Состояние биохимического профиля организма в условиях негативного воздействия производственных факторов

Исследования последних лет позволяют считать, что профилактика неблагоприятного воздействия техногенных производственных факторов физической природы, которые в настоящее время рассматриваются как стрессирующие, представляют социально-экономическую и медицинскую проблему [1–7].

Несмотря на имеющиеся сведения о некоторых аспектах действия физических факторов на организм человека, многие из них на сегодняшний день еще не решены. Особую актуальность представляет изучение метаболических механизмов адаптационно-компенсаторного процесса при комбинированном воздействии производственных факторов у стажированных шахтеров угольных шахт, трудовая деятельность которых связана с использованием тяжелых виброинструментов, генерирующих низкочастотную вибрацию и требующих от оператора приложения больших физических усилий [8, 9].

Считают, что системные многофакторные ответы организма опосредуются через биологически активные вещества и антиоксидантную защиту, клеточно-молекулярные механизмы, поэтому на первый план выступает проблема биохимической адаптации и защиты. При этом любой биологический эффект определяется суммарным взаимодействием друг с другом многих показателей «биохимического профиля» гомеостаза, что позволяет предположить наличие баланса тканевых гормонов и медиаторов, определяющих регуляцию гомеостаза в организме*.

Нами предпринята попытка изучения состояния клеточного метаболизма в условиях воздействия производственной среды на организм шахтеров-угольщиков. Для осуществления поставленной цели использованы методики по определению системы ПОЛ/АОЗ [11].

Анализ полученных результатов позволил выявить активацию показателей перекисного окисления липидов (ПОЛ) в эритроцитах здоровых, стажированных шахтеров-угольщиков (табл. 1). Так, у здоровых стажированных шахтеров первичные продукты диеновых конъюгатов (ДК) увеличены в 3,3 раза, до 105,7±3,8 усл. ед./мл, по сравнению с донорами — 32,2±1,1 усл. ед./мл, Р<0,001.

Т а б л и ц а 1

Показатели ПОЛ и содержания СМ в эритроцитах крови у здоровых шахтёров-угольщиков

Вторичные, наиболее агрессивные и более стойкие продукты — кетодиены (КД) — возрастали в 2,9 раза, а ТБК-реактивные продукты — на  39 %,  соответственно  20,37±0,6  усл. ед.  и 8,88±0,4 мкмоль/мл, по сравнению с соответствующими величинами у доноров — 7,0±0,2 усл. ед. и 6,4±0,1 мкмоль/мл, Р<0,001. Однако активация ПОЛ происходила на фоне компенсаторного увеличения активности супероксиддисмутазы (СОД) в 4,6 раза, до 53,3±1,61 усл. ед./мл·мин, параллельно установлено возрастание активности каталазы (КАТ) на 87 %, до 0,933±0,04 нмоль Н2О2/мл·мин, Р<0,001, по сравнению с контрольной группой — 11,54±0,41 усл.ед/мл·мин и 0,50±0,02нмоль Н2О2/мл·мин соответственно, Р<0,001 (табл. 2). Синхронное увеличение показателей ПОЛ и активность ферментов антиоксидантной защиты (АОЗ) позволяют стабильно сохранять компенсированность обеих систем у здоровых шахтеров. При исследовании средних молекул (СМ) — продуктов эндотоксикоза, значительная часть которых связана с мембранами эритроцитов, установлена небольшая тенденция к увеличению на 6 %, в среднем до 160±0,005 усл.ед. по сравнению с контрольной группой — впервые обратившиеся доноры. 

Показатели АОЗ в эритроцитах крови у здоровых шахтёров-угольщиков

Т а б л и ц а 2  

В группе лиц с предпатологией (табл. 2), когда имеются единичные, окончательно не сформировавшиеся, обратимые признаки заболевания, активность первичных продуктов ПОЛ — (ДК) увеличивалась на 22 %, до 128,6±5,2 усл.ед./мл, в то время как вторичные продукты — КД и ТБКреактивные продукты — продолжали нарастать  на  56  и  42 %,  до  31,8±2,1  усл.ед. и 12,6±0,78 мкмоль/мл по  сравнению  со  здоровыми  стажированными  шахтерами  — до 105,7±3,8 усл.ед/мл, 20,37±0,6 усл.ед., 8,88±0,4 мкмоль/мл, Р < 0,01, Р < 0,001, Р < 0,001. Однако появлению единичных признаков патологии, возможно, способствует супрессия ферментов АОЗ — каталазы, которая не отличается от активности у  здоровых  стажированных  шахтеров — 0,96±0,06 нмоль Н2О2/мл·мин, а активность СОД снижается на 62 %, до 20,4±1,3 усл. ед./мл·мин, что способствует сохранению активации ПОЛ предболезнью (табл. 2). Параллельно выявили некоторое повышение содержания СМ в эритроцитах на 15 %, до 0,184±0,06 усл.ед., по сравнению со здоровыми шахтерами — до 0,16±0,005 усл.ед., Р < 0,05.

При сформировавшейся патологии — вибрационной болезни I степени активация ПОЛ продолжала нарастать по сравнению со здоровыми шахтерами (табл. 3, рис. 2). Первичные продукты — ДК увеличиваются на 31 %, до 138,4±2,4 усл. ед./мл, интенсивность вторичных продуктов — КД и ТБКреактивные продукты — нарастает на 80 и 60 % соответственно, до  36,4±0,6  усл.ед  и 14,2±0,4 мкмоль/мл, Р < 0,001.

Т а б л и ц а 3

Показатели ПОЛ и СМ в эритроцитах крови при вибрационной болезни I степени у шахтёров-угольщиков

Активность СОД и КАТ снижалась на 73 и 52 %, соответственно до 14,2±0,04 усл.ед./мл·мин и 0,45±0,007 нмоль Н2О2 /мл·мин, Р < 0,001 (табл. 5). При II степени вибрационной болезни (табл. 4) ДК возрастают на 50 %, КД – в 2,4 раза и ТБК-реактивные продукты на 44 %, соответственно до 158,2±3,0 усл. ед./мл, 48,6±1,1 усл.ед., 12,8±0,3 мкмоль/мл, Р < 0,01. Параллельно установлена прогрессирующая супрессия ферментов антиоксидантной защиты — уменьшение активности СОД и КАТ на 76 %, что способствовало увеличению повреждающего действия продуктов перекисного окисления липидов на клеточную мембрану. Содержание СМ в эритроцитах крови возрастает при I степени на 23 %, в среднем до 0,198±0,002 усл.ед., по сравнению с контролем, Р<0,01, и на 44 % при II cтепени, в среднем до 0,230±0,005 усл.ед.

Т а б л и ц а 4

Показатели АОЗ в эритроцитах крови при вибрационной болезни I степени у шахтёров-угольщиков

Т а б л и ц а 5

Показатели антиоксидантной защиты в эритроцитах крови при вибрационной болезни II степени

Анализ полученных результатов по синдромам заболевания (табл. 3–5) позволил выявить активацию первичных продуктов перекисного окисления липидов при вегето-сенсорном полиневрите, характеризующемся некоторым увеличением ДК — на 20 %, до 126,4±3,1 усл.ед./мл, Р < 0,001, КД — на 40 %, до 28,6±0,8 усл.ед., Р < 0,001, ТБК-реактивных продуктов — на 22 %, до 10,8±0,32 мкмоль/мл., Р < 0,01.

Анализ показателей АОЗ (табл. 4) в эритроцитах крови при вегето-сенсорном полиневрите позволил установить снижение активности СОД на 85 %, до 16,8 ± 0,5 усл. ед/мл·мин, Р < 0,001, КАТ увеличение в 2,7 раза, до 2,56±0,05 нмоль Н2О2 /млмин, Р < 0,001. СМ имели тенденцию к увеличению. При вегето-сенсорном полиневрите, осложненном дистрофическими нарушениями опорнодвигательного аппарата, ДК увеличены на 45 %, КД — в 2,4 раза, ТБК-реактивные продукты — на 85 %, соответственно в среднем до 152±4,2 усл. ед/мл., 48,6±2,2 усл. ед.,164±0,9 мкмоль/мл., СМ — на 38 %, 0,221±0,012 усл.ед. соответственно, Р < 0,001. Вегето-сенсорнный полиневрит, осложненный дистрофическими нарушениями опорно-двигательного аппарата, характеризовался уменьшением активности СОД на 74,7 %, КАТ — на 81 %, соответственно до 13,5±0,3 усл. ед./мл·мин и 0,18±0,008 нмоль Н2О2/мл·мин, Р < 0,001. Периферический ангиодистонический синдром I степени ДК увеличивались на 41 %, до 148±3,9 усл. ед./мл, Р < 0,001. КД возрастали в 2 раза, в среднем до 42,4±2,5 усл. ед., Р < 0,001, ТБК-реактивные продукты — на 40 %, Р < 00,1. Полученные результаты при периферическом ангиодистоническом синдроме свидетельствуют о снижении активности СОД на 68,5 %, КАТ — на 53 %, до 15,8±0,4 усл. ед./млмин и 0,44±0,01 нмоль Н2О2/мл·мин соответственно, Р < 0,001. Показатели СМ оставались без изменений по сравнению с контрольными величинами. Периферический ангиодистонический синдром с ангиоспазмом выявил тенденцию к увеличению КД, ДК возрастали на 49 %, в среднем до 30,4±2,0 усл. ед., Р < 0,01, ТБК-реактивные продукты — на 78 %, до 15,8±0,82 мкмоль/мл. При периферическом ангиодистоническом синдроме с ангиоспазмом установлено снижение на 74,5 % СОД и на 57 % КАТ, до 13,6±1,1 усл.ед./мл·мин и 0,40±0,025 нмоль Н2О2/мл·мин. Накопление СМ на 28 %, до 0,205±0,012 усл. ед. Таким образом, выявлена обратная корреляция супрессии ферментов АОЗ с активностью ПОЛ.

При II степени вибрационной болезни (табл. 5) степень накопления в эритроцитах ДК при вегето-сенсорном полиневрите на 29 %, кетодиены — на 59 %, ТБК-реактивные продукты — на 31 %, до 136±:6,1 усл. ед./мл, 32,4±1,6 усл.ед., 11,6±0,6 мкмоль/мл, Р < 0,001, Р < 0,001, Р < 0,01. Активность СОД и КАТ снижается при вегето-сенсорном полиневрите на 71 и 66 %, до 15,3±0,5 усл.ед./мл·мин и 0,32±0,015 нмоль Н2О2 /мл·мин, Р < 0,001.

Наиболее выражены изменения показателей ПОЛ при вегето-сенсорном полиневрите, осложненном дистрофическими нарушениями опорно-двигательного аппарата: ДК увеличиваются на 73 % и КД — в 2,8 раза, до 182,6±7,1 усл. ед./мл и 56,4±2,6 усл. ед. соответственно, Р < 0,001. ТБКреактивные продукты, средние молекулы повышаются на 53 и 60 %, до 13,6±0,7 мкмоль/мл и 0,256±0,008 усл.ед. по сравнению со здоровыми шахтерами. При вегето-сенсорном полиневрите, осложненном дистрофическими нарушениями опорно-двигательного аппарата, происходило уменьшение активности СОД на 79 %, КАТ — на 34 %, до 11,2±0,5 усл.ед,/мл·мин и 0,12±0,005 нмоль Н2О2 мл·мин, Р < 0,001. При периферическом ангиодистоническом синдроме происходит возрастание ДК на 48 %, до 156,4±8,0 усл. ед/мл, КД — на 89 %, до 38,4±1,5 усл. ед., ТБК-реактивных продуктов — на 44 %, СМ — на 25 %. Наблюдали снижение активности СОД и КАТ на 74 и 79 % соответственно, до 13,9±0,6 усл.ед./мл·мин и 0,2±0,008 нмоль Н2О2 /мл·мин, Р < 0,001. Периферический ангиодистонический синдром с явлениями ангиоспазма характеризуется накоплением КД на 24 %, до 130,6±9,0 усл.ед, кетодиенов — на 50 %, до 30,6±2,0 усл.ед., Р < 0,001, ТБК-реактивных продуктов — на 64 %, до 14,6±0,6 мкмоль/мл. Средние молекулы статистически не отличались от контрольных величин. При периферическом ангиодистоническом синдроме с явлениями ангиоспазма также наблюдали снижение СОД на 79 %, КАТ — 85 %, до 11,0±0,7 усл.ед./мл·мин и 0,14±0,015 нмоль Н2О2 /мл ·мин, Р < 0,001.

При наиболее тяжелых синдромах (вегето-сенсорный полиневрит, осложненный дистрофическими нарушениями опорно-двигательного аппарата, периферический ангиодистонический синдром) установлено накопление СМ, свидетельствующих о глубоких изменениях в мембране клетки.

Таким образом, одним из основных патогенетических звеньев развития вибрационной болезни у шахтеров-угольщиков является свободнорадикальное окисление липидов на фоне нарастающей супрессии системы антиоксидантной защиты — параллельно тяжести течения болезни и выраженности синдромов. Стойкое повышение уровня продуктов перекисного окисления липидов свидетельствует о формировании при вибрационной болезни синдрома «липидной пероксидации», для которого характерны системные изменения и нарушения структуры и функции мембран. Так, продукты перекисного окисления липидов, повреждая эндотелиальные клетки микроциркуляторного русла, вызывают цепь патологических реакций с изменением структуры и функциональных свойств сосудистой стенки, нарушая транспорт веществ, необходимых организму, изменяя трофику ткани, в том числе нервной и сосудистой. 

Список литературы 

1. Кулкыбаев Г.А. Концептуальные основы научной программы «Экология промышленного региона и здоровья населения» // Проблемы медицинской экологии. — Караганда, 1995. — С. 3–10.
2. Измеров Н.Ф. Охрана здоровья рабочих и профилактика профессиональных заболеваний на современном этапе // Медицина труда и промышленная экология. — 2002. — № 1. — С. 1–12.
3. Измеров Н.Ф. Прошлое, настоящее, будущее профпатологии // Медицина труда и промышленная экология. — 2001. — № 1. — С. 1–9.
4. Суворов Г.А., Сторожук И.А., Тарасова Л.А. Общая вибрация и вибрационная болезнь (гигиенические, медикобиологические, патогенетические механизмы). — М., 2000. — С. 2–36.
5. Измеров Н.Ф. Медицина труда на пороге ХХI века // Медицины труда и промышленная экология. — 2000. — № 10. — С. 1–6.
6. Шаяхметов А.Р. Соматические дисфункции в патогенезе вибрационной болезни и их лечение // Медицина труда и промышленная экология. — 2002. — № 5. — С. 41–44.
7. Джангозина Д.М. Дезорганизация процессов «метаболического котла» при действии на организм негативных производственных факторов физической природы // Астана медициналық журналы. — 2006. — № 2. — С. 60–63.
8. Суворов Г.А., Пальцев Ю.П., Прокопенко Л.В. и соавт. Физические факторы и стресс // Медицина труда и промышленная экология. — 2002. — № 8. — С. 1–4.
9. Зенков В.А. Актуальные проблемы гигиены труда и окружающей среды в шахтерских городах // Медицина труда и промышленная экология. — 2002. — № 10. — С. 4–6.
10. Таткеев Т.А., Джангозина Д.М. Əдістемеіқ Нұскау «Клеткалық физиология» мамандыру пəні бойынша лабораториялық жүмыстарды орындауға арнадған. — 1999. — 14-б.