4 курс / Общая токсикология (доп.) / Действие_гербицида_2,_4_Да_на_омега_потенциал_головного

УДК 576.591.111 ББК 28.707+28.080.1

Н 51

Печатается по решению редакционно-издательского совета Башкирского государственного педагогического университета им. М.Акмуллы

Нагорная Л.Г., Каюмова А.Ф., Хисамов Э.Н., Кальметьев А.Х.

Действие гербицида 2,4-Да на омега-потенциал головного мозга и состояние периферической крови: монография [Текст]. – Уфа: Изд-во БГПУ, 2009. – 128 с.

Вкниге приводятся результаты, полученные при исследовании крыс

иобследовании рабочих, находившихся в условиях интоксикации гербицидом 2,4-ДА. В данных исследованиях были выявлены отрицательные изменения показателей омега-потенциала головного мозга и периферической крови. Метод изучения омега-потенциала головного мозга и перифе-

рической крови приемлем для экспресс-оценки действия гербицида 2,4-ДА на организм. Книга адресуется специалистам в области экофизиологии, патологической физиологии, электрофизиологии.

Рецензенты:

С.А. Лобанов, д-р мед.н., проф., БГПУ; С.М. Мочалов, канд. мед.н., д-р фил. н., проф. БГУ.

ISBN 978-5-87978-534-0

©Издательство БГПУ, 2009

©Нагорная Л.Г., Каюмова А.Х., Хисамов Э.Н., Кальметьев А.Х., 2009

2

3

ГЛАВА IV. СОБСТВЕННЫЕ ДАННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧИХ, ЗАНЯТЫХ НА ПРОИЗВОДСТВЕ ГЕРБИЦИДА 2,4-ДА . 61

4

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

δ - стандартное отклонение 2,4,5-Т – 2,4,5- трихлорфеноксиуксусная кислота

2,4-Д – 2,4- дихлорфеноксиуксусная кислота 2,4-ДА – аминная соль 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты F-T – отведение лоб - тенар кисти

m – ошибка среднего

M – среднеарифметическое значение n – количество наблюдений

V-T – отведение вертекс - тенар кисти α-ГФДГ – α - глицерофосфатдегидрогеназа ГАГ – гликозаминогликаны ГЭБ – гематоэнцефалический барьер ДС – дыхательная система

КОЕэ – колониеобразующая единица эритроцитарная НСТ– реакция восстановления нитросинего тетразолия ОП – омега-потенциал ОЦП – объем циркулирующей плазмы

ОЦЭ – объем циркулирующих эритроцитов ПОЛ – перекисное окисление липидов ПП – постоянный потенциал СДГ – сукцинатдегидрогеназа

СМФП – сверхмедленные физиологические процессы

ССС – сердечно-сосудистая система ФС – функциональное состояние ХОС – хлорорганические соединения ЭО – эритробластический островок

5

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее приоритетных направлений современной науки является изучение неблагоприятного воздействия на биологические системы использующихся в народном хозяйстве гербицидов. Соединения 2,4- дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) занимают одно из первых мест среди других гербицидов, производящихся и применяющихся в сельском хозяйстве России. Данные соединения оказывают определенное токсическое воздействие на организм теплокровных животных и человека, они подавляют тканевое дыхание и разобщают окислительное фосфорилирование в клетках, нарушают гормональную регуляцию, функцию печени и почек, поражают ЦНС. [15, 133, 147] А.Ф. Каюмова [147] указывает на возможность аминной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-ДА) проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и оказывать, возможно, непосредственное влияние на функции нервной системы.

На сегодняшний день имеется достаточно много работ, посвященных изучению влияния пестицидов и, в частности, широко применяющегося гербицида 2,4-ДА. Существует множество подходов, методов, используемых для оценки токсического влияния гербицидов. Все их можно свести к методам оценки функционального состояния ЦНС, вегетативной нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, мочеполовой систем, нервно-мышечного аппарата, анализа состояния внутренней среды, гормонального фона, состояния системы крови [91].

Повсеместное применение гербицидов в сельском хозяйстве неотделимо от другой важной задачи – предупреждение и ослабление нежелательных последствий использования этих препаратов.

К актуальным проблемам физиологии относится усовершенствование критериев оценки и прогнозирования предпатологических состояний при воздействии феноксигербицидов. Существующий традиционный подход к оценке состояния здоровья с точки зрения развития заболевания не представляется информативным и практически полезным. Недостаточность методологии изучения механизмов адаптивной регуляции функционального состояния ведет к экономическим и социальным издержкам в нормировании труда, организации профилактических, оздоровительных мероприятий. Поэтому особое значение в современных условиях приобретает создание и внедрение в практику объективных экспресс-способов оценки состояния здоровья, основанных на изучении жизненно важных и фундаментальных физиологических процессов, нарушения которых ведут к изменению защитно-приспособительных возможностей организма и, в дальнейшем, к развитию заболевания.

Одним из методов, рекомендуемых для оценки напряжения адаптации популяции в связи с экологической ситуацией, является неинвазивный метод омегаметрии, позволяющий осуществить массовую экспресс-оценку состояния

6

систем детоксикации организма. Омега-потенциал (ОП) (или постоянный потенциал - ПП) играет важную роль в формировании функциональных состояний и адаптивных реакций [47]. В.А. Илюхина [99] сформулировала представление о том, что сверхмедленные физиологические процессы отражают системные динамические биохимические превращения в органах и тканях, тесно связаны с механизмами нейрогуморального регулирования. Данный подход в оценке вредного влияния химических загрязнителей с использованием метода омегаметрии имеет принципиальное значение, так как позволяет определить раннюю, доклиническую чувствительность организма к повреждающему действию химических веществ. Экологический мониторинг предполагает комплексный подход в оценке воздействия гербицида на организм. Дифференцированная оценка результатов нуждается в эталонных параметрах для оценки состояния организма с позиции изучения процессов фенотипической адаптации. В условиях негативного воздействия окружающей среды наиболее информативны показатели интегрирующих систем. Из числа таковых являются система крови и сверхмедленная управляющая система мозга.

Роль фундаментальных исследований в решении прикладных задач физиологии деятельности является общепризнанной. Существенный интерес с этой точки зрения представляет исследование взаимосвязи процессов регуляции системы крови с функциональным состоянием сверхмедленной управляющей системы головного мозга (оцениваемое по динамике установления среднего уровня омега-потенциала, относящегося к фундаментальным показателям адаптивной возможности организма). Вопрос этот становится еще более актуальным в связи с участием сверхмедленной управляющей системы в обеспечении системного ответа организма на изменение внешней и внутренней среды в условиях нормы и патологии, позволяя с новых позиций взглянуть на решение ряда проблем профилактики профессиональных заболеваний, сохранения оптимальной работоспособности и достаточной производительности труда. Мы склонны считать, что сверхмедленные физиологические процессы в организме следует рассматривать в качестве базисных интегральных показателей, отражающих меру координированности центральных и периферических звеньев системы нейрогуморальной регуляции адекватных реакций и состояний организма. Сверхмедленные электрофизиологические процессы в покое от 0 до 0,05 Гц считают универсальными по отношению к различным тканям и органам (нервной, мышечной, железистой). Существование такого рода универсальности сходных по временным характеристикам физиологических процессов по отношению к различным органам и тканям с одной стороны и иерархический принцип организации параллельно протекающих, различающихся по временному течению процессов с другой, раскрывает биологически целесообразную организацию.

Применение метода омегаметрии в практике остается мало распространенным. Отсутствуют производственные нормативы, принципы и спо-

7

собы интерпретации результатов замеров ОП у человека, а также нормативы и принципы интерпретации этого показателя у экспериментальных животных. В доступной литературе не встретились работы, направленные на исследование действия феноксикислот в организме теплокровных на сверхмедленные физиологические процессы. Имеются единичные работы, посвященные изучению влияния гербицидов группы 2,4-Д на систему крови теплокровных животных и человека [ 147]. Однако с физиологических позиций комплексное изучение омега-потенциала и системы крови при хроническом воздействии на организм различных доз гербицида 2,4-ДА не проводилось, а стато-динамические характеристики омега-потенциала и гематологические показатели в процессе реагирования на воздействие интоксиканта не сопоставлялись. Мало изучены вопросы поиска, определения роли и значения ОП у животных и, прежде всего, у крыс. Не оценена возможность рассмотрения организма крыс в качестве модели для изучения токсического влияния феноксигербицида 2,4-ДА на сверхмедленные физиологические процессы головного мозга. Требуется разработка профилактических рекомендаций, направленных на предупреждение возникновения не только острых и хронических отравлений, но и отдаленных последствий влияния 2,4-ДА на организм животных и человека.

Целью исследования явилось выявление закономерности влияния различных доз 2,4-ДА на сверхмедленную электрофизиологическую активность головного мозга в диапазоне 0-0,05 Гц и некоторые показатели периферической крови, а также поиск сходства и различия приспособительных изменений этих показателей у человека и экспериментальных животных.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1.Разработать модель для изучения влияния 2,4-ДА на сверхмедленные физиологические процессы у крыс и оценить ее возможности.

2.Определить ОП головного мозга у крыс в период подострого эксперимента и в отдаленные сроки после завершения введения гербицида 2,4-ДА.

3.Выявить изменения некоторых показателей периферической крови (количество эритроцитов, ретикулоцитов, лейкоцитов, гемоглобина, цветового показателя, гематокрита) у крыс, получавших разные дозы 2,4- ДА в период подострого эксперимента.

4.Установить характер взаимосвязи между изменениями некоторых показателей периферической крови (количество эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина) и изменениями показателя ОП у крыс, получавших разные дозы 2,4-ДА.

5.Исследовать ОП головного мозга и некоторые показатели периферической крови (количество эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина,

8

цветового показателя), а также взаимосвязь этих показателей у рабочих, контактирующих и не контактирующих с гербицидом 2,4-ДА.

В процессе работы были установлены величина и амплитудновременные параметры ОП головного мозга у крыс в период подострого эксперимента и в отдаленные сроки после завершения введения гербицида 2,4-ДА. Показано наличие закономерных волнообразных колебаний ОП в результате интоксикации гербицидом, при этом происходит увеличение средних негативных значений ОП со смещением в диапазон повышенных негативных значений. Уровни этих сдвигов зависят от дозы введенного гербицида и времени, прошедшего с момента произведения затравки. Выявлено, что при восстановлении нормальных параметров периферической крови показатели ОП остаются в зоне неоптимальных значений, при этом количества эритроцитов и гемоглобина имеют слабую положительную связь со средними значениями омега-потенциала. Определены величина и амплитудно-временные параметры ОП головного мозга у рабочих, занятых на производстве гербицида 2,4-ДА, и статистически достоверные отличия от контрольной группы. Выявлено, что у рабочих с увеличением возраста и стажа работы на производстве гербицида происходит снижение негативных значений ОП со смещением в диапазон неоптимальных значений. Также у рабочих, занятых на производстве гербицида 2,4-ДА, обнаружено большее (по сравнению с контролем) количество низких негативных значений ОП и неоптимальных показателей периферической крови. При этом у лиц, контактирующих с 2,4-ДА, количество эритроцитов положительно, а количество лейкоцитов отрицательно коррелируют со средними значениями омега-потенциала головного мозга. Также выявлено, что с увеличением возраста и стажа работы людей на данном предприятии наблюдается значительный рост заболеваний пищеварительной, нервной и других систем организма.

Результаты проведенных исследований позволили установить некоторые закономерности динамики ОП у человека и крыс в условиях интоксикации гербицидом 2,4-ДА. Определены нормативы интерпретации результатов замеров ОП головного мозга крыс и человека, что необходимо как для проведения научных исследований, так и при планировании и проведении профилактических мероприятий в условиях производства. Полученные данные могут послужить основанием для разработки охранных и профилактических мер при производстве 2,4-ДА, направленных на предупреждение возникновения профессиональных заболеваний, своевременное распознавание интоксикации у людей, связанных с производством 2,4-ДА.

Способ дискретного измерения величины ПП может быть применен для экспресс-оценки и прогнозирования адаптационных возможностей организма к токсическим воздействиям 2,4-ДА в условиях производства.

9

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Краткая характеристика влияния гербицида 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и других производных феноксиуксусной кислоты на организм человека и животных

Широкое применение пестицидов и гербицидов в нашей стране, их миграция во все среды, длительная циркуляция во внешней среде, переход в растения, используемые человеком и животными, вызывает неблагоприятные последствия для здоровья человека и животных. Большинство зарубежных исследований указывают на прямое патологическое воздействие 2,4-ДА на организм человека и животных [327].

2,4-Д и ее производные относятся к категории ксенобиотиковиндукторов монооксигеназ [196]. Усиленное функционирование монооксигеназ сопровождается генерацией свободных радикалов, усилением ПОЛ, в результате чего происходит повреждение липидного бислоя мембран, что в конечном итоге может привести к некротическим изменениям и гибели клетки [258]. Активация ПОЛ объясняет полиморфность действия ароматических углеводородов, которое складывается из синдромов поражений системы крови, кожных покровов, нервной системы, из эмбриофе- тотоксического эффекта [16]. Активизацию ПОЛ можно рассматривать как признак общей неспецифической реакции на стрессорное воздействие [66].

В механизмы нарушения вовлекаются такие важные для сохранения гомеостаза организма системы, как имунная и эндокринная [132]. Показано, что 2,4-Д нарушает метаболизм полиаминов и таким образом нарушает синтез белка на уровне рибосом. Отмечаются снижение возбудимости ЦНС, нарушение функций щитовидной железы, минералокортикоидной функции надпочечников [158]. Эксперименты свидетельствуют о том, что аминная соль 2,4-Д изменяет реактивность организма, нарушает процессы ана- и катаболизма, приводя к изменению структуры тканей и органов. Развиваются дистрофические, некробиотические и воспалительные изменения, имеющие тот или иной характер [147]. Нарушение биохимических и физиологических процессов в различных клетках обусловливает многообразный характер токсического действия диоксина, входящего в состав гербицида, - поражение печени, селезенки, кожи, ЦНС, развитие синдрома истощения, угнетение клеточного иммунитета, канцерогенное, мутагенное и эмбриотоксическое действие при их экспериментальном изучении [72]. Отдалённые эффекты действия феноксигербицидов разнообразны. Экспериментальными и клиническими данными показано неблагоприятное цитогенетическое, эмбрио- и гонадотропное действие производных 2,4-Д, проникновение их через гематоэнцефалический и гематомолочный барье-

ры [248].

10