CC BY
6
УДК 612.013.7.014.43
щ Канд. биол. наук И. В. Высочина, канд. мед. наук Ю. Д. Губернский,
В. Ф. Каверина, И. Н. Константинова
ВЛИЯНИЕ РАЗНЫХ ВИДОВ ТЕПЛА КОМФОРТНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН ОРГАНИЗМА
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Исследования гигиенистов и физиологов школы В. А. Левицкого и И. П. Разенкова позволили установить благотворное действие лучистого тепла малой интенсивности. Однако биоэнергетика организма при этом не исследовалась. С целью расширения теоретических представлений об % особенностях действия на организм разных видов тепла, уяснения сущности
биоэнергетических сдвигов, происходящих под влиянием комфортных параметров конвективного тепла и длинноволновой инфракрасной радиации малой интенсивности в условиях ее длительного воздействия (которые являются основными тепловыми факторами в жилых и общественных зданиях при разных формах обогрева), мы изучили энергетический обмен тканей организма. Выбор этого критерия был обусловлен тем, что синтез энергии в форме аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) происходит во всех без исключения тканях и клетках любого живого организма и обеспечивает все его функции. Кроме того, именно энергетические процессы первыми изменяются в ответ на любое внешнее раздражение и, в частности, на такой стимул, как приток тепловой энергии извне. Наконец, энергетический обмен в значительной степени автономизирован от остальных функций организма своей локализацией в митохондриях, а это обстоятельство позволяет
* исследовать его на изолированных субклеточных системах.
Следует отметить, что хотя взаимосвязь между тепловым воздействием и энергетикой организма известна давно, число биохимических исследований в этой области крайне невелико, а имеющиеся работы в основном посвящены влиянию на организм экстремальных температур.
Эксперимент поставлен на белых молодых крысах-самцах (в возрасте 4—6 месяцев) и старых (в возрасте 21/2—3 лет). Животные, подвергавшиеся воздействию конвективного тепла, содержались р специальной камере, где тепловой режим обеспечивался с помощью экранированных нагревателей и поддерживался на оптимальном для них уровне (температура воздуха 22°). Эта группа животных была контрольной. Вторая группа крыс размещалась в другой камере, где они подвергались воздействию лучистого тепла интенсивностью 0,05 кал1смг-мин при длине волны шах 9 мк. Эквивалентность поступления экзогенного тепла (конвективного и лучистого) для разных групп животных уравнивалась по шаровому термомет-I ру. Животные подвергались воздействию конвективного и лучистого теп-
ла на протяжении 21 дня.
По окончании этого срока изучался гликогенолиз в гомогенатах скелетных мышц и печени, определялось содержание компонентов гликолиза, адениловой системы и неорганического и лабильного фосфата in situ в мышцах и печени. Найдено, что энергетический обмен старых и молодых животных значительно различался между собой. Так, количество адениннуклеоти-дов АТФ, АДФ и АМФ в мышцах старых крыс значительно ниже, чем у молодых. В меньшей степени, но также довольно значительно снижено содержание адениннуклеотидов в печени старых животных по сравнению с молодыми. Снижение суммы адениннуклеотидов в тканях животных в возрасте 21/г—3 лет свидетельствует о значительном уменьшении энергетического запаса старого организма по сравнению с молодым. Уменьшение количества АМФ наряду со снижением АТФ и АДФ как в печени, так и в
* мышцах старых животных говорит не только об изменении у них энергетического обмена, но и о возрастном нарушении синтеза пуринов (табл. 1).
Таблица 1
Содержание компонентов гликолиза, адениловой системы, неорганического и лабильного фосфата в скелетных мышцах и печени (в мкмоль на 1 г ткани)
Животные Показатель Мышцы Печень
конвективный обогрев (контроль) лучистый обогрев конвективный обогрев (контроль) лучистый обогрев
Молодые (10) Старые (10) Гликоген (в пересчете на глюкозу) 33,4—4,7 35,5=2:4,6 33,5^6,5 Р>0,1 35,2^5,2 Р>0,1 357,3—7,2 163,0=!= 10,4 400,2:2=15,5 Р<0,05 484,0=!= 14,0 Р<0,001
Молодые (10) Старые (10) •ФДФ 1,66—0,19 1,71=2=0,15 1,61=2=0,11 Р>0,1 1,90=2=0,20 Р>0,1 3,03=2:0,32 0,88—0,05 3,06=2=0,35 Р>0,1 1,90—0,12 Р<0,05
Молодые (10) Старые (10) Лактат 11,9^0,69 12,5—0,49 13,9—0,52 Р<0,05 15,6=!=0,50 Р<0,01' 6,40—0,26 5,70=2=0,30 6,20—0,37 Р>0,1 6,20=2=0,27 Р>0,1
Молодые (10) Старые (10) Р неорганический 11,8^=1,17 13,4— 1,20 16,2=:= 1,60 Р> 0,1 13,3=±= 1,50 Р>0,1 7,10=!= 1,33 3,70—0,70 5,13=^0,93 Р< 0,05 5,06=!=0,85 Р<0,05
Молодые (10) Старые (10) Р лабильный 5,05—0,54 4,70=2=0,37 3,47—0,65 Р<0,05 3,40—0,41 Р<0,05
Молодые (10) Старые (10) АТФ 3,54=2=0,48 2,40—0,32 4,16—0,73 Р<0,05 4,50=2=0,49 Р<0,01 1,24=!=0,18 1,17—0,15 1,65—0,30 Р=0,1 0.77=2=0,20 Р<0,05
Молодые (10) Старые (10) АДФ 0,85=2=0,15 0,30—0,08 0,96=2=0,13 Р>0,1 0,80—0,14 Р<0,05 1,10=2=0,11 1,00=!=0,10 1.00=2=0,15 Р>0,1 0,71—0,13 Р<0,05
Молодые (10) Старые (10) АМФ 0,39—0,05 0,10=2=0,03 0,44—0,07 Р<0,05 0,30^=0,06 Р<0,05 0,87—0,15 0,48^=0,12 0,65—0,10 Р> 0,1 0,52=!=0,10 Р>0,1
Молодые (10) Старые (10) Сумма аде-нинну-клеоти-дов 4,78 2,80 5,56 5,60 3,21 2,65 3,30 2,00
Примечание. В первой графе здесь и в табл. 2 в скобках — число животных.
Возраст животных обусловливает также изменение углеводного обмена в печени: количество гликогена в печени старых крыс значительно ни-
* же, чем в печени молодых; также уменьшено содержание ФДФ, но почти не изменяется количество лактата. В мышцах таких различий между молодыми и старыми животными не обнаружено (см. табл. 1).
Изучая гликогенолиз в гомогенатах мышц и печени в среде инкубации, содержащей кофакторы и субстраты этого процесса, мы также выявили значительные возрастные различия: в гомогенате мышц старых крыс значительно активирована убыль гликогена (в I1/2 раза) из среды инкубации, вероятно, амилолитическим путем, поскольку потребление неорганического фосфата (т. е. фосфоролиз гликогена) одинаково в обеих возрастных группах. На 22% увеличен прирост ФДФ, на 30% уменьшен прирост лактата в гомогенате мышц старых животных по сравнению с молодыми.
* В гомогенате печени старых животных, наоборот, уменьшен прирост ФДФ и увеличен прирост молочной кислоты, почти без изменения скорости потребления гликогена. Подобное торможение гликолиза в гомогенате мышц старых крыс связано, по-видимому, с возрастным изменением активности ферментов этого процесса, а не с недостатком кофакторов, так как внесение их в среду инкубации не вызывает прироста лактата до величин, характерных для молодого организма.
На фоне возрастных различий энергетического обмена существенно отличается и действие лучистого обогрева на этот процесс: в мышцах молодых и старых животных, испытывавших воздействие инфракрасных лучей, накапливается молочная кислота, снижается количество лабильного фосфата и увеличивается содержание всех 3 компонентов адениловой системы.
Ь Содержание адениннуклеотидов под действием инфракрасного излу-
чения особенно увеличивается в мышцах старых животных: количество АТФ повышается почти в 2 раза, АДФ — в 2х/2 раза и АМФ — в 3 раза; в результате сумма адениннуклеотидов достигает уровня, характерного для молодых животных. Возможно, что уровень выработки богатых энергией соединений у старых животных, содержавшихся в условиях конвективного обогрева, не отличается от такового у молодых, но крысы в возрасте 21/г—3 лет тратят больше их на поддержание нормального уровня теплопродукции, вследствие чего количество адениннуклеотидов у них вдвое меньше, чем у молодых. Поступление тепловой энергии извне в виде инфракрасного излучения, по-видимому, приводит к меньшему распаду этих соединений для производства тепла.
Увеличение количества АТФ в мышцах молодых животных под действием инфракрасного излучения происходит целиком в результате активации креатинкиназной реакции: креатин-фосфат+АДФ<->креатин+АТФ, I поскольку уменьшение содержания лабильного фосфата и увеличение
АТФ одинаковы (0,58 и 0,62 мкмоль/г ткани соответственно). В мышцах старых животных такой строгой корреляции между снижением количества креатин-фосфата и нарастанием АТФ нет (1,30 и 2,10 мкмоль/г ткани соответственно). Возможно, что именно эта разница (2,10—1,30=0,8 мкмоль/г) и составляет то избыточное количество АТФ, которое в мышцах старых животных тратится на теплопродукцию по сравнению с молодыми.
Инфракрасное излучение также оказывает различное действие на гликолиз в гомогенатах мышц молодых и старых крыс: в гомогенатах мышц первых прирост лактата снижен по сравнению с контролем, а в гомогенатах мышц вторых, наоборот, повышен. В том и в другом случае изменяется только конечный этап гликолиза — накопление лактата, причем эти величины достигают какой-то средней цифры, общей для обеих групп (табл. 2).
Подобные изменения вызваны, вероятно, регуляторными колебаниями » активности ряда ферментов углеводного обмена в результате уменьшения
потребности в производстве эндогенного тепла.
Таблица 2
Гликолиз в гомогеиатах мышц и печени (прирост —убыль компонентов гликолиза в мкмоль
на I г ткани)
Мышцы Печень
Животные Показатель конвективный обогрев (контрол ь) лучистый обогрев конвективный обогрев (контроль) лучистый обогрев
Молодые (10) Старые (10) Гликоген (убыль) 287,8—36,4 334,8^40,5 282,0—38,1 Р>0,1 384,0— 28,4 Р>0,1 242,5—22,5 212,0=!= 18,3 255,2=2= 15,3 Р>0,1 321,5—23,0 Р<0,05
Молодые (10) ФДФ (прирост) 14,3— 1,30 13,6=!= 1,70 Р>0,1 8,34— 1,25 9,67=!= 1,05 Р>0,1
Старые (10) 18,4=2=2,00 17,3— 1,60 Я>0,1 5,25=2=0,71 5,28=2:0,69 Р>0,1
Молодые (10) Старые (10) Лактат (прирост) 82,1—3,60 60,8=2=2,80 71,7—2,70 Р<0,05 72,6—3,20 Ж0.05 18,01 — 1,53 25,1=2=2,00 18,03^2,56 Р>0,1 21,6=2:1,62 Р<0,05
Молодые (10) Старые (10) Р неорганический 157,7—15,8 164,5—14,2 160.8—18,9 Р>0,1 133.9—17,6 Р<0,05
В печени облученных крыс обнаружено значительное накопление гликогена (см. табл. 1). Оно характерно для молодых и особенно для старых животных, у которых такое накопление увеличивается почти в 3 раза. Содержание ФДФ у старых крыс под действием инфракрасного излучения возрастает вдвое, тогда как у молодых животных оно не меняется. По-раз-ному реагирует на инфракрасное излучение неорганический фосфат и аде-ниловая система печени молодых и старых крыс. Содержание неорганического фосфата в печени старых контрольных животных почти вдвое ниже, чем в печени молодых. Под действием облучения эти величины выравниваются за счет снижения содержания неорганического фосфата у молодых и повышения у старых. Содержание АТФ и АДФ в печени почти одинаково у старых и молодых животных при воздействии конвективного тепла, количество АМФ вдвое меньше у старых животных, что говорит о нарушении пуринового цикла с возрастом.
Действие инфракрасного излучения приводит к возрастанию содержания АТФ в печени молодых животных за счет перераспределения между компонентами адениловой системы таким образом, что сумма их остается неизменной, и к значительному, статистически достоверному снижению содержания АТФ и АДФ в печени старых крыс, приводящему к уменьшению суммы адениннуклеотидов (см. табл. 1), что, вероятно, объясняется изменением активности АТФ-азы и пирофосфатазы в этой ткани. Гликоге-нолиз в гомогенатах печени старых и молодых крыс при инфракрасном излучении в среде, содержащей избыток кофакторов, также выявил различие в реакции молодых и старых животных на это действие. В то время
как у молодых животных никаких отклонений от контроля не обнаруживается, в гомогенате печени старых крыс отмечается значительная убыль гликогена, практически не изменяется прирост ФДФ, значимо снижается скорость накопления лактата, в значительной степени приближаясь к той, которая характерна для молодых животных (см. табл. 2).
Сравнительное изучение энергетического обмена при воздействии разных видов тепла комфортных параметров показало, что в условиях лучистого обогрева организм работает в более экономном энергетическом режиме по сравнению с конвективным обогревом, поскольку в первом случае трата энергии на теплопродукцию уменьшается за счет поступления экзогенного тепла в виде лучистой энергии. Положительное действие лучистого тепла оптимальной для организма интенсивности проявляется также в нормализации обмена у старых животных, благодаря чему некоторые измененные с возрастом функции возвращаются к состоянию, характерному для молодого организма.
Поступила 27/II 1973 г
THE EFFECT OF VARIOUS COMFORT TEMPERATURE LEVELS ON THE BODY
ENERGY METABOLISM
I. V. Vysochina, Yu. D. Gubernsky, V. F. Kaverina, I. N. Konstantinova
The longwave infrared radiation of low intensity was found to have a favorable effect on the level of energy metabolism. Besides radiation heat normalized the metabolism in old animals.
УДК 813.647:629.12.
Канд. мед. наук JI. M. Шафран, Е. А. Давыдова, Г. А. Плисов, П. Е. Голубков
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СУДАХ, КАК ИСТОЧНИКОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Бассейновая токсикологическая лаборатория Черноморско-Азовского водздравотдела, Одесса
Нашей задачей было определить напряженность электростатического поля на поверхности полимерных материалов в жилых и служебных помещениях судов Черноморского пароходства с целью установления зависимости между условиями плавания и параметрами электростатического поля. Исследования проведены на 40 судах отечественной и зарубежной постройки с насыщенностью судовых помещений полимерными материалами от 2 до 5 мЧм3 воздуха.
Напряженность электростатического поля измеряли с помощью приборов ИЭЗ-П5, П2-1 и ЭП-3. Все они были предварительно откалиброваны в Институте физики Одесского государственного университета. Замеры производили многократно в динамике при плавании в условиях умеренного климата и тропиков. Различные приборы использовали для исследования изучаемых параметров в одних и тех же точках с целью сравнения полученных данных и оценки работы приборов на судах. Наиболее удобным и надежным в судовых условиях оказался прибор ИЭЗ-П5. Стабильные идентичные показания получены с помощью прибора ЭП-3. Однако этот ламповый прибор чрезвычайно чувствителен к вибрации, перепадам температуры, влажности воздуха и другим неблагоприятным факторам внешней среды на судах в рейсах. Кроме того, длительное предварительное прогревание и частая периодическая калибровка затрудняют проведение большого ко личества замеров одномоментно. Прибор П2-1 дает несколько завышенные показания в процессе эксплуатации, что требует экстраполяции полученных данных. При измерении величины заряда и напряженности поля не-
