CC BY
6
УДК III.'.вЗг + в 14.71-07: в 16-008.9-099-07
Г. И. Сидоренко, Р. В. Меркурьева
ПРИНЦИПЫ НАУЧНОГО ОБОСНОВАНИЯ СИСТЕМЫ КРИТЕРИЕВ ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПРЕДПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ (ПО МЕТАБОЛИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ ОРГАНИЗМА
ЧЕЛОВЕКА)
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Дальнейшее совершенствование управления качеством окружающей среды в интересах сохранения здоровья населения выдвигает перед гигиеной неотложную задачу — разработать методологию определения реальной нагрузки на население всего многообразия факторов окружающей среды, а также принципов и методов обоснования максимально допустимой нагрузки (Г. И. Сидоренко и М. А. Пи-нигин).
Для решения этой проблемы необходима оценка значимости различных ответных реакций каждого организма и популяции в целом на фактическую интенсивность воздействия всей совокупности химических, физических и биологических факторов. Сложность осуществления подобного рода исследований в медико-биологическом аспекте обусловлена в известной мере индивидуальными особенностями таких реакций, которые отражают как структурно-функциональные изменения, приобретенные в процессе адаптации к факторам окружающей среды, так и наследственные признаки (генотип), сформировавшиеся в процессе эволюции. В связи с этим на современном этапе развития гигиены одной из важнейших задач различных медико-биологических дисциплин являются экспериментальное обоснование и апробация системы показателей (физиологических, морфологических, генетических и др.) для оценки ранних реакций организма человека на стадии предпатологии (до болезни).
Многообразие ответных реакций организма человека и животных на разных уровнях интеграции (молекулярном, клеточном, системном, организмен-ном, популяционном) не позволяет в данной статье осветить все вопросы этой проблемы, тем более что в современной литературе отсутствует единство взглядов на сущность предпатологии, равно как и в определении самого этого понятия. С учетом этого мы сочли целесообразным более подробно остановиться лишь на некоторых принципах науч-
ного обоснования системы метаболических крите--риев для гигиенической оценки состояния предпатологии при изучении влияния факторов окружающей среды на организм человека.
К числу основных принципов обоснования такой системы, по нашему мнению, должны быть отнесены следующие положения. Прежде всего создание системы метаболических критериев оценки предпатологии должно быть основано на изучении механизмов биохимических реакций и установлении общих закономерностей их проявления в процессе развития различных биоэффектов факторов окружающей среды, включая отдаленные последствия. Другим важнейшим принципом является системное изучение процессов обмена, связанных между собой в цепи метаболизма. Неотъемлемым принципом должно стать познание критериальной значимости метаболических изменений для организму в целом с учетом компенсаторно-приспособительных реакций и их перехода в неблагоприятный эффект (Мегкиг]е\уа).
В ранее опубликованных работах мы остановились на значении биохимических исследований при гигиенической оценке синдрома адаптации к действию факторов окружающей среды (Г. И. Сидоренко и Р. В. Меркурьева). Тем не менее считаем возможным еще раз подчеркнуть, что если на ранних этапах развития того или иного биоэффекта возникающие метаболические реакции могут быть отнесены к числу компенсаторных, то при более длительном и интенсивном воздействии факторов среды нарушение процессов обмена веществ может способствовать дискоординации функций систем, органов и организма в целом. В качестве примера можно привести описанную ранее морфобиохими-ческую характеристику системных изменений ак-^ тивности лизосомальных ферментов в печени крыс в процессе развития гепатотропного эффекта че-тыреххлористого углерода (Р. В. Меркурьева и со-авт., 1979). Если активация ферментов лизосом в пе
чени крыс на ранних сроках действия этого вещества была обусловлена защитными механизмами и необходимостью усиленного расщепления и выведения из клетки аномальных метаболитов, то на более поздних этапах длительное сохранение активации этих энзимов приводило к лизису, некрозу ^ повреждению гепатоцитов, т. е. к явно выраженным функциональным изменениям в печени.
Необходимо учитывать также и принципы биологической эквивалентности с учетом приоритетности отдельных биохимических нарушений в организме, выявлением наиболее ранних, устойчивых и прогностически ценных метаболических признаков предпатологии. Наряду с этим важен принцип универсальности (или неспецифичности) критериев, особенно в связи с необходимостью их применения при изучении состояния здоровья людей, когда трудно бывает выделить из числа действующих какой-либо один фактор или какой-либо один эффект, преобладающий над остальными, особенно на уровне предпатологии.
Принимая во внимание разноречивость существующих в настоящее время определений понятия «предпатологические состояния», считаем целесообразным высказать нашу точку зрения о предпатологии как о переходном состоянии от нормы к патологии. В связи с этим необходимо иметь в виду, что большинство метаболических реакций организма в ответ на воздействие различных факторов среды являются неспецифическими и лишь отдельные из них относительно специфичны по отношению к тому или иному фактору либо к возможности появления того или иного эффекта, например гепа-то-, нейро, эмбрио-, гонадотоксического действия, на чем мы более подробно останавливались в ранее опубликованных работах. Поэтому, разрабатывая систему биохимических критериев предпатологии на основе неспецифических реакций, мы не можем ответить на вопрос, какая именно форма патологии Ножет развиться впоследствии.
Одним из важнейших принципов, которым следует руководствоваться при обосновании системы критериально-значимых биохимических тестов для гигиенической оценки наиболее ранних метаболических признаков неблагоприятного действия факторов среды, является, по нашему мнению, принцип обратимости (предотвращаемости) либо, напротив, устойчивости метаболических сдвигов, что можно изучать под влиянием различных регулятор-ных механизмов, присущих естественному течению процессов обмена в нормально функционирующем организме. Последнее является относительно новым направлением в гигиенических исследованиях.
С учетом сложности экстраполяции экспериментальных данных на человека нам представляется существенным параллельное проведение экспери-ентальных и натурных исследований с одновремен-ой апробацией обоснованных тестов в доступном биологическом материале (кровь, моча, амннотн-ческая, семенная жидкость, секционный материал, плацента и др.) при изучении состояния здоровья
населения в зависимости от загрязнения окружающей среды. Перед исследователем в этой области должна стоять специальная задача — проводить работу не только в эксперименте, но и апробировать экспериментально обоснованные тесты в доступном биологическом материале на людях, т. е. необходимы постоянные натурно-экспериментальные наблюдения: экспериментальные животные — люди — экспериментальные животные и т. д., иными словами, от эксперимента к людям и наоборот.
Не претендуя на окончательность и полноту из-, ложенных принципов, мы хотели бы проиллюстрировать возможность использования их при создании системы биохимических критериев предпатологии на основании работ, выполненных в последние годы под нашим руководством и при непосредственном участии в НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сыснна АМН СССР.
При изучении механизмов метаболических ответных реакций организма универсальным и наиболее ранним проявлением (независимо от пути поступления вещества — перорального или ингаляционного, химической природы соединения — органической или неорганической и вызываемого эффекта — ге-пато-, нейро-, гонадо-, эмбриотоксический, канцерогенный) в настоящее время признан мембранопов-реждающий эффект, выраженность которого зависит от интенсивности и времени воздействия загрязнителей (Г. И. Сидоренко и Р. В. Меркурьева).
Ферментная дезорганизация и лабилизацня мембран отмечены в отношении важнейших внутриклеточных структур — микросом, митохондрий и лизо-сом — различных органов и систем (печень, почки, головной мозг, альвеолярные макрофаги, гонады, плацента и др.) экспериментальных животных (Р. В. Меркурьева). Последнее позволяет подчеркнуть системность проявления мембранотропного эффекта, что отражает один из предложенных нами принципов обоснования системы биохимических критериев для гигиенической оценки состояния предпатологии. Установлена важная критериальная значимость изученных ферментсубстратных изменений как в тканях, так и в биологических жидкостях (моча, кровь) на основании корреляционной зависимости одних и тех же метаболических сдвигов в тканях и жидкостях, с одной стороны, а также зависимости между биохимическими и различными функциональными изменениями (на уровне репродуктивной функции, центральной нервной системы, гематологическими, иммунологическими показателями и т. д.) — с другой (Р. В. Меркурьева и соавт., 1981).
Наряду с этим показана взаимосвязь лабилиза-ции биомембран с нарушением обмена мембрано-встроенных углеводов (гликоконъюгатов), относящихся к числу высокореакционноспособных соединений, отражающих состояние реактивности организма в целом, особенно при гепато- и нейротроп-ном эффекте (Р. В. Меркурьева и Л. И. Бушин-ская), а также на ранних сроках изолированного и комбинированного действия химических канцеро-
генов (нитрозодиметиламина, БП — Р. В. Меркурьева и соавт., 1981). Нарушение обмена гликонъю-гатов в тканях разных органов находит отражение в изменении метаболитов их в крови и моче, что в свою очередь коррелирует с активностью оксидаз со смешанной функцией, участвующих в метаболизме ксенобиотиков на уровне микросом печени (С. И. Долинская и 3. И. Коганова).
Оценка значимости ферментной дезорганизации и лабилизации мембран в процессе адаптации позволила выявить стадии проявления мембранопов-реждающего эффекта. Использование комплексных цитобиохимическнх критериев при изучении функционального состояния альвеолярных макрофагов послужило основанием для количественной оценки перехода компенсаторных реакций в неблагоприятное биологическое действие (Р. В. Меркурьева и соавт., 1980). В этих же работах показаны приоритетность и прогностическая ценность рекомендуемой системы показателей как наиболее ранних признаков метаболических реакций по сравнению с гематологическими и иммунологическими показателями, что подчеркивает важность их дальнейшего более широкого использования в генетических исследованиях для выявления предпатологических признаков изменения состояния здоровья населения на уровне биохимического дисбаланса в организме.
Что же касается выдвинутого нами принципа обратимости или предотвращаемое™ возникающих метаболических реакций, то в последние годы в опытах in vivo и in vitro получены сведения о важной регуляторнон функции циклических нуклеоти-дов, в частности цАМФ как универсального медиатора, способного предотвратить изменения активности ряда ферментов, например лактатдегидрогена-зы печени крыс при воздействии биохромата калия (Р. В. Меркурьева и соавт., 1980), что указывает на их регуляторный характер. Способность производных пиримидинов повышать неспецнфическую сопротивляемость организма, стимулировать иммуногенез послужила основанием для изучения влияния этих соединений на функциональное состояние альвеолярных макрофагов легких, которые в свою очередь также играют важную роль в осуществлении биологической защиты организма от вредных воздействий. Наблюдаемый эффект сочетания увеличения активности ферментов разной локализации в клетке с одновременным увеличением количества альвеолярных макрофагов легких как при изолированном, так и при комбинированном действии биологически активного соединения пи-римидннового ряда и химического канцерогена — нитрозодиметиламина, по-нашему мнению, отражает благоприятный эффект применяемого препарата пиримидинового ряда, который способствует предотвращению ранних проявлений вредного действия химического канцерогена на защитные реакции организма (Р. В. Меркурьева и соавт., 1981).
В этом же направлении совместными нейрофизиологическими биохимическими исследованиями уста-
новлена существенная роль нейропептидов (ангио-тензина II) в регуляции некоторых поведенческих и метаболических реакций в различных отделах головного мозга (Р. В. Меркурьева и соавт., 1980), что не только раскрывает нейрохимические механизмы деятельности центральной нервной системы, но и позволяет выбрать наиболее адекватную си* стему биохимических критериев оценки нейротроп-ного эффекта. Исследования в этом направлении продолжаются и представляются весьма перспективными в решении вопроса о биологической значимости для организма в целом предложенных критериев.
Апробация рекомендуемой системы биохимических тестов, включающей в настоящее время 16 показателей и характеризующей состояние ряда ферментов лизосом, микросом, митохондрий и ци-тозоля, а также метаболитов гликоконъюгатов соединительнотканных структур и мембрановстроен-ных углеводов (сиаловые кислоты, гексозы, гексу-роновые кислоты, аминосахара), в доступном материале у человека (моча, плазма, сыворотка, клетки крови) показала перспективность дальней* шего ее использования при изучении состояния здоровья различных контингентов населения в зависимости от условий проживания труда и отдыха.
Мы полагаем, что предложенные нами принципы позволят не только усовершенствовать названную систему тестов, но и создать на ее основе принципиально разные (по значимости для организма и по приоритетности) показатели системы (или подсистемы) для индивидуального мониторинга в процессе всей жиднедеятельности человека в зависимости от возраста, пола, рода занятий на производстве, функциональной активности организма (в процессе беременности и т. д.). Такой подход позволит своевременно (уже на стадии предболезни) выявить наиболее «ранимые» участки метаболизма, оценить их значимость для организма человека (возможность проявления тех или иных заболеваний, устойчив вость к инфекции и др.), что послужит основанием для профилактических рекомендаций и оздоровительных мероприятий во имя сохранения здоровья и работоспособности людей.
Литература. Долинская С. И., Каганова 3. И. — В кн.: Совместная конф. молодых ученых н специалистов по проблеме «Гигиена окружающей среды». 4-я. Тезисы докладов. Баку, 1979, ч. 2, с. 35—37. Меркурьева Р. В. — Вопр. мед. химии, 1982, № 2, с. 37— 39.
Меркурьева Р. В., Бонашевская Т. И., Шатернико-ва И. С. и др. — Ж- гиг., эпидемиол., микробиол. иммунол., 1979, т. 23, № 4. с. 326—334. Меркурьева Р. В., Бушинская Л. И. — Укр. бшх1м ж.,
1981, т. 53. № 6, с. 31—35. Меркурьева Р. В., Бушинская Л. И.. Скворцова Н. И.
и др. — Вопр. мед. химии, 1981, № 6, с. 791—794. Меркурьева Р. В., Константинова И. Н. и др. — В кн.^ Циклические нуклеотиды, Киев, 1980, с. 82—83. * Меркурьева Р. В., Котов А. В., Зилов В. Г. и др. —
В кн.: Биохимия алкоголизма. Минск, 1980, с. 93. Меркурьева Р. В., Литвинов Н. Н., Аулика Б. В. и др. — В кн.: Фармакологическая регуляция регенераторных
процессов в эксперименте и в клинике. Йошкар-Ола, 1981, с. 117-122.
Меркурьева Р. В., Литвинов Н. Н., Прокопенко Ю. И. и др. — Гиг. и сан., 1981, № 9, с. 22—25.
Сидоренко Г. И., Меркурьева Р. В. — Там же, № 8, с. 8—12.
Сидоренко Г. И., Пинигин М. А. — В кн.: Медицинские * проблемы охраны окружающей среды. Под ред. Г. И. Си-дорсн ко. М., 1981, с. 35—41.
Merkurjeva R. К., Muchambelova L. Ch. et al. —Z. ges. Hyg., 1980, Bd 26, S. 343-345.
Поступила 19.05.82
Summary. The authors give a theoretical and experimental substantiation of the principles underlying the system of biochemical criteria for the hygienic evaluation of early metabolic reactions in man, and recommend its further aprobation in studies of a prepathological state caused by the impact of environmental factors.
УДК 614.71/.73-07:519.24
Ю. М. Жаворонков, К. А. Буштуева
К ПОСТРОЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Институт неорганической химии Сибирское отделение АН СССР, Кемерово; ЦОЛИУВ, Москва
Одной из объективно существующих систем общества является система формирования чистоты воздушного бассейна населенных мест. Для эффективного управления в рамках названной системы (оно именуется в дальнейшем управлением чистотой воздушного бассейна) необходимо установление зависимости между параметрами функционирования таких ее компонентов, как воздушный бассейн и население.
Функционирование того и другого компонента отражается множеством параметров: в первом случае это концентрации примесей в различных точках воздушного бассейна и метеорологические параметры (температура воздуха, атмосферное давление и т. п.), во втором — физиологические, биохимические, демографические и прочие «детальные», показатели общественного здоровья (последнее понимается в широком смысле как состояние полного физического и душевного благополучия). Для современного промышленного города характерно «мно-^гопримесное» загрязнение его воздушного бассейна, что порождает огромное число частных зависимостей, таких, например, как между концентрацией окиси углерода и содержанием карбокси-гемоглобина в крови, между концентрацией сернистого ангидрида и дыхательными функциями и т. д. Вместе с тем для практического управления чистотой воздушного бассейна с учетом реального уровня его развития в настоящее время вполне достаточно одной обобщенной зависимости — между комплексным показателем (индексом) состояния воздушного бассейна (ИВБ) и комплексным показателем (индексом) здоровья населения (ИЗН).
Для установления такой зависимости необходимо решить три взаимосвязанных вопроса: построение ИЗН; построение ИВБ; установление зависимости между ИЗН и ИВБ путем статистической обработки данных, аккумулируемых в специальном информационном фонде.
Построение ИЗН представляет чрезвычайно сложную задачу, находящуюся на начальных этапах своего решения (подробнее см., например, тезисы
конференции «Системный анализ и моделирование в здравоохранении», проходившей в Новокузнецке в сентябре 1980 г.). Данные первичной обращаемости населения за медицинской помощью позволяют использовать в качестве ИЗН только показатель общей заболеваемости городского населения (ПОЗ)1, который является грубой формой ИЗН, весьма приближенно отражая общественное здоровье в понимании ВОЗ. Тем не менее для управления чистотой воздушного бассейна он «лучше, чем ничего», ибо позволяет подвести определенную научную основу под распределение между городами целевых капиталовложений в мероприятия, направленные на охрану атмосферы (инвестиционная задача). Сегодня эта задача решается на основе одной интуиции.
В указанной выше цепочке из трех взаимосвязанных вопросов построение ИЗН является ее начальным, исходным пунктом. Решение этого вопроса должно осуществляться с позиции управления страной в целом, независимо от двух других вопросов. В то же время два других вопроса подчинены первому, детерминируются им.
Выбрав по необходимости в качестве ИЗН ПОЗ, рассмотрим два оставшихся вопроса. Их решение может идти двумя путями. Один путь — комплектование тем или иным способом параметров функционирования воздушного бассейна в индекс, затем с помощью регрессионного анализа нахождение такой формы связи ПОЗ и ИВБ (подбор такой кривой регрессии), при которой корреляционное отношение является максимальным. На описанном пути каждый способ комплексирования будет
1 Эти данные позволяют получить ИЗН и путем комплексирования показателей заболеваемости отдельными нозологическими формами. Однако для такого комплексирования необходимо уметь соизмерять отдельные показатели, что требует проведения соответствующих исследований. Поскольку подобного рода исследования лишь начинают проводиться, в ближайшее время в качестве ИЗН в рамках названного фонда объективно может рассматриваться лишь показатель общей заболеваемости.
