МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ГИГИЕНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

12. Сидоренко Г. И.. Кутепов Е. //., Гедымин М. Ю. // Вести. АМН СССР,— 1991,—№ 1,— С. 15—18.

13. Сидоренко Г. И.. Захарченко М. П., Беляев Е. Н. и др. // Всесоюзная науч. конф. «Методологические и методические проблемы оценки состояния здоровья населения»: Материалы,—СПб., 1992,—С. 4—6.

14. Сидоренко Г. И., Захарченко М. П., Морозов В. Г. и др. Эколого-гигиенические проблемы исследования статуса человека и популяции.— М., 1992.

15. Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций: Руководство / Под ред. Д. С. Саркисова. М„ 1987.

16. Хронобиология и хрономедицина: Руководство / Под ред. Ф. И. Комарова,— М., 1989.

17. Kutepov Е. N. // Symposium on Environment and Health Research in the Countries of the European Community and of the USSR.—Brussels, 1992,— P. 24.1—24.16.

Поступила 17.09.93

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1994 УДК 614.7-07

И. В. Петрова, Л. X. Мухамбетова, Н. Н. Беляева

МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ГИГИЕНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва

Структура и функциональная целостность организма человека обеспечиваются интегрированной регуляцией работы различных органов и систем, а также взаимосвязью с окружающей средой. Эта связь носит сложный характер: с одной стороны, организм обособлен от окружающей среды, а с другой — находится с ней в тесном контакте (например, обмен веществ). По современным представлениям, окружающая среда — это совокупность химических, физических, биологических и социальных факторов, влияющих на жизнедеятельность человека. В условиях научно-технической революции это влияние возрастает и нередко становится вредным из-за загрязнения воздуха, воды, почвы выбросами промышленных предприятий, транспорта и др. Возрастает и роль социальных факторов.

В связи с этим особую актуальность приобретает изучение влияния различных факторов окружающей среды на систему детоксикации, иммунную, нейрогуморальную и другие системы, сформированные в процессе эволюции для поддержания видовой специфичности популяции и выполняющие функцию защиты внутренней среды организма от разрушающих чужеродных агентов.

В системе иммунитета неблагоприятное влияние факторов окружающей среды проявляется в виде гипоплазии лимфоидных органов, уменьшения числа и снижения функции иммунокомпетентных клеток с извращением синтеза иммунных глобулинов, уменьшения активности фагоцитарных реакций, что в последующем приводит к возникновению онкологических, аутоиммунных, аллергических, инфекционных и других заболеваний.

Ранний неблагоприятный эффект с позиции морфологических исследований проявляется комплексом структурно-функциональных нарушений от первичных, таких, как изменение проницаемости клеточных мембран, различные структурно-метаболические сдвиги, до более глубоких — субклеточной и клеточной деструкции и дезорганизации клеточных кооперативных связей и развивающихся наряду с этим компенсаторных реакций, направленных на восстановление гомеостаза. От выраженности и соотношения этих двух противоположно направленных реакций зависит развитие предпатологических и патологических состояний.

Так, при изучении перехода физиологической

регенерации в восстановительную при действии химических и биологических веществ [1] было высказано предположение, что возникновение восстановительной регенерации как адекватного ответа на повреждение знаменует собой наступление предпатологического состояния, продолжительность которого и переход в патологию зависят от характера и силы продолжающегося воздействия. Отмечена специфичность проявления восстановительной регенерации в виде увеличения степени полиплоидизации в печени и вовлечения в пролиферативный процесс в других органах (легкие, почки, щитовидная, надпочечная и поджелудочная железы) клеточных структур, находящихся в норме в более низком митотиче-ском режиме.

Известно, что иммунная система защищает организм человека и животных от генетически чужеродных субстанций как экзогенного, так и эндогенного происхождения. Эта система как наиболее чувствительная в первую очередь реагирует на воздействие вредных химических и биологических факторов, что выявляется с помощью специальных иммунологических исследований по количественному и функциональному изменению ее деятельности. Изучение иммунотоксического действия химических и ряда лекарственных веществ позволяет на ранних стадиях выявлять предпа-тологию и осуществлять профилактику и адекватную иммунокоррекцию.

В то же время биохимическими исследованиями установлена важная роль монооксигеназ, осуществляющих 1-ю фазу детоксикации поступающих в организм ксенобиотиков, в развитии аллергии, дисиммуноглобулинемий, возникновении модификации молекул белков, нуклеиновых кислот и липидов под влиянием продуктов метаболизма.

Работами сотрудников лаборатории биохимии показана приоритетность исследования монооксигеназ (содержание цитохрома Р-450, реакции р-гидроксилирования и Ы-деметилирования) в сочетании с изучением процессов конъюгации с УДФ-глюкуроновой кислотой, накопления токсичных метаболитов и показателей мембрано-повреждающего действия для оценки и прогноза неблагоприятного влияния ряда химических загрязнителей окружающей среды. Результаты этих работ дают основание рекомендовать изуче-

ние иммунотоксичности и активности системы де-токсикации ксенобиотиков с целью диагностики состояния предпатологии.

Что касается терминологии «предпатология», «донозология», «предболезнь», то, по-видимому, принципиальной разницы нет, так как в литературе данные понятия не разграничивают. В целом донозологическое состояние характеризуется как совокупность регуляторных, метаболических, защитных и других реакций, определяющих переход от нормы к патологии, когда еще нет признаков конкретной патологии, но создаются условия для ее формирования [6—8]. Понятия «предпа-тология» и «предболезнь» чаще употребляются при обозначении более специфических признаков, характеризующих конкретную патологию (сердечно-сосудистую, сахарный диабет и др.)

В настоящее время отечественными и зарубежными авторами показано, что на 50—52 % здоровье определяется образом жизни, на 18—25 % обусловлено генетическими факторами, на 10— 15 % — медицинскими аспектами [7, 8]. При этом первостепенное значение приобретает выявление факторов риска: социальных, химических, физических, биологических. Зарубежные и отечественные исследователи к приоритетным факторам риска формирования патологии относят артериальную гипертензию, курение, избыточную массу тела, гиподинамию, злоупотребление алкоголем. Эти факторы имеют наиболее тесную связь с негативными сторонами образа жизни человека.

В НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина в последние 10 лет уделяется большое внимание разработке критериев оценки предпатологии в условиях взаимодействия организма (экспериментальные животные, натурные исследования) с факторами окружающей среды. Главная направленность исследований — обоснование и разработка диагностических тестов для анализа предпатологиче-ских состояний. С этой целью ведется постоянный анализ результатов экспериментальных исследований, особенно по изучению воздействия факторов малой интенсивности, моделирующих до-нозологические формы изменений в организме, а также осуществляется выбор показателей для исследования этого состояния у людей. В эксперименте выявляются как специфические, так и общие закономерности предпатологических сдвигов и критерии их оценки, осмысливаются этап-ность и взаимосвязь возникающих реакций, их критериальная значимость.

При выяснении механизма действия факторов окружающей среды особенно остро встает вопрос о критериальной значимости выбранного показателя, так как в случае обоснованного его использования можно получить адекватную информацию о воздействии исследуемого вещества. Механизмы влияния факторов окружающей среды следует изучать с позиций развития как специфического, так и неспецифического эффекта. Это связано с тем, что при изучении воздействия ряда веществ, вызывающих специфических эффект, например железа (гемосидероз печени), анилина (изменение эритроидного ростка в селезенке), циклофосфамида (цитотоксический эффект), нитрозодиметиламина (канцерогенный

эффект), было показано, что неспецифические реакции, возникающие под влиянием названных соединений, предшествуют или сопутствуют возникновению специфического эффекта [2]. В 1992 г. на примере ингаляционного воздействия на крыс кротонового альдегида в различных дозах и режимах получены новые данные о механизме влияния этого вещества, которое проявлялось системной гиперсекрецией в различных отделах дыхательной системы: слизистой носа, трахее, бронхах, а также повреждением поверхностной структуры макрофагов. Однако специфический эффект — гиперсекреция слизи — возникает в более поздние сроки воздействия и при более высоких дозах по сравнению с неспецифическими реакциями в виде клеточной деструкции и сдвигов в энергообеспечении.

В натурных исследованиях морфологический анализ ограничен выбором объектов и методов исследования. При этом с возникновением проблемы СПИДа становится недоступным даже цитохимическое исследование крови людей, позволяющее определить (по Р. П. Нарциссову) различное функциональное состояние организма [9]. Проводившееся исследование плаценты в качестве тест-объекта при изучении влияния окружающей среды на здоровье взрослого и детского населения [3] оказалось ограниченно доступным. Из методов исследования в натурных экспериментах исключается авторадиография с помощью меченых предшественников синтеза нуклеиновых кислот, обладающая исключительной результативностью при оценке восстановительных регенераций в эксперименте.

Вместе с тем представляется перспективным использование мазков-отпечатков слизистой носа для изучения воздействия в большей степени атмосферных загрязнений [4] и мазков-отпечатков слизистой рта, критериальная значимость которых как тест-объекта окончательно неясна. На примере исследования мазков-отпечатков слизистой носа у взрослых и у детей в различных детских садах Москвы были получены результаты, критериальная значимость которых также окончательно не доказана. В настоящее время продолжаются методические исследования с применением сканирующей электронной микроскопии; получены снимки поверхности различных клеток слизистой рта и носа. Поскольку в иммунологическом аспекте слизистая носа и рта как тест-объект отработана, то ближайшей задачей является разработка критериев оценки загрязнения с использованием этого тест-объекта в эпидемиологических исследованиях. Для этого необходимы совместные усилия иммунологов, морфологов и биохимиков, так как имеются сведения о диагностике патологии по изменению ряда метаболитов на отдельных участках слизистой полости рта.

В связи с повышением загрязнения окружающей среды в результате увеличения промышленного использования асбеста и возможного его распространения из естественных источников важнейшей задачей стала электронно-микроскопическая идентификация волокон асбеста в объектах окружающей среды.

При изолированном, комбинированном и соче-танном действии приоритетных загрязнителей

3 Гигиена и санитар. № !

-17-

воздуха и воды выявлен алгоритм метаболических нарушений: индукция монооксигена, модификация процессов конъюгации на уровне УДФ-глю-куроновой кислоты, активация процессов пере-кисного окисления липидов, нарушение ферментной организации важнейших органелл клетки [5, 10]. В последние годы установлена зависимость выраженности метаболических изменений от скорости биотрансформации ряда ксенобиотиков. При этом основным механизмом повреждения является образование и накопление более токсичных по сравнению с исходными метаболитов, что предопределяет необходимость параллельного исследования скорости биотрансформации и состояния основных метаболических систем жизнеобеспечения клетки при гигиенической оценке воздействия на организм факторов окружающей среды с целью выявления условий формирования патологии, в том числе аутоантителогенеза, аллергии, канцерогенеза, мутагенеза [5].

Выявлены нарушения на уровне процессов гидролитической деструкции и энергообеспечения клетки при экспериментальном воздействии на организм вытяжек промышленных отходов и зо-лошлаков; это позволило сделать заключение о необходимости предварительной обработки обогатителей почвы при их использовании в сельском хозяйстве. Биохимически и морфологически изучено биологическое действие сельхозпродуктов (тапинамбур, морковь), выращенных на различных по уровню загрязнения промышленными отходами почвах. В настоящее время разрабатываются критерии токсичности отходов с учетом метаболических нарушений.

Результаты экспериментального моделирования позволили обосновать систему ранней диагностики метаболических отклонений для выявления групп риска по формированию патологии у людей, подвергающихся в той или иной степени воздействию вредных факторов окружающей среды [6]. Данная система постоянно совершенствуется и дополняется. Так, в последние годы на основании результатов обследования детей дошкольного и школьного возраста, проживающих в различных районах Москвы, с использованием более 20 биохимических и иммунологических параметров в доступном биоматериале, полученном неинвазивным способом, установлены допустимые уровни использованных показателей, превышение которых свидетельствует о нарушении детоксицирующей функции почек при отсутствии клинических жалоб и отклонения тех параметров, которые используются в клинической диагностике. Предполагается изучение влияния нефротоксических ксенобиотиков, выявление групп риска по развитию иммунопатологии, нарушений детоксицирующей функции почек. Полученные результаты могут быть использованы при разработке симптомокомплексов, характеризующих развитие предпатологии под влиянием химического загрязнения окружающей среды, для выявления групп риска по развитию неблагоприятных эффектов у детей. Определяются перспективы совместной работы биологов и гигиенистов.

При обобщении результатов научных исследований, выполненных в последние годы в лабораториях медико-биологического профиля НИИ

экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина установлена стадийность в реализации действия факторов окружающей среды: в ранний период контакта с неблагоприятными факторами производственной или бытовой среды наблюдается развитие приспособительных реакций, что характеризуется повышением показателей в том или ином звене иммунитета, активацией окислительно-восстановительных ферментов, гипертрофией внутриклеточных структур, активацией процессов перекисного окисления липидов и т. п. Это рассматривается как адаптационная реакция организма на новые условия существования. Уловив эти изменения и вовремя осуществив профилактические мероприятия, можно предотвратить наступление более глубоких изменений на уровне исследуемых систем и формирование состояния предпатологии и патологии [7, 8].

В более поздний период постепенно развиваются повреждение внутриклеточных структур, нарушение клеточных кооперативных связей, клеточная восстановительная регенерация, сенсибилизация, аутоиммунные реакции, отмечаются накопление токсичных метаболитов (на фоне модификации монооксигеназ), иммунодепрессия [5, 10]. Часто эти изменения предшествуют клиническим признакам заболевания, а затем приводят к повышению уровня общей и профессиональной заболеваемости, а также к ухудшению показателей здоровья и физического развития населения, что в целом расценивается как экологические последствия на популяционном уровне.

Следовательно, комплексное изучение состояния иммунной защиты, детоксикации, морфологических изменений представляется нам высокочувствительным системным подходом при исследовании неблагоприятного влияния факторов окружающей среды на том этапе, когда еще не сформировалась патология, а выявленные нарушения можно скорректировать.

В связи с изложенным перспективу развития научных исследований медико-биологических лабораторий мы видим в более тесном взаимодействии, прозедении сравнительного анализа полученных данных как при экспериментальном моделировании, так и при изучении состояния здоровья населения. Это позволит отработать более адекватные подходы к диагностике различных нарушений.

Следует отметить, что совершенствование методологии иммунологических, биохимических, морфологических исследований во многом определяется квалификацией кадров, материальным оснащением и т. п. Совершенствование материально-технической базы способствовало бы более успешному решению проблем экологической защиты человека.

Литература

1. Беляева Н. Н. // Гиг. и сан.— 1989,— № С. 48—52.

2. Беляева Н. Н., Климова Д. М., Кузнецова К. К. // Методология фундаментальных исследований в гигиене окружающей среды,— М., 1989.— С. 124—129.

3. Бонашевская Т. И., Рахманин 10. А., Ламентова Т. Г. и др. // Гиг. и сан,— 1983.— № 1,— С. 20—23.

4. Бонашевская Т. И., Беляева Н. И., Шестакова Л. А. // Всесоюзная конф.: Физиология развития человека.— М., 1989,- С. 38.

5. Мухамбетова Л. X. // Методология фундаментальных исследований в гигиене окружающей среды.— М., 1989,— С. 63—74.

6. Мухамбетова Л. X. // Гиг. и сан,— 1992.— № 9—10.— С. 34—36.

7. Сидоренко Г. И. // Там же,— 1989,— № 3.— С. 4—7.

8. Сидоренко Г. И. // Гигиена окружающей среды. М„ 1990,— С. 3—8.

9. Нарциссов Р. П., Степанова Е. И. Проблемь прогнозирования здоровья детей.— М., 1987.— С. 1—62.

10. Muchambetova L. Kh. et al. 11 Cytochrome P-450: Biochemistry and Biophysics.— Moscow, 1992.— P. 580—582.

Поступила 24.06.93

© Н. В. ЧУГУНИХИНЛ. М. И. ХАСАНОВА. 1994 УДК 616.9-092:612.017.1 |-02:615.285.7-07

Н. В. Чугунихина, М. И. Хасанова

ВЛИЯНИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА НЕСПЕЦИФИЧЕСКУЮ СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ

ОРГАНИЗМА ИНФЕКЦИИ

НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва

Интенсивное применение пестицидов на больших площадях в сельском хозяйстве приводит к загрязнению ими окружающей среды в результате прямого попадания при обработке почвы, а также со стоками арычных, дождевых и грунтовых вод с сельскохозяйственных полей.

В литературе имеются данные о влиянии пестицидов на показатели общей заболеваемости населения, течение и эффективность лечения туберкулеза, заживление послеоперационных ран и др., свидетельствующие о снижении сопротивляемости организма под действием агрохими-катов, что увеличивает вероятность различных заболеваний, в том числе инфекционных [1, 3, 7].

В связи с этим представляет интерес изучение в натурных и экспериментальных условиях влияния сочетанного действия микробного и химического загрязнения воды водоемов и пищевых продуктов на риск возникновения бактериальных кишечных инфекций.

В работах некоторых отечественных и зарубежных авторов, а также в исследованиях, проводимых в течение ряда лет в лаборатории санитарной бактериологии НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, показана эффективность использования модели инфекционного заболевания, в частности сальмонеллезной инфекции, для определения влияния химических веществ на неспецифическую резистентность организма [2, 4—6].

Предложен ряд показателей и расчетных характеристик течения инфекционного процесса, позволяющих судить о разнице в сопротивляемости животных развитию инфекций и в степени мобилизации защитных сил для борьбы в период выздоровления в контрольных и опытных группах животных [7].

Предлагаемая нами схема изучения течения экспериментальной сальмонеллезной инфекции заключается в следующем. После окончания воздействия на животных изучаемого химического вещества проводятся взвешивание, а затем внутрибрюшинное заражение мышей сальмонеллой мышиного тифа в дозе на уровне ЬОбо. Целесообразно использовать штаммы с ЬО50 103—10ц микробных клеток. Количество животных в контрольной и каждой опытной группе должно составлять 25—30 особей. На 2, 4, 6-е сутки и далее через каждые 2 дня .забивают по 3 мыши

из каждой группы и определяют у них основные показатели, затем рассчитывают производные характеристики. Наблюдение за течением инфекционного процесса проводят не менее 10 дней, желательно до полного выздоровления. В результате для каждой группы животных получают ряд характеристик.

Для проведения экспериментальных исследований в качестве модельных препаратов были выбраны фосфамид — один из наиболее распространенных в ¿ельскохозяйственной практике высокотоксичных фосфорорганических пестицидов, ам-буш — малотоксичный пестицид из перспективной группы синтетических пиретроидов. Затравку мышей осуществляли внутрижелудочно ежедневно в течение 30 дней. Дозы для затравки (0,05, 0,2 и 2,0 мг/кг для обоих препаратов) были установлены с учетом нормативов для объектов окружающей среды и пищевых продуктов, а также данных литературы о вероятных количествах суточного поступления пестицидов в организм человека. В процессе затравки определяли активность холинэстеразы крови как показатель специфического действия изучаемых препаратов, фагоцитарную активность лейкоцитов и активность лизоцима в сыворотке крови — как показатели состояния неспецифической резистентности организма. Перечисленные показатели определяли перед затравкой (фон), а также на 7, 14, 21 и 30-й дни опыта.

Статистическая обработка и анализ полученных результатов свидетельствуют о том, что изменения этих показателей в течение 1 мес в контрольной и двух опытных группах (при дозах затравки фосфамидом 0,05 и 0,2 мг/кг) достоверно не различаются. Что же касается 3-й группы животных, получавших фосфамид в дозе 2 мг/кг, то у них активность холинэстеразы крови и фагоцитарное число по сравнению с контролем и другими опытными группами снижались с высокой степенью достоверности к 14-му дню наблюдения, а активность лизоцима — к 21-му дню. Таким образом, анализ полученных по 3 общепринятым параметрам результатов показал, что снижение резистентности организма животных происходило лишь при дозе фосфамида 2 мг/кг. По такой же схеме проведены исследования при затравке животных амбушем. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что влияние амбуша на

3

-19-