Оценка сочетанного влияния химических и физических факторов производственной среды и трудового процесса на сердечно-сосудистую систему (экспериментально-клинические исследования)

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность проблемы. За последние 30 лет доля сердечно-сосудистых заболеваний в структуре смертности взрослого населения в России остается чрезвычайно высокой и составляет в разные периоды свыше 50% от всех случаев смерти [Е.И. Чазов, 2002; Р.Г. Оганов, Г.Я. Масленникова, 2005; В.И. Харченко и соавт., 2005]. Смертность трудоспособного населения от сердечно-сосудистых заболеваний в РФ превышает аналогичную по Европе в 4,5 раза, причём, смертность среди мужчин трудоспособного возраста превышает смертность среди женщин того же возраста в 5-7 раз [Н.Ф. Измеров, 2002, 2003,2005,2006; В.И. Стародубов, 2005].

В возникновении сердечно-сосудистой патологии все возрастающая роль принадлежит производственной среде, что определяет актуальность этой проблемы в медицине труда [Н.Ф. Измеров и соавт., 2003, 2004, 2005; А.М. Монаенкова 1993, 1996]. Химические загрязнители, вибрация и шум при изолированном воздействии оказывают неблагоприятное действие на сердечно-сосудистую систему работающих. Однако на производстве часто встречается сочетание химических и физических факторов, которые могут оказывать отрицательное воздействие на организм работающих, не смотря на то, что экспозиция каждого из них незначительно превышает гигиенические нормы. К таким производствам относятся цеха окраски в автомобилестроении, где основными неблагоприятными факторами являются химические вещества (главным образом, ароматические углеводороды), шум и локальная вибрация. Аналогичному комплексу факторов подвергаются работники деревообработки, нефтехимии, машиностроения.

Для выявления скрытых (компенсированных) нарушений гомеостаза в эксперименте используются провоцирующие тесты, в том числе - физические факторы и стресс. В медицине труда такие агенты, являясь типичными факторами рабочей среды, имеют преимущество перед модельными экспериментальными нагрузками. Перспективно исследование этого вопроса и подбор адекватных характеристик указанных факторов для этих целей.

Известно, что шум и вибрация являются факторами стресса, вызывающими изменение регуляции сосудов [В.Г. Артамонова и соавт.1996; Г.А. Суворов и соавт., 2002; Н.С. Давыдова и соавт., 2003; Н.Ф. Измеров и соавт. 2006] и могут модифицировать вредное действие химических веществ. Однако проблема совместного действия указанных производственных факторов на сердечно-сосудистую систему остается недостаточно исследованной. Особенно вышесказанное касается характера сочетанного действия химических и физических факторов на низких уровнях, близких к соответствующим гигиеническим нормативам.

Цель работы: совершенствование методологии гигиенического нормирования и оценки риска сочетанного воздействия химических и физических производственных факторов с учетом их влияния на сердечно-сосудистую систему.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Проанализировать естественную возрастную и половую динамику комплекса функциональных, биохимических и морфометрических показателей состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) у интактных лабораторных животных, выявить среди них наиболее значимые, информативные и связанные между собой показатели старения, обосновать на их основе новые критерии биологического возраста.

2. При изолированном воздействии химических (ксилол, толуол) и физических (общая вибрация и шум) факторов рабочей среды определить изменения функциональных, биохимических и морфологических показателей основных органов и систем, выявить нарушение состояния организма и признаки ускоренного старения сердца и сосудов у лабораторных животных.

3. В эксперименте с использованием широкого набора традиционных токсикологических показателей и параметров биологического возраста исследовать в динамике характер сочетанного воздействия органических растворителей (в разных концентрациях), вибрации и шума, оценить возможность ускоренного прогнозирования опасности развития отдалённых неспецифических (геронтогенных) вредных эффектов на ССС.

4. Изучить особенности технологического процесса, условия и характер труда основных профессиональных групп работников цеха окраски ОАО «АВТОВАЗ», подвергающихся сочетанному воздействию химических и физических факторов, дать качественную и количественную санитарно-гигиеническую характеристику факторов производственной среды и трудового процесса.

5. Выявить патогенетические особенности изменений у работников ССС и их зависимость от интенсивности и длительности воздействия факторов производственной среды с последующим обоснованием мер профилактики.

6. По данным экспериментальных и клинических исследований провести поиск и обосновать новые гигиенически значимые биомаркеры вредного эффекта на ССС при изолированном и сочетанном воздействии химических (органические растворители) и физических (общая и локальная вибрация, шум) производственных факторов.

7. Обосновать возможность использования модели повреждения мембран эритроцитов in vitro для оценки и прогнозирования риска изолированного и сочетанного действия химических веществ и вибрации разной степени интенсивности.

Научная новизна и теоретическая значимость работы. Обоснованы критерии биологического возраста и новые биомаркеры старения для животных, пригодные для прогнозирования опасности развития отдалённых последствий влияния химических соединений на ССС в аспекте её ускоренного старения.

Выявлены общие закономерности ускорения необратимых процессов старения ССС; для экспериментальных и клинических исследований разработаны новые физиологические и биохимические (патогенетические) биомаркеры поражения сердца и сосудов, которые являются научной базой для совершенствования системы гигиенического нормирования, оценки вредного эффекта сочетанного действия различных факторов рабочей среды малой интенсивности.

Установлено, что действие ароматических углеводородов (ксилол, толуол) в эксперименте сопоставимо с наблюдаемыми изменениями при естественном старении животных. Показано усиление этого действия при сочетанном воздействии ксилола и толуола (на уровне ПДКр.з.) и общей вибрации с сопутствующим ей шумом (на уровне, не превышающем ПДУ). Обнаруженные закономерности ускоренного старения соединительной ткани миокарда и аорты, носящие необратимый характер и усиливающиеся в период восстановления, являются научной основой гигиенического нормирования химических соединений с учётом отдаленных эффектов на ССС.

Разработанная адекватная задачам гигиенического нормирования модель нагрузки вибрацией (с сопутствующим ей шумом) может быть использована для раннего выявления развития непосредственных и прогнозирования отдалённых эффектов сочетанного воздействия химических и физических факторов на ССС.

При экспериментальном и клиническом исследованиях выявлено отрицательное влияние сочетанного действия химических веществ (главным образом, ароматических углеводородов), шума, локальной вибрации умеренной и низкой интенсивности и тяжести трудового процесса (класс 3.3 согласно Р. 2.2.2006-05) на деятельность ССС. Доказана прямая связь изменений ССС с условиями труда и стажем работы. Обнаружено, что сочетанное действие химических, физических факторов производственной среды и тяжелого труда (класса 3.3 согласно Р. 2.2.2006-05) через 10-15 лет вызывает у маляров цеха окраски кузовов стойкую артериальную гипертонию, нарушения липидного обмена и ускорение старения организма (на 7 лет).

Новизна работы подтверждена на уровне государственной патентной экспертизы (получено 7 авторских свидетельств на изобретения и 1 патент РФ).

Практическая значимость работы и внедрения в практику. Полученные результаты использованы при составлении пособия для врачей «Постановка экспериментальных исследований по оценке сочетанного действия химических веществ, общей вибрации и шума на сердечно-сосудистую систему» (утверждёно Секцией "Гигиена" Ученого совета МЗ и СР РФ, 2005) и методических рекомендаций «Показатели жизнедеятельности крыс для целей гигиенического нормирования» (утверждены Научным советом 47 "Медико-экологические проблемы здоровья работающих" РАМН и МЗ СР РФ, 2007).

Результаты работы нашли отражение в авторских свидетельствах (А.с. № 1553053, А.с. № 1590867, А.с. № 1591972, А.с. № 1628997, А.с. № 1644839, А.с. № 1664304, А.с. №1697784) и патенте РФ на изобретение (№ 2060722).

В модельных опытах in vitro обоснован и апробирован на 5 веществах в сочетании с вибрацией экспресс-метод выявления химических соединений, способных нарушать липидный обмен.

Полученные данные используются в образовательном процессе ТГУ.

Положения, выносимые на защиту:

Обоснование критериально значимых маркеров возрастных изменений сердца и сосудов и маркеров нарушения липидного обмена при естественном старении и при воздействии вредных производственных факторов на лабораторных животных по комплексу функциональных, биохимических и морфологических параметров.

Острое, подострое и хроническое сочетанное воздействие органических растворителей с вибрацией и шумом усиливает выраженность нарушений различных систем организма и изменений морфо-функциональных показателей сердца и сосудов в эксперименте на животных.

Сочетанное воздействие химических (главным образом, ароматических углеводородов) и физических (шум, локальная вибрация) факторов производственной среды и тяжелого труда приводит к развитию нейроциркуляторной дистонии, дистрофии миокарда, артериальной гипертонии, нарушений липидного обмена и ускоренного старения организма работающих в цехе окраски автозавода. Нарушения подчиняются зависимости «доза-эффект» и «время-эффект».

Общие для человека и животных закономерности ускорения необратимых процессов старения ССС и неспецифических изменений липидного обмена как значимый элемент системы гигиенического нормирования и оценки вредного эффекта при изолированном и сочетанном воздействии факторов рабочей среды малой интенсивности.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на: научных конференциях Куйбышевского мединститута (Куйбышев, 1990, 1991); научно-практической конференции «Новые приложения морфометрии и математическое моделирование в медико-биологических исследованиях» (Харьков, 1990); областной научно-технической конференции «Молодые ученые и специалисты - производству» (Куйбышев, 1990); Международном симпозиуме «Автодорожная медицина» (Нижний Новгород, 1991); II Всероссийской научно-практической конференции «Социальные, медико-биологические и гигиенические аспекты здоровья человека» (Пенза, 2004); IV Международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2004); IX Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека» (Самара, 2004); VII, VIII и IX Международных научно-практических конференциях «Экология и жизнь» (Пенза, 2004, 2005, 2006); IX Международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2005); III и IV Всероссийских научно-методических конференциях «Современный Российский менеджмент: состояние, проблемы, развитие» (Пенза, 2005, 2006); IV и V Международных научно-практических конференциях «Медицинская экология» (Пенза, 2005, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье» (Суздаль, 2005); V и VI Всероссийских конгрессах «Профессия и здоровье» (Москва, 2006, 2007); I Международном экологическом конгрессе ELPIT-2007 (Тольятти, 2007); заседании Учёного Совета СамГМУ (Самара, 2006) и Подкомиссии №1 «Профессиональные риски и здоровье работающих при воздействии химических повреждающих факторов и промышленных аэрозолей» Проблемной комиссии «Научные основы медицины труда» Научного Совета РАМН МЗ и СР РФ «Медико-экологические проблемы здоровья работающих» (Москва, 2006).

Личный вклад автора. Материалы, использованные в диссертации, получены в результате исследований, в которых автор являлся ответственным исполнителем или исполнителем НИР по основному плану работ института (номера регистрации отчётов НИР № 01850052980; 028600283389; 918500552980; 1826008650; 1826006650; 01860000020).

Автор принимал непосредственное участие в постановке и проведении экспериментально-токсикологических и клинико-физиологических исследований. Во всех исследованиях, включённых в диссертацию, автором выполнены следующие виды работ: обоснование актуальности, научной и практической значимости, определение цели и задач исследования; выбор научно-методических подходов, освоение, апробация и применение необходимых методов исследований; планирование, организация и координация исследований, получение первичного материала и формирование исходных баз данных во всех экспериментальных работах; обоснование и формулировка исходных научных гипотез и их анализ на основе результатов исследований; обобщение результатов исследований, формулировка выводов, теоретических положений и концепций; разработка рекомендаций, написание научных отчётов.

1. Объекты, методы и объём исследований

Для решения поставленных задач использовано 4000 белых крыс, приобретённых в питомнике РАМН и содержащихся в виварии СамГМУ на стандартном пищевом рационе. Статистическая группа состояла из 10-100 особей. Животных отбирали с помощью «Устройства для проведения исследований на лабораторных животных» (А.с. № 1697784) и «Устройства для удержания и сбрасывания лабораторных животных при изучении их реакции на свободное падение» (А.с. № 1502025). Ингаляцию ксилола и толуола осуществляли в динамическом режиме, концентрации определяли стандартными газохроматографическими методами. Высокие концентрации создавались «Устройством для электронагрева текучих сред» (А.с. № 1590867). Воздействию общей вибрации и сопутствующего ей шума при изолированном и сочетанном воздействии с ксилолом и толуолом животные подвергались в камере собственной конструкции (А.с. № 1628997). Синусоидальные колебания вертикального направления генерировались виброустановкой ВУ 10/3000 на вибростенде ЭВ-1М. Шумовое воздействие производилось вибростендом - животные находились около него. Параметры вибрации и шума контролировались с помощью частотного анализатора Тип-2120, датчика Тип-4366 и шумомера Тип-2203 фирмы «Брюль и Къер». Для стрессорных воздействий использована собственная методика (А.с. №1591972, А.с. №1664304 и Пат. РФ № 2060722).

Для оценки состояния ССС экспериментальных животных был сформирован следующий комплекс показателей. ЭКГ регистрировали во 2-м стандартном отведении на ЭЛКАР-2. Систолическое артериальное давление (САД) измеряли на полиграфе «Салют». О состоянии липидного обмена судили по уровню общих липидов (ОЛ) [В.Г. Колб, В.С. Камышников, 1982], в-липопротеидов (в-ЛП) [М.М. Ледвина, 1960], фосфолипидов (ФЛП) [В.Е. Предтеченский, 1960], свободного холестерина (СХЛ) [В.Н. Дружинин, 1973], общего холестерина (ОХЛ) [В.Б. Удинцев и соавт., 1968] и триглицеридов (ТГ) [В.Г. Колб, В.С. Камышников, 1982] в сыворотке крови. Во взвеси мембран эритроцитов [P. Lefevre, 1961] и гомогенате печени определяли холестерин (ХЛ) и ФЛП. Состав соединительной ткани миокарда и аорты оценивали по количеству гексуроновых кислот [L. Svennerholm, 1956], гексозаминов (ГА) [R. Gatt, E. Berman, 1966] и оксипролина (ОП) [H. Stegemann, 1958]. На поперечном срезе аорты микроокулярмикрометром МОВ 1х15 измеряли толщину мышечного слоя и эластических волокон. Используя тестовую окулярную сетку [Г.Г. Автандилов, 1990], в препаратах миокарда определяли соотношение ядро/цитоплазма (Я/Ц) и соотношение соединительная ткань/кардиомиоциты (СТ/КМ).

В качестве интегральных показателей использовали динамику массы тела, коэффициенты массы внутренних органов. Состояние нервной системы оценивали по суммационно-пороговому показателю (СПП) [С.В. Сперанский, 1975] и «норковому рефлексу» (НР) [Е.Н. Буркацкая и соавт., 1980]; состояние почек - по диурезу, содержанию белка и хлоридов в моче [Н.И. Шумская, Н.М. Карамзина, 1970]; функции печени - по пробе Квика-Пытеля (синтез гиппуровой кислоты (ГК) в печени) [Н.Г. Степанова, 1962], активности кетозо-1-фосфат-альдолазы (КФА), специфичной для печени, и фруктозодифосфатальдолазы (ФДФ) [В. Кулганек, В. Клашка, 1961], активности аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ) [S. Reitman, S.Frankel, 1957]. Определялась активность общей лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и ЛДГ миокарда (мЛДГ) [В.Г. Колб, В.С. Камышников, 1982]. Функциональное состояние надпочечников оценивали по содержанию аскорбиновой кислоты в них [О.Д. Кушманова, 1967] и уровню 11-оксикортикостероидов (11-ОКС) в плазме крови [Ю.А. Панков, И.Я. Усватова, 1965]. Изменения в периферической крови оценивали по количеству гемоглобина, эритроцитов, ретикулоцитов и лейкоцитарной формуле по общепринятым методам [Е.А. Кос, 1975].

Исследования проведены в условиях однократных, подострых (1 месяц) и хронических (4 месяца) опытов с одномесячным восстановительным периодом. Полученный массив данных составлял более 125 тысяч вариант.

При обосновании критериев естественного старения у животных различного возраста определяли в цитоплазматической фракции миокарда активность гексокиназы [Л.А. Кильдема, Л.Э. Терас, 1969] и глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы (Г6ФД) [М.И. Прохорова, 1982]. Для профилактики гипокинезии у животных использовали собственное «Устройство» (А.с. № 1644839). Массив данных по разработке критериев биологического возраста составлял более 25 тысяч вариант.

Гигиенические и клинические исследования в ОАО «АВТОВАЗ» проводились совместно с сотрудниками НИИ гигиены и экологии человека СамГМУ. Обследовано 452 рабочих (мужчин) цеха окраски кузовов (основные профессиональные группы) и 194 рабочих (мужчин) главного сборочного конвейера (ГСК) (группа сравнения). Контрольную группу составили 190 работников инструментального цеха, которые работали при шуме ниже ПДУ, без влияния вибрации и химических веществ. Тяжесть трудового процесса у всех рабочих соответствовала параметрам класса 3.3 согласно Р. 2.2.2006-05. Социально-бытовые условия лиц контрольной группы не отличались от условий маляров и работников ГСК. Статистически достоверных различий по возрасту между основными и контрольными группами не выявлено. Для изучения влияния производственных факторов в зависимости от стажа работы была проведена стандартизация обследованных по возрасту косвенным методом [А.М. Мерков, Л.Е. Поляков, 1974; О.Ю. Реброва, 2003]. В возрасте от 20 до 29 лет (стаж до 2-х лет) было 239 человек (28,6%), в возрасте 30 - 39 лет (стаж от 2-х до 5-ти лет) - 242 человека (29%), в возрасте 40 - 49 лет (стаж от 6-ти до 9-ти лет) - 235 человек (28,1%), остальные 120 человек (14,3%) были со стажем от 10-15 лет в возрасте 50-59 лет. В соответствии с гигиеническими исследованиями и поставленными целью и задачами рабочие были распределены на следующие группы.

В первую основную (I) группу вошли маляры, выполняющие следующие операции: обработка кузова уайт-спиритом и другими спецрастворами, нанесение уплотнительной и противошумной мастики, устранение дефектов аквалитного грунта, нанесение грунта пульверизатором, эмали и красок кистью, монтаж электродов. Средневзвешенная концентрация ксилола в воздухе рабочей зоны составляла 71±2 мг/мі (ПДКр.з. 150/50 мг/мі), толуола - 64±1 мг/мі (ПДКр.з. 150/50 мг/мі). Концентрации изопропилового спирта, уайт-спирита, триэтиламина, эпихлоргидрина не превышали соответствующих ПДК. Суммарная нагрузка веществами однонаправленного типа действия составляла 4 ПДК (класс 3.1). Рабочие подвергались воздействию постоянного широкополосного шума превышающего ПДУ на 1-9 дБА (ПДУ 80 дБА).

Вторую основную (II) группу составили рабочие, выполняющие шлифовку кузова с помощью пневматических шлифовальных машин, подвергающиеся в сравнении с I группой дополнительному воздействию (64% от времени рабочей смены) локальной вибрации, превышающей ПДУ на 1-3 дБ (ПДУ 112 дБ) (класс 3.1).

В группу сравнения вошли слесари-сборщики, выполняющие операции по установке и регулировке тяжелых механических узлов на днище кузова, прокачке системы тормозов и сцепления. Работа производится с помощью гайковёрта весом 4,5 кг на ходу движения кузова в вынужденной рабочей позе со значительным мышечным напряжением при воздействии широкополосного шума и локальной вибрации, не превышающих ПДУ.

Функциональные исследования проводили через 1,5 часа от начала рабочей смены после 10-мин. отдыха. Регистрировали ЭКГ в 12-ти отведениях с нагрузочной пробой Мастера, поликардиографию (ПКГ) по методу В.Л. Карпмана (1982), эхокардиографию (ЭхоКГ), реоэнцефалографию (РЭГ) и реографию кистей. Измерение артериального давления (АД) проводилось по стандартной методике с использованием критериев его оценки, рекомендованных ВОЗ/МОГ (1999).

Липидный обмен оценивали по содержанию в сыворотке крови ОХЛ и ХЛ липопротеидов низкой плотности (ХС ЛПНП) [А.А. Покровский, 1969], ТГ, ФЛП и в-ЛП. Для оценки функционального состояния печени определяли активность ЛДГ, ФДФ, КФА, АСТ и АЛТ в сыворотке крови. Содержание белка и белковых фракций в сыворотке крови определяли методом бумажного электрофореза [В.Г. Колб, В.С. Камышников, 1982]. Для лабораторного исследования использовалась кровь, взятая из локтевой вены после 12-14 часового голодания и воздержания от приёма алкоголя в течение 72 часов.

Относительный риск рассчитывали как отношение шансов (Odds ratio - OR) на основе четырехпольной таблицы. Статистическая значимость связи «воздействие-эффект» оценивалась по 95% доверительному интервалу (95% CI) [Р. Биглхолл и соавт., 1994; Р. Флетчер и соавт., 1998]. Интегральный биологический возраст определяли в соответствии с методикой Института геронтологии АМН Украины [А.В. Токарь и соавт., 1990]. Результаты обрабатывали методами математической статистики, использовали регрессионно-корреляционный анализ пакета программам Excel Windows.

2. Результаты и обсуждение

Обоснование критериев биологического возраста животных. На основании регрессионного, факторного и корреляционного анализа были выбраны биомаркеры характеристик деятельности ССС, обладающие наибольшей значимостью и информативностью (табл. 1 и 2). Уравнения регрессии, отражающие зависимость этих показателей от возраста с высокой степенью достоверности ?95% коррелировали с экспериментальными данными. Среди показателей предпочтение отдавалось тем, которые изменялись равномерно у животных обоего пола, обладали стабильным и слабым варьированием. Такими оказались ЧСС и ОП миокарда. На рис. 1 и 2 приведены уравнения регрессии, отражающие зависимость этих показателей от возраста. Использование уравнений позволяет без существенной погрешности оценить «биологический возраст» крыс с учётом всех возрастных периодов.

Таблица 1. Показатели сердечно-сосудистой системы крыс-самцов зависимые от возраста (n=100)

Таблица 2. Показатели сердечно-сосудистой системы крыс-самок зависимые от возраста (n=100)

Доверительные интервалы уравнений регрессии сравнительно невелики; теоретическая кривая с высокой степенью корреляции (r=0,98-0,99) и достоверности (p<0,001) соответствует экспериментально полученным данным, что свидетельствует о надёжности предложенных способов расчёта «биологического возраста» крыс. Другие регрессионные зависимости оказались менее надёжными или менее эффективными.

Рис. 1. Зависимость ЧСС и содержания ОП в миокарде от возраста крыс-самцов

Отрицательная корреляционная связь «САД/ЧСС» обнаруживалась у крыс-самцов в возрасте 20 (r=-0,64, p<0,05), 24 (r=-0,63, p<0,05) и 28 (r=-0,67, p<0,05) месяцев, у крыс-самок в 18 (r=-0,63, p<0,05), 20 (r=-0,65, p<0,05), 24 (r=-0,75, p<0,05) и 28 (r=-0,7, p<0,05) месяцев.

Рис. 2. Зависимость ЧСС и содержания ОП в миокарде от возраста крыс-самок

Аналогичная корреляционная связь формировалась у рабочих. В контрольной группе в возрасте 55,8±0,4 года (стаж 14-15 лет), в I группе и группе сравнения в возрасте 54,6±0,1 года (стаж 12-13 лет). Во II группе отрицательная корреляционная связь «САД/ЧСС» формировалась в возрасте 48,6±0,2 года (стаж 8-9 лет), что значительно раньше, чем в I группе (p<0,001), группе сравнения (p<0,001) или контрольной группе (p<0,001). Следовательно, развитие отрицательной корреляционной связи «САД/ЧСС» зависит от возраста и/или характера трудовой деятельности.

Сильная корреляционная связь «ЧСС/Г6ФД», «ЧСС/ФДФ» у животных обоего пола до 12-16-ти месяцев свидетельствует о значимости механизмов, их поддерживающих (табл. 3). По-видимому, утрату этих корреляционных связей в «старших возрастных группах» можно расценивать как биомаркер старения.

Известно, что в-ЛП в сыворотке крови являются переносчиками ХЛ. У крыс-самцов в 4 (r=0,74, p<0,05), 5 (r=0,71, p<0,05), 6 (r=0,76, p<0,05) и 8 (r=0,75, p<0,05) месяцев ОХЛ и в-ЛП имеют сильной степени линейную связь. У крыс- самок аналогичный характер связи наблюдался в 4 (r=0,79, p<0,01), 5 (r=0,69,p<0,05), 6 (r=0,8, p<0,01) и 8 (r=0,84, p<0,01) месяцев. В дальнейшем взаимосвязь утрачивалась. Снижение корреляционной связи «ОХЛ/в-ЛП» в сыворотке крови у рабочих I и II групп происходило в возрасте 45,4±0,3 года (стаж 6-9 лет). В контроле и группе сравнения - в 55,2±0,2 года (стаж 10-15 лет), т.е. значительно позже (p<0,001) чем в обеих основных группах. Таким образом, корреляционная связь «ОХЛ/в-ЛП» в сыворотке крови с возрастом уменьшается.

Таблица 3. Динамика изменений коэффициентов корреляции показателей сердечно-сосудистой системы у крыс (n= 30)

*- p<0,05; ** - p<0,01.

Характерным для атеросклероза нарушением липидного обмена, способствующим инфильтрации и отложению ХЛ, является изменение коэффициента ХЛ/ФЛП. У крыс-самцов сильной степени линейная связь «ОХЛ/ФЛП» сформировалась в 18 (r=0,78, p<0,01), 20 (r=0,77, p<0,01), 24 (r=0,75, p<0,01) и 28 (r=0,8, p<0,01) месяцев, у крыс-самок в 24 (r=0,81, p<0,01) и 28 (r=0,85, p<0,01) месяцев. Линейная корреляционная связь «ОХЛ/ФЛП» в сыворотке крови наблюдалась у рабочих II группы, начиная с возраста 35,3±0,2 года (стаж 2-5 лет). В остальных группах она формировалась в 55,2±0,2 лет (стаж 10-15 лет), т.е. значительно позже (p<0,001) чем во II группе. Зависимость «ОХЛ/ФЛП» в сыворотке крови с возрастом увеличивается, причём у рабочих II группы это происходит при более раннем возрасте и стаже работы.

Известно, что только клетки печени способны выделять ФЛП в кровь, поэтому печень - единственный орган, поддерживающий уровень ФЛП в крови. Изучено соотношение ФЛП и активности специфичного для печени фермента, катализирующего реакцию расщепления фруктозо-1-монофосфата на глицериновый альдегид и диоксиацетонфосфат - КФА в сыворотке крови. У крыс-самцов корреляционная связь «ФЛП/КФА» формировалась в 4 (r=0,67, p<0,05), 5 (r=0,68, p<0,05) и 6 (r=0,72, p<0,05) месяцев. У крыс-самок - в 4 (r=0,75, p<0,05), 5 (r=0,66, p<0,05), 6 (r=0,73, p<0,05) и 7 (r=0,66, p<0,05) месяцев. В дальнейшем взаимосвязь утрачивалась.

Во всех возрастных группах (табл. 3) у животных обоего пола наблюдалась положительная корреляционная связь «ОП/ГА» миокарда, «ОП миокарда/соотношение СТ/КМ левого желудочка сердца», что подтверждает рекомендации некоторых авторов [Л.И. Слуцкий, 1969] рассчитывать соотношение ГА/ОП для определения биологического возраста животных. Высокая корреляционная связь «ОП миокарда/соотношение СТ/КМ» - свидетельство «взаимозаменяемости» биохимического и морфометрического метода определения объёмных фракций соединительной ткани в миокарде. Устойчивая корреляционная связь между ОП аорты и толщиной мышечных и эластических волокон аорты подчеркивает тесную взаимосвязь прироста соединительнотканных белков в стенке аорты с мышечными и, особенно, эластическими волокнами (табл. 3).

Ранее [Н.С. Гродецкая, 1989] на крысах-самцах популяции Вистар показана высокая прогностическая значимость показателей, характеризующих скорость геронтогенеза ССС, для ОП аорты и соотношения СТ/КМ левого желудочка сердца, что подтвердилось и в наших исследованиях. Вместе с тем, нами впервые установлена высокая информативность и значимость ЧСС и ОП миокарда, а изменение характера корреляционных связей между биологически связанными показателями («САД/ЧСС», «ЧСС/Г6ФД», «ЧСС/ФДФ», «ОХЛ/в-ЛП», «ОХЛ/ФЛП», «ФЛП/КФА») могут использоваться как биомаркеры старения для крыс. Следует подчеркнуть, что «САД/ЧСС», «ОХЛ/в-ЛП», «ОХЛ/ФЛП» имеют возрастную и/или стажевую зависимость и при исследовании у рабочих.

Оценка ингаляционного воздействия ксилола. Острое воздействие ксилола в концентрации 5127±180 мг/мі вызывало изменение почти всех изученных систем организма, что позволяет считать её действующей (табл. 4). Выявленные изменения при воздействии ксилола на уровне 500 и 50 мг/мі, по современным представлениям, не обладают критерием вредности, поэтому их следует расценивать как недействующие. Порог однократного действия ксилола по интегральным показателям и действию на ССС находится между концентрациями 5127 и 551 мг/мі.

Ксилол в динамике подострого (1 месяц) эксперимента в концентрации на уровне 10 ПДКр.з. (507,3±8,4 мг/м3) вызывал у подопытных животных стойкие, выраженные, выходящие за пределы физиологических колебаний изменения показателей нервной системы (СПП, НР), печени (проба Квика-Пытеля), ССС (САД, интервал PQ на ЭКГ, СП, ОП миокарда и аорты, изменение соотношения Я/Ц и СТ/КМ), липидного обмена (ОЛ, ТГ, СХЛ сыворотки крови, ХЛ печени, ХЛ эритроцитов) и изменение содержания 11-ОКС и активности АЛТ плазмы крови, сохранившиеся и в период восстановления. Между САД и ЧСС на 1-м месяце воздействия (r=-0,81, p<0,01) и в период восстановления (r=-0,76, p<0,05), между синтезом ГК и активностью КФА в плазме крови на 1-м месяце воздействия (r=-0,9, p<0,01) формировалась отрицательная корреляционная связь. Между ОХЛ и ФЛП в сыворотке крови в конце эксперимента (r=0,79, p<0,01) и в период восстановления (r=0,81, p<0,01) развивалась линейная зависимость.

Таблица 4. Показатели состояния организма крыс при однократном изолированном и сочетанном воздействии ксилола, общей вибрации и шума

0 - отсутствие изменений; + - увеличение изучаемого показателя (p<0,05); - - уменьшение изучаемого показателя (p<0,05); * - выход за пределы физиологической нормы (± 2у) параллельного контроля.

Повышение коэффициента корреляции происходило между активностью АСТ и АЛТ в сыворотке крови на 2-й неделе воздействия (r=0,78, p<0,01), 1-м месяце эксперимента (r=0,88, p<0,01) и в период восстановления (r=0,65, p<0,05). Корреляционные связи («САД/ЧСС», «ОХЛ/ФЛП», «ГК/КФА», «АСТ/АЛТ») при подостром воздействии ксилола (10 ПДКр.з.) соответствовали их характеру при однократном действии ксилола на действующем уровне. Выявлено сходство корреляционных соотношений («САД/ЧСС», «ОХЛ/ФЛП») при воздействии ксилола и естественном старении животных в старших возрастных группах. По уровню ОП в миокарде скорость наступления старения превышала параллельный контроль в конце эксперимента на 9,9 мес. (p<0,05), а в период восстановления - на 10,3 мес. По ЧСС это превышение составило соответственно 7,1 и 8,5 мес.

Таким образом, 1-мес. ингаляция ксилола, на уровне 10 ПДКр.з., нарушает функцию нервной системы и печени, приводит к необратимым изменениям биохимических и морфологических показателей аорты и миокарда, свидетельствующих о старении соединительной ткани в них.

Хроническое воздействие ксилола на уровне ПДКр.з. (55±1 мг/мі) характеризовалось единичными изменениями со стороны нервной и выделительной систем, повышением активности АЛТ в сыворотке крови. Все они не имели критерий вредности, поэтому концентрация ксилола на уровне ПДКр.з. - недействующая.

Оценка ингаляционного воздействия толуола. Как следует из табл. 5, порог однократного действия толуола по интегральным показателям и действию на ССС находится между концентрациями 4967 и 562 мг/мі.

Действие толуола в эксперименте, продолжительностью 1 месяц, в концентрации на уровне 10 ПДКр.з. (513±6 мг/м3) вызывало у подопытных животных стойкие, выраженные, выходящие за пределы физиологических колебаний изменения показателей нервной системы (СПП, НР), печени (проба Квика-Пытеля), ССС (САД, СП, комплекс QRST на ЭКГ, ОП миокарда и аорты, изменение соотношений Я/Ц и СТ/КМ), липидного обмена (ОЛ, ТГ, ФЛП, ОХЛ, СХЛ сыворотки крови, ХЛ печени, ХЛ эритроцитов), изменение содержания 11-ОКС и активности КФА в сыворотке крови, сохранившиеся и в период восстановления. Между САД и ЧСС на 1-м месяце воздействия (r=-0,78, p<0,01), между содержанием ГК и активностью КФА в сыворотке крови в период восстановления (r=-0,75, p<0,05) формировалась обратная корреляционная связь. Между ОХЛ и ФЛП в сыворотке крови в конце эксперимента (r=0,85, p<0,01) и в периоде восстановления (r=0,7, p<0,05) развивалась линейная зависимость.

Таблица 5. Показатели состояния организма крыс при однократном изолированном и сочетанном воздействии толуола, общей вибрации шума

0 - отсутствие изменений; + - увеличение изучаемого показателя (p<0,05); - уменьшение изучаемого показателя (p<0,05); * - выход за пределы физиологической нормы (± 2у) параллельного контроля.

Повышение коэффициента корреляции происходило между ФЛП и активностью КФА в сыворотке крови на II неделе воздействия (r=0,67, p<0,05) и между активностью АСТ и АЛТ в сыворотке крови на II неделе воздействия (r=0,64, p<0,05) и 1-м месяце эксперимента (r=0,91, p<0,01). Корреляционные связи показателей («САД/ЧСС», «ОХЛ/ФЛП», «ГК/КФА», «АСТ/АЛТ») при подостром воздействии толуола (10 ПДКр.з.) соответствовали их значениям при однократном действии толуола на действующем уровне. Выявлены сходство математических характеристик коэффициентов парной корреляции «САД/ЧСС», «ОХЛ/ФЛП» при воздействии толуола и естественном старении животных в старших возрастных группах. По уровню ОП в миокарде, возраст подопытных животных превышал параллельный контроль в конце воздействия на 3,3 мес., а в период восстановления на 7,9 мес. По ЧСС это превышение составило соответственно 2 и 6 мес.

Подострое (1 месяц) воздействие толуола, на уровне 10 ПДКр.з., приводит к повреждению печени и нервной системы, вызывает необратимые изменения биохимических и морфологических показателей аорты и миокарда, свидетельствующих о старении соединительной ткани.

Хроническое изолированное воздействие толуола на уровне ПДКр.з. (52±2 мг/м3) приводило к умеренным изменениям со стороны почек, активности КФА, АСТ, АЛТ и ФЛП в сыворотке крови, нарушениям со стороны ЭКГ. Анализ этих изменений показал, что они не обладают критерием вредности, концентрация толуола 52±2. мг/мі - недействующая.

Оценка воздействия общей вибрации и шума. Однократное воздействие общей вибрации интенсивностью 91 дБ на частоте 63 Гц (ПДУ 92 дБ) вместе с шумом в 85 дБА (ПДУ 80 дБА) (табл. 6) приводит к изменению ряда показателей организма экспериментальных животных, причём, СПП, НР, САД, уровень 11-ОКС, мЛДГ плазмы крови, активность АСТ плазмы крови, уровень ОЛ, ОХЛ и ФЛП плазмы крови выходили за пределы физиологических колебаний (±2у) параллельного контроля. Между САД и ЧСС (r=-0,71, p<0,05), ГК и активностью КФА в плазме крови (r=-0,65, p<0,05) развивалась обратная корреляционная связь. Между ОХЛ и ФЛП (r=0,61, p<0,05), активностью АСТ и АЛТ (r=0,7, p<0,05) в плазме крови развивалась линейная зависимость, а связь «ОХЛ/в-ЛП» и «ФЛП/КФА» исчезала. Вибрация интенсивностью 81 дБ на частоте 63 Гц и шум на уровне 75 дБА при 4-х часовой экспозиции каких-либо значимых изменений выбранных показателей у животных не вызывала. Для оценки значимости вклада шума в эффект воздействия общей вибрации проведены однократные эксперименты (табл. 6), которые показали, что изолированное действие шума (75 и 85 дБА) не вызывало изменений избранных показателей.

Однократное действие шума интенсивностью 105 дБА (ПДУ 80 дБА) приводило к изменению ряда показателей организма экспериментальных животных, причём СПП, НР, САД, интервал PQ на ЭКГ, активность ЛДГ миокарда, активность ЛДГ и мЛДГ плазмы крови, активность АСТ плазмы крови, уровень 11-ОКС плазмы крови, содержание ОХЛ и ФЛ в плазме крови выходили за пределы физиологических колебаний (±2у) параллельного контроля (табл. 6). Между САД и ЧСС (r=-0,75, p<0,05), ГК и активностью КФА в плазме крови (r=-0,63, p<0,05) развивалась обратная корреляционная связь. Изменялась активность ФДФ и АСТ миокарда. Липидный обмен характеризовался снижением в-ЛП и увеличением ОХЛ и ФЛП в плазме крови. Повышалось корреляционное соотношение «ОХЛ/ФЛП» (r=0,81, p<0,01), исчезала корреляционная связь «ОХЛ/в-ЛП» и «ФЛП/КФА» в плазме крови. Выявлено снижение синтеза ГК в печени. Увеличивалось корреляционное соотношение «АСТ/АЛТ» (r=0,63, p<0,05) в плазме крови. Повышение уровня 11-ОКС плазмы крови с одновременным снижением содержания аскорбиновой кислоты надпочечников и увеличение их коэффициентов массы, свидетельствует о стрессорном действии шума интенсивностью 105 дБА.

Однократное действие шума в 95 дБА (ПДУ 80 дБА) приводило к выходу за пределы физиологических колебаний (±2у) параллельного контроля СПП, НР, активности АСТ, уровня ОХЛ и ФЛ в плазме крови. Повышалось САД, снижалась активность ЛДГ миокарда, в плазме крови увеличивалась активность ЛДГ и мЛДГ. Снижался синтез ГК. Повышенный уровень 11-ОКС в плазме крови, снижение аскорбиновой кислоты в надпочечниках свидетельствуют о стрессорном действии шума интенсивностью 95 дБА (табл. 6).

В целом, 4-х часовая экспозиция шума интенсивностью 105 и 95 дБА (ПДУ 80 дБА) вызывала значимые изменения показателей состояния организма крыс. Шум интенсивностью 85 дБА и 75 дБА изменений избранных показателей не вызывал.

Таблица 6. Показатели состояния организма крыс при 4-х часовом воздействии общей вибрации и шума

0 - отсутствие изменений; + - увеличение изучаемого показателя (p<0,05); - - уменьшение изучаемого показателя (p<0,05); * - выход за пределы физиологической нормы (± 2у) параллельного контроля.

Сравнительная оценка стрессорной нагрузки. Для изучения некоторых патогенетических механизмов нарушений в деятельности ССС была использована стрессовая нагрузка в «Устройстве для стрессового воздействия на лабораторное животное» (А.с. № 1591972).

4-х часовое стрессовое воздействие приводило к изменению показателей жизнедеятельности экспериментальных животных с выходом СПП, НР, САД, уровня 11-ОКС в плазме крови, содержания аскорбиновой кислоты в надпочечниках, активности АСТ плазмы крови, мЛДГ плазмы крови и ФЛП в сыворотке крови за пределы физиологической нормы (±2у) параллельного контроля. В миокарде активность ЛДГ снижалась, а в плазме крови - увеличивалась, увеличивалась активность АЛТ плазмы крови. Содержание ОХЛ и СХЛ в плазме крови повышалось. Между САД и ЧСС развивалась обратная корреляционная связь (r=-0,78, p<0,01). Корреляционное соотношение «ОХЛ/ФЛП» (r=0,9, p<0,01), «АСТ/АЛТ» (r=0,7, p<0,01) и «ГК/КФА» (r=-0,7, p<0,05) увеличивалось. Корреляционное соотношение «ОХЛ/в-ЛП» и «ФЛП/КФА» в плазме крови уменьшалось.

2-х часовое стрессовое воздействие приводило к менее выраженным изменениям показателей жизнедеятельности экспериментальных животных. СПП, НР, уровень 11-ОКС плазмы крови и активность АСТ плазмы крови выходили за пределы физиологической нормы (±2у) параллельного контроля. Корреляционное соотношение «ОХЛ/ФЛП» (r=0,93, p<0,01) «ГК/КФА» (r=-0,64, p<0,05) и «АСТ/АЛТ» (r=0,69, p<0,05) увеличивалось.

1-часовое стрессовое воздействие характеризовалось выходом за пределы физиологической нормы (±2у) параллельного контроля активности АЛТ и мЛДГ плазмы крови. Изменялись: НР, САД, ЛДГ миокарда и уровень ФЛП в плазме крови. Корреляционное соотношение «ОХЛ/ФЛП» (r=0,7, p<0,05) увеличивалось. При получасовом стрессовом воздействии изменялись САД и НР.

Таким образом, стрессовое воздействие вызывает сходные с однократным 4-х часовым воздействием общей вибрации (интенсивностью 91 дБ на частоте 63 Гц и сопутствующим ей шумом в 85 дБА) или однократным 4-х часовым шумовым воздействием (интенсивностью 105 и 95 дБА). Именно поэтому ряд авторов [Г.А. Суворов и соавт., 2002; Н.С. Давыдова и соавт., 2003; Н.Ф. Измеров, и соавт. 2006] рассматривают физические факторы производственной среды (шум, вибрация и др.) как стрессирующие.

Оценка хронического воздействия общей вибрации и шума. При хроническом воздействии общей вибрации интенсивностью 81 дБ на частоте 63 Гц и шума в 75дБА у животных повышалось содержание 11-ОКС на II неделе воздействия с одновременным увеличением относительной массы надпочечников и снижением в них аскорбиновой кислоты. Повышенное содержание 11-ОКС сохранилось и на 1-м месяце воздействия. На 2-м, 3-м и 4-м месяцах воздействия повышалось САД. Полагаем, что выявленные функциональные изменения гипофизарно-надпочечниковой системы отражают степень напряженности адаптационных механизмов и приводят к стойкому повышению САД (на 2-4 мес. воздействия) без изменения морфологических параметров ССС и надпочечников у экспериментальных животных.

Таким образом, изученный уровень вибрации и шума (не превышающий ПДУ) является эффективным и его можно использовать в качестве «функциональной нагрузки», наряду со стрессом, для выяснения резервов приспособительных возможностей ССС у экспериментальных животных.

Оценка действия химических веществ и вибрации на эритроциты in vitro. Действие ксилола, толуола, изопропилового спирта, триэтиламина и бутилацетата на эритроциты in vitro приводило к выходу ХЛ из них. Ксилол и толуол обладали наибольшим мембраноповреждающим действием (действующие концентрации соответственно 1х10-3 и 1х10-1 М). Действие вибрации на эритроциты приводило к снижению в них ХЛ при интенсивности 101 и 91 дБ на частоте 63 Гц. Сочетанное воздействие ксилола и вибрации, толуола и вибрации на недействующих в условиях изолированного применения уровнях способствовало усилению выхода ХЛ из эритроцитов.

Таким образом, модель повреждения мембран in vitro (на примере мембран эритроцитов человека и крысы) по факту выхода из них ХЛ позволила в короткие сроки определить пороговые значения изучаемых факторов производства и прогнозировать характер их сочетанного действия.

Оценка сочетанного воздействия ксилола, общей вибрации и шума. Однократное сочетанное воздействие ксилола и общей вибрации с шумом на не действующих в условиях изолированного применения уровнях приводит к изменению показателей жизнедеятельности экспериментальных животных (табл. 4), формирует корреляционные связи («САД/ЧСС», «ГК/КФА», «АСТ/АЛТ»), сходных с изменениями, наблюдаемыми при воздействии ксилола на действующем уровне, что свидетельствует об усилении токсического действия ксилола при нагрузке вибрацией и шумом. Результаты однократного сочетанного воздействия в опытах на животных согласуются с данными, полученными в опытах in vitro, как по характеру сочетанного действия (более чем аддитивный), так и по механизму действия на липидный обмен. Содержание ОЛ и корреляционное соотношение «ОХЛ/ФЛП» увеличивалось, а математическая связь между ОХЛ и в-ЛП, а также ФЛП и КФА в плазме крови исчезала.

Хроническое сочетанное воздействие ксилола на уровне ПДКр.з. (54±0,9 мг/м3), общей вибрации (81 дБ на частоте 63 Гц - уровень, недействующий при однократном эксперименте и вызывающий повышение САД у животных при хроническом воздействии) и шума в 75 дБА (не эффективный уровень при однократном и хроническом воздействии) вызывало у подопытных животных стойкие, выраженные, выходящие за пределы физиологической нормы изменения функции нервной системы (НР), печени (проба Квика-Пытеля), активности КФА, АСТ и АЛТ в сыворотке крови. Соотношение «АСТ/АЛТ» в сыворотке крови на этих же сроках эксперимента увеличивалось (соответственно r=0,91, p<0,01; r=0,65, p<0,05; r=0,75, p<0,05). Снижение экскреторной функции печени (проба Квика-Пытеля), увеличение активности ферментов (КФА, АЛТ и АСТ), изменение корреляционной связи «ГК/КФА» и «АСТ/АЛТ» в сыворотке крови свидетельствуют, на наш взгляд, о сниженной функциональной способности печени.