ІНСТИТУТ МЕДИЦИНИ ПРАЦІ АМН УКРАЇНИ

ПАЛІЙЧУК СЕРГІЙ ПАВЛОВИЧ

УДК 613 6: 615: 577. 1.: 001.5

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ПОРУШЕНЬ СИСТЕМИ ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЇ ПРИ КОРОТКОЧАСНИХ ТЕПЛОВИХ НАВАНТАЖЕННЯХ ТА СПОСОБИ ЇХ КОРЕКЦІЇ

14. 02. 01. - гігієна

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті медицини праці АМН України

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор, академік НАН та АМН України, Кундієв Юрій Ілліч, віце-президент АМН України, директор Інституту медицини праці АМН України

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор, Шевченко Андрій Мусійович, Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, кафедра гігієни праці з курсом професійних захворювань, професор кафедри.

кандидат медичних наук, старший науковий співробітник, Кучерук Тетяна Кузьмівна, Комітет з питань гігієнічного регламентування Міністерства охорони здоровя України, провідний науковий співробітник.

Провідна установа: Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзеєва АМН України, лабораторія гігієни шуму та житлово-громадського будівництва, м.Київ.

Захист відбудеться "__26_" березня 2001 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.554.01 при Інституті медицини праці АМН України, 01033 м. Київ-33, вул. Саксаганського, 75

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту медицини праці АМН України, 01033 м. Київ-33, вул. Саксаганського, 75

Автореферат розісланий "22" лютого 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради __________________ Ковальова Г. І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуальність теми. На багатьох промислових підприємствах технологічні процеси супроводжуються значними тепловиділеннями, внаслідок чого створюються умови нагріваючого мікроклімату. Робота в таких умовах призводить до напруження функціонального стану окремих фізіологічних систем та організму в цілому, зниження його резистентності до інфекцій, підвищення рівня соматичної захворюваності, погіршення стану здоров"я, прискорення темпів біологічного старіння робітників (Агарков Ф.Т., 1972, Краснюк Е.П. та ін., 1974, Кощеев В.С. та ін., 1986, Пефтиев И.Ф., 1989, Шлейфман Ф.М. та ін., 1991).

Відомо, що найбільш раціональним шляхом профілактики порушень здоров"я у робітників, які викликані значними тепловими навантаженнями на організм, є покращення умов праці за рахунок зміни технології, теплоізоляції обладнання, кондиціонування повітря, екранування працюючих робітників (Агарков Ф.Т., 1972, Шахбазян Г.Х, Шлейфман Ф.М., 1977, Карнаух Н.Г., 1981). Крім цього, одним із самостійних напрямків профілактики даних порушень є підвищення природньої індивідуальної стійкості організму робітників до впливу теплових навантажень.

Аналіз вітчизняної та зарубіжної літератури дозволяє виділити наступні основні методи та засоби підвищення теплової стійкості організму людини та тварин. Це: цілеспрямована адаптація до теплових навантажень шляхом тренування організму (Агарков Ф.Т., 1972, Максимович В.А., 1985, Кощеев В.С. та ін., 1986); розробка спеціальних напоїв, режимів пиття та харчування (Хвойницкая М.А., 1957, Шаптала В.А., 1969, Багиров Б.Г., 1971, Расулзаде Г.Д., 1972, Дорофеева В.И., 1975,); раціоналізація режимів праці та відпочинку; застосування фармакологічних препаратів специфічно направленої дії. Зокрема, в останньому випадку багатьма дослідниками пропонувався та апробувався цілий ряд фармакологічних засобів: вітамінні препарати, природні та синтетичні антиоксиданти (Козлов Н.Б., 1990); природні адаптогени рослинного походження (Новожилов Г.Н., 1981); актопротектори (Виноградов В.М., 1978, Бобков Ю.Г, Виноградов В.М., 1984); гормональні препарати (Молотков О.В. та ін., 1974, Линденбрандт В.Д. та ін., 1980); препарати, які впливають на центральну та периферичну нервову систему (Бобков Ю.Г., Виноградов В.М., 1984), серцево-судинну систему (Максимович В.А., 1985).

Недоліками застосування цих препаратів були слабка або повна відсутність підвищення теплової стійкості організму, короткочасність ефекту, протипоказання для тривалого застосування, наявність небажаних побічних ефектів.

На наш погляд, для більш обгрунтованого вибору фармакологічних засобів, що закликані підвищити резистентність організму працюючих до впливу нагріваючого мікроклімату, та розрахованих на курсове багаторазове застосування протягом трудової діяльності, необхідно провести спеціальні дослідження, які враховували б, з одного боку, складність патофізіологічного механізму, який виникає при перегріванні організму, а з другого - багатогранний характер взаємодії фармакологічних засобів з організмом, необхідність отримання доказів ефективності з точки зору корекції теплових порушень, які виникають при фізичному навантаженні в умовах впливу підвищеної температури повітря чи інфрачервоного випромінювання. При цьому важливо, щоб комплекс фармакологічних препаратів був спрямований на ліквідацію основних патогенетичних ланок механізму несприятливого впливу високої температури чи інфрачервоного випромінювання та фізичного навантаження на організм робітників.

Звязок роботи з науковими програмами, темами: робота відповідає основному плану науково-дослідних робіт Інституту медицини праці АМН України та виконувалась в рамках НДР "Разработать систему гигиенических средств профилактики нарушений здоровья работающих при высокой температуре воздуха и тепловом излучении на основе исследования особенностей енергетических процессов в организме при воздействии указанных факторов". Номер держреєстрації - UAO 1002058Р.

Мета і задачі дослідження: розробка та наукове обгрунтування набору фармакологічних засобів для корекції стану системи терморегуляції організму в умовах короткочасного комбінованого впливу високої температури чи інфрачервоного випромінювання з фізичним навантаженням середньої важкості.

Для досягнення поставленої мети були поставлені до вирішення наступні задачі:

1. Вивчити в eкспериментальних дослідженнях на тваринах провідні патогенетичні ланки пошкоджуючої дії на організм високої (екстремальної) температури (41,5 0,5С).

2. Обгрунтувати патогенетично цілеспрямований комплекс офіцинальних фармакологічних препаратів для корекції порушень системи терморегуляції при комбінованій дії на організм високої температури та фізичного навантаження.

3. В експериментальних дослідженнях за участю чоловіків-добровольців вивчити ефективність комплексного препарату фармакологічних засобів (-токоферол. галаскорбін, Юнікап-М) для корекції порушень стану системи терморегуляції організму під дією високої температури, інфрачервоного випромінювання в поєднанні з фізичним навантаженням середньої важкості.

4. Розробити та запропонувати науково-практичні рекомендації використання фармакологічних засобів для цілеспрямованої патогенетично обгрунтованої корекції порушень системи терморегуляції організму у людини при комбінованій дії високої температури, інфрачервоного випромінювання з фізичним навантаженням середньої важкості в системі санітарно-гігієнічних заходів, спрямованих на зниження їх несприятливої дії на організм працюючих.

Обєкт дослідження. Функціональний стан організму людини та експериментальних тварин в умовах короткочасного комбінованого впливу нагріваючого мікроклімату (конвекційне та променеве тепло) і фізичної роботи.

Предмет дослідження. Порушення в системі терморегуляції, провідних фізіологічних системах, стані окислювального, біохімічного, імунного гомеостазу, які виникають внаслідок короткочасного впливу на організм високої температури чи інфрачервоного випромінювання під час виконання фізичної роботи та їх фармакологічна корекція

Методи дослідження. В роботі використані: гігієнічні, фізіологічні, біохімічні, імунологічні, статистичні методи досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на основі проведеного комплексного вивчення провідних ланок механізму пошкоджуючої дії високої температури екстремального рівня (41,5 0,5С) на організм білих щурів встановлено, що порушення, які були виявлені за допомогою фізіологічних, електрофізіологічних, біохімічних та імунологічних методів досліджень в функціонуванні головного мозку, серцевого м"яза, системи терморегуляції, стані біохімічного та імунного гомеостазу в своїй основі мали структурно-функціональні порушення біологічних мембран в тканинах внутрішніх органів та клітинах периферичної крові, пов"язані з активацією вільнорадикального окислення (ВРО) та перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) внаслідок зниження антиоксидантної забезпеченості організму.

Вперше науково обгрунтовано використання патогенетично цілеcпрямованого комплексного фармакологічного препарату, який включає -токоферол, галаскорбін, - вітамінно-мінеральний комплекс Юнікап-М, в середньотерапевтичних дозах для корекції порушень гомеостазу, які виникають внаслідок дії на організм нагріваючого мікроклімату в поєднанні з фізичним навантаженням середньої важкості.

Проведеними комплексними дослідженнями впливу на чоловіків-добровольців нагріваючого мікроклімату (висока температура, ІЧ випромінення) в поєднанні з фізичним навантаженням середньої важкості значно розширені уявлення про механізми формування напруження гомеостазу, зниження функціональних резервів організму, окремих його фізіологічних систем та зриву адаптації до їх дії.

Вперше експериментально доказана ефективність комплексного препарату, що включає -токоферол, галаскорбін, вітамінно-мінеральний комплекс Юнікап-М для корекції порушень гомеостазу, які виникають при поєднаному впливі на організм людини нагріваючого мікроклімату та фізичного навантаження середньої важкості.

Практичне значення отриманих результатів. В результаті проведених комплексних досліджень на тваринах та за участю чоловіків-добровольців встановлені нові та уточнені недостатньо вивчені ланки механізму несприятливої та ушкоджуючої дії нагріваючого мікроклімату на організм, що відкриває патогенетично обгрунтований шлях її фармакологічної корекції та профілактики за рахунок застосування конкретних фармакологічних препаратів. Експериментально обгрунтована доцільність та доведена ефективність застосування комплексного фармакологічного препарату, що включає в себе -токоферол, галаскорбін, вітамінно-мінеральний комплекс Юнікап-М в середньотерапевтичних дозах для цілеспрямованої профілактики та корекції ланок гомеостазу, що найбільш пошкоджуються внаслідок поєднаного впливу теплових (висока температура, ІЧ випромінення) та фізичного навантаження на організм людини. Це дозволяє збільшувати стійкість організму працюючих та переносимість ними теплових навантажень при виконанні фізичної роботи.

Впровадження результатів роботи в практику. Опубліковано: 1. Їнформаційний лист МОЗ України №128-97 "Фармакологическая коррекция состояния гомеостаза у работающих при сочетанном воздействии высокой температуры и физической нагрузки"; 2. Їнформаційний лист Міністерства освіти і науки України №009-2000 "Фармакологическая коррекция состояния гомеостаза у работающих при воздействии инфракрасного излучения и физической нагрузки"

Особистий внесок здобувача. Дисертантом самостійно проведено дослідження функціонального стану систем терморегуляції в експериментальних дослідженнях на тваринах та у людей, проведена математична обробка та аналіз результатів фізіологічних, електрофізіологічних, біохімічних, імунологічних досліджень, написані всі розділи дисертаційної роботи, сформульовані висновки, практичні рекомендації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на міжнародному симпозіумі "Гигиена физических факторов окружающей и производственной среды" (Київ,1993), ХIII з"їзді гігієністів України "Пріоритетні проблеми гігієнічної науки, медичної екології, санітарної практики та охорони здоров"я" (Київ, 1995), науково-практичній конференції "Досягнення сучасної фармації - в медичну практику" (Харків, 1996), науково-практичній конференції "Фізіологія та патологія імунітету, гомеостазу та перекисного окислення ліпідів" (Полтава, 1997), конференціях молодих вчених Інституту медицини праці (Київ, 1994; 1998; 1999).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано дев"ять робіт, які відображають її основні положення. З них: дві - в наукових журналах, три - в збірках наукових праць, чотири - в матеріалах та тезах конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається з вступу, огляду літератури, матеріалів та методів дослідження, трьох розділів власних досліджень, заключення, висновків, практичних рекомендацій, та переліку літератури, що містить 185 літературних джерел (з них 42 іноземних авторів). Дисертація викладена на 176 сторінках машинописного тексту, проілюстрована 96 таблицями (Додатки на 37 сторінках).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень. Білі безпородні щурі масою 150-190 г в першій серії досліджень підлягали впливу протягом однієї години високої температури повітря екстремального рівня 41,50,5С в спеціально сконструйованій камері з автоматичним підтриманням заданих рівнів температури повітря. Реєстрація показників функціонального стану організму тварин проводилась відразу після закінчення впливу (0,5 години), через 24 і 48 годин та порівнювалась з такими у контрольних тварин у ці ж строки експерименту.

За участю чоловіків-добровольців вивчені реакції їх організму у відповідь на дію протягом однієї години двох рівнів температури повітря – 28С та 35С, а також двох рівнів ІЧ випромінювання – 140 Вт/м2 и 350 Вт/м2 на фоні виконання роботи середньої важкості. Кожен із добровольців підлягав впливу: чотирьох варіантів поєднань рівнів теплового навантаження та адаптогену (А) в другій серії досліджень (28С; 28С+А; 35С; 35С+А), прийом адаптогену відбувався за 20 хвилин до початку досліду; шести варіантам в третій серії (140Вт/м2; 140Вт/м2+A1; 140Вт/м2+A2; 350Вт/м2; 350Вт/м2+A1; 350Вт/м2+A2), прийом адаптогену відбувався за 20 хвилин до початку досліду - варіант А1, при варіанті А2 адаптоген приймався за 20 хвилин до початку досліду та через 40 хвилин після його закінчення. В 2-й серії дослідження проведені весною (III-IV місяць) та восени (IX-X місяць). В 3-й серії дослідження проведені весною (III-IV місяць).

Дослідження проведені в рендомізованому порядку, так, що послідовність варіантів впливу для різних випробовувачів була різною. Чергування варіантів впливу для кожного випробовувача відбувалось через 7 діб.

Використовували джерело ІЧ випромінювання з максимумом випромінювання в діапазоні 2,89-3,00 мкм. Дослідження проводились в спеціальній тепловій камері з автоматичним підтриманням заданих параметрів мікроклімату. Практично здорові, не адаптовані спеціально до тепла, молоді чоловіки (20 - 30 років) були одягнуті в бавовняні сорочку, труси, брюки, шкарпетки та спортивні туфлі. Перед початком експерименту добровольці 40 хвилин знаходились в стані спокою при температурі 21-240С. Фізична робота середньої важкості моделювалась підйомом-спуском на сходинку висотою 25 см з частотою 30 разів на хвилину. Функціональний стан організму контролювали до початку експерименту (вихідний стан), відразу після закінчения впливу (0,5 години) та через 24 години, порівнюючи його з вихідним станом.

Для оцінки стану у експериментальних тварин та чоловіків-добровольців до і після впливу наведених вище рівнів високої температури та ІЧ випромінювання вивчали функціональний стан таких систем організму: терморегуляції, серцево-судинної, центральної нервової (ЦНС), неферментативного вільнорадикального окислення (ВРО), антиоксидантної (АОС). Крім того, визначали активність індикаторних ферментів в сироватці крові (у тварин також в тканинах печінки та легень). Оцінювали стан неспецифічної резистентності організму та імунологічної реактивності.

Експрес-оцінку функціонального стану організму випробувачів до початку досліду та після його закінчення проводили за динамікою зміни омега-потенціалу (ОП) головного мозку протягом шести хвилин після одноразового фізичного навантаження (три присідання) (Сычев А.Г. та ін., 1980). У тварин оцінювали процеси проведення збудження в корі головного мозку методом викликаних потенціалів.

Для оцінки функціонального стану системи терморегуляції використовували наступні показники: у тварин - температуру тіла ректальну (ТР); - температуру поверхні спини (ТС); - температуру хвоста (ТХ); - приріст температури тіла за час досліду, втрату маси тіла за час досліду (МТ); у людей - середньозважену температуру шкіри (СЗТШ); - температуру аксилярну (Такс.) або оральну (Тор.); - середню температуру тіла (СТТ); - втрату вологи за рахунок випаровування поту (ВП). Вибір показників, а також оцінку теплового стану організму людини проводили згідно з методичними рекомендаціями по оцінці теплового стану людини (Афанасьева Р.Ф. та ін., 1990).

Екскреція з сечею іонів К+ та Na+ визначалась полум"яно-фотометричним методом, екскреція Cl- визначалась за Шельсом в модифікації Нательсона, екскреція Р+2 визначалась за Дууз-Аліновою (Покровский А.А., 1969).

Функціональний стан міокарду у щурів досліджували за даними електрокардіографії (ЕКГ). На ЕКГ визначали: - тривалість інтервалів R-R, форму зубця R, тривалість комплексу QRS, амплітуду зубця Т. Функціональний стан серцево-судинної системи у людей визначали за швидкістю розповсюдження пульсової хвилі (ШРПХ), ударним об"ємом серця (УОС), хвилинним об"ємом крові (ХОК), частотою серцевих скорочень (ЧСС) (Гуревич М.И. та ін., 1982).

Стан біохімічного гомеостазу у чоловіків-добровольців та тварин вивчали, використовуючи в якості його показників функціональний стан системи неферментативного ВРО, активність ферментів АОС, активність індикаторних ферментів в сироватці крові. Стан системи ВРО у тварин досліджували також в гомогенатах тканин печінки, міокарда, мозку та легень. Активність ВРО та процесу перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) оцінювали за даними спонтанної (СХЛ) та індукованої іонами Fe+2 хемілюмінесценції (ІХЛ) (Стежка В.А., 1990), системи АОС - за показниками активності ферментів супероксиддисмутази (СОД), каталази (КТ) в еритроцитах, та церулоплазміну (ЦП) в сироватці крові (Чевари С. та ін., 1991). Активність індикаторних ферментів: аланінамінотрансферази (АЛТ), аспартатамінотрансферази (ACT), лактатдегідрогенази (ЛДГ) у людей визначали в сироватці крові, а у тварин, крім того, і в гомогенатах тканин печінки та легень (Колб В.Т., Камишникова В.С., 1982).

Стан імунного гомеостазу оцінювали: у випробувачів та експериментальних тварин за показниками, що характеризують неспецифічну резистентність організму (фагоцитарна активність нейтрофілів периферичної крові (ФАН), спонтанний та активований убитою нагріванням добовою культурою E.Coli тест відновлення нітросинього тетразолію (НСТ-тест), активність комплементу за 50% гемолізом еритроцитів барана (СН150)); у випробовувачів - за станом гуморальної ланки імунітету (вміст імуноглобулінів IgA, IgM, IgG та циркулюючих імунних комплексів (ЦІК)) в сировотці крові (Пастер Е.У. та ін., 1989).

Результати досліджень оброблялись статистичними методами. Вірогідність результатів досліджень оцінювалась за допомогою t-критерія Стьюдента (Плохинский Н.А., 1970).

Результати дослідження та їх обговорення. Аналіз результатів дослідження функціонального стану системи терморегуляції у щурів, що зазнавали одноразового протягом однієї години впливу екстремального рівня температури повітря (41,50,5С), свідчить про значну активацію у тварин процесів тепловіддачі. Так, ТС у них підвищувлась на 2,3оС, а ТХ на 3,6оС. Збільшувалось також тепловіддача випаровуванням вологи. Втрата маси тіла за 1 годину досліду склала в середньому 14,5г., що відповідає 7,6% маси тіла. Однак, не дивлячись на інтенсифікацію процесів тепловіддачі, ефективність їх була явно недостатня, оскільки спостерігалось значне підвищення інтегрального показника, який характеризує тепловий стан тварин - температури тіла. За час теплової дії вона підвищувалась на 2,2оС і в кінці досягала 39,1оС. Швидкість приросту даного показника в средньому сягала 0,036оС/хв і також вказувала на те, що наступало гостре перегрівання організму щурів. Про малу ефективність процесів тепловіддачі та наявність гострого перегрівання у тварин свідчила також кількість тварин, що загинули (23,5% від взятих в дослід).

Після теплової дії на тварин, на ЕКГ спостерігалось виражене зменшення амплітуди зубців R и Т (більше, ніж в 2 рази), що свідчить про зниження збуджуваності серцевого мяза. При цьому у тварин розвивались тахікардія та порушення процесів проведення збудження в міокарді, на що вказували вкорочення інтервалу R-R та подовження сегменту QRS (до 20%). Причому, ці зміни носили прогресивний характер, про що свідчили результати ЕКГ через 24 та 48 годин після закінчення теплової дії. Це дозволяє стверджувати про наявність дестабілізації функціонального стану міокарду та серцевої діяльності у щурів після гострої дії підвищеної температури рівня, що вивчався.

У щурів спостерігались значні порушення стану вільнорадикального окислювального гомеостазу та неспецифічної резистентності організму, пов"язані з гострим перегріванням. Характер та ступінь вираженості порушень ВРО в різних внутрішніх органах тварин в динаміці експерименту були різними. Так, в тканинах легень, міокарду та мозку спостерігалась типова активація системи ВРО та процесу ПОЛ, зумовлена недостатністю антиоксидантного захисту. Найбільш складні порушення окислювального гомеостазу в ранній строк (0,5 годин) після теплової дії виявлялись в плазмі крові та тканині печінки тварин. З одного боку, в цих біологічних субстратах реєструвалось виражене пригнічення активності системи ВРО, яке, згідно даних літератури, є властивим для ранньої стадії реакції щурів на гостру стресорну дію (Шепелев А.П., 1976). В генезі такого ефекту гострого стресу лежить викид в кров в підвищеній кількості адреналіну та кортикостероїдів, які , при незміненому її рН, виконують роль "ловушок" вільних радикалів, головним чином супероксидного. На користь цього положення свідчить і встановлене нами суттєве зниження рівня СХЛ плазми крові та гомогенатів тканини печінки щурів. Подовження латентного періоду ІХЛ в плазмі крові та гомогенатах тканини печінки після індукції ВРО іонами Fe2+, а також збільшення вмісту в сироватці крові загальних, особливо небілкових SH-груп, свідчило про суттєве збільшення активності в цих біосубстратах системи ендогенних АО, представленої в даному випадку, в основному низькомолекулярними тіоловими сполуками. Це свідчить за те, що в ранні строки після екстремального теплового впливу на щурів, достатній запас АО в тканині печінки та крові, підсилений надлишком гормонів - "ловушок" вільних радикалів, не тільки попереджував активацію ВРО в них, але й призводив до короткочасного пригнічення активності даної системи.

Через 24 години в плазмі крові та тканині печінки раннє постстресорне пригнічення системи ВРО, зумовлене підвищенням активності системи ендогенних АО, змінювалось закономірною її активацією внаслідок виснаження АОС. На користь цього свідчило і встановлене нами зниження вмісту низькомолекулярних (небілкових) тіолових сполук в сироватці крові тварин у цей строк досліду. Активація ВРО в тканинах легень та міокарду (відразу після теплового впливу) до 24 години досліду змінювалась значним пригніченням функцій цієї системи з ознаками структурного пошкодження тканини легень. В тканині мозку тварин в динаміці після гострого перегрівання виявлено виснаження адаптаційних можливостей системи АОС та виразні ознаки пошкодження біомембран клітин.

На користь наявності деструктивних процесів в організмі щурів в цей період досліду свідчило і збільшення активності в сироватці крові індикаторних ферментів (АСТ, ЛДГ), які відображають наявність структурно-функціональних порушень в плазматичних та мітохондріальних мембранах клітин і підвищений їх вихід в кров.

Через 48 годин після одноразового екстремального теплового впливу в організмі щурів зберігались порушення стану окислювального гомеостазу, які проявлялись активацією ВРО в плазмі крові та тканині міокарду. Виявлялись ознаки деструктивних процесів в тканинах легень та печінки. Спостерігався розвиток процесів, спрямованих на відновлення структури біомембран, пошкоджених в тканині мозку внаслідок активації ВРО та процесу ПОЛ. Наведені дані дозволяють зробити висновок, що найбільш чутливими до дії високої температури на організм щурів є тканини міокарду, легень та мозку, тоді як тканина печінки та плазма крові є відносно більш стійкими .

Порушення стану неспецифічної резистентності організму щурів проявлялось певними особливостями в кожен строк експерименту. Так, через 0,5 годин після закінчення теплової дії спостерігалось зниження активності комплементу однієї з гуморальних регуляторних ланок, яка забезпечує реалізацію явища фагоцитозу нейтрофілами периферичної крові. Внаслідок цього спостерігалась і зміна самої фагоцитарної функції - раннє (через 0,5 години) зниження числа тест-об"єктів, що поглинались одним фагоцитом, яке до 24 години змінювалось збільшенням даного показника, а також зменшення кількості самих нейтрофілів, які брали участь в акті фагоцитозу. Як віддалені наслідки гострого перегрівання організму щурів слід розглядати зниження бактерицидної функції нейтрофілів та їх функціонально-метаболічних резервів, які спостерігались через 48 годин та свідчать про часткову втрату даними клітинами здатності до реалізації деяких своїх функцій (респіраторний вибух, завершений фагоцитоз).

Виявлені структурно-функціональні порушення в біологічних мембранах клітин тканин внутрішніх органів та периферичної крові було тією матеріальною основою, на якій формувались та визначались особливості порушень в функціонуванні серцевого м"язу, ЦНС, системи терморегуляції, стану имунологічної реактивності, обмінних процесів організму. Отже, головним стратегічним напрямком в розробці засобів профілактики порушень та фармакологічній корекції теплового стану людини при екзогенних впливах, які супроводжуються кумуляцією ендогенного тепла та перегріванням організму, має бути тактика, спрямована на ліквідацію функціонального дисбалансу між системою неферментативного ВРО та ендогенною АОС. При цьому, виходячи із аналізу отриманих нами даних, перевагу потрібно віддати комплексному фармакологічному препарату, який би включав антиоксиданти, що реалізують свою біологічну дію як в мембранах, так і в цитозолі клітин, та не пригнічував би власні (ендогенні) ланки АОС. А його застосування мало б характер заміщувальної терапії, яка поповнює природню втрату субстратів АОС. Останнє дозволило б розраховувати на довгострокове курсове його застосування за прямим показанням без небажаних побічних ефектів.

Розробляючи комплексний фармакологічний препарат, умовно названий адаптоген для подальших досліджень, ми керувались загальноприйнятими підходами у виборі засобів фармакологічної корекції впливу широкого спектру шкідливих факторів фізичної, хімічної та біологічної природи (Бобков Ю.Г., Виноградов В.М., 1984, Стежка В.А., 1990). При цьому були враховані відомі фармакологічні властивості препаратів, що застосовувались (Машковский М.Д., 1986 ).

Основним діючим компонентом в комплексному препараті адаптоген, на нашу думку, має бути -токоферол (вітамін Е), в механізмі біологічної дії якого встановлена здатність стабілізувати ліпідний шар біомембран за рахунок, по крайній мірі, чотирьох відомих моле-кулярних механізмів (Васильева Л.П. та ін., 1988, Ерин А.Н. та ін., 1988), захищаючи його від: а) ПОЛ за рахунок наявності в молекулі слабких ОН-зв"язків та виконання ролі активної “ловушки” вільних радикалів в ліпідній фазі мембран; б) пошкоджуючої дії синглетного молекулярного кисню, будучи одним із найбільш потужних природних його акцепторів; в) деструкції, викликаної продуктами гідролізу фосфоліпідів мембран клітин фосфоліпазою А2, г) стабілізуючи фізіологічний (мікров"язкість) стан ліпідного бішару мембран.

Другим важливим інгредієнтом комплексного фармакологічного препарату необхідно признати аскорбінову кислоту (вітамін С). Це зумовлено тим, що аскорбінова кислота містить в своїй молекулі слабкі ОН-зв"язки і тому також виступає в ролі “ловушки” вільних радикалів у водній фазі цитозольних компартментів клітини та міжклітинної рідини. Крім того, вітамін С відновлює токоферольний радикал, який виникає в ліпідній фазі мембрани після взаємодії а-токоферолу з вільними радикалами, до а-токоферолу, збільшуючи таким чином антиоксидантну ємкість АОС та захищаючи від виснаження пул ендогенного а-токоферолу. Згідно сучасним уявленням, система “вітамін С – вітамін Е” є універсальним інгібітором патологічного неферментативного ВРО на стадії ініціації пероксидації фосфоліпідів мембран. Найбільш важливим фактором, який впливає на проявлення даної специфічної біологічної функції, є концентрація аскорбінової кислоти (Афанасьев И.В., 1988, Васильева Л.П. та ін. 1988, Козлов Н.Б., 1990). Залежність характеру дії вітаміну С на неферментативне ВРО від концентрації добре відома: при низьких концентраціях, як правило, він є промотором, а при високих – вільнорадикальним інгибітором. Для запобігання небажаного (прооксидантного) впливу низьких концентрацій аскорбінової кислоти, її необхідно використовувати тільки разом з а-токоферолом та у великих концентраціях. Крім того, в механізмі фармакологічної дії однієї з препаративних форм аскорбінової кислоти – галаскорбіну (комплексне сполучення аскорбінової та галової кислот) встановлено наявність ефекту стимуляції неспецифічної резистентності організму, пов"язаного зі збільшенням вмісту аскорбінової кислоти в надниркових залозах та збільшенням синтезу і збереженням фонду їх гормонів. Отже, для профілактики порушень та корекції стану гомеостазу, пов"язаних з тепловими навантаженнями на організм, більш доцільно застосовувати галаскорбін.

В з"вязку з необхідністю корекції порушень метаболічних процесів, що розвиваються, як відомо із даних літератури, при дії на людину та лабораторних тварин підвищеної температури (Козлов Н.Б., 1990), а також у відповідності з отриманими нами даними, в комплексний препарат адаптогену доцільно включити вітаміно-мінеральний комплекс "Юнікап М", який містить вітаміни - А, Д, В1, В2, В3, В6, В12, С; кальцію пантетонат; заліза фумарат; калій йодистий; міді сульфат; марганцю сульфат; магнію оксид; калію сульфат; кальцію карбонат.

Досліджували ефективність застосування даного препарату адаптогену для корекції порушень гомеостазу, які виникають в організмі людини при роботі в умовах високої температури повітря (28, 35С), та при дії ІЧ випромінювання (140, 350 Вт/ м2) за участю чоловіків-добровольців. Як показали результати проведених досліджень, виконання фізичної работи середньої важкості в умовах дії на добровольців високої температури та ІЧ випромінювання викликало функціональне напруження в деяких фізіологічних системах організму. Воно проявлялось: розвитком гранично-допустимого теплового стану, збільшенням втрат вологи, втрат електролітів з сечею; зниженням скорочувальної функції міокарду; дисбалансом у співвідношенні активностей між парасимпатичним та симпатичним відділами вегетативної нервової системи, гуморальними та гормональни-ми чи хемообмінними та гормональними ланками ЦНС.

Одноразове застосування добровольцями адаптогену при дії підвищеної температури та дворазове при дії ІЧ випромінювання чинило нормалізуючий вплив на функціональний стан організму. Його застосування було ефективним для зниження ступеня вираженості функціонального напруження в центральних регуляторних (ЦНС, система терморегуляції) та периферичних виконавчих (серцево-судинна система, водно-електролітний обмін, неспецифічна резистентність, імунна система) фізіологічних системах організму. А також для корекції порушень стану окислювального та біохімічного гомеостазу, які викликалися тепловими впливами, що проявлялось менш вираженими їх відхиленнями відразу після закінчення їх дії, та більш суттєвим відновленням через 24 години.

Зокрема, якщо в результаті виконання протягом однієї години фізичної роботи середньої важкості при температурі повітря 28С та 35С тепловий стан добровольців за сукупністю показників, які його характеризують (Методические рекомендации № 5168-90), оцінювався як гранично допустимий, що дозволяє продовжити навантаження протягом години, то після прийому адаптогену тепловий стан при роботі в умовах температури 28С мало змінювався, а при температурі 35С - був близьким до допустимого. Прийом адаптогену призводив до збільшення втрат вологи випаровуванням.

Тепловий стан добровольців після експозиції ІЧ випромінювання інтенсивністю 140 Вт/м2, а також 350 Вт/м2 класифікувався як гранично допустимий, що дозволяє виконувати дану роботу не більше однієї години. Прийом добровольцями адаптогену призводив до зниження приросту температури Тор, СЗТШ та СТТ після експозиції їх випроміненням інтенсивністю 140Вт/м2 та мало впливав на показники теплового стану після експозиції 350 Вт/м2. В обох групах знижувались втрати вологи випаровуванням. В обох випадках тепловий стан добровольців оцінювався як допустимий.

Внаслідок теплової дії у добровольців спостерігалось збільшення екскреції з сечею іонів К+, Na+, Сl-, та Р2+, більш виражене після дії на випробувачів 35С. Адаптоген нормалізував виведення даних іонів після експозиції добровольців 28С та пригнічував екскрецію після дії 35С. ІЧ випромінювання інтенсивністю 140 Вт/м2 підсилювало екскрецію іонів К+ та Сl- і знижувало Р2+, а інтенсивність 350 Вт/м2 мала аналогічний, але більш виражений ефект. Застосування добровольцями адаптогену мало нормалізуючий ефект на стан водно-електролітного обміну, особливо виражений при застосуванні більшої інтенсивності ІЧ випромінення.

Прийом добровольцями адаптогену нормалізував функціональний стан серцево-судинної системи при обох варіантах (конвекційне тепло, променеве тепло) теплового впливу.

Застосування добровольцями адаптогену сприятливо впливало на змінений внаслідок теплового та ІЧ впливу стан надповільних процесів глибоких структур мозку, які визначались за показниками ОП. Це проявлялось: ліквідацією компенсаторної гіперфункції механізмів нейрорефлекторної та вегетативної регуляції дихальної та серцево-судинної системи в забезпеченні доставки кисню до тканин (циркуляторної гіпоксії) та ферментативного тканинного дихання (тканинної гіпоксії); кращою скоординованістю взаємодії вісцеральних систем, які виконують функцію детоксикації організму; збереженням нейрогуморальних механізмів регуляції функції ГГНС;

Дезорганізація біохімічного гомеостазу проявлялась у добровольців посиленням гліколізу та накопиченням пірувата в сироватці крові, порушеннями динамічного зв"язку між вуглеводним та білковим обмінами, взаємопов"язаного функціонування систем ВРО та ендогенних біоантиокислювачів за рахунок зниження забезпеченості організму антиоксидантами, внаслідок чого спостерігались структурно-функціональні порушення в біологічних мембранах. Прийом адаптогену нормалізував гліколіз та знижував вміст пірувату в крові; сприяв відновленню динамічного зв"язку між вуглеводним та білковим обміном; знижував вираженість індукції та розгалуження ланцюгів вільнорадикальних процесів та активність ВРО; нормалізував активність індикаторних ферментів в крові. Останнє свідчило про стабілізацію мембранних структур клітин. Після прийому адаптогену відбувалась нормалізація фагоцитарної та бактерицидної активності нейтрофілів крові, їх окислювально-відновлювального потенціалу та функціонально-метаболічних резервів. Спостерігалось зменшення дисбалансу вмісту імуноглобулінів в периферичній крові.

Таким чином, результати роботи розширюють уявлення про механізми формування напруження гомеостазу, зниження функціональних резервів організму та окремих його фізіологічних систем, зриву адаптації до комбінованої дії на працюючих нагріваючого мікроклімату та фізичного навантаження, відкривають патогенетично обумовлений шлях фармакологічної корекції порушень гомеостазу, що виникають за рахунок застосування конкретних фармакологічних препаратів, які підвищують резистентність організму до теплових впливів та сприяють більшій їх переносимості.

Виходячи з наведеного вище, можливо рекомендувати комплексний препарат адаптогену для практичного застосування в системі гігієнічних заходів, спрямованих на профілактику порушень здоров"я працюючих в умовах дії конвекційного та променевого тепла поряд з іншими засобами індивідуального захисту, а також для нормалізації та більш швидкого відновлення функціонального стану провідних фізіологічних систем організму.

ВИСНОВКИ

1. Після одноразового, на протязі однієї години, впливу на щурів екстремального рівня високої температури (41,5 0,5С) встановлено порушення структурно-функціонального стану мембран в клітинах периферичної крові та тканинах мозку, міокарду, печінки, легень, які пов"язані з активацією процесів ВРО та ПОЛ внаслідок зниження антиоксидантної забезпеченості організму та нездатності або надмірної вираженості гормональної гомеостатичної реакції, спрямованої на гальмування процесу ПОЛ. Це було структурною основою для формування порушень, що виявлялись в функціонуванні кори головного мозку, серцевого м"яза, імунної системи та системи терморегуляції внаслідок гострого перегрівання організму.

2. Після одноразового, протягом 1 години впливу, на чоловіків-добровольців підвищеної температури повітря (28С, 35С) чи ІЧ випромінювання (140 Вт/м2, 350 Вт/м2) при виконанні ними фізичної работи середньої важкості формувався складний комплекс взаємопов"язаних порушень гомеостазу, який характеризувався функціональним напруженням в фізіологічних системах організму: терморегуляції, ЦНС, серцево-судинній, водно-електролітного обміну, неспецифічної резистентності, імунній, а також дезорганізацією біохімічного гомеостазу.

3. Функціональне напруження в фізіологічних системах організму проявлялося: розвитком гранично-допустимого теплового стану; збільшенням втрат вологи, втратою електролітів з сечею; дисбалансом в співвідношенні активностей між парасимпатичним та симпатичним відділами вегетативної нервової системи; дисбалансом між гуморальними та гормональними чи хемообмінними та гормональними ланками ЦНС; стимуляцією окремих метаболічних ланок в нейтрофільних лейкоцитах, моноцитах, еозинофілах, що свідчить про підсилення неспецифічної резистентності, та їх пригніченням в популяції лімфоцитів, що призводило до дисбалансу вмісту в крові імуноглобулінів класів (А, М, G).

4. Дезорганізація біохімічного гомеостазу проявлялась підсиленням гліколізу та накопиченням пірувату в сироватці крові, порушенням динамічного зв"язку між вуглеводним та білковим обміном, взаємопов"язаного функціонування системи неферментативного ВРО та ендогенних біоантиокислювачів за рахунок зниження забезпеченості організму випробувачів антиоксидантами.

5. Встановлена залежність вираженості реакцій організму чоловіків-добровольців на теплові впливи, що застосовувались, від його виду та сезону року. В своїй сукупності вони свідчили: - про більшу біологічну значимість для організму впливу рівнів конвекційного тепла, що застосовувались, ніж променевого тепла; - про більшу чутливість організму до конвекційного теплового впливу весною, ніж восени.

6. Не встановлено чіткої залежності реакцій у відповідь організму чоловіків-добровольців від інтенсивності (рівня) теплових впливів, що застосовувались: - весною вони були більше виражені на дію температури 28С, а восени - 35С; - ІЧ випромінювання інтенсивністю 140 Вт/м2 весною було більш біологічно значущим для організму, ніж 350 Вт/м2. Це, вірогідно, визначалось сезонними особливостями функціонального стану організму, а також включенням в компенсаторно-пристосувальні реакції різних ланок центральної нервової, вегетативної та ендокринної систем.

7. На підставі встановлених загальних патогенетичних ланок механізму порушення гомеостазу після теплових впливів на організм, що застосовувались у експериментальних тварин та чоловіків-добровольців, обгрунтовано застосування для попередження та корекції його зрушень комплексного фармакологічного препарату, який включає середньотерапевтичні дози -токоферолу (0,2), галаскорбіну (0,5) та вітаміно-мінеральної суміші Юнікап-М (1 драже), об"єднаних загальною назвою "адаптоген".

8. Експериментально підтверджена ефективність комплексного препарату адаптогену, що застосовувався, для поставленої в роботі мети, яка проявлялася об"єктивно встановленим меншим функціональним напруженням в фізіологічних системах організму чоловіків-добровольців та ступеню вираженості порушень вільнорадикального, біохімічного та імунного гомеостазу відразу після закінчення теплових впливів та більш швидким їх відновленням до 24 години, що слід розцінити як підвищення резистентності організму випробувачів до теплових навантажень та збільшенням їх переносимості.

9. Показана більш висока ефективність та доцільність застосування комплексного препарату адаптогена для попередження та корекції порушень гомеостазу, які виникали внаслідок теплових впливів, в весняний сезон року, оскільки восени, крім захисного, проявлялася його надлишкова антиоксидантна та прооксидантна дія.

10. На підставі результатів проведених досліджень запропоновано застосовувати комплексний фармакологічний препарат, умовно названий адаптоген, для підвищення індивідуальної стійкості та збільшення переносимості теплових впливів, профілактики порушень гомеостазу у людей, які працюють в умовах нагріваючого мікроклімату, як одного з додаткових методів в системі технічних, технологічних та санітарно-гігієнічних заходів, спрямованих на покращення умов праці та збереження здоров"я.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Рекомендовано застосовувати запропонований препарат адаптогену (а- токоферол - 0,2, галаскорбін - 0,5, Юнікап - М - 1 драже) в весняний сезон у працюючих, які в професійній діяльності підлягають впливу високої температури та інфрачервоного випромінювання (вугільні шахти, металургійні підприємства, заводи по виробництву скла та ін.) з метою профілактики негативних наслідків, що виникають в організмі.

2. Препарат адаптогену може бути ефективним для попередження у людини гострого перегрівання та зменшення негативного впливу на організм при екстремальній дії високої температури та інфрачервоного випромінювання.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Палийчук С.П. Экспериментальное исследование эффективности применения фармакологических средств защиты организма человека при тепловых нагрузках // Журнал Академії медичних наук України. - 2000.- №4. - С. 824-835.

2. Стежка В.А., Палийчук С.П. Патогенетическое обоснование средств фармакологической коррекции теплового состояния организма // Гигиена труда. - 2000. - вып.31. - С.321-341.

3 Стежка В.А., Палийчук С.П. Экспериментальное исследование некоторых патогенетических звеньев механизма повреждающего действия высокой температуры на организм // Довкілля та здоров"я. – К., 2000, №1 – С.13-24.

4. Палийчук С.П. Сезонные особенности реакций организма человека на сочетанное воздействие тепловой и физической нагрузки, эффективность коррекции нарушений гомеостаза // Фізіологія та патологія імунітету, гомеостазу та перекисного окислення ліпідів. - Полтава, 1997. - С. 151-153.

5. Палийчук С.П Тепловое состояние организма человека при высокой температуре и фармакологическая коррекция его // Тезисы 1 Международного симпозиума " Гигиена физических факторов окружающей и производственной среды".- К., 1993. - С. 159-160.

6. Палийчук С.П. Эффективность фармакологической коррекции функционального состояния некоторых физиологических систем организма человека при воздействии инфракрасного излучения // Проблемы медицины труда. - К., 1998. - С. 211-215.

7. Стежка В.А., Палийчук С.П. Изучение эффективности фармакологической коррекции гомеостаза при сочетанном воздействии на организм человека тепловой и физической нагрузки // Матеріали науково-практичної конференції "Досягнення сучасної фармації - в медичну практику" - Харків, 1996. - С. 86-87.

8. Шлейфман Ф.М., Ташкер И.Д., Лащук А.А., Вялая Л.С., Палийчук С.П. Исследования влияния фармакологических средств коррекции функционального состояния организма при