Введение к работе
Актуальность проблемы. Современному социуму присуща
интенсификация хозяйственной деятельности, зачастую обусловливающая
существенные неблагоприятные трансформации внешней среды. Кроме того,
наблюдается негативное воздействие на биологические объекты, в частности, на
человека, которому в обыденной жизнедеятельности систематически
приходится иметь дело с возрастающим влиянием факторов разнообразной природы, в частности, серосодержащих газов (Козинец Г.И., Каюмова Д.Ф., Погорелов В.М., 1993; Асфандияров Р.И., Бучин В.Н., Лазько А.Е., Резаев А.А., 1995.).
Современная газовая промышленность – одна из немногих отраслей народного хозяйства, которая в течение последних 20 лет не только не снизила производство различной продукции, но и имела тенденцию к дальнейшему росту. Так, внедрялись новые, более современные и мощные буровые установки, способные достигать глубины до 6,5–7,5 км, совершенствовались процессы переработки газа и конденсата, вводились в строй новые объекты (Бойко В.И., 2010).
Такие компоненты природного газа Астраханского газоконденсатного
месторождения (АГКМ), как сероводород, диоксид углерода, меркаптаны,
выделяющиеся в воздушный бассейн, наиболее распространены в
серосодержащих газах и являются основными загрязнителями атмосферного воздуха на газовых предприятиях (Давыдова С.Л., Тагасов В.И., 2004).
Транспорт, как кислорода, так и углекислого газа, а также окислительно-восстановительные процессы, происходящие в тканях, обеспечивает система крови. На протяжении процесса онтогенеза морфологическую базу поддержания этой системы представляет эритрон (или система эритропоэза), локализующаяся преимущественно в красном костном мозге.
Воздействие таких экзогенных токсикантов, как серосодержащие газы, приводит к появлению и прогрессированию хронического эндотоксикоза (Тризно Н.Н., Асфандияров Ф.Р., Беднов И.А., Аюпова А.К., 2005; Павлова М.М., Эсаулова Т.А., 2007). Это проявляется, в частности, в нарушении реологических свойств крови (Новочадов В.В., Калашникова С.А., 2005), немалое влияние на которые оказывает уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ) в эритроцитах и в плазме крови, а также состояние электрохимического потенциала и агрегатоспособность эритроцитов.
Сама система ПОЛ, то есть антиоксидантной защиты, ее состояние, прежде всего, представляет собой одно из значимых составляющих в сфере адаптациии организма, подвергающегося воздействию условий внешней среды. Разработки последнего времени говорят об обладании прооксидантными свойствами большого числа ксенобиотиков (Забродина З.В., Горохова Л.Г., Ларионова Е.Э., Петрова В.А., 1993; Теплый Д.Л., Ясенявская А.Л., Кобзева Н.В., 2007). Осуществляется активация ПОЛ, нарушается равновесие между формированием и разрушением перекисей, происходит накапливание с избытком токсичных свободных радикалов как в плазме крови, так и в эритроцитах. А это является
важной составной частью патогенеза негативных состояний, в частности, нарушений эритропоэза (Забродина З.В., Горохова Л.Г., Ларионова Е.Э., Петрова В.А., 1993; Кондратенко Е.И., Малышева И.А., Ефремова Н.А., 2004; Теплый Д.Л., Ясенявская А.Л., Кобзева Н.В., 2007).
Таким образом, несмотря на довольно значительное число исследований о влиянии неблагоприятных факторов внешней среды на различные ткани и органы, сведения о подобном воздействии на параметры и условия эритропоэза в главнейшем кроветворном органе – красном костном мозге – на различных этапах онтогенеза не обнаружены.
Отсутствует информация о влиянии на систему эритрона факторов, воздействующих на реологические свойства крови (ПОЛ плазмы крови и эритроцитов, СОЭ) на этапах постнатального развития и в норме, и в условиях воздействия серосодержащих газов.
Вышеизложенное определило цель и задачи данной диссертационной работы.
Цель и задачи исследования. Учитывая вышесказанное, целью исследования явилось выявление закономерности связи морфофункциональных параметров эритробластических островков и влияющих на них факторов на стадиях постнатального онтогенеза при воздействии серосодержащих газов и в норме, определение мер по снижению результатов данного воздействия.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
экспериментально изучить специфику эритропоэза, а также динамику морфофункционального состояния эритробластических островков в красном костном мозге в ходе неполовозрелого, зрелого и старческого этапа постнатального формирования экспериментальных особей, что согласуется с возрастными периодами человека – детским, взрослым и пожилым;
оценить такие условия эритропоэза, как уровень перекисного окисления липидов в сыворотке крови и эритроцитах, скорость оседания эритроцитов на неполовозрелом, зрелом и старческом этапах постнатального формирования экспериментальных особей в норме;
экспериментально изучить на представленных стадиях онтогенеза эффект воздействия на специфику эритропоэза и динамику морфофункционального состояния эритробластических островков в красном костном мозге серосодержащих газообразных поллютантов;
изучить влияние на скорость оседания эритроцитов, а также на перекисное окисление липидов сыворотки крови и эритроцитов серосодержащих поллютантов на неполовозрелом, зрелом и старческом этапах постнатального развития экспериментальных животных;
оценить влияние антиоксиданта-ингибитора перекисного окисления
липидов нового поколения – препарата «этоксидол» – на структурно-
функциональные параметры эритробластических островков, характер
эритропоэза, скорость оседания эритроцитов, перекисного окисления липидов
сыворотки крови и эритроцитов в условиях воздействия субтоксических
концентраций серосодержащих газов в ходе изучаемых стадий постнатального онтогенеза.
Научная новизна исследования. Впервые определены закономерности взаимосвязи параметров продукции эритроцитов и условий эритропоэза (ПОЛ сыворотки крови и эритроцитов, СОЭ) с привлечением системного анализа и математического моделирования, что имеет значение для более полного понимания категорий гомеостаза и адаптации.
Впервые проведены исследования на стадиях постнатального развития
экспериментальных животных (белых беспородных крыс-самцов),
согласующихся с детским, взрослым и пожилым возрастами человека, с привлечением интактных особей и животных, которые претерпевали воздействие серосодержащего газа в субтоксических концентрациях.
Аргументировано влияние протектора эндотоксикоза и ингибитора ПОЛ
(препарат «этоксидол») на закономерности взаимосвязи параметров и условий
эритропоэза в условиях воздействия газообразных серосодержащих
поллютантов в субтоксических концентрациях.
Теоретическая и практическая значимость. Проведенное исследование
показывает как процесс, так и механизмы адаптации эритропоэза к возрастным
особенностям организма и внешнему отрицательному влиянию посредством
морфофункционального преобразования ее главных элементов –
эритробластических островков. Такая ситуация имеет существенное значение,
раскрывая суть категорий адаптации, гомеостаза, формирования и
прогрессирования разнообразных биологических систем.
Определено взаимодействие условий эритропоэза (например, уровень ПОЛ в сыворотке крови и эритроцитах, СОЭ) и его характера. Такая взаимосвязь осуществляется посредством качественных и количественных изменений эритробластических островков.
Аргументированно доказано существование онтогенетических этапов
повышенной чувствительности системы эритрона к отрицательному
экзогенному воздействию. Так, выявлено влияние серосодержащих
газообразных поллютантов, а это может помочь в процессе создания лечебных и профилактических мероприятий, ориентированных на определенные возрастные категории пациентов, на неблагополучных в экологическом плане территориях.
Продемонстрирован тот факт, что позитивное влияние на нарушенные условия эритропоэза в результате относительной нормализации процессов ПОЛ в результате применения препарата «Этоксидол» обусловливает восстановление порядка в процессе воспроизводства эритроцитов.
Этот факт можно использовать в целях обоснования проведения комплексных мероприятий профилактического и охранного характера в зонах, где возможно возникновение антропогенных токсикантов в воздушном бассейне.
Сведения, полученные и проанализированные в ходе данного
исследования, касающиеся морфофункционального состояния
эритробластических островков и эритрогенеза в ходе разных этапов
постнатального онтогенеза (как в вызванной экзогенным влиянием патологии, так и в норме), могут стать базой для исследования отклонений и патогенеза тех заболеваний, которые касаются кроветворной системы. Кроме того, эта информация может стать основанием для оптимального предпочтения профилактических мер, а также для выбора тактики лечения представленных заболеваний.
Основные положения, выносимые на защиту.
Негативные возрастные изменения наблюдаются как со стороны условий эритропоэза, так и в самом эритроне, приводя в старческом периоде онтогенеза экспериментальных животных к снижению содержания эритроцитов и относительного числа нормоцитов.
Воздействие субтоксических концентраций газообразных
серосодержащих поллютантов искусственно «старит» эритрон в результате ухудшения условий его функционирования.
Антиоксидант-ингибитор ПОЛ нового поколения – препарат «этоксидол» – может быть использован как эффективное патогенетическое средство нейтрализации негативных эффектов воздействия на эритронсубтоксических концентраций газообразных серосодержащих токсикантов.
Апробация работы.
Основные положения диссертационного исследования доложены и обсуждены в ходе: XV-й Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «WschodniaSpolka–2009» (Варшава, 2009 г.); 7-й Международной научно-практической конференции «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2010 г.); XVI-го международного конгресса по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Париж, 2011 г.); II-й региональной конференции ученых и инноваторов «ИННО-КАСПИЙ» (Астрахань, 2011); а также заседаниях астраханских отделений Всероссийских научных обществ патологоанатомов, патофизиологов и анатомов, гистологов и эмбриологов.
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в виде 6 научных статей, 5 из которых изложены на страницах изданий, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация построена по классическому принципу, изложена на 134 страницах компьютерного текста, включает в себя введение, обзор литературы, главы с описанием материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов и выводов. Работа проиллюстрирована 47 рисунками и 15 таблицами. Библиографический список включает в себя 169 источников, из них 27 иностранных.