Химического загрязнения окружающей среды icon

Химического загрязнения окружающей среды


Смотрите также:
Конспект лекций Москва 2006 г...
Обзор проблемы загрязнения кадмием, свинцом и ртутью окружающей среды в россии и украине...
Программа (Порядок) государственного экологического контроля источников загрязнения и проведения...
Мониторинг загрязнения окружающей среды на сети наблюдений гу «А лтайский цгмс»...
«Формы загрязнения природной среды. Загрязнители атмосферы, гидросферы, литосферы...
Положение об информационных услугах в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения...
Глобальные последствия загрязнения атмосферы”. Главный инженер-эколог...
Разработка регионального экономического механизма охраны окружающей среды от загрязнения...
Доклад на тему «Город как экосистема»...
Глобальные последствия загрязнений окружающей среды...
Доклад рабочей группы по проблемам энергии и загрязнения окружающей среды (grpe) о работе ее...
Тема реферата



Загрузка...
страницы: 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
вернуться в начало
скачать
^ IV. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ


При действии химических веществ в общей картине отравления, как правило, присутствуют определенные сдвиги со стороны системы крови. В большинстве случаев эти изменения в крови являются реактивным проявлением со стороны внутренней среды организма, т.е. представляют собой результат опосредованного "вторичного" действия химических факторов. Однако, ряд химических веществ обладает "избирательной токсичностью" на систему крови. В таких случаях принято говорить о "первичном" действии. Такое воздействие оказывают "кровяные яды". Как при "первичном", так и при "вторичном" действии химических веществ впоследствии выступают внешние проявления общего отравления, с поражением жизненно важных систем и органов.

Однако в природных популяциях животных чаще имеет место действие химических веществ в относительно низких концентрациях,т.е.так называемых "химических факторов малой интенсивности”,которые могут и не вызывать внешних признаков отравления.В то же время, несмотря на отсутствие видимой патологии, безусловно,организм четко реагирует на эти воздействия.Реакция организма в этих случаях в первую очередь проявляется со стороны доминирующих функциональных систем,в том числе системы крови. Изменения в системе крови при этом следует расценивать как компенсаторную реакцию, направленную на восстановление нарушенного"гомеостаза".В то же время они являются ранними признаками "химической травмы",которые прогрессируя могут обусловливать тяжелые нарушения в популяции млекопитающих.

Как правило,структура популяции млекопитающих неоднотипна.Это касается не только полового диморфизма, возрастной дифференциации,но и разного физиологического состояния организма особей.Кроме того, внутри вида или сообщества животных возникают стрессовые ситуации,обусловленные биотическими отношениями и абиотическим воздействием.В этих случаях химическое влияние воспринимается животными по-разному. Химические факторы малой интенсивности в зависимости от исходного физиологического состояния могут обусловливать изменения в крови разной степени и характера.

Среди нозологических форм токсического поражения системы крови необходимо отличать следующие разновидности:

1. Токсические изменения крови на фоне острого или хронического отравления с выраженными клиническими признаками нарушения функций других органов или организма в целом.

2. Гематологические сдвиги в условиях действия химических факторов малой интенсивности при отсутствии других клинических признаков отравления.

Химические факторы малой интенсивности,если оценить по санитарно-гигиеническим.нормативам,могут даже не.выходить за границы

ПДК.Однако,несмотря на это, они способны к негативным воздействиям на уровне популяции и биоценозов. Это вполне согласуется с общепринятым представлением о том, что экологическое нормирование не всегда соответствует токсикологическим показателям. Они имеют достаточно широкий диапазон, и в связи с этим характер действия их в природе неоднозначный, а иногда и диаметрально противоположный. Поэтому целесообразно выделить несколько уровней биологического действия химических факторов малой интенсивности:

1. Относительно большие дозы, обусловливающие нарушения физиологического гомеостаза со сдвигами в системе крови.

2. Интактные дозы, негативное влияние которых не выходит за пределы адаптивных возможностей организма.

3.Относительно малые дозы, обладающие свойством стимулировать физиологические процессы, оказывать барьерный эффект, особенно в экстремальных условиях.

Так, ионол из групп антиоксидантов и ГМД из группы ацеталей в зависимости от концентрации в организме проявляли интактное, токсическое и положительное свойства.

Ряд синтетических антиокислителей, в частности, изучаемый нами ионол, с одной стороны, угнетает ферменты биологического окисления-дегидрогеназу, цитохромоксидазу, а с другой, блокирует радикалы свободного окисления (А.В.Лазарев, Э.Н.Левина, 1976). Поэтому можно считать, что он ингибирует как свободнорадикальное, так и биологическое (аэробное и анаэробное) окисление.

Как было приведено выше, введение интактным кроликам ионола в дозах 60, 100 мг/кг в течение 10 дней ежедневно заметных изменений со стороны циркулирующей крови не вызывало. Очевидно, процессы, связанные с превращением активных радикалов этих доз антиокислителя в молекулярные неактивные вещества путем соединения сульфгидрильных групп и выведением их из организма, не затрагивает уровень обновления форменных элементов крови. В то же время введение интактным животным ионола в дозе 150 мг/кг (10 дней ежедневно) обусловливало выраженную эритроцитопению, которая, очевидно, являлась результатом преобладания эритродиэреза над эритроцитопоэзом. Снижение в тканях скорости окисли-тельно-восстановительных реакций,возможно, приводило к затруднению потребления кислорода в достаточном количестве, что обусловливало ткане-вую гипоксию и как результат последней ускорение эритродиэреза, приво-дящего к анемии.Одновременное появление признаков усиления эритро-цитопоэза указывало на ответную компенсаторную реакцию на гипоксию систем, которые ответственны за транспорт кислорода тканям.

Отмеченные сдвиги со стороны красной крови после кровопотери вполне согласуются с данными других исследователей (Н.А.Горбунова,1974; В.Н.Дубынин.и.соавт.,1977;Р.В.Лунина.и.соавт.,1978;В.С.Артюшкович,1980; Л.А.Юшкова и соавт.,1980; Н.Н.Бикбулатова и соавт.,1982;А.А.Зубахин и соавт.,1986; Б.Е.Мовшев и соавт.,1986;В.Т.Морозова,1987;С.В.Соловьев, 1989; Ю.П.Ющенко и соавт.,1991; Б.И.Джурко, 1994; С.Т.Цыганкова и соавт.,1994).Так.же,как.и.в.исследованиях.Х.З.Рахимовой(1972),Н.И.Шмелевой.(1974).В.И.Киясовой(1981),С.Б.Матвееваи.соавт.(1991), А.В.Волковой и соавт.(1994) максимальное снижение числа эритроцитов наблюдалось на 3 сутки после кровопускания. В последующие дни происходило постепенное восстановление изучаемых показателей до исходного состояния. Снижение концентрации эритроцитов в периферической крови первоначально обусловливалось изменением клеточно-плазменного соотношения в пользу второго вследствие разжижения крови. Первоначальное снижение концентрации эритроцитов объясняется фактором гидремии вследствие поступления в ток крови тканевой жидкости. Однако снижение концентрации эритроцитов, наблюдаемое в первые сутки после кровопускания, прогрессировало и в дальнейшем. Величина дефицита эритрона на 3 сутки опыта значительно превышала таковую после 1 суток. Такие изменения со стороны красной крови рядом авторов объясняются усилением эритродиэреза под влиянием циркуляторной гипоксии после кровопускания (Я.Г.Ужанский, 1973 и др). В эти же сроки нами были отмечены и признаки усиления эритроцитопоэза (ретикулоцитоз). Однако в первые 3-4 суток опыта, очевидно, разрушение эритроцитов преобладало над их образованием. Следовательно, снижение уровня эритрона в организме, создающее гипоксический режим для органов и тканей, обусловливалось первоначально кровопусканием, а затем резким ускорением темпов эритродиэреза. Последнее, очевидно, находилось в непосредственной зависимости от интенсивности процессов, связанных с доставкой кислорода тканям и обратной транспортировкой углекислоты в условиях недостатка эритрона. Иначе говоря, после кровопускания, в размере 20 процентов от общей массы крови, 80 процентов оставшихся эритроцитов дополнительно принимают на себя функции эритроцитов, потерянных организмом в момент кровопускания. Дополнительная нагрузка, безусловно, приводит к более быстрому изнашиванию эритроцитов, а затем и деструкции их. По системе "обратных связей" накопление большого количества продуктов распада эритроцитов, с одной стороны, и все усиливающееся явление гипоксии, с другой, обусловливали раздражение структур, ответственных за выработку эритропоэтических эндогенных факторов, в результате которого повышались темпы эритроцитопоэза.

Количественное состояние эритрона и число эритроцитов в единице объема циркулирующей крови на всем протяжении опытов с кровопусканием были неоднозначны. В первые часы после кровопускания снижение массы эритрона на целых 20 процентов фактически не отражалось на количестве эритроцитов в крови. Число красных кровяных телец в литре крови осталось на исходном уровне. Однако резкое уменьшение общего объема крови вызывало нарушение обычных гемодинамических условий, в ответ на которое, в виде компенсаторной реакции, наступала гидремия, направленная на восстановление необходимого объема циркулирующей крови. А это, безусловно, приводило к разжижению эритроцитов в плазме. Снижение клеточно-плазменного соотношения в крови продолжалось и в последующем (до 5 суток), что поддерживалось усилением эритродиэреза и дальнейшей гидремией. Следующий этап характеризовался постепенным изменением соотношения процессов эритродиэреза и эритроцитопоэза в пользу послед-него. В свою очередь преобладание образования новых эритроцитов по сравнению с разрушением функционирующих форм обеспечивало стабиль-ное восстановление содержания эритрона в организме. Следовательно, в этот период повышение концентрации эритроцитов в единице объема крови и увеличение массы эритрона в целом имели параллельный характер.Таким образом, в период восстановления постгеморрагической анемии количество эритроцитов адекватно отражало уровень эритрона в организме.

Что касается изменений содержания гемоглобина и общего объема эритроцитов, то они имели прямо пропорциональный характер количеству эритроцитов в циркулирующей крови.

Если учесть методику определения гемоглобина, а именно, его содержание в определенном объеме крови, становится понятным, что оно прямо не отражало ни насыщенности гемоглобином эритроцитов, ни общего количества гемоглобина в эритроне, а находилась в зависимости от клеточно-плазменного соотношения. Аналогичное явление наблюдалось и в оценке показателей общего объема эритроцитов по гематокриту. Последнее зависе-ло не от общего объема эритрона в организме и не от средней величины эритроцитов, а от числа красных кровяных телец в плазме. Однако, принимая во внимание соотношение количества эритроцитов и общей массы эритрона в организме в различные этапы опытов,с помощью применяемых нами методов по определению гемоглобина и объема эритроцитов, а также внеся соответствующие поправки, можно было определить действи-тельную картину интересующих нас параметров.

Благоприятное действие ионола в начальный период постгеморраги-ческой анемии сводилось к снижению "вторичной анемизации”. Так, уровень дефицита эритрона у контрольных животных был выше, чем в опытах с введением ионола, несмотря на одинаковый процент выпущенной крови. Это, вероятно, связано с повышением резистентности эритроцитов к гипоксии, обусловленной кровопотерей. Правда, неизвестна роль и степень предполагаемой гидремии. Однако, по-нашему мнению, она не в состоянии иметь решающего значения в снижении дефицита эритрона в условиях применения ионола. Исходя из антиокислительных свойств ионола, представляется более достоверным связывать снижение уровня "вторичной анемизации" с благоприятным для структур, особенно для биологических мембран, изменением соотношения свободнорадикального и биологического окисления в пользу последнего. Важность этого сдвига определяется еще тем, что именно в начальных стадиях гипоксии наступает активация свободнорадикального окисления, способствующего процессам деструкции.

В период от 5 до 9-10 суток опыта в среднем увеличение количества эритроцитов крови контрольных животных, а также при введении ионола после кровопотери происходило примерно в одинаковой степени. Однако в дальнейшем процесс восстановления крови оказался более выраженным при введении в организм ионола. Последнее, очевидно, связано с биостимули-рующим влиянием ионола на темп эритроцитопоэза путем активации внутри-клеточного метаболизма, в частности, окислительного фосфорилирования. Это согласуется и с более высокой концентрацией ретикулоцитов у животных, получавших ионол.

Сдвиги со стороны белой крови после кровопотери отражали определенную зависимость его от величины эритрона. Эритроцитопения в организме сопровождалась увеличением содержания лейкоцитов. Степень лейкоцитоза при этом носила прямо пропорциональный характер величине дефицита эритрона.

Таким образом, действие ионола в зависимости от концентрации в орга-низме имело широкий диапазон. Сдвиги, обусловленные действием ионола в концентрациях 60, 100 мг/кг не выходили за пределы компенсаторных воз-можностей функциональных систем. Однако, несколько большая доза ионола - 150 мг/кг, оказывала токсическое действие на организм. В то же время низ-кие концентрации ионола, например, 30 мг/кг проявляли положительный эффект в условиях кислородного голодания, обусловленного кровопотерей.

Как известно, ацетали получаются взаимодействием альдегидов со спир-тами или ортомуравьиным эфиром, а также присоединением спиртов к виниловым эфирам. В организме ацетали, очевидно, снова распадаются на исходные компоненты. Поэтому дальнейшее биологическое действие этих препаратов определяется в основном спецификой освобожденных химических соединений - спиртами и альдегидами. Общий характер спиртов характеризует их как наркотики, вызывающие сначала возбуждение, а потом паралич центрального отдела нервной системы. При длительном их воздействии могут наступать органические заболевания нервной, сердечно-сосудистой, выделительной, пищеварительной систем.

Однако в наших опытах, где использовались относительно малые дозы, не отмечались указанные выше токсические проявления. Отсюда следует полагать, что в действии ацеталей в дозировках малой интенсивности, в частности ГМД, исключалось наркотическое действие на ЦНС. Наблюдаемый при введении 4-гидроксиметил-1,3-диоксалана в дозе 150 мг/кг и 300 мг/кг анемический синдром, по-видимому, являлся результатом антиметаболического действия. В этих условиях, вероятно, преобладало действие альдегидного компонента, способного взаимодействовать с живым веществом с помощью химических реакций. В то же время под влиянием малых концентраций ГМД анемия развивалась не как результат непосредственного деструктивного воздействия на эритроциты, а вследствие опосредованного влияния. Инактивация ферментативных систем, приводящих к замедлению окислительно-восстановительных реакций, вероятно, приводило к развитию тканевой гипоксии. Последующая, ответная на кислородное голодание тканей, функциональная перегрузка эритрона обусловливала преждевременное изнашивание и последующую деструкцию.

Анемию, которая возникает при действии малых концентраций
ГМД, очевидно, следует расценивать как признак декомпенсации функциональных систем, нарушение физиологического гомеостаза, обуславливаемых негативным действием ГМД на пластический синтез при внутриклеточном обмене. Возникшая анемия естественно создавала дополнительные трудности в физиологии эритрона, новую волну функциональной перегрузки, за которым следовали вторичное малокровие и вторичная волна кислородного голодания.

В более поздние сроки, по принципу обратной связи, в процесс вовлекались тканевые механизмы компенсации,т.е.адаптационно-приспособитель-ные реакции, способные к восстановлению нарушенного физиологического гомеостаза. Следовательно, в ответной реакции организма на действие ГМД в дозах малой интенсивности условно можно выделить 4 фазы. 1 фаза - кислородное голодание тканей компенсировалась усилением деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также перераспределением крови. 2 фаза - последующая тканевая гипоксия, обусловливаемая суммарной дозой препарата, вызывала декомпенсацию в виде первоначальной волны анемии. 3 фаза - наступившая первичная анемия на фоне последующего антиметаболического действия, усугубляла состояние организма, в частности, усиливала деструктивный процесс в эритроне, что проявлялось в виде новой, вторичной волны.малокровия-"вторичной.анемизации”.4.фаза-адаптационно-приспособительные процессы на тканевом уровне по принципу обратной связи обусловливали восстановление нарушенного гомеостаза.

После выявления механизма патогенного действия ГМД несколько облегчается понимание сущности эффекта токсического наслоения этого соединения.

Большинство стрессовых состояний характеризуется в конечном счете кислородным голоданием тканей в организме. Исключение не составляет и избранная нами в виде экспериментальной модели стресс синдрома постгеморрагическая анемия, в основе которой лежит гемическая гипоксия. Следовательно, в экспериментальных условиях даже незначительная доза препарата, негативное влияние которой в норме вполне компенсируется некоторым усилием анатомо-физиологических систем на органном уровне, при наличии в организме ситуации кислородного голодания и нарушенного физиологического гомеостаза легко наслаивается, суммируется в виде дополнительной гипоксии, обусловливая свежую волну патологических процессов.

В этих обстоятельствах вводимый препарат-ГМД обходится без издержки на создание ситуации 1 и 2 фаз, вследствие чего способна на токсическое действие и в малых концентрациях.

Физиологическая активность ГМД в условиях постгеморрагической анемии проявлялась в виде антианемического, антитромбоцитопенического и антистрессового эффекта. В основе их, по-видимому, лежали биостимулирующие и барьерные свойства исследуемого препарата. Так, в механизме фармакологического действия ГМД на красную кровь, очевидно, имело место как непосредственное действие на эритрон и его микроокружение, так и опосредствованное через воздействие на структурно-функциональные системы всего организма. Вполне вероятно, что благоприятное влияние ГМД по отношению к системе крови носит не избирательный характер, его барьерное и биостимулирующее свойства распространяются и на другие ткани, органы и системы. Однако, при данных экспериментальных условиях более конкретно проявляется физиологическая активность его по отношению к крови. Действие ГМД на микроокружение, очевидно, проявлялось в виде повышения индуцирующей активности его на форменные элементы красного костного мозга, в частности, ретикулярные клетки, по отношению к стволовым клеткам кроветворения, ускоряя переход их из состояния "покоя" в индуцибильную стадию, а в дальнейшем оживляя процессы пролиферации и дифференциации в клетках эритроцитопоэза.Непосредственное.воздействие ГМД на эритрон происходило, очевидно, по двум направлениям. Во-первых, повышение тканевой резистентности, которая обеспечивает стойкость эритроцитов к функциональным перегрузкам в условиях анемии. Благодаря последним, вероятно, снижался деструктивный процесс и удлинялся жизненный цикл эритроцитов. В этом проявлялось барьерное свойство препарата. Во-вторых, оживление метаболизма в клетках эритропоэтического ряда стимулировало эритроцитопоэз. В этих условиях, с одной стороны, ускорялась пролиферация малодифференцированных форм, а с другой - усиливалась дифференциация созревающих форм. В этом случае проявлялось биостимулирующее действие препарата. В целом, барьерное свойство и биостимулирующее действие ГМД,по-видимому,приводили его к антианемическому эффекту.

Антитромбоцитопенический эффект ГМД, очевидно, носил аналогичную антианемическому эффекту схему фармакологического действия. Вероятно, в процесс вовлекались аналогичные точки приложения - тромбоцитопоэтическая система и ее микроокружение. Также, очевидно, имело место повышение тканевой резистентности кровяных пластинок и оживление процессов пролиферации и дифференциации мегакариоцитов с последующим отделением от них тромбоцитов.

Антистрессовый эффект ГМД в масштабе организма в целом проявлялся в виде снижения уровня лейкоцитов в экстремальных условиях- кислородной недостаточности, обусловленной кровопотерей. Безусловно ,ГМД, снижая уровень лейкоцитов, не оказывал ингибирующего влияния на лейкоцитопоэз. В этом случае его действие на белую кровь опосредовалось через функциональные системы организма, снижая уровень гипоксии благодаря повышению резистентности функционирующих структур и оживления метаболизма в них, оказывал благоприятные воздействие на течение стресс-синдрома. Существенно не влияя на первую фазу - "тревоги", исследуемый препарат, вероятно, стимулировал 2 фазу - "адаптации" и функционально отодвигал 3 фазу - "деструкции".

Система крови довольно часто используется для оценки реакции организма в условиях химического воздействия (Дедова Л.С., 1969; Бычкова Н.П. и соавт., 1990; Курлянский Б.А. и соавт., 1990; Румянцев Г.И. и соавт., 1992). Морфофизиологические свойства крови также позволяют провести биоиндикацию химического загрязнения окружающей среды. В наших исследованиях по показателям системы крови выявилось отрицательное действие химического загрязнения окружающей среды в различных регионах Республики Башкортостан. Был установлен высокий уровень химического загрязнения окружающей среды, выходящий за пределы адаптивных возможностей организма в таких городах, как Уфа, Ишимбай, Белебей и в пос."Цех керамики" Благовещенского района.

Согласно экологическим сводкам в изученных регионах Башкортостана, кроме пос. Горный, среди загрязнителей окружающей среды доминируют химические факторы. Ряд авторов, исследуя влияние химических реагентов окружающей среды на состояние крови, находили аналогичные нашим изменения (М.В.Антонова, 1978; Л.М.Карамова, 1990 и другие). Результаты наших исследований согласуются и с данными авторов, которые установили неоднозначную реакцию системы крови в зависимости от степени загрязнения окружающей среды. Так, Л.Б.Барков и соавт. (1982) приводят разные результаты натурных опытов на крысах самцах, помещенных на 90 дней в 3 разные аэродинамические зоны города. В районах химического загрязнения были обнаружены нормо- и гиперхромная анемия, лейкоцитоз, лимфопения, эозинопения и снижение осмотической резистентности эритроцитов.

Следовательно, гематологические данные, полученные нами, используя классические методы, указывают на негативное влияние окружающей среды на организм. Однако, эти сдвиги отражают общетоксическое действие антропогенных факторов. Между тем, в оценке неблагопрятного воздействия приобретает важное значение выявление мутагенного эффекта. В наших исследованиях с помощью микроядерного теста установлено усиление мутации в хромосомном аппарате в системе крови у животных, содержащихся в пос."Цех керамики" и городах Белебее, Уфе и Ишимбае. В настоящее время микроядерный тест используется для определения мутагенности различной природы. Толчком этому послужило исследование Schmid W (1975 ). Изучение концентрации эритроцитов с микроядрами в периферической крови проводилось многими исследователями. При этом по частоте встречаемости эритроцитов с микроядрами судили о скорости процесса мутации в хромосомном аппарате. По размерам микроядер в эритроцитах оценивали глубину изменений в хромосомах. Образование крупных микроядер тесно связывали с геномными нарушениями, в то время как уровень клеток с мелкими микроядрами - с частотой разрушений в структуре хромосом (Н.Н.Ильинских и соавт., 1982). Последнее вполне согласуется с нашей интерпретацией микронуклеограмм, полученных во время исследований.

Таким образом, сопоставление данных крови кроликов, содержащихся в 5 регионах Республики Башкортостан, выявило следующую последовательность. Наиболее негативные показатели обще токсического и мутагенного действия были получены в эпицентре экозагрязнения- городах Ишимбае, Уфе и умеренные признаки - в г.Белебее и пос."Цех керамики" Благовещенского района. Гематологическая картина у кроликов, содержащихся в пос.Горный Чишминского района, находилась в пределах физиологических колебаний.

Представление о рецепторе или мишени, как о месте конкретного приложения и реализации токсического действия, сводится к связи между чужеродными веществами и их рецепторами аналогично взаимодействия субстрата со специфическим ферментом (Ковалев И.Е., 1996; Ковалев И.Е. и соавт., 1996). Оказалось, что во многих случаях рецепторы действительно представляют собой ферменты. Взаимодействие ядов с ферментами, как рецепторами токсичности, нашло свое отражение в патохимической классификации ядов. Кроме ферментов, рецепторами первичного действия ядов являются аминокислоты, нуклеиновые кислоты, медиаторы, гормоны, функциональные группы органических соединений. Однако, в токсическом действии многих веществ отсутствует строгая избирательность. Их вмешательство в жизненные процессы основано не на специфических воздействиях с определенными клеточными рецепторами, а на взаимодействии со всей клеткой в целом, когда подавляются обменные процессы. Этот принцип лежит в основе "неэлектролитного действия", которое определяется физико-химическими свойствами вещества (наркотическое, раздражающее, гемолитическое и др.). (Ковалев И.Е., 1996). Следовательно, независимо от особенностей первичного действия, в результате отравления химическими веществами в организме нарушаются нормальные темпы и ход метаболических процессов, приводящих к тканевой гипоксии. И не случайно поэтому патофизиологическая классификация ядов составлена по типу развивающейся гипоксии. Сопоставление механизма специфического и неспецифического действия яда и закономерностей "общего адаптационного синдрома" с динамикой гематологической картины при кислородном голодании организма позволяет адекватно использовать сдвиги крови для определения функционального состояния организма в условиях действия негативных факторов внешней среды при химическом загрязнении. Любые сдвиги системы крови, выходящие за пределы нормы, очевидно, отражают отрицательное действие химического окружения. Степень и характер гематологических изменений указывают на интенсивность воздействия и уровень ответной реакции организма. Начальные признаки со стороны системы крови при этом носят, по-видимому, компенсаторный характер. Тканевая гипоксия, вызванная химическим воздействием, опосредованно стимулирует функциональные системы, ответственные за энергообеспечение. В свою очередь, гиперфункция обусловливает ускоренное изнашивание и последующую деструкцию элементов системы крови. В этих условиях возникает необходимость развертывания более эффективной структурной организации. Поэтому кратковременная компенсация дефицита в энергетическом балансе за счет усиления деятельности исполнительных систем и органов заменяется перестройкой, направленной на долговременную адаптацию, обеспечивающую нормальное состояние физиологического гомеостаза в новых условиях. Наблюдаемые нами на ранних стадиях химического воздействия изменения эритрона в виде эритроцитоза, которые сопровождались уменьшением среднего диаметра эритроцитов при неизменном цветном показателе и гистохимической активности гемоглобина, указывали на компенсаторную реакцию организма. Эта гиперфункция осуществлялась за счет перераспределения эритроцитов и выхода резервной части их из депо крови (селезенки, легких, кожи, красного костного мозга и т.д.). Все эти срочные меры были направлены на устранение отрицательного баланса в энергообеспечении. Однако такая ситуация приводила к ускорению процессов изнашивания и деструкции эритроцитов, что сопровождается эритропенией. Параллельно компенсаторным механизмам в системе крови начиналась стимуляция эритропоэза. Поэтому вскоре в периферической крови увеличивалось содержание ретикулоцитов, отмечались макроцитоз, планоцитоз. Выработка большой массы эритрона устраняла эритропению. Наступало равновесие между процессами эритродиэреза и эритропоэза. Количество эритроцитов в единице объема крови возвращалось в исходное состояние. Однако в это время со стороны гематологической картины отмечались признаки усиления одновременно альтерации эритроцитов и раздражения эритропоэтического ростка красного костного мозга. Таким образом, создалось впечатление проадаптированности к новым условиям, т.е. действию химических веществ. Однако следует учесть, что при этом сохранялось необычное для нормы функциональное напряжение системы крови. Такое состояние в дальнейшем могло привести к локальному истощению организма с неблагоприятным исходом.

Изменения со стороны белой крови, которые отражали динамику стресс-синдрома, проявлялись в виде нейтрофильного лейкоцитоза или лейкопении со сдвигом "влево" в нейтрофилограмме и лимфоцитограмме. С точки зрения регенерационного процесса в белой крови отмечались изменения, аналогичные таковым в эритроне. Гиперфункция лейкоцитарного звена сопровождалась усилением деструкции. В качестве ответа на последнее наступает активация лейкопоэза. В изменениях лейкоцитов в отличие от эритрона могли быть особенности, связанные с ускорением миграции их из кровеносных сосудов в экстраваскулярное пространство, т.е. в ткани для выполнения защитных функций. Так, уменьшение относительного содержания лимфоцитов в циркулирующей крови, вероятно, не было связано с угнетением лимфоцитопоэза и являлось следствием ускоренного выхода их за пределы сосудов. Увеличение при воздействии химических веществ в составе белой крови деструктивных форм отражало результат гиперфункции. Активация или угнетение внутриклеточного обмена, что выявлялось в гистохимических исследованиях, указывает на процессы напряжения в лейкоцитарном звене. Результаты исследования фагоцитоза нейтрофилов указывали на угнетение защитных реакций их в организме под влиянием химического воздействия.

Несмотря на колоссальные экологические резервы биосферы и возможности эволюции в новых условиях, некоторые антропогенные воздействия приводят к резко отрицательным последствиям, с которыми биосфера справиться не в состоянии. Это относится, в первую очередь, к загрязнению биосферы химическими веществами. В сложившейся ситуации представляется чрезвычайно важной (как для незамедлительных практических действий, так и для планирования на длительную перспективу) организация контроля состояния природной среды, ее непрерывных изменений и тенденций Контроль необходим как за естественными изменениями окружающей природной среды, так и за изменениями, вызванными антропогенными воздействиями, которые нередко усиливают первое. В связи с необходимостью выявить антропогенные изменения состояния природной среды возникла потребность в организации информационной системы наблюдения и анализа состояния окружающей среды, в первую очередь, загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере. Именно такая система названа мониторингом антропогенных изменений окружающей среды. Мониторинг охватывает наблюдения за источниками и факторами антропогенных воздействий - химическими, физическими (излучения, механические воздействия), биологическими и за эффектами, вызываемыми этими воздействиями в окружающей среде, и прежде всего, за реакцией биологических систем на эти воздействия. Наблюдения могут осуществляться по физическим, химическим и биологическим показателям. Мониторинг должен выявить критические ситуации, выделить экстремальные факторы воздействия и наиболее подверженные воздействию элементы биосферы. Необходимо тщательно следить, с одной стороны, за состоянием живого вещества, его способностью сдерживать рост энтропии (путем ослабления перехода свободной энергии в необратимые формы), а с другой - за накоплением отходов и других эффектов антропогенного воздействия, ведущих к увеличению энтропии.

Определение допустимых для экосистем антропогенных воздействий на фоне естественной изменчивости ее состояния основывается на понятии экологического резерва данной системы и интервале допустимых колебаний ее состояния (в пределах гомеостатического плато, а иногда за ее пределами). Существенную роль в этом вопросе играет понятие устойчивости системы и зависимость между величиной воздействия и эффектами, вызываемыми этим воздействием, а также наличием порога указанных эффектов. Экологические подходы к определению допустимых нагрузок отличаются от санитарно-гигиенических. При экологическом нормировании необходимо учитывать совместное, коллективное сопротивление, реакцию экосистемы, биогеоценоза на любое воздействие, хотя при этом "критическим звеном" может оказаться отдельный вид.

В зависимости от масштаба и объектов наблюдений мониторинг можно подразделить на мониторинг факторов, связанных со здоровьем человека (медико-биологический мониторинг) и мониторинг климатической системы (климатический мониторинг). Экологический мониторинг должен иметь целью измерения, оценку и прогноз антропогенных изменений абиотической части биосферы (в первую очередь речь идет о загрязнениях) и ответной реакции биоты на эти изменения, а также изменений в экосистемах как результат этих воздействий (Израэль Ю.А., 1984).

Универсальным инструментом изучения самых разных антропогенных воздействий на природную среду, методом для оценки последствий таких воздействий является всесторонний анализ. Поэтому, хотя и экологический мониторинг предполагает изучение динамики и структуры популяций животных, однако, последние являются результатом относительно длительного воздействия постоянно изменяющихся внешних факторов. В связи с этим для предупреждения нежелательных перемен в природных популяциях может быть вполне приемлемым определение ранних сдвигов на уровне отдельных особей. Этим задачам, в известной мере, отвечает гематологическая индикация биологического действия химических факторов, особенно малой интенсивности. Однако, правильная интерпретация гематологических сдвигов при действии химических веществ возможна при наличии соответствующих диагностических сведений, которые могут быть добыты с помощью и лабораторных исследований. Однотипность анатомо-физиологических параметров млекопитающих природных популяций и ряда лабораторных животных (кролики, крысы, мыши, морские свинки, кошки, собаки и т.д.) позволяет использовать последних в соответствующих экспериментах.

Таким образом, изучение состояния системы крови в условиях действия химических факторов позволяет не только углублять представления о механизмах ответной реакции морфо-функциональных систем в кризисных ситуациях, но и использовать полученные сведения в целях охраны млекопитающих от негативных антропогенных воздействий. Так как состояние млекопитающих отражает в то же время положение в биоценозах, то гематологические показатели их могут быть полезны в экологическом мониторинге. Адекватная оценка реакции организма на продолжительное действие химических факторов малой интенсивности возможна лишь с учетом динамики реализации компенсаторно-адаптационных механизмов. Приобретает решающее значение установление характера реакции организма на химическую травму с позиции индивидуальной адаптации, определение масштабов компенсаторных повреждений и цену приспособления. Прогнозируя последствия воздействия, важно дифференцированно учесть состояние функциональных систем, непосредственно участвующих в выработке адаптационных механизмов и косвенных ущербных звеньев.

В развитии адаптационной реакции на химическую травму, как и в других ситуациях, прослеживались следующие периоды:

1. Период срочной адаптации.

2. Переходный период от срочной адаптации к долговременной адаптации.

3. Период долговременной устойчивой адаптации.

4. Период деадаптации.

Срочная адаптация, как самая ранняя реакция организма на негативное воздействие химических факторов, выполняла по крайней мере две функции в зависимости от интенсивности и длительности влияния. Первая, когда сила действия относительно невелика, механизмы срочной адаптации полностью компенсировали повреждающий эффект, сохраняли прежний уровень физиологической деятельности. Вторая, в условиях более интенсивного воздействия, период срочной адаптации выступал как фактор, направленный на поддержание физиологического гомеостаза, пока не будут сформированы морфологические основы более совершенной, экономной реакции организма. Однако, уже в начале периода срочной адаптации начинался процесс выработки адекватной к эффектору ответной реакции на генетическом уровне. В этот период изменения в системе крови преимущественно носили перераспределительный характер и были направлены на компенсацию морфологического дефицита, обусловленного повышением функции в новых условиях. В то же время и уже в период срочной адаптации начинаются регенеративные сдвиги.

Переходный период от срочной к долговременной адаптации, очевидно, следует оценивать как узловой момент, когда в механизме ответной реакции организма можно рассматривать не реакцию отдельных органов, а определенным образом организованные и соподчиненные между собой реакции систем. Реакция на воздействие среды обеспечивалась, во-первых, системой специфически реагирующей на данный раздражитель и, во-вторых, стресс-реализующими адреноэргической и гипофизарно-адренальной системой неспецифически реагирующими в ответ на изменения в окружающей среде. Оценивая переход срочной адаптации в условиях действия химических факторов к долговременному в плане представления о функциональной системе, следует учитывать то, что наличие готовой функциональной системы или ее новообразование само по себе еще не означает устойчивой эффективной адаптации.

Если срочная адаптация возникает на основе существующих, ранее сформированных физиологических механизмов, то долговременная совершенная адаптация нуждается в создании функциональных систем, способных компенсировать требования новой ситуации. Например, при введении в организм химических веществ, роль фактора, специфически ответственного за его разрушение, играет мобилизация системы микросомального окисления, локализованной в клетках печени. Активация этой системы ограничивает повреждающее действие яда, но не устраняет полностью. В результате картина интоксикации бывает достаточно выражена и соответственно адаптация несовершенна. Система эритрона также не полностью компенсирует дефицит окислительно-восстановительных процессов в тканях. Таким образом, наличие готовых функциональных систем, ответственных за адаптацию к данному фактору и моментальная активация этой системы сами по себе не означают моментальной адаптации.

Естественно, резких границ между различными периодами адаптации провести не удается.Переход одного периода к другому происходит плавно и постепенно.К тому же предпосылки основных признаков данного периода ада-птации начинают формироваться еще в предыдущих периодах.Так, изменения в генетическом аппарате, приводящие в конечном итоге к устойчивой долговременной адаптации, начинаются еще в начале периода срочной адаптации.Переходный период,главным образом, характеризуется процессом формирования системного структурного следа долгосрочной устойчивой адаптации.

Последовательность этого процесса заключается в том, что увеличение физиологического направления клеток систем, ответственных за адаптацию вызывает в качестве первого сдвига увеличение скорости транскрипции РНК на структурных генах ДНК в ядрах этих клеток, т.е. усиление функции клеток повышает транскрипционную активность ДНК. Увеличение количества информационной РНК приводит к увеличению количества программированных этой РНК рибосом и полисом, в которых интенсивно протекает процесс синтеза клеточных белков. В результате масса структур возрастает и происходит увеличение функциональных возможностей клетки - сдвиг, составляющий основу долговременной адаптации (В.П.Шахов и соавт.,1996).

Так возникает взаимосвязь между функцией и генетическим аппаратом клетки. Эта взаимосвязь, как известно, является двусторонней. Прямая связь состоит в том, что генетический аппарат - гены, расположенные в хромосомах клеточного ядра, опосредованно через систему РНК обеспечивают синтез белка, формируют структуры, а структуры обеспечивают выполнение функции. Спад функции вследствие наличия нужного количества структур ограничивает и синтез белков, формирование структур. Таким образом, структура и функция уравновешиваются (Ф.З.Меерсон,1981,1993;Н.А.Агаджанян , 1996; В.П.Шахов и соавт., 1996; Г.М.Шмерлинг и соавт., 1996).

На этапе срочной адаптации гиперфункции системы, специфически ответственной за адаптацию закономерно обеспечивает активацию синтеза нуклеи-новых кислот и белков во всех клетках и органах данной функциональной системы.В результате происходит некоторое накопление определенных струк-тур начинается формирование системного структурного следа.Разветвленный структурный след расширяет звено,лимитирующее работоспособность организма и поэтому составляет основу перехода срочной адаптации в долговременную. Например, в процессе адаптации к высотной гипоксии первоначальная гиперфункция и последующая активация синтеза нуклеиновых кислот и белков охватывают одновременно многие системы организма и образующийся системный структурный след оказывается более разветвленным, чем при адаптации к другим факторам. Вслед за гипервентиляцией развивается активация синтеза нуклеиновых кислот и белков и последующая гипертрофия нейронов дыхательного центра, дыхательной мускулатуры и самих легких, в которых увеличивается количество альвеол. В результате возрастает мощность аппарата внешнего дыхания, увеличивается дыхательная поверхность легких и коэффициент утилизации кислорода - возрастает экономичность функции дыхания. В системе кроветворения активация синтеза нуклеиновых кислот и белков в костном мозге становится причиной увеличенного образования эритроцитов, что обеспечивает увеличение кислородной емкости крови. Наконец, активация синтеза нуклеиновых кислот и белков в правых и, в меньшей мере, левых отделах сердца обеспечивает развитие комплекса изменений, которые повышают резистентность к гипоксемии.

Синтез активируется также в системах, функция которых не повышена, и напротив, нарушена дефицитом кислорода и прежде всего в коре и нижележащих отделах головного мозга. Эта активация, так же как и активация, обусловленная увеличением функции вызывается дефицитом АТФ, так как именно через изменение баланса АТФ и продуктов ее распада реализуется взаимосвязь ГФ. Активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, развивающаяся под влиянием гипоксии в мозге, становится основой роста сосудов стационарного увеличения активности гликолиза и таким образом вносит свой вклад в формирование системного структурного следа, составляющего основу адаптации к гипоксии (Ф.З.Меерсон, 1981).

При адаптации к некоторым факторам системный структурный след оказывается пространственно весьма ограниченным - он локализован в определенных органах. Так, при адаптации к возрастающим дозам ядов закономерно развивается активация синтеза нуклеиновых кислот и белка в печени. Результатом этой активации является увеличение мощности микросомального окисления, в которой главную роль играет цитохром 450Р. Внешне этот системный структурный след может проявляться увеличением массы печени. Он составляет основу адаптации, которая выражается в том, что резистентность организма к таким ядам, как барбитураты, морфий, алкоголь, никотин существенно возрастает (А.И.Арчаков, 1975). Системный структурный след составляет общую основу различных долговременных реакций организма, но при этом в основе адаптации к различным факторам лежат системные структурные следы различной локализации и архитектуры.

Следовательно, реакция генетического аппарата дифференцированной клетки на длительное непрерывное увеличение функции, является стадийным процессом. В первой, аварийной стадии, что соответствует периоду срочной адаптации, возросшая нагрузка на орган приводит к мобилизации функционального резерва. При этом расход АТФ на функцию превосходит ее ресинтез и развивается более или менее выраженный дефицит АТФ, нередко сопровождающийся мобилизацией лизосом, повреждением клеточных структур и явлениями функциональной недостаточности органа. В системе крови эти процессы обусловливают усиление фазы деструкции в форменных элементах. В первом варианте, когда фаза разрушения клеток компенсируется перераспределением или соответственно повышением скорости репарации, сохраняются исходные количественные параметры циркулирующей крови. Таким образом, механизмы аварийной стадии обеспечивают приспособление к новым условиям химического давления. Во втором варианте, когда деструктивный процесс в системе крови не покрывается за счет повышения восстановительной фазы, возникает дефицит эритрона, кровяных пластинок, лейкоцитов. В третьем варианте, деструктивный процесс провоцирует резкое усиление восстановительного процесса, преобладающее по масштабам фазу разрушения клеток, что сопровождается соответственно эритроцитозом, лейкоцитозом, тромбоцитозом. Так прослеживается постепенное продолжение периода срочной адаптации во второй переходный период. Во второй переходный период активация генетического аппарата приводит к увеличению массы клеточных структур и органов в целом. Темп этого процесса даже в высокодифференцированных клетках очень высок. Рост органа означает распределение увеличенной функции в возросшей массе, т.е. снижение интенсивности функционирования структур (ИФС). Одновременно происходит восстановление функционального резерва. Содержание АТФ начинается приближаться к норме. В результате уменьшения ИФС и восстановления концентрации АТФ скорость транскрипции всех видов РНК также начинается снижаться. Таким образом, скорость синтеза белка и рост организма замедляется (Ф.З.Меерсон,1993).

Взаимосвязь генетического аппарата и функции структур в условиях целого организма корригируется нейроэндокринными факторами. Степень программированности рибосом информационными РНК и способность их синтезировать белок может возрастать уже через час после увеличения нагрузки (Schreiber S . S. et al, 1968). В тоже время выяснено, что возросшая функция активирует генетический аппарат не через увеличенное поступление в клетки аминокислот и субстратов окисления (Posner В.I. et al, 1973). При развитии долговременной адаптации важную роль играет опережающее увеличение массы структур, ответственных за транспорт ионов и энергообеспечение (А.Л.Шабадина и соавт., 1963). Опережающее, избирательное увеличение массы мембран, ответственных за транспорт ионов, а также митохондрий, осуществляющих ресинтез АТФ, расширяют звено, лимитирующее функцию и становится основой устойчивой долговременной адаптации.

Количество АТФ в клетках и процесс ресинтеза АТФ взаимообусловлены.АТФ угнетает окислительное фосфорилирование,а продукты ее распада активируют этот процесс.Следовательно,соотношение продуктов распада АТФ к величине АТФ условно можно обозначить как регулятор фосфорилирования (РФ),и принять, что РФ регулирует скорость ресинтеза АТФ в митохондриях.

Третий период - устойчивой адаптации характеризуется тем, что масса организма увеличена до некоторого стабильного уровня, величина интенсивности функционирования систем (ИФС), функциональный резерв, концентрация АТФ близки к норме. Активность генетического аппарата (скорость транскрипции РНК и синтез белка) близка к норме, т.е. находится на уровне, необходимом для обновления увеличенной массы клеточных структур. В системе крови, очевидно, в этот период отмечалось некоторое повышение объема циркулирующей крови при исходной “концентрации” в ней форменных элементов, благодаря некоторого прямо пропорционального усиления двух фаз деструктивного и репаративного - гемопоэза. Однако, ускорение обновления в системе крови при обеспечении устойчивой долговременной адаптации, как правило, не сопровождалось признаками регенеративного сдвига. Повышение цифровых значений дегенеративных эритроцитов, лейкоцитов, форм раздражения тромбоцитов, а также ретикулоцитоз сдвиг "влево" ретикулоцитограммы, лейко- и тромбоцитограммы микроядерный эритроцитоз и т.д. в совокупности отражали усиление регенерации крови и одновременно были обусловлены компенсаторными механизмами перераспределения. В условиях, когда уравновешены функция и структурное состояние в системе крови, если даже в более высоком уровне, то признаки раздражения гемопоэза, определяемые общепринятыми в гематологии методами, исчезали.

Четвертый период деадаптации - стадия изнашивания и "локального старения" реализуется лишь при очень интенсивной и длительной нагрузке и особенно при повторных нагрузках, когда орган или система поставлены перед необходимостью заново многократно проходить описанный выше стадийный процесс. В этих условиях затянувшейся, чрезмерно напряженной адаптации, а также повторной реадаптации способность генетического аппарата генерировать новые и новые порции РНК может оказаться исчерпанной. В результате в гипертрофированных клетках органа или системы снижается скорость синтеза РНК и белка. В итоге такого нарушения обновления структур происходит гибель некоторых клеток, возникает явление более или менее выраженной функциональной недостаточности. При этом со стороны крови отмечалась эритроцитопения вследствие преобладания процесса эритродиэреза над эритроцитопоэзом. Падала активность гемоглобина в эритроцитах, повышалось число эритроцитов с микроядрами, указывающее на усиление хромосомной мутации, снижалась осмотическая стойкость эритроцитов. Параллельно появились регенеративные признаки с преобладанием деструктивной фазы.

Было бы ошибочным думать,что расширение звена лимитирующего функцию и увеличение мощности систем, ответственных за адаптацию, может быть достигнуто простым увеличением массы органа или системы.Для понимания реального механизма адаптации следует иметь в виду,что фактические последствия изменения нагрузки на орган не исчерпываются простой активацией генетического аппарата,увеличением массы органа.Ф.З.Меерсон (1981, 1992) допускает три варианта адаптации,различающиеся по соотношению клеточных структур

1. При периодических нагрузках нарастающей интенсивности,благодаря эффективности биохимических процессов увеличивается "коэффициент полезного действия" структуры по отношению к массе.

2. При непрерывных нагрузках на орган, систему возникает интенсивное повышение активности генетического аппарата и выраженная гиперфункция, увеличение массы. В итоге появляется несбалансированная форма компенсации, когда масса органа или системы не соответствует возможностям нормального жизнеобеспечения.

3.Состояние при длительном снижении нагрузки,сопровождающейся атрофическими изменениями в структурах обозначено как физиологическая деадаптация.

В условиях действия химических факторов малой интенсивности,наблюдавшихся нами ,действительно, прослеживались такие результаты. При пребывании животных в зоне с интенсивным химическим загрязнением окружающей среды через 30 суток были выявлены признаки, указывающие на реализацию механизмов долговременной срочной адаптации. В основе совершенной адаптации у животных к непрерывному действию химических факторов малой интенсивности, очевидно, лежало повышение эффективности биохимических процессов.

Прекращение натурных опытов после 30 суток пребывания,по-ви-димому,привело бы к состоянию,близкому к исходному,что можно оценивать как физиологическую деадаптацию.Однако,процесс переадаптации вследствие несбалансированности формы компенсации, когда масса органа не соответствует возможностям нормального жизнеобеспечния,вероятно,характерно не для всех систем или органов в организме,в том числе ,по-видомому,и не для системы крови.

В качестве молекулярного механизма адаптации рядом авторов (Ф.З.Меерсон, 1981;Г.И. Сидорин и соавт., 1995; Л.М.Непомнящих и соавт., 1996) предложено представление о том, что именно короткоживущие белки являются функционально наиболее важными, обеспечивающими адаптированность органа, системы, организма. Высший темп биосинтеза и распада таких белков делает возможным быстрое изменение их содержания, а тем самым изменение функциональных возможностей органов и систем в процессе адаптации к внешней среде. Применительно к системе крови можно допустить, что ускорение темпов клеточного обновления в период долговременной устойчивой адаптации, вероятно, сопровождалось структурной перестройкой на молекулярном уровне, когда начинала преобладать пропорция короткоживущих белков, более динамичных в биохимических процессах.

При успешной адаптации к самым различным факторам среды высокая экономичность функционирования является характерной чертой систем, ответственных за адаптацию. Эта важная черта одинаково выявляется на уровне клеток органов, где она детерминирована соотношением клеточных структур, на уровне системы в целом, где она определяется соотношением органов. На уровне клеток экономичность адаптированной системы проявляется в уменьшении потребления кислорода и субстратов окисления при расчете на равное количество выполненной функции. Наиболее вероятной причиной повышения эффективности использования кислорода является увеличение выхода АТФ на единицу использованного кислорода. При пере- и деадаптации снижена степень дыхания и фосфорилирования на единицу использованного кислорода. Следовательно, соотношение клеточных структур, в частности преобладание митохондриального комплекса, в высокой степени детерминирует эффективность преобразования энергии на уровне клеток. При адаптации это ведет к экономичному функционированию органов. Экономичность адаптированной системы реализуется также в форме уменьшения распада структур организма при большой нагрузке. Повреждение структур и их распад закономерно развивается в связи со снижением концентрации АТФ (Ф.З.Меерсон, 1981, 1995; И.Е.Ковалев, 1996).

Изменения в системе крови в условиях устойчивой адаптации в ответ на химическое воздействие находились в соответствии с вышеизложенными представлениями.Примером могло служить повышение среднего гистохимического коэффициента активности гемоглобина в эритроцитах у животных,нахо-дящихся в зоне с интенсивным химическим загрязнением окружающей среды через 30 суток,когда были выявлены достоверные признаки,указывающие на формирование системного структурного следа долговременной адаптации. Повышение активности гемоглобина в эритроцитах в этот период способствовало расширению газообмена в легких и тканях при неизменном.количестве.этого.дыхательного.пигмента.Следовательно,экономичность функционирования гемоглобина в совокупности с другими системами обеспечивала устойчивую адаптацию организма в условиях неблагоприятного химического воздействия.

Экономизирующий эффект адаптации на уровне системы определяется изменением соотношения органов, образующих систему. Так, показано, что возросшая мощность системы митохондрий у тренированных людей позволяет извлекать из каждого литра протекающей крови увеличенное количество кислорода (Е.М.Крепс, 1959). В результате адаптивных сдвигов необходимое количество кислорода поступает в кровь и доставляется к тканям при незначительном увеличении внешнего дыхания и сократительной функции сердца. Следовательно, изменения, развивающиеся в определенных звеньях системы, ответственной за адаптацию, обеспечивает экономичное функционирование других звеньев и системы в целом. Так, формирование структурного следа совершенной адаптации системы эритрона опосредованно облегчает деятельность других систем энергообеспечения - сердечно-сосудистой и дыхательной. Однако, адаптация не является простым следствием накопления структурных изменений внутри определенных функциональных систем организма. Это более сложное явление представляет собой также результат изменения взаимоотношений между системами. В частности, следует обратить внимание на адаптационное перераспределение клеточных геномов между системами организма. Общее количество геномов, образующихся в организме и соответственно его общая клеточная популяция не безграничны, а определенным образом лимитированы. При адаптации распределение этого ограниченного клеточного фонда протекает под знаком преимущества доминирующих систем - они получают больше геномов за счет других систем. Структурный резерв и функциональная мощность доминирующих систем оказываются необратимо увеличенными, а структурный резерв и функциональная мощность заторможенных систем необратимо сниженными. Следовательно, чрезмерная по своей напряженности адаптация к определенному фактору, длительное время протекающая условно, имеет тем не менее высокую структурную "цену" и заключает в себе по меньшей мере две потенциальные опасности. Во-первых, возможность функционального истощения системы, доминирующей в адаптационной реакции, во-вторых, снижение структурного и соответственно функционального резерва других систем, которые непосредственно не участвуют в адаптационной реакции и оказываются детренированными. Так, пребывание животных в I-зоне с интенсивным загрязнением окружающей среды химическими факторами на 60, 90 сутки привело к разрушению механизмов долговременной совершенной адаптации, по-видимому, вследствие функционального истощения, "локального старения" доминирующих систем адаптации, в том числе системы эритрона.

В качестве примера снижения структурного и функционального резерва в условиях доминирующей адаптивной перестройки других систем, ответственных за совершенную адаптацию, могут быть представлены тромбопоэтическая и неспецифическая иммунная защита животных, находящихся в I-зоне с интенсивным химическим загрязнением среды на 30 сутки опыта,которые в условиях формирования в организме долговременной устойчивой адаптации преимущественно систем энергообеспечения оказались в роли "ущербных" звеньев в цепи функциональных систем.

Процесс обратного развития долговременной адаптации отражается в постепенном исчезновении к физическим нагрузкам, гипоксии, химическим факторам после прекращения их действия. В это время происходит довольно быстрое исчезновение системного структурного следа, составляющего основу каждого из этих вариантов адаптации (уменьшение массы скелетных мышц, количества митохондрий, уменьшение массы легких и сердечной мышцы после прекращения физических нагрузок, уменьшение массы правого желудочка сердца и постепенное исчезновение полицитемии после выхода организма из условий гипоксии, уменьшение активности системы микросомального окисления и массы печени после прекращения введения ядов). Механизм данного явления состоит в том, что непосредственно после резкого снижения нагрузки на любой из органов, образующих функциональную систему, ответственную за адаптацию, в нем происходит резкое падение синтеза РНК и уменьшение количества полисом. Как следствие синтез белка в организме снижается и начинает отставать от его распада, масса структур органа уменьшается. Для обратного развития адаптационного структурного следа увеличение мощности системы микросомального окисления, возникающего при введении яда в организм, играет важную роль перекисное окисление липидов мембран. Так, увеличение мощности системы микросомального окисления и содержание цитохрома Р450 в печени, вызванное введением 20-метилхолантрена, претерпевает обратное развитие после прекращения введения этого канцерогена. В процессе обратного развития, т.е. при распаде избытка цитохрома Р450 и разборке ставших излишними мембран саркоплазматического ретикулума, важную роль играет активация перекисного окисления липидов мембран и действие гидроперекисей липидов на эти структуры (В.Е.Каган и соавт., 1974; В.П.Берия и соавт., 1975).

Таким образом, организм генетически детерминирует не только возможность образования структурных изменений, составляющих основу адаптации, но и своевременное обратное развитие этих изменений. Имеется три типа молекулярных механизмов, ответственных за обратное развитие системного структурного следа, а именно: 1) снижение синтеза РНК и белков; 2) активация специализированных механизмов распада структур; 3) генетически детерминированная нестойкость образовавшихся при адаптации структур к естественным механизмам деградации.

Обратное развитие адаптации или деадаптации является выражением способности организма устранять неиспользованные структуры. Это составляет необходимую предпосылку использования освободившихся структурных ресурсов в других системах организма и, таким образом, предпосылку совершающихся под влиянием среды переходов от одной адаптации к другой.

Рассматривая деадаптацию как физиологический процесс, необходимо учесть, что ее темп уступает скорости адаптации и поэтому при периодических, иногда не слишком частых воздействиях среды, следы каждого из них не исчезают полностью и суммируясь между собой, составляют основу постепенно формирующейся адаптации (Ф.З.Меерсон, 1978;Н.Г.Иванов , 1994).

Процесс исчезновения структурного следа адаптации и самой адаптации с возвратом к условной норме, соответствующей данному виду и переходу онтогенеза, может быть обозначена как физиологическая деадаптация. Эту деадаптацию следует отличать от ситуации, вызванной специальными условиями гипокинезии, невесомости и других воздействий, при которых процесс начинается в нормальном организме и ведет к необычному снижению массы и мощности ключевых структур клеток, снижению против нормы эффективности целых функциональных систем. Такая адаптация является очевидной предпосылкой многих заболеваний, по-видимому, может быть обозначена как патологическая деадаптация. Так, если прервать натурные опыты, проводимые в I-зоне с интенсивным химическим загрязнением среды через 30 суток, когда были отмечены признаки устойчивой совершенной адаптации, по истечении определенного срока, по-видимому, будет развиваться деадаптация. Исчезновение инициирующего химического фактора приведет к разрушению системного структурного следа адаптации, выработанного как ответная приспособительная реакция организма на данное воздействие. Такие сдвиги, очевидно, следует расценивать как процесс физиологической деадаптации. Однако, признаки нарушения физиологического гомеостаза при продолжающемся химическом воздействии на 60, 90 сутки натурных опытов в I-зоне с интенсивным загрязнением среды необходимо признать как проявление патологической деадаптации. В других ситуациях, например, когда продолжительное пребывание (90 суток) животных во II-зоне с умеренным загрязнением среды химическими факторами приводило к эритроцитопении, снижению осмотической стойкости эритроцитов, активности гемоглобина в эритроцитах, усилению регенеративных сдвигов, повышению количества эритроцитов с микронуклеолами, вероятно, также имела место патологическая деадаптация. Однако, она по механизму происхождения несколько отличалась от предыдущей формы.

В соответствии с развиваемым представлением о решающей роли взаимосвязей функций и генетического аппарата в механизме адаптации и деадаптации имеет значение активность транскриптонов, кодирующих короткоживущие белки. Следовательно, адаптационное увеличение мощности органов и систем может быть обеспечено генетически детерминированным увеличением массы преимущественно короткоживущих клеточных структур, а в основе снижения мощности органов и систем при патологической деадаптации лежит противоположная ситуация - избирательная атрофия короткоживущих мембранных структур клеток (Ф.Ф.Султанов и соавт.,1996).

Таким образом, процесс деадаптации является выражением обратимости любой долговременной адаптации,составляет необходимую предпосылку формирования новых адаптационных реакций организма, изменений всего фенотипа с требованиями среды.Этот процесс обеспечивается редукцией системного структурного следа адаптации путем снижения синтеза нуклеиновых кислот и белков на основе механизма взаимосвязи между функцией и генетическим аппаратом клеток,образующих функциональную систему, ответственную за адаптацию, а также за счет рассмотренных выше молекулярных механизмов ускоренной деградации структур. При этом раньше всего и в наибольшей мере атрофируются короткоживущие мембранные структуры клетки, увеличенная мощность которых составляет существо адаптации и адаптационного увеличения функциональных возможностей.При физиологической деадаптации этот процесс обеспечивает возврат организма от адаптации к некоторой условной норме,а при дальнейшем прогрессировании он приводит к избирательной атрофии ключевых структур клетки,глубокому нарушению функции и может быть обозначен как патологическая деадаптация.Таким образом,деадаптация, так же как и адаптация обладает лишь относительной.биологической.целесообразностью.(Ф.З.Меерсон,1981;Султанов Ф.Ф.и соавт., 1996).

При различных изменениях в окружающей среде в организме реализуется стресс-синдром, который составляет обязательный компонент срочного этапа адаптации. Этот синдром не просто предшествует долговременной адаптации, а играет важную роль в ее становлении. Главное содержание общего адаптационного синдрома, как известно, составляет значительное возбуждение высших вегетативных центров и, как следствие, активация адренергической и гипофизарно-адреналовой систем. В результате реализуется эффект высоких концентраций катехоламинов и глюкокортикоидов. Оба эти фактора обладают в организме широким диапазоном действия, главная черта которого состоит в мобилизации энергетических структурных ресурсов организма. Действительно, катехоламины закономерно увеличивают минутный объем сердца, вызывают мобилизацию гликогенного резерва печени и гипергликемию, липолиз и увеличение содержания жирных кислот в крови и соответственно увеличивают приток кислорода и субстратов окисления к тканям (Г.Селье, 1960). Глюкокортикоиды, действуя на генетическом уровне, активируют неоглюкогенез и транспортирование, а тем самым преобразование аминокислот в глюкозу - структурного резерва организма в энергетический. В целом, вызванный любым фактором среды стресс внешне выглядит как генерализованная реакция мобилизации, охватывающая весь организм. В проявлении стресс-синдрома одно из центральных мест занимает система крови. Кроме нейтрофильного лейкоцитоза, со сдвигом "влево", лимфопении, эозинопении, косвенно о стресс-реакции указывают признаки раздражения красного костного мозга и лимфоидных органов. Следовательно, если система эритрона, как органа-мишени в условиях действия химических факторов малой интенсивности, отражает характер и динамику индивидуальной адаптации, то картина белой крови характеризует состояние стресс-синдрома по мере развития различных периодов адаптации. В свою очередь, степень проявления стресс-реакции позволяет оценивать ход и динамику формирования системного структурного следа долговременной устойчивой совершенной адаптации.

На протяжении стресс-синдрома представляется возможным три этапа: Первый этап - это мобилизация энергетических ресурсов неравномерным распределением. Так, известно, что состояние готовности к борьбе и особенно самой борьбы характеризуется у животных не только общей мобилизацией дыхания, кровообращения, но также значительным изменением сосудов органов брюшной полости (их сужением) и неактивных мышц при одновременном расширении сосудов активных мышц (Adams et al., 1974 и др.). Этот факт свидетельствует, что возникающий в результате реакции мобилизации избыток кислорода, глюкозы и жирных кислот избирательно направляется в системы, осуществляющие увеличенную функцию. Применительно к действию глюкокортикоидов эта неравномерность распределения освободившихся во время стресса ресурсов выступает еще более однозначно. Катаболический эффект глюкокортикоидов, как известно, состоит в том, что в мышечной, соединительной, лимфоидной, жировой тканях и коже эти гормоны тормозят синтез белка и нуклеиновых кислот и активируют распад белка; в результате в крови значительно возрастает количество свободных аминокислот. Давно уже отмечено, что на фоне этого генерализованного катаболического эффекта глюкокортикоиды реализуют в печени анаболический эффект, а именно активируют синтез системы белков-ферментов, специфически ответственных за неоглюкогенез, трансаминирование, а также синтез альбумина плазмы крови (Юдаев и соавт., 1976). Очевидно, при этом для активации синтеза белка в печени используются аминокислоты, освободившиеся при разрушении структур других органов и в избытке имеющихся в крови. Выражением роли стресса в распределении структурных ресурсов и, более того, выражением их сосредоточения в системах, ответственных за адаптацию, являются хорошо известные данные, что при попадании в новую, чреватую опасностями обстановку или введения в организм нового чужеродного антигена на фоне более или менее выраженного стресс-синдрома формируются новые оборонительные условные рефлексы или специфический иммунитет к новому антигену. Необходимым звеном обоих этих процессов является активация синтеза нуклеиновых кислот и белков в определенной системе нейронов или в определенных системах иммуногенеза. Очевидно, активация эта потенцируется избытком субстратов окисления и биосинтеза, который возникает благодаря катаболическому действию стрессорных гормонов в большинстве тканей. Следовательно, при стресс-синдроме происходит не просто мобилизация энергетических и структурных ресурсов организма, а их дискриминативное перераспределение, т.е. передача из систем, не участвующих в адаптации к данному конкретному фактору, в системы, специфически ответственные за эту адаптацию. Благодаря такому перераспределению кислот, субстраты окисления, а также предшественники, используемые для синтеза нуклеиновых кислот и белков, направленно поступают в системы, осуществляющие адаптационную гиперфункцию, где формируется структурный след, который в будущем составит основу долговременной адаптации (М.Ф.Меерсон,1993).

При действии на организм химических факторов малой интенсивности на первом этапе стресс-синдрома,очевидно, первоначальная нагрузка ложилась на микросомальную систему в печени.В случае компенсации негативного химического воздействия за счет гиперфункции микросомального аппарата стресс-реакция могла себя ни в чем и не проявлять.Однако, при продолжительном и более интенсивном действии химического "пресса", когда микросомальное окисление в печени не в состоянии обеспечивать полную нейтрализацию поступающих в организм химических веществ, не исключается развитие.гипоксического.состояния.А нарушение процессов окислительного фосфорилирования в тканях, по-видимому, наряду с другими факторами служило инициатором развития общего адаптационного синдрома, в частности, обусловливало развитие первого этапа- мобилизации и перераспределения структурных и энергетических ресурсов в пользу функциональных систем,ответственных за энергообеспечение.Следовательно,наблюдаемые в начальных сроках химического воздействия сдвиги со стороны крови, а именно - усиление регенерационных признаков в системе крови,в т.ч.нейтрофильный лейкоцитоз со сдвигом "влево" лейкоцитограммы, отражали развитие стресс-синдрома.

Второй этап - это формирование системного структурного следа, составляющего основу долговременной адаптации. Он состоит в том, что катехоламины и глюкокортикоиды, и, возможно, другие гормоны, секреция которых возрастает при стрессе, обладают прямым влиянием на метаболизм и формирование структур в клетках систем, ответственных за адаптацию. Система крови на втором этапе стресс-синдрома, обусловленного химическим воздействием, испытывала изменения, с одной стороны, указывающие на процесс формирования системного структурного следа совершенной адаптации в виде повышения репаративной фазы в регенерации эритрона с тенденцией к восстановлению исходного количества ,осмотической стойкости и других показателей эритроцитов, а с другой, отражающие стресс-реакцию в виде сохранения нейтрофильного лейкоцитоза и сдвига "влево" лейкоцитограммы.

Третий этап - это явление постстрессорной активации синтеза нуклеиновых кислот и белков во всех, или по крайней мере в большинстве, органов и тканей. При этом, в условиях действия на организм химических факторов малой интенсивности, отмечалась нормализация количественных и качественных показателей красной крови, даже некоторое повышение параметров осмотической стойкости эритроцитов, активности гемоглобина в эритроцитах. Изменения со стороны белой крови становились незначительными, постепенно возвращались в диапазоны физиологических колебаний.

Как известно, при стрессе высокие концентрации катехоламинов могут активировать ПОЛ и образующиеся при этом в избытке гидроперекиси липидов становятся фактором, повреждающим биомембраны. Усиление СРО, отмечаемое нами в условиях химического загрязнения Среды, очевидно, также реализуется в пределах механизма стресс-реакции.

Наши результаты по исследованию ХЛ компонентов крови вполне согласуются с данными других авторов (Л.М.Безрукавникова и соавт.1986; И.И.Мокашевич,1986;Т.И.Юнусметов и соавт.,1987; С.О.Бурмистров и соавт., 1990 и многие другие), которые наблюдали усиление интенсивности СРО липидов сыворотки крови в условиях хронической фосфорной интоксикации, при действии этанола, полиметаллической пыли.Однако, в литературе встреча-ются и наблюдения, указывающие на обратную картину-понижение интенсивности СРО липидов крови (И.И.Мокашевич,1986 и др.).Подобное расхождение вполне объяснимо,если учесть механизм баланса СРО и антиокислительной активности тканей. Если организм испытывает влияние факторов антиокислительного свойства,то,естественно, наступит ингибирование СРО в тканях.

Резюмируя приведенные выше сведения и сопоставляя данные, касающиеся индивидуальной адаптации организма в условиях химического загрязнения окружающей среды и стресс-синдрома, возникающего при этом, следует выделить следующие этапы:

1) Период срочной адаптации, который характеризуется мобилизацией предсуществовавших адаптационных механизмов - гиперфункцей или включением функциональной системы, ответственной за адаптацию. Эта структурно не обеспеченная гиперфункция, несмотря на свое недостаточное совершенство дает организму возможность продержаться до развития долговременной адаптации. В основе начальной стадии лежит триада: гиперфункция системы, специфически ответственной за приспособление к данному фактору; стресс-синдром; нарушения функций, обусловленные сдвигами гомеостаза. При пребывании животных в условиях химического загрязнения в системе крови наступало повышение функции эритрона, как проявление гиперфункции одной из доминирующих функциональных систем энергообеспечения, ответственных за адаптацию организма к гипоксическому состоянию, обусловленному непрерывным действием комплекса химических реагентов, угнетающие ферментативные процессы в тканях, а также отмечался псевдоэозинофильный лейкоцитоз со сдвигом "влево" лейкоцитограммы, отражающий стресс-синдром, и эритроцитопения, оцениваемые в качестве нарушения функции, связанной со сдвигом физиологического гомеостаза. Очевидно, при врожденной или приобретенной неполноценности какого-либо звена систем, вовлеченных в реакцию на действие вредных факторов среды, срочная адаптация может оказаться настолько несовершенной, что организм заболевает или уходит от решения задачи, диктуемой средой. Этим ситуациям могут соответствовать «болезни несостоявшейся адаптации».

2) Переходный период от срочной адаптации к долговременной характеризуется активацией синтеза нуклеиновых кислот и белков в клетках системы, специфически ответственной за адаптацию и увеличением мощности этой доминирующей системы и постепенным уменьшением стресс-синдрома. В дальнейшем, в большинстве случаев, развивается устойчивая адаптация. В системе крови в этот период отмечались первые признаки, косвенно указывающие на процесс реализации механизмов долгосрочной совершенной адаптации, а именно, начало преобладания фазы эритропоэза над эритродиэрезом, в результате которого сократился дефицит эритрона, появилась тенденция к повышению осмотической стойкости, активности гемоглобина в эритроцитах. Одновременно наблюдалось снижение выраженности псевдоэозинофильного лейкоцитоза, указывающее на процесс смягчения стресс-синдрома. Однако, переходная стадия может затягиваться в так называемых безвыходных ситуациях, когда действующий на организм фактор чрезмерно силен или когда ситуация, возникшая в окружающей среде слишком сложна, а потому требуемая приспособительная реакция оказывается неосуществимой. В подобных ситуациях эффективная функциональная система не реализуется, системный структурный след в ней не формируется. В результате, первоначальные нарушения гомеостаза сохраняются, а стимулированный ими стресс-синдром достигает чрезвычайной интенсивности и длительности. Именно в этой ситуации данный синдром может превращаться из инструмента адаптации в инструмент повреждения и возникают стрессорные повреждения. Так, у животных, содержащихся во II-зоне с умеренным загрязнением окружающей среды химическими факторами, реализация механизмов формирования системного структурного следа устойчивой адаптации не произошла. В течение всего срока пребывания (30, 60, 90 суток) сохранялись показатели дефицита эритрона, раздражения гемопоэтической системы, падение осмотической стойкости и гистохимических показателей ферментов лейкоцитов.

3) Период сформировавшейся долговременной адаптации характеризуется наличием системного структурного следа, отсутствием стресс-синдрома и совершенным приспособлением к окружающему фактору или ситуации. Так, в системе крови у животных I-зоны на 30 сутки исчез дефицит эритрона, выявились более высокие показатели осмотической стойкости и активности гемоглобина в эритроцитах, близкой к исходному уровню становились количество лейкоцитов и лейкограмма. При чрезмерно длительной и направленной адаптации такого рода доминирование определенной системы в соответствии с основным принципом доминанты может привести к одностороннему развитию организма. Так, анализы животных, находящихся в I-зоне с интенсивным химическим загрязнением среды, через 30 суток натурных опытов выявили более низкие показатели по сравнению с исходным состоянием со стороны неспецифической иммунной защиты и тромбоцитарной системы. В литературе также описывается снижение структурного резерва печени и почек при адаптации животных к физическим нагрузкам или развитие иммунодефицитного состояния при адаптации к гипоксии (Ф.З.Меерсон, 1981). Такое "разоружение" определенных систем организма может быть предпосылкой «болезней одностороннего развития».

4) Период изнашивания и функциональной недостаточности не является обязательным, развивается лишь при чрезмерной напряженной адаптации и характеризуется тем, что после длительного периода гиперфункции и гипертрофии в нервных центрах, эндокринных железах и исполнительных органах может развиваться своеобразный комплекс "локального изнашивания", выражающийся снижением синтеза нуклеиновых кислот и белков, нарушением обновления структур. Так, пребывание животных в I-зоне с интенсивным химическим загрязнением окружающей среды через 60, 90 суток привело к эритроцитопении с признаками преобладания эритродиэреза над эритропоэзом, снижения осмотической стойкости и активности гемоглобина в эритроцитах, указывающее на локальное "изнашивание" одной из доминирующих функциональных систем адаптации и вновь к появлению признаков стресс-синдрома - псевдоэозинофильного лейкоцитоза, сдвига "влево" лейкоцитограммы.

Структурная адаптация, ее цена - это то количество структур, т.е. молекул нуклеиновых кислот и белка, которое организм должен дополнительно синтезировать для того, чтобы осуществить данную адаптационную реакцию (Ф.З.Меерсон, 1993;И.Е. Ковалев и соавт., 1996). Структурная цена слагается , во-первых, из молекул, которые дополнительно распадаются в начальной срочной, т.е. стрессорной фазе адаптационной реакции и должны быть ресинтезированы по мере формирования устойчивой адаптации; во-вторых, из приращения массы структур, которое наблюдается в переходной и устойчивой стадиях процесса, когда развивается гипертрофия органов; в-третьих, из ускоренного обновления структуры, ответственной за адаптацию системы, которое может сохраниться в течение всего периода адаптации. Так, при пребывании в условиях химического загрязнения окружающей среды в ситуации, когда создалась устойчивая долговременная адаптация организма, структурная цена в системе крови складывалась условно из следующих компонентов:

1. Издержки, связанные с усилением эритродиэреза в доминирующей функциональной системе адаптации вследствие повышения функционального напряжения.

2. Расход структурных резервов в эритроне в процессе стимуляции эритропоэза, направленной на восстановление нарушенного физиологического гомеостаза.

3.Затраты организма на поддержание усиленной регенерации эритрона, когда процессы эритроцитопоэза и эритродиэреза уравновешены, но в более ускоренном темпе

4.Угнетение функциональной активности лейкоцитарной и тромбоцитарной систем.






Скачать 2,56 Mb.
оставить комментарий
страница8/12
Дата28.09.2011
Размер2,56 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх