Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время перед растениеводческим комплексом агропромышленного производства весьма остро стоит проблема увеличения урожайности агрокультур [Дощанова К.Т., 2007; Алтухов, А.И., 2005]. Несмотря на большое разнообразие методов борьбы с вредителями посевов агрокультур ведущим до сих пор продолжает оставаться химический метод, который отличается высокой экономической эффективностью и результативностью [Рендов Н.А., 2007; Памужак Н.Г., 2007; Титовский А.Н., 2006]. Вместе с тем, использование химических препаратов влечет за собой изменение экологического баланса окружающей природной среды, оказывает влияние на живые организмы, населяющие биогеценозы [Семенова Н.Н., 2007; Долженко В.И., 2006; Черников В.А., 2000].
В последние годы рассматривается достаточно активно проблема загрязнения окружающей среды и связанного с ним ухудшения здоровья населения [Государственный доклад, 2000-2006 гг]. Особое внимание уделяется таким факторам, как состояние воздушного бассейна, почвы, состав питьевой воды, качество пищевых продуктов, атмосферные явления, солнечная активность [Антонов О. В., 2007; Княжев В.А., 2005; Беляев Е.Н., 2002]. Широкое распространение получило использование в сельском хозяйстве таких химических препаратов, как гербициды, фунгициды, нематоциды и др. В литературе обсуждаются механизмы их воздействия на живые организмы, но в основном по результатам экспериментов на животных или в условиях высоких концентраций веществ на предприятиях по их производству, или в прямом контакте при их применении на полях [Ильницкая А.В., 2006; Березняк И.В., 2000]. При этом не рассматриваются особенности влияния ядохимикатов на популяционном уровне. Одним из наиболее значимых показателей здоровья нации является акушерско-гинекологическая патология, заболеваемость детского населения и врожденные пороки развития, которые, кроме медицинского значения, имеют и большую социальную значимость [Бобылев, С. Н., 2007; Агаджанян Н.А., 2005; Ross G., 2003].
В современной литературе недостаточно освещены вопросы влияния пестицидов на состав и метаболические процессы агрокультур, на которых они применяются, хотя пестициды, являясь экологически агрессивными ксенобиотиками природной среды, способны вызывать изменение различных биохимических процессов в живых организмах, в том числе и в растительных клетках. Среди комплекса химических компонентов растительных организмов важными классами органических соединений являются белки, углеводы и липиды, качественный и количественный состав которых в большинстве культур изучен достаточно хорошо [Бурень В.М., 2002; Клягиничев М.И., 2002; Комов В.П., 2004].
Проводимый на территории Российской федерации экологический мониторинг циркуляции на территории регионов ксенобиотиков имеет комплексный характер, важная роль в котором принадлежит разработке и внедрению в практику высокочувствительных и селективных методик количественного анализа контаминантов в различных средах, характеризующихся минимальными временем анализа, экономическими затратами, а также простотой выполнения [Азарова И.Н., 2003; Барам Г. И., 2003; Имамов А.А., 1998].
В этой связи весьма актуальным представляется изучение влияния пестицидных нагрузок, с одной стороны, на качественные и количественные показатели обмена белков, углеводов и липидов агрокультур, а с другой, на распространенность акушерской патологии, детской заболеваемости, врожденных пороков развития,. Углубление знаний о вкладе ядохимикатов в формирование нозологических форм среди взрослого и детского населения, а также направленности биохимических процессов в условиях химической защиты растений представляется важным для выработки стратегии рационального использования и применения отдельных пестицидов в процессе выращивания агрокультур.
Изложенное выше и определило цель и задачи настоящего исследования.
Цель исследования. Изучение влияния пестицидов на показатели метаболизма углеводов, липидов и запасных белков агрокультур в процессе их развития и выявление их вклада в формирование патологий раннего онтогенеза человека в условиях Курской области.
Задачи исследования.
1. Разработать унифицированные методики количественного определения остаточных количеств доминирующих пестицидных препаратов хроматографическими методами и оценить их количественное содержание в сырье.
2. Оценить вариабельность обмена углеводов, липидов и запасных белков доминирующих агрокультур в условиях пестицидной нагрузки.
3. Выявить химически лабильные фракции изучаемых классов органических соединений, реагирующие на присутствие остаточных количеств пестицидов.
4. Определить экологические риски развития отдельных нозологических форм раннего онтогенеза человека в связи с использованием в регионе пестицидов.
Научная новизна работы. Впервые проведено исследование объемов циркуляции пестицидных препаратов, с выделением экологически неблагоприятных территорий в Курском регионе. Разработаны и апробированы на биологическом материале методики количественного определения доминирующих пестицидов с использованием хроматоспектрофотометрического анализа и метода высокоэффективной жидкостной хроматографии. Впервые проведено исследование количественного содержания основных фракций углеводов, липидов и запасных белков в доминирующих культурах, оценены их взаимосвязи как между собой, так и с остаточными количествами пестицидов в сырье. Дана оценка изменений количественных показателей спектра углеводов, липидов и запасных белков на различных этапах развития растений с учетом включения в метаболизм пестицидов. Показано влияние пестицидов на частоту встречаемости отдельных патологий раннего онтогенеза человека и оценены относительные экологические риски развития ряда форм акушерско-гинекологической патологии, детской заболеваемости и врожденных пороков развития.
Практическая значимость. На основе анализа пестицидных нагрузок в регионе проведена оценка относительного экологического риска применения пестицидов.
Получены новые знания, расширяющие представления о характере взаимосвязей различных фракций углеводов, липидов, запасных белков и их сопряженности с вариабельностью количественного содержания пестицидных препаратов в сырье.
Полученные данные отражают норму данных соединений в изучаемых культурах и позволяют осуществлять прогнозирование количественного содержания отдельных фракций в конечных продуктах переработки при использований различных групп пестицидов. Они могут служить объективным источником информации для обоснования и реализации медико-социальных мероприятий по профилактике заболеваемости среди взрослого и детского населения региона. Результаты проведенного исследования могут служить основанием для внесения дополнений в региональную программу по защите и сохранению здоровья населения с учетом экологической обстановки.
Результаты исследования используются в программах учебного процесса факультета последипломного образования кафедр педиатрии, общественного здоровья и организации здравоохранения, аналитической и токсикологической химии, медицинской биологии, генетики и экологии Курского государственного медицинского университета, рекомендуются к использованию при изучении курсов физиологии и биохимии растений, экологии, цитологии, молекулярной биологии, растениеводства.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Разработанные унифицированные методики количественного анализа
доминирующих пестицидов характеризуются достаточной воспроизводимостью, достоверностью и селективностью.
2. Исследуемые пестициды оказывают разнонаправленные эффекты на белки, углеводы и липиды, вызывая достоверные изменения количественного содержания отдельных фракций в процессе онтогенеза.
3. Особенности метаболических процессов агрокультур при пестицидных нагрузках представляют собой базовую основу по изменению стратегии и тактики применения пестицидов и управлению метаболизмом в процессе развития растений.
4. Объемы циркуляции пестицидных препаратов увеличивают вероятность формирования в регионе акушерско-гинекологической патологии (поздние гестозы, врожденные пневмонии, преждевременные роды), детской заболеваемости (сахарный диабет, атопический дерматит, гиперплазия шитовидной железы) и врожденных пороков развития (костно-мышечная, пищеварительная и нервная система).
5. Высокий относительный экологический риск возникновения ряда патологий раннего онтогенеза человека обусловлен объемами циркуляции на территории области таких пестицидных препаратов как 2,4-Д, ТХАН, БИ-58, альто, фурадан, ТМТД, раундап, бетанал, иллоксан, диален, металлилхлорид, каратэ, децис и эптам.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 2-й Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии, экспериментальной и клинической медицины (Орел, 2001г); 3-м Российском научном форуме «Актуальные проблемы акушерства, гинекологии и перинатологии (Москва, 2001г); 3-й конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины (Москва, 2001г); на IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и экологической безопасности Центрального Черноземья Российской Федерации» (Липецк, 2002); Международной конференции «Химическое загрязнение окружающей среды» (Пенза,2004г.); на Международной экологической конференции «Актуальные проблемы сохранения устойчивости живых систем» (Белгород, 2004г.); 3-й международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2004); 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем» (Пенза, 2004); на Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Архангельск, 2004); на IX Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека» (Самара, 2004); на Международной экологической конференции «Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья» (Курск, 2005г.); на Российской научной конференции с международным участием «Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии» (Курск,2006г.); на 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72 научно- практических конференциях и сессиях Центрально-Черноземного научного центра РАМН «Университетская наука: взгляд в будущее» (Курск 2001-2007гг.), а также на 35-й конференции молодых ученых Смоленской государственной медицинской академии.
По материалам диссертации опубликовано 15 статей в центральной печати (из перечня ВАКа), 47 статей во всероссийской и международной печати, 1 монография, 2 патента на изобретения.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 432 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, 6 глав (обзора литературы, материалы и методы исследования, 4 глав результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка использованной литературы). Библиографический список включает 739 источников, из них 504 отечественных и 235 иностранных. Иллюстративный материал представлен 111 таблицами, 64 рисунками и 199 приложениями.
