Содержание к диссертации
Общая характеристика работы 6
Глава 1. Обзор литературы 13
Модельный подход в изучении биосистем 13
Морфофункциональная характеристика слизистой оболочки тощей кишки 15
Биоэффекты ЭМИ на клеточные популяции слизистой оболочки тонкого кишечника 18
Глава 2. Объект и методы исследования 33
2.1. Объект исследования 36
2.2.Методы гистологической и морфометрической обработки39 2.3. Методы статистической обработки и моделирования ... .41
Глава 3. Результаты собственных исследований 52
3.1. Морфофункциональное состояние слизистой оболочки
тощей кишки контрольных животных в возрастной дина
мике 52
3.2. Анализ динамики рельефа слизистой оболочки тощей киш
ки в условиях 5-ти, 7-ми и 10-тимесячного воздействия па
раметров иЭМП 54
-ПНТ0,37кА/м2 ^
и периодичностью 50, 100, 500 И/н
ПНТ 0,7 кА/м2
ПНТ 0,8 кА/м2
.2
- ПНТ 2,7 кА/м"
3.3. Анализ динамики гистоэнзимологических реакций слизис
той оболочки тощей кишки в условиях 5-ти, 7-ми и 10-ти-
месячного воздействия параметров иЭМП 62
ПНТ 0,7 кА/м2
ПНТ 0,8 кА/м2
ПНТ 2,7 кА/м2
-ПНТ 0,37 кА/м2 '
и периодичностью 50, 100, 500 И/н
4
3.4. Анализ динамики популяции тканевых базофилов меж-
криптальной стромы слизистой оболочки тощей кишки в
условиях 5-ти, 7-ми и 10-тимесячного воздействия пара
метров иЭМП 69
ПНТ 0,37 кА/м2
ПНТ 0,7 кА/м^
ПНТ 0,8 кА/м2
и периодичностью 50, 100, 500 И/н
>
-2 j
- ПНТ 2,7 кА/м'
3.5. Анализ динамики митотической активности недиффе
ренцированных эпителиоцитов крипт слизистой оболоч
ки тощей кишки в условиях 5-ти, 7-ми и 10-тимесячно
го воздействия параметров иЭМП 77
2 Л
-ПНТ 0,37 кА/м
и периодичностью 50, 100, 500 И/н
ПНТ 0,7 кА/ м2
ПНТ 0,8 кА/ м2
-ПНТ2,7кА/м2 J
Глава 4. Моделирование морфофункционального состояния слизи
стой оболочки тощей кишки в условиях хронического воз
действия иЭМП 84
Моделирование поражаемости недифференцированных эпителиоцитов крипт в условиях хронического воздействия параметров иЭМП 84
Модель корреляционной адаптометрии показателей митотической активности недифференцированных эпителиоцитов и популяции тканевых базофилов 87
Модель степени чувствительности морфоэнзимологичес-ких показателей слизистой оболочки тощей кишки 93
Модель прогноза морфологических эквивалентов функционального состояния слизистой оболочки тощей кишки в возрастной динамике 111
Глава 5. Обсуждение полученных результатов 129
Выводы 134
Литература 135
Приложение 154
Общая характеристика работы
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Целенаправленное и широчайшее использование электромагнитной энергии в различных сферах деятельности человека привело к формированию нового антропогенного фактора окружающей среды - электромагнитного поля, которое может оказывать поражающее действие на биосистемы. Мировое научное сообщество не располагает достаточными научными базовыми данными, позволяющими оценить риск для человека в сложившейся ситуации, связанной с одновременным использованием на производстве и в быту разнообразных источников электромагнитного излучения (ЭМИ). Бесконтрольное нарастание плотности «электромагнитной паутины» может оказаться мощным ксенобиотическим фактором, серьезно влияющим на состояние здоровья населения (Best S., 1990; Fedorowski А., 1998; Repacholi М.Н., 1998, 1999; Гапеев А.Б., Че-мерис Н.К., 1999; Григорьев Ю.Г., 1999, 2000, 2002, 2006; Хадарцев А.А., 2000; Зуев В.Г., Ушаков И.Б., Окунев A.M., 2001; Binhi V.N., 2002; Воронцова З.А., 2004; Chemeris N.K. et al., 2004; Москвин СВ. и др., 2007; Грязев М.В. и др., 2007).
При оценке рисков Всемирная организация здравоохранения рекомендует более активно выявлять степень опасности от нависшего «смога» и находить пути решения по биологической защите человека и окружающей среды (Григорьев Ю.Г., 2003, 2006).
Особую значимость экспериментальных и клинико-физио-логических исследований определяет недостаточная изученность механизмов действия ЭМИ, обладающих высокой биологической активностью, максимальная реакция которых может проявляться в отдаленные сроки, спустя 15 и даже 35-45 лет после начала хронического действия факторов, что объясняется снижением компенсаторных резервов организма, ускорением процессов старения, возрастанием частоты заболе-
7 ваемости не только регуляторных систем организма (Субботина Т.И., Яшин М.А., Яшин А.А., 1998; Григорьев Ю.Г. и др., 1999; Григорьев Ю.Г., 2000, 2002; Дубынин В.А., 2003; Воронцова З.А. 2004; Васин А.Л., Шафиркин А.В., 2006; Григорьев О.А. и др. 2006; Грязев М.В. и др., 2007; Москвин СВ. и др., 2007).
Из всего многообразия электромагнитных полей наиболее биологически активными считают импульсные электромагнитные поля (иЭМП) По некоторым данным импульс коронных разрядов может превышать 3 кВ/м (Зуев В.Г., Ушаков И.Б., Окунев A.M., 2001; Рубцова Н.Б., 2001; Брунов В.В., 2006), но при их исследовании необходимо учитывать разнообразие параметров, определяющих биоэффекты и прогнозировать последствия воздействий вездесущих ЭМИ (Воронцова З.А., 2004; Попов С.С., 2004; Бугримов Д.Ю., 2008).
Пищеварительная система, особенно структурно-метаболическое состояние слизистой оболочки тонкого кишечника, обеспечивающая пищеварительно-всасывательную и барьерную функции, во многом предопределяет радиационную безопасность организма. Однако основная масса пищевых веществ гидролизуется и всасывается в тощей кишке, что определяет актуальность изучения ее слизистой оболочки для выяснения закономерностей чувствительности морфоэнзимологических показателей как эквивалентов функционального состояния (Должанов А.Я., 2003; Григорьев А.В., 2004).
Создание моделей в хронобиологическом аспекте профессиональной деятельности, с последующей экстраполяцией полученных результатов с биообъектов на человека в условиях воздействия иЭМП, позволит установить степень поражаемости органов, а также определить направленность в разработке профилактических мероприятий по обеспечению безопасности контакта с ЭМИ (Зуев В.Г., Ушаков И.Б., Окунев A.M., 2001; Воронцова З.А., 2003; Бугримов Д.Ю., 2008).
8 Цель исследования
Создание моделирующего алгоритма и анализ на его основе морфо-функционального состояния слизистой оболочки тощей кишки для выявления и прогнозирования биоэффектов воздействия импульсов электромагнитных полей в хронодинамике.
Задачи исследования
1. Провести анализ слизистой оболочки тощей кишки крыс с ис
пользованием морфометрии и компьютерной микроскопии для установ
ления зависимости состояния ее морфоэнзимологических показателей от
воздействия параметров импульсного электромагнитного поля:
плотности наведенных токов,
периодичности импульсов,
продолжительности воздействия.
Смоделировать поражаемость недифференцированных эпителио-цитов крипт слизистой оболочки тощей кишки по показателям митоти-ческой активности в условиях временной динамики хронического воздействия импульсов электромагнитных полей в диапазоне параметров.
Создать модель корреляционной адаптометрии показателей ми-тотической активности эпителиоцитов крипт и популяции тканевых ба-зофилов межкриптальиой стромы слизистой оболочки тощей кишки в условиях воздействия импульсов электромагнитных полей в диапазоне параметров.
Построить модель степени чувствительности морфоэнзимологических критериев слизистой оболочки тощей кишки к параметрам импульсного электромагнитного поля на основе данных регрессионного и дисперсионного анализа.
Построить прогностическую модель возрастной динамики морфоэнзимологических показателей слизистой оболочки тощей кишки в условиях воздействия параметров импульсного электромагнитного поля.
9 Научная новизна исследования
Система комплексной оценки проведенного анализа выявила закономерности морфофункциональных проявлений состояния слизистой оболочки тощей кишки крыс с экстраполяцией полученных результатов с биообъектов на человека в условиях эквивалентных профессиональному воздействию импульсов электромагнитных полей.
Смоделированы адаптационные эффекты по скоррелированности морфологических критериев слизистой оболочки тощей кишки к параметрам воздействующих импульсов электромагнитных полей.
Полученные в рамках модели результаты определили чувствительность морфоэнзимонологических показателей слизистой оболочки тощей кишки и направленность последствий хронического воздействия импульсов электромагнитных полей в возрастной динамике.
Разработанный подход, ранее не применявшийся в изучении тощей кишки, выявил избирательность нарушений от параметров воздействующих факторов и определил специфику мероприятий на определенном этапе, направленных на профилактику и лечение на уровне всего организма.
Практическая значимость работы
Анализ модельного исследования в условиях воздействия импульсов электромагнитных полей показал направленность эффектов морфо-энзимологических критериев слизистой оболочки тощей кишки, их толерантность к некоторым параметрам в условиях профессиональной деятельности, определил степень их чувствительности и динамику прогноза для принятия решений о соответствующих мерах защиты.
Внедрение результатов в практику
Составная часть комплексной научно-исследовательской работы «Разработка системы мероприятий по обеспечению электромагнитной
10 безопасности личного состава при проведении испытаний вооружения и военной техники на стойкость к воздействию электромагнитных импульсов», шифр «Тесла-2000-АКМ», выполненная в соответствии с техническим заданием, утвержденным начальником Центрального физико-технического института МО РФ 27 марта 2000 г., реализована при разработке: Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов «Требования по защите персонала от воздействия импульсных электромагнитных полей» СанПиН 2.2.4.1329-03, утвержденных постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации №102 от 28.05.2003 г. (вводятся в действие с 25 июня 2003 г., регистрационный №4708 от 18 июня 2003 г.); «Рекомендаций по медицинскому обеспечению личного состава, эксплуатирующего испытательные установки — источники электромагнитных импульсов», утвержденных начальником Главного военно-медицинского управления Министерства обороны Российской Федерации 14.04.2003 г.; «Инструкции по мерам защиты личного состава от воздействия электромагнитных импульсов, генерируемых испытательными установками», утвержденных главным инженером в/ч 31600 3.04.2003 г.
Разработано и внедрено рационализаторское предложение: «Новые подходы в морфометрии гистохимического анализа эпителия слизистой оболочки тощей кишки в условиях воздействия факторов различной радиационной природы» (№821, от 18 июня 2008 г.):
на кафедре гистологии ВГМА им. Н.Н. Бурденко,
на кафедре анатомии ВГМА им. Н.Н. Бурденко,
ГУЗ «Воронежский областной клинический онкологический диспансер».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
1. Морфометрический анализ на основе компьютерной микроскопии морфоэнзимологических критериев позволил выявить зависимость
биоэффектов от импульсов электромагнитных полей во временной динамике хронического эксперимента.
Моделирование степени чувствительности морфоэнзимологиче-ских критериев слизистой оболочки тощей кишки подтвердило избирательность и выраженность их реакции от воздействующих параметров иЭМП.
Модель корреляционной адаптометрии морфологических показателей позволяет оценить реализацию адаптивных возможностей тканевых базофилов в условиях воздействия импульсов электромагнитных полей по динамичности пролиферативных процессов.
Разработанная прогностическая модель выявила возможное развитие процессов во времени и определила перспективность защиты в зависимости от степени поражаемости органа в условиях воздействия импульсов электромагнитных полей.
Апробация результатов исследования
Основные результаты исследования доложены на: XV, XVI Международных конференциях и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Украина, Крым, Ялта - Гурзуф, 2007, 2008 гг.); на IV Международной конференции БИО-ЭМИ 2008 (Калуга, 2008 г.); на II —IV морфологических конференциях «Должановские чтения» (Воронеж, 2006-2008 гг.); на 3-й научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Инновационные направления в медицине» (Воронеж, 2007 г.); на Международной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы в современной медицине» (Украина, Харьков, 2007г.); на совместной межкафедральной научной конференции кафедр гистологии, анатомии человека, общей хирургии, информационных систем ВГМА им. Н.Н. Бурденко (Воронеж, 2008 г.); на конференции посвященной 100-летию кафедры медицинской биологии СПбГМА им. И.И. Мечникова (Санкт-Петербург,
12 2008 г.); на заседании Воронежского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов, эмбриологов (Воронеж, 2009 г.); на отчетной конференции в ГНИИИ МОРФ «Радиационные факторы и защита» (Москва, 2009 г.); на VII съезде Аллергологов и иммунологов (Санкт-Петербург, 2009 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 20 научных работ: из них 18 в центральной печати, в том числе 3, в рекомендованных ВАК журналах России.
Структура диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка литературных источников, приложения. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 6 фотографий, 51 таблицу, 35 рисунков. Список литературы включает 161 источник, из них 111 отечественных и 50 зарубежных. Все материалы, представленные в диссертации, обработаны и проанализированы лично автором.
