Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиенические исследования влияния неблагоприятных факторов разной природы и интенсивности на организм белых крыс в онтогенезе

Актуальность проблемы» Существование онтогенетически обусловленных различий устойчивости организма по отношению к действию неблагоприятных факторов не вызывает сомнений /Сиротинин 1981;Розанова,1983;Березовский,1986; -Shelley, 1971; Birekart ftt а!. , 1982/. Исследование особенностей и механизмов возрастных изменений организма всегда,везде и всеми считается чрезвычайно актуальным. Без учета возрастной чувствительности и устойчивости и знания механизмов, лежащих в их основе, нельзя решать практические задачи, связанные с гигиеническим нормированием неблагоприятных факторов в быту и на производстве; не менее важно раскрытие этих механизмов для фармакотерапии,физиологии труда и спорта, педиатрии, гериатрии,для выработки тактики направленной адаптации к действию экстремальных факторов и др. Особую гигиеническую значимость представляет изучение ранних стадий онтогенеза. Зто связано с тем, что именно в детстве, в условиях расширяющегося контакта с внешней средой на фоне совершенствования всех систем организма закладывается здоровье ребенка.В частности, учет особенностей детского возраста при решении вопросов регламентации применения полимерных материалов, предназначенных для детского населения, является общегигиенической задачей. Решение этой задачи лежит на пути разработки ряда теоретических положений и совершенствования методов гигиенических исследований /Аксенова, 1984;Кайсина,Узунова, 1988 Кайсина и др. ,1988/.Литературные данные свидетельствуют о значительных различиях функционального состояния отдельных систем организма в разные онтогенетические периоды /Никитин,1975;Аршавский,1980;Фролъкис,1982/. Однако сведения по этому поводу, как правило,касаются случайно выбранных возрастных групп, выделенных на основании изучения отдельных показателей.Противоречивы и ограничены данные об онтогенетических особенностях функционального состояния гишталамо-гипофиз-адреналовой системы/Диль-ман,1987;Шаляпина и др.,1987;Фролькис,1988; Eoth, Неss > 1982/.

Таким образом, актуальным представляется комплексное, охватывающее сразу несколько систем, и особенно гипоталамо-гипофиз-адреналовую, изучение различных онтогенетических групп животных.

Онтогенез на разные системы оказывает разное влияние, что может найти отражение в характере защитно-приспособительных редакций. При этом существенное значение могут иметь природа и механизм действия повреждающего фактора /Лазарев,1965; Васильев и др.,1974;Голиков и др.,1986/. Вопросы сравнительной оценки возрастной чувствительности и устойчивости организма в зависимости от природы и механизма действия неблагоприятного агента исследованы недостаточно. Особый интерес в этом отношении представляет сравнение факторов с явно выраженным гипоксическим механизмом действия и факторов,в действии которых гипоксический механизм сводится к минимуму.

Известно, что кислородное голодание представляет собой наиболее общую патогенетическую основу большинства патологических состояний /Ван Лир,Стикней,1967;Петров,1967/.Существенным является также то обстоятельство,что кислородное голодание относится к числу повреждающих факторов, названных Г. Се лье "многомишенными", которые повреждают не один какой-либо орган или систему, а нарушают общий метаболизм. В этих случаях проявления общего адаптационного синдрома выступают особенно ярко /Хмельницкий, Медведев, 1972; Seiye, 1974/.

Возрастная устойчивость и чувствительность организма при действии факторов негипоксической природы в большей степени определяется спецификой их действия /Розанова, 1968{Аксенова, 1985; Birekart et al., 1982/,. Практически отсутствуют специальные исследования, посвященные изучению особенностей возрастной чувствительности в зависимости от интенсивности неблагоприятного воздействия - острое или хроническое.Теоретическая и практическая важность этого вопроса очевидна.

Влияние онтогенеза на устойчивость организма к действию неблагоприятных факторов, как правило, изучалось при стандартной форме постановки эксперимента. В опыт брались группы животных разного возраста и одновременно подвергались действию неблагоприятного фактора. При этом не учитываются потенциальные возможности адаптации,характерные для изучаемых периодов онтогенез за.В литературе имеются сведения о том, что устойчивость животных одинакового возраста оказывается измененной в зависимости от того, с какого периода онтогенеза было начато хроническое действие того или иного вредного агента. При этом высказывается мнение о том, что действие неблагоприятного фактора, приуроченное к ранним стадиям онтогенеза, может оказывать положительное адалтивное влияние /Марченко,Васильев,1971;Васильев и др.,1979; Buiien, 1952/. Механизмы повышенной адаптивной способности организма на ранних этапах онтогенеза изучены недостаточно. Вероятно, они различаются в зависимости от интенсивности и механизма действия неблагоприятного фактора.

Экспериментальное изучение этого вопроса также представляется весьма актуальным. Результаты такого исследования помогут в решении ряда социально-гигиенических задач,связанных с разработкой режимов и условий обучения и труда детей, подростков и лиц пожилого возраста, с прогнозом исходов заболеваний в зависимости от онтогенетического периода его начала и др.

Цель исследования. Общая цель настоящей работы состояла в сравнительном изучении ответных реакций на острые и хронические воздействия неблагоприятных факторов разной природы с учетом адаптивных возможностей организма в разные периоды онтогенеза.

Задачи исследования. 1. В опытах на белых крысах,применяя комплекс методов,включающих общефизиологические, гематологические и биохимические показатели, выявить наиболее значимые в функциональном отношении онтогенетические периоды.

2. Определить возрастную динамику изменения функциональной активности гипофиз-адреналовой системы.

3. Определить устойчивость к острому и чувствительность к хроническому воздействию неблагоприятных факторов гипоксичес-кой и не гипоксической природы у животных разного возраста.

4. Изучить особенности ответных реакций организма в зависимости от возраста к началу длительного действия неблагоприятных факторов разной природы.

Научная новизна. Впервые проведены сравнительные исследовав ния особенностей ответных реакций белых крыс разного возраста в зависимости от интенсивности/острое и хроническое/ и типа неблагоприятного воздействия/гипоксической и не гипоксической природы/.

Выявлены специфические особенности ответных реакций гипофиз-адреналовой системы у животных разного возраста,подвергающихся острому и хроническому действию неблагоприятных факторов разной природы.

Установлена связь между эффективностью адаптации ш онтогенетическим периодом, к которому приурочено начало длительного действия врезных факторов гипоксической и иной природы.

Практическая ценность. Знание устойчивости ш чувствительности животных основных возрастных групп по отношению к острым и хроническим воздействиям неблагоприятных факторов позволяет проводить научно обоснованный выбор животных по возрасту при постановке различных токсикологических экспериментов. В частности,результаты исследований вошли в ^Единые для стран-членов СЭВ методические рекомендации по санитарно-химическим и токсикологическим исследованиям судостроительных синтетических материалов® в виде "Рекомендаций по выбору возраста экспериментальных животных (белые мыши и крысы) при проведении токсикологических исследований комплексов материалов и при оценке токсичности продуктов горения материалов

Различие возрастной чувствительности и знание механизмов,лежащих в ее основе, может быть с успехом использовано при решении практических вопросов токсикологии, фармакотерапии, физиологии груда и спорта, педиатрии и гериатрии.

На основании исследования действия газовыделений из полимерных материалов на животных разного возраста получено разрешение на использование в судостроения 10 материалов. Эти материалы вошли в "Буйный для стран-членов СЭВ перечень синтетических материалов, допущенных по токсиколого-гигиеническим показателям для применения в судостроении".

Данные о возрастных особенностях функциональной активности гаиофйз-адреналовой системы, ее изменениях иод влиянием неблагоприятных факторов различной природы и интенсивности необходимы для выработки тактики направленной адаптации к действию экстремзльвых факторов, для трактовки функциональной значимости проявлений общего адаптационного синдрома.

Раскрытие потенциальных возможностей адаптации в разные онтогенетические периоды при хроническом действии факторов разной природы может быть использовано при решении ряда социвяьво-гиги-енических й клинических задач, связанных е разработкой режимов обучения и груда детей, подростков и лиц пожилого возраста. Эти данные даюр основание для разработки метода прогнозирования исходов заболеваний, в основе патогенеза которых лежит гипоксия, в зависимости от возраста, в котором это заболевание началось.

Основные положения v вы вое шше на защиту. На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований, подтверждающие главные положения рабочей гипотезы, взятой за основу при планировании всех разделов диссертации. Эта рабочая гипотеза формулируется следующим образом:

- онтогенетические различия в чувствительности и выносливости к неблагоприятным внешним воздействиям в значительной мере определяются интенсивностью и природой вредного агента;

- наиболее выраженные различия между крайними онтогенетическими группами следует ожидать при сравнении реакций на острые и хронические воздействия неблагоприятных факторов гипоксической и иной природы;

- функциональная активность гипофиз-адреналовой системы с увеличением возраста снижается;

- последствия длительного воздействия неблагоприятных факторов гипоксической природы определяются периодом онтогенеза, к которому приурочено начало действия вредного агента.

ВЫВОДЫ

1. При комплексном исследовании по ряду общефизиологических, биохимических и гематологических показателей наибольшие различия обнаружены между крысами в возрасте 0,5 ("молодые"), 3-х ("взрослые") и 26 ("старые") месяцев.

2. Функциональная активность гипофиз-адренэловой системы с увеличением возраста снижается.

3. Крысы раннего периода онтогенеза ("молодые") и "старые" (26 мес.) по выживаемости оказались более устойчивыми к острому воздействию гипоксической гипоксии ("подъемы" в барокамере) и интоксикации окисью углерода по сравнению с животными 3-месячного возраста.

4. При острой интоксикации парами стирола (40 мг/л в течение 120 минут) более устойчивыми по сравнению с "молодыми" (0,5 мёс) и "старыми" (26 мес) оказались крысы в возрасте 3-х месяцев ("взрослые"). Разница в устойчивости между "молодыми" и "старыми" оказалась недостоверной,

5. При хроническом воздействии факторов гипоксической природы (периодические "подъемы" в барокамере) и смеси химических веществ (аммиак, формальдегид, толуол, хлорорганические соединения) на уровне долей ПДК для атмосферного воздуха наиболее чувствительными оказались группы "молодых" и "старых" животных вне зависимости от природы неблагоприятного фактора.

6. Ответные реакции организма на продолжительное влияние хронической гипоксической гипоксии и длительную интоксикацию окисью углерода носят адаптивный характер, если начало воздействия приурочено к 3-месячному возрасту, и патологический - при начале воздействия в более позднем возрасте (10,5 мес).

- 123

Длительное непрерывное ингаляционное воздействие стирола и эпихлоргидрина на уровне порога хронического действия вызывало патологические изменения в организме животных вне зависимости от возраста, с которого началось действие этих факторов.

7. Гигиеническая регламентация вредных химических веществ для детей и подростков должна осуществляться с учетом возрастных особенностей чувствительности и устойчивости в зависимости от интенсивности и механизма действия яда /гидоксический или не гипоксический/.

- 123э

Б заключение считаю своим приятным долгом выразить сердечную благодарность научному руководителю - доктору медицинских наук, профессору Глебу Александровичу Васильеву за предложенную тему, руководство моей работой и постоянное внимание к ней.

Выражаю глубокую благодарность руководству ЦНИИ ТС, ЦНИИ КМ "Прометей", сотрудникам отделения и лаборатории токсикологии за внимание и содействие при выполнении работы.

Заключение

Основная цель настоящего раздела работы состояла в выявлении потенциальных возможностей животных разного возраста адаптироваться к длительному воздействию неблагоприятных факторов гипоксической и иной природы.

Для решения этого вопроса были поставлены специальные опыты. При этом хроническое действие неблагоприятного фактора приурочивалось поХначалу к разным онтогенетическим периодам, а в кан-це эксперимента, в отличие от опытов, описанных в предыдущих главах, животные были в одинаковом возрасте.

Эксперименты проводились на белых крысах-самцах. В качестве неблагоприятных факторов применялось ингаляционное воздействие стиролом, эпихлоргидрином, окисью углерода и гипоксической гипоксией ("подъемы" в барокамере). Для каждого вида воздействия опыты ставились на трех группах животных одного помета в возрасте трех месяцев. Крысы первых групп подвергались хроническому воздействию одного из изучаемых факторов в течение 9 месяцев. Крысы вторых групп начинали подвергаться воздействию таких же факторов лишь за 1,5 месяца до окончания девятимесячного эксперимента, т.е. в возрасте 10,5 месяцев. К моменту окончания опыта животные первых и вторых групп были в одинаковом возрасте -12 месяцев. Они отличались между собой только продолжительностью периода хронического воздействия изучаемых факторов, приуроченных поначалу к разным периодам онтогенеза. Третья группа крыс -контроль - никаким воздействиям не подвергалась.

В ходе хронического эксперимента животные подвергались комплексному обследованию. Отмечались изменения общего состояния,ряда общефизиологических, гематологических и биохимических показателей.Применялись специальные методы, характеризующие функциональную активность гипофиз-эдревэловой системы. В конце эксперимента определялась устойчивость к острому действию гипоксической гипоксии по выживаемости.

Динамика и особенность наблюдаемых изменений отдельных показателей жизнедеятельности экспериментальных животных свидетельствуют о том, что в первых группах животных наступали явления адаптации к воздействиям гипоксического характера.У вторых групп

100 животных сдвиги по ряду показателей имели выраженную патологическую направленность. Особенно показательными оказались различия в общей резистентности при острой гипоксической нагрузке. "Первые" животные, несмотря на большую общую продолжительность воздействия на них неблагоприятных факторов (окись углерода, гипо-ксическая гипоксия), оказались более устойчивыми по сравнению с контрольными и с группами "вторых" крыс.

Что же касается животных, подвергавшихся воздействию эпихлоргидринэ и стирола, то характер и степень сдвигов у первых и вторых групп крыс были практически одинаковыми и носили выраженный патологический характер.

Это подтверждается и фактом снижения их устойчивости к острому гипоксическому воздействию.

Вероятно, большая эффективность приспособительных реакций у "первых" животных является общей эволюционно обусловленной закономерностью преимущественно для тех неблагоприятных факторов, в механизме действия которых преобладает наиболее общий процесс связанный с нарушением кислородного баланса организма.

- 101 -0БСУ1ДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Основная цель работы состояла в сравнительном изучений ответных реакций животных разного возраста на острые и хронические воздействия неблагоприятных факторов различной природы.

Рассмотрение литературы, касающейся этого аспекта проблемы онтогенеза, позволило сформулировать следующую рабочую гипотезу:

- онтогенетические различия в чувствительности й уеяойяиво-сти к неблагоприятные внешним воздействиям в значительной мере определяются интенсивностью и природой вреднего агента;

- наиболее выраженные различия между крайними онтогенетическими группами следует ожидать при сравнении реакций на острые 'и хронические воздействия неблагоприятных факторов гипоксической и иной природы;

- функциональная активность гипофиз-адреналовой системы с увеличением возраста снижается;

- последствия длительного воздействия неблагоприятных факторов гипоксической природы могут определяться периодом онтогенеза, к которому приурочено начало действия вредного агента.

Результаты диссертационного исследования целесообразнее всего обсудить именно в аспекте проверки основных положений этой рабочей гипотезы. Специальный раздел работы был посвящен обоснованию наиболее значимых в функциональном отношении онтогенетических периодов.

В отличие от многих аналогичных исследований, посвященных, как правило, лишь какому-либо одному периоду онтогенеза (эмбриональный, новорожденность, половозрелый, старческий и др.),нами был взят более широкий возрастной диапазон. Опыты проводились на белых крысах-самцах, исследовались животные в возрасте 0,5; 1,0; 3,0; 6,0; 9,0; 26,0 месяцев. При этом можно было проследить некоторые общие закономерности возрастных изменений практически в течение всей жизни животных.

Следующая отличительная особенность нашей работы состояла в том, что животные разного возраста обследовались одновременно по целому ряду показателей, характеризующих состояние различных систем.

Сопоставляя результаты собственных наблюдений с данными литературы, отметим, что абсолютные значения отдельных показателей варьируют весьма широко. В частности, в возрастном диапазоне от 0,5 до 26 месяцев в одинаковые онтогенетические периоды, по данным разных авторов, потребление кислорода у белых крыс колебалось от 2-х до Ю см3 на 100 г массы тела в I мин (Эрматовэ, 1965; Розанова, 1968; Западнюк и др., 1983). Содержание лейкоцитов колеблется от 6,6 до 18,7 тыс. в X мм3, эритроцитов - от 6,0 до 7,0 млн в I мм3, ЛКГГ в крови - от 30 до 65 пмоль/л,кор-тикостерона - от 70 до 360 нмоль/л а т.д. (Сув Лень Фень, I960; Бидменко и др., 1979; Држевецкая, Бутова, 1985; Шаляпина и др., 1987; Юрчовичева и др., 1988; Walker et al.,I986).

Полученные в наших опытах значения, характеризующие возрастную норму вышеперечисленных и других показателей, согласуются с результатами целого ряда исследователей (Трахтенберг и др.,1978; Кигель и др., 1981; Мэркосян, 1982; Хэрабаджэхьяв и др., 1982; Западнюк и др., 1983; Шаляпина и др., 1987). Не противоречит литературным данным я установленная вами возрастная динамика основных показателей. Это касается изменений потребления кислорода в зависимости от возраста животных. Повышенный уровень потребления кислорода у животных раннего периода онтогенеза,затем снижение и стабилизация его, начиная с момента завершения полового созревания, был обнаружен Д.У.Эрмэтовой (1965), О.В.Кэйейвой (1979), Л.П.Аксеновой (1985) и др. Подтверждается факт возрастания до 9-месячного возраста белка в крови и стабилизация его в последующем (Ташев и др., 1977; Кигель и др., 1981; Зэпад-нюк и др., 1983). Находит подтверждение установленная вами динамика изменения с возрастом активности каталазы печени, изменения в периферической крови содержания эритроцитов, лейкоцитов, эозинофилов (Саноцкий, Уланова, 1975; Бидиенко и др., 1979; Вос-кресевский и др., 1982; Серова и др., 1988; Klinger, 1982).

Есгествевво, что выделение той или иной возрастной группы в значительвой мере зависит от характера выбрэввых показателей и общего принципа периодизации. Многие при этом за основу берут анэтомо-физиологические особеввости животных, интенсивность их роста, поведенческие реакции, изменения в половой сфере и др. (Аршавский, 1980; Западвюн И Др., 1983; LiBsal:,Endrocsir i960).

В соответствий с этим у крыс выделяют 1У периода: период молочного кормлевия, период полового созревания, репродуктивный период и период выраженных старческих изменений (Западнюк и др., 1983). Основные критерии - масса тела, охват грудной клетки,длина тела, длина хвоста и др. Каждый из этих 4-х периодов, в свою очередь, делится на подпериоды. В частности, в периоде молочного кормления выделяют возрастные группы новорожденных и подсосных; в периоде полового созревания - инфантильных и ивенильвых. В репродуктивном периоде (от 5 до 18 месяцев) выделяют молодых и зрелых, а в периоде выражеввых старческих изменений (от 19 до 40 месяцев) - предстарческую, старческую и предельно-старческую возрастные группы. Представляется, что такая детализация онтогенеза ва освовавии указанных анатомо-физиологических показателей развития животных не совсем правомерна.

В частности, она входит в противоречие с данными ряда авторов, которые относят крыс в возрасте 3-х месяцев к половозрелым (Сахаров, 1933; Шехавов, 1977; Гиляров, 1989). Практически показатели прироста массы тела, длины тела и хвоста, начиная с трехмесячного возраста, не дают возможности надежно разделить крыс по периодам онтогенеза. В целом следует сказать, что вопросы возрастной периодизации лабораторных животных, и в частности белых крыс, разработавы недостаточно. В настоящее время отсутствуют четкие критерии для определения их возраста. Нами с целью обоснованного выбора наиболее значимых в функциональном отношении периодов овтогевеза был реализован следующий подход. Выделялись те периоды онтогенеза, в которые имели место выраженные измевевия или стабилизация большинства изучаемых показателей, характеризующих адаптивные возможности организма. При этом оказалось, что на протяжении онтогенеза есть периоды, когда зэ сравнительно короткие промежутки времени отдельные показатели функционального состояния организма колеблются весьма существенно. Наличие таких периодов отмечается многими исследователями (Кол-' чинская, 1973; Никитин, 1975; Држевецкая, 1987).

По нашим данным, в этом отношении выделились крысята в возрасте II дней. Они отличались повышенным уровнем потребления кислорода (5 см3 02/Ю0 г в мин). В процессе онтогенеза этот показатель стабилизировался, достигнув величины 2,2 см3 С^ДСЮ г в мин к трехмесячному возрасту. Этот уровень потребления кислорода сохранялся без существенных изменений вплоть до наступления старости (26 месяцев).

У 14-двевных крысят, в отличие от животных более поздних возрастных периодов, обнаружено относительно сниженное количество эригроцитов и гемоглобина в периферической крови.При этом следует учитывать, что эритроциты крысят этого возраста содержат фетальный гемоглобин, железо которого обладает повышенным сродством к кислороду (Клиорив, Тиунов, 1974; Маркова, Калиниче-ва, 1987).

У I^-дневных крысят отмечена пониженная активность каталазы печени и относительно повышенная активность пероксидазы крови. Вероятно, это связано с возрастными особенностями завершающих этапов окислительных процессов, которые вй многом зависят от активности флэвопрогеиновых ферментов (Абрамова, Оксенгендлер, 1985; Тиунов, 1986; Хочачкэ, Сомеро, 1988).

У животных в возрасте Ы дней обнаружен относительно повышенный уровень АКГГ в плазме крови. Содержание аскорбиновой кислоты в надпочечниках при этом соответствовало уровню, характерному для половозрелых животных. С увеличением возраста, вплоть до 26 месяцев, содержание аскорбиновой кислоты в надпочечниках практически оставалось неизменным. Наблюдаемые изменения в сочетании с данными пробы Торна и увеличенным значением "индекса резистентности" расцениваются нами как свидетельство повышенной функциональной активности гипофиз-адреналовой системы. На повышенную активность эндокринного аппарата в ранние стадии онтогенеза обращают внимание многие исследователи (Гращенко^ Кассиль, 1966; Лейбсон, Плисецкая, 1966; Lissak, Endroezi, I960; Ventura, 1982 и др.).

Приведенные данные явились основанием для выделения животных в возрасте 14 дней в специальную группу, условно названную "молодые". Для этой группы характерны специфические, не свойственные взрослому организму, сдвиги функционального состояния отдельных систем, ответственных за устойчивость организма к кислородному голоданию. Кроме того, эта группа характеризуется повышенной активностью гипофиз-вадпочечниковой системы, что в ковечном итоге может обсуловить повышенный уровень веспецифичес-кой резистентности (Горизонтов, Протасова, 1968; Укше,1970; Васильев и др., 1974; Меерсон, 1981; Тигрэнян, 1988; Selye, 1956, 1974).

Следующая возрастная группа, существенно отличающаяся от других по характеру и уровню изменений изучаемых показателей,- трехмесячные крысы, условно вазваввые "взрослые". У животвых этого возраста большинство изучаемых показателей достигало такого уровня, который в последующем длительно не менялся. По данным многих авторов, в трехмесячном возрасте у крыс завершается формирование основных систем (Сахаров, Х933; Красникова, 1975; Трзхтен-берг И др., 1978; Гунько и др., 1987). Как уже отмечалось, к трехмесячному возрасту стабилизируется уровень потреблевия кислорода. Эти данные согласуются с результатами Д.У.Эрматовой (1965) и Л.П. .Аксеновой (1985), исследовавших возрастные особенности основного обмена белых крыс. К трехмесячному возрасту содержание эритроцитов и количество гемоглобина в периферической крови крыс по сраввевию с группой "молодые" повышается,достигая соответственно 6 млн/мм3 и 140 г/л. С возрастом значение этих показателей практически не меняется. Аналогичный характер носили изменения содержания лейкоцитов, эозинофилов и общего белка в периферической крови.

По мневшо ряда исследователей, устанавливающийся к трехмесячному возрасту уровень содержания форменных элементов крови и содержание в ней общего бежа свидетельствуют о завершении формирования систем, обеспечивающих защитные функции крови (Аршав-ская, 1966; Рагузин, 1987).

Старыми" мы назвали третью возрастную группу крыс (26 месяцев). Следует обратить внимание, что содержание кортикостерона в крови "взрослых" и "старых" крыс примерно одинаково. Однако оно больше, чем у "молодых" 14-дневных животных.

Резервные возможности гипофиз-адреналовой системы по результатам пробы Торна, содержанию аскорбиновой кислоты в надпочечниках у животных этих возрастных групп (3 месяца и 26 месяцев) были также одинаковыми. Однако "индекс резистентности", характеризующий уровень функциональной активности гипофиз-адреналовой системы (Васильев и др., 1966),у "старых" крыс (26 месяцев) был сниженным. Вместе с тем у "старых" крыс имело место увеличение содержания ДНЗТ в крови. Вероятно, это связано с тем, что периферические звенья гипотэлэыо-гипофиз-адреваловой системы с возрастом становятся менее чувствительными к действию тропных гормонов (Дильман, 1987; Фролькис, 1988; Riegie, 1976). Снижение функциональной активности гипофиз-адреналовой системы в возрастном диапазоне от 14 дней до 26 месяцев отмечалось многими исследователями (Фу рдуй и др., 1987; Шаляпина и др., 1987; Фролькис, 1988; Walker et al.,1986).

Таким образом, результаты комплексных исследований функционального состояния белых крыс в возрастном диапазоне от 14 дней до 26 месяцев и их обсуждение позволяют выделить три возрастные группы, существенно отличающиеся в ряду исследованного возрастного периода. Это "молодые" (14 дней), "взрослые" (3 месяца) и "старые" (26 месяцев) крысы.

Приступая к обсуждению результатов сравнительной оценки ответных реакций организма разного возраста на воздействие неблагоприятных факторов разной природы и разной интенсивности, необходимо отметить, что в литературе в этой связи обычно используются такие понятия, как адаптация, пластичность, реактивность, чувствительность, устойчивость и др. (Фролькис, 1966; Розанова,

1968; Меерсон, 1981; Сиротинин, 1981; Адо, 1985; Березовский, 1986; Карэш и др., 1988).

В наших исследованиях мы широко использовали термины чувствительность и устойчивость. В связи с отсутствием строго очерченного физиологически содержания этих терминов считаем необходимым сделать следующие уточнения. Чувствительность в физиологическом смысле близко примыкает к таким понятия^, как возбудимость и порог раздражения (Фролькис, 1966; Розанова, 1968; Ко-сицкий, 1985). По отношению к действию химических веществ за критерий чувствительности принимается максимальная доза или концентрация, вызывающая специфическую для данного вещества реакцию со стороны отдельных систем организма (Розанова, 1968; Голиков и др., 1986). В определенном смысле это приближается к понятию порога острого или хронического действия, определение которых является основой для расчета предельно-допустимых концентраций в промышленной токсикологии и др. (Беспамятнов и др.,1975).

Понятие устойчивость включает все ответные реакции организма, обеспечивающие поддержание гомеостаза. Интегральным критерием оценки устойчивости может служить выживаемость (Фролькис, 1966; Кассиль, 1978). Говоря о различиях между понятиями чувствительность и устойчивость, следует отметить, что минимально действующие и смертельные дозы и концентрации большинства химических веществ для животных разного возраста весьма существенно различаются (Лазарев, 1965; Розанова, 1968; Маркова, Кэлини-чева, 1983). Дело в том, что механизм действия одних и тех же ядов при хроническом и остром воздействий с летальным исходом может быть разным (Укше,1970; Тиунов, Кустов, 1980).

При изучений возрастных особенностей ответных реакций организма на острые воздействия неблагоприятных факторов, в основном, использовался показатель выживаемости, характеризующий общую устойчивость.

Установлено, что к действию факторов гипоксической природы ("подъемы" в барокамере, интоксикация окисью углерода) наиболее устойчивыми оказались "молодые" и "старые" животные. В то же время при острой интоксикации стиролом более устойчивыми оказались крысы возрастной группы "взрослые".

Факт повышенной устойчивости животных ранних периодов онтогенеза к гипоксии разного типа отмечался давно и многими исследователями (Броув-Секар, 1858; Стрельцов, 1938; Колчинская,19б4; Сйротинин, 1981; Березовский, 1986; Ebrt, 1878; Shelley, 1971; Jacobi, Brodly, 1989 И др.).

Наиболее вероятным объяснением повышенной устойчивости молодых животных к острым гвпоксическим воздействиям является высокий исходный энергетический потенциал тканей и возможность перехода на гликолигический путь энергообмена (Гармэшевз, Константинова, 1978; Shelley, 1971). При этом следует учитывать, что высокий уровень обменных процессов возможен при достаточном поступлении в кровяное русло гормонов коры надпочечников (Укше, 1970; Васильев и др., 1974; Старкова, 1989; Asmore* Morgan, 1967; Thompson, Ъхргаап, 1974).

Результаты нашего исследования согласуются с этими данными. Наибольшая функциональная активность гипофиз-адреналовой системы была обнаружена в группе "молодых" животных. Под влиянием ги-поксйческих воздействий у этих крыс отмечалось повышенное по сравнению с группой "взрослых" и "старых" содержание в крови кортикостеронэ. В целом имеются основания связать повышенную устойчивость "молодых" животных к острому действию неблагоприятных факторов гипоксической природы с особенностями обменных реакций, протекающих на фоне повышенной функциональной активности гипофиз-адреналовой системы.

Вместе с тем, требуют объяснения два других факта - повышенная устойчивость к гипоксии "старых" животных при сниженной функциональной активности гипофиз-адреналовой системы и сниженная устойчивость "молодых" и "старых" по отношении к острой интоксикации стиролом. Установленное нами снижение с возрастом функциональной активности гипофиз-адреналовой системы подтверждается данными многих исследователей и согласуется с современными взглядами на механизм старения (Никитин, 1976; Фролькис, 1982; Голубев, 1988; Хмельницкий, Ступина, 1989; Sato, Tauchi, 1978; nifos, 1982).

Еще в 30-х годах А.Л.Богомолец подчеркивал, что снижение адаптационных возможностей организма является основной особенностью старения. В последующем эта гипотеза получила широкое развитие и подтверждение (Голубев, 1988; strehler, 1977). Вместе с тем, В.В.Фролькис (1970) выдвинул положение о том, что при старении происходит не только ослабление, но и мобилизация приспособительных механизмов. Согласно этой концепции, старение -не пассивный процесс разрушения структур и функций организма, а формирование нового уровня приспособления к среде. В целом возникновение приспособительных механизмов с увеличением возраста рассматривается как эволюционво обусловленная закономерность сложного биологического процесса старения (Голубев, 1988; Фролькис, 1988). Мы склонны рассматривать обнаруженное нами снижение с возрастом функциональной активности гипофиз-адреналовой системы как элемент возрастной адаптации. При этом находит объяснение факт повышенной по сравнению со "взрослой" возрастной группой устойчивости к гипоксии "старых" животных.

Данные' литературы свидетельствуют, что приспособительные изменения различны в разные онтогенетические периоды (Аршавский, 1980). В частности, известно, что с возрастом снижается интенсивность тканевого дыхания, ослабляется окислительный путь образования энергии (Богацкая а др., 1984; Коркушко и др., 1987). Одновременно могут возникать приспособительные изменения, способствующие накоплению энергетического потенциала, - усиливается гликолиз, увеличивается сопряженность процессов окисления и форсфорилирования. Так, величина коэффициента Р/0 при окислении «t-кетоглютаровой кислоты у одномесячных животных - 2,54, -а в старости, благодаря снижению интенсивности дыхательного коэффициента, Р/0 возрастает до 3,20 ( Богацкая, 1962). Такая направленность изменений окислительных процессов может привести к увеличению количества вновь образующихся мэкроэргических связей на единицу включающегося в обмен кислорода. Результатом этого может явиться увеличение устойчивости организма к гипоксии. Необходимо сразу отметить, что адаптивность вышеописанных возрастных изменений окислительных процессов относительна. В определенных ситуациях ослабление свободного окисления может оказаться нецелесообразным.

Обсуждая факт повышенной устойчивости к гипоксии "молодых" и "старых" животных, следует также учитывать механизм общих защитных реакций при остро развивающейся гипоксии. При этом весьма существенным является вызываемое нервно-рефлекторным путем усиление функции внешнего дыхания и кровообращения, повышение концентрации и общего содержания гемоглобина циркулирующей крови. Эти реакций возникают очень быстро в ответ на острую гипоксию ш протекают легче и полнее под влиянием кортикойдов (Барба-шова, 1961; Укше, 1970; Меерсон, 1973; Васильев и др., 1974).

Естественно, реализация этих гормональных влияний требует наличия полноценно функционирующих периферических систем, в данном случае сердечно-сосудистой, дыхательной и некоторых др. Известно, что с возрастом функциональные возможности этих систем снижаются (Чеботарев ш др., 1979; Фролькис, 1982; Hartung, 1975; Horak et al*, 1979). Добавочная повышенная стимуляция кортикомдами может привести к быстрому их истощению, поскольку особенностью этих нервно-рефлекторных механизмов адаптации является относительно небольшая мощность (Фролькис, Безруков, 1982).С этих позиций сниженная функциональная активность гипофиз-эдренэловой системы у "старых" животных применительно к обеспечению их устойчивости к гипоксии представляется целесообразным сдвигом,носящим адаптивный характер.

Онтогенетические особенности устойчивости, обнаруженные нами по отношению к острому действию неблагоприятных факторов гипоксической природы, оказались иными при воздействии стирола. Группы "молодых" и "старых" крыс были менее устойчивыми, чем "взрослые".

В литературе имеется много данных, свидетельствующих о том, что, проявляя повышенную устойчивость к гипоксии, "молодые" животные оказываются менее устойчивыми к острому действию ряда химических веществ (Аршавский, 1967; Крэсовский й др., 1969; Власова, 1972; Авилова и др., 1974; Парамонова, 1981; Teaet al»» 1966; Calabrese, 1986). По отношению к некоторым ядам (барбитураты, хлороргзвические соединения и др.) возрастных различий в чувствительности обнаружено не было (Аршавская, 1948; Маркова, Калиничева, 1983; Teaiy et al*, 1966; Shmavonian et al.r 1970). При действии стирола, эпихлоргидрина, гиперизэ и формальдегида наиболее чувствительными оказались "молодые" и "старые" животные (Лазарев, 1965; Савченко, 1968; Ьилова и др., 1974; Красникова, 1975; Аксенова, 1985). Вероятнее всего, обнаруживаемые различия в устойчивости "молодых11 и "старых" животных по отношению к токсическому действию разных химических веществ объясняются спецификой механизма их действия. Существенным является то обстоятельство, что в патогенезе большинства из перечисленных ядов гипоксия не является ведущим компонентом (EXotaara et al., 1979; Vainio et al., 1979).

Отличия возрастной адаптации к факторам гипоксической и не-гипоксической природы были обнаружены нами и при некоторых других формах эксперимента. Обсуждение этих фактов целесообразнее сделать с учетом всех данных нашего исследования.

По той же схеме, что и при остром воздействии, проводились эксперименты с целью изучения возрастных особенностей ответных реакций на хроническое действие неблагоприятных факторов разной природы. В качестве вредных факторов применялись гипоксическая гипоксия (периодические "подъемы" в барокамере) и смесь химических веществ в малых концентрациях (аммиак, формальдегид, толуол, хлороргавические соединения). Общая продолжительность хронического эксперимента - 90 суток.

Различий в чувствительности между группой "молодых" и "старых" животных обнаружено не было. По мере увеличения продолжительности воздействий общее состояние животных всех возрастных групп ухудшалось. В группах "молодые" и "старые" изменения, носившие патологический характер, были выражены в большей степени. Обнаруженный факт подтверждается данными ряда исследователей. В частности, токсичность аминазина, резерпина и эзерина при хроническом применении у крысят была большей по сравнению со взрослыми крысами (Елзнцев, 1966; Розанова, 1968). Аналогичные данные получены при хроническом действии различных транквилизаторов (Veary et al., 1964; Hoffeld, Webster* 1965).

Как можно объяснить эти факты, почему в случае хронического действия "молодые" и "старые" животные оказываются одинаково более чувствительными, чем "взрослые", и почему нет различий в этом отношении в зависимости от природы вредного воздействия?

Мы склонны связывать это со специфическими особенностями хронического действия фэкторов малой интенсивности. Ответные реакции организма на хроническое воздействие существенно отличаются от реакций на острое воздействие. При острых воздействиях на смертельном уровне в большей мере проявляется специфический механизм действия повреждающего фактора (Меерсон, Пшевни-ковэ, 1988).

В случае хронического действия между реакциями защиты и проявлениями недостаточности той или иной функциональной системы складываются особые отношения. Процесс, как правило, течет фаз-но. В начале хронического воздействия в ответ на нарушение постоянства внутренней среды организма вступают в строй различные защитно-приспособительные механизмы. Работа этих механизмов восстанавливает нарушенный гомеостаз и, по мере развития процесса, совершенствуется, становится более экономной. При этом функции многих защитно-приспособительных систем нормализуются. Однако, если вредное влияние, вызвавшее определенные сдвиги защитно-приспособительных систем, будет продолж-эгься или возрастет по интенсивности, наступает "срыв" защитных механизмов и начинают проявляться признаки недостаточности функций (Голиков и др., 1986; Меерсон, Пшенниковэ, 1988). При этом особое значение имеют неспецифические, универсальные реакции адаптации, такие, например, как общий адаптационный синдром (Selye, 1956, 1974).

Стресс, развивающийся при хроническом действии факторов малой интенсивности, характеризуется постепенной мобилизацией и расходованием адаптационных резервов. Хорошо известна периодизация реакций стресса. Первая стадия - мобилизация адаптационных резервов - сопровождается формированием новой "функциональной системности" организма, адекватной новым экстремальным требованиям среды (Воробьев и др., 1976; Barchfield, 1979). Затем следует стадия устойчивого расходования адаптационных резервов и, наконец, стадия их истощения. Именно с учетом этих общих закономерностей и представлений о реагировании организма на хронические воздействия и следует, как нам кажется, обсудить результаты хронического эксперимента. Длительное воздействие смеси химических веществ и гипоксической гипоксии в группах "молодых" и "старых" животных приводило практически к однотипным фазным изменениям со стороны гапофиз-эдреналовой системы. По данным об изменениях содержания AKTF и кортикостерона в крови, аскорбиновой кислоты в надпочечниках, массовых индексов гипофиза и надпочечников, показателя пробы Торна и "индекса резистентности" в ранние сроки воздействия имела место активация этой системы, а в конце эксперимента - ее угнетение.

Е концу трехмесячного периода воздействия в группах "молодые" и "старые" снижались содержание лейкоцитов и эритроцитов в периферической крови и каталазвая активность печени.

В группе "взрослые" не отмечено характерных для стрессорной реакции фазных изменений показателей, характеризующих функциональную активность гипофиз-адреваловой системы. Изменения отдельных показателей общего состояния животных были выражены в меньшей степени. Нами было показано, что исходное состояние функциональной активности гипофиз-адреваловой системы у "молодых" и "старых" животных различно; с увеличением возраста этв активность уменьшается. Для обеих крайних возрастных групп (в отличие от "взрослых") характерно выраженное участие в ответных реакциях на хроническое воздействие неблагоприятных факторов гипофиз-ад-ренэловой системы и наступление изменений, свойственных фазе истощения. Общим для "молодых" и "старых" животных является недостаточная мощность гипофиз-адренэловой системы (Никитин, 1975; Држевецкая, 1987; Фролькис, 1988). У "молодых" это связано с незаконченностью процесса ее функционального созревания и координации с другими регулирующими системами, а у "старых" обусловлено сложными возрастными изменениями, которые, как выяснилось в случае острых воздействий, могут иметь адаптивное значение. При хроническом действии общая функциональная недостаточность гипо-физ-адреналовой системы у "молодых" и "старых" приводит к более выраженным изменениям по сравнению с группой "взрослые". Отсутствие при этом различий в зависимости от типа вредного действия (химические вещества и гипоксическая гипоксия), вероятно, обусловлено одинаковым механизмом влияния факторов малой интенсивности, реализующих свое вредное действие через неспецифический ответ гипофиз-адренэловой системы.

Рассмотренные данные касались особенностей ответной реакции на острые и хронические воздействия животных разного возраста. При этом не учитывается такой важный момент, как потенциальные возможности адаптации, присущие тому или иному возрасту. В связи с этим нами были предприняты специальные опыты. Хроническое действие неблагоприятных факторов гипоксической (ингаляционные затравки окисью углерода и периодические "подъемы" в барокамере) и негипоксической (интоксикация стиролом и эпихлоргидрином) природы приурочивалось поначалу к разным онтогенетическим периодам, а в конце эксперимента животные были в одинаковом возрасте. Таким образом, сравнивались две основные группы животных, одна - подвергавшиеся неблагоприятным воздействиям, начиная с 3-ыесячного возраста, в течение 9 месяцев, и вторая - начиная с возраста 10,5 месяцев в течение 1,5 месяцев. К концу эксперимента животные первой и второй групп были в одинаковом возрасте - 12 месяцев.

Интенсивность, динамика и направленность наблюдаемых изменений отдельных показателей жизнедеятельности экспериментальных животных свидетельствуют о том, что в первых группах наступают явления адаптации к воздействиям гипоксической природы. В частности, это выразилось в фазных изменениях потребления кислорода, повышении содержания эритроцитов, гемоглобина в периферической крови, в характере показателей, характеризующих функцию гипофиз-адреналовой системы. Повышение активности каталазы крови у этих животных мы также склонны рассматривать как одно из глубоких приспособительных изменений, направленных на удержание постоянства парциального давления кислорода в организме. Окислительные процессы, особенно на завершающих этапах окисления, во многом зависят от активности флавопротеиновых ферментов. В нормальных условиях тканевое дыхание на 80-90% протекает по главному пути окисления с участием ферментов цитохромной системы (Ленивджер, 1976; Хочачка, Сомеро, 1988).

Однако роль побочных путей окисления, в частности,через ау-тооксидабельные флэвиновые ферменты, может значительно возрасти в зависимости от условий, в которых находится организм (Чарный, 1961; Шэтемирова и др., 1990). С другой стороны, именно при действии флавопротеиновых оксидаз в организме образуется перекись водорода (Дикеи, Уэбб, 1961; Пзнченко и др., 1981; Тиунов,1986).

С приведенными выше соображениями хорошо согласуются данные ГЛ.Васильева (I960) относительно повышения гисгэмивэзной активности тканей под влиянием гипоксии. Дело в том, что гистами-наза относится к группе флавопротеиновых ферментов и при ее участии в ходе окислительного дезаминирования аминов образуется перекись водорода (Успенский, 1963; Ленинджер, 1976).

Таким образом, увеличение активности каталазы - фермента, разрушающего перекись водорода, может рассматриваться как'косвенное подтверждение интенсификации окислительных процессов.

Во вторых группах животных сдвиги по ряду показателей имели выраженную патологическую направленность. Особенно показательны* ми оказались различия в общей резистентности при острой гипоксической нагрузке в конце эксперимента. Животные первых групп, несмотря на большую общую продолжительность воздействия на них гипоксической гипоксии и окиси углерода, оказались более устойчивыми по сравнению с контрольными и со второй группой крыс. Что же касается животных, подвергавшихся хронической интоксикации стиролом и эпихлоргидрином, то характер и степень сдвигов у крыс первых и вторых групп были практически одинаковыми и носили патологический характер. Это подтверждается и фактом снижения их устойчивости к острому гипоксическому воздействию.

Резюмируя обсуждение, следует отметить, что эксперименты подтвердили основные положения рабочей гипотезы. Было установлено, что с увеличением возраста функциональная активность гипофиз-адреналовой системы снижается. Это снижение по отношению к острому действию неблагоприятных факторов гипоксической природы не оказало отрицательного влияния на устойчивость животных. В опытах, когда хроническое действие вредных факторов начиналось в разные периоды онтогенеза, также были обнаружены существенные различия в особенностях ответных реакций в зависимости от природы неблагоприятного агента. Вредные воздействия гипоксической природы (окись углерода, "подъемы11 в барокамере), в отличие от действия стирола и эпихлоргидрина, приуроченные поначалу к ранним периодам онтогенеза, приводили к развитию сдвигов адаптивного характера. В случае начала их действия в поздние периоды онтогенеза превалировали патологические изменения. Различия в ответных реакциях на хронические воздействия в зависимости от возраста, в котором это воздействие начинается, обнаруживаются и в клинике. Имеются сведения о более благоприятном течении бронхиальной астмы, начавшейся у людей в раннем возрасте (Ровинский, I962{ Bulien, 1952). Аналогичные наблюдения сделаны при заболевании почек (Гринбаум, Арьевэ, 1972). Наиболее подробно этот вопрос изучался по отношению к ишемической болезни сердца (Марченко, Васильев, 1971).

Возможно, обнаруженные особенности возрастной адаптации к факторам гипоксической природы являются проявлением общей эволю-ционно обусловленной закономерности. Это предположение находит подтверждение в представлении об особой роли кислорода в жизнедеятельности организма. По существу, любая активация функции клетки, ткани, органа, организма - это совершаемая с потреблением энергии работа, при которой обычно происходит преобразование одного вида энергии в другой.

Клетки живых многоклеточных организмов обычно не способны непосредственно использовать энергию химических связей молекул питательных веществ. Последние должны предварительно пройти многочисленные превращения, совокупность которых называется биологическим окислением. Необходимым компонентом процесса является кислород. При нарушениях процесса биологического окисления возникает состояние, называемое гипоксией. В процессе жизнедеятельности под влиянием постоянно меняющихся условий окружающей среды организм непрерывно борется за энергетическое обеспечение жизненных процессов. В определенном смысле - это борьба с гипоксией. Гипоксия является, безусловно, самым 'распространенным патологическим процессом. Она служит первичной патологической основой или вторично возникает при чрезвычайно разнообразных формах патологии, и в настоящее время можно с полным основанием считать, что почти при любом достаточно тяжелом заболевании имеет место гипоксический компонент. Весьма частое возникновение гипоксии объясняется тем, что сколько-нибудь значительных запасов энергии в доступной для непосредственного использования форме в организме нет. С другой стороны, известно, что в процессе эволюции живых организмов вырабатывается способность совершенствовать свои реакции по отношению к часто повторяющимся воздействиям факторов окружающей среды (Воложин, Субботин, 1987), Естественно, что это должно* было найти отражение и в онтогенетических особенностях адаптационных процессов.

В заключение считаем, необходимым высказать несколько соображений о возможных направлениях практического использования результатов нашей работы. Установленные различия возрастной адаптации к факторам гипоксической и иной природы - это, практически, различия в механизмах приспособления между неблагоприятными факторами, принимавшими участие в основном на всех этапах эволюции жрвых организмов, и факторами антропогенными, появившимися сравнительно недавно. Естественно, что эти различия следует учитывать при гигиеническом нормировании в быту и на производстве. Именно с учетом возрастных особенностей ответных реакций при хроническом воздействий газовыделений шз полимерных материалов по

- 121 результатам ваших исследований МЗ СССР было дано разрешение на применение 10 материалов в судостроении. Эти материалы вошли в "Единый для стран-членов СЗВ перечень синтетических материалов, допущенных по гоксиколого-гигиевическим показателям для применения в судосгроевии".

Различия в возрастной чувствительности при остром воздействии факторов гипоксической природы явились освованием для рекомендаций по выбору экспериментальных животных для оценки сравнительной токсичности продуктов горения полимерных материалов. Рекомендации вошли в "Единые для стран-членов СЭВ методические рекомендации по еэвитэрво-химическим и токсикологическим исследованиям судостроительных синтетических материалов".

Представляется, что результаты исследований могут быть использованы при решении практических вопросов фармакотерапии,физиологии труда и спорта, при выработке тактики направленной адаптации к действию экстремальных факторов, для прогноза исходов хронических заболеваний, патогенез которых связан с развитием гипоксии.