10 дней после его окончания отмечались изменения в сердечно-сосудистой и АОС (см. табл. 1, 2). В этот же период зафиксированы повышение активности щелочной фос-фатазы в нейтрофилах и полнокровие сосочковых мышц сердца и ткани печени.
248,0±8,1 256,4+9,2 244,2±8,1 262,5±10 171,2±11,2* 24,8±8,6 205,9± 17,1 229,1±6,6 195,3±6,3* 241, 5±7,9
248,0±8,1
256,4±9,2
185,0±8,9
272,5±15,9
181,8±6,9*
237,5±3,9
181,7±7,9*
210,8±6,3
273,7±12,4*
221,3±12,7
В основе развивающихся изменений при лазерном облучении глаза лежит тепловой эффект-Наличие множественных нервных окончаний в роговой оболочке глаза обеспечивает передачу раздражения в зрительный бугор и кору головного мозга с последующим развитием общих реакций организма. Изменения состояния АОС и сердечно-сосудистой систем свидетельствуют об их высокой чувствительности к действию лазерного излучения.
Л нтература
1. Баевский Р. М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. — М., 1979.
2. Соколовский В. В., Белозерова Л. А.. Огурцова Р. Е.Ц Лаб. дело. — 1977. —№ 1, —С. 26—27.
3. Ушкова И. #., Гришина Е. Ф., Ефимова М. Р. и др. // Гиг. и сан. — 1987. — № 7. _ С. 32—35.
Поступила 10.11.88
Summary. The study was undertaken to analyze the state of visual, cardiovascular and antioxidant systems along with peripheral blood exposed to laser emission with the wavelength of 10.6 mm and energetic exposure equal to that of threshold (21 J-cm2) and subthreshold (1/7 of the threshold value). Not only local but also general changes were detected. The cardiovascular and antioxidant systems were most sensitive to this type of exposure. The degree of changes was dose-dependent.
