CC BY
15
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE SENSITIVITY OF NERVOUS AND CARDIO-VASCULAR SYSTEMS IN THE YOUTHS TO THE CONTENT OF ARSENIC IN THE ORGANISM
Baraban J., Evstafyeva I., Evstafyeva H.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ НЕРВНОЙ И СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМ ЮНОШЕЙ К СОДЕРЖАНИЮ МЫШЬЯКА В ОРГАНИЗМЕ
БАРАБАН Ю.А., ЕВСТАФЬЕВА И.А., ЕВСТАФЬЕВА Е.В.
Крымский государственный медицинский университет им. С.И. Георгиевского, Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского
УДК: 612.8+612.17053.6:546.19
ПОР1ВНЯЛЬНИЙ АНАЛ1З ЧУТЛИВОСТ1НЕРВОВО11 СЕРЦЕВО-СУДИННО1 СИСТЕМ ЮНАК1В ДО ВМ1СТУ МИШ'ЯКУ В ОРГАН1ЗМ1 Барабан Ю.О., бвстаф'ева 1.А., ёвстаф 'ева О.В. У юнаюв 18-20 роюв, як1 мешкають у м1ських умовах, методом рентгено-флуоресцентного анал1зу визначено вм1ст миш'яку, що знаходився у межах умовно! норми. За допомогою кореляц1йного анал1зу встановлено, що миш'як навть у дуже низьких внутр1шн1х дозах може впливати на когнитивн1 ЕЕГ-потенц1али, деяю психолопчн1 характеристики людини та функц1ональний стан серцево-судинно! системи, головним чином на хронотропну функц1ю серця. Ключовi слова: центральна нервова система, серцево-судинна система, юнаки, миш'як.
последние годы мышьяк стали рассматривать как жизненно необходимый (эссен-циальный) элемент, хотя он широко известен как один из ведущих токсикантов. Это обусловлено его участием во многих процессах жизнедеятельности организма. Известно, что при дефиците мышьяка в корме животные хуже растут, у них увеличивается селезенка, ухудшается состав крови [2].
В организме человека его содержание составляет 0,20,3 мг/кг. Распределение мышьяка в органах и тканях неравномерно: больше всего его в мозговой ткани, мышцах и органах с развитым мышечным слоем. Считается, что при экзогенном хроническом поступлении мышьяка существуют высокие уровни неканцерогенного риска для нервной системы и средние уровни риска для сердечно-сосудистой системы [9]. Предполагают также, что мышьяк участвует в процессах, связанных с механической работой, и такими когнитивными функциями, как мышление и внимание [2], однако прямых наблюдений его влияния на функционирование центральной нервной и сердечно-сосудистой систем людей практически не имеется.
В связи с этим целью настоящей работы стало определение характера возможного влияния мышьяка на функциональное состояние системы гемодинамики и нейро-психофизиологический статус юношей 18-20 лет.
Материал и методы. Были обследованы 26 студентов медицинского университета,
© Барабан Ю.А., Евстафьева И.А., Евстафьева Е.В. СТАТЬЯ, 2010.
правши, проживающие и обучающиеся в одном из районов г. Симферополя. Обследование функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) состояло из регистрации текущей ЭЭГ при открытых и закрытых глазах, ВП и ССП в парадигме определения времени простой сенсомоторной реакции с предупреждением. Отведение и анализ ЭЭГ-потенциа-лов осуществляли с помощью автоматизированного комплекса, состоящего из электроэнцефалографа ЭЭГ-16S ("Medicor", Венгрия), интерфейса и компьютера IBM PC. Подробности методики были описаны ранее [3].
Для оценки психологических характеристик личности использовали тест САН (самооценка самочувствия, активности и настроения по семибальной шкале), тест самооценки Дембо-Рубин-штейна (субъективная оценка таких характеристик, как счастье, ум, характер, здоровье, расслабленность, напряжение в новой ситуации, неуверенность, настроение, беспокойство о своем состоянии) [5, 6]. Уровень тревожности и склонность к депрессии оценивали с помощью методик "Госпитальная шкала тревожности и депрессии", шкала депрессии Цунга, опросник Спилбергера-Ханина, шкала Монтгомери-Абсберга. Общий уровень мотивации и его составляющие определяли с помощью "Вопросника структуры мотивации". Основные характеристики внимания (концентрация и переключа-емость) оценивали с помощью когнитивных таблиц Шульте.
Функционирование сердечно-сосудистой системы
11 Environment & Health № 2 2010
(ССС) в состоянии физиологического покоя, во время физической нагрузки и в восстановительном периоде оценивали по 10 показателям центральной кардиоге-модинамики с помощью рео-анализатора РА5-01 и 7 ЭКГ-параметров сердечной деятельности с помощью стресс-тест-системы ("Formula", Италия). Ступенчатую физическую нагрузку на ве-лоэргометре задавали в автоматизированном режиме. Также в программу для вычисления показателей различных исследуемых данных вводили рост, вес, возраст и давление — систолическое и диастолическое. Кроме абсолютных значений показателей рассчитывали абсолютную (АО) и удельную амплитуду (УА) отклонений в результате функциональной пробы, характеризующие реактивность ССС [4].
Индикатором экспозиции мышьяка является его концентрация в волосах [7], которую определяли методом рентген-флуоресцентной спектрофотомерии в научно-техническом центре ВИРИА (г. Киев).
О чувствительности нервной и сердечно-сосудистой
систем к изменениям содержания мышьяка в организме судили по результатам корреляционного анализа по Спир-мену.
Результаты и их обсуждение. Результаты определения содержания мышьяка в волосах обследуемой группы студентов показали, что его средняя концентрация находилась в пределах условной нормы и составила 0,25 ± 0,06 мкг/г [7]. При этом характер распределения отличался от нормального.
Корреляционный анализ выявил значимые корреляционные связи ЭЭГ-потен-циалов, которые относят к нейрофизиологическим коррелятам психических процессов, и психофизиологических характеристик с уровнем мышьяка в волосах Так, обнаружены положительные достоверные коэффициенты корреляции для времени сенсо-моторной реакции (ВР) и отрицательные коэффициенты корреляции с амплитудой Р300 в обоих полушариях мозга, причем только в тех случаях, когда регистрировали положительный сигнал обратной связи (табл. 1).
Известно, что характеристики ССП позволяют судить о таких процессах, как внимание, отдельные компоненты могут отражать эмоциональное состояние человека и обучение [8]. Так, например наибольшая амплитуда волны Р300 регистрируется у тех индивидуумов, которые эффективней справляются с заданием, мозг которых характеризуется большой когнитивной зрелостью [10]. Она также положительно коррелиру-
Таблица 1
Зависимость показателей ЭЭГ-потенциалов и психофизиологических характеристик от содержания мышьяка в волосах юношей (п=26)
Показник Rs (коэффициент корреляции) р(уровень значимости)
ВР 0,36 0,04
Амплитуда Р300 (С3) - 0,39 0,03
Амплитуда Р300 (С4) - 0,38 0,04
Т1 - 0,36 0,04
Т4 - 0,46 0,01
Примечание: ВР — время реакции; Т1 — самооценка по шкале "счастье"; Т4 — самооценка по шкале "здоровье".
ет с уверенностью испытуемого в правильности обнаружения сигнала [10]. Последнее обстоятельство особенно интересно в связи с тем, что корреляции обнаруживали себя только при положительной обратной связи у тестируемых, то есть когда результат реагирования на стимул был успешным.
Таким образом, характер выявленной взаимосвязи дает основание полагать, что увеличение концентрации мышьяка может способствовать снижению познавательных ресурсов мозга.
Полученные результаты согласуются с описанными в литературе данными об эффектах влияния мышьяка на характеристики психофизиологических функций школьников и студентов, в организм которых этот элемент поступал с питьевой водой [11].
Характер обнаруженных корреляционных связей между содержанием мышьяка и показателями теста самооценки Дембо-Рубинштейна может указывать на следующее: чем выше содержание данного элемента в организме, тем ниже уровень субъективной оценки состояния здоровья (Т4) и ощущения счастья (Т1) (табл. 1). Интересно в этой связи упомянуть результаты обследования 1185 человек, употребляющих воду с уровнем мышьяка 2 ^Д и более в течение 20 лет, которые имели статистически достоверно более высокий уровень неврозов [13].
Обнаруженная прямая достоверная связь между содержанием мышьяка и ВР свидетельствует о том, что мышьяк, даже находясь в пределах условной нормы, может способствовать потен-циированию процесса торможения, замедлять обработку информации.
Корреляционный анализ реографических и ЭКГ-показателей и внутренних концентраций мышьяка у студентов-медиков обнаружил достоверные связи в основном ЧСС и ее производных (АО, УА) с уровнем мышьяка в волосах. При этом в состоянии физиологического покоя определе-
№ 2 2010 Environment & Health 12
на одна корреляционная связь этого показателя, в то время как при физической нагрузке и в восстановительном периоде (табл. 2) обнаружены 8 и 2 корреляционные связи соответственно, причем исключительно со стороны расчетных параметров, характеризующих выраженность реагирования ССС на нагрузку.
Характер установленных корреляционных связей свидетельствует о некотором положительном хронотропном действии мышьяка, причем в состоянии покоя, а именно: чем выше содержания мышьяка, тем больше ЧСС у испытуемых. В то же время более высокие концентрации мышьяка сопровождались менее выраженными изменениями этого показателя в ответ на физическую нагрузку.
Кроме того, была обнаружена прямая корреляционная связь среднего артериального давления (СрАД) в восстановительном периоде с уровнем мышьяка в организме. Полученные нами данные в целом согласуются с имеющимися сведениями о влиянии мышьяка, содержащегося в питьевой воде, на сердце [12] и на состояние сосудистой системы [1].
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE SENSITIVITY OF NERVOUS AND CARDIO-VASCULAR SYSTEMS IN THE YOUTHS TO THE CONTENT OF ARSENIC IN THE ORGANISM Baraban J., Evstafyeva I., Evstafyeva H.
Arsenic content was examined in 18-20 years old males by the method of X-ray fluorescent spectroscopy and its concentration was within normal limits. It was revealed that arsenic even in low concentrations had a certain influence on cognitive EEG-potencials of the brain and activity of the cardio-vascular system mainly on cronothropic function of the heart. Key words: central nervous system, cardio-vascular system, males, arsenic.
Таким образом, результаты корреляционного анализа показателей функционального состояния ЦНС и ССС свидетельствуют о том, что мышьяк, варьируя даже в очень низких концентрациях, может влиять как на некоторые характеристики ЭЭГ-потенциалов и психофизиологического статуса человека, так и на некоторые сердечно-сосудистые показатели, характеризующие преимущественно реагирование ССС на нагрузку.
Сравнение чувствительности центральной нервной и сердечно-сосудистой систем по количеству, величине коэффициентов корреляции и уровню доверительной вероятности свидетельствует в пользу более высокой чувствительности последней к
Таблица 2
Зависимость функциональных показателей центральной кардиогемодинамики от содержания мышьяка в волосах
юношей (п=26)
Показатели кардиогемодинамики Rs (коэффициент корреляции) р(уровень значимости)
В покое
ЧСС 0,490 0,023
Ступенчатая нагрузка
АО ЧСС (2-я стадия, 50 Вт) -0,430 0,051
УА ЧСС (2-я стадия, 50 Вт) -0,481 0,026
АО ЧСС (3-я стадия, 75 Вт) -0,503 0,019
УА (3-я стадия, 75 Вт) -0,575 0,006
АО ЧСС (5-я стадия, 100 Вт) -0,659 0,001
УА ЧСС (5-я стадия, 100 Вт) -0,641 0,001
АО ЧСС (7-я стадия, 150 Вт) -0,448 0,041
QT (1-я стадия, 25 Вт) 0,399 0,072
АО ЧСС (8-я стадия, 25 Вт) -0,430 0,051
УА (8-я стадия, 25 Вт) -0,472 0,030
Восстановительный период
АО ЧСС -0,628 0,002
УА ЧСС -0,657 0,001
СрАД (5-я мин., 25 Вт) 0,469 0,031
присутствию мышьяка в организме даже в выявленных низких концентрациях. Однако все корреляционные связи выявлены для ЧСС и ее производных, причем преимущественно при физической нагрузке и в восстановительном периоде, что свидетельствует о компенсированных изменениях в функциональном состоянии ССС. В то же время со стороны нейро-пси-хофизиологических параметров такие связи обнаружены для 4 показателей, однако при более низких значениях коэффициентов корреляции и уровней доверительной вероятности, что не позволяет придти к однозначному заключению относительности чувствительности этих систем к присутствию мышьяка в организме в низких концентрациях. Тем не менее, характер реагирования обеих систем свидетельствует скорее всего о негативном эффекте мышьяка даже при незначительном увеличении его содержания в организме в пределах физиологической нормы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчко-ваЛ.С. Микроэлементозы человека. — М.: Медицина, 1991. — 496 с.
2. Биологическое и токсическое действие химических элементов и их неорганических соединений на организм человека / Под ред. Т.И. Рыбиной. — Новомосковск: НИРХТУ им. Д.И. Менделеева, 1999. — 96 с.
3. Евстафьева Е.В., Зала-та О.А., Репинская Е.В., Евстафьева И.А., Щеголева М.Г., Тымченко С.Л., Овсянникова Н.М. Корреляционные связи между содержанием токсичных и эссенциальных металлов в
13 Environment & Health № 2 2010
