Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ СИСТЕМНЫХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА 12
1.1 Влияние техногенных токсико-химических факторов окружающей среды на организм человека 12
1.2 Влияние ионизирующей радиации на организм человека 21
1.3 Влияние комбинированного воздействия радиационно-токсических факторов на организм человека 30
1.4. Заключение по обзору литературы 33
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 36
2.1 Материалы и время проведения исследований, методы их статистической обработки 36
2.2 Районирование территорий Брянской области с учётом техногенного и радиоактивного загрязнения 37
2.3 Соматометрические методы исследования физического развития юношеского населения, проживающего на территориях с различным видом и степенью загрязнения окружающей среды 38
2.4. Физиометрические методы исследования физического развития юношеского населения, проживающего на территориях с различным видом и степенью загрязнения окружающей среды 42
2.5. Методы исследований нейроэндокринного статуса юношеского населения, проживающего на территориях с различным видом и степенью загрязнения окружающей среды 46
2.6. Специальное исследование регионарного кровотока у юношеского населения, проживающего на территориях с различным видом и степенью загрязнения окружающей среды. ЛДФ-метрия 50
ГЛАВА 3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ РОСТА И ФИЗИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ЮНОШЕСКОГО НАСЕЛЕНИЯ В ОТВЕТ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С УЧЕТОМ НАКОПЛЕННОГО РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРА 59
3.1 Соматометрические реакции юношеского населения Брянской области на исследуемые воздействия окружающей среды 60
3.1 Соматометрические реакции практически здоровых юношей Брянской области на исследуемые воздействия окружающей среды с учетом времени рождения испытуемых (до и после) относительно аварии на ЧАЭС 68
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КАРДИОРЕСПИРАТОРНЫХ И НЕЙРОЭНДОКРИННЫХ РЕАКЦИЙ ЮНОШЕСКОГО НАСЕЛЕНИЯ ИСПЫТЫВАЮЩЕГО РАЗЛИЧНЫЕ ВАРИАНТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 81
4.1 Реакции пульса юношеского населения на исследуемые воздействия факторов окружающей среды 82
4.2 Реакции артериального давления юношеского населения на исследуемые воздействия среды 91
4.3 Реакции системы дыхания юношеского населения на исследуемые воздействия среды 104
4.4 Реакции местного дермографизма юношеского населения на исследуемые воздействия среды 105
4.5. Сенсомоторные (рефлексометрические) и адаптационные (адаптометрические) реакции юношеского населения на исследуемые воздействия среды 107
ГЛАВА 5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ ЮНОШЕСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ, ПРОЖИВАЮЩЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ 115
5.1 Индивидуально-типологические особенности и территориальная частота встречаемости гемодинамических типов микроциркуляции 116
5.2 Территориальные особенности микроциркуляции крови у испытуемых с разными типами ЛДФ-грамм 118
5.3 Состояние микроциркуляции крови у испытуемых с разным исходным типом ЛДФ-грамм 127
5.4 Состояние микроциркуляции крови у испытуемых, проживающих в разных экологических условиях 134
5.5 Оценка взаимосвязи показателей микроциркуляции крови с некоторыми параметрами кардиореспираторной системы 142
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149
ВЫВОДЫ 157
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 158
ПРИЛОЖЕНИЕ 182
- Влияние техногенных токсико-химических факторов окружающей среды на организм человека
- Соматометрические реакции юношеского населения Брянской области на исследуемые воздействия окружающей среды
- Реакции пульса юношеского населения на исследуемые воздействия факторов окружающей среды
Введение к работе
Актуальность исследования. Вторая половина XX века, в результате
создания многоплановой атомной энергетики, внесла в среду обитания непрерывно растущее количество искусственных радиоактивных веществ, новых, как по выходу на популяционный (экосистемный) характер, так и по вариантам сочетаний воздействий с не менее агрессивными техногенными токсическими факторами среды [6, 128]. Количество территорий, мощности доз на которых от излучений радионуклидов в десятки раз превосходят фон, существовавший в доатомную эпоху и, вариантов характерных для современной среды комбинированных радиационно-токсических воздействий, неуклонно растет [66, 91, 171].
Вместе с тем, несмотря на известность географии распределения радиационных загрязнений Брянской области, исследование последствий Чернобыльской катастрофы по-прежнему рассматривается без учета закономерных адаптационных реакций населения на вновь сформировавшуюся среду (деформацию экосистем) и без учета интенсивности техногенных воздействий [108, 128].
Техногенное загрязнение окружающей среды, в том числе и сред радиационных территорий, сопровождающее воздействие радиации, достигает чрезвычайных размеров, превышая ПДК основных токсикантов более чем в 5 раз [122].
Последствия такой резкой многофакторной деформации адаптированной ранее среды, степень нарушений формирования здоровья, и
6 особенно здоровья юношеского населения, проживающего в таких условиях,
не исследованы.
Развитие экосистемного дифференцированного анализа среды, начатого В.П. Михалевым [108], Г.П. Золотниковой [63] и продолженного М.Б. Булацевой [26] и А.В. Корсаковым [85], предоставляется крайне важным и необходимым для прогнозирования вкладов техногенных факторов среды в реакции населения на радиоактивность в сочетании с токсическими воздействиями различной мощности.
Цель исследования: оценить воздействия радиационных, токсических факторов окружающей среды и их комбинаций на показатели физического развития, состояние физиологических систем организма и уровень тканевого кровотока юношеской популяции Брянской области.
Задачи исследования:
Дифференцировать среду по степени ее радиоактивности, техногенной токсичности, экологической чистоте и вариантам комбинированных воздействий.
Оценить физическое развитие юношей и девушек, проживающих в разных экологических условиях.
Выявить (на примере практически здоровых юношей) зависимость показателей физического развития от момента рождения относительно аварии на ЧАЭС (до и после) с учетом риска тератогенных воздействий экологических факторов среды.
Изучить функциональное состояние сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной системы у юношей и девушек в зависимости от экологических вариантов условий проживания.
Изучить особенности системы микроциркуляции крови у юношей и девушек, в разных экологических условиях их проживания.
На основе показателей ЛДФ-метрии определить критерии устойчивости организма к физической нагрузке ступенчато повышающейся мощности у жителей территорий с разной экологической обстановкой.
Установить силу корреляции между показателями микроциркуляции крови и системными характеристиками центральной гемодинамики и дыхания у юношеского населения, проживающего в разных экологических условиях.
Научная новизна и теоретическая значимость работы.
Впервые в Брянской области на базе современных методов исследования дана комплексная оценка популяционных реакций организма юношей и девушек на сочетанные и дифференцированные воздействия различных факторов окружающей среды по показателям физического развития и состояния функциональных систем. Полученные данные свидетельствуют о тесной взаимосвязи между различием состояния окружающей среды и основными морфофункциональными показателями изучаемой популяции.
Впервые показано наличие корреляционной связи между системным и регионарным кровотоком юношеского населения Брянской области в разных экологических условиях их проживания.
Впервые, на основе показателей ЛДФ-метрии, определены критерии устойчивости организма к физической нагрузке разной мощности у жителей территорий с разной экологической обстановкой.
Впервые разработаны шкалы регрессии, с помощью которых проведена оценка физического развития юношеского населения Брянской области.
Выявлена зависимость показателей физического развития юношей 17-21 года от момента рождения (до или после) относительно аварии на ЧАЭС.
Установлены достоверные различия функциональных, сенсомоторных и адаптационных реакций юношеского населения на исследуемые воздействия.
Практическая ценность работы. Выполненные исследования имеют большое значение для понимания вклада токсико-химических факторов в реакции на радиоактивность среды.
Разработанные шкалы регрессии позволяют научно обосновано оценивать уровень физического развития и формировать группы риска среди юношеского населения Брянской области.
Предпринятая нами серия эколого-физиологических
исследований юношеских популяций, позволит, по нашим представлениям, разработать прогнозы реакций на различные реальные варианты популяционных (экосистемных) воздействий среды и разработать модели профилактических мероприятий по оздоровлению юношей и девушек, проживающих в условиях техногенного и радиационного загрязнения окружающей среды.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены на научном семинаре кафедры медико-биологических дисциплин Брянского филиала СПГУФК им. П.Ф. Лесгафта (июнь 2006), на Международной научно-практической конференции «Интеграция образования, науки и практики в системе подготовки и переподготовки специалистов кооперации» (Брянск, 2006), на XII Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, РУДН, 2007).
Сведения о полноте опубликованных материалов. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Реализация работы. Материалы исследований используются в учебном процессе на кафедре гигиены и основ экологии человека Российского государственного медицинского университета, на кафедре экологии, медицины, психофизиологии и клинической психологии, теоретических основ физического воспитания Брянского государственного университета.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, характеристики объектов и методов исследований, глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы (212 наименований, из них 176 трудов отечественных авторов и 36 зарубежных). Работа изложена на 181 странице машинописного текста, иллюстрирована 31 таблицей и 14 рисунками.
Основные положения, выносимые на защиту:
Выявлены существенные различия в уровне физического развития и функционального состояния организма юношей и девушек Брянской области, испытывающих радиоактивное, техногенно-токсическое и сочетанное воздействие факторов окружающей среды.
В условиях повышенной радиоактивной загрязненности окружающей среды и при отсутствии техногенных токсико-химических факторов, реакции обследуемых юношей и девушек протекают по гормезисному типу, проявляясь стимуляцией морфофункциональных показателей, высоким процентом лиц с гармоничным физическим развитием и мощными функциональными резервами сердечно-сосудистой системы, в том числе её микроциркуляторного звена.
Техногенно-токсическое воздействие среды искажает показатели гармоничности развития юношеского населения, проявляясь дефицитом массы тела и напряжением исследованных функциональных систем.
Комбинированное (радиационно-химическое) воздействие окружающей среды ведет к резким искажениям физического развития и
11 функциональных реакций юношеского населения Брянской области по всем
исследованным показателям реакций.
Благодарности. Автор выражает благодарность научному
руководителю доктору медицинских наук, профессору В.П. Михалёву и
научному консультанту доктору биологических наук, доценту Ф.Б. Литвину
за научную и методическую помощь в постановке исследований и написании
диссертации. Особую благодарность автор выражает директору ГОУ СПО
Новозыбковского профессионально-педагогического колледжа А.С.
Матвеенко за оказанную помощь в организации проведения исследований в
г. Новозыбкове и кандидату физико-математических наук, доценту В.А.
Иноземцеву за разработку и изготовление приборов для
рефлексометрических и адаптометрических исследований. Автор искренне
признателен доктору медицинских наук, профессору кафедры гигиены и
основ экологии человека Российского государственного медицинского
университета В.В. Королику за консультации по теме исследований.
Влияние техногенных токсико-химических факторов окружающей среды на организм человека
Загрязнение окружающей среды достигло к настоящему времени превышающих установленные допустимые уровни в десятки, а порою и сотни раз, оказывая при этом сенсибилизирующее, токсическое, раздражающее, иммунопатологическое, тератогенное и мутагенное действие [99, 119].
Впервые случаи массовых отравлений экосистемного уровня были зарегистрированы в долине реки Маас (Бельгия, 1932), в г. Донора (США, 1948) и в Лондоне (1952), когда вследствие неблагоприятных метеорологических условий (температурных инверсий) концентрация атмосферных загрязнений достигла очень высоких уровней [70].
Наибольших уровней такие ситуации (получившие название «смог», от англ. smoke — дым и fog — туман) приобрели в Лондоне, где смог 1952 года явился причиной смерти 4 тыс. человек [116], что заставило предпринять экстренные меры по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха.
Вместе с тем масштабы атмосферных антропогенных токсических воздействий остаются значительными, резко изменяя среду обитания человека и токсикологические характеристики не только промышленных городов, но и окружающих местностей. [122, 66].
В России около 2/3 населения проживают в условиях действующих концентраций загрязнения атмосферного воздуха, при этом более 50000 человек испытывают воздействие концентраций, значительно превышающих ПДК. Не случайно международная конференция ООН по окружающей среде и развитию, состоявшаяся в нюне 1992 года в Рио-де-Жанейро, выдвинула в качестве приоритетной задачи на современный период -защиту здоровья человека от загрязнения окружающей среды [120, 121], от состояния которой зависит здоровье 20-25% населения, при 10% от уровня здравоохранения [19, 135].
Результаты Всероссийской диспансеризации 2002 года подтвердили отмеченные негативные изменения в состоянии здоровья детского и подросткового населения. За последние 10 лет число здоровых детей и подростков снизилось с 45,5 до 33,9% с одновременным двукратным увеличением хронической патологии и инвалидности [123].
Загрязнение атмосферного воздуха продолжает оставаться одним из главных факторов риска для здоровья населения нашей страны, несмотря на выраженную тенденцию уменьшения ПДК вредных веществ с 12,6% в 1991г. до 0,28% в 1999г. Ведущими загрязнителями приземных слоев атмосферы остаются пыль, оксиды азота и углерода, формальдегид, углеводороды, сернистый газ. Начиная с 2000 года, после временного резкого периода спада промышленности, отмечается повторный рост суммарных выбросов вредных веществ в атмосферу. Зарегистрировано превышение ПДК основных токсикантов более чем в 5 раз в 42 регионах страны [122], при явном превышении ПДК по канцерогену - бенз(а)пирену [35, 122, 175]. Причиной роста является резкое увеличение автомобильного транспорта, и, соответственно, выбросов выхлопных газов, основных источников этого загрязнителя.
Помимо атмосферы миллионы тонн загрязняющих веществ поступает в воду, почву, пищевые продукты, действуя на слизистые оболочки, всасываясь и проникая в кровь, оказывают как общее, так и специфичное неблагоприятное действие, приводя к снижению естественной резистентности отдельных систем, всего организма, популяций [21, 40].
Доказано, что под влиянием широкого ряда техногенных факторов снижается функциональная активность иммунной системы человека, что проявляется в том числе в развитии иммунодефицитных состояний [181, 198].
Наиболее зависимыми от состояния иммунного статуса являются заболевания органов дыхания. Частота таких реакций населения РФ в 2000 г. составила у взрослого населения 296,8, у подростков - 688,9, у детей - 1182,5 на 1000 человек. Все большую распространенность приобретают хронические болезни респираторной системы детей и подростков. По сравнению с 1996 г., заболеваемость бронхиальной астмой увеличилась у детей на 50%, у подростков — на 40%, хронические заболевания миндалин и аденоидов на 40,5 и 35,0%о, соответственно [122]. Анализ таких реакций указывает на рост детской патологии органов дыхания, непосредственно под влиянием атмосферных загрязнений промышленного происхождения [43]. Данные подтверждаются исследованием более 2500 тыс. детей 4-7 лет г. Кирова и Кировской области [16], проживающих на территориях с различными уровнями загрязнения атмосферного воздуха. Исследования связей морфологических показателей с состоянием среды показали, что перечисленные показатели выявляют тесную корреляционную связь с уровнями загрязненности атмосферного воздуха: показатели физического развития - 0,91; максимальное потребление кислорода — 0,88 и жизненная емкость легких - 0,83 [зо]. Показано, что в «чистой» зоне по сравнению с «грязной» почти в 2 раза ниже частота нарушений бронхиальной проводимости. ЖЕЛ у детей загрязненных районов также ниже, чем в группе относительно чистого района [137], что может быть связано со склеротическими изменениями функции внешнего дыхания под воздействием загрязнителей атмосферы.
Соматометрические реакции юношеского населения Брянской области на исследуемые воздействия окружающей среды
Физическое развитие, характеризуя геометрические размеры тела и его пропорции, является внешним интегральным проявлением адекватности процессов роста и развития условиям существования организма [18]. Любые существенные отклонения от нормы в физическом развитии свидетельствуют об относительном неблагополучии в состоянии здоровья индивидуума. Резкое несоответствие массы тела его длине, а также несоответствие обхватов частей тела продольным размерам, указывает на дисгармоничность физического развития, и зачастую является проявлением отклонений в эндокринной регуляции роста.
Помимо среднеростовых величин, свойственных популяциям области, нами исследовались внутригрупповые распределения (вариабельность) показателей, а также связанные с ростом показатели физического развития. Полученные значения длины тела сопоставляли с его соответствующей массой и, с помощью оценочных таблиц определяли, к какой группе (средней, выше средней и т.д.) относится рост обследуемого. В зависимости от того, окажется ли масса тела испытуемого ниже минимальной или выше максимальной границы, оценивали физическое развитие юношей и девушек. Следует отметить, что анализ средних величин зачастую не выявляет существенных межгрупповых различий [97, 117, 129]. Вместе с тем, внутригрупповое распределение исследуемых показателей, характеризующее юношеские группы, проживающие на различных по токсико-химическим и радиационным характеристикам территориях Брянской области (раздел З.1.), отличается наглядным характером и более ярко демонстрирует скрытые средней величиной межгрупповые различия.
Для составления оценочных таблиц (градаций нормальных вариантов массы тела при разном росте) пользовались методом регрессионного анализа, позволяющего измерить изменения массы тела в соответствии с меняющейся его длиной [15]. Оценочные таблицы основаны на показателях роста и массы тела с учетом пола обследуемых, проживающих на экологически благополучных территориях Брянской области. Данные оценочные таблицы ранее разрабатывались для детей и подростков Брянской области, что послужило основанием к использованию методики регрессионного анализа в отношении юношеских групп.
Реакции пульса юношеского населения на исследуемые воздействия факторов окружающей среды
Частота сердечных сокращений является одним из наиболее лабильных показателей гемодинамики, подверженных значительным изменениям под воздействием экзогенных и эндогенных раздражителей [209]. В этой связи, пульсовые реакции представляют значительный интерес, и позволяют оценить работу сердечно-сосудистой системы у юношеского населения испытывающего различные варианты и интенсивность радиоактивного и техногенного загрязнения окружающей среды.
В таблице 4.1.1 представлены сравнительные данные пульсометрии покоя учащихся 11 классов четырех общеобразовательных школ, расположенных в исследуемых районах области. Выявлены существенные различия показателя в зависимости от состава исследуемых воздействий. В районе с минимальным (фоновым) недеформированным радиационно-токсическим составом среды показатели пульса юношей и девушек практически укладываются в возрастные стандарты (69,9±1,3 и 75,1 ±1,2 уд/мин.), при незначительных колебаниях и недостоверных отличиях от норм: у юношей среднегрупповые значения пульса опережают возрастные стандарты на 1,8 уд. в мин.; у девушек — на 2,3 уд. в мин. Незначительные отклонения частоты сердечных сокращений подтверждают закономерности морфологических связей со средой, указывая на роль ее стабильности.
В районе мощного изолированного радиационного воздействия показатели пульса достоверно возрастают до границ функциональной тахикардии, и связаны, очевидно, с неизбежной адаптационной активацией эндокринной системы. Так, у юношей пульс увеличился, по сравнению с предыдущей группой на 6,1 уд. в мин.(р 0,01); у девушек — на 6,2 уд. в мин (р 0,05). В районе мощного техногенного загрязнения среды, но при крайне незначительном действии радиационного фактора реакции аналогичны, но отличаются большей напряженностью организма в условиях мощного техногенного воздействия среды: у юношей и девушек пульс достоверно (р 0,01) увеличивается по сравнению с экологически благополучным районом на 6,6 и 4,9 уд. в мин. соответственно, указывая на явную функциональную тахикардию на фоне токсико-химических воздействий среды.
Показатели пульса в районе максимального для области сочетанного радиационно-токсического воздействия указывают на явную функциональную тахикардию при воздействии комбинации радиационных и токсических факторов. Исключением здесь являются пульсовые реакции покоя девушек, где частота сердечных сокращений по сравнению с экологически благополучным районом незначительно снижается на 1,2 уд. в мин. (таблица 4.1.1.).
В целом, тем не менее, судя по обобщенным реакциям юношей и девушек, уровень ЧСС, достигающий максимальных значений, выявляется именно в группе обследуемых испытывающих сочетанное радиационно-токсическое воздействие.
Частота тахикардии в покое практически повторяет динамику пульсовых напряжений (таблица 4.1.1.). Исключением здесь являются обследуемые «изолированно-радиационного» района, у которых выявляется незначительная частота тахикардии в покое (от 3,3% у юношей до 11,5% - у девушек), что, тем не менее, исключает патологическое воздействие радиации в условиях отсутствия химических загрязнителей. Реакции этого ряда значительно отличаются от реакций экологически благополучного района во всех (независимо от пола) группах обследуемых «изолированно-токсического» и «радиационно-токсического» района, с максимальной величиной тахикардии покоя в группе юношей испытывающих
