Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К КОМПЛЕКСНЫМ НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ 9
1.1 Непосредственные и отдаленные изменения организма человека под действием внешних факторов 17
1.2 Влияние бериллия на организм человека 36
1.3 Влияние на организм человека ионизирующей радиации 39
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 46
2.1. Объект исследования 46
2.2. Методы исследования 47
ГЛАВА III. ДИНАМИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ 52
3.1 Анализ функционального состояния рабочих цеха контрольно-измерительных приборов (КИП) 59
3.2 Анализ функционального состояния рабочих бериллиевого цеха 73
3.3 Особенности функционального состояния рабочих завода уранового производства 84
ГЛАВА IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 96
ВЫВОДЫ 111
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Непосредственные и отдаленные изменения организма человека под действием внешних факторов
- Влияние на организм человека ионизирующей радиации
- Анализ функционального состояния рабочих цеха контрольно-измерительных приборов (КИП)
Введение к работе
В современном обществе развитие технологий и изменение быта происходит быстрее, чем человек успевает приспособиться к этим изменением среды своего обитания как биологический объект. Антропогенные факторы воздействуют не только на экосистемы, но и способствуют снижению здоровья на индивидуальном и популяционном уровнях, росту специфической патологии и появлению новых форм болезней, к нарастанию явлений депопуляции по отдельным регионам. На сегодняшний день в мировых классификаторах насчитывается более шести тысяч нозологических форм болезней, причем более 80% из них являются производными от экологического напряжения. Особенностью экологических болезней является то, что они способны поражать выборочную часть популяции, задевая одних ее членов и не касаясь других, живущих и работающих рядом. Эти болезни являются следствием нарушения отношений организма и среды обитания, и проявляются в широком диапазоне: от простой раздражительности и синдрома хронической усталости до физических и психических дефектов.
Не вызывает сомнений прямая зависимость здоровья, функционального состояния и качества жизни человека от среды обитания, различных условий бытовой и производственной деятельности.
Профессии полуавтоматизированного производства, наиболее распространенного в современной промышленности России и СНГ, характеризуются различной степенью физической и нервно-эмоциональной нагрузки, монотонностью, наличием вредных химических и физических факторов, что позволяет избрать механизм компенсаторно-приспособительных реакций к операторскому труду в качестве адекватной модели объекта исследования.
Вероятность нарушения защитных механизмов защитно-приспособительных реакций к операторской деятельности многократно возрастает при увеличении числа стрессорных влияний на организм,
вызванных действием токсических веществ или ионизирующего излучения; высокотоксичные вещества, к которым относится бериллий и шестифтористый уран, используемые в урановом и бериллиевом производстве, могут служить основой для возникновения острого или хронического стресса (Дубинин Н.П., 1980; Алтухов Ю.И., 1989; Пилинская М.А., 1991; 1992).
Уязвимой группой при комбинированном воздействии радиации и химических веществ являются рабочие - аппаратчики уранодобывающих и перерабатывающих предприятий. Цитогенетическое обследование профессиональных рабочих в районах Северного и Центрального Казахстана показало наличие клеток с хромосомными аберрациями, уровень которых достоверно повышен по сравнению с контрольными группами (Шарипов И.К. и др., 1993; 1997; Visnevskaya et all, 1995).
Все сложное равновесие и функционирование организма поддерживается путем соотношения системы собственных внутренних ритмов с ритмикой окружающей среды (П.С. Загускин 1989). Связанная система внутренних ритмов позволяет несколько изменять резонансные частоты при неблагоприятном внешнем воздействии и даже использовать их для синхронизации внутренних процессов (О. В. Бецкий, Н. Д. Девятков, В. В. Кислов, 1998). Но это справедливо лишь до определенного уровня интенсивности внешнего воздействия, с превышением которого биологическая система переходит в необратимое деструктивное состояние.
Исследования особенностей защитно-приспособительных реакций организма человека к комплексным неблагоприятным воздействиям техногенных факторов современного производства могут позволить изучить системные изменения на уровне организма, закономерности формирования защитно-приспособительных реакций в разных возрастных группах и выявить их зависимость от степени продолжительности контакта с экологически неблагоприятными факторами.
Цель настоящего исследования.
Изучить особенности влияния экологически неблагоприятных факторов производственной среды на функциональное состояние организма человека и определить особенности функционирования кардиореспираторной системы и адаптационного потенциала.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
исследовать антропометрические показатели, значение форменных элементов крови, сердечно-сосудистой системы в зависимости от возраста и стажа работы у аппаратчиков цеха контрольно-измерительных приборов, бериллиевого и уранового производства;
выявить различия действия факторов производства на возрастные группы рабочих с изменённым состоянием сердечно-сосудистой системы;
обосновать возможность использования показателей адаптационного потенциала и функционального резерва сердечнососудистой системы для оценки функциональных возможностей организма в условиях длительного воздействия производственных факторов, токсических веществ и ионизирующей радиации.
Научная новизна работы. Впервые изучены изменения гематологических показателей в возрастном аспекте у рабочих уранового, бериллиевого производства с измененным функциональным состоянием сердечно-сосудистой системы; на репрезентативном материале получена морфофизиологическая характеристика эффекта воздействия ионизирующего излучения и бериллия, разработан методический подход, позволяющий выявить дезадаптационные изменения физиологического статуса после действия ионизирующего излучения и бериллия; выявлена корреляция наблюдаемых гематологических изменений с общими функциональными и конституциональными показателями в группах риска при действии экологически неблагоприятных факторов. Показана степень выраженности изменений в разных возрастных группах рабочих, подвергающихся
хроническому действию ионизирующей радиации, что отражает механизмы компенсаторно-приспособительных реакций организма человека.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть реализованы для разработки и создания физиологических нормативов для лиц, работающих в экологически неблагоприятных условиях на предприятиях химической и атомной промышленности.
Научно-практическая значимость работы определяется особенностями воздействия ионизирующей радиации и бериллия с учетом взаимосвязи между продолжительностью воздействия и изменениями, происходящими в организме человека. Проведенные исследования заложили основы для исследования отдельных контингентов людей в популяции находящейся экологически загрязненных районах.
Необходимо подчеркнуть значимость данной работы для решения вопросов, касающихся защиты здоровья людей и охраны окружающей среды от действия экологически неблагоприятных факторов. Это касается непосредственно больших популяционных групп, которые могут оказаться в условиях повышенного содержания в окружающей среде мутагенных и канцерогенных соединений.
Результаты исследования расширяют представления о влиянии экологически неблагоприятных факторов на организм людей, профессионально соприкасающихся с действием производственной среды. Важность исследования определяется возможностью прогнозирования гематологических и физиологических изменений у лиц, профессионально подвергающихся воздействию ионизирующей радиации, действию бериллия и его соединений. Полученные результаты могут найти применение для оценки и прогнозирования функциональных нарушений сердечнососудистой системы у человека в условиях работы на экологически вредных производствах, а также могут быть использованы в решении проблем
экологического мониторинга в больших популяционных группах, проживающих на экологически загрязненных территориях. Морфофункциональные исследования позволяют выявить особенности протекания защитно-приспособительных реакций у рабочих разновозрастных групп.
Материалы работы используются для преподавания курсов «Физиология человека и животных», «Адаптация человека в условиях Севера» в Омском государственном педагогическом университете, а также при выполнении студентами курсовых работ. Результаты исследования опубликованы в 6 научных работах и прошли апробацию на 5 Всероссийских и международных конференциях.
Полученные результаты могут быть реализованы для разработки и создания физиологических нормативов для лиц, занятых в условиях работы на экологически неблагоприятных предприятиях химической и атомной промышленности.
Основные положения, выносимые на защиту:
Особенности формирования компенсаторно-приспособительных механизмов человека в условиях производственной среды зависят от реакции на клеточном и системном уровнях его функционирования.
Изменения в кардиореспираторной системе являются частью изменений в организме человека при воздействии токсических веществ и ионизирующей радиации у лиц операторского труда.
Степени уровня профессиональной адаптации к неблагоприятным условиям производственной среды определяется продолжительностью её воздействия.
Апробация работы.
Основные результаты представлены на XIX съезде физиологического общества имени И.П.Павлова при Российской академии наук (Екатеринбург-2004 г.), Международная научно-практическая конференция «Экология
человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управление рисками». (Пенза-2004г.); 4-я международная научно-практическая конференция «Состояние биосферы и здоровье людей» 2004 г.Пенза, V Сибирский физиологический Съезд (2005 Томск). На всероссийской конференции, посвященной памяти профессора Никифоровой Л.П., (Омск-2004 г.).
Непосредственные и отдаленные изменения организма человека под действием внешних факторов
Кровь человека является проводящей жидкостью, управление организмом происходит путем передачи электромагнитных сигналов, на поверхности тела накапливается электростатический заряд, компенсирующий поле Земли, в процессе работы внутренние органы являются источником собственных излучений, весь процесс дыхания и скорости окислительно-восстановительных процессов зависит от состава и давления окружающего воздуха (Годик Э.Э., 1991, Владимирский Б.М.,1995). Понятно, что при этом стабильность существования человека напрямую зависит от внешних факторов. Существование биологического объекта возможно до определенного критического порога допустимого возбуждения; на внешнее воздействие есть ограничение по интенсивности сверху. Критический порог допустимого возбуждения индивидуален для каждого человека и изменяется в процессе его жизнедеятельности (Никаноров A.M., Жулидов А.В 1991). Однако, начиная с определенного уровня возбуждения, негативный внешний фактор оказывается смертельным для любого человеческого организма, для всей популяции в целом. Следует также отметить, что на воздействие внешних факторов существует ограничение и по амплитуде снизу, т. е. при слишком малой амплитуде организм просто не замечает внешнего влияния. К тому же, для возникновения эффекта необходимо резонансное совпадение собственных частот организма с внешними. Влияние внешних факторов усиливается при их одновременном воздействии, оказываясь эффективными, даже если по отдельности амплитуда каждого из внешних факторов слишком мала для начала стрессовой реакции организма.
Изучение особенностей адаптации организма человека к комплексным неблагоприятным воздействиям техногенных факторов связанно с необходимостью разработки технологии всеобщего экологического выживания.
Идея использования адаптивности как интегрального показателя здоровья основывается на том, что, согласно этим взглядам, здоровье рассматривается как способность организма адаптироваться к условиям внешней среды, а болезнь - как результат срыва адаптации (Казначеев В.П., Баевский P.M., 1974).
Здоровье как функциональный оптимум определяется соответствующими внутренними и внешними условиями, причинами, факторами (возраст, пол, наследственность, профессия, социальные, природные и производственные факторы). В уставе ВОЗ здоровье определяется как состояние полного физического, психического и социального благополучия, а не только как отсутствие болезни или физических дефектов. Следовательно, в понятие "здоровье" в качестве непременного критерия должна входить возможность полноценной активной трудовой и общественной деятельности. Болезнь не только препятствует, но и нередко значительно ограничивает либо совсем лишает человека этой возможности. Переход от здоровья к болезни можно рассматривать как процесс постепенного снижения способности организма приспосабливаться к изменениям социальной и производственной среды, окружающих условий, что в итоге ведет к снижению общественных, социальных и трудовых функций. Здоровье является необходимой предпосылкой для полной реализации биосоциальных возможностей человек, для удовлетворения его индивидуальных и общественных материальных и духовных потребностей.
В общем плане под здоровьем понимают возможность организма активно адаптироваться к условиям окружающей среды, взаимодействуя с ней свободно, на основе биологической, психологической и социальной сущности человека. Состояние здоровья человека динамично в связи с изменением окружающей среды (Брехман И.И.,1990). Поэтому здоровье можно определить не как состояние, а как процесс. По В.П. Казначееву (1975), здоровье - это процесс сохранения и развития физиологических, биологических и психических функций, оптимальной трудовой и социальной активности при максимальной продолжительности активной творческой жизни.
В общебиологическом плане здоровье можно определить как гармоническое единство всевозможных обменных процессов между организмом и окружающей средой и как результат этого, согласованное течение разнообразных обменных процессов внутри самого организма, проявляющееся в оптимальной жизнедеятельности его органов и систем
Болезнь, это всегда результат нарушения нормальной регуляции функций со стороны регуляторных механизмов на клеточно-молекулярном, органно-системном или организменном уровне. Такое нарушение возникает из-за воздействия внешних или внутренних факторов. Но при одинаковых воздействиях в одном случае болезнь закономерно возникает, а в другом случае может не развиться. Для развития болезни помимо наличия факторов риска необходимо еще по крайней мере два условия: 1) наличие предрасположенности к болезни, 2) уменьшение защитных свойств организма, снижение его адаптационных возможностей.
Физиологические и патологические процессы являются единым процессом приспособления организма к окружающим условиям. Длительное пребывание человека в необычных климатогеографических, социальных и патогенных производственных условиях среды приводит к существенному напряжению механизмов физиологической регуляции. Современные психолого-физиологические подходы сформировались в связи с проблемами так называемого «третьего состояния», когда человек не здоров и не болен в результате длительных хронических напряжений и долговременных адаптации. Особое значение приобретает выявление так называемых донозологических состояний, возникающих на грани нормы и патологии и характеризующихся повышенным расходованием функциональных резервов (Баевский P.M., 1979; Казначеев В.П., Баевский P.M., Берсенева А.П., 1980; Казначеев В.П., 1989; Баевский P.M., Берсенева А.П., 1997;).
Чем выше адаптационные возможности организма, тем меньше риск болезни, поскольку более надежна защита от болезни. Современное понимание болезни включает в себя и представление о защитных механизмах, прежде всего о механизмах адаптации и компенсации, которые активируются при действии внешних повреждающих факторов.
Влияние на организм человека ионизирующей радиации
В настоящее время очень широко используют ионизирующее излучение в промышленности, в медицине, в военной промышленности, на атомных электростанциях. Несмотря на большее количество экспериментальных работ по изучению влияния ионизирующего излучения на различные объекты, этот вопрос остается актуальным для изучения последствий влияния различных доз облучения у рабочих урановой промышленности (Бабаев Н.С., и др., 1981; Пестерникова B.C. и др., 1984; Коггл Д., 1986; Харуэлл М., Хайчинсан Н., 1988).
Урановое производство относится к опасному, вредному, разрушающему здоровье человека. Основной цикл производства ядерного топлива включает переработку урановой руды, обогащение и производство топлива, при этом главную опасность для персонала представляет высокая токсичность и разъедающие свойства фтора и его производных, опасность внутреннего облучения при вдыхании дочерних продуктов, и все-таки радиационная опасность при производстве ядерного топлива считается относительно низкой. Средние и индивидуальные и годовые коллективные дозы, получаемые рабочими этих специальностей, например, в Великобритании составляют от 700 до 900 чел-Гр (Коггл Д., 1986; Fry Е.А., 1996). В СССР ПДК составляли 5-30 бэр (Козлов В.И. и др., 1977; Виленчик М.М., 1983).
Технология ядерного топлива предусматривает в процессе добычи и обогащения урана образование больших объемов радиоактивно загрязненных отходов, которые хранятся в специальных хранилищах. Несмотря на обеспечение безаварийности отдельных этапов ядерного топливного цикла, в настоящее время произошло уже несколько аварий, которые изменяют радиоактивный фон биосферы (Ильенко А.И., 1974; 1980; Бабаев и др., 1981). Проведенный Рамбергом (Ramberg, 1980) анализ радиоактивного загрязнения окружающей среды после аварий и в результате военных действий показал, что радиоактивность среды на многих территориях превышает естественный фон во много раз.
Обогатительные фабрики, связанные с добычей урановой руды создают проблему долговременного загрязнения, так как в процессе переработки образуется большое количество отходов. Они являются главным источником облучения населения. В результате переработки образуются газообразные и жидкие радиоактивные отходы, которые также способствуют облучению, хотя доза облучения в них меньше. Дозы облучения, которые получает на разных этапах ядерного топливного цикла обслуживающий персонал, различны и составляют по данным НКАДр при добыче - 0,9 чел.зВ; при обогащении - 0,1 чел.зВ; переработке урановой руды и изготовлении топлива - 0,04 чел.зВ. Доза до 5 мзВ не вызывает неблагоприятных соматических сдвигов (Ширяев Ф.З. и др., 1982; Бабаев Н.С. и др., 1984; Ярмоненко СП., 1984).
Весьма актуальным остается вопрос об изучении влияния ионизирующей радиации, направленный на оценку степени напряжения аутоиммунных процессов в системе крови и на изучение эффектов в отдаленном периоде жизни человека, установление онко- и мутагенных эффектов. лимфоидных органах при лучевом воздействии снижается уже при небольших воздействиях. Отмечены угнетение пролиферации и гибель лимфоидных клеток, что свидетельствует о иммунодепрессивном действии ионизирующего излучения (Shrek R., 1946; Ford Е.В., 1964; Дуплан Ж.Р., 1974; Jamada Т., et al., 1980; Козинец Г.И., и др., 1982; Гуськова А.К. и др.; Жербин Е.А., 1989).
Общие закономерности генотоксического действия радиации в малых дозах для органов гемопоэза зависят от мощности дозы и времени лучевого воздействия. В настоящее время доказано, что даже небольшие дозы радиации снижают синтез нуклеотидов в миелокардиоцитах, пролиферативную активность клеток-предшественников гемопоэза (Давиденкова Е.Ф. и др., 1978; Жербин А.И. и др., 1978; Горбунова И.А., 1979; Feinendegen L. et al., 1983; Cronkite E. et al., 1983).
Наиболее изученными в плане действия малых доз радиации являются лимфоидные ткани, так как они наиболее радиочувствительны и их используют для анализа пролиферативных свойств и цитогенетических эффектов в культуре тканей (Киллмен С.А., 1974; Воронин B.C., 1975; Hendry J., Zord В., 1983
Проведенные экспериментальные и клинические исследования позволяют объяснить разнообразие гематологических изменений как ранние признаки воздействия ионизирующего излучения. Вариабельность ряда показателей периферической крови может приблизить к пониманию патогенеза клеточных реакций и позволит рассмотреть вопрос о «группах повышенного риска» при действии ионизирующей радиации. В реальных условиях специфический и неспецифический компоненты, гематологические изменения взаимосвязаны между собой. Эти данные имеют значение для понимания механизма воздействия радиации, поскольку ионизирующее излучение в первую очередь поражает лимфоидную ткань.
Анализ функционального состояния рабочих цеха контрольно-измерительных приборов (КИП)
Анализ результатов обследования показал, что с увеличением производственного стажа до 10 лет содержание эритроцитов крови не изменяется в значительной степени (табл. 2).
Содержание гемоглобина, важнейшего в количественном и качественном отношениях компонента эритроцитов, у всех обследуемых лиц находится в рамках общепринятой физиологической нормы (130-160 г/л), однако с возрастом наблюдается постепенное уменьшение данного показателя.
Количество тромбоцитов во второй группе снижается по сравнению с группой начальной стадии адаптации и увеличивается вновь у лиц с наиболее длительным производственным стажем.
Известно, что число лейкоцитов в крови здорового человека повышается к концу дня, при физической нагрузке, и при эмоциональном напряжении (Козинец Г.И., 1998). Проведенные нами наблюдения также свидетельствуют о том, что по мере увеличения производственного стажа в цехе КИП до 15 лет и выше повышается число лейкоцитов в пределах допустимых физиологических колебаний (4-9 г/л).
Основная функция гранулоцитов (прежде всего нейтрофильных) -обнаружить, захватить и переварить с помощью гидролитических ферментов чужеродный для организма материал. Наблюдаются количественные изменения в сторону увеличения числа базофильных и эозинофильных гранулоцитов во второй группе, а также снижение числа палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов с увеличением производственного стажа, что свидетельствует о невысокой фагоцитарной активности крови. Производственные средовые факторы не приводят к интоксикации организма рабочих.
Наблюдается возрастание количества лимфоцитов и моноцитов во второй стаже-возрастной группе, основная функция которых иммунологическая защита организма. Значения параметров в данной группе выходят за пределы нормы, которая у лимфоцитов составляет 20-40%, у моноцитов - 2-10% (Киеня А.И., Бандажевский Ю.И., 1997).
Сравнительный анализ гематологических показателей внутри возрастно-стажевых групп показывает, что производственная среда цеха КИП определяет специфику изменений в системе красной и белой крови крови (табл. 2).
В первой стажевой группе (до 7 лет работы на производстве) уровень гемоглобина, количество эритроцитов и лейкоцитов находятся в пределах нижней границы нормы физиологических колебаний, а показатель скорости оседания эритроцитов достигает сравнительно высоких значений.
Во второй группе (7-15 лет) отмеченные сдвиги носят выраженный характер: число базофилов вдвое выше физиологической нормы (0-1%), а сегментоядерных нейтрофилов на 0,44% ниже физиологической нормы (45-70%).
В наиболее стажированной группе (более 15 лет) количество лейкоцитов увеличивается, скорость оседания эритроцитов снижается, число базофилов ниже чем во второй группе, но все же превышает порог физиологической нормы (0-1%).
Остальные изучаемые гематологические показатели не испытывают существенных количественных изменений, в условиях пролонгированного влияния факторов данной производственной среды (табл.2).
Вариабельность гематологических показателей у рабочих цеха КИП представлена в таблице 3, где четко проявляются некоторые общие закономерности для всех возрастных групп. Максимальная степень рассеяния значений характерна для СОЭ, палочкоядерных нейтрофилов, моноцитов и эозинофильных гранулоцитов, причем вариабельность в крайних группах выше.
