CC BY
6
ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ БЕНЗОЛА НА ВЫСШУЮ НЕРВНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Кандидат медицинских наук Ю. В. Новиков
Из кафедры коммунальной гигиены Центрального института усовершенствования
врачей
В связи с широким применением бензола в промышленности возникла необходимость разработки предельно допустимых концентраций его в атмосферном воздухе.
Для обоснования предельно допустимой концентрации бензола в атмосферном воздухе населенных мест большое значение имеет изучение влияния малых концентраций его на высшую нервную деятельность животных в условиях хронической затравки.
Типичными для хронического воздействия бензола считаются изменения со стороны морфологического состава крови и кроветворной системы. Однако некоторые авторы полагают, что эти изменения наступают позднее и при более высоких концентрациях, чем изменения в деятельности нервной системы. Такой точки зрения придерживается, например, Р. Э. Розенцвит, считающий, что ранними признаками при хронической интоксикации бензолом являются функциональные нарушения центральной нервной системы, которые частично предшествуют изменениям со стороны крови. По наблюдениям этого автора, иногда единственным клиническим признаком хронической интоксикации бензолом являются нейродинамические нарушения. В настоящее время большинство исследователей считает, что изменение морфологического состава крови при действии бензола наступает вторично; первичные нарушения происходят в центральной нервной системе, которая регулирует деятельность кроветворной системы.
Изменение высшей нервной деятельности под влиянием бензола в условиях острого опыта изучали И. С. Цитович, Р. И. Ярославская и И. М. Розовский.
И. С. Цитович показал, что при действии бензола в концентрациях 3000—5500 мг/м3 у собак наблюдалось поражение глубоких узлов среднего мозга, в результате чего возникали атактическая походка, дрожание тела, снижение температуры тела, причем высшая нервная деятельность не затрагивалась.
Исследования Р. И. Ярославской и И. М. Розовского установили, что первый симптом воздействия бензола в концентрациях 1000— 4000 мг/м3 проявился в укорочении латентного периода. По мере увеличения действующих концентраций до 2000—4000 мг/м3 происходило удлинение латентного периода двигательного условного рефлекса на звонок у белых крыс.
Как видно, данные И. С. Цитовича противоречат исследованиям Р. И. Ярославской и И. М. Розовского, которые примерно в таюих же концентрациях бензола получили нарушения высшей нервной деятельности у белых крыс. Это разногласие, повидимому, можно связать с тем, что авторы работали с разными видами животных и применяли различную методику исследования.
В доступной нам литературе мы не нашли данных о хроническом влиянии малых концентраций бензола на высшую нервную деятельность животных.
С целью получения новых экспериментальных данных по этому вопросу мы изучали влияние малых концентраций бензола на высшую нервную деятельность белых крыс по методике Л. И. Котляревского.
У подопытных животных было образовано 3 условных рефлекса: два положительных и один отрицательный. Эти рефлексы были сгруппи-
рованы в определенную систему: 2 положительных условных рефлекса на звонок; 2 положительных условных рефлекса на красный свет; положительный условный рефлекс на звонок; отрицательный условный рефлекс на зуммер; 2 положительных условных рефлекса на звонок; 2 положительных условных рефлекса на красный свет.
После укрепления этого стереотипа, состоящего из 10 двигательных условных рефлексов, были проделаны пробы на тип высшей нервной деятельности: удлинение диференцировки до 3 минут и проба на суточное голодание.
Затем были вычислены средние величины латентных периодов второго и третьего условных рефлексов на звонок, первого и второго условных рефлексов на красный свет и средние величины условной двигательной реакции этих рефлексов за 10 дней. Эти данные мы считали исходными для дальнейших суждений об изменении условнорефлекторной деятельности подопытных животных под влиянием малых доз бензола. После определения типологических особенностей высшей нервной деятельности ¡крысы были (распределены по сериям с тем, чтобы в каждой серив были представлены животные разных типов.
Для нагнетания воздуха в затравочные камеры мы использовали ротационную пластинчатую воздуходувку системы мастерских Нефтяного института имени Губкина. Она находилась вне здания лаборатории для того, чтобы создаваемый ею шум не отражался на условнорефлекторной деятельности подопытных животных. Нагнетаемый воздух проходил через очистительную систему с силикагелем и активированным углем, после чего разделялся на два потока: один с малой скоростью проходил через гусек, наполненный чистым бензолом, другой с большой скоростью проходил по системе трубок в обход гуська. Скорость того и другого потока измерялась реометрами. Затем оба потока воздуха (чистого и насыщенного парами бензола) поступали через смесители в камеры. Изменяя соотношение скоростей воздуха, насыщенного бензолом, и чистого, можно было регулировать концентрацию бензола в камерах. Конец стеклянной трубки, по которой воздух из смесителей поступал в камеры, отстоял от дна камер на 3—5 см. Специальная проверка показала, что бензол распределялся равномерно по всей затравочной камере. Имевшийся в камере внутренний вентилятор оказался ненужным и был изъят. В каждую затравочную камеру подавалось в среднем до 25 л воздуха в минуту.
Пробы воздуха для определения концентраций бензола в камерах брали как на выходе из камер, так и на уровне дыхания животных. Создаваемые в камерах концентрации бензола хотя и колебались, но в незначительных пределах. Фактическая средняя концентрация бензола б первой камере оказалась равна 64 мг/м3, во второй— 13 мг/м3.
В первой и второй сериях опытов было по 6 животных, которых подвергали динамической затравке бензолом ежедневно, кроме воскресных дней, по 6 часов в течение 5'/2 месяцев. Затравку подопытных животных производили в двух камерах, объемом по 0,1 м3 каждая.
б'/г-месячная затравка бензолом в концентрации 64 мг/м3 вызывала у белых крыс изменения условнорефлекторной деятельности, которые выражались в растормаживании диференцировочного торможения, удлинении латентных периодов условных рефлексов на звонок, выпадении в отдельных случаях двигательных условных рефлексов на свет, появлении уравнительной и парадоксальной фаз.
Результаты исследований на крысах № 6, 5, 13 приведены на рис 1, 2, 3.
По оси абсцисс обозначены дни затравки, в которые было проведено исследование высшей нервной деятельности, а у животных № 6 и 13, кроме того, и дни восстановительного периода. В нижней части графика показаны изменения латентных периодов условных рефлексов на звонок (сплошная линия) и красный свет (пунктирная линия); в верхней части
графика — изменения условных двигательных реакций на звонок (сплошная линия) и на красный свет (пунктирная линия). Линия А—А — средняя величина латентного периода условного рефлекса на звонок до затравки, В—В — средняя величина латентного периода условного рефлекса на красный свет, а—а — средняя величина условной двигательной реакции на звонок, б—б — средняя величина условной двигательной реакции на красный свет. Все эти данные были определены за 10 дней до начала хронической затравки. На графике представлены данные исследования второго условного рефлекса на звонок и второго условного реф-
_Звонок. ---Свет —■— Диференцировка на зуммер
Рис. 1. Влияние бензола на высшую нервную деятельность крысы № 6 сильного
уравновешенного типа. Средняя величина латентного периода условного рефлекса А—А — на звонок, Б Б — на свет. Средняя величина двигательной условной реакции а—а на звонок, б—6 — на свет.
лекса на красный свет. В середине графика пунктирной линией с точкой обозначены изменения диференцировки на зуммер. Подъем кривой вверх указывает на срыв диференцировки.
Прежде всего у подопытных животных нарушались процессы внут реннего активного торможения. Как указывает А. Г. Иванов-Смоленский, «...обычно раньше всего обнаруживаются и дольше всего задерживаются нарушения процессов внутреннего, активного торможения, представляющего собой, по И. П. Павлову, одну из основных особенностей корковой деятельности и, следовательно, являющегося наиболее молодой в эволюционном отношении формой торможения, чем, видимо, и объясняется ее особая ранимость и хрупкость» Обычно первое появление растормажи-вания диференцировки у крыс первой серии сильного неуравновешенного и слабого типов имело место в первый месяц интоксикации (рис. 2, 3), а у крысы № 6 (см. рис. 1) сильного типа высшей нервной деятельности — в начале 2-го месяца. Стойкое растормаживание наступало к середине 2-го (рис. 2, 3), а у крысы № 6 (;рис. 1) в начале 4-го месяца затравки.
1 А. Г. И в а н о в-С моленский, Очерки патофизиологии высшей нервной деятельности, М., Медгиз, 1952, стр. 157.
Удлинение латентного периода условного рефлекса на звонок у животных слабого и неуравновешенного типа высшей нервной деятельности относится к началу 4-го и 5-го месяцев затравки (рис. 2 и 3), а у крысы № 6 — к середине 5-го месяца интоксикации (рис. 1).
Фазовые явления у крысы № 6 сильного уравновешенного типа имели! место только в одном опыте в конце 4-го месяца интоксикации (рис. 1, 128-й день затравки), а у животных других типов высшей нервной деятельности — по 6—7 раз в последние 2 месяца хронической затравки (рис. 2; 96-й, 130-й, 98-й, 114-й, 124-й, 126-й, 132-й день затрав-
День затравки
__ Звонок--Свет — • — Диференцировка на зуммер
Рис. 2. Влияние бензола на высшую нервную деятельность крысы № 5 сильного неуравновешенного типа. Средняя величина латентного периода условного рефлекса А—А — на звонок. Б—Б — на свет. Средняя величина двигательной условной реакции а—а — на звонок, б—б — на свет.
ки). У крыс слабого типа, кроме того, мы отмечали выпадение условного рефлекса на красный свет (рис. 3; 80-й, 96-й, 110-й, 134-й, 137-й день затравки). Относительно редкие появления фазовых состояний говорят о том, что функциональные изменения высшей нервной деятельности подопытных животных были выражены в нерезкой форме.
Восстановление деятельности высших отделов центральной нервной системы у крысы № 6 (рис. 1) сильного уравновешенного типа произошло на 3-й день после прекращения затравки, а у крысы № 13 слабого типа (рис. 3) —на 22-й день после окончания интоксикации.
Таким образом, перечисленные функциональные изменения условно-рефлекторной деятельности животных вполне обратимы и довольно быстро исчезают после прекращения затравки. Нарушения деятельности высших отделов центральной нервной системы в процессе хронической интоксикации бензолом зависят от типологических особенностей высшей нервной деятельности животных: у крысы сильного уравновешенного типа эти изменения выражены слабее по сравнению с животными сильного неуравновешенного и слабого типа. Это положение подтверждается и ходом восстановления условнорефлекторной деятельности.
Во второй серии опытов, где крысы подвергались затравке бензолом в концентрации 13 мп/м3, мы не получили функциональных изменений
-Звонок ----Свет — • — Диференцировка на зуммер
Рис. 3. Влияние бензола на высшую нервную деятельность крысы № 13 слабого типа
Средняя величина латентного периода условного рефлекса А—А — на звонок. Б—Б — ва свет Средняя величина двигательной условной реакции а—а — на звонок, б—б — на свет.
Г7 21 25 29 Я 37 И 5Ь 5961,6873 7883879! 98100ХИ ШИК ¡21128 Ш«4 139МН7ЮВ П 22»
День затравки.
Период ВоссталоИлени?
- Звонок
---Свет
— ■ — Диференцировка на зуммер
Рис. 4. Влияние бензола на высшую нервную деятельность крысы № 8 сильного
неуравновешенного типа. Средняя величина латентного периода условного р_ефлекса А—А — на звонок. Б—Б — ва свет Средняя величина двигательной условной реакции а—а — на звонок, б—б — на свет.
со стороны условнорефлекторной деятельности, за исключением увеличения процента растормаживания диференцировки у крыс сильного неуравновешенного типа высшей нервной деятельности и у животных слабого типа (№ 1, 10, 11). У остальных крыс никаких изменений не отмечено. Для иллюстрации можно привести график изменения условнорефлекторной деятельности крысы № 8 (рис. 4), которая относится к этой серии опытов. Диференцировочное торможение во время интоксикации растормаживалось 17 раз, что составляет 22,7%. До затравки процент растормаживания такой же (20).
Следует особо остановиться на изменении величины условной двигательной реакции на звонок и красный свет в первой и второй сериях опытов. Как видно из рис. 1, 2, 3 и 4, имело место увеличение условной двигательной реакции на звонок и красный свет в процессе затравки животных, которое сохранилось и в восстановительном периоде.
Учитывая, что это явление было одинаково выражено в обеих сериях, что оно не исчезало в восстановительном периоде, когда наступала нормализация высшей нервной деятельности подопытных животных, мы склонны считать его не связанным с бензольной интоксикацией. Известно, что сила рефлексов и в норме может претерпевать циклические изменения.
Выводы
1. Хроническая затравка парами бензола в средней концентрации 64 мг/м3 вызывает у подопытных животных функциональные сдвиги условнорефлекторной деятельности. Эти сдвиги наиболее отчетливо выражены у животных слабого и сильного неуравновешенного типа высшей нервной деятельности.
2. При хронической затравке бензолом в средней концентрации 13 мг/м3 мы не получили изменений в деятельности коры головного мозга. •
3. Полученные данные могут быть использованы как материй^- для физиологического обоснования предельно допустимой концентрации бензола в атмосферном воздухе.
ЛИТЕРАТУРА
Котляревский Л. И., Журн. высш. нервной деят. им. Павлова, 1951, т. 1, в. 5, стр. 753—761. — Розе нц вит Г. Э., Ранняя диагностика и течение хронических интоксикаций бензолом (Изменения нервной системы), в кн.: Тезисы докл. научн. сессии, посвящ. 30-летней деятельности Научн.-исслед. ин-та гигиены труда и профзаболеваний, Л., стр. 156—157, 1954. — Цитович И. С., в кн.: Сборник работ по токсикологии, ч. 1, стр. 37—66, Ростов-на-Доиу, 1934. — Ярославская Р. И., Розовский И. М., в кн.: Тезисы докл. 2-го Всесоюзного совещания по вопросам промышленной токсикологии, стр. 12—13, М., 1952.
Поступила 6/ХП 1955 г.
«
4 Гигиена и санитария. № 12
