CC BY
9
УДК 613.164:534.321.а
Ü. И. Шутенко\, проф. Р. Д. Габович, E/A. Кречковский, В. А. Мурашко, Л. А. Стеченко
ВЛИЯНИЕ ИНФРАЗВУКА РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ НА ОРГАНИЗМ * ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
Киевский медицинский институт
Если гигиеническое значение слышимых звуков (шума) и вибрации подвергалось в последние десятилетия детальному и всестороннему изучению, то близкие к ним по физической природе инфразвуки (ИЗ) являются пока мало исследованной гигиенистами областью, несмотря на обилие естественных и особенно искусственных источников их генерирования. Ограниченное число экспериментальных исследований по изучению биологического действия ИЗ различной интенсивности во многом связано с техническими трудностями создания экспериментальной камеры, что обусловлено спецификой генерирования низкочастотного поля, особенно при высоком давлении. Это послужило основанием для проведения данной работы, целью которой являлось изучение влияния ИЗ различной интенсивности на некоторые физиологические системы и обменные процессы организма в условиях хронического эксперимента. ^ Для исследований использовали электроакустическую систему, сконструированную в лаборатории Ленинградского института киноинженеров. Установка состоит из низкочастотного генератора, усилителя мощности и резонансной камеры, в рабочий отсек которой помещают подопытных животных (А. Г. Санова). Преимуществом данной системы является то, что возбуждение инфразвуковых колебаний осуществляется электрическим путем, в связи с чем отсутствуют средне- и высокочастотные составляющие, обычно сопровождающие ИЗ при генерации их механическим способом. Контроль уровня акустического давления в камере осуществляли двумя методами: по напряжению тока усилителя мощности и генератора с помощью калиброванной аттенюации и измерителем инфразвуковых колебаний конструкции Ленинградского института киноинженеров.
Экспериментальной моделью служили белые крысы-самцы с первоначальной массой 135±6 г. Животных распределили на 4 группы по 30 крыс в каждой: 1-я являлась контролем, на крыс 2-й группы воздействовали ИЗ интенсивностью 90 дБ, на крыс 3-й группы—интенсивностью 115 дБ, на крыс 4-й группы—интенсивностью 135 дБ. Частота колебаний во всех случаях составляла 8 Гц. По данным литературы, организм человека Т наиболее чувствителен к ИЗ частотой 4—8 Гц. В предыдущих исследованиях сотрудников кафедры (А. Г. Санова) не выявлено существенных различий в реакции крыс на действие ИЗ в диапазоне частот от 2 до 16 Гц. Продолжительность эксперимента составляла 4 мес при ежедневном 2-часовом воздействии ИЗ.
При выборе показателей биологического действия мы исходили из того, что инфразвуковые колебания оказывают влияние на внутреннее ухо (Е. Ц. Андреева-Галанина и соавт.) и вызывают резонансную вибрацию внутренних органов, вследствие чего раздражается множество проприо-и интерорецепторов, расположенных в зоне распространения ИЗ. Рецепторы передают информацию о раздражителе в нервные центры, обусловливая рефлекторные реакции других органов и физиологических систем. Не исключено, что начиная с определенной интенсивности, кроме опосредованной реакции, может происходить и непосредственное действие ИЗ на паренхиму внутренних органов вследствие трансформации механической энергии ИЗ в тепловую или энергию биохимических и биоэлектрических процессов. Учитывая эти гипотезы о механизме биологического действия ИЗ, мы уделили основное внимание изучению функционального состояния нервной
системы и энергетического обмена. В таблице приведены данные о состоянии животных в конце эксперимента.
Для выявления первичной реакции организма на действие изучаемого фактора мы исследовали ежедневно функциональное состояние нервной системы до помещения животных в камеру и после 2-часового воздействия ИЗ. У крыс 2-й группы после эксперимента наблюдалось достоверное уд- Р линение лишь ЛП (ориентировочная реакция). У животных 3-й и 4-й групп отмечено достоверное увеличение ЛП и СПП, а также уменьшение отношения хронаксии мышц-антагонистов (разгибателей к сгибателям), свидетельствующее о некотором нарушении субординационного влияния центральной нервной системы. В течение 5—7 ч показатели функционального состояния нервной системы возвращались к исходному уровню. Уже в первые дни эксперимента у животных 3-й и 4-й групп после воздействия ИЗ наблюдалось достоверное снижение потребления кислорода тканью головного мозга и миокарда, а также уменьшение показателя общего газообмена.
Изучение динамики СПП и ЛП в процессе эксперимента показало, что у животных 1-й группы с возрастом, как и следовало ожидать, эти показатели не отличались достоверно от данных 1-й группы. Иная динамика наблюдалась у крыс 3-й и 4-й групп. У крыс 3-й группы в течение всего эксперимента СПП и ЛП достигали величин, превышающих контрольные (активное торможение). В отличие от этого у животных 4-й группы к концу эксперимента СПП и ЛП снизились и стали меньше контрольных (последовательная индукция с повышением возбудимости некоторых участков ко- р ры головного мозга). Из таблицы видно, что у животных этой группы в отличие от крыс других групп в ткани головного мозга увеличена активность холинэстеразы.
У животных, подвергавшихся воздействию ИЗ, снизилось тканевое дыхание печени и миокарда, а-кетоглутаратдегидрогеназная и сукцинат-дегидрогеназная активность митохондрий печени, что свидетельствовало о нарушении процессов биологического окисления. У животных 3-й и 4-й групп уже после 30-дневного воздействия ИЗ стало увеличиваться содержание гликогена в ткани печени. К концу эксперимента это отмечено у крыс всех 3 групп (см. таблицу). Накопление гликогена в ткани печени можно объяснить либо (Ellis и соавт.) тормозящим действием ацетилхолина на гли-когенолиз (ингибирование фосфорилазы гликогена), либо сдвигами функционального состояния симпатико-адреналовой системы и недостатком кате-холаминов (см. таблицу). Адреналин, активируя фосфорилазу, форсирует гликогенолиз. С нарушением биологического окисления связаны неблагоприятные сдвиги биоэнергетических процессов миокарда. Из таблицы видно, что у животных 3-й и особенно 4-й группы возрастает отношение АМФ к АДФ и АТФ, что, по мнению Аткинсона (цит. А. Ленинджер), свидетель-^ ствует о снижении энергетического заряда системы и приводит к понижению функций клеток (нарушению процессов биосинтеза и др.).
Положительные специфические реакции Шелли и Иерне-Клемпарской (см. таблицу) свидетельствуют о влиянии ИЗ на иммунобиологическую реактивность животных всех подопытных групп. Так, степень дегрануляции базофилов в реакции Шелли с тканевым антигеном (в качестве последнего использовали ткань мозга крысы, подвергавшейся хроническому воздействию ИЗ) у животных 4-й группы достигала 28,0±3% при 5,0±1,1% у контрольных. У всех подопытных крыс также был достоверно увеличен процент бляшкообразующих клеток. Эти данные позволяют сделать вывод о развитии аутоаллергических процессов.
При рассмотрении интегральных показателей состояния животных обращает на себя внимание то, что у крыс 3-й и 4-й групп общий газообмен в течение эксперимента колебался (±10—20% по сравнению с животными 1-й и 2-й групп), а в конце эксперимента он у них был несколько повышен, прибавка в массе уменьшена, а работоспособность снижена (см. таблицу). Переходим к описанию результатов морфологических исследований.
Физиолого-биохимические показатели состояния организма животных в конце эксперимента
(ЛГ±т)
Группа животных
1-я 2-я 3-я 4-я
СПП, В
ЛП безусловного рефлекса, млс Ткань головного мозга: суправитальная окраска, мкг красителя на 100 мг сухой массы
гликолитическая активность, мг% молочной кислоты холинэстеразная активность , мкмоль ацетилхолинэстера-зы на 1 г ткани в 1 ч Холинэстеразная активность крови, мкмоль ацетилхолин-эстеразы на 1 мл крови в 1 ч Ткань печени: тканевое дыхание, мм3 кислорода на 1 мг сухой ткани за 1 ч
а-кетоглутаратде-гидрогеназная активность в митохондриях, мкг фер-рицианида на 1 мг белка
сукцинатдегидроге-назная активность митохондрий, мкг формазана на 1 мг белка
содержание гликогена, г% Миокард: тканевое дыхание, мм3 кислорода на 1 мг сухой ткани за 1 ч
содержание АТФ, ммоль
содержание АДФ, ммоль
содержание адено-зина, ммоль содержание ЛМФ, ммоль
содержание неорганического фосфора, мг% ,
Частота сердечных сокращений Симпатико-адрена-ловая система: содержание адреналина в надпочечниках, мкг на 1 г ткани
содержание норад-
11,42:0,4 64,62:2,2
55,1—2,3 53,82:2,2
5062:20 47,72:2,8 3,072:0,012
48,0—2,6
4,22:0,2 3,812:0,13
3,852:0,27
2,082:0,06
1,49—0,11 0,122:0,009
0,732:0,06
38,42:1,9 5472:12
13452:86
11,82:0,5 64,82:3,3
62,32=3,1 54,02:2,7
5402:40 50,5—1,9 2,87^0,014
20,02:2,8*
3,8—0,15 4,24—0,24*
3,432:0,36
2,042:0,18
1,362:0,09 0,12^0,018*
0,72:0,06
41,9—2,3 562—14
13232:98
14,02:0,7* 67,6— 1,8*
63,72:2,9*
62.5—3,7
5272:17
50.6—1,4 2,552:0,016*
28,32:3,4*
3,52:0,3* 5,632:0,47*
3,162:0,29
1,89=^0,07
1,24—0,12 0,152:0,01
0,972:0,09*
39,72:1,7 504—8*
11002:75
8,52:0,4* 57,12:2,1*
68,22:4,3* 68,5—3,2*
7322:4* 55,1—2,1* 2,412:0.020*
22,1 ±3.3*
3,3^0,4* 5,832:0,51*
2,842:0,33*
1,642:0,09*
1,092:0,14* 0,162:0,012*
1,092:0,1*
44,92:2,1* 4892:15*
10302:66*
Продолжение
Группа животных
1-я 2-я 3-я 4-я
рсналина в надпо-
чечниках, мкг на 1 г
ткани 211=5=23 156—19 147=1= 15* 136=5= 14*
Содержание корти-
костерона в плазме
крови, мкг в 100 мл Реакция Щелли 47,3=5=3,1 54.5:5:2,8 56,8=5=2,6* 59,3:5:3,4*
(степень дегрануля-
ции базофилов,
%) 5,0=5=1,1 15,0=5=2,5* 20,0=5=5,1* 28,0:5:3,0*
Реакция Иерне-
Клемпарской (количе-
ство бляшкообра-
зующих клеток, %) 2,2=5=0,2 5,3=Ы,0* 5,7=5= 1,1* 5,9—0,8*
Прибавка массы тела, % к исходной
151:5:6,1 138=5=5,2 132=5=5,7* 124—6,3*
Работоспособность
(плавание с грузом),
мин 4,1=5:0,3 4,2±0,3 3,3=5=0,3* 3,2:5:0,2*
Общий газообмен,
мл кислорода на 100 г
массы тела 182=5=8 184=5=8 195=5=10 204—7*
* Показатели, достоверно отличающиеся от контрольных.
Примечание. С.ПП — суммационно-пороговый показатель; ЛП — латентный период.
Наибольшие нарушения у подопытных крыс обнаружены в ткани миокарда, поэтому мы опишем изменения, обнаруженные в ткани миокарда и печени (для сопоставления с данными биохимических исследований) животных 2-й и 4-й групп. У животных 3-й группы интенсивность изменений оказалась средней между этими группами, причем у одних крыс морфологическая картина была ближе к таковой у крыс 2-й группы, у других — к имевшимся у крыс 4-й группы. У животных 2-й группы при гистологических исследованиях не выявлено структурных изменений в миокарде и других органах. При определении активности оксидоредуктаз в миокарде отмечено незначительное снижение интенсивности реакций, выявляющих СДГ, МДГ, ЛДГ и НАД-Н-дегидрогеназы. В печени гистохимические изменения были меньше, лишь у части животных имелись очаги сниженной активности названных выше ферментов. При электронной микроскопии обнаружены опреде- ^ ленные изменения в самих миоцитах, перикапиллярной зоне и кровеносных * капиллярах. Последние отличались частичным спаданием просвета, отеком эндотелиальных клеток и нарушением тонкого строения митохондрий (набуханием, гомогенизацией матрикса), эндоплазматического ретикулума, комплекса Гольджи (набухание цистерн). Изменения митохондрий в миоцитах имели адаптивно-приспособительный характер (гипертрофия отдельных митохондрий, кольчатое расположение внутренних мембран).
У животных 4-й группы в ткани миокарда выявлены структурные и метаболические изменения. Отмечены различной выраженности дистрофические превращения миоцитов, часто сочетающиеся с более или менее выраженным отеком межуточной ткани. Страдало дыхание, гликолиз и терминальное окисление, о чем свидетельствовало диффузное снижение активности СДГ и в несколько меньшей мере — активности МДГ, ЛДГ и НАД-Н-дегидрогеназы, содержание гликогена оказалось резко снижено.
При электронной микроскопии (см. рисунок) установлено сужение просвета кровеносных капилляров, обусловленное отеком эндотелия. Циркуляция крови в таких капиллярах была нарушена. Цитоплазма эндотелналь- щ ных клеток бедна органеллами. Нарушена и ультраструктурная оргаииза-
к
%
V
Миокард крысы после воздействия инфразвука интенсивностью 135 дБ.
А — фрагмент кровеносного капилляра с клеточным детритом внутри; Б — лизис сарколеммы миоцита; В. Г — локальное разрушение внутренних мембран митохондрий; Д — лизнс наружной
мембраны митохондрий мноцитов.
ция ядер эндотелия, в которых имелись расширения перинуклеарного пространства, что могло свидетельствовать об опосредованном действии ишемии. В миоцитах практически все митохондрии изменены (это относится как к мат-риксу, так и к мембранным компонентам). В части митохондрий лизирова-
лись не только внутренние, но и наружные мембраны. На рисунке видно, что в митохондриях миоцитов — специфическая для воздействия ИЗ локальная дезинтеграция внутренних мембран, в результате чего сопротивление наружной мембраны снижалось и митохондрии в месте нарушения мембран набухали. Это очаговое набухание связано с изменениями энергетических запасов митохондрий. Таким образом, действие ИЗ на миокард проявляется прежде всего через капиллярный отрезок микроциркулятор-ного русла, структурные нарушения которого сказываются на миоцитах, в первую очередь на их энергетическом аппарате.
При исследовании ткани печени выявлено преимущественное нарушение энергетических процессов, в то время как структурные изменения обнаруг живались непостоянно и у небольшой части гепатоцнтов (мелкокапельная жировая дистрофия). В отличие от миоцитов метаболизм гликогена не был нарушен (у части крыс количество гликогена больше, чем у крыс 1-й группы). В дыхательной цепи больше страдала СДГ (активность несколько угнетена), активность МДГ и НАД-Н-дегидрогеназы почти без изменений.
В целом исследование показало, что при воздействии ИЗ в первую очередь нарушается функциональное состояние нервной системы. В зависимости от интенсивности воздействия и стадии эксперимента наблюдаются ориентировочная реакция, активное торможение или последовательная индукция. Об этом свидетельствуют СПП и ЛП. Возрастающая активность холинэстеразы ткани головного мозга у крыс 4-й группы является, по-видимому, функцией накопления ацетилхолина (об этом также свидетельствует замедление пульса). Сдвиги в функциональном состоянии нервной и сим-патико-адреналовой систем ведут, вероятно, к нарушению трофики тканей внутренних органов, в том числе головного мозга, миокарда, печени. Одним из проявлений нарушения трофики (а может быть и непосредственного действия ИЗ на ткани) являются сдвиги изменения со стороны микроциркуляции и клеточных органелл миокарда (в особенности митохондрий), что подтверждают данные биохимических, гистохимических и электронно-мик-роскопических исследований: нарушаются биологическое окисление и биоэнергетические процессы. Определенную роль в патогенезе изменений играют обнаруженные нами аутоаллергические процессы. Интенсивность ИЗ 90 дБ находится примерно на уровне пороговой (характеризуется адапта-ционно-приспособительными реакциями), а 115 и 135 дБ приводят к выраженной патологии. Изменяются функциональное состояние нервной системы, энергетический обмен, иммунобиологическая реактивность, появляются ультраструктурные изменения в миокарде, замедляется прирост массы тела, снижается работоспособность животных.
ЛИТЕРАТУРА. Андреева-ГаланннаЕ. Ц. и др. — Гиг. и сан., 1970, № 11, с. 65—69. — Ленинджер А. Биохимия. М., 1976. — Санова А. Г. К вопросу о физиологической оценке производственных инфразвуковых и низкочастотных шумов. Дис. канд. Киев, 1976. — Ellis S. et al. — Ann. N. Y. Acad. Sci., 1967, v. 139, p. 826-832.
Поступила 23/11 1978 г.
EFFECT OF INFRASOUND OF VARIOUS INTENSITY ON THE BODY OF EXPERIMENTAL ANIMALS
О. I. Shutenkol, R. D. Gabovich, E. A. Krechkovsky, V. A. Murashko, L. A. Sechenko
Effect produced by the infrasound of an intensity of 90, 115 and 135 dB on certain physiological systems and metabolism processes in the body of rats was studied under conditions of a chronic test. An electroacoustic system was used. The authors undertook a study in dynamics of the state of the nervous system, the activity of the blood and the cerebral tissue cholinesterase, the working capacity, the functional indices of the sympaticoadrenal system, the energetic metabolism (tissue respiration, glycolytic activity, succinadehydrogenase and a-ketoglutaratdehydrogenase activity of liver mitochondrii, phosphorylation processes, gas exchange), certain immunobiological indices; histomorphologic, histochemical and electronic microscopic examinations were carried out. The finding was that the action of infrasound
of an intensity of 115 and 135 dB produced disturbances in the nervous and sympatico-adrenal systems, causing changes in tissue trophism and in the microcirculation of cellular organelles of mitochondria in the myocardium. Biological oxidation and bioenergetic processes are disturbed. The infrasound of an intensity of 90 dB is on its threshold value.
УДК 614.76-078
Канд. мед. наук Г. В. Меренюк, канд. биол. наук Г. И. Пономарева, канд. мед. наук К. П. Соболева
О РАЗРАБОТКЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ СХЕМ ОЦЕНКИ САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ ПО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ
Молдавский научно-исследовательский институт гигиены и эпидемиологии, Кишинев;
Якутский университет
Освоение новых территорий, увеличение площадей орошаемого земледелия, широкое применение почвенных методов очистки и утилизации сточных вод, отходов и производственных и хозяйственно-бытовых отбросов обусловило необходимость разработки гигиенически обоснованных схем оценки загрязнения и самоочищения почвы по микробиологическим показателям, в первую очередь почвенного покрова за пределами населенных мест.
% Выполнены исследования по обоснованию дифференцированных схем оценки санитарно-эпидемиологического состояния почв трех районов страны: черноземных почв Молдавской ССР, таежно-лесных почв района БАМа и Якутской АССР. Отобранные пробы почвы исследованы современными методами согласно «Методическим указаниям по санитарно-микробиологи-ческому исследованию почвы» (М., 1977) по следующим показателям: числу мезофильных сапрофитных бактерий и спор, проценту спор, титру кишечных палочек, CI. perfringens, нитрифицирующих бактерий и целлюлозных микроорганизмов.
Обобщенные данные показывают, что чистые почвы неосвоенных территорий и сельскохозяйственных угодий Молдавии практически свободны от бактерий группы кишечных палочек — титр этих микроорганизмов в почвах Молдавии равен 1, 2, а во вновь освоенных районах— нулю. В почвах других видов землепользования кишечные палочки присутствовали, причем их было больше в более загрязненных почвах — средние титры колебались от 0,2 до 0,002. Иная закономерность выявлена при определении титра CI. perfringens. В чистых почвах района БАМа он не обнаружен при ^ исследовании 0,1 г и меньше почвы, в аналогичных почвах Якутии титр * равнялся 0,18, а в почвах сельскохозяйственных угодий Молдавии— 0,03. В почвах других территорий степень обсемененности CI. perfringens возрастала на 2—3 порядка, причем средние титры CI. perfringens аналогичных территорий всех районов оказались неодинаковыми.
Титры целлюлозных микроорганизмов в изученных районах резко различались. В чистых почвах района БАМа они отсутствовали в 0,1 г и менее почвы; почвы Якутии содержали больше этих микроорганизмов (титр 0,016), а в почвах Молдавии титр целлюлозных микроорганизмов был очень низкий — 0,0005. Численность целлюлозных микроорганизмов в почвах Якутии и БАМа резко возрастала при загрязнении почвенного покрова — титр снижался до 0,000003, в то время как в почвах Молдавии он изменялся незначительно.
Другие микробиологические показатели (общее число бактерий, число и процент спор) также зависели от особенностей изученных районов. Наиболее низкое содержание бактерий установлено в почвах района БАМа (в среднем 0,23 млн/г), несколько выше— в почвах Якутии (1,16 млн/г) 4 и самое высокое — в почзах Молдавии (3,4 млн/г). Этот показатель в незначительной степени указывает на фекально-органнческое загрязнение: чис-
