Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние эфирных масел на повышение резистентности организма человека и санацию воздуха помещения

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Влияние эфирных масел на повышение резистентности организма человека и санацию воздуха помещения"

На правах рукописи

Шарапаева Мария Сергеевна

ВЛИЯНИЕ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ НА ПОВЫШЕНИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И САНАЦИЮ ВОЗДУХА ПОМЕЩЕНИЯ

Специальность 03.02.08 - Экология (биология)

Автореферат 005015672

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 т 20)2

Красноярск - 2012

005015672

Работа выполнена на кафедре химии ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева»

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Лесовская Марина Игоревна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Машанов Александр Иннокентьевич кандидат биологических наук, с.н.с. Макарская Галина Владимировна

Ведущая организация Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера СО РАМН

Защита диссертации состоится 23 марта 2012 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д.220.037.04. в ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 90. Тел./факс: (391)227-36-09.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан «/У »ФгбралЛ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор Г.А. Демиденко

Актуальность темы. К числу важнейших проблем биологии относятся экологически обусловленные нарушения здоровья человека, вызванные воздействием стресс-факторов, превосходящих по силе адаптационные возможности организма. Это приводит к ослаблению неспецифического иммунитета (Троценко, Журавлева, 2006). Состояние внутренней среды современных жилых и производственных помещений зачастую не только не защищает от экологических рисков, но и усугубляет их (Солдатченко, 2003; Лапин, Зеленков, 2007), однако оценка этого влияния и разработка способов компенсации находятся на начальном этапе. Одним из наиболее значимых стресс-факторов является микробиологическое загрязнение воздушной среды помещений. Микроорганизмы могут стать причиной как инфекционных, так и аллергических заболеваний в связи с нарушением микробицидности фагоцитов крови как клеточного звена резистентности организма человека. Поэтому поиск способов защиты воздушной среды помещений от микроорганизмов высоко актуален и отражён в Перечне критических технологий РФ (Пр-899 от 07.07.11): «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных», «Клеточные технологии».

Поскольку большинство возбудителей инфекций адаптированы к искусственным и синтетическим препаратам (Косинец, Стручков, 2004), возрастает интерес к таким природным факторам оздоровления (санации) среды, как эфирные масла. Феномен микробицидности некоторых эфирных масел давно известен, однако научные основы их адекватного применения для оздоровления воздушной среды и внутренней среды организма к настоящему времени разработаны недостаточно. С одной стороны, считается, что эфирные масла не оказывают негативного побочного влияния на организм и не вызывают привыкания, хотя эмпирически установлены ограничения по их использованию при особых физиологических состояниях (беременность) и отклонениях (аллергия, заболеваниях сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной и др. систем) (Дубровская, 2007; Ланкин и др., 2001). Это связывают с «индивидуальной непереносимостью», не имеющей четкого биологического определения, а также с неадекватной дозировкой ароматических препаратов. Однако научно обоснованных методик по расчету эффективных доз в ароматерапии не существует, а имеющиеся рекомендации опираются лишь на органолептические показатели.

С другой стороны, бактерицидное действие воздушной среды может быть обусловлено повышенным образованием аэроинов - супероксид-анион-радикалов (Ару-тюнян, 2000; Гольдштейн, 2002), в то же время порождающих намного более агрессивные вторичные радикалы кислорода. Имеющиеся в литературе данные о влиянии эфирных масел на баланс экзогенных и эндогенных свободных радикалов разрозненны, противоречивы и недостаточны для разработки рекомендаций по эффективному использованию этих природных соединений для повышения резистентности организма человека и оздоровления воздуха помещений.

Цель исследования. Оценить влияние природных эфирных масел на реактив-

ность фагоцитов крови и содержание микроорганизмов в воздухе помещения для снижения биологического загрязнения окружающей среды и повышения резистентности организма человека. Задачи исследования:

1) определить состояние резистентности группы практически здоровых людей по показателям радикал-опосредованной мнкробицидности фагоцитов крови;

2) установить характер и интенсивность радикал-направленного влияния эфирных масел в зависимости от их концентрации в абиогенных (гидрофобных и гидрофильных) и биогенных условиях in vitro с учетом селективности их влияния на продукцию первичных (супероксиданион-радикал) и вторичных свободных радикалов;

3) оценить влияние in vivo эфирных масел на функционально-метаболическую реактивность фагоцитов крови человека и на активность санитарно-показательных бактерий;

4) изучить антимикробное влияние in situ эфирных масел на численность микроорганизмов воздуха помещения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Под влиянием эфирных масел, обладающих свойствами гидрофильных проокси-дантов (апельсин, лаванда, кедр), устраняется подавление радикал-опосредованной микробицидной функции фагоцитов крови, что позволяет использовать прогноз in vitro на основе хемилюминесцентного микроанализа крови для индивидуального подбора эфирных масел как природного средства защиты практически здоровых людей от окислительного стресса in vivo.

2. Снижение микробиологического загрязнения воздушной среды помещений достигается с помощью эфирных масел, обладающих свойствами гидрофобных про-оксидантов (мята, лимон, грейпфрут), селективно стимулирующих продукцию супероксидных анион-радикалов как жизненно необходимых микробицидных компонентов воздушной среды.

Научная новизна. С помощью ингибиторного хемилюминесцентного анализа в контрастных экспериментальных условиях выявлены особенности радикал-направленных эффектов эфирных масел, что позволяет прогнозировать направленность и интенсивность их влияния на реактивность клеточного звена резистентности организма человека. Доказано, что для подобного прогноза значимость радикало-тропных свойств выше, чем компонентный состав. На основе системного подхода показано, что эфирные масла могут быть использованы для оздоровления как среды помещений, так и внутренней среды организма посредством стимулирующего влияния на функцию микробицидных клеток крови.

Практическая значимость. Результаты позволяют повысить эффективность практической ароматерапии, профилактики нарушений здоровья и целенаправленной коррекции обратимых нарушений окислительного баланса внутренней среды орга-

низма практически здоровых людей с помощью эфирных масел. Снижение функции фагоцитов как ранний маркер нарушения резистентности устраняется под влиянием эфирных масел апельсина, лаванды и кедра, применяемых респираторно в дозовом диапазоне 0,5-1 мкг/кг массы тела. Снижение в 2-5 раз микробиологического загрязнения воздушной среди производственных помещений и других мест скопления людей без вреда для организма человека обеспечивается использованием суспензий эфирных масел мяты, лимона и грейпфрута в концентрациях 8,62; 0,16 и 4,81 мг/мл соответственно.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК, - 4. Результаты исследования представлялись на международных, всероссийских, региональных научных и научно-практических конференциях: Красноярск, 2006, 2007, 2008; Ярославль, 2006; Новосибирск, 2006; Томск, 2008; Москва, 2008.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 177 страницах компьютерного текста и включает введение, три главы (обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты и их обсуждение), выводы, практические рекомендации, список литературы, приложения. Работа иллюстрирована 44 рисунками и 9 таблицами. Список литературы содержит 272 источника, в т.ч. 72 зарубежных.

Личный вклад автора. Получение и обработка первичных материалов, теоретический и статистико-математический анализ результатов, а также написание работы выполнены лично автором.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., проф. М.И. Лесовской, зав. лаб. ХМИ ЦКП СФУ A.A. Ефремову.

Глава 1. Литературный обзор

При анализе современной и зарубежной литературы по химическим и биологическим загрязнениям окружающей среды особое внимание уделено способам снижения микробиологического загрязнения среды с помощью природных соединений растительного происхождения (эфирных масел). Обобщены известные сведения по компонентному составу эфирных масел. Обоснована возможность использования хеми-люминесцентного анализа для оценки радикал-направленной активности эфирных масел.

Глава 2. Материалы и методы исследования

Обследованная выборка (и=163,115 женщин и 48 мужчин) включала практически здоровых студентов педагогического университета в возрасте 19-25 лет, находившихся в единых условиях обучения и проживания, чей объективный статус здоровья был подтвержден в ходе медицинского осмотра. Общая схема исследования представлена на рис. 1.

Этап

Содержание исследования

Оценка состояния резистентности организма практически здоровых людей 1 in = 163, 115 женщин и 48 мужчин 19-25 лет) по радикал-опосредованной микробицидности клеточного звена резистентности организма

выявление химическом чистоты и компонентного состава объектов исследования: 12 коммерческих эфирных масел (ООО «Аспера», Россия)_

Установление характера и интенсивности радикал-направленного влияния

1 Абиогенные условия Биогенные условия

гидрофильная модель Фентона гидрофобная модель Фентона липосомная модель фагоцитарная модель

)ценка влияния эфирных масел на организм in vivo:

определение дегидрогеназнои активности санитарно-показательных бактерий (E.coli) под влиянием эфирных масел _

определение радикал-опосредованной микробицидности клеточного звена резистентности организма человека (л=10) под влиянием эфирных масел с выявленными свойствами гидрофильных прооксидантов_

Оценка динамик численности микроорганизмов in situ (учебная лаборато-5 |рия) под влиянием эфирных масел с выявленными свойствами гидрофобных прооксидантов___

Рис. 1. Общая схема исследования

В работе использовали двенадцать эфирных масел фирмы ООО «Аспера» (Россия), полученных методом гидродистилляции из природных источников: апельсин сладкий, можжевельник обыкновенный, сосна обыкновенная, лаванда настоящая, иланг-иланг, эвкалипт шаровидный, пихта сибирская, мята перечная, грейпфрут, чайное дерево, кедр атласский и лимон. Эфирные масла в работе использовали в концентрационном диапазоне 10"' - 10"7 %о.

Степень очистки образцов от загрязнителей и химических поллютантов определяли на основе показателей преломления света и плотности с использованием рефрактометра «ИРФ-454Б» и аналитических весов «BJIP-200» (Бабаян, 1987). Компонентный состав образцов выявляли методом газовой хромато-масс-спектрометрии с использованием газового хроматографа серии Agilent Technologies 7890А (mass-det 5975С) на базе ЦКП СФУ «Наукоемкие методы исследования и анализа новых материалов, наноматериалов и минерального сырья» (Ткачев, 2008). Оценку антиокси-дантной и прооксидантной активности эфирных масел проводили с использованием латекс-стимулированной, люминол- и люцигенинзависимой хемилюминесценции (XJI) по Tono-Oka (1983) в модификации (Земсков, 1987) с использованием гидрофильного (пероксид водорода) и гидрофобного (льняное масло) субстратов окисления, а также фагоцитов крови человека (Пухова, 1990) либо липосомных мембран (Клебанов, 1988) в качестве источника биогенных свободных радикалов. Под моделью в работе понимали совокупность контролируемых условий, создаваемых вне жи-

вого организма для изучения особенностей функционирования системы во взаимосвязи с внутренними и внешними факторами. В работе использовали программно-аппаратурный комплекс «Биохемилюминометр 3606М» (СКТБ «Наука» КНЦ СО РАН), позволяющий количественно оценивать параметры кинетики XJI. Влияние эфирных масел на устойчивость мембран к окислительному стрессу исследовали с помощью липосомной модели (Лишко, Шевченко, 1987; Клебанов, 1988). При изучении влияния эфирных масел на функциональную активность фагоцитов крови людей полученные in vitro кинетограммы сравнивали с показателями in vivo после 12-дневного курса холодных ингаляций (утром и вечером, продолжительность ингаляции 5 минут) (Войткевич, 1999).

Выделение микробных тест-культур проводили аспирационным способом с помощью аппарата Кротова (Гомбоева, Инешина, 2006). Обработку помещения (учебная лаборатория аналитической химии КГПУ им. В.П. Астафьева) эфирными маслами проводили с помощью аппарата «Бриз» (НПО Ретон, Томск, Россия). Антимикробную активность эфирных масел оценивали по степени подавления дегидроге-назной активности тест-культур в выбранной питательной среде (Поздеев, 2008), рассчитывая минимально подавляющую концентрацию (МПК) эфирных масел в динамике (спустя час и 15 часов от начала инкубации с микробной суспензией). Санацион-ные свойства эфирных масел in situ определяли по степени снижения численности са-нитарно-показательных бактерий E.coli.

Статистико-математическую обработку результатов проводили с помощью программных пакетов Statictica 6.0 и Excel Microsoft Office 2000 (Юнкеров, 2002). Оценку характера распределения оцениваемых значений осуществляли с помощью d-критерия Колмогорова-Смирнова. Достоверность межвыборочных различий оценивали с помощью непараметрического Г-критерия Вилкоксона парных сравнений. Кластерный и факторный анализы проводили с использованием компьютерной статистической программы Statictica 6.0 (Гришакина и др., 2004; Дубров, 2000).

Глава 3. Результаты и их обсуждение 3.1. Активность клеточного звена резистентности организма практически здоровых людей В обследованной выборке были выделены три типа реактивности клеточного звена резистентности организма (рис. 2). У 76% обследованных людей кинетические показатели реактивности фагоцитов соответствовали норме. У 15% выборки ответ стимулированных фагоцитов находился в диапазоне 50 - 100%, а у 9% был снижен более чем в два раза. Данное состояние - гипореактивность фагоцитов - является одним из проявлений окислительного стресса, рядом авторов определяется как «пред-болезнь» и нуждается в коррекции.

доля выборки, %

Рис. 2.

Частота встречаемости рангов реактивности фагоцитов у обследуемых практически здоровых людей при стимулированной и нестимулированной хемилюминесценции

нормо

птер

3.2. Радикал-направленная активность эфирных масел в различных условиях in vitro 3.2.1. Влияние эфирных масел на продукцию свободных радикалов в гидрофильных условиях

Устойчивое антиоксидантное действие на всем интервале рассмотренных концентраций было обнаружено у эфирного масла сосны, тогда как шесть масел (пихта, грейпфрут, апельсин, эвкалипт, лаванда, кедр) оказывали прооксидантное действие (рис. 3).

Рис.3.

-»- децн-

сати- Индивидуальные и соче-танные эффекты влияния эфирных масел на продукцию свободных радикалов в гидрофильных условиях при деци-, сан-ти- и миллипроцентных ___1.. _ концентрациях

УШЫШ

« е

р < 0,05 под контролем ^критерия Стьюдента;

* - достоверные различия эффектов индивидуальных образцов относительно ЭМ мяты; **- достоверные сочетанные различия относительно индивидуальных.

Максимальный эффект (увеличение продукции СР на 80%), обратно пропорциональный концентрации, был выявлен у ЭМ лаванды (рис. 4).

апельсин

0,0001 к.

лаванда 0,01 я.

лаванда

0,001

пихта

0,0000001 *. цро

грейпфрут 0,0000001 ж.

лаванда

0,0000001 &

грейпфрут 0,0001 %>

трейпфрут 0,1«.

эвкалипт 0,001«.

0,0001«,

Рис. 4.

Кратность повышения продукции свободных радикалов под влиянием эфирных масел в гидрофильных условиях (по оси ординат - кратность снижения продукции СР, длина лучей диаграммы соответствует прооксидантной акгавности образца)

Ряд эфирных масел (можжевельник, иланг-иланг, мята, чайное дерево) в гидрофильных условиях достоверно не влияли на свободнорадикальный баланс.

3.2.2. Влияние эфирных масел на продукцию свободных радикалов в гидрофобных условиях В отличие от результатов в рамках гидрофильной модели, компонентный состав оказался значимым для проявления радикал-направленных эффектов в области не только высоких (10'1 %о), но и низких (физиологических) концентраций (10"2 %о -10'7 %о). Эфирные масла можжевельника, иланг-иланга, пихты, как и в предыдущем случае, достоверно не влияли на свободнорадшшльный баланс. Наблюдалась инверсия эффекта у эфирных масел лимона и кедра: проявлявшие антиоксидантные свойства в водной среде, они оказались прооксидантами в гидрофобных условиях (рис. 5).

Рис. 5.

Кратность повышения продукции свободных радикалов под влиянием эфирных масел в гидрофобных условиях (по оси ординат - кратность снижения продукции СР, длина лучей диаграммы соответствует прооксидантной активности образца)

грейпфрут

0,1%о

мята

0,0001%0

эвкалипт

лимон

0,001%о

чайное десево омт

лимон 0,000000 Шо

0.0196»

эвкалипт 0,0001%о

апельсин ЧГ 0,001%)

кедр 0,00196®

Результаты обработки данных, полученных в гидрофобной Фентон-модели методом многомерной статистики представлены на рис 6. Наиболее ярко выраженные кластеры образуют: 1) ЭМ мяты и грейпфрута; 2) ЭМ чайного дерева и эвкалипта; 3) ЭМ лаванды и сосны; 4) ЭМ апельсина, лимона и кедра; 5) ЭМ можжевельника, иланг-иланга и пихты. Напротив, эфирное масло лаванды (гидрофильный проокси-дант) в гидрофобной среде проявило антиоксидантную активность. Не изменился ан-тиоксидантный характер влияния эфирного масла сосны, а также прооксидантные эффекты, также не зависящие от условий среды, эфирных масел апельсина, эвкалипта и грейпфрута. По результатам факторного анализа (рис.7) можно констатировать, что в гидрофобных условиях антиоксидантная активность ЭМ существенно зависит от химической природы их доминирующих компонентов не только в области высоких концентраций, но и при разбавлении до физиологического диапазона.

Рис.6. Результаты кластерного анализа Рис.7. ЗБ-гистограмма плотности облака с использованием Евклидова расстояния точек в пространстве выявленных фак-методом Варда в рамках гидрофобной торов для гидрофобной модели Фентона модели

Значимость информации о компонентном составе ЭМ при этом возрастает, тем не менее антиоксидантный потенциал, который не аддитивен и не поддаётся математическим расчётам, может быть выявлен и ранжирован в модельных условиях, что и показали описанные выше результаты.

3.2.3. Влияние эфирных масел на резистентность липосомных мембран

Эффекты, обнаруженные в абиогенных гидрофобных условиях, в липосомной модели не только подтвердились, но и оказались еще более выраженными. Для эфирных масел эвкалипта и чайного дерева прооксидантный эффект был выражен в той же степени, как и в гидрофобной модели (рис. 8).

о 50 100 150 200 250 300 350 «0 Межкластерное расстояние

Компонентный состав

ОД о0-1 Антиоксшантная активность

к окислительному стрессу

В липосомной модели подтвердились, с одной стороны, антиоксидантные эффекты масла сосны, с другой стороны - прооксидантные эффекты масел лимона, эвкалипта, апельсина, чайного дерева, грейпфрута, лаванды, лимона и мяты.

Рис. 8.

Антиоксидантно-прооксидантный потенциал влияния эфирных масел в рамках липосомной модели

При этом ЭМ можжевельника и иланг-иланга вновь оказались инертными по отношению к перекисным процессам, напрямую связанным со свободнорадикальным окислением. Кроме них, к радикал-нечувствительным ЭМ в липосомной модели были отнесены ЭМ кедра и пихты.

Результаты обработки данных, полученных в рамках липосомной модели методом многомерной статистики, представлены на рис. 9. По влиянию на устойчивость липосом к окислительному стрессу были выявлены следующие группы кластеров: 1) ЭМ лаванды и сосны; 2) ЭМ чайного дерева, эвкалипта, апельсина, лимона, мяты и грейпфрута; 3) ЭМ можжевельника, пихты, иланг-иланга и кедра.

кедр иланг-иланг. пихта апельсин чайное дерево I эвкалипт Р можжевельник [ лимон| сосна н

лаванда Ь грейпфрут 1П_

мата

Диаграмма 12 случаев

Метод Вйрда Евклидово расстояние

2 4 6 8

Межкластерное расстояние

Рис. 9.

Результаты кластерного Анализа с использованием евклидова расстояния методом Варда в рамках липосомной модели

3.2.4. Влияние эфирных масел на продукцию свободных радикалов фагоцитами крови человека in vitro Прооксидантным влиянием на продукцию CP стимулированными фагоцитами крови человека характеризовались эфирные масла апельсина, лаванды и кедра (рис. 10).

Рис.10.

Изменение ХЛ-ответа стимулированных нормореактивных фагоцитов в зависимости от концентрации

1<Г ю" концентрация, %о

При этом статистически значимое увеличение продукции свободных радикалов под влиянием апельсина происходило в модели не только нормореактивных, но и ги-пореактивных фагоцитов.

Результаты, полученные в рамках фагоцитарной модели, объединяющей биогенные и абиогенные, а также гидрофильные и гидрофобные условия, дают суммарное представление о радикалотропной активности ЭМ в живой системе (рис. 11).

Абиогенные условия Биогенные условия

гидрофильная модель

АО кедр сосна

ПРО ' лаванда эвкалипт апельсин грейпфрут шихта лимон

ИН

можжевельник иланг-иланг чайное дерево мята

гидрофобная

АО лаванда

ТЛЮ х чайное дерево лимон эвкалипт апельсин

кедр грейпфрут мята ,

ИН

можжевельник

иланг-иланг

пихта

липосомная модель

АО Т ПРО лаванда сосна

лимон эвкалипт апельсин чайное дерево мята грейпфрут

ИН 4-

можжевельник иланг-иланг кедр пихта

(АО сосна

фагоцитарная модель

кедр

ИН

эвкалипт апельсин чайное дерево пихта лимон мята

грейпфрут

__/

можжевельник иланг-иланг

Рис. 11. Обобщённые результаты анализа радикалотропной активности ЭМ в рамках различных экспериментальных моделей (АО - антиоксидант, ПРО - прооксидант, ИН - инертный, подчеркивание - максимальный эффект)

3.2.5. Селективность влияния эфирных масел на продукцию первичных и вторичных свободных радикалов

Люминолзависимая люминесценция указывает на усиление продукции цитоток-сичных кислородных радикалов, образующихся в результате разложения пероксида водорода. Напротив, люцигенин-зависимая XJI регистрирует образование важных в физиологическом отношении супероксидных радикалов. При использовании хеми-люминесцентного зонда люцигенина были выявлены прооксидантные эффекты эфирных масел мяты, лимона и грейпфрута. Это указывает на высокую способность данных соединений стимулировать продукцию супероксидного анион-радикала, способного к образованию в воздушной (гидрофобной) среде и являющегося жизненно необходимым компонентом этой среды (Гольдштейн, 2002).

3.3. Влияние эфирных масел на свободнорадикальный баланс in vivo В эксперименте с участием десяти добровольцев, на протяжении двух недель ежедневно проводивших холодные ингаляции эфирными маслами апельсина, кедра или лаванды (утром и вечером), было установлено, что исходно сниженная реактивность фагоцитов нормализовалась (рис. 12). Приблизились к норме значения симметрии кинегограммы (под влиянием эфирного масла лаванды), высоты пика (масло кедра) либо оба параметра (масло апельсина). Таким образом, полученные результаты хорошо согласуются с полученными в моделях in vitro. Это означает, что под контролем экспрессного ХЛ-аиализа можно прогнозировать и целенаправленно корректировать радикал-опосредованную активность фагоцитарного звена резистентности организма под влиянием эфирных масел.

Рис. 12. Изменение кинетики ХЛ-ответа гипореактивных фагоцитов человека in vivo (п=10) под влиянием эфирных масел: 1 - ХЛа (контроль); 2 - ХЛ5 (контроль); 3 - ХЛа под влиянием эфирного масла; 4 - ХЛб под влиянием эфирного масла. По оси ординат - 1ти имп/с; по оси абсцисс - Ттах, мин

3.4. Антимикробная активность эфирных масел 3.4.1. Влияние эфирных масел на санитарно-показательные бактерии in vitro Результаты антимикробной активности эфирных масел представлены в таблице. Против кишечной палочки Е. coli наиболее эффективными оказались гидрофоб-

ные прооксиданты (эфирное масло мяты), что, по-видимому, связано со способностью стимулировать продукцию супероксиданион-радикала.

Антимикробная активность эфирных масел

№ Антимикробная активность ЭМ,

п/п Вид ЭМ МПК (мг/мл)

Кишечная палочка (лат. Escherichia coli)

1 ч 15ч

1 Кедр 20,10 80,40

2 Лаванда 15,72 62,90

3 Можжевельник 36,10 72,20

4 Апельсин 21,20 84,80

5 Сосна 82,70 82,70

6 Мята 8,62 17,25

7 Лимон 0,16 20,05

8 Чайное дерево 19,87 39,75

9 Иланг-иланг 11,11 11,11

10 Грейпфрут 4,81 19,25

11 Эвкалипт 42,90 42,90

12 Пихта 28,60 28,60

3.4.2. Влияние эфирных масел на численность микроорганизмов в воздухе помещений

Наиболее сильная санационная активность выявлена у эфирного масла мяты: через 30 мин после санации общее количество микробов снизилось на 82% по отношению к состоянию микрофлоры до санации (рис. 13).

Рис. 13.

Санационные эффекты эфирных масел (р < 0,05 под контролем Г-критерия Вилкоксона)

грейпфрут

Значительный санационный эффект наблюдался у ЭМ лимона (под влиянием которого наблюдалось снижение численности микроорганизмов на 77%) и ЭМ грейпфрута (снижение на 51%).

Отбор эфирных масел для санационного использования можно осуществлять на основе их радикалотропной активности. Наиболее эффективными природными средствами оздоровления воздушной среды производственных помещений могут быть эфирные масла, обладающие выраженными свойствами гидрофобных проокси-дантов.

Выводы

1. В результате изучения реактивности фагоцитарного звена неспецифического иммунитета практически здоровых людей (л=163) у 9% выборки выявлено резкое (более 50%) снижение реактивности фагоцитов как ранний (обратимый) маркёр срыва защитно-приспособительных механизмов в результате окислительного стресса.

2. По результатам ингибиторного хемилюминесцентного анализа 12 эфирных масел в биогенных и абиогенных условиях выявлены устойчивые антиоксиданты (сосна) и прооксиданты (эвкалипт и апельсин), характер и интенсивность радикал-направленного влияния которых не зависели от концентрации масел и лиофилыюсти среды. Остальные масла либо не влияли на продукцию свободных радикалов (можжевельник, иланг-иланг), либо эффект инвертировался в зависимости от условий, причем прооксидантные эффекты были выражены сильнее, чем антиоксидантные. Максимальные прооксидантные эффекты в гидрофильных биогенных и абиогенных моделях проявляли масла апельсина, лаванды и кедра, тогда как в гидрофобных биогенных и абиогенных моделях - масла мяты, лимона и грейпфрута.

3. С использованием радикал-специфичных хемилюминесцентных зондов установлено, что эфирные масла мяты, лимона и грейпфрута селективно стимулируют продукцию супероксиданион-радикалов, являющихся необходимыми микробицид-ными компонентами воздушной среды.

4. Показано, что прогноз in vitro с использованием хемилюминесцентного микроанализа крови позволяет осуществить индивидуальный подбор эфирных масел при холодной ингаляции для восстановления функционально-метаболической реактивности фагоцитарного звена резистентности, сниженной в результате адаптации к окислительному стрессу.

5. Высокой антимикробной активностью in vitro против санитарно-показательных микроорганизмов (кишечная палочка, E.coli) характеризовались (в порядке убывания эффекта) эфирные масла мяты, грейпфрута, лимона, пихты, лаванды, апельсина, обладающие свойствами гидрофильных или гидрофобных проок-сидантов.

6. По результатам исследований in situ эффективными и экономичными природными средствами оздоровления воздушной среды производственных помещений являются эфирные масла со свойствами гидрофобных прооксидантов (масла мяты, лимона, грейпфрута).

Практические рекомендации

1. Специалистам медицинского центра «Иммунологии и репродукции», центра аро-матерапии «Созвездие» г. Красноярска, а также потребителям, использующим эфирные масла для предупреждения и коррекции обратимых нарушений здоровья, учитывать разнонаправленность влияния эфирных масел в водных и жиросодер-жащих средах; осуществлять индивидуальный подбор ароматических смесей по результатам определения реактивности фагоцитарного звена резистентности организма человека с помощью экспрессного хемилюминесцентного анализа. Людям с гипореактивностью фагоцитарного звена неспецифического иммунитета применять холодные ароматические ингаляции эфирными маслами апельсина, лаванды и кедра.

2. Использовать для санации воздуха помещений эфирные масла со свойствами гидрофобных прооксидантов (мята, лимон, грейпфрут), стимулирующих продукцию активных форм кислорода как жизненно необходимых микробицидных компонентов воздушной среды, сотрудникам служб охраны труда (Государственная инспекция труда в Красноярском крае).

3. Полученные результаты включить в образовательный процесс при подготовке специалистов по дисциплинам «Экология», «Агроинженерия» и другим отраслям естествознания в ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет». Материалы работы внедрены в образовательный процесс (лекционные, элективные курсы и лабораторно-практические занятия по аналитической химии; вузовский компонент ГОС) в ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева» (акты внедрения от 26.10.2006, 14.12.2006,25.12.2006).

Основные положения диссертации опубликованы в работах: В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Шарапаева, М.С. Антиоксидантные свойства эфирных масел цветковых растений / М.С. Шарапаева, М.С. Спиридонова // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. -2007,-№2.-С. 40-45.

2. Шарапаева, М.С. Взаимосвязь бактерицидных и антиоксидантных свойств эфирных масел / М.С. Шарапаева // Современные проблемы науки и образования. -2011. - № 6; иКЬ:Ьир://\л™\у .science-education.ru/100-5067.

3. Шарапаева, М.С. Влияние эфирных масел на редокс-баланс внутренней среды организма человека / М.С. Шарапаева, М.И. Лесовская // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 2. - Ч. 2. - С. 85-89.

4. Шарапаева, М.С. Бактерицидность и радикалотропность эфирных масел сосны, эвкалипта и лимона / М.С. Шарапаева, М.И. Лесовская // Вестник КрасГАУ. -2012.-№ 2.-С. 132-136.

В сборниках научных трудов, докладов, журналах

5. Шарапаева, М.С. Влияние эфирных масел на редокс-баланс фагоцитов крови человека in vivo / М.С. Шарапаева, М.И. Лесовская // Приоритетные направления развития науки и технологий: доклады X Всероссийской научной гехннической конференции; под общ. ред. В.М. Панарина. - Тула: Инновационные технологии, 2011,- С. 72 - 73.

6. Шарапаева, М.С. Изучение шпиоксидантной активности эфирного масла георгина / М.С. Шарапаева, М.С. Спиридонова // Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг: материалы Межрегиональной научно-практической конференции, 25 мая 2006 г. - Красноярск: Изд-во КГТЭИ, 2006 - С. 318 - 321.

7. Шарапаева, М.С. Эфирное масло георгина как источник антиоксидантов / М.С. Шарапаева, М.С. Спиридонова // Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии: тезисы Всероссийской конференции с междунар. участием. - Улан-Удэ, 2006,-№2.-С. 124- 125.

8. Шарапаева, М.С. Антиоксидантная активность эфирного масла георгина какгусо-видного / М.С. Шарапаева // Рациональное природопользование: материалы Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению. -Ярославль: Изд-во ЯГУ, 2006. - С. 197 - 198.

9. Шарапаева, М.С. Антиоксидантные свойства эфирных масел цветковых растений / М.С. Шарапаева // Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ: материалы XI Международной экологической студенческой конференции (Новосибирск, 2006). - Новосибирск: Изд-во НГУ, 2006. - С. 154.

10. Шарапаева, М.С. Антиоксидантные свойства эфирных масел цветковых растений / М.С. Шарапаева // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: материалы X Международной научной школы-конференции студентов и молодых ученых. - Абакан: Изд-во ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 2006. - Т. 1. - С. 59 - 60.

11. Шарапаева, М.С. Сравнительная характеристика антиоксидантных свойств эфирных масел Campunula latifolia L. И Achillea Millefolium L./ М.С. Шарапаева // Успехи современного естествознания. - 2008. - № 2. - С. 121.

12. Шарапаева, М.С. Влияние эфирных масел на продукцию свободных радикалов / М.С. Шарапаева, М.И. Лесовская // Химическая наука и образование Красноярья: материалы научно-практической конференции КГПУ им. В.П. Астафьева (Красноярск, 16-17 мая 2008 г.). - Красноярск: Изд-во КГПУ им. В.П. Астафьева, 2008. -С. 57- 58.

13. Шарапаева, М.С. Оценка антиоксидантной активности эфирных масел с помощью хемилюминесцентного анализа / М.С. Шарапаева, М.И. Лесовская // Химия и химическая технология в XXI веке: тезисы IX Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов (Томск, 2008 г.). - Томск: Изд-во ТПУ, 2008.-С. 193-194.

14. Шарапаева, М.С. Эфирные масла дикоросов как регуляторы окислительных процессов / М.С. Шарапаева // Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека: сборник статей Всероссийской научно-практической конференции (Красноярск, 28 марта 2008 г.). - Красноярск: Изд-во КГТЭИ, 2008. - С. 217 - 221.

15. Шарапаева, М.С. Влияние эфирных масел на продукцию свободных радикалов в модели люминол-зависимой индуцированной хемилюминесценции / М.С. Шарапаева, М.С. Спиридонова, М.И. Лесовская // Окисление, окислительный стресс, антиокси-данты: доклады и тезисы Всероссийской конференции молодых ученых и III школы им. академика Н.М. Эммануэля (Москва, 2008 г.). - М„ 2008. - С. 283 - 285.

16. Шарапаева, М.С. Хемилюминесцентный анализ антиоксидантно-прооксидантных свойств эфирных масел с учетом их компонентного состава / М.С. Шарапаева // Экология и жизнь: сборник статей XVIII Международной научно-практической конференции (Пенза, апрель 2010 г.). - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. — С. 158-161.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 9.02.2012 Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1 Печать - ризограф. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 1607 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Шарапаева, Мария Сергеевна, Красноярск

61 12-3/1023

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Шарапаева Мария Сергеевна

ВЛИЯНИЕ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ НА ПОВЫШЕНИЕ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И САНАЦИЮ ВОЗДУХА ПОМЕЩЕНИЯ

Специальность 03.02.08. - Экология (биология)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата

биологических наук

На кописи

Научный руководитель: д.б.н., профессор Лесовская Марина Игоревна

Красноярск - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.... 5

ВВЕДЕНИЕ..................................................................... 6

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР...................................... 11

1.1. Основные виды загрязнений среды обитания человека........... 11

1.2. Проблемы загрязнения и санации воздушной среды закрытых помещений....................................................................... 17

1.3. Загрязнение среды, окислительный стресс и резистентность организма человека............................................................ 24

1.4. Методические подходы к оценке радикал-направленной

активности эфирных масел................................................... 42

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ......... 52

2.1. Общая схема исследования............................................. 52

2.2. Методы оценки химической чистоты

и компонентного состава эфирных масел............................... 55

2.2.1. Метод определения химической чистоты

эфирных масел.................................................................. 55

2.2.2. Метод газовой хромато-масс-спектрометрии

эфирных масел................................................................. 56

2.3. Метод исследования резистентности организма человека...... 59

2.4. Методы исследования радикал-направленной активности эфирных масел в абиогенных и биогенных условиях in vitro......... 63

2.4.1. Метод исследования радикал-направленной активности эфирных масел в абиогенных гидрофильных условиях............... 64

2.4.2. Метод исследования радикал-направленной активности эфирных масел в абиогенных гидрофобных условиях................ 65

2.4.3. Метод исследования радикал-направленной активности эфирных масел в биогенных условиях...................................... 66

2.5. Методы изучения антимикробной активности эфирных масел 67

2.5.1. Методика выделения микробных тест-культур.................. 67

2.5.2. Метод изучения влияния эфирных масел на активность санитарно-показательных бактерий........................................ 69

2.5.3. Метод изучения влияния эфирных масел на численность микроорганизмов в воздухе помещения.................................. ^

2.6. Методы статистической обработки результатов.................... 71

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ....................... 74

3.1. Активность клеточного звена резистентности организма практически здоровых людей.............................................. 74

3.2. Радикал-направленная активность эфирных масел

в различных условиях in vitro.............................................. yg

3.2.1. Влияние эфирных масел на продукцию свободных радикалов в гидрофильных условиях..................................... ^^

3.2.2. Влияние эфирных масел на продукцию свободных радикалов в гидрофобных условиях....................................... 92

3.2.3. Влияние эфирных масел на резистентность липосомных мембран к окислительному стрессу........................................ ^

3.2.4. Влияние эфирных масел на продукцию свободных

радикалов фагоцитами крови человека in vitro......................... 105

3.2.5. Селективность влияния эфирных масел на продукцию первичных и вторичных свободных радикалов......................... 116

3.3. Влияние эфирных масел на свободнорадикальный баланс

in vivo.............................................................................. 125

3.4. Антимикробная активность эфирных масел........................ 130

3.4.1. Влияние эфирных масел на санитарно-показательные бактерии in vitro............................................................... 130

3.4.2. Влияние эфирных масел на численность микроорганизмов

в воздухе помещений....................................................................................................................134

ВЫВОДЫ................................................................................................................................................137

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ........................................................................139

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................................140

ПРИЛОЖЕНИЕ..................................................................................................................................169

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЭМ - эфирные масла

АО - антиоксиданты

ХЛ - хемилюминесценция

АОЗ - антиоксидантная защита

СРО - свободнорадикальное окисление

ОАИ - отрицательные аэроионы

АФК - активные формы кислорода

АФА - активные формы азота

АФХ - активные формы хлора

ПОЛ - перекисное окисление липидов

АОА - антиокислительная активность

ПСР - продукция свободных радикалов

НЭ - направление эффекта

ГЖК - газовая хромато-масс-спектрометрия

ФЭК - фотоэлектроколориметр

ДМСО - диметилсульфоксид

СР - свободные радикалы

ХЛ-а - активированная хемилюминесценция

ХЛ-б - базальная хемилюминесценция

Я - светосумма хемилюминесценции

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. К числу важнейших проблем биологии относятся экологически обусловленные нарушения здоровья человека, вызванные воздействием стресс-факторов, превосходящих по силе адаптационные возможности организма. Это приводит к ослаблению неспецифического иммунитета [Троценко, Журавлева, 2006]. Состояние внутренней среды современных жилых и производственных помещений зачастую не только не защищает от экологических рисков, но и усугубляет их [Солдатченко, 2003; Лапин, Зеленков, 2007], однако оценка этого влияния и разработка способов компенсации находятся на начальном этапе. Одним из наиболее значимых стресс-факторов является микробиологическое загрязнение воздушной среды помещений. Микроорганизмы могут стать причиной как инфекционных, так и аллергических заболеваний в связи с нарушением микробицидности фагоцитов крови как клеточного звена резистентности организма человека. Поэтому поиск способов защиты воздушной среды помещений от микроорганизмов высоко актуален и отражён в Перечне критических технологий РФ (Пр-899 от 07.07.11): «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных», «Клеточные технологии».

Поскольку большинство возбудителей инфекций адаптированы к искусственным и синтетическим препаратам [Косинец, Стручков, 2004], возрастает интерес к таким природным факторам оздоровления (санации) среды, как эфирные масла. Феномен микробицидности некоторых эфирных масел давно известен, однако научные основы их адекватного применения для оздоровления воздушной среды и внутренней среды организма к настоящему времени разработаны недостаточно. С одной стороны, считается, что эфирные масла не оказывают негативного побочного

влияния на организм и не вызывают привыкания, хотя эмпирически установлены ограничения по их использованию при особых физиологических состояниях (беременность) и отклонениях (аллергия, заболеваниях сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной и др. систем) [Дубровская, 2007; Ланкин и др., 2001]. Это связывают с «индивидуальной непереносимостью», не имеющей четкого биологического определения, а также с неадекватной дозировкой ароматических препаратов. Однако научно обоснованных методик по расчету эффективных доз в ароматерапии не существует, а имеющиеся рекомендации опираются лишь на органолептические показатели.

С другой стороны, бактерицидное действие воздушной среды может быть обусловлено повышенным образованием аэроионов - супероксид-анион-радикалов [Арутюнян, 2000; Гольдштейн, 2002], в то же время порождающих намного более агрессивные вторичные радикалы кислорода. Имеющиеся в литературе данные о влиянии эфирных масел на баланс экзогенных и эндогенных свободных радикалов разрозненны, противоречивы и недостаточны для разработки рекомендаций по эффективному использованию этих природных соединений для повышения резистентности организма человека и оздоровления воздуха помещений.

Цель исследования: оценить влияние природных эфирных масел на реактивность фагоцитов крови и содержание микроорганизмов в воздухе помещения для снижения биологического загрязнения окружающей среды и повышения резистентности организма человека.

Задачи исследования:

1) определить состояние резистентности группы практически здоровых людей по показателям радикал-опосредованной микробицидности фагоцитов крови;

2) установить характер и интенсивность радикал-направленного влияния эфирных масел в зависимости от их концентрации в абиогенных (гидрофобных и гидрофильных) и биогенных условиях in vitro с учетом селективности их влияния на продукцию первичных (супероксиданион-радикал) и вторичных свободных радикалов;

3) оценить влияние in vivo эфирных масел на функционально-метаболическую реактивность фагоцитов крови человека и на активность санитарно-показательных бактерий;

4) изучить антимикробное влияние in situ эфирных масел на численность микроорганизмов воздуха помещения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Под влиянием эфирных масел, обладающих свойствами гидрофильных прооксидантов (апельсин, лаванда, кедр), устраняется подавление радикал-опосредованной микробицидной функции фагоцитов крови, что позволяет использовать прогноз in vitro на основе хемилюминесцентного микроанализа крови для индивидуального подбора эфирных масел как природного средства защиты практически здоровых людей от окислительного стресса in vivo.

2. Снижение микробиологического загрязнения воздушной среды помещений достигается с помощью эфирных масел, обладающих свойствами гидрофобных прооксидантов (мята, лимон, грейпфрут), селективно стимулирующих продукцию супероксидных анион-радикалов как жизненно необходимых микробицидных компонентов воздушной среды.

Научная новизна. С помощью ингибиторного хемилюминесцентного анализа в контрастных экспериментальных условиях выявлены особенности радикал-направленных эффектов эфирных масел, что позволяет прогнозировать направленность и интенсивность их

влияния на реактивность клеточного звена резистентности организма человека. Доказано, что для подобного прогноза значимость радикалотропных свойств выше, чем компонентный состав. На основе системного подхода показано, что эфирные масла могут быть использованы для оздоровления как среды помещений, так и внутренней среды организма посредством стимулирующего влияния на функцию микробицидных клеток крови.

Практическая значимость. Результаты позволяют повысить эффективность практической ароматерапии, профилактики нарушений здоровья и целенаправленной коррекции обратимых нарушений окислительного баланса внутренней среды организма практически здоровых людей с помощью эфирных масел. Снижение функции фагоцитов как ранний маркер нарушения резистентности устраняется под влиянием эфирных масел апельсина, лаванды и кедра, применяемых респираторно в дозовом диапазоне 0,5-1 мкг/кг массы тела. Снижение в 2-5 раз микробиологического загрязнения воздушной среды производственных помещений и других мест скопления людей без вреда для организма человека обеспечивается использованием суспензий эфирных масел мяты, лимона и грейпфрута в концентрациях 8,62; 0,16 и 4,81 мг/мл соответственно.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК, - 4. Результаты исследования представлялись на международных, всероссийских, региональных научных и научно-практических конференциях: Красноярск, 2006, 2007, 2008; Ярославль, 2006; Новосибирск, 2006; Томск, 2008; Москва, 2008.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 177 страницах компьютерного текста и включает введение, три главы (обзор литературы,

материалы и методы исследования, результаты и их обсуждение), выводы, практические рекомендации, список литературы, приложения. Работа иллюстрирована 44 рисунками и 9 таблицами. Список литературы содержит 272 источника, в т.ч. 72 зарубежных.

Личный вклад автора. Получение и обработка первичных материалов, теоретический и статистико-математический анализ результатов, а также написание работы выполнены лично автором.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., проф. М.И. Лесовской, зав. лаб. ХМИ ЦКП СФУ A.A. Ефремову.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные виды загрязнений среды обитания человека

Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение окружающей среды является одной из глобальных международных проблем [Покровский, 1993; Ревич и др., 2004]. Под загрязнением окружающей среды понимают изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных) в результате естественных или искусственных процессов, приводящих к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту.

По масштабам антропогенные изменения становятся сопоставимыми с природными, а в ряде случаев даже превышают их. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на людей, животных, растения, почву, здания и сооружения, снижает прозрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических сооружений. Снижение неблагоприятного воздействия загрязненной окружающей среды на состояние здоровья населения и соответственного его улучшение - одна из насущных задач общественного здравоохранения и экологической политики России [Авалиани и др., 2001; Стамова, Чеснокова, 2005]. Несмотря на декларированные принципы, эта задача еще очень далека от решения, поскольку указанные воздействия подконтрольны человеку в разной степени.

Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. В то же время человек и сам оказывается под нарастающим влиянием множества экологических

факторов (отдельных элементов среды, взаимодействующих с организмами) [Саловарова, 2007].

Традиционная классификация загрязнений по признаку их происхождения включает три группы [Smith, 2001]:

- абиотические: свет, температура, влажность и другие компоненты климата, состав воздуха, почвы;

- антропогенные: химические поллютанты, электромагнитное излучение, шум, вибрация, радиационное загрязнение и т.д. [Environment health perspect, 1996].

- биотические: микро- и макроорганизмы.

По другой общеизвестной классификации, основанной на масштабе воздействия, выделяют факторы (а следовательно, и загрязнения) глобальные, региональные и локальные. Эти три вида загрязнений тесно связаны между собой. Как правило, первичным является локальное загрязнение. Если скорость процесса загрязнения больше скорости естественного очищения, переходит в региональное и затем при накоплении количественных изменений - в глобальное изменение качества окружающей среды, для которого наиболее важным является временный фактор.

Большинство указанных выше абиотических и антропогенных факторов имеет глобальный или региональный характер. Так, в Красноярском крае одним из ведущих экологических факторов, неблагоприятно влияющих на условия жизни и здоровье населения, является техногенное загрязнение атмосферного воздуха [Унгуряну, 2010]. Источники загрязнения атмосферного воздуха многообразны, состав выбросов многокомпонентен, что обуславливает ухудшение качество воздушной среды населения мест Красноярского края [Стамова, 2005]. В течение 2006 - 2010 гг. наблюдается высокая химическая нагрузка

выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух на территории Красноярского края. Суммарный выброс загрязняющих веществ в 2006 году составил 2761,4 тыс. тонн в год, тогда как в 2010 году - 2897,57 тыс. тонн в год [Государственный доклад, 2011].

На протяжении 2006 - 2010 гг. уровень заболеваемости впервые выявленными болезнями обусловленными воздействием факторов окружающей среды, для населения Красноярского края в целом характеризуется тенденцией роста по классу болезней нервной системы, крови и кроветворных органов, злокачественным новообразованием, органов дыхания.

Темпы прироста уровня заболеваемости населения в 2010 году, по отношению к 2006 году, составили по болезням органов дыхания - 12,8% [Хилько и др., 2011; Тасейко, 2004]. В таблице 1 представлены показатели заболеваемости населения болезнями органов дыхания [Государственный доклад, 2011].

Таблица 1 - Уровень впервые выявленной заболеваемости, обусловленной воздействием факторов окружающей среды по Красноярскому краю

Класс болезни, нозологическая форма Год

2006 2007 2008 2009 2010

Случаев на 1000 чел., %о

Болезни органов дыхания, в т.ч. 260,2 273,9 280,3 309,1 293,5

- аллергический ринит 1,0 1,0 1,1 1,3 1,2

- астма, асматический статус 1,0 1,0 1,0 1Д 1,05

Органы дыхательной и иммунной системы поддерживают и сохраняют чистоту внутренней среды организма. Они выполняют барьерные функции, функционируя на границе раздела двух сред -

внешней и внутренней (гидрофобной и гидрофильной) [Гичев, 2003; Стамова, 2005]. В свою очередь, дыхательная и сердечно-сосудистая системы являются мишенью для большинства приоритетных поллютант