ВСЕМИРНЫЙ ИНФОРМАЦИОННО-РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи
Экз№
ПРОНИН ИГОРЬ ВЛАДИМИРОВИЧ
ТЕМА: ПАТОГЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
СОХРАНЕНИЯ ГОМЕОСТАЗА ЧЕЛОВЕКА В
УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ
ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Специальность: 03.00.28 -Биология, медицина.
Диссертация
на соискание ученой степени гранд доктора философии
(доктора биологических наук)
Научный руководитель –
д.м.н., профессор
Тен В.П.
Москва 2006
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Список употредлённых в работе сокращений | 5 | |
| Введение. | 6 | |
| Актуальность проблемы. | 6 | |
| Цель исследования | 10 | |
| Научная новизна | 12 | |
| Практическая ценность | 13 | |
| Внедрение в практику | 14 | |
| Положения, выносимые на защиту | 15 | |
| Апробация | 16 | |
| Обьём и структура исследования | 16 | |
| Глава 1. Обзор литературы | 17 | |
| 1.1 Информация о воздействий химических загрязнителей атмосферного воздуха на состояние внутренней среды организма человека | 17 | |
| 1.2 Влияние естественных физических факторов внешней среды на ферментную активность клеток крови у детей. | 24 | |
| 1.3 Информативность ферментного статуса лейкоцитов крови при острой пневмонии у детей. | 27 | |
| 1.4 Информативность ферментного статуса лейкоцитов крови при оценки влияния факторов внешней среды. | 30 | |
| 1.5 Информация о роли УФ радиации в формировании биосферы земли | 35 | |
| Глава 2 Материал и методы исследования. | 41 | |
| 2.1 Общая характеристика собственных клинических наблюдений | 41 | |
| 2.2 Цитохимический метод исследования | 45 | |
| 2.3 Параметры внешней среды | 46 | |
| 2.4 Методы статистической обработки результатов исследования | 47 | |
| 2.5 Метаболитная терапия и методика ее проведения | 49 | |
| Глава 3 Общая характеристика собственных экспериментальных исследований | 57 | |
| Глава 4 Взаимосвязь ферментной активности лейкоцитов периферической крови у детей с естественными физическими факторами внешней среды | 66 | |
| 4.1 Взаимосвязь ферментного статуса лейкоцитов периферической крови у здоровых детей с | ||
| метеогеофизическими факторами внешней среды | 66 | |
| 4.2 Взаимосвязь ферментного статуса лейкоцитов периферической крови у больных детей с метеогеофизическими факторами внешней среды. Возможности коррекции метаболизма клеток крови комплексом коферментов и метаболитов. | 71 | |
| Глава 5 Взаимосвязь ферментной активности лейкоцитов периферической крови у здоровых и больных пациентов с химическими загрязнителями атмосферного воздуха. | 94 | |
| Глава 6 Оценка клинико — цитохимических результатов собственных наблюдений | 118 | |
| Глава 7 Результаты экспериментального исследования влияния общего УФ излучения на раствор коллагена и кожу крысы и защитного действия кремов с добавками экстрактов растительных трав. | 130 | |
| 7.1 Результаты исследования УФ спектра экстрактов зелёного чая и мяты в кремах. | 150 | |
| 7.2 Уникальные технологии «Живой помощи» | 156 | |
| 7.3 Результаты исследования препаратов серии «Живая помощь» | 161 | |
| Заключение | 168 | |
| Выводы | 171 | |
| Практические рекомендации | 173 | |
| Список литературы | 174 | |
| Приложение | 186 |
Список употребляемых в работе сокращений
ОДП — острая деструктивная пневмония
СДГ — сукцинатдегидрогеназа
НАДФН2 — диафораза — никотин-амид-аденин-динуклеотид-фосфат-
восстановленная.
МО — миелопероксидаза
НК — нуклеиновая кислота
СО — окись углерода
SO2 — двуокись серы
NO2 — двуокись азота
ЩФ — щелочная фосфатаза
V — гетерогенность клеток по активности фермента
Q — средняя величина активности
А — уравновешенность популяции по активности фермента
Е — избыток или недостаток клеток типичных по ферментной активности
М — магнитуда землетрясения
S — эпицентральное расстояние
W — число Вольфа
Ак — магнитное поле Земли
УФ — ультрафиолетовое излучение
Введение
Актуальность проблемы.
При инфекционно-воспалительных заболеваниях показатели ферментного статуса клеток периферической крови являются основными структурными компонентами иммунной системы, указывающими на повреждение того или иного звена в цепи метаболических процессов клеток и внутренних органов (ИАКомиссарова с соавт., 1969; Р.П. Нарциссов, 1970; В.М. Шищенко, 1988; В.П.Тен, 1991-1994 и др.).
Наибольший интерес с нашей точки зрения представляют изменения ферментной активности клеток крови в условиях клинического стихания воспалительного процесса. В этот период можно проследить полноту регенерации и устойчивости реконвалисценции или ремиссии патологического процесса (Т.П. Нарциссов, 1986; В.П. Тен, 1991-19994 и др.).
Первостепенное значение на наш взгляд, приобретает устранение метаболических нарушений внутренней среды организма путем регулирования окислительно-восстановительных процессов комплексом коферментов и метаболитов энергетического обмена (В.П. Тен, 1991-1994 и др.). Это способствовало бы восстановлению элементов или всего ферментного аппарата пероксидазосом-органелл, реализующих специфическую фагоцитарную функцию нейтрофилов (В.В. Роговин, 1983 и др.). Постоянно изменяющиеся физические процессы (метеорологические, гелиогеофизические, сейсмические и др.) внешней среды, оказывают определенное воздействие на человека, которое отражается, в первую очередь, в изменениях ферментной активности популяции лимфоцитов и нейтрофилов, включающей оценку разнородности клеток, уравновешенности количества клеток с низкой и высокой активностью фермента, достатку клеток с типичной для данной популяции активностью фермента.
В экспериментальных условиях было отмечено, что изолированное воздействие возмущения магнитного поля Земли и перепада атмосферного давления вызывает угнетение клеточного метаболизма (СВ. Петричук, 1985 и др.). по всей вероятности, физические факторы внешней среды могут либо утяжелять, либо облегчать состояние пациента.
В своем исследовании мы применили комплекс кофакторов обмена веществ и метаболитов, состоящий из липоевой кислоты, рибофлавинмононулеотида, кокарбоксилазы, пантотената кальция и ретинола ацетата. Выбор комплекса основывался как на результатах предшествующих исследований биохимиков, цитохимиков и педиатров (М.Н. Кондрашова, 1970,1980; И.А. Комиссарова, 1965,1984; Р.П. Нарциссов, 1984,1989; В.М. Шищенко, 1986-1988; Г.Ф. Суслова 1985-1990), так и на наших собственных наблюдениях (В.П. Тен, 1991,1994, 1995).
Данный комплекс коферментов и метаболитов оптимизирует энергетический обмен клетки и бактерицидный механизм нейтрофилов (основанный на генерировании перекиси водорода и активных радикалов), а так же на более высоком тканевом уровне — морфогенезе. Добавление ретинола ацетата предполагало возможность повышения синтеза, в присутствии рибофлавинмононулеотида, ретиноевой кислоты — одного из самых мощных морфогенов (В.В. Исаева, Е.В. Преснов, 1990 и др.).
Загазованность и запыленность атмосферного воздуха заставляет человека в течение дня вдыхать 3-5 грамм тяжелых нерастворимых частичек. За месяц набежит 100-150 грамм, за год — 1200-1300 грамм, а за наш самый низкий в мире прожиточный возраст 62 года это число составит 72-100 кг. Организм человека не справляется с таким радиационным, механическим (от грязи и пыли), химическим и микробно-вирусным травматизмом. Все эти элементы уже обнаружили в лимфе и внутри фагоцитов. Это приводит к антракозу и силикозу, заболеваниям лимфатической и кровеносной систем. А ежедневное выбрасывание в атмосферу 8 млн. тонн углекислоты — это 240 млн. тонн в месяц и почти 100 миллиардов тонн в год. Идет увеличение тенденции изменения климата далеко не в лучшую сторону, нарастает хроническая кислородная недостаточность, делающая человека апатичными, индифферентными и инертными. Энергетические резервы человека истощаются в борьбе с несвойственными нагрузками цивилизации. (А. Маловичко, 1999 и др.).
При острой деструктивной пневмоний у детей (ОДП) особого внимания заслуживают химические загрязнители атмосферного воздуха, среди которых имеются и «цитотоксические яды» (сероводород и другие). В этой связи возникает необходимость рассмотреть воздействие химических антропогенов атмосферы на клетки больного ребенка с учетом того, что маленький пациент больницы не может быть экранирован от их влияния. Это влияние мы могли изучить только в рамках «пассивного эксперимента» по вполне понятной причине (В.П. Тен, 1991; В.П. Тен с соавт., 1994; В.П. Тен с соавт., 1995 и др.).
Действие химических антропогенов атмосферного воздуха нельзя рассматривать в отрыве от естественных (природных) экологических факторов, прежде всего гелио-магнитной и метеорологической ситуации. Так, в экспериментальных условиях было показано, что изолированное воздействие возмущений магнитного поля Земли и перепада атмосферного давления вызывает достоверно депрессию (угнетение) клеточного метаболизма (СВ. Петричук, 1985 и другие). По-видимому, естественные физические факторы внешней среды могут либо ослабить агрессивность химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, и соответственно либо утяжелять, либо облегчать состояние больного. В рамках региональных особенностей приходится учитывать, что среднеазиатская территория содружества независимых государств (Узбекистан, Таджикистан, Туркменистан, Киргизстан, Казахстан) входит в зону сейсмической активности (В.И. Уломов, 1971 и другие).
Это означает, что на организм детей, в том числе больных, могут оказывать влияния не только уже достатоино изученные физические факторы внешней среды (синоптические, геомагнитные и т.д.), но и собственно сейсмический фактор (В.П. Тен, 1991; В.П. Тен с соавт., 1994 и др.).
Речь идет не о разрушительных землетрясениях, а о достаточно частых разной силы изменениях физических полей на значительной территории, сопровождающихся выбросом из глубинных горизонтов различных газов, в том числе радиоактивных (радон), сернистых, углекислых и т.д.
Особенностью течения острой пневмонии у детей является наслоение заболевания на активно идущий морфогенез (увеличение размеров органов, в том числе и легких). При этом возникают ряд явлений, способствующих как развитию деструкции, так и успешной репараций, особенно, при минимальном содействии восстановлению тканей.
Характер течения морфогенеза, контроль за регенерацией в легком в рамках «опосредованной биопсии», определение состояния бактерицидного механизма нейтрофилов можно проследить с помощью ферментного статуса клеток периферической крови (В.В. Роговин, 1974; Л.В. Назарова, 1978; Р.П. Нарциссов, 1964-1984; В.М. Шищенко, 1987, 1988 и другие). Все эти сложные явления выявляются по изменению ферментной активности популяции нейтрофилов и лимфоцитов, включающей оценку разнородности клеток, уравновешенности количества клеток с низкой и высокой активностью фермента, достатку клеток с типичной для данной популяции активностью фермента.
В период клинического стихания острой пневмонии можно с помощью ферментной активности клеток крови определить полноту регенерации и устойчивости реконвалесценций или ремиссии патологического процесса. Сдвиги в ферментном статусе клеток периферической крови позволяют наметить комплекс препаратов, регулирующих интенсивность обмена веществ.
Известно, что биологическое действие УФ-излучения обусловлено способностью молекул веществ, входящих в состав клеток живых организмов, поглощать энергию этого излучения. В результате различных фотохимических реакций, изменяются их строение и функции.
УФ-излучение поглощается эпидермисом неповрежденной кожи, что ограничивает глубину его проникновения до 1 мм. Одной из наиболее характерных реакций кожи на УФ-облучение является эритема, которая возникает через 2—8 час. после действия УФ-лучей и развивается по типу асептического воспаления. В области облучения наблюдаются гиперемия, повышение проницаемости стенок расширенных сосудов, отек, миграция лейкоцитов через стенку сосудов, сдвиг кислотно—щелочного равновесия в кислую сторону.
В облученной коже образуются гистамин и другие биогенные амины, которые и индуцируют сосудистую реакцию. Эритема сопровождается повышением тонуса парасимпатической и понижением тонуса симпатической нервной системы, снижением АД, уменьшением содержания сахара, холестерина и катехоламинов в крови. Время развития эритемы зависит от функционального состояния нейроэндокринной системы организма и длины волны УФ излучения, и может длиться от 10 до 72 часов. Эритема и экссудативная фаза воспаления сменяется продуктивной фазой, сопровождающейся ростом ангиобластов, фибробластов и эпителиоцитов. После 7—9 суток мертвые эпителиоциты замещаются молодыми, наступает шелушение кожи, на месте эритемы появляется пигментация (загар).
Коллаген — фибриллярный белок — является основной частью коллагеновых волокон соединительной ткани животных, состоящий из трех полипептидных цепей, закрученных в спирали. Он составляет около трети всех белков животных и является важным структурным компонентом соединительной ткани, сухожилий, связей, хрящей, кожи, костей, выполняя главным образом опорные функции.
УФ-лучи задерживаются кремами, мазями, пастами, красителями, поэтому разработка различных косметических средств, в составе которых должны быть компоненты выполняющие роль УФ—фильтров для защиты кожи от излучений, остается всегда актуальной.
В последнее время в состав солнцезащитных косметических средств вводят один или несколько растительных экстрактов, выполняющих роль и Уф фильтров в соответствующей части спектра, и одновременно другие функции, например как антиоксидант.
Ранее (Одинец А.Г., сотр. 1999,200г.) нами было показано], что экстракты растительных трав, в частности зеленого чая и мяты, характеризуются поглощением в УФ области и, поглощающие излучение компоненты стабильны к длительному облучению, как полным солнечным светом, так и выделенным УФ-излучением. В составе кремов растительные компоненты , выполняющие различную роль, в том числе как УФ-фильтры, могут изменять свои спектральные характеристики и свойства.
В настоящей работе изучены спектральные характеристики экстрактов зеленого чая и мяты, введенных в крема, разработанных и выпускающих фирмой «Живая помощь».
В развитии многих острых и хронических дерматозов существенную роль играют свободно радикальные процессы, важнейшим из которых является перекисное окисление липидов . Перекисное окисление липидов (ПОЛ), протекающее в клеточных мембранах, лежит в основе многих патологических процессов. В коже свободно-радикальные реакции чаще всего запускаются УФ-излучением .
ПОЛ может протекать в фосфолипидных мембранах клеток, в многослойных липидных пластах рогового слоя, в липидах косметических средств, оказывающихся на поверхности кожи .
Продуктами ПОЛ являются токсичные соединения — активные радикалы кислорода, гидроперекиси липидов, альдегиды, кетоны. Активация перекисного окисления липидов происходит под действием УФ-излучения, при активации иммунных клеток, повреждении клеточных мембран, в присутствии ионов трехвалентного железа, ряда токсических агентов.
Перекисное окисление эпидермальных липидов приводит к разрушению эпидермального барьера и к появлению в эпидермисе большого количества свободных радикалов, которое приводит к повреждению клеток эпидермиса и развитию воспаления . Можно сказать, что ни один патологический процесс в коже не обходится без участия свободных радикалов, а значит, соединения, обладающие высокой антиоксидантной активностью, могут оказывать терапевтическое и профилактическое действие при целом ряде заболеваний .
В настоящее время известно более 3000 антиоксидантов растительного происхождения, и их число стремительно растет. Все они имеют общую структуру — в их основе лежит дифенольное кольцо, и они объединены одним термином -биофлавоноиды или фитоэстрогены.
Среди биофлавоноидов выделяют 12 основных классов: флавоны, флаваноны, флавонолы, флаванололы, изофлавоны, (про)антоцианины, лейкоантоцианины, халконы, гидрохалконы, ауроны и катехины. Одной из самых важных особенностей биофлавоноидов является количество гидроксильных групп, благодаря которым молекула может служить ловушкой для свободных радикалов, проявляя антиоксидантные свойства. Одним из самых сильных антиоксидантов являются кверцетин, рутин, гесперидин и цианидин. Водные экстракты трав почти всегда содержат биофлавоноиды определенного сорта, и в большинстве случаев именно биофлавоноиды являются активными компонентами.
Особенно необходимо введение биофлавоноидов в солнцезащитные средства и средства для разглаживания морщин, причем в сочетании с такими известными антиоксидантами, как витамин Е и витамин С. В этом случае проявляется эффект синергизма — разные антиоксиданты восстанавливают друг друга, что, с одной стороны, позволяет уменьшить их концентрации, а с другой стороны, увеличить время действия. Это важно не только для повышения эффективности самого препарата, но также позволяет продлить его срок хранения.
Цель исследования.
Оценить влияние естественных физических факторов внешней среды, а также химических антропогенов атмосферного воздуха на ферментную активность лимфоцитов и нейтрофилов периферической крови у детей и разработать патогенетические принципы оптимизации клеточного метаболизма. Изучить влияние на кожу УФ компоненты солнечного света и разработать различные косметические средства, защищающие от действия излучения этой части спектра. В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
1. Изучить ферментную активность клеток крови у здоровых детей во взаимосвязи с метеорологическими и геофизическими факторами внешней среды.
2. Изучить ферментную активность клеток крови у детей больных острой пневмонией во взаимосвязи с метеорологическими и геофизическими факторами внешней среды.
3. Оценить ферментную активность лейкоцитов периферической крови у здоровых пациентов во взаимосвязи с химическими загрязнителями атмосферного воздуха.
4. Оценить ферментную активность лейкоцитов периферической крови у больных с острой деструктивной пневмонией во взаимосвязи с химическими загрязнителями атмосферного воздуха.
5. Разработать механизмы оптимизации клеточного гомеостаза у больных детей от воздействия повреждающих факторов внешней среды.
6. Изучить защитное действие кремов с добавками экстрактов лекарственных трав, играющих роль уф — фильтра и антиоксиданта на нативной коже крыс.
7. Разработать на основании экспериментальных моделей косметические средства, использующие для защиты кожных покровов человека от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей.
Научная новизна.
У здоровых и больных детей изучены патофизиологические параметры, отражающие состояние ферментного статуса клеток периферической крови, во взаимосвязи с естественными физическими факторами внешней среды и химическими загрязнителями атмосферного воздуха.
Отмечено достоверное изменение цитохимической активности крови у детей, обусловленное воздействием как природных метеогеофизических факторов внешней среды, так и химических антропогенов воздуха.
Выявлено достоверное снижение уровня активности сукцинатдегидрогеназы лимфоцитов, указывающее на торможение данного фермента, в ответ на повышение и суточный перепад температуры воздуха и, наоборот, повышение активности СДГ лимфоцитов при увеличении атмосферного давления и солнечной активности.
Выявлено достоверное угнетение ферментной активности СДГ лимфоцитов (на протяжении всей фазы острой деструктивной пневмонии у пациентов) в ответ на увеличение уровня концентрации сероводорода в атмосферном воздухе.
На экспериментальных моделях показано, что крема с введёнными экстрактами лекарственных трав эффективно защищают кожу крыс от повреждающего действия УФ излучения (4 биодозы). Необходимо соблюдать оптимальное соотношение компонентов в смеси экстрактов трав при введении их в солнцезащитные крема. Методом микроколориметрии на растворе коллагена можно исследовать проективные свойства экстрактов трав от повреждающего действия УФ излучения.
Практическая ценность работы.
Цитохимический метод позволяет обнаружить нарушение конкретного звена в цепи обменных процессов клеток крови у больных детей и целенаправленно провести коррекцию метаболизма клеток комплексом коферментов и метаболитов обмена веществ, а так же оценить эффективность проводимой метаболитной терапии.
Препараты комплекса коферментов обмена веществ (липоевая кислота, рибофлавинмононуклеотид, кокарбоксилаза, пантотенат кальция, ретинола ацетат) позитивно влияют на приспособительные механизмы организма человека и на цитохимическую активность крови.
Косметические средства «Живая помощь», используемые для защиты кожи человека от повреждающего воздействия ультрафиолетовых лучей, содержат в своём составе оптимальные пропорции экстрактов официнальных лекарственных трав, выполняющие роль одновременно ультрафиолетового фильтра и антиоксиданта.
Внедрение в практику.
Принципы метаболической коррекции организма человека комплексом коферментов и метаболитов обмена веществ, экранизации кожных покровов солнцезащитными кремами с добавками экстрактов лекарственных трав внедрены в работу Международной Академии информатизации, Академии Проблем Безопасности, Обороны и Правопорядка Российской Федерации.
Практические рекомендации по коррекции внутренней среды организма комплексом коферментов и метаболитов обмена веществ включены в учебный курс для курсантов Академии Проблем Безопасности, Обороны и Правопорядка Российской Федерации.
Методы цитохимической оценки метаболических нарушений внутренней среды организма и коррекции метаболизма клеток комплексом коферментов и метаболитов энергетического обмена рекомендуются широко внедрять в лечебно-профилактические учреждения страны.
Методы оценки влияния антропогенных загрязнителей атмосферного воздуха на состояние внутренней среды организма человека, экранизации и оптимизации энергетического обмена веществ рекомендуются использовать как в детских, так и взрослых лечебно-профилактических учреждениях страны.
Положения, выносимые на защиту.
1. 1.Изменения, происходящие в ферментной активности лейкоцитов периферической крови, достоверно характеризуют чувствительность как здоровых, так и больных пациентов с острой деструктивной пневмонией к химическим загрязнителям атмосферного воздуха.
2. Сдвиги в ферментном статусе лейкоцитов периферической крови человека указывают на конкретные дефекты клеточного метаболизма и являются показателями коррекции энергетического обмена внутренней среды организма.
3. Применение комплекса коферментов и метаболитов обмена веществ позволит оптимизировать метаболизм клеток периферической крови.
4. Введение в солнцезащитные крема оптимального соотношения компонентов в смеси экстрактов лекарственных трав, выполняющие функции УФ фильтра и антиоксиданта, эффективно защищают кожу от повреждающего воздействия УФ излучения.
Апробация работы.
Основные положения работы доложены:
• на Всероссийской научно-практической конференции «Патофизиология и современная» (к 100-летию со дня рождения профессора СМ. Павленко), Москва, 2000 г.;
• на Международной научно-технической конференции «Сотрудничество» (к 10-летию установления дипломатических отношений между Россией и Республикой Корея), Москва, 2000 г.
• на 10 национальном конгрессе по заболеваниям органов дыхания, С Петербург, 2000 г.
• На международной научно-технической конференции «Интеллектуальные САПР-2000» (Россия, Геленджик, 2000);
• На Юбилейной научно-практической конференции АНТОК СНГ (Москва, 2001г.)
• На Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные САПР — 2001» (Россия, Геленджик, 2001г.)
Публикация результатов исследований.
По теме диссертации опубликованы работы и сделаны доклады.
Объем и структура диссертации.
Диссертация изложена на 202 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы.
Библиография включает 179 литературных источников, из них 146 отечественных и 33 зарубежных. Работа иллюстрирована 38 таблицами, 38 рисунками, 7 фотографиями.
Глава 1. Обзор литературы.
1.1 Информация о воздействии химических загрязнителей атмосферного воздуха на состояние внутренней среды организма человека.
В последние годы все большую тревогу вызывает ухудшение состояния окружающей среды (атмосферного воздуха, воды и почвы) в результате хозяйственной деятельности человека без учета экологических факторов. Это вызывает загрязнения атмосферы и океана, транспортные переносы загрязнителей, деградацию почв, опустынивание и обезлесение, трансформацию климата, исчезновение целых биологических видов, накопления в биосфере вредных веществ и многие другие негативные явления в природе, разрушающие среду обитания.
