Тюменский государственный университет (г.Тюмень)

Эта статья опубликована сборнике научных трудов "Проблемы и перспективы современной науки" с материалами Четвертой Международной Телеконференции "Фундаментальные науки и практика" - Том 3 - №1. - Томск - 2011.

Сложность патогенеза вибрационной болезни объясняется полиморфностью и своеобразием ее проявления. Как правило, заболевание протекает с поражением нервной, сердечно-сосудистой систем, опорно-двигательного аппарата, рефлекторными нарушениями функции внутренних органов. В основе ее развития лежат сложные механизмы нейрогуморальных, нейрогормональных, рефлекторных и регуляторных расстройств. Длительное воздействие вибрационного стресса увеличивает деформабильность эритроцитов и изменяет лейкограмму. Этиологическим фактором развития вибрационной болезни является производственная вибрация. Сопутствующие производственные факторы, такие, как шум, охлаждение, статико-динамические нагрузки, вынужденная рабочая поза, могут способствовать более быстрому развитию патологического процесса и обусловить некоторые особенности клинической картины заболевания. Среди всех профессиональных заболеваний вибрационная болезнь занимает ведущее место. Она часто встречается у рабочих металлообрабатывающей, машиностроительной, металлургической, строительной, авиа - и судостроительной, горнодобывающей промышленности, на лесозаготовках, в сельском хозяйстве, на транспорте и во многих других отраслях народного хозяйства.
Механические колебания (вибрация) воспринимаются всеми тканями организма, но главным образом нервной и костной системой; последняя является хорошим проводником и резонатором вибрации.
Наиболее чувствительными к воздействию вибрации являются нервные окончания и прежде всего рецепторы кожного покрова дистальных отделов рук, подошвенной поверхности стоп. На вибрационное раздражение активно реагирует вестибулярный аппарат. Кроме того, вибрации больших частот могут оказывать на слуховой аппарат действие, близкое к действию шума.
Существенную роль в патогенезе вибрационной болезни играют как специфические, так и неспецифические реакции организма, отражающие адаптационно-компенсаторные процессы. До настоящего времени мало изучены вопросы исследования вязкоэластических свойств мембран эритроцитов при воздействии различных стрессирующих факторов.
Таким образом, целью нашей работы была оценка деформабильности эритроцитов крыс в состоянии стресса, вызванного механической вибрацией.
В соответствии с этим задачи нашей работы были следующие:
1.    Исследование влияния механических вибраций на лейкоцитарную формулу беспородных белых крыс.
2.    Исследование влияния механических вибраций на деформабильность эритроцитов крыс.
Исследования воздействия механических вибраций на организм
животных было выполнено на половозрелых беспородных крысах самцах, массой 100-200 грамм. Эксперимент проводился на 20 особях крыс. Все животные были разделены на две группы: опытная - 12 крыс и контрольная — 8 крыс.
Вибрационное воздействие на животных опытной группы производилось на специально сконструированной подвижной платформе. Вибрация платформы осуществлялась при помощи электродвигателя со специальным редуктором. Частота и амплитуда вибрации могли плавно изменяться. На платформу была прикреплена клетка, в которую помещались опытные животные. Частота механических колебаний составляла 10 Гц, амплитуда -5 мм. Время воздействия вибраций составляло 30 минут.
Все животные первоначально содержались в стандартных условиях вивария на полноценной диете. Опыты проводились в весенний период (март - апрель) днем с 12 до 16 часов.
После экспериментального воздействия проводились исследования реологических свойств крови. У животных забиралась кровь из надреза кончика хвоста в гепаринизированные капилляры,  определяли следующие показатели: общее количество лейкоцитов, процентное соотношение различных видов лейкоцитов. Оценивалась деформабильность мембран эритроцитов методом лазерной дифрактометрии [А.В.Белкин, С.А.Сторожок, 1991]. Для оценки деформабильности эритроцитов использовалось устройство, разработанное и сконструированное на кафедре анатомии и физиологии человека и животных Тюменского государственного университета (патент РФ №2236009).

В опытах с воздействием механических вибраций было зарегистрировано достоверное увеличение количества лейкоцитов 6,06±0,13×10⁹ /л по сравнению с контрольными показателями 4,20±0,27×10⁹ /л.

Таблица 1.

Лейкограмма беспородных крыс после вибрационного стресса (М±m)

Примечание: достоверность различий по сравнению с контролем:  * - Р < 0,05; **- Р < 0,01; *** - Р < 0,001.

Увеличение числа лейкоцитов при стрессах различного генеза возникает в результате выброса зрелых гранулоцитов из различных депо, главным образом из костного мозг [А.В.Белкин, 1996]. Нельзя исключить возникновения лейкоцитоза за счет мобилизации клеток из пристеночного пула в циркуляторный.
Не удивительно, что весьма информативным приемом оценки стрессорной реакции периферической крови, является расчет показателя лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов [С.В.Соловьев, 1989], так как они являются основными клетками, участвующими в проявлении специфической и неспецифической защиты организма.
Так, у опытных крыс, наблюдалось достоверное увеличение сегментоядерных и палочкоядерных нейтрофилов 27,73 ± 1,04 (р<0,01) и 1,36±0,19 в опытной, 17,60±1,06 и 0,94±0,21 в контрольной группах. Сегментоядерные нейтрофилы, являются одним из факторов неспецифической резистентности, так как обеспечивают фагоцитоз в тканях и на поверхности слизистых [С.А.Сторожок, С.В.Соловьев, 1992]. Что касается лимфоцитов, клеток, ответственных за специфический иммунитет, то нами было отмечено достоверное уменьшение количества лимфоцитов в опыте с механической вибрацией 68,92±1,87 (р<0,01) в отличие от контроля 77,8±1,03. Возможно, лимфоцитопения развивалась в результате возросшего выхода клеток из кровотока [С.А.Сторожок, С.В.Соловьев, 1992].
Известно, что стресс-реакция сопровождается развитием эозинопении [M.Bessis, N.Mohandas, C.Feo, 1980]. Это хорошо прослеживается по результатам наших опытов. Главная причина уменьшения числа эозинофилов заключалась в том, что происходит перераспределение их в ткани, хотя не исключено и торможение выхода эозинофилов из костного мозга в кровь.
У крыс, стрессированных механическими колебаниями, прослеживалось незначительное увеличение числа моноцитов по сравнению с контрольной группой. Моноциты способны трансформироваться в различные виды макрофагов, поэтому их роль в адаптационных реакциях велика. Одной из важных причин увеличения моноцитов является снижение экспрессии интегринов на моноцитах, что препятствует адгезии этих клеток к сосудистому руслу [M.Bessis, N.Mohandas, C.Feo, 1980].
На основании всего выше сказанного, мы можем сделать вывод о том, что длительная механическая вибрация, вызвала в организме животных сложную перестройку количественных показателей белой крови. Стереотипность этих изменений и послужило основанием для применения лейкоформулы в качестве маркера стрессорной реакции [S.Chien, K.L.P.Sung, R.Skalak, S.Usami, A.Tozeren, 1978].
Вибрационное напряжение ведет к качественному изменению эритроцитов циркулирующей в крови, то есть изменяются морфоцитометрические параметры красных клеток. Проводимые на кафедре анатомии и физиологии человека и животных эксперименты доказывают это.
В ответ на острый стресс возникает комплекс компенсаторных реакций. При этом организме развивается гипоксия. В ответ на это, почки увеличивают продукцию эритропоэтина. Данный процесс происходит из-за активации метаболизма арахидоновой кислоты в почечной ткани. В результате образуется простогландин и его производное 6-кето-простгландин 1, активирующие аденилатциклазу. Вследствие этого возрастает продукция цАМФ, необходимого для активации протеинкиназы, фосфорилирующей гидролазу, и это в итоге усиливает биосинтез эритропоэтина в почках [W.D. Corry, H.J.Meiselman, 1978].
За счет усиленной выработки эритропоэтина происходит мобилизация молодых эритроцитов из депо (костный мозг, селезенка), объясняет увеличение деформируемости эритроцитов через 1 час после вибрационного стресса.
Если сравнивать такие показатели как гематокрит, средний объем и диаметр эритроцитов в контрольной и опытной группах животных, отмечено достоверное увеличение всех этих значений в опытной группе. Увеличение гематокрита, отражающего  соотношение между объемами плазмы и форменными элементами крови, происходило, очевидно, из-за увеличения среднего объема и диаметра красных клеток крови. Это доказывает, что в кровь поступают макроциты (эритроциты с увеличенным диаметром) из различных депо. Молодые эритроциты характеризуются завершившимися процессами самосборки белкового скелета, и поэтому макроциты обладают высокой способностью к деформации.
Примечательным является еще и то, что повышение деформируемости при высоких показателях усилия сдвига, объясняется снижением вязкости внутренней среды эритроцита [W.D. Corry, H.J.Meiselman, 1978]. А в повышении деформабильности при низких значениях усилия сдвига, главная роль принадлежит вязкоэластическим свойствам мембраны.
Таким образом, на основании выше сказанного мы можем заключить, что деформируемость эритроцитов у животных, подвергнувшихся воздействию механических вибраций, стала возрастать через час после стресса, приближаясь к контрольному уровню за счет изменений на уровне мембраны клетки.
Возможно, увеличение деформируемости эритроцитов через час после вибрационного стресса, происходило за счет выброса молодых эритроцитов. Они обладают высокой способностью к деформации за счет усиленной утилизации глюкозы и высокой активности гликолитических ферментов.
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:
1.    Выявлен стрессорный характер в изменении лейкограммы беспородных крыс при механических вибрациях, что характеризовалось общим лейкоцитозом, нейтрофилезом, лимфопенией в периферической крови.
2.    Непосредственно после вибрационного стресса эритроциты беспородных крыс обладали достоверно более низкой деформируемостью по сравнению с эритроцитами, выделенными из крови крыс контрольной группы.
3.    Повышение деформируемости эритроцитов крыс через один час после стресса происходило за счет увеличения в циркуляции количества молодых клеток красной крови.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.    Белкин, А.В., Сторожок, С.А. Эктацитометрия - объективный метод оценки способности эритроцитов к деформации // Физиол журн. им. И.М. Сеченова. -1991, № 1. - С. 133 -138.
2.    Белкин, А.В. Эктацитометрическая характеристика деформабильности эритроцитов разных возрастных популяций в условиях нормального и напряженного эритропоэза: Дисс. канд. биол. наук. - Тюмень, 1996 - 121 с.
3.    Соловьев, С.В. О роли цитоскелета эритроидных клеток в механизме ответа системы эритрона на возмущающее воздействие // Автореф. дис. канд.мед.наук. - Челябинск, 1989. С. 19- 21.
4.    Сторожок, С.А., Соловьев, С.В. Структурные и функциональные особенности цитоскелета мембраны эритроцита // Вопр мед. химии. -1992, № 2. - С. 14-17.
5.    Bessis, M., Mohandas, N., Feo, C. Automated ektacytometry: A new method of measuring red cell indices and red cell quality // Blood Cells. -1980, Vol. 6. - P. 315-327.
6.    Chien, S., Sung, K.L.P., Skalak, R., Usami, S., Tozeren, A. Theoretical and experimental studies on viscoelastic properties of erythrocyte membrane // Biophys. J. -1978, Vol. 24. - P. 463.
7.    Corry, W.D., Meiselman, H.J. Deformation of human erythrocytes in a centryfugal field // Biophys. J. -1978, Vol. 21, - P. 19 - 34.