Автореферат и диссертация по медицине (14.02.01) на тему:Оценка отдаленных нейротоксических эффектов при экспериментальной интоксикации неорганическими соединениями ртути

3434123

На правах рукописи

ЯКИМОВА Наталья Леонидовна

ОЦЕНКА ОТДАЛЕННЫХ НЕЙРОТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ НЕОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ РТУТИ

14.02.01 - гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 5 мд? 2910

Иркутск-2010

003494123

Работа выполнена в Ангарском филиале Учреждения Российской академии медицинских наук Восточно-Сибирского научного центра экологии человека Сибирского отделения РАМН Научно-исследовательском институте медицины труда и экологии человека.

Научный руководитель: Член-корр. РАМН, доктор медицинских наук,

профессор Рукавишников Виктор Степанович

Научный консультант:

доктор медицинских наук Соседова Лариса Михайловна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

профессор Симонова Елена Васильевна

кандидат медицинских наук Безгодов Игорь Викторович

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии медицинских наук НИИ комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний СО РАМН (г. Новокузнецк)

Защита диссертации состоится «д г. в // часов на заседании

диссертационного совета Д.208.032.02/при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Иркутский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу: 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Иркутский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Автореферат разослан «7^ 10 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор

Лемешевская Е.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Вопросы отдаленных последствий действия химических веществ различной природы, обладающих тропностью к нервной ткани, являются актуальной, но вместе с тем мало изученной медико-социальной проблемой (Рыжкова М.Н., Думкин В.Н., 1980; Шульга В.Я. с соавт., 2008). В числе приоритетных направлений многие годы остаются исследования токсических эффектов неорганических соединений ртути (НСР), поскольку ртуть, являясь глобальным загрязнителем, обладая выраженными кумулятивными и нейротоксичны-ми свойствами, продолжает использоваться во многих отраслях промышленности и в быту. По данным Г.Г. Онищенко (2008) в РФ продолжает расти удельный вес отравлений ртутью, составляющий в структуре профессиональных интоксикаций за 2003-2007 гг. от 5,7 до 15 %. В большинстве субъектов РФ по-прежнему отмечается неудовлетворительная ситуация с утилизацией ртутьсодержащих отходов, загрязненного ртутью оборудования и строительного мусора, несмотря на проводимую работу демеркуризационных предприятий, осуществляющих их централизованный сбор и хранение (Онищенко Г.Г., 2009). Не менее актуальной является и проблема загрязнения ртутью жилых и общественных зданий, в том числе школ и детских дошкольных учреждений (Ефимова Н.В., 2001; Рукавишников B.C. с соавт., 2007).

Восточная Сибирь является территорией, концентрирующей крупные химические комбинаты, такие как ОАО «Усольехимпром» и ОАО «Саянскхимпласт», на которых в процессе производства хлора и каустика многие годы использовалась металлическая ртуть. Загрязнение ртутью промышленных площадок предприятий, территорий защитной и селитебной зон, бассейна р. Ангары - придонной воды и речного участка водохранилища ниже выпусков сточных вод, акватории Братского водохранилища, может способствовать возникновению новых случаев ртутной нейроинтоксикации у работающих и населения прилежащих территорий (Ефимова Н.В., 2001; Безгодов И.В., 2005).

Многолетними исследованиями АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ установлено, что у больных с ртутной интоксикацией в отдаленном периоде наблюдается прогрессирование токсической энцефалопатии (ТЭ) (Андреева O.K., 2002; Лахман О.Л., Колесов В.Г., 2003; Лахман О.Л., Рукавишников B.C., 2008).

Несмотря на то что вопросам патогенеза, клиники, диагностики и лечения токсических поражений головного мозга, вызываемых НСР, уделялось много внимания (Терещенко Л.Г., 1989; Костова В., 1995; Андреева O.K., 2002; Maлов A.M., 2004 и др.), до настоящего времени остаются практически нерешенными проблемы, касающиеся особенностей течения ртутной интоксикации и механизмов поражения нервной системы (НС), лежащие в основе формирования отдаленных эффектов нейротоксичности. Отсутствуют данные о патофизиологических аспектах прогредиентного течения отдаленных последствий воздействия НСР, что обусловливает актуальность проведения настоящих исследований.

Успешное решение данной проблемы возможно при экспериментальном моделировании, позволяющем получить наиболее полную информацию о морфо-функциональных нарушениях центральной нервной системы (ЦНС) при интоксикации различными НСР, что, в конечном итоге, может быть направлено на разработку профилактических мер и на установление базовых «мишеней» для терапевтического воздействия. С этих позиций, оценка поражения НС при развитии отдаленных последствий воздействия НСР остается недостаточно изученной.

Диссертация выполнена по основному плану НИР АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ в соответствии с приоритетным направлением СО РАМН «Выявление системных и молекулярных механизмов формирования патологии в регионе Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера» и критической технологии РФ «Снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф».

Цель работы:

Выявить особенности формирования отдаленных нейротоксических эффектов воздействия техногенных загрязнителей на примере паров металлической ртути и сулемы (экспериментальные исследования).

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

1. Ретроспективно оценить загрязненность ртутью воздуха рабочей зоны в производстве хлора и каустической соды в ОАО «Усольехимпром» и «Саянскхим-пласт», а также динамику выявляемости хронической ртутной интоксикации у работающих.

2. Изучить функциональное состояние нервной системы у белых крыс при воздействии парами металлической ртути и сулемой в динамике постконтактного периода на основании исследования общей двигательной активности, биохимических и нейрофизиологических показателей, морфологических изменений нервной ткани.

3. Выявить общие закономерности и особенности поражения нервной системы при воздействии на белых крыс парами металлической ртути и сулемой.

4. Разработать экспериментальную модель энцефалопатии у животных в отдаленном периоде интоксикации.

Научная новизна и теоретическая значимость работы. Установлен высокий уровень формирования хронической ртутной интоксикации (ХРИ) у лиц, работавших в цехах ртутного электролиза или занятых на проведении дезактивирующих и демонтажных работ, обусловленный 2-8-кратным превышением предельно допустимых концентраций (ПДК) ртути в воздухе рабочей зоны.

Получены новые данные о закономерностях поражения ЦНС белых крыс в отдаленном периоде интоксикации НСР, характеризующиеся нарастанием нарушений с течением времени и сопровождающиеся снижением в динамике постконтактного периода ориентировочно-исследовательского поведения, общей двигательной активности, усилением тревожно-депрессивного состояния, нестабильностью амплитуды доминирующих ритмов, увеличением латентности и длительности коркового ответа при проведении теста со зрительными вызванными потенциалами (ЗВП), изменением формы основных пиков. Впервые установлены особенности формирования

нейроинтоксикации в отдаленном периоде, вызванной парами металлической ртути, характеризующиеся развитием у белых крыс нарушений мышечного тонуса, нарастанием внутривидовой агрессивности, в то время как у особей с интоксикацией сулемой отсутствовали агрессивность в поведении и изменения мышечного тонуса.

Получены новые данные о влиянии интоксикации сулемой на биоэлектрическую активность мышц задних конечностей белых крыс, характеризующиеся нарушением проведения импульса: уменьшением амплитуды и увеличением латентности М-ответа, сохраняющихся длительный период.

Установлено, что при устранении контакта с НСР тяжесть симптомов ТЭ нарастает с течением времени постконтактного периода. Доказано, что выраженность патологических нарушений ЦНС выше при воздействии парами металлической ртути, чем сулемой.

Практическая значимость работы. Научно обоснован перечень информативных показателей, верифицирующих патологическое состояние ЦНС при формировании ртутной ТЭ в эксперименте: двигательная и ориентировочно-исследовательская активность; тревожно-депрессивное состояние; фоновая активность электроэнцефалограммы (ЭЭГ), стимуляционные пробы ЭЭГ: случайная фотостимуляция (ФСС), фотостимуляция (ФС) с частотой 2 Гц, ЗВП; морфологическое состояние ткани головного мозга; мышечный тонус и внутривидовая агрессивность.

Для профилактики развития и прогрессирования ХРИ в постконтактном периоде лицам, работавшим ранее в цехах по производству хлора и каустической соды методом ртутного электролиза или принимавшим участие на демонтаже оборудования остановленного производства, а также больным ХРИ рекомендован длительный мониторинг за состоянием здоровья с ежегодным проведением ЭЭГ с нагрузочными пробами.

По материалам исследований впервые разработана экспериментальная модель на животных и получен патент на изобретение «Способ моделирования отдаленной токсической энцефалопатии» № 2341828 от 20.12.2008 г. Научно обоснован способ диагностики отдаленной токсической энцефалопатии, на который получено положительное решение о выдаче патента (№ заявки 2007140216/14(044018) от 21.08.2009 г.). Разработаны и внедрены в научно-практическую деятельность АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ рационализаторские предложения № 564 «Усовершенствование камеры для выработки пищедобывательного двигательного рефлекса» и № 573 «Усовершенствование конструкции «вращающегося стержня»-устройства для изучения мышечной силы и координации движений животных». Результаты исследований используются в практической деятельности Восточно-Сибирского филиала ФГУЗ «Федеральный Центр Гигиены и Эпидемиологии по железнодорожному транспорту» (акт внедрения от 30.11.2009 г.).

Положения, выносимые на защиту:

1. Следствием воздействия паров металлической ртути и сулемы на белых крыс является прогрессирующее в отдаленном постконтактном периоде пораже-

ние нервной системы, характеризующееся снижением в динамике двигательной и ориентировочно-исследовательской активности, нарастанием негативно-эмоционального состояния, нейрофизиологическими и морфологическими изменениями ткани головного мозга.

2. Экспериментальное моделирование ртутной токсической энцефалопатии должно заключаться в длительном (до 7 недель) ингаляционном введении паров металлической ртути в концентрации 0,61 ± 0,05 мг/м3 с регистрацией результатов исследований дважды в динамике постконтактаого периода, что позволяет изучать особенности формирования патологии нервной системы белых крыс в отдаленном постконтактном периоде ртутной интоксикации.

3. Разработанную экспериментальную модель ртутной энцефалопатии следует использовать для оценки отдаленных нейротоксических эффектов в гигиенических исследованиях.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований были доложены и обсуждены на: Межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 85-летию ГСЭС РФ (Иркутск, 2007); VI Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2007); Всероссийской конференции молодых ученых «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи» (Улан-Удэ, 2007); 2-м международном форуме «Окружающая среда и здоровье человека - 2008» (Санкт-Петербург, 2008); Межрегиональной научно-практической конференции «Современные технологии в системе медико-психологической и медицинской реабилитации лиц опасных профессий» (Листвянка, 2008); 3-м Съезде токсикологов России (Москва, 2008); Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 10-летию организации Научных центров ВСНЦ СО РАМН (Иркутск, 2008); V Конференции молодых ученых России «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2008).

Личный вклад автора. Автором сформулированы цель и задачи исследований, определены объекты, методы и объем работы. Проведена статистическая обработка и анализ результатов исследования содержания химических веществ в воздухе рабочей зоны ОАО «Саянскхимпласт» и «Усольехимпром» и выявляемое™ ХРИ у работающих в контакте с ртутью на основании данных углубленного медицинского обследования. Осуществлены экспериментальные исследования, выполнено формирование базы данных и обработка полученных результатов, проведено их обобщение и обсуждение, выполнено оформление диссертации, подготовлены публикации по теме диссертации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 2 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Содержит 43 рисунка, 22 таблицы, приложения. Изложена на 168 страницах. Список литературы содержит 212 источников, 165 - на русском и 47 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Для достижения цели и решения поставленных задач в работе был использован комплекс гигиенических, биологических, физико-химических, нейрофизиологических, биохимических, патоморфологических, математико-статистических методов. Гигиенические исследования включали анализ выкопированных данных о загрязнении ртутью воздуха рабочей зоны, предоставленных Центром гигиены и эпидемиологии Иркутской области, ведомственными лабораториями ОАО «Са-янскхимпласт» и ОАО «Усольехимпром» и результатов замеров, проведенных сотрудниками лаборатории физико-химических методов исследования и лаборатории медицины труда АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ (руководители - д.б.н., профессор В.Б. Дорогова, д.м.н. В.А. Панков) с 1998 по 2006 гг. Всего проанализированы результаты более 2100 проб. При определении годовой поглощенной работающим дозы ртути были учтены следующие характеристики: средняя масса тела, объем дыхания за смену, коэффициент поглощения, средние максимально разовые концентрации в воздухе рабочей зоны, время контакта с токсикантом за смену, количество смен в году.

Оценку выявляемости ХРИ проводили на основе выкопированных из историй болезни с 1998 по 2006 гг. данных медосмотра, выполненного специалистами клиники АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ (главный врач - д.м.н., профессор О.Л. Лахман).

Для изучения отдаленных нейротоксических эффектов металлической ртути были проведены экспериментальные исследования на 400 белых крысах-самцах, полученных путем собственного воспроизводства в виварии АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ. Хроническое ингаляционное воздействие на животных (п - 200) проводили в 200-литровых газовых камерах в зимний период. Общая продолжительность воздействия паров металлической ртути - 7 недель, по четыре часа ежедневно, исключая выходные дни. Средняя концентрация ртути в период ингаляционного воздействия составляла 0,61 ± 0,05 мг/м3. Белым крысам контрольной группы (и = 200) в том же режиме в камеры подавался воздух. Изучение отдаленных нейротоксических эффектов НСР (на примере сулемы) проводили в эксперименте на 300 белых крысах. Моделировали нейроинтоксикацию у особей (и = 150) путем длительного парентерального введения сулемы из расчета 0,05 мг на 100 г массы животного (расчет по ртути) в физиологическом растворе ежедневно по 5 дней в неделю в течение 7 недель. Белые крысы контрольной группы (и = 150) в том же режиме получали физиологический раствор.

Обследование белых крыс проводили в 2 этапа: непосредственно после окончания воздействия (1 срок) и через 9 недель (2 срок). Экспериментальные исследования проводили в соответствии с правилами, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей (Страсбург, 1986) и требованиями «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к Приказу Минздрава СССР

от 12.08.1977 г. № 755). Для оценки функционирования ЦНС животных использовали тесты: «открытое поле», «крестообразный лабиринт», «чужак-резидент», «вращающийся стержень», вырабатывали условный рефлекс дифференцировки освещенности (всего проведено 7 200 исследований при воздействии паров ртути и 6800 при воздействии сулемы). Изучение ритмической электрической активности коры головного мозга животных проводили на электроэнцефалографе DX - NT 32. V 19 (производитель «DX-Complexes» LTD, г. Харьков) совместно с врачом-неврологом клиники АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ к.м.н. Е.В. Катамановой. Для оценки функции периферической НС использовали электронейромиограф «Нейро-ЭМГ-Микро» (производитель «Нейрософт», г. Иваново) (выполнено совместно с н.с. лаборатории клинических исследований, к.б.н. Д.В. Русановой). Всего проведено 4 800 нейрофизиологических исследований при воздействии паров ртути и 6 400 при воздействии сулемы. Содержание ртути определяли в головном мозге животных с помощью анализатора «Юлия-2» (погрешность ±1,5 мкг) совместно с лабораторией физико-химических методов исследований (руководитель-д.б.н., профессор В.Б. Дорогова). Всего в динамике эксперимента выполнено 288 анализов.

Биохимические показатели анализировали по результатам исследований, полученных лабораторией биохимии АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ (руководитель - к.м.н. И.В. Кудаева). В гомогенате мозга экспериментальных животных определяли уровень оксида азота (NO) (Голиков П.П., 2004); уровень восстановленного глутатиона (ВГ) - калориметрическим методом с использованием реактива Элмана (Sedlak J., Lindsay R.H., 1968); содержание дофамина - при помощи тест-наборов 3Cat EIA (LDN, Germany); в сыворотке крови измеряли содержание продуктов, активных по отношению к тиобарбюуровой кислоте (ТБК-АП) спектрофотометрическим методом (Uchiyama М., 1978; Гончаренко М.С., 1985); (всего 346 анализов).

Морфологическому исследованию подвергали препараты нервной ткани (340 гистологических препаратов), окрашенные общепринятыми методиками (Коржевский Д.Э., 2005). Весь материал исследовали на световом микроскопе NEOVAR 2 (REICHERT - Jung). Математико-статистические методы исследований, использованные для обработки результатов, включали в себя методы параметрической (/-критерий Стьюдента) и непараметрической (критерии Вил-коксона, Колмогорова-Смирнова, Манна-Уитни) статистики с использованием пакета прикладных программ Statistica for Windows 6.0. Проверку на соответствие нормальному распределению признаков проводили по критерию Колмогорова-Смирнова (Платонов А.Е., 2000; Реброва О.Ю., 2002).

Работа выполнена в Ангарском филиале Учреждения Российской академии медицинских наук Восточно-Сибирского научного центра экологии человека Сибирского отделения РАМН-Научно-исследовательский институт медицины труда и экологии человека. Институт соответствует установленным требованиям по разработке санитарно-гигиенических и эпидемиологических нормативных документов и имеет Сертификат аккредитации Федеральной службы по надзору в сфере 8

защиты прав потребителей и благополучия человека № СА 13.98 от 31.03.2005 г. и Аттестат аккредитации испытательной лаборатории № ГСЭН.1Ш.ЦОА.149, зарегистрированный в Государственном реестре № POCC.RU.OOO 1.510164 от 27.06.2007 г., а также Свидетельства об участии в Федеральной системе внешней оценки качества клинических лабораторных исследований (ФСВОК) - 2005

№ 00038-01/05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Гигиеническая оценка условий труда на ОАО «Усольехимпром» в цехе по производству каустической соды ртутным методом показала, что в период работы с 1990 по 1998 гг. средняя концентрация паров металлической ртути в воздухе составляла 0,025 ± 0,006 мг/м3 (рис. 1).

---цех ртутного электролиза "Саянскхимпласт"

-цех ртутного электролиза "Усольехимпром"

Рис. 1. Динамика содержания средних максимально разовых концентраций ртут и в воздухе рабочей зоны (ПДК максимально разовая - 0,01 мг/м3).

В 1998 г. производство с использованием в технологическом процессе металлической ртути было прекращено и, начиная с 1999 по 2006 гг., в цехе ртутного электролиза проводились демонтажные работы. Вследствие скопления ртути на полу, сорбции и депонирования металла в материал строительных конструкций цеха, оборудования и спецодежду, ставших в дальнейшем вторичными источниками загрязнения (Безгодов И.В., 2005), в воздухе рабочих помещений продолжали оставаться высокие концентрации паров ртути, превышавшие ПДК до 4 раз. В 2001 г. максимальные концентрации паров ртути достигали 77 ПДК. Наряду с металлической ртутью, в воздухе рабочей зоны ОАО «Усольехимпром» определялось и повышенное содержание сулемы, используемой в цехе по производству винилхлорида, уровни которой в пробах воздуха достигали 3,3 ПДК.

Ретроспективный анализ содержания паров металлической ртути на ОАО «Саянскхимпласт» в цехе по производству хлора и каустической соды методом ртутного электролиза также показал высокие среднегодовые уровни данного металла, превышающие ПДК в 2-6 раз.

Исследования показали, что среди всех проб, около 47,6 % содержали ртуть в количествах, превышающих ПДК в среднем в 2 раза, в отдельные годы доля таких проб достигала 83,3 %. Вместе с тем, несмотря на проводимые в 2002-2004 гг. гигиенические мероприятия по улучшению условий труда, способствующие сни-

"а о,оэ

жению содержания ртути в воздухе рабочей зоны в 3 раза, по сравнению с 1990 г., ситуация на данном производстве оставалась, по мнению O.K. Андреевой (2002) и В.Г. Колесова (2003), небезопасной для здоровья работающих.

Рассчитанные среднегодовые пошощенные дозы ртути в ОАО «Усольехимпром», за период работы цеха ртутного электролиза (1990-1998 гг.) и во время выполнения демонтажных работ (1999-2006 гг.) составляли, соответственно, для работающего 0,63 ± 0,003 и 0,71 ± 0,002 мг/кг. В ОАО «Саянскхимпласт» за период с 1990 по 2006 гг. среднегодовая поглощенная доза ртути работающим составила 0,54 ± 0,003 мг/кг.

Учитывая, что ХРИ имеет значительный уцельный вес среди профессиональных заболеваний работающих на предприятиях ОАО «Саянскхимпласт» и ОАО «Усольехимпром» (соответственно 43,6 и 50,7 %), был выполнен анализ выявляемое™ больных с данной патологией среди работающих. При сравнении случаев ХРИ среди работников указанных предприятий в среднем по годам установлено превышение данного показателя на ОАО «Усольехимпром» в 17 раз (соответственно 5,24 ± 0,39 и 0,32 ±0,10 случаев на 100 работающих в контакте с ртутью). Так, на ОАО «Усольехимпром» максимальное число впервые установленной ХРИ наблюдалось в период перед закрытием цеха ртутного электролиза и сразу после него с 1997 по 1999 гг., когда на 100 работающих в контакте с парами металлической ртути в среднем регистрировалось 12,71 ±2,19 случаев. Начиная с 2001 г. количество больных с впервые установленным диагнозом ХРИ снижалось и составляло от 8 до 1 в год. В начале проведения демонтажных работ после остановки цеха случаи выявления ХРИ связаны с развитием в постконтакгном периоде профессионального заболевания у бывших работников цеха, в дальнейшем, начиная с 2003 г., диагноз ХРИ выставлялся дезакгиваторщикам, слесарям, занятым на демонтажных работах.

На предприятии ОАО «Саянскхимпласт» в целом выявляемость ХРИ имела волнообразный характер. Наиболее высокий уровень данного показателя достигал в период 1990-1992 гг. значений 1,38 ± 0,56 случаев на 100 работающих в контакте с ртутью, в последующие годы выставлялось по одному диагнозу ХРИ в год, что составляло от 0,23 до 0,29 случаев на 100 работающих в контакте с ртутью. Однако в 2006 г. значение данного показателя возросло до 1,42, что, скорее всего, обусловлено проведением углубленного медицинского осмотра врачами Клиники АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ. Необходимо заметить, что с 2007 г. в ОАО «Саянскхимпласт» используется диафрагменный метод получения каустической соды без использования ртути, однако диагноз ХРИ в 2007,2008 гг. был установлен, соответственно, 5 и 6 больным.

Анализ результатов состояния условий труда в цехах ртутного электролиза на ОАО «Усольехимпром» и ОАО «Саянскхимпласт» и выявленные случаи формирования ХРИ в отдаленном постконтактном периоде определили актуальность проведения экспериментальных исследований, направленных на изучение особенностей поражения НС в постконтакгном периоде воздействия НСР. Для решения вышеперечисленных вопросов, перед нами возникла необходимость в создании высоковоспроизводимой модели, адекватной клинической ситуации и задачам исследований. Проведенные модельные эксперименты на лабораторных животных 10

по ингаляционному воздействию парами ртути и парентеральному введению сулемы дали возможность определить наиболее характерные нарушения структуры поведения животных, изменения биоэлектрической активности центрального и периферического отделов НС, морфологии нервной ткани.

При экспериментальном моделировании интоксикации, вызванной длительным ингаляционным воздействием парами металлической ртути, установлено, что в раннем периоде ртутная нейроинтоксикация у белых крыс характеризовалась повышением количества акта «обнюхивание», уменьшением числа актов «вертикальная стойка», «груминг» (р < 0,05), свидетельствующих об усилении двигательной активности, высоком уровне негативно-эмоционального состояния. Повышение исследовательской и локомоторной активности животных могло бьгть обусловлено нарушением компенсаторных механизмов адаптации к воздействию токсиканта (Кулагин Д.А., 1969; АтаеваО.В., 1993).

Вместе с тем, в отдаленном периоде интоксикации, у животных опытной группы по сравнению с контрольными особями снизился исследовательский компонент поведения, на что указывало уменьшение числа актов «норка» (соответственно, 1,00 (0,01-2,00) и 2,01 (0,99-3,96) усл. ед.,р< 0,05), «стойка с упором» (соответственно, 0,01 (0,01-1,00)и 1,01 (0,01-2,96)усл. ед.,р<0,05). Кластерный анализ целостной структуры поведения в «открытом поле», выполненный в этот же срок, выявил у белых крыс с интоксикацией ртутью нарушение цепочки переходов двигательных актов, обедненность поведения, низкую двигательную активность, сохранение высокого уровня тревожности и слабую исследовательскую мотивацию, что в совокупности подтверждало развитие депрессивноподобного состояния. Структура поведения белых крыс без токсического воздействия при интоксикации НСР отражала эталонное поведение с характерной видоспецифической двигательной и ориентировочно-исследовательской активностью, с достоверными переходами актов «локомоции - обнюхивания», «обнюхивания - норки», «стойка с упором - обнюхивания» (рис. 2).

А Б

Рис. 2. Связь поведенческих актов у белых крыс с интоксикацией ртутью (А) и контрольных животных (Б) в «открытом поле» в отдаленном периоде ртутной интоксикации.

Динамическое изучение поведенческих реакций в связанной выборке белых крыс с ртутной интоксикацией, обследованных в 1 и 2 срок постконтактного периода, также выявило ослабление ориентировочно-исследовательской активности: уменьшение времени выполнения актов «стойка с упором», «норка» (рис. 3).

: -¿о

-50 -I

количество "сидит"

длительность "выглядывай ия"

длительность длительность "стоек с упором" "норки"

длительность "нахождения в темном рукаве"

Рис. 3. Индекс согласованных изменений {%) поведенческих актов белых крыс с ртутной интоксикацией при сравнении во 2 срок относительно 1 срока: * - отличия статистически значимы при р < 0,05; «+» - возрастание; «-» - снижение.

Белые крысы, получившие ингаляции парами металлической ртути, демонстрировали высокий уровень тревожности, более длительно находясь в темном рукаве лабиринта. Увеличение количества акта «сидит» подтверждало нарастание в данной группе негативной эмоциональности. Важно подчеркнуть, что при сравнении в связанной выборке аналогичных показателей у животных контрольной группы статистически значимых изменений выявлено не было.

Анализ зоосоциального поведения свидетельствовал о нарастании агрессивности у белых крыс с ртутной интоксикацией. Так, если в 1 срок обследования по сравнению с контрольной группой было выше количество животных, совершавших стойки перед «чужаком», то ко 2 сроку значимо возросло число особей с атаками на «чужака», свидетельствующими о завершенном акте агрессии (рис. 4).

60 т-:-т--ЕЗопыт И контроль

атаки 1 срок

стойки 1 срок

атаки 2 срок

стойки 2 срок

Рис. 4. Показатели агрессивности белых крыс в тесте «чужак - резидент» (М ± т): * - отличия статистически значимы при сравнении с контрольной группой (р < 0,05).

В отдаленном периоде ртутной интоксикации у белых крыс установлена тенденция к ускорению выработки условного пищедобывательного рефлекса, данный факт требует дальнейшего изучения и осмысления. Ингаляционное воздействие парами металлической ртути приводило к выраженным неврологическим нарушениям, которые сохранялись длительный период. При сравнении времени удержания экспериментальных животных на «вращающемся стержне» в оба срока

обследования установлено достоверно значимое превышение данного показателя у белых крыс с ртутной интоксикацией по сравнению с контрольными.

Анализ целостной структуры видоспецифического поведения белых крыс с ртутной интоксикацией при динамическом наблюдении показал нарушения высших интегративных функций головного мозга, нарастающие с течением времени постконтактного периода: снижение локомоторной активности, угасание ориентировочно-исследовательских реакций, усиление эмоциональной негативности, тревожности и внутривидовой агрессивности, изменение мышечного тонуса. Важно подчеркнуть, что в доступной литературе нам не встретилось описание поведенческих паттернов лабораторных животных в отдаленном периоде ртутной интоксикации, сопоставимом с 8-10 годами жизни человека.

Исследования позволили установить нарушения окислительного метаболизма в организме животных с ртутной интоксикацией, которые проявились снижением уровня N0 в гомогенате головного мозга (р = 0,049) сразу после окончания воздействия и тенденцией к снижению данного показателя и ВГ в отдаленном периоде интоксикации, повышением содержания ТБК-АП (р = 0,009) в сыворотке крови спустя 9 недель после окончания ингаляционного воздействия. Подобные изменения в окислительно-восстановительных процессах выявлены и у больных ХРИ в отдаленном постконтактном периоде (Кудаева И.В., Масна-виева Л.Б., 2008). Динамическое увеличение уровня дофамина в головном мозге белых крыс с экспозицией парами ртути с 0,06(0,05-0,29) нг/г в первый срок до 0,56(0,32-1,05) нг/г ко второму этапу обследования (р = 0,028) может обусловливать тревожно-эмоциональное состояние животных и нарушение мышечного тонуса, сохраняющиеся в отдаленном периоде, т. к. активность дофамина имеет большое значение в реализации поведенческих реакций, эмоций, соразмерности движений и состоянии мышечного тонуса (Матлина Э.Ш., Меньшиков В.В., 1967; Громова Е.А., 1980; Базян A.C., 2006).

Значительный интерес представляло изучение биоэлектрической активности головного мозга животных в динамике постконтактного периода. Так, при обследовании сразу после завершения ингаляционного воздействия фоновая активность у крыс с ртутной нейроинтоксикацией в процентном соотношении ритмов характеризовалась преобладанием медленноволнозой активности 0-диапазона и патологического р2-ритма. Амплитуда ß-диапазона в теменном отведении (F4) и всех ритмов в височно-затылочном отведении (РЗ) была снижена, что свидетельствовало о дестабилизирующем воздействии токсиканта на ритмическую активность мозга (Суслов Н.И., 2004). При ФС 2 Гц у животных наблюдалось увеличение амплитуды а, 8- и 0-ритмов, значимо изменялась активность ¿¡-диапазона и а, ß-ритмов (табл. 1).

В отдаленном периоде интоксикации наибольшие изменения биоэлектрической активности головного мозга у опытных белых крыс проявились при изучении ЗВП: увеличивалась латентность и длительность ответа, изменялась форма основных пиков (табл. 2).

Показатели биопотенциалов головного мозга белых крыс в раннем постконтактном периоде ртутной интоксикации (Ме и интерквартильный интервал)

Распределение ритмов (%)

Амплитуда в отведении Р4 (мкВ)

Амплитуда в отведении РЗ (мкВ)

Фоновая

Диапазон Опыт Контроль Опыт Контроль Опыт Контроль

б 13,2(7,5-17,6) 35,5 (20,8-47,3) 115,0(113,0-134,0) 139,0 (104,5-139,0) 70,0 (67,0-76,0)* 150,0 (132,0-150,0)

9 37,4 (34,0-1,2)* 27,5 (20,8-30,3) 147,5(125,0-147,5) 166,8(158,9-167,9) 96,5 (96,0-113,0)* 137,5 (124,3-145,3)

а 3,0(1,5-4,5) 1,5 (1,3-1,8) 89,5 (75,0-69,5) 101,8(90,0-101,8) 69,3 (68,0-74,0)* 93,3 (89,0-93,3)

Р1 39,4(33,0-41,7) 31,3(27,6-33,1) 61,3(51,0-61,3)* 78,8 (67,0-78,8) 49,5 (43,0-52,0)* 70,0 (67,0-70,0)

(32 4,4 (3,7-5,5)* 2,25 (1,6-2,6) 42,3 (38,0-42,3)* 53,0 (45,0-53,0) 38,5 (33,0-38,5)* 49,5 (43,0-49,5)

ФС 2 Гц

5 20,2 (15,0-1,6)* 12,3 (10,6-14,1) 127,1 (102,5-130,2)* 78,0 (78,0-83,5) 103,4 (99,2-104,5)* 80,5 (75,5-80,5)

9 39,8 (38,6-44,5) 31,0(26,5-31,0) 158,4(148,5-164,2)* 121,5 (121,5-132,0) 109,0 (104,0-111,0)* 100,0 (99,0-102,0)

а 4,6 (3,5-5,2)* 2,0 (1,0-2,0) 102,2 (95,0-104,6)* 78,0 (78,0-82,5) 72,4 (69,7-75,0) 68,5(64,3-71,8)

Р1 31,3(29,0-1,6)* 46,5(46,5-51,0) 71,2(63,5-74,6) 59,3(58,6-61,1) 50,6(47,5-51,8) 59,0 (54,0-63,5)

(32 2,0 (1,0-3,0)* 5,5 (3,0-5,5) 43,6 (40,5-44,3) 43,0 (43,0-44,5) 37,6 (33,5-38,8) 43,3 (37,6-43,6)

Примечание: ФС 2 Гц - фотостимуляция с частотой 2 Гц; * - отличия статистически значимы при сравнении с контрольной группой по критерию Манна-Уитни (р < 0,05); количество наблюдений во всех группах - 8.

Показатели зрительных вызванных потенциалов головного мозга белых крыс в отдаленном постконтактном периоде ртутной интоксикации (Ме и интерквартильный интервал)

Показатели Опыт Контроль

Латентность (мс) ЗВП в отведении РЗ

Р1 214,0 (106,0-398,0) 147,0 (92,0-340,0)

N2 288,0(196,0-398,0) 210,0 (136,0-446,0)

Р2 550,0 (490,0-560,0)* 273,0(186,0-406,0)

N3 506,0 (348,0-602,0)* 246,0(162,0-332,0)

РЗ 648,0 (501,0-668,0)* 350,0 (310,0-470,0)

Примечание: ЗВП - зрительные вызванные потенциалы; * - отличия статистически значимы при сравнении с контрольной группой по критерию Манна -Уитни (р < 0,05); количество наблюдений во всех группах - 8.

Морфологические исследования у животных с ртутной интоксикацией показали, что на протяжении всего постконтактного периода в ткани головного мозга обнаруживались периваскулярный и перицеллюлярный отек, дистрофия нейронов, клеток Пуркинье, вакуолизация глии. В отдаленном сроке обследования появлялась демиелинизация нейронов, усиливались признаки их дистрофии, нарушалась цитоархитектоника коры головного мозга и гиппокампа с резким сокращением количества нервных клеток. Следует подчеркнуть, что дистрофические изменения в ЦНС при ртутной интоксикации также были выявлены в исследованиях Ю.Н. Талакина (1979) и С.А. Куценко (2002), однако данные нарушения наблюдались лишь в раннем периоде воздействия.

Важным для понимания хронического воздействия ртути на организм, для последующего лечения является информация о накоплении ртути в организме, ее распределение по органам и тканям (Малов A.M., 2009). Согласно мнению Г.Н. Красовского (1980), кумуляция ртути в ткани головного мозга объясняет нервные поражения, которые проявляются спустя несколько лет после прекращения экспозиции. Анализ содержания ртути в головном мозге белых крыс в динамике нейроинтоксикации позволил установить закономерность в распределении металла. Так, в оба срока обследования после ингаляционного воздействия ртутью количество металла, накопленного в стволовых структурах головного мозга, было выше в 2,3-2,4 раза, чем в коре. Полученные результаты подтверждают литературные данные о большей тропности ртути к глубоколежа-щим отделам головного мозга (Курляндский Б.А., 2002; Плетенева Т.В., 2005). В отдаленном периоде ртутной интоксикации произошло резкое снижение содержания ртути в головном мозге, как в коре (с 139,00± 12,00 до 11,00 ± 0,90 нг/г), так и в стволовой части (с 337,00 ± 14,00 до 25,00 ± 3,00 нг/г). Несмотря на интенсивное выведение накопленного металла, полное исчезновение ртути из ткани головного мозга не наблюдалось. Незначительные концентрации куму-

лированной ртути в головном мозге, учитывая ее токсичность, могут приводить к нарушениям функционирования НС.

Значительный интерес представляло сопоставление нарушений в НС при воздействии паров металлической ртути и сулемы, поскольку сулема, являясь эталонным представителем НСР (Трахтенберг М.И., 1994), имеет широкую сферу применения как в промышленности, так и в быту и также обладает выраженными кумулятивными свойствами. Анализ паттернов целостного поведения белых крыс с интоксикацией сулемой выявил нарушения, аналогичные таковым у животных с ртутной интоксикацией. В динамике постконтактного периода снижение локомоторной активности проявлялось уменьшением числа акта «локомоции» (1 срок-5,00(1,00-8,00) усл. ед., 2 срок-0,99 (0,01-1,01) усл. ед., р < 0,05), увеличением длительности паттерна «сидит» (1 срок -5,56 (2,587,05) сек., 2 срок - 14,88(8,76-17,90) сек., р < 0,05), наряду с нарастанием негативно-эмоционального напряжения животных (уменьшением количества паттерна «груминг» (1 срок - 1,00 (0,01-2,00) усл. ед., 2 срок - 0,01 (0-0,02) усл. ед-,р < 0,05). Меньшее количество актов «норка»(1 срок - 2,00 (1,00-4,00) усл. ед., 2 срок - 0,99(0,01-1,01) усл. ед., р < 0,05), «обнюхивания» (1 срок -25,00(20,00-32,00) усл. ед., 2 срок - 10,99(9,9-21,9) усл. ед,,р< 0,05), «стойка с упором» (1 срок - 3,00(2,00-5,00) усл. ед., 2 срок - 1,01 (0,9-2,01) усл. ед., р < 0,05) подтверждало снижение исследовательской мотивации. Подобная закономерность выявлялась и при обследовании связанной выборки животных, у которых в отдаленном периоде наблюдения возросли время выполнения и количество акта «сидит», длительность «выглядываний» из темного рукава лабиринта (р < 0,05) (рис. 5).

250

- 200

я 100

50

£ п 5

-50

-100

*

* - 1

а

Шуу/ууу.

* ш Км

ш

В опыт Иконтроль

количество "сидит" длительность "сидит" длительность

"выглядывания"

Рис. 5. Индекс согласованных изменений (%) поведенческих актов белых крыс с интоксикацией сулемой при сравнении во 2 срок относительно 1 срока: * - отличия статистически значимы при р < 0,05; «+» - возрастание; «-» -снижение.

Следует заметить, что у животных контрольной группы данные показатели при динамическом сравнении результатов второго срока, относительно первого в целом по группе и в связанной выборке статистически значимо не менялись.

Кластерный анализ целостной структуры поведения белых крыс с нейроинток-сикацией сулемой в отдаленном периоде выявил нарушение последовательности переходов между актами, свидетельствовавшими о наличии высокой тревожности и нарушении рациональной стратегии поведения (рис. 6).

Рис. 6. Связь поведенческих актов у белых крыс в «открытом поле» в отдаленном периоде воздействия сулемой.

В отличие от воздействия паров металлической ртути у особей с интоксикацией сулемой не выявлено по сравнению с контролем статистически значимых различий во времени удержания на «вращающемся стержне», а также отсутствовали проявления внутривидовой агрессии. О нарушении процессов обучаемости и памяти у опытных животных свидетельствовало незначительное отставание по времени выработки условного пищедобывательного рефлекса, выражавшееся в уменьшении как общего числа побежек за пищевым подкреплением, так и числа правильных при сравнении с контрольными животными. Воздействие сулемы на систему окислительного метаболизма белых крыс проявилось только на первом этапе обследования в наличии тенденции к снижению уровня ВГ в сыворотке крови.

Характер изменений биоэлектрической активности головного мозга белых крыс при интоксикации сулемой имел свои отличия в зависимости от длительности постконтактного периода. В раннем периоде интоксикации сулемой при анализе биопотенциалов в теменной зоне в ответ на ФСС возрастала амплитуда а-, а на ФС 2 Гц 5-ритма, при стимуляционных пробах ФСС и ЗВП в процентном соотношении ритмов преобладал 0-ритм, тогда как в ответ на ФС 2 Гц его доля уменьшилась. В отдаленный период обследования при фоновой ЭЭГ отмечалось снижение амплитуды только а-ритма (табл. 3).

Наиболее выраженные изменения, как и при нарушениях, обусловленных воздействием паров ртути, проявлялись при изучении ЗВП: значительно увеличивалась латентность пиков в теменной области коры головного мозга и общая продолжительность ответа. Увеличение латентности пика Р200 при регистрации ЗВП отражает снижение когнитивных функций (Гнездицкий В.В., 2000) (табл. 4).

Показатели биопотенциалов и зрительных вызванных потенциалов головного мозга белых крыс с интоксикацией сулемой (Ме и интерквартильный интервал)

Показатели

1 срок обследования

Опыт

Контроль

2 срок обследования_

Опыт | Контроль

Распределение 8-ритма (%)

ФСС 52,0(42,5-59,0)* 46,5 (32,5-48,0) 36,0 (29,0-44,0) 33,5(27,0-41,0)

ФС 2 Гц 32,5(30,0-42,5)* 54,0 (43,0-62,0) 34,5(24,0-41,5) 31,5 (24,0-40,0)

ЗВП 53,0 (43,5-58,5)* 41,0(29,0-44,0) 30,0 (26,0-43,0) 35,5 (29,0-42,0)

Амплитуда (мкВ) в отведении F4

а фоновая 1)9,5(105,5-166,5) 85,5 (82,5-95,5) 87,0(77,0-131,0)* 91,0(62,0-126,0)

а ФСС 127,5(109,0-147,5)* 88,0 (81,5-124,0) 98,5 (78,0-128,5) 92,0 (67,0-143,0)

5 ФС 2 Гц 149,0 (145.0-165.0)* 121,5(116,0-131,5) 134,0 (97,0-196,0) 159,0(110,0-186,0)

Примечание: ФСС - случайная фотостимуляция; ФС 2 Гц - фотостимуляция с частотой 2 Гц; ЗВП - зрительные вызванные потенциалы; * - отличия статистически значимы при сравнении с контрольной группой по критерию Манна-Уитни (р < 0,05); количество наблюдений во всех группах - 8.

Таблица 4

Показатели зрительных вызванных потенциалов головного мозга белых крыс в отдаленном постконтактном периоде интоксикации сулемой (Ме и интерквартильный интервал)

Показатели Опыт Контроль

Латентность (мс) ЗВП в отведении F 4

Р1 278,0 (152,0-542,0)* 157,0(105,0-229,0)

N2 398,0 (342,0-550,0)* 236,0 (132,0-294,0)

Р2 443,0 (403,0-529,0)* 296,0 (229,0-366,0)

N3 550,0 (486,0-644,0)* 312,0 (296,0-370,0)

РЗ 546,0 (507,0-588,0)* 382,0 (376,0-512,0)

Примечание: ЗВП - зрительные вызванные потенциалы; * - отличия статистически значимы при сравнении с контрольной группой по критерию Манна -Уитни (р < 0,05); количество наблюдений во всех группах - 8.

Оценивая в целом биоэлектрическую активность головного мозга белых крыс при интоксикации НСР, можно заключить, что нарушения при воздействии парами ртути выявлялись уже при анализе фоновой активности ЭЭГ, тогда как при интоксикации сулемой патологические изменения регистрировались только при проведении стимуляционных проб. В обоих случаях при выполнении нагрузочных тестов у животных опытной группы наблюдалась гиперстимуляция с увеличением амплитуды основных ритмов. В отдаленный период интоксикации НСР установленное увеличение латентности основных пиков и всего ответа на ЗВП, может служить подтверждением нарушений корково-подкоркового взаимодействия и активирующего влияния ретикулярной формации на стволовые образования и таламус, характерных для ТЭ (Судаков К.В., 2004; Лахман О.Л., Рукавишников B.C., Катаманова Е.В., 2008).

Доказано, что у больных ХРИ в отдаленном постконтактном периоде развиваются нарушения проведения афферентной волны возбуждения на периферическом уровне (Картапольцева Н.В., 2007; Лахман O.JI. с соавт., 2008), тогда как данные о влиянии сулемы на функцию периферической НС при анализе литературы нами не обнаружены. Выполненная впервые электронейромиография (ЭНМГ) нервно-мышечного аппарата задних конечностей белых крыс с интоксикацией сулемой свидетельствовала о выраженных изменениях М-ответа: нарастающее в динамике снижение амплитуды, увеличение латентности, что характерно для аксонального типа поражения нервного ствола (рис. 7).

о т

2 о

11 10 9

i—tp-j

Ао

Ак

Ло

Лк

Ао

Ак

Ло

Лк

Рис. 7. Показатели ЭНМГ: Ао и Ак - амплитуда опыт и контроль (мВ); Ло и Лк - ла-тентность ответа (мс); * - отличия статистически значимы при сравнении с контролем (р < 0,05).

Морфологические нарушения в нервной ткани животных с интоксикацией сулемой, в целом были аналогичными таковым при воздействии парами ртути, но менее выраженными. Отличия выявлены в виде более выраженной пролиферации глии и очагового спонгиоза, отсутствующих при поражении нервной ткани ртутью. Вместе с тем, при воздействии сулемой не встречались демиелинизация нейронов, нарушение цитоархитектоники слоев коры головного мозга и вакуолизация глии, имевшие место при ртутном отравлении.

При анализе распределения и накопления ртути в головном мозге белых крыс при длительном парентеральном введении в организм сулемы установлена общая с парами металлической ртути закономерность: в стволовой части головного мозга ее накапливалось в 2 раза больше, чем в коре больших полушарий. Однако при ингаляционном введении ртути содержание металла в мозге в оба срока обследования было на порядок выше, чем при введении сулемы. Известно, что для ртути, как нейротоксичного яда, критерием вредности служит его материальное накопление в ткани головного мозга (Красовский Г.Н. с соавт., 1980). Данным фактом можно объяснить в целом более выраженные нарушения функционирования ЦНС в совокупности с морфологическими изменениями нервной ткани при воздействии парами металлической ртути, чем сулемой.

Научный анализ результатов исследований позволил разработать комплексный методический подход моделирования ртутной ТЭ, включающий изучение пове-

дения, морфологические и биохимические исследования нервной ткани, ЭЭГ и ЭНМГ, а также критерии диагностики ртутной ТЭ в отдаленном периоде.

Таким образом, оценивая в целом полученные данные биомоделирования можно заключить, что независимо от природы воздействующих НСР, путей их поступления в организм, механизмы формирования ТЭ являются универсальными; структурно-морфологические и функциональные нарушения НС, формирующиеся при воздействии различных НСР, не имеют специфического характера; поражение НС более выражено при ингаляционном воздействии паров металлической ртути, чем при парентеральном введении сулемы; нарушения в организме лабораторных животных, вызванные НСР, носят стойкий необратимый характер и прогрессируют в динамике постконтакгного периода.

ВЫВОДЫ

1. В цехах ртутного электролиза, как при технологическом производстве хлора и каустической соды, так и в период проведения демонтажных работ, отмечалась высокая загрязненность ртутью воздуха рабочей зоны, превышающая ПДК в среднем от 2 до 8 раз, с максимальной концентрацией до 77 ПДК, что обусловило высокие показатели хронической ртутной интоксикации по данным углубленного медицинского обследования у лиц, занятых на проведении дезактивирующих и демонтажных работ.

2. Разработанная экспериментальная модель токсической энцефалопатии позволяет подтвердить возможность формирования и прогрессирования хронической ртутной интоксикации в отдаленном постконтактном периоде.

3. Установлены общие закономерности нарушения целостной структуры поведения белых крыс в отдаленном периоде интоксикации неорганическими соединениями ртути, характеризующиеся снижением в динамике постконтактного периода общей двигательной активности, ориентировочно-исследовательского поведения, усилением тревожно-депрессивного состояния, изменением способности к образованию условно-рефлекторных связей.

4. По результатам экспериментального моделирования выявлены особенности нейротоксических эффектов воздействия препаратов ртути: пары металлической ртути вызывают нарушение мышечного тонуса, нарастание агрессивности и тенденцию к ускорению выработки условных рефлексов у белых крыс, в то время как при интоксикации сулемой изменения мышечного тонуса и показателей агрессивности поведения отсутствуют, наблюдается снижение способности к обучению. Сравнительная оценка эффектов нейротоксичности препаратов ртути показала, что поражение нервной системы более выражено при ингаляционном воздействии паров металлической ртути, чем при парентеральном введении сулемы.

5. Воздействие паров металлической ртути и сулемы оказывает влияние на биоэлектрическую активность головного мозга, которая характеризуется нестабильностью амплитуды доминирующих ритмов, увеличением латентности

и длительности ответа при проведении теста с зрительными вызванными потенциалами.

6. В динамике постконтактного периода интоксикации парами металлической ртути и сулемой установлено нарастание морфологических изменений ткани головного мозга белых крыс: усиление признаков дистрофии нейронов, затрагивающей все слои коры головного мозга и гиппокампа, повышение проницаемости сосудов, реакции гаии, имеющих различную степень выраженности, которые составляют основу прогредиентного течения ртутной энцефалопатии в отдаленном периоде.

7. Изменения проведения импульса в нервно-мышечном аппарате задних конечностей белых крыс при интоксикации сулемой подтверждаются увеличением латентно ста и уменьшением амплитуды М-ответа, сохраняющихся в отдаленном периоде обследования.

8. При верификации патологического состояния центральной нервной системы при моделировании ртутной токсической энцефалопатии должен использоваться комплекс показателей: горизонтальная и вертикальная двигательная, ориентировочно-исследовательская активность; показатели тревожно-депрессивного состояния; стимуляционные пробы ЭЭГ; морфологическое состояние ткани головного мозга; состояние мышечного тонуса и внутривидовая агрессивность.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для профилактики развития ХРИ в постконтактном периоде рекомендуется при проведении периодических медицинских осмотров лиц, работавших ранее в цехах по производству хлора и каустической соды методом ртутного электролиза или принимавших участие на демонтаже оборудования остановленного производства, углубленное исследование НС с проведением ЭЭГ с нагрузочными тестами, ЭНМГ, нейропсихологического тестирования.

2. В основу длительного мониторинга в постконтактном периоде за состоянием здоровья работников с установленным ранее диагнозом профессиональной ХРИ должно быть положено проведение ЭЭГ с нагрузочными пробами для выявления возможного прогрессирования болезни.

3. При разработке новых методов диагностики, профилактики и лечения ртутной ТЭ, а также апробации лекарственных препаратов, в том числе и вновь синтезируемых, использовать научно-обоснованную модель ТЭ (патент № 2341828 от 20.12.2008 г.).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Оценка поведенческой активности белых крыс при ингаляционном воздействии металлической ртути / Л. М. Соседова, Н. Л. Якимова [и др.] // Медицина труца и промышленная экология. - 2007. - № 6. - С. 36-40.

2. Соседова Л. М. Содержание ртути во внутренних органах и зоосоциальное поведение белых крыс при ингаляционном воздействии металлической ртути / Л. М. Соседова, Н. Л. Якимова // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. - 2007. - № 1. - С. 113-116.

3. Якимова H. Л. Влияние препаратов ртути на поведение белых крыс / Н. Л. Якимова // Профессия и здоровье : материалы VI Всероссийского конгресса. - М.: Дельта, 2007. - С. 677-679.

4. Якимова Н. Л. Динамика поведенческой активности белых крыс при ингаляционном воздействии металлической ртути / Н. Л. Якимова, Л. М. Соседова // Материалы VIII Конгресса молодых ученых и специалистов. - Томск, 2007. -С. 215-216.

5. Якимова Н. Л. Поведенческая активность белых крыс при воздействии препаратов ртути / Н. Л. Якимова // Сборник статей межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 85-летию государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации; Под общ. ред. доц. Погоре-ловой И.Г. - Иркутск, 2007. - С. 119-121.

6. Якимова Н. Л. Поведенческие реакции белых крыс при ингаляционном воздействии металлической ртути / Н. Л. Якимова, В. А. Носатова // Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири : материалы ежегод. научно-практ. конференции. - 2007. - Вып. 6. - С. 345-347.

7. Якимова Н. Л. Электрическая активность головного мозга и содержание ртути в мозге белых крыс при воздействии паров ртути / Н. Л. Якимова, Е. В. Катаманова // Методологические проблемы изучения и оценки био- и нанотехнологии (нановолны, частицы, структуры, процессы, биообъекты) в экологии человека и гигиене окружающей среды : материалы пленума научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН. - 2007. -С. 176-178.

8. Изучение механизмов формирования поражений нервной системы при воздействии производственных нейротоксикантов: клинико-экспериментальные исследования / В. С. Рукавишников, С. Ф. Шаяхметов, Л. М. Соседова, И. В. Ку-даева, Н. Л. Якимова [и др.] // 3-й съезд токсикологов России: тезисы докладов. -М., 2008. - С. 245-247.

9. Якимова Н. Л. Влияние стресса на формирование токсической энцефалопатии у лабораторных животных / Н. Л. Якимова // Материалы III Всероссийского съезда врачей-профпатологов. - Новосибирск, 2008. - С. 423-424.

10. Якимова Н. Л. Нейротоксичность неорганических соединений ртути в отдаленном постконтактном периоде при экспериментальном моделировании / Н. Л. Якимова // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. - 2008. - № 2. - С. 102-103.

11. Якимова Н. Л. Отдаленные эффекты нейротоксичности неорганической ртути при экспериментальном моделировании {поведенческие и патоморфо-логические аспекты) / Н. Л. Якимова, Е. А. Титов // Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины : материалы V конф. молодых ученых России с международным участием. - М., 2008. - С. 502.

12. Якимова Н. Л. Ретроспективный анализ ртутного загрязнения производственной среды в цехах ОАО «Усольехимпром» и «Саянскхимпласт» / Н. Л. Якимова, Л. М. Соседова И Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. - 2010. - № 5. - С. 43-46.

Патент

Способ моделирования отдаленной токсической энцефалопатии [Текст] : Пат. 2341828 Рос. Федерация : МПК 009 23/28 / Соседова Л. М., Якимова Н. Л., Хомуев Г. Д., Титов Е. А., Рукавишников В. С.; заявитель и патентообладатель ГУ Науч. центр мед. экологии ВСНЦ СО РАМН. -№ 2007116507/14; заявл. 02.05.07; опубл. 20.12.08, Бюл. № 35. - 5 с.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ПРИНЯТЫХ В РАБОТЕ

ВГ - восстановленный глутатион

ЗВП - зрительные вызванные потенциалы

НС - нервная система

НСР - неорганические соединения ртути

ПДК - предельно допустимые концентрации

ТБК-АП - продукты, активные по отношению к тиобарбитуровой кислоте

ТЭ - токсическая энцефалопатия

ФС - фотостимуляция

ФСС - случайная фотостимуляция

ХРИ - хроническая ртутная интоксикация

ЦНС - центральная нервная система

ЭНМГ - электронейромиография

ЭЭГ - электроэнцефалография

Подписано в печать 11.03.2010. Бумага офсетная. Формат 60х841/,6-Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0 _Тираж 100 экз. Заказ № 140-10._

РИО НЦ PBX СО РАМН (Иркутск, ул. Борцов Революции, 1.Тел 29-03-37. E-mail: arleon58@gmail.com)

Актуальность исследования. Вопросы отдаленных последствий действия химических веществ различной природы, обладающих тропностью к нервной ткани, являются актуальной, но вместе с тем мало изученной медико-социальной проблемой [130, 160]. В числе приоритетных направлений многие годы остаются исследования токсических эффектов неорганических соединений ртути (НСР), поскольку ртуть, являясь глобальным загрязнителем, обладая выраженными кумулятивными и нейротоксичными свойствами, продолжает использоваться во многих отраслях промышленности и в быту [154]. По данным Г.Г. Онищенко (2008) в РФ продолжает расти удельный вес отравлений ртутью, составляющий в структуре профессиональных интоксикаций за 20032007гг. от 5,7 до 15 %. В большинстве субъектов РФ, по-прежнему, неудовлетворительная ситуация с утилизацией ртутьсодержащих отходов, загрязненного ртутью оборудования и строительного мусора, несмотря на проводимую работу демеркуризационных предприятий, осуществляющих их централизованный сбор и хранение [100]. Не менее актуальной является и проблема загрязнения ртутью жилых и общественных зданий, в том числе школ и детских дошкольных учреждений [124, 139].

Восточная Сибирь является территорией, концентрирующей крупные химические комбинаты, такие как ОАО «Усольехимпром» и ОАО «Саянскхим-пласт», на которых в процессе производства хлора и каустика многие годы использовалась металлическая ртуть. Загрязнение ртутью промышленных площадок предприятий, территорий защитной и селитебной зон, бассейна р. Ангары -придонной воды и речного участка водохранилища ниже выпусков сточных вод, акватории Братского водохранилища, может способствовать возникновению новых случаев ртутной нейроинтоксикации у работающих и населения прилежащих территорий [33, 34].

Многолетними исследованиями АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ б

МТ и ЭЧ установлено, что у больных с ртутной интоксикацией в отдаленном периоде наблюдается прогрессирование токсической энцефалопатии (ТЭ) [2, 63,91, 148].

Несмотря на то, что вопросам патогенеза, клиники, диагностики и лечения токсических поражений головного мозга, вызываемых НСР, уделялось много внимания [2, 59, 76, 101, 146], до настоящего времени остаются практически нерешенными проблемы, касающиеся особенностей течения ртутной интоксикации и механизмов поражения нервной системы (НС), лежащие в основе формирования отдаленных эффектов нейротоксичности. Отсутствуют данные о патофизиологических аспектах прогредиентного течения отдаленных последствий воздействия НСР, что обусловливает актуальность проведения настоящих исследований.

Успешное решение данной проблемы возможно при экспериментальном моделировании, позволяющем получить наиболее полную информацию о мор-фо-функциональных нарушениях ЦНС при интоксикации различными НСР, что, в конечном итоге, может быть направлено на разработку профилактических мер и на установление базовых «мишеней» для терапевтического воздействия. С этих позиций, оценка поражения НС при развитии отдаленных последствий воздействия НСР остается недостаточно изученной.

Разработка указанного направления исследований важна не только для понимания общих закономерностей нарушений метаболических и физиологических процессов в развитии экзогенно-токсической патологии мозга при воздействии НСР, но и позволяет изучить механизмы действия, лежащие в основе формирования отдаленных эффектов нейротоксичности, что и определяет необходимость настоящих исследований.

Цель работы. Выявить особенности формирования отдаленных нейроток-сических эффектов воздействия техногенных загрязнителей на примере паров металлической ртути и сулемы (экспериментальные исследования).

В соответствии с целью поставлены следующие задачи исследования:

1. Ретроспективно оценить загрязненность ртутью воздуха рабочей зоны в производстве хлора и каустической соды в ОАО «Усольехимпром» и «Саян-скхимпласт», а также динамику выявляемости хронической ртутной интоксикации у работающих.

2. Изучить функциональное состояние нервной системы у белых крыс при воздействии парами металлической ртути и сулемой в динамике постконтактного периода на основании исследования общей двигательной активности, биохимических и нейрофизиологических показателей, морфологических изменений нервной ткани.

3. Выявить общие закономерности и особенности поражения нервной системы при воздействии на белых крыс парами металлической ртути и сулемой.

4. Разработать экспериментальную модель энцефалопатии у животных в отдаленном периоде интоксикации.

Научная новизна и теоретическая значимость работы.

Установлен высокий уровень формирования хронической ртутной интоксикации (ХРИ) у лиц, работавших в цехах ртутного электролиза или занятых на проведении дезактивирующих и демонтажных работ, обусловленный 2-8-кратным превышением предельно допустимых концентраций (ПДК) ртути в воздухе рабочей зоны.

Получены новые данные о закономерностях поражения ЦНС белых крыс в отдаленном периоде интоксикации НСР, характеризующиеся нарастанием нарушений с течением времени и сопровождающиеся снижением в динамике постконтактного периода ориентировочно-исследовательского поведения, общей двигательной активности, усилением тревожно — депрессивного состояния, нестабильностью амплитуды доминирующих ритмов, увеличением латентности и длительности коркового ответа при проведении теста со зрительными вызванными потенциалами (ЗВП), изменением формы основных пиков. Впервые установлены особенности формирования нейроинтоксикации в отдаленном периоде, вызванной парами металлической ртути, характеризующиеся развитием у белых крыс нарушений мышечного тонуса, нарастанием внутривидовой агрессивности, в то время как у особей с интоксикацией сулемой отсутствовали агрессивность в поведении и изменения мышечного тонуса.

Получены новые данные о влиянии интоксикации сулемой на биоэлектрическую активность мышц задних конечностей белых крыс, характеризующиеся нарушением проведения импульса: уменьшением амплитуды и увеличением латентности М-ответа, сохраняющихся длительный период.

Установлено, что при устранении контакта с НСР тяжесть симптомов ТЭ нарастает с течением времени постконтактного периода. Доказано, что выраженность патологических нарушений ЦНС выше при воздействии парами металлической ртути, чем сулемой.

Практическая значимость работы.

Научно обоснован перечень информативных показателей, верифицирующих патологическое состояние ЦНС при формировании ртутной ТЭ в эксперименте: двигательная и ориентировочно-исследовательская активность; тревожно-депрессивное состояние; фоновая активность электроэнцефалограммы (ЭЭГ), стимуляционные пробы ЭЭГ: случайная фотостимуляция (ФСС), фотостимуляция (ФС) с частотой 2 Гц, ЗВП; морфологическое состояние ткани головного мозга; мышечный тонус и внутривидовая агрессивность.

Для профилактики развития и прогрессирования ХРИ в постконтактном периоде лицам, работавшим ранее в цехах по производству хлора и каустической соды методом ртутного электролиза или принимавшим участие на демонтаже оборудования остановленного производства, а также больным ХРИ рекомендован длительный мониторинг за состоянием здоровья с ежегодным проведением ЭЭГ с нагрузочными пробами.

По материалам исследований впервые разработана экспериментальная модель на животных и получен патент на изобретение «Способ моделирования отдаленной токсической энцефалопатии» № 2341828 от 20.12.2008 г. Научно обоснован способ диагностики отдаленной токсической энцефалопатии, на который получено положительное решение о выдаче патента (№ заявки 2007140216/14(044018) от 21.08.2009г.). Разработаны и внедрены в научно-практическую деятельность АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ рационализаторские предложения № 564 «Усовершенствование камеры для выработки пищедобывательного двигательного рефлекса» и № 573 «Усовершенствование конструкции «вращающегося стержня»-устройства для изучения мышечной силы и координации движений животных». Результаты исследований используются в практической деятельности Восточно—Сибирского филиала ФГУЗ «Федеральный Центр Гигиены и Эпидемиологии по железнодорожному транспорту» (акт внедрения от 30.11.2009 г.).

Положения, выносимые на защиту:

1. Следствием воздействия паров металлической ртути и сулемы на белых крыс является прогрессирующее в отдаленном постконтактном периоде поражение нервной системы, характеризующееся снижением в динамике двигательной и ориентировочно-исследовательской активности, нарастанием негативно-эмоционального состояния, нейрофизиологическими и морфологическими изменениями ткани головного мозга.

2. Экспериментальное моделирование ртутной токсической энцефалопатии должно заключаться в длительном (до 7 недель) ингаляционном введении паI ров металлической ртути в концентрации 0,61 ±0,05 мг/м3 с регистрацией результатов исследований дважды в динамике постконтактного периода, что позволяет изучать особенности формирования патологии нервной системы белых крыс в отдаленном постконтактном периоде ртутной интоксикации.

3. Разработанную экспериментальную модель ртутной энцефалопатии следует использовать для оценки отдаленных нейротоксических эффектов в гигиенических исследованиях.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований были доложены и обсуждены на: Межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 85-летию ГСЭС РФ (Иркутск, 2007); VI Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2007); Всероссийской конференции молодых ученых «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи» (Улан — Удэ, 2007); 2-м международном форуме «Окружающая среда и здоровье чело-века-2008» (Санкт-Петербург, 2008); Межрегиональной научно-практической конференции «Современные технологии в системе медико-психологической и медицинской реабилитации лиц опасных профессий» (Листвянка, 2008); 3-м Съезде токсикологов России (Москва, 2008); Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 10-летию организации Научных центров ВСНЦ СО РАМН (Иркутск, 2008); V Конференции молодых ученых России «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины», (Москва, 2008).

Личный вклад автора. Автором сформулированы цель и задачи исследований, определены объекты, методы и объем работы. Проведена статистическая обработка и анализ результатов исследования содержания химических веществ в воздухе рабочей зоны ОАО «Саянскхимпласт» и «Усольехимпром» и выявляемое™ ХРИ у работающих в контакте с ртутью на основании данных углубленного медицинского обследования. Осуществлены экспериментальные исследования, выполнено формирование базы данных и обработка полученных результатов, проведено их обобщение и обсуждение, выполнено оформление диссертации, подготовлены публикации по теме диссертации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 2 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ.

Диссертация выполнена по основному плану НИР АФ УРАМН ВСНЦ ЭЧ СО РАМН-НИИ МТ и ЭЧ в соответствии с приоритетным направлением СО РАМН «Выявление системных и молекулярных механизмов формирования патологии в регионе Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера» и критической технологии РФ «Снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф». Результаты проведенных исследований представлены в отчете «Изучение закономерностей формирования нарушений церебрального гомеостаза в отдаленном периоде профессиональных нейроинтоксикаций работающих» (номер государственной регистрации НИР 01200500603).

Выводы

1. В цехах ртутного электролиза, как при технологическом производстве хлора и каустической соды, так и в период проведения демонтажных работ, отмечалась высокая загрязненность ртутью воздуха рабочей зоны, превышающая ПДК в среднем от 2 до 8 раз, с максимальной концентрацией до 77 ПДК, что обусловило высокие показатели хронической ртутной интоксикации, по данным углубленного медицинского обследования у лиц, занятых на проведении дезактивирующих и демонтажных работ.

2. Разработанная экспериментальная модель токсической энцефалопатии позволяет подтвердить возможность формирования и прогрессирования хронической ртутной интоксикации в отдаленном постконтактном периоде.

3. Установлены общие закономерности нарушения целостной структуры поведения белых крыс в отдаленном периоде интоксикации неорганическими соединениями ртути, характеризующиеся снижением в динамике постконтактного периода общей двигательной активности, ориентировочно-исследовательского поведения, усилением тревожно — депрессивного состояния, изменением способности к образованию условно-рефлекторных связей.

4. По результатам экспериментального моделирования выявлены особенности нейротоксических эффектов воздействия препаратов ртути: пары металлической ртути вызывают нарушение мышечного тонуса, нарастание агрессивности и тенденцию к ускорению выработки условных рефлексов у белых крыс, в то время как при интоксикации сулемой изменения мышечного тонуса и показателей агрессивности поведения отсутствуют, наблюдается снижение способности к обучению. Сравнительная оценка эффектов нейротоксичности препаратов ртути показала, что поражение нервной системы более выражено при ингаляционном воздействии паров металлической ртути, чем при парентеральном введении сулемы.

5. Воздействие паров металлической ртути и сулемы оказывает влияние на биоэлектрическую активность головного мозга, которое характеризуется нестабильностью амплитуды доминирующих ритмов, увеличением латентности и длительности ответа при проведении теста с зрительными вызванными потенциалами.

6. В динамике постконтактного периода интоксикации парами металлической ртути и сулемой установлено нарастание морфологических изменений ткани головного мозга белых крыс: усиление признаков дистрофии нейронов, затрагивающей все слои коры головного мозга и гиппокампа, повышение проницаемости сосудов, реакции глии, имеющих различную степень выраженности, которые составляют основу прогредиентного течения ртутной энцефалопатии в отдаленном периоде.

7. Изменения проведения импульса в нервно-мышечном аппарате задних конечностей белых крыс при интоксикации сулемой подтверждаются увеличением латентности и уменьшением амплитуды М-ответа, сохраняющихся в отдаленном периоде обследования.

8. При верификации патологического состояния центральной нервной системы при моделировании ртутной токсической энцефалопатии должен использоваться комплекс показателей: горизонтальная и вертикальная двигательная, ориентировочно-исследовательская активность; показатели тревожно-депрессивного состояния; стимуляционные пробы ЭЭГ; морфологическое состояние ткани головного мозга; состояние мышечного тонуса и внутривидовая агрессивность.

Практические рекомендации

1. Для профилактики развития ХРИ в постконтактном периоде рекомендуется при проведении периодических медицинских осмотров лиц, работавших ранее в цехах по производству хлора и каустической соды методом ртутного электролиза или принимавших участие на демонтаже оборудования остановленного производства углубленное исследование НС с проведением ЭЭГ с нагрузочными тестами, ЭНМГ, нейропсихологического тестирования.

2. В основу длительного мониторинга в постконтактном периоде за состоянием здоровья работников с установленным ранее диагнозом профессиональной ХРИ должно быть положено проведение ЭЭГ с нагрузочными пробами для выявления возможного прогрессирования болезни.

3. При разработке новых методов диагностики, профилактики и лечения ртутной ТЭ, а также апробации лекарственных препаратов, в том числе и вновь синтезируемых, использовать научно-обоснованную модель ТЭ (Способ моделирования отдаленной токсической энцефалопатии. Пат. 2341828 Рос. Федерация; заявл. 02.05.07; опубл. 20.12.08, Бюл. № 35).