Фрагмент диссертации ПРОНИНА И.В. ТЕМА: ПАТОГЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОХРАНЕНИЯ ГОМЕОСТАЗА ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Биологически значимое УФ излучение действует в области 200-400 нм и подразделяется на три основные диапазона. УФ-С (200-280нм), или жесткий УФ вызывает ингибирующий или летальный для большинства живых объектов эффект, но он, к счастью, не присутствует в спектре солнечного излучения, достигающего поверхности Земли. УФ-В (280-320 нм) или средневолновый УФ в очень малой дозе присутствует в солнечном спектре нижних слоев атмосферы и может проявлять ингибирующий, но не деструктивный эффект для целого организма. Также возможен мутагенный эффект. УФ-А (320-390 нм) или длинноволновой УФ наиболее действенная часть спектра для живого организма, способная проявлять не только подавляющее действие, но и положительное, активирующее.

В радиационном нарушении пространственной и временной координации процессов обмена важное значение должны иметь необратимые химические и структурные повреждения клеточных мембран и тонких поверхностей раздела. Радиационное изменение проницаемости внутриклеточных поверхностей раздела должно резко изменять константы переноса веществ и быть причиной существенного ускорения ферментативных реакций в живой клетке. Была установлена корреляция между изменениями поверхностных свойств компонентов клеточных мембран и проницаемостью их монослоев. При этом показано, что только ориентированные мономолекулярные поверхности макромолекул при определенном фазовом состоянии, соответствующем плотной упаковке молекул, проявляют высокие барьерные свойства. УФ облучение нарушает структуру этих монослойных поверхностей раздела, что приводит к увеличению их проницаемости.

В явлении повреждения мембранных структур клеток под действием УФ радиации, сопровождающемся увеличением ионной проницаемости не всегда ясна природа веществ и продуктов реакций, наиболее ответственных за нарушение проницаемости. Одним из выводов, сделанных из ранних экспериментальных работ, является вывод о том, что в основе повреждения биологических мембран, в частности эритроцитарных, лежит реакция перекисного фотоокисления остатков ненасыщенных жирных кислот липидов. Это выражается в увеличении пассивной проницаемости мембран для моновалентных, катионов, приводящее в конечном счете к набуханию и гемолизу клетки. (Некоторые стероидные гормоны (эстрадиол, диэтилстильбэстрол) предохраняют биомембраны от повреждения продуктами перекисного окисления липидов, вызваннго облучением УФ).

Для такой сложной биологической системы, как клетка млекопитающих, трудно указать локализацию главных чувствительных к УФ излучению элементов. Есть основание полагать, что утрата способности к репродукции и гибель клетки являются следствием поражения ядерных структур. Хотя, в то же время, хорошо известно, что поражение одной только цитоплазмы или ее части может иметь роковые последствия для цитоплазматических процессов, деятельности ядра и всей клетки. При облучении цитоплазмы повреждаются самые различные мембранные системы, нарушается проницаемость клеточной мембраны, деятельность митохондрий, локализация ферментов лизосом, образуются радиотоксины / Roshchupkin, 1975/. Было показано, что даже облучение УФ-светом участка периферии цитоплазмы, приводит к угнетению синтеза ДНК, подавлению или разрушению веретена деления, нарушается работа митотического аппарата, образуются мостики в хромосомах. И тем не менее, все эффекты, связанные с прямым лучевым поражением элементов цитоплазмы, могут играть в гибели клетки только второстепенную роль на фоне последствий прямого поражения ядра или его оболочки /Goulden, Perry,1958; Chu, 1965; Doniger et al, 1981/.

Основной механизм повреждающего действия УФ-лучей на клетку связывают с локальными изменениями ДНК хромосом. Входящие в состав ДНК пиримидиновые основания — тимин и цитозин, отличающиеся высокой фотохимической активностью в области 250-280 нм, образуют в момент облучения сшивки (димеры). Этот фото продукт обнаружен при использовании короткого УФ-облучения у самых различных объектов. Многочисленные факты свидетельствуют о роли димеров в летальном, мутагенном, антимитотическом и других эффектах излучения. Много работ было посвящено выяснению механизма инактивации УФ-светом различных видов РНК. Доказана роль гидратов урацила в инактивации РНК-содержащих фагов и вирусов, а также роль димеров урацила в повреждении изолированных информационных, транспортных и рибосомальных РНК /Vebb, 1977; Peak,Peak,1983/.

Выше приведенные факты.относятся к молекулярному механизму действия коротковолнового УФ-излучения. Известно, что длинноволновая граница поглощения ДНК проходит в районе 300 нм. Однако, привлекает внимание область поглощения ДНК 300-320 нм. Имеются работы сообщающие об образовании димеров тимина при действии УФ-В излучения, в частности в клетках кожи людей, пробывших несколько часов на солнце. Анализ нуклеотидного состава ДНК 100 видов бактерий в связи с особенностями среды их обитания позволил установить, что в условиях интенсивного солнечного освещения ДНК бактерий содержит в основном фотохимически резистентный компонент гуанин-цитозиновую пару оснований, тогда как в ДНК бактерий, не подвергающихся воздействию солнца, преобладают чувствительные к УФ-лучам тимин и аденин. Высокая степень повреждения ДНК предполагает, что в процессе эволюции организмы выработали механизм, защищающий их генетический аппарат от повреждающего действия солнечных лучей. Таким механизмами могут быть, кроме фотореактивации и темнового восстановления, снижение в ДНК количества УФ-чувствительных оснований появление в клетках пигментов, дублирование генного набора, увеличение слоя цитоплазмы в клетках эукариотов /Tyrrell, 1978; Fraikin, Rubin, 1979/.

Для организма человека и животных ультрафиолетовое излучение определенных ситуациях выступает в качестве патогенного фактора. Результатом этого может быть, в частности, сильное повышение частоты заболеваний злокачественными опухолями, проявление системных функциональных сдвигов в организме, широкое распространение нарушения функций кожного покрова. Поэтому возникает настоятельная необходимость глубокого и широкого изучения механизма действия УФ-излучения в повышенных дозах на организм и разработка средств защиты организма человека и животных от этого мощного экологического фактора.

Установлено, что УФ-излучение, как и другие физические факторы, вызывает в организме человека на фоне общего неспецифического действия ряд характерных реакций организма в зависимости от его состояния. В экспериментальных работах показано влияние УФ на механизм клеточного интермедиарного обмена, на активность ферментативных процессов, на образование и динамику метаболитов, на состояние нервно-эндокринной регуляции.

Одним из важных направлений исследований является выяснение влияния УФ-излучения на функции одной из ведущих систем организма — систему гапоталамус-гипофиз-надпочечники. Содержание катехоламинов в крови и в клетках надпочечников оказалось различным при коротко- и длинноволновом облучении поясничной области. Воздействие малыми дозами почти не изменяет гистологической структуры клеток коры надпочечников, средние дозы способствуют гипертрофии клеток пучковой и сетчатой зоны коркового слоя, интенсивное продолжительное облучение может приводить к деструктивным изменениям, уменьшению веса надпочечников.

В экспериментах с животными также выявлено различие стимулирующего действия коротковолновых и длинноволновых УФ-лучей на секреторную деятельность мозгового слоя надпочечников, фазностъ изменения уровня адреналина, норадреналина, дрфамина в клетках надпочечников и в сыворотке крови в равные сроки последействия / Longstreth et al., 1995/.

Исследование состояния тканевого дыхания клеток головного мозга, печени, почек, кожи, сорбционных свойств тканей, уровня электролитов и белковых фракций показало многогранность и фазность изменений на разных этапах самовосстановительного процесса и зависимость его от количества облучения. Имеются данные о десенсибилизирующем влиянии эритемных доз УФ-облучения при бронхиальной астме у детей, их положительном влиянии на уровень иммуноглобулинов, комплементарную активность крови, реакцию бластгрансформации лимфоцитов. Экспериментальные и клинические наблюдения показывают, с одной стороны, высокую биологическую и терапевтическую эффективность применения УФ-облучения при различных формах патологии, вызывающих стимулирование или нормализацию процессов самовосстановления важнейших физиологических систем организма, с другой — опасность возникновения новых патологических признаков при повышенной дозе УФ-радиации /Warm, 1978/.

Доказано, что как недостаток, так и избыток УФ-радиации вызывает у сельскохозяйственных животных нарушение обмена веществ, понижение защитных функций организма, возникновение различных заболеваний / Snyder,1976/. Оптимальные дозы УФ-облучения влияют на повышение концентрации общего белка сыворотки крови, что связано с лучшим усвоением организмом животного питательных веществ. Определенные изменения происходят в соотношении белковых фракций. Следует отметить повышение содержания гамма-глобулинов. Возможно, что это является следствием усиленного их синтеза клетками ретикуло-эндотелиальной системы. У кур, которые облучались, увеличивалась активность фосфорилазы в печени и мышцах груди и, как правило, уменьшалось количество гликогена. Изменения концентрации фруктозы, пентоз, молочной кислоты в тканях, а также активность глюкозофосфатизомеразы и альдолазы зависели от кратности дозы УФ-облучения и вида ткани /Melukov, 1963/.

Также трудно охарактеризовать однозначно действие УФ на рост и развитие растения насколько оно многообразно в зависимости от дозы и времени поглощения УФ-света, а также от состояния и вида растений. И если УФ-С при облучении растений обычно действует как фактор летальный или ингибирующий по отношению к росту последних то предпосевная обработка семян может привести к противоположному эффекту, то есть усилению ростовых функций.

Растения и другие фототрофные организмы являются первым и определяющим звеном в цепи биологической трансформации солнечной энергии, детерминирующим существование практически всех экосистем на Земле / Dubrov, 1968;Tevini, Teramura, 1989;Caldwell et al, 1995 /. УФ-излучение действует в основном только на растительные клетки, расположенные на поверхности, /Tevini et al., 1991/ поэтому реакция всего растения и соответствующего биоценоза зависит от действия УФ на фотосинтез и во многом определяется некоторыми интегрирующими системами: репродуктивной, транспортной, иммунной /Flint et al., 1985/. Установлено, что около 90% общей УФ-радиаций, падающей на поверхность листьев, проникает в мезофильные ткани растений и лишь около 10% расходуется на отражение, полное проникновение и рассеивание. В 60% случаев УФ-В подавляет развитие листовой пластинки. Важность исследований по действию УФ света на растения, особенно сельскохозяйственные. Не имеющих механизмов адаптации к УФ, связана с приспособлением новых сортов и видов к коротковолновому диапазону естественного освещения / Day, 1992; Caldwell and Flint, 1993/. Адаптация к УФ-составляющей «солнечного спектра, выработанная в процессе эволюции, зависит от состава пигментов, ряда вторичных метаболитов и эффективности системы фоторепарации, и может быть использована при сравнительно низких дозах облучения для стимуляции потенциала растения (усиление скорости роста, повышение содержания биологически активных веществ, увеличение общей продуктивности и т.п.). УФ-радиация, воздействующая на растение, вызывает изменения в его гормонально-ингибиторном балансе. Так, облучение растений люпина белого УФ с длиной волны 260 нм приводило к повышенному содержанию в клетках ингибиторов роста, в частности флавоноидных соединений /Caldwell, 1981;Tevini et al., 1991/. Часто облученные растения отвечают на действие уф-радиации усилением активности окислительно-восстановительных ферментов /Rao et al., 1996/. Достаточно эффективно затрагивается и процесс фотосинтеза. Имеются данные о том, что при уменьшении содержания озона на 5% и соответствующем увеличении доли УФ-В, суммарная скорость фотосинтеза снижается на 15%. Очевидно, что повышение уровня естественной УФ-радиации вследствие нарушения озонового сдоя в первую очередь скажется на растениях и растительных ценозах /Teramura, Sullivan, 1994/. Недостаток знаний в этой области не позволяет в настоящее время предвидеть изменения в биосфере, вызванные воздействием УФ-излучения на растительный организм, а также эффективно.использовать положительные эффекты малых доз УФ в сельском хозяйстве.

Таким образом, действию УФ—радиации подвергается все живое: человек, животные, растения и микроорганизмы. Это первый уровень восприятия коротковолнового излучения. Излучение вызывает унифицированные изменения, которые характерны для одной клетки: нарушение энергообменных и метаболических процессов => нарушение генетического статуса => мутагенез и функциональные перестройки => адаптация или гибель организма.

Анализ отдельных этапов или всей цепи приводит к результатам, которые могут стать основой прогнозирования последействия повышенной УФ-радиации. Вторым интегральным уровнем, воспринимающим УФ-облучение, является ценоз, включающий в себя элементы первого уровня — организмы. Водоем, дикий ландшафт или агроэкосистема комплексно, но не адекватно реагируют на повышенную дозу УФ-облучения, вследствие чего изменяются взаимоотношения между элементами системы.

Например, повышенный уровень УФ, падающий на поверхность отдельного водоема, может привести к увеличению уровня перекисных соединений в среде с последующим изменением окислительно-восстановительных условий существования зоо- и фитопланктона и высших организмов (растений, рыб, ‘земноводных) / De Haan 1993; Hader et al., 1995/. В диком ландшафте, где взаимосвязанно сосуществуют растительные и животные (включая насекомых) популяции, а также почвенные микроорганизмы и грибы, отдельные звенья могут оказаться сверхчувствительными к повышенному фону УФ-радиации, что повлечет за собой искажения или изменения в ландшафтном контуре и, как результат, доминирование одних видов над другими. Агрофитоценоз или агроэкосистема еще более чувствительна к УФ-облучению, поскольку обеднен, защитными шунтирующими элементами. Излучение действует на основной ценоз, приводя к необратимым последствиям (подавление фотосинтеза, роста и продуктивности).

В целом, рассматривая проблему действия УФ-радиации на биосферу Земли, следует учитывать ее действие в совокупности с другими экологическими факторами природного и антропогенного происхождения (температура, влажность, газовый состав атмосферы и т.д.). Прогнозирование действия и последействия УФ-радиации должно быть основано не только на анализе обнаруженного эффекта, но и на мониторинг действующего фактора. При этом должна быть разработана система средств защиты и интегрального использования высокоэнергетического светового потока.

 

Глава 2 Материалы и метод исследования

2.1 Общая характеристика собственных клинических наблюдений

В основу настоящей работы положен опыт лечения и результаты исследований 314 детей, подразделенных на несколько групп и находившихся в объединенной детской клинической больницы г. Ташкента.

Первая группа — 137 детей ОДП, получила комплексное лечение, состоявшее из терапевтических, эндоскопических и малоинвазивных методов (группа сравнения).

Вторая группа — 137 детей, идентичная первой по возрасту, форме поражения и полу, получила помимо базисного лечения препараты-кофакторы обмена веществ и метаболиты в составе комплекса №1 (липоевая кислота, рибофлавинмононуклеотид, пантотенат кальция, кокарбоксилаза и ретинола ацетат). Или в составе комплекса №2 (панангин, пиридоксальфосфат, кокарбоксилаза, пангамат кальция, гистидин гидрохлорид). Эта группа рассматривалась как основная группа.

Как видно из таблицы 1, в-первых двух группах детей ОДП встречалась преимущественно у больных до 3-х летнего возраста (83,8%), на грудной возраст приходилось 26,8% детей. В 94,8% наблюдений ОДП протекала с плевральными осложнениями и в 5,2% — с внутрилегочной деструкцией без плевральных осложнений, у 54,6% детей с плевральными осложнениями ОДП сопровождалось нарушением герметизма плевральной полости (пиопневмоторакс напряженный, ненапряженный, ограниченный), а в 45,4% -без нарушения герметизма полости плевры (пиоторакс тотальный, ограниченный, плащевидный). Среди больных с нарушением герметизма полости плевры дети грудного возраста составили 29,6% (42 из 142 больных) и старше 3-х лет — 12,7%.

При ОДП без нарушения герметизма плевральной полости дети грудного возраста наблюдались в 23,7% (28 из 118 больных), 1-3-х лет жизни — в 55,9% (66 из 118 больных) и старите 3-х лет — в 20,4% (24 из 118 больных) случаев. Острое течение отмечалось у 76,6% детей, затяжное — у 22,3% и исход в хроническую форму — у 1,1% больных. Острое течение с наибольшей частотой наблюдалось у детей грудного возраста и второго года жизни, а у детей старше 3-х лет заболевание принимало чаще всего затяжной характер. При различных формах поражения также преобладало острое течение над затяжным. Так, оно имело место в 2,4 раза чаще, чем затяжное при ОДП с нарушением герметизма полости плевры и в 3,6 раза при внутрилегочной деструкции без плевральных осложнений.

Таблица №1

Распределение детей с острой деструктивной пневмонией по возрасту и формам поражения

возраст

Форма

поражения

0-12

мес.

1-3 года

Старше

3-х лет

всего

Процент от

общего

количества

ОДП без плевр.
осложнении:
Абсцессы

2

10

2

14

5,2

ОДП с нарушением

герметизма

плевр, полости:

пиопневмоторакс

напряженный

18

56

10

84

30,6

пиопневмоторакс
без напряжения

16

22

4

42

15,6

пиопневмоторакс
ограниченный

8

4

4

16

5,6

Всего :

42

82

18

142

51,8

(29,6%)

(57,7%)

(12,7%)

(100%)

ОДП без нарушения
герметизма плевр.
полости:
Пиоторакс тотальный

22

24

8

54

20,1

Пиоторакс ограничен

6

40

10

56

21,2

Пиоторакс плашевидн.

2

6

8

1,7

Всего:

28

66

24

118

43,0

(23,7%)

(55,9%)

(20,4%)

(100%)

Всего с плевр, ослож.

70

148

42

260

94,8

(26,8) (56,9%) (16,3%) (100%)

Итого с ОДП

72 158 44 274 100
(26,2%) (57,6%) (16,2%)

>

(100%)

В 51,1% случаев ОДП у детей протекала с признаками сепсиса. При этом септическое течение выявилось у детей грудного возраста в 51,4%, второго года жизни в 51,8% и старше 3-х лет в 47,7%. С наибольшей частотой признаки сепсиса были обнаружены у больных детей с нарушением герметизма полости плевры (99 из 142 детей).

У 6,2% детей (17) в анамнезе отмечены предшествующие внелегочные очаги гнойной инфекции (пиодермия, омфалит, отит и другие), и они чаще имели место в грудном возрасте. Это дало основание считать деструктивный процесс в легком вторичным, обусловленным гематогенным инфицированием. При таковом пути инфицирования заболевание начиналось постепенно, метастатический очаг в легком возникал на фоне сенсибилизации организма аллергенами бактериальной природы.

В 93,8% случаев (259) заболевания возникало обычно остро на фоне острой респираторно-вирусной инфекции с последующим присоединением дыхательных нарушений, заставляющих заподозрить пневмонию. Причем ОДП у обследованных детей имела выраженную осенне-зимнюю сезонность, учащаясь в периоды вспышек гриппа. В таких случаях расценивали поражение, обусловленное первичным аэробронхогенным инфицированием.

Тяжесть состояния детей с ОДП оценивалось при поступлении по совокупности дыхательных расстройств и токсических проявлений. Тяжелое состояние отмечено у 71,5% (196), в состоянии средней тяжести поступили 28,5% (78) больных.

На первой недели с момента развития абсцедирования или присоединения плевральных осложнений поступили 94 (34,4%), а остальные дети (65,7%) с ОДП были госпитализированы на второй и на 3 недели заболевания.

Таким образом, следует подчеркнуть некоторые закономерности, присущие ОДП в двух группах детей: заболевание наиболее часто поражает детей первых трех лет жизни и: сопровождается, как правило, вовлечением в деструктивный процесс плевры. ОДП с нарушением герметизма плевральной полости наиболее часто наблюдаются в грудном возрасте и возрасте 1-3-х лет жизни. Чем старше возраст, тем более выражена склонность к ограничению процесса в плевральной полости. Острое течение деструктивной пневмонии более характерно для детей грудного возраста и 1-3-х лет жизни, чем для детей старше 3-х лет. Преобладание острого течения над затяжным менее заметно при ОДП с нарушением герметизма плевральной полости. Генерализация гнойно-деструктивного процесса в легком и плевре встречаются чаще всего у детей грудного возраста и 1-3-х лет жизни, и сочетается септическим течением. Четко прослеживается поздняя госпитализация больных детей с осложненными формами ОДП в специализированный стационар из других непрофильных лечебных учреждений.

Возрастная особенность ОДП и связанная с этим тенденция генерализации или ограничению деструктивного процесса в легких и плевре позволили применить различные методы лечения. При этом интенсивная терапия послужила фоном, на котором применялись малоинвазивные, бронхоскопические и инструментальные методы, и включала одновременно использование лекарственных и других средств воздействия на бактерии, стимуляцию защитных сил макроорганизма, коррекцию нарушенных функций и показателей гомеостаза.

Третья группа — 40 здоровых детей от 1 мес. до 3-х лет, у которых проведено исследование ферментного статуса лейкоцитов периферической крови для сравнения с показателями больных детей.

В диагностике ОДП у, детей, наряду с данными анамнеза и обычными врачебными методами исследования, решающее значение мы придавали рентгенографии грудной клетки (в вертикальном положении в 2-х проекциях), которая производилась всем больным.

При наличии плевральных осложнений вторым по информативности диагностическим исследованием была пункция плевральной полости, которая производилась в этих случаях всегда.

С целью более глубокого изучения характера патофизиологических изменений, наступающих у больных ОДП, нами применялись цитохимические и лабораторно-биохимические методы исследований, характер которых представлен в таблице 2.

Таблица №2.

Цитохимические и биохимические методы исследования у больных детей.

: характер исследования кол — во больных

1 Сукцинатдегидрогеназа лимфоцитов 119

2 НАДФН2 — диафораза нейтрофилов 96

3 Щелочная фосфатаза нейтрофилов 118

4 Миелопер оксидаз а нейтр о филов 121

5 Определение содержания белка, белковых фракций, 84 гематокрита, сахара, билирубина, калия и натрия

в сыворотке крови.

2.2 Цитохимический метод исследования

В настоящей работе нами использован количественный цитохимический метод определения ряда дегидрогеназ и гидролаз в лимфоцитах и нейтрофилах периферической крови (Р.П. Нарцисов, 1969, 1970). Определение СДГ и НАДФН2-диафоразы основано на свойстве пара-нитротетразолия фиолетового при восстановлении в процессе реакции образовывать в местах локализации изучаемого фермента нерастворимые округлые, отдельно расположенные фиолетовые гранулы формазана. Активность дегидрогеназ и диафораз выражали числом гранул формазана в одном лимфоците или нейтрофиле.

Активность МО нейтрофилов определялась методом Грэхема-Кнолля (И. Тодоров, 1968). Подсчет вели в процентах с учетом степени насыщения клеток ферментом. Для объективизации результатов высчитывали средний цитохимический коэффициент (СЦК).

Активность ЩФ определялась методом азосочетания в модификации Р.П. Нарциссова (Л.К. Катосова, 1972), в основе которого лежит гидролитическое расщепление фосфатазой моноэфира фосфорной кислоты.

Освобождающийся в результате реакции нафтол вступает в реакцию с солями диазония, образуя в местах локализации фермента гранулы — продукт реакции -различной степени интенсивности окраски от розовых до интенсивно малиновых. Активность нейтрофилов ЩФ выражалась индексом (ФАН -фосфатазная активность нейтрофилов), отражающим соотношение высоко — и низкоактивных клеток.

2.3. Параметры внешней среды

Оценка влияния экологии на состояние внутренней среды организма у больных детей с ОДП продиктована рядом обстоятельств:

по своим климато — географическим условиям среднеазиатский регион Узбекистана характеризуется высокой температурой, мощной солнечной радиацией, низкой влажностью воздуха, которые могут вызвать значительное напряжение ряда физиологических функций организма человека.