CC BY
3
УДК 612.67-06:613.31
Р. Д. Габович, Н. Ф. Ужва
ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ С РАЗЛИЧНЫМ МИНЕРАЛЬНЫМ СОСТАВОМ В САНИТАРНО-ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Киевский медицинский институт
Была поставлена задача изучить в длительном эксперименте на животных влияние воды с различной степенью минерализации на процессы старения (и попутно на некоторые другие показатели физиологического состояния) организма. При этом мы исходили из того, что темп процессов старения является одним из наиболее существенных интегральных показателей для гигиенической оценки тех факторов малой интенсивности, которые воздействуют на крупные контингенты людей в течение десятков лет.
Санитарно-геронтологический эксперимент поставлен на 4 группах белых крыс-самцов (по 120 особей в каждой) в возрасте 3 мес. Животные
1-й группы получали в течение 900 дней воду с плотным остатком 40 мг/л,
2-й группы — 350, 3-й группы — 1000 и 4-й — 2000 мг/л. Выбор концентрации солей аргументировался следующим: 40 мг/л — низкая минерализация; 350 мг/л — минерализация, близкая к оптимальной (около 50% населения УССР употребляют воду с близким к ней плотным остатком); 1000 мг/л — предельная по ГОСТ минерализация для водопроводной воды; 2000 мг/л — повышенная минерализация, хотя в южных районах УССР вода с плотным остатком от 1000 до 2000 мг/л еще используется населением, преимущественно при местном водоснабжении.
Чтобы придать нашей работе не только общенаучное, но и прикладное (краевое) значение, мы решили в эксперименте в известной мере моделировать естественные условия. С этой целью нами был изучен ионный состав 300 проб природных вод с минерализацией от 30 до 100, 200—500, 750— 1300 и 1500—2000 мг/л, используемых в УССР. Для каждой из этих 4 групп вод был установлен типичный (средний) ионный состав, который мы моделировали в эксперименте (табл. 1). Этим объясняется то, что соотношение ионов в модельных водах отличается между собой. Например, от 1-й к 4-й группе возрастает отношение количества магния к количеству кальция, а сульфатов — к бикарбонатам и хлоридам. К воде всех групп добавляли фтористый натрий в том количестве, которым искусственно фторируют воду, т. е. до 1 мг фториона в 1 л.
Применяли широкий круг физиолого-биохимических и морфолого-гистохимических исследований, позволявших в процессе онтогенеза учитывать изменения на различных уровнях организации живой системы. Они
оправдали себя в наших предыдущих санитарно-геронтологических исследованиях (Р. Д. Габович и В. И. Цип-риян). Кроме того, учитывали специфику воздействия на организм слабо-и высокоминерализованных вод (И. С. Кандрор и соавт.).
О состоянии регуляторных процессов на уровне всего организма судили по функциональному состоянию нервной (время рефлекса) и симпа-тико-адреналовой системы (содержание катехоламинов), надпочечников (глюкокортикоидная активность) и щитовидной железы (поглощение I131 и фактор Ф).
Таблица 1 Солевой состав имитированных вод (в мг/л)
1-я 2-я 3-я 4-я
Ионы груп- груп- груп- груп-
па па па па
Са 8,0 60,0 80 200
Mg 1,2 15,0 40 100
Na 3,8 21,2 147 253
К 0,4 3,0 15 30
нсо3 9,0 129,0 311 300
so4 5,3 46,6 240 728
СИ 14,2 76,0 142 355
F 1.0 1,0 1 1
Всего 42,9 351,8 976,0 1966,2
Показатели состояния животных до эксперимента и в конце его (М±т)
Показатель До начала опыта В конце опыта
1-я группа 2-я группа | 3-я группа 4-я группа
Сорбция красителя
тканью мозга (в мкг
на 100 г сухого веса) 40,4—4,4 63,1—1,2 65,7—1,6 64,4—1,7 77,8±1,81
Время рефлекса (в мс 6,8—0.71
Х100) 3,1—0,2 4,7—0,4 4,9—0,4 7, З^О, 51
Газообмен (в мг 02 на
100 г веса тела в 1 ч) 263^4,4 152±4,8 154±9,1 132^:5,2 124^8,7»
В ткани печени:
гликолиз молоч-
ной кислоты
(в мкг%) 15,7—1,2 31,6±0,81 38,1^0,9 37,6— 1,0 43,7—1.91
гликоген (в г%) 3,3^0,27 2,1 — 0,04 2,1^:0,06 2,0—0,06 1,54^0,05»
АТФ (в мг%) 27,2^1,5 12,1^0,4! 14,6—0,4 13,6—0,5 13,4—0,8
убихинон (в мкг
на 1 г сырой тка-
ни) 45,2—2,3 88,5^9,4 104,3—9,3 85,7^15,7 132,6^9,8»
Катехоламины:
в надпочечниках
(в мкг на 1 г ткани)
адреналин 666^32 1376—98 1194—93 1456—152 1504:!: 95*
норадрена-
лин 276±47 338^42 327—24 405=^41 423^: 221
в моче (в мкг в сут)
адреналин 0,085— 0,016 0,62^0,16 0,46—0,05 0,4—0,05 0,33^0,02!
норадрена-
лин 0,38±0,06 2,32:±0,26 2,84—0,27 2,1—0,26 1,49^0,261
Кортикостерон в над-
почечниках (в мкг) 0,36^=0,08 0,42^0,13 0,42^:0,08 0,51—0,17 0,23^0,05*
Щитовидная железа:
максимальный
процент накопле- 18,8±1,51
ния I131 38, Зги 1,7 24,3±2,2 21,9—1,9 ^.в^О.Э1
время максималь-
ного накопления
(в ч) 12 24 24 24 <2/
период полувыве-
дения (в сут) 10,5—1,0 12,8— 1,0 11,5—0,8 14± 1,5 9,0^и,7г
Фагоцитарный индекс 4,1—0,18 8,1—0,5 6,9—0,43 5,8—0,4 17,1=±= 1.21
Внутрикожная проба
по Мак Клюру и
Олдричу (в мин) 35,3—1,1 37,3—0,8 40,0— 1,2 44,8— 1,21
1 Здесь и в табл. 3 достоверное различие по отношению к аналогичному показателю 2-й группы (Р<0,05).
Важнейшим субстратом, посредством которого нервные и гуморальные влияния обеспечивают тонкое приспособление организма к внешней среде, являются протекающие на молекулярном уровне процессы накопления и использования энергии, которые претерпевают изменения при старении. Поэтому мы изучали в ткани печени и мозга, сердечной и скелетных мышцах интенсивность аэробных (тканевое дыхание по Варбургу) и анаэробных (гликолиз) процессов окисления, содержание АТФ, неорганического фосфора, молочной кислоты и гликогена, активность ряда ферментов (лактат-и сукцинатдегидрогеназы, цитохром-С-оксидазы, холинэстаразы). Учитывая изменение тканевых белков при старении, мы путем суправитальной окраски изучали сорбционную способность тканей к красителю. Изучали показатели водно-солевого обмена и общего состояния животных (вес тела и органов, морфологический состав периферической крови, фагоцитарная активность лейкоцитов и др.), производили морфогистохимические исследования, позволявшие судить об изменениях на клеточном уровне.
Исследования осуществляли в динамике через 100, 200, 400 и 900 дней от начала эксперимента. Важнейшие данные, характеризующие состояние животных в конце эксперимента, по которым обнаружены межгрупповые различия, представлены в табл. 2. В качестве эталона для сравнения мы изучали 2-ю группу, так как, судя по данным литературы, плотный остаток 350 мг/л близок к оптимальному.
В ходе эксперимента не обнаружено существенных межгрупповых различий, касающихся некоторых важных интегральных показателей состояния организма животных (поведение, динамика веса тела, периферическая кровь, уровень сахара в крови и др.). После того как был закончен 900-дневный эксперимент, в каждой группе осталось по 40 крыс, и мы еще в течение 200 дней регистрировали естественную смерть животных. Кривые переживания животных различных групп были близки между собой (разница недостоверна), но все же крысы 4-й группы погибли раньше Других.
Сорбция красителя (нейтрального красного) тканями почек и мозга с возрастом увеличивается. Сорбция красителя тканями у животных 4-й группы достоверно больше, чем во 2-й группе (Р<0,05). Отмечается замедление рефлекторных реакций по сравнению с крысами 2-й и 3-й групп.
Интегральным показателем понижения энергетического потенциала стареющего организма является газообмен. Судя по нашим данным, он в наибольшей мере снизился у животных 4-й группы. Как известно, в ходе старения изменяется соотношение между аэробными и анаэробными процессами окисления в тканях, в особенности за счет усиления последних (В. Н. Никитин). Это наблюдалось и в нашем эксперименте, однако интенсивность тканевого дыхания снизилась во всех группах одинаково, а усиление гликолиза (печень, мозг) было наименьшим в 1-й группе и наибольшим в 4-й группе (см. табл. 2), что может оцениваться как негативное явление.
Сдвиги в системе обеспечения энергией клеток в поздние периоды онтогенеза связаны с неоднозначным изменением активности ферментов (А. Н. Разумович). В нашем эксперименте в ткани печени активность ряда ферментов (например, цитохром-С-оксидазы, НАД-Н2 и НАДФ-Н2) мало изменялась, а активность лактат- и сукцинатдегидрогеназы возрастала в конце эксперимента, особенно у крыс 3-й и 4-й групп. Гистохимические исследования в общем подтвердили биохимические данные, но выявили вместе с тем, что при старении активность некоторых ферментов в клетках одних зон печени (например, центральной) падает, а в других возрастает, из-за чего в целом ферментативная активность органа не снижается или даже растет. Это осложняет оценку регистрируемых биохимически ферментативных сдвигов.
Из-за ослабления активности ферментов, катализирующих фосфори-лирование глюкозы, нарушение синтеза гликогена служит характерным признаком стареющего организма (Е. В. Парина). Содержание гликогена в печени животных всех наблюдаемых нами групп при старении вначале снижалось одинаково и лишь к концу опыта в 4-й группе (см. табл. 2} снизилось в наибольшей мере. Ослабление интенсивности тканевого дыхания приводит в конечном итоге к уменьшению синтеза в клетке макроэрги-ческих соединений. Межгрупповых различий в содержании АТФ в скелетных мышцах мы не обнаружили, что объясняет результаты функциональной пробы с плаванием крыс (табл. 3).
При старении состояние систем гормональной регуляции приобретает важное значение. Симпатико-адреналовая система и глюкокортикоидная активность коры надпочечников осуществляют в организме гомеостатиче-скую, адаптационно-трофическую и противоаварийную функции. Из табл.2 видно, что содержание адреналина и норадреналина в надпочечниках при старении увеличивается, особенно у животных 4-й группы. У них же меньше выделяется катехоламинов с мочой. Это может быть объяснено активи-
Ответные реакции животных, потреблявших воду с различной минерализацией (в течение 900 дней) при функциональных нагрузках (Л12=/п)
Вид нагрузки Группа
1-я 2-я 3-я 4-я
Гликемический коэффициент после нагрузки: галактозой (в 100 мг/100 г веса адреналином (в 1 ед/кг веса) инсулином (в 1 ед/кг веса) Гексеналовый сон (в 80 мг/кг веса): латентный период (в мин) длительность сна (в мин) Длительность плавания с грузом, составляющим х/10 веса тела (в с) После физической нагрузки (в трет бане): содержание сахара в крови (в % к исходному) содержание молочной кислоты (в % к исходному) электрока рди ограмма Проба с трехдневным голоданием: падение веса после 3 дней голодания (в % к исходному) Вес через 3 дня после начала кормления (в % к исходному) 1,522=0,1 1,28—0,1 0,552:0,03 2.72:0,4 36,62:2,11 98,72=6,8 106,52:7,9 1982=11,0 Существен 81,9*2=0,4 97,12=0,3 1,39=!= 0,14 1,192=0,09 0,46^=0,04 2,2=!= 0,2 30,5=!= 1,3 1012:5,1 123,9=^10,1 2142:12,1 ных межгрупп 86,6^:0,4 98,52:0,5 1,42=!=0,12 1,27^=0,09 0,49=!= 0,05 3,1^=0,45 30,0=!= 1,2 1022=4,7 117,7±9,2 1972:11,8 овых различи 86,9:5=0,5 98,6^:0,6 1,682=0,13 1,182:0,9 0,472=0,04 3,22:0,31 36,42:1.21 96,52:5,3 124,82:11,3 2192:10,7 й нет 89,52:0,6* 99,32=0,3
зацией симпатико-адреналовой системы в ответ на действие воды, богатой солями (особенно Л^). Содержание кортикостерона в надпочечниках через 400 дней от начала эксперимента у животных 1-й группы и особенно 4-й группы было выше, чем во 2-й и 3-й группах, но к концу в 1-й группе оно сравнялось, а в 4-й группе стало ниже, чем во 2-й группе (см. табл. 2). Из табл. 2 видно, что при старении снижаются скорость и количество I181, поглощенного щитовидной железой, и растет период полувыведения его. У крыс 1-й и 4-й групп показатели поглощения достоверно отличаются от 2-й группы. Однако период полувыведения у крыс 4-й группы наименьший; по-видимому, щитовидная железа у них находится в состоянии некоторого возбуждения (что подтверждается гистоморфологией) из-за высокого содержания кальция в воде (И. И. Швайко). На протяжении всего эксперимента мы наблюдали постепенное увеличение фагоцитарной активности лейкоцитов у животных 4-й группы по отношению к другим (см. табл. 2).
Состояние водно-солевого обмена представляется в следующем виде. В водопотреблении отмечались 2 периода. В течение первых 500 дней эксперимента животные 1-й и 4-й групп потребляли воду меньше, чем животные 2-й и 3-й групп (в среднем на 2—4 мл в сутки). В последующем потребление воды изменялось, и к концу животные 1-й и 4-й групп стали выпивать на 2—3 мл больше. Надо полагать, что животные адаптировались к составу воды. Подобное предположение подтверждают пробы с водной нагрузкой. В первом полугодии при водной нагрузке животные 1-й группы выделяли за 2 ч 97% введенной в желудок воды, 2-й и 3-й групп — 93%, а 4-й группы только — 43% (даже за 4 ч лишь около 60%). К концу эксперимента животные 1, 2 и 3-й групп за 2 ч выделяли примерно столько же воды, сколько в первом полугодии, а животные 4-й группы — 93—98%.
Концентрация электролитов в средах организма мало меняется при старении (А. И. Новикова). Это наблюдалось и в нашем эксперименте, причем в содержании воды (внутри- и внеклеточной) Са, А^, К и № не было четких межгрупповых различий. Отмечалось лишь незначительное, но закономерное возрастание концентрации хлориона от 1-й до 4-й группы
(1-я группа > 2-я группа = 3-я группа > 4-я группа) во внеклеточной жидкости и сыворотке крови; в скелетной мышце стабильной разницы не было. Важно отметить, что при детальном исследовании бедренных костей (размеры, объемный вес, содержание золы, Са и Р) не обнаружено межгрупповых различий в их развитии и минерализации.
Исследованиями геронтологов доказано, что важной физиологической особенностью стареющего организма является ограничение его адаптационных возможностей. Поэтому можно было ожидать, что различия во влиянии на организм животных модельных вод в наибольшей мере проявятся при функциональных нагрузках (см.табл. 3). При старении падает инкреторная функция поджелудочной железы. По нашим данным, при нагрузках гелактозой, адреналином и инсулином гликемические коэффициенты в группах не отличались. Однако анализ гликемических кривых свидетельствовал о том, что при нагрузке галактозой у животных 4-й группы даже через 120 мин содержание сахара в крови было выше исходного (Р<0,05); в других группах оно к этому времени нормализовалось. При нагрузке ге-ксеналом для старых животных характерно удлинение латентного (до засыпания) периода и длительности сна. Из табл. 3 видно, что у животных 4-й группы по сравнению со 2-й группой латентный период и длительность сна больше, а у животных 1-й группы больше лишь длительность сна. Остальные физиологические нагрузки не выявили существенных межгрупповых различий. Таким образом, физиологические резервы ниже у крыс 4-й группы лишь по отдельным показателям.
В целом санитарно-геронтологический эксперимент показал, что, несмотря на большие адаптивные возможности организма к действию питьевой воды с разным ионным составом, у животных, употреблявших воду с общим содержанием солей 2000 мг/л, наблюдается определенное ускорение процессов старения. Причиной этого, по-видимому, является длительное напряжение компенсаторных механизмов у животных 4-й группы. По мнению В. В. Парина, существует выраженное сходство между изменениями, наблюдаемыми в органах при старении и изнашивании от гиперфункции и напряжения. Он полагает, что в основе обоих явлений лежит единый механизм — исчерпываются возможности генетического аппарата генерировать информационную РНК и комплекс специфических белков в количестве, достаточном, чтобы компенсировать изнашивание протоплазматиче-ских структур.
Значительно труднее на основании выполненного нами эксперимента дать дифференцированную гигиеническую оценку питьевых вод с минерализацией от 40 до 1000 мг/л. Ведь по большинству изучавшихся показателей, в том числе и таких, которые характеризуют процессы старения, межгрупповые различия несущественны, а функциональные нагрузки свидетельствуют о почти разных физиологических возможностях животных 1, 2 и 3-й групп. Все же нельзя не отметить, что величины большинства показателей предпочтительней у животных, употреблявших воду с содержанием солей 350 мг/л. К ним наиболее близки показатели животных 3-й группы (1000 мг/л).
Что касается животных, употреблявших воду с содержанием солей 40 мг/л, то у них регистрируется ряд негативных отклонений от показателей животных 2-й группы, например понижено содержание хлоридов в некоторых средах и АТФ в печени, ниже возбудимость нервной системы, меньше поглощение I131 щитовидной железой, длительнее гексеналовый сон и др.
Нам представлялось, что отрицательные физиологические свойства слабоминерализованной воды в большей мере проявятся при перегреве и большем потреблении ее. Это подтвердилось в специальном 3-месячном эксперименте с ежедневным 5-часовым пребыванием крыс в термокамере (при 36—38°). В условиях перегрева разрыв между показателями состояния животных 1-й и 2-й групп возрастает.
Выводы
1. Полученные в длительном эксперименте новые данные о сравнительном физиологическом действии питьевой воды с различным ионным составом могут быть использованы при обосновании гигиенических нормативов ее солевого состава и для санитарной оценки ряда гидрогеохимических регионов УССР.
2. Изучение процессов старения в санитарно-геронтологическом эксперименте является важным интегральным показателем для гигиенической оценки и нормирования тех факторов малой интенсивности, которые оказывают многолетнее воздействие на достаточно большие контингенты людей.
ЛИТЕРАТУРА. Габович Р. Д., Циприян В. И. Изучение действия фтора питьевой воды в санитарно-геронтологическом эксперименте. — «Гиг. и сан.», 1970, № 4, с. 34—40. — К а н д р о р И. С. и др. Гигиеническое нормирование солевого состава питьевой воды. М., 1963. — Никитин В. Н. Особенности обмена веществ. — В кн.: Основы геронтологии. М., 1969, с. 81—92. — Новикова А. И. О возрастных изменениях функциональных параметров возбудимых структур. — В кн.: Молекулярные и функциональные основы онтогенеза. М., 1970, с. 270—287. — Парин В. В., Me ер -сон Ф. 3. О сходстве старческих изменений с изменениями, развивающимися в органах вследствие их длительной гиперфункции. Там же, с. 235—241. — Ларина Е. В. Ферменты в онтогенезе. — Там же, с. 125—149. — Разумович А. Н. Биоэнергетические процессы и старение организма. Минск, 1972. — Ш в а й к о И. И. К вопросу о влиянии солевого состава пищи на функцию щитовидной железы. Автореф. дис. канд. Киев, 1959.
Поступила 3/VII 1974 г
STUDY OF THE ACTION OF DRINKING WATER OF DIFFERENT MINERAL COMPOSITION IN A SANITARY GERONTOLOGICAL EXPERIMENT
R.D. Gabovich, N. F. Uzhva
The water with a high extent of mineralization was found to have an unfavorable effect on the process of aging. The use of water with a residuel of 40 and 350 mg/1 had no significant effect on a series of physiological indices of the body. On the basis of results obtained the authors suggest in a sanitary-gerontological experiment a study of the aging processes, as one of the most integral indices for hygienic assessment and standardization of the low intensity factors, that act on men for many year.
УДК 612.014.426
Г. И. Виноградов, Ю. Д. Дулшнский
О СЕНСИБИЛИЗИРУЮЩЕМ ДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Киевский научно-исследовательский институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
Развитие сенсибилизации организма при воздействии физических факторов внешней среды изучено крайне недостаточно. О возможности изменения белковых структур, а следовательно, и иммунологических свойств тканей под влиянием микроволновых излучений можно судить только на основании некоторых косвенных показателей (Б. А. Чухловин и соавт., Bach). Вместе с тем известно, что измененные в иммунологическом отношении ткани способны вызывать в организме выработку цитотоксических антител с последующим развитием аутоиммунного процесса.
В связи с этим мы провели серию экспериментальных исследований с целью обнаружения противотканевых циркулирующих антител, использовав реакцию связывания комплемента (РСК) на холоду в классической постановке. В качестве антигена в серологической реакции применяли 20% водно-солевой экстракт (в разведении 1 : 15) ткани мозга здорового животного и животного, подверженного облучению полем сверхвысокой
