Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние озона на реологические свойства крови

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние озона на реологические свойства крови"

На правах рукописи

ПАВЛОВА Ольга Евгеньевна

-' I

ВЛИЯНИЕ ОЗОНА НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ

Специальность 03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1998

Работа выполнена на кафедре анатомии, физиологии и валеологии Московского педагогического государственного университета

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор АЛЕКСАНДРОВА Н.П.

доктор биологические наук, профессор КОНИЧЕВ A.C.

Официальные оппопенты:

доктор медицинских наук, профессор АЛЕКСАНДРОВ H.H.

доктор биологических наук, профессор БОБКОВ Г.А.

Ведущая организация: Институт Биохимической физики им. акад. Н.М. Эмануэля РАН

Запщта диссертации состоится "ХА. " 1998 года

в -\ Ь ^часов на заседании Диссертационного Совета К 053.01.01 в Московском педагогическом государственном университете по адресу: 129243, Москва, ул. Кибальчича, д. 6, корпус 4, ауд. 205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного Совета

ноября 1998 года

ХОЛМОГОРОВА Н.В.

Актуальность исследования. Природные и антропогенные вещества, представляющие потенциальную опасность здоровью людей, требуют тщательного изучения их воздействия на физиологические и биохимические функции организма. Одним 153 таких веществ является озон.

Исследование влияния озона на биосистемы актуально по целому ряду причин:

Во-первых, озон имеет чрезвычайно высокую реакционную способность и специфический спектр химических свойств. Благодаря этому он широко применяется в неорганическом синтезе, в текстильной промышленности, в производстве восков.

Во-вторых, токсичность озона усиливается с увеличением его концентрации в атмосфере, которое происходит из-за широкого применения озона в дезинфицирующих целях. Озон обладает бактерицидным, фунгицидным и антивирусным действиями. В связи с этим он широко применяется для очистки сточных вод и подготовки питьевой воды, для дезинфекции воздуха, стерилизации медицинских инструментов, увеличения сроков хранения сельскохозяйственной продукции.

В-третьих, имеются сведения об использовании озона в медицине для лечения различных заболеваний. Однако, наряду с этими данными, в литературе содержится информация о токсическом действии озона на.различные физиологические системы. Известно его повреждающее действие на легочную, эндокринную, сердечно-сосудистую, репродуктивные системы и на кровь. Эти сведения, тем не менее, весьма противоречивы: до конца не изучен механизм действия озона; нет критериев, позволяющих оценивать степень его токсичности; не установлен минимальный порог чувствительности к газу.

В этой связи особого внимания заслуживает изучение влияния озона на кровь, в частности, на ее форменные элементы, из которых наибольший интерес представляют эритроциты.

Эритроциты обладают деформируемостью, то есть способностью проходить через сосуды, диаметр которых меньше их собственного. Помимо этого, эритроциты являются самой многочисленной популяцией клеток в системе крови, определяющих структуру кровотока. Морфо-функциональные изменения эритроцитов сопровождаются нарушением текучести крови, что сказывается на кровоснабжении различных органов и тканей. Совокупность изменений таких показателей крови, как ее вязкость, агрегация эритроцитов, их деформиру-

емость, гематокрит и суспензионная стабильность крови, приводящих к нарушению трансорганного кровотока, называется синдромом гемореологических расстройств (Александрова Н. П., 1987). Бэтой связи проблема озонового влияния на кровь приобретает весьма актуальное значение.

Дель и задачи исследования. Целью настоящей работы является исследование влияния озона на реологические свойства крови.

В соответствии с этим были сформулированы следующие задачи:

- изучить влияние озона при различной экспозиции на реологические свойства крови in vitro: а) у практически здоровых людей, б) у крыс;

- изучить влияние озона при различной экспозиции на некоторые биохимические показатели крови in vitro: а) у практически здоровых людей, б) у крыс;,

- изучить влияние озона на реологические свойства крови in vivo: а) у практически здоровых людей, б) у крыс;

- изучить влияние озона на некоторые биохимические показатели крови in vivo: а) у практически здоровых людей, б) у крыс;

- выявить характер взаимосвязи между реологическими параметрами крови и некоторыми ее биохимическими показателями, формирующейся под действием озона.

Научная новизна работы. Впервые изучен комплекс гемореоло-гических нарушений, вызванных озоном, в условиях in vitro и in vivo.

Впервые выявлена взаимосвязь между перекисным окислением липидов эритроцитов, их деформируемостью и исходным уровнем суммарной антиоксидантной активности крови.

Определен индивидуальный порог чувствительности к озону. Установлено, что он зависит от исходного уровня суммарной антиоксидантной активности крови.

Научно-теоретическое и практическое значение работы.

Научно-теоретическое значение работы заключается в том, что в ней показано токсическое влияние озона на эритроциты. Механизм его действия реализуется через активацию перекисного окисления липидов крови. Степень гемореологических нарушений коррелирует со временем действия газа. Между перекисным окислением липидов эритроцитов, их деформируемостью и суммарной антиоксидантной активностью крови существует тесная взаимосвязь. Установленные фактические данные представляют теоретический интерес для соответствующих разделов экологической физиологии, биологии и меди-

цины.

Практическое значение работы определяется тем, что установленный индивидуальной порог чувствительности к озону определяется исходным уровнем суммарной антиоксидантной активности крови. Эти данные могут быть использованы в качестве теста для оценки устойчивости организма к токсическому действию окислителей, в том числе озона.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Под действием озона . как в опытах in vitro, так и в опытах in vivo, возникают изменения реологических и некоторых биохимических показателей крови. Степень их изменений зависит от продолжительности действия газа: чем длительнее воздействие, тем изменения более выражены.

2. Гемореологические параметры изменяются под действием озона в зависимости от исходного уровня суммарной антиоксидантной активности крови: чем вше исходная антиоксидантная активность крови, тем ниже степень гемореологических нарушений.

3. Озон активирует перекисное окисление липидов, изменяет мембранную структуру эритроцита и снижает его эластические свойства. Между деформируемостью эритроцитов, перекисным окислением липидов эритроцитов и суммарной антиоксидантной активностью крови существует тесная взаимосвязь.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на VI научно-практической конференции по проблемам физического воспитания учащихся "Человек, здоровье, физическая культура и спорт в изменяющемся мире" (Коломна, 1996), на Первом Российском конгрессе по патофизиологии "Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы." (Москва, 1996), на научной сессии по итогам научно-исследовательской работы МПГУ им. В.И.Ленина (Москва, 1997), на конференции молодых ученых "Системные основы жизнедеятельности" (Москва, 1998).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

Объем и структура диссертации. Материалы диссертация изложены на страницах машинописного текста и состоят из введения, обзора литературы, характеристики материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, ^заключения, выводов. Список цитируемой литературы включает источника (W.отечественных и'.'к зарубежных). Работа содержит 1>. рисунков и ͧ. таблиц.

- -

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Характеристика экспериментального материала

Объектом исследования служила кровь практически здоровых людей и кровь крыс линии Вистар. Нами были проведены эксперименты in vivo и in vitro, целью которых было изучение влияния озона на реологические и некоторые биохимические свойства крови.

Забор крови у людей (20 мл) производили из локтевой вены. У крыс (3 мл), находящихся в станке, кровь брали из хвостовой вены методом отсечения хвоста. Кровь в пробирке стабилизировали сухим гепарином фирмы "Рихтер" (Венгрия) в концентрации 500 мкг на 1 мл крови или цитратом натрия (концентрация 3,8%).

В эксперименте in vivo добровольцы (9 человек) и крысы (18 особей) вдыхали кислород-озоновую смесь в течение 120 минут, с концентрацией озона 400 мкг/м3. У добровольцев кровь забирали до воздействия и сразу же после прекращения воздействия газа, у крыс только после влияния газа. В качестве контроля использовалась кровь крыс, не подвергавшихся воздействию озона.

Добровольцы и крысы были помещены в озонированную среду (плохо вентилируемую комнату с низкими потолками) с концентрацией газа в воздухе ~ 400 ыкг/м3. Данная концентрация в 2 раза превышает ЦЦК. Озон в концентрации 400 мкг/м3 и выше образуется во многих современных производствах как побочный продукт, а также возникает при его использовании в кзчестве дезинфицирующего средства. Определение концентрации озона проводили через кавдые 30 мин по общепринятой методике с использованием нейтрального забуференного раствора йодида калия (Saltzman В.Е., 1958). Измерения проводили на спектрофотометре MPC-БОЛ фирмы "Шимадзу" (Япония) при длине волны равной 352 нм.

В опытах in vitro кровь барбатировали кислород-озоновой смесью при комнатном освещении и температуре 20°С в течение 15 и 50 минут со скоростью потока 40 мл/мин. Концентрация озона в газовой смеси составляла 400 мкг/мл. Озон данной концентрации находит применение при лечении целого ряда заболеваний (Rilling S., 1984; Vierbahn Renate, 1984). В качестве контроля в эксперименте in vitro использовали образцы крови без барбатации газовой смесью. Нами была исследована кровь 132 практически здоровых людей и 68 крыс.

Для установления того факта, что при воздействии кислород-озоновой смеси определяющим является влияние озона, а не кислорода, в качестве контроля в опытах in vitro использовалась не только кровь, не подвергавшаяся какому-либо воздействию., но и

кровь, барбатированная чистым кислородом (условия были те же, что и в опытах с озонированием).

Характеристика методов исследования Методы исследования реологических показателей крови

1 Вязкость крови и вязкость плазмы крови определяли на ротационном вискозиметре "Low-Shear" (Швейцария) при скоростях сдвига 5,96 сек"1, 27,7 сек"1, 128,5 сек""1 и 128,5 сек-1 соответственно.

2 Агрегацию эритроцитов определяли по методике Александровой Н.П. (1977) на ФЭК-56М.

3 Определение деформируемости эритроцитов осуществляли по методу Teltell Р. (1972). Для фильтрования использовали фильтры фирмы "Sartorius" (Германия) диаметром 5 микрон.

4 Определение гематокрита производили на специальной гема-токритной центрифуге фирмы "Kit" (ОНА), снабженной специальной шкалой и набором капилляров.

5 Суспензионную стабильность крови определяли по методу Kernick D. (1874) по скорости оседания эритроцитов при гематок-рите 0,27 л/л. Определение суспензионной стабильности крови производили параллельно исследован™ агрегации эритроцитов.

6 Осмотическую резистентность эритроцитов определяли спект-рофотометрически при 578 нм и оценивали как процент гемолизиро-ванных клеток в 0,4% растворе NaCl. Аугогемолиз определяли при той же длине волны после 4 часов инкубации крови при температуре 37°С. Образовавшийся метгемогдобин был исследован путем измерения оптической плотности супернатанта при 631 нм.

Методы исследования биохимических показателей крови

1 Перекисное окисление липидов эритроцитов (ПОДэ) и плазмы крови (ПОЛп) определяли по методу Гончаренко м.С, и Латиновой A.M. (1985) и оценивали по реакции малонового диальдегида (ВДА) с тиобарбитуровой кислотой отдельно в плазме и в эритроцитах.

2 Суммарную антиокс-идантную активность крови (АОА) определяли по методу Промыслова М.Ш, и Демчук М.Л. (1990) на спектрофотометре МРС-50Л.

3 Активность глюкозо-6-фосфат—дегидрогеназы определяли по методу Motulsky в модификации йдельсон Л.И. и Жуковской Е.Д. (1982). Одновременно проводили измерения гематокрита. Активность фермента оценивали в мкмоль или нмоль НАДФН на 1010 эритроцитов в минуту.

Полученные результаты обрабатывали статистически при помощи

- о -

компьютерной программы "микростат". Статистическую достоверность различий оценивали с помощью t - критерия Стьюдента, достоверным считали отличия при Р < 0,05. Корреляционный анализ проводили по методу Полякова И.В. и Соколовой Н.С. (1975).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование реологических свойств донорской крови после озонового воздействия in vitro. Результаты исследований влияния озона на реологические и изучаемые биохимические показатели крови практически здоровых людей представлены в Табл.1.

Установлено, что вязкость крови после 15 мин озонового воздействия статистически достоверно возросла на 93%, 89% и 85% соответственно при скоростях сдвига 5,96, 27.7 и 128,5 сек-1. .Вязкость плазмы крови после 15 мин барбатации крови озоном увеличилась на 55% (Р < 0,05). После 60 мин влияния озона при тех же условиях моделирования кровотока было отмечено дальнейшее статистически достоверное увеличение вязкостных показателей крови по сравнению с контролем. Степень изменения вязкости крови и плазмы при 60 мин экспозиции озоном превышала аналогичные показатели, по сравнению с 15 мин влиянием газа., на 59%, 56%, 52% и 19% соответственно (Р < 0,05).

Такой показатель, как агрегация эритроцитов под действием озона в течение 15 мин, возрос на 41% (Р < 0,05). Совершенно другая картина наблюдалась после 60 минутного влияния озона. Агрегация эритроцитов, как процесс, отсутствовала и под микроскопом можно было видеть разобщенные и равномерно расположенные эритроциты .

Деформируемость эритроцитов после барбатирования крови озоном в течение 15 мин снизилась на 38%, а после 60 мин - на 71 % (Р < 0,05).

Гематокрит после озонового влияния в течение 15 минут возрос на 35%, после 60 минутного воздействия - на 68%.(Р < 0,05).

Скорость оседания эритроцитов, характеризующая суспензионную стабильность крови, после 15 мин влияния озона увеличилась на 111% (Р < 0,05). А после 60 мин барбатации крови озоном этот показатель крови статистически достоверно уменьшился на 69 %.

Осмотическая резистентность эритроцитов после 15 и 60 минутного действия озона возросла на 53 и 85% соответственно, о чем свидетельствует уменьшение свободного гемоглобина (Р < 0,05). После инкубации крови в течение 4 часов при температуре 37°С наблюдалось увеличение количества гемолизированных клеток.

Табл.1

Изменение реологических и биохимических показателей крови практически здоровых людей и крыс под действием озона in vitro

условия эксперимента исследуемые показатели 1 i практически здоровые j крысы t ь) люди ) |

контроль озон 15 мин озон 1кон- озон 60 мин троль 15 МИН озон 60 мин

реологические показатели крови (па=30, пь=6)

вязкость крови (сП) 9,56 ± 0,672 18,45*+ Г. 294 24.08*+ 1,934 12.77+ 1,512 30,96*+ 2,947 42.97 * ± 3,881

вязкость плазмы крови (сП) 1.254 ± 0,0386 1,944"+ 0,07'25 2,182*+ 0,0801 1,653± 0,0594 2,671*± 0,0951 з,103*+ и,iооо

агрегация эритроцитов (%■) 37.81 ± 1,327 53.30*+ 2,163 нет 39.51 + 2,470 66,49*± 3,864 нет

деформируемость эритроцитов (мл/Змин) 5,76 + 0,364 3,58"+ 0,198 1,69*± 0,081 7,24 + 0,765 3,01"+ 0,297 1.58*+ 0,164

гематокрит ДО 45+1,2 61"±1,9 76*+2,0 57 ±3,3 8б*±3,9 100*+4,1

СОЭ (мм/час) 7,ЯЗ ± 1,026 16.48*± 1,859 2,45*+ 0,312 ---- ---- ----

осмотическая резистентность эритроцитов (X гемолизиро-ванных клеток) 67,71+ 2,14 51,82*± 1,508 9,93*± 0,492 ---- ---- ----

аутогемолиз (% гемолизиро-ванных клеток) 6.73± 0,54 12.31"+ 0,945 15,98*± 1,429 ---- ---- ----

биохимические показатели крови (па=16, пь=6)

концентрация ?4ДА в плазме крови (мкмоль/ мл плазмы) 0.892 + 0,0390 1,427*+ 0,0753 1,668*+ 0,0827 0,783+ 0,0415 1,326*± 0,0793 1.581*± 0,1012

концентрация МДА в эритроцита;'? (мкмоль/мл эритромасс-ы) 8,64+ 0,033 14,60*+ 0,391 17,59*+ 0,388 8.95± 0,724 16,74*+ 0,982 18,81*+ 1,098

активность Г-6-Ф-ДГ (МКМОЛЬа/МИН/ НМОЛЬь/МИН/101и эритроцитов) 19.21 + 1,614 31,07*+ 2,053 38,58*± О 1СП 214,52+ 17,11 339,19 + 20,188 417,61*+ 23,75

суммарная АОА крови (%) 69 + 2,2 85*± 2,9 95*+ 3,2 ---- ---- ----

* - достоверность различий Р < 0,05 относительно контроля

Концентрация свободного гемоглобина статистически достоверно возросла в 1,8 и 2,4 раза по сравнению с контролем после 15 и 60 мин влияния озона.

Особого внимания заслуживает тот факт, что после 15 и 60 мин экспозиции крови озоном в донорской крови обнаруживается повышенное содержание метгемоглобина.

Содержание ЩА в плазме крови после 15 мин действия озона возрастало на 60%, барбатация крови озоном в течение 60 мин приводила к увеличению этого показателя на 87% (Р < 0,05). Нами установлено, что интенсивность образования ЩА в эритроцитах достоверно увеличилась после 15 мин действия озона на 69%, после 60 мин - на 104% (Р < 0,05).

Активность ключевого фермента пентозофосфатного цикла -глюкозо-6-фосфат—дегидрогеназы под действием озона в течение 15 мин увеличилась на 62% , после 60 мин барбатации крови этим газом активность фермента возросла на 101% (Р < 0,05).

Суммарная антиоксидантная активность крови под действием озона в течение 15 и 60 мин статистически достоверно увеличилась на 24 и 38% соответственно (Р < 0,05).

Исследование реологических свойств крови крыс после озонового воздействия ш у^го. Результаты исследований влияния озона на реологические и биохимические показатели крови крыс представлены в Табл.1.

Выявлено, что вязкость крови крыс увеличилась после 15 мин воздействия озона при скоростях сдвига 5,96, 27,7 и 128,5 сек-1 на 142, 139 и 129% соответственно. Вязкость плазмы крови при этой же экспозиции озоном возросла на 62% (Р < 0,05). После 60 мин действия газа вязкость цельной крови увеличилась в 3,36, 3,27 и в 3,15 раза соответственно различным скоростям сдвига, а вязкость плазмы - на 88% (Р < 0,05).

Агрегация эритроцитов после барбатации крови озоном в течение 15 мин возросла на 68% (Р < 0,05). А 60 минутное воздействие газа сопровождалось также, как и в случае с донорской кровью, исчезновением агрегационного процесса. Микроскопическое исследование продемонстрировало полное разобщение клеток.

Озон вызывал статистически достоверное снижение фильтруе-мости эритроцитов на 58% и на 78% соответственно при 15 и 60 мин экспозиции газом, что свидетельствует об ухудшении деформируемости эритроцитов.

Гематокрит после 15 мин барбатации крови озоном увеличился

на 50%, а после 60 мин влияния он возрос на 75% (Р < 0,05).

Под действием озона в течение 15 и 60 мин содержание МДА в плазме крови увеличилось на 69% и 102% соответственно (Р < 0,05). Концентрация ЗДА в эритроцитах статистически достоверно возросла после 15 мин барбатации крови кислородом на 87%, а после 60 мин - на 110% (Р< 0,05).

Активность глюкозо-6-фосфат—дегидрогеназы после 15 мин влияния газа увеличилась на 58, а после 60 мин - на 95 % (Р < 0,05).

В серии опытов In vitro по изучению влияния чистого кислорода на реологические и биохимические показатели крови нами получены результаты аналогичные тем, что и в опытах при барбатации крови озоном. Установленные изменения носили однонаправленный характер. Через 15 мин влияния кислорода статистически достоверным изменениям подверглись такие показатели крови практически здоровых людей, как гематокрит и осмотическая резистентность эритроцитов. Однако степень их изменений была ниже по сравнению со сдвигами этих же показателей под действием озона при том же времени воздействия.

Статистически достоверные изменения всех изучаемых показателей наблюдались после 60 мин барбатации крови кислородом. Исключение составил такой показатель крови крыс как активность глю-козо-6-фосфат--дегидрогеназы. Но уровень гемореологических и биохимических изменений под действием кислорода при 60 мин экспозиции при изучении всех показателей оказался ниже, чем при воздействии озона за тот же период Бремени. К тому же эффект от 60 мин действия кислорода на изучаемые показатели крови оказался ниже, чем эффект 15 мин влияния озона. Таким образом, сравнение уровней гемореологических и биохимических изменений после воздействии чистым кислородом и озоном при одинаковом времени воздействия показало, что токсическое действие озона значительно превышает воздействие ислорода. По этой причине влиянием кислорода на реологические показатели крови в дальнейших исследованиях практически можно пренебречь. Тем не менее следует иметь ввиду, что кислород при длительных экспозициях в смеси с озоном может потенциировать эффект последнего.

Анализ полученных результатов свидетельствует о некоторых закономерностях токсического действия озона в концентрации 400 мкг/мл на реологические и исследуемые биохимические показатели крови практически здоровых людей и крыс в условиях in vitro.

Результаты исследований in vitro продемонстрировали единообразие токсического действия озона в эксперименте in vitro: озон вызывает однонаправленные изменения исследуемых параметров как у людей, так и у крыс.

Под действием озона развивается комплекс гемореологических расстройств, проявляющихся в повышении вязкости цельной крови и плазмы, изменении агрегационной активности эритроцитов, снижении их деформируемости , нарушении суспензионной стабильности крови, увеличении гематокрита и изменении осмотической резистентности эритроцитов. Биохимические показатели после воздействия газа изменялись следующим образом: увеличилось содержание ЩА в плазме крови и в мембранах эритроцитов, наблюдалось увеличение активности глюкозо-б-фосфат--дегидрогеназы и суммарной ан-тиоксидант-ной активности крови.

Полученные данные свидетельствуют о том, что влияние озона в условиях in vitro проявляется уже после 15 мин барбатации крови газом и его токсическое действие на гемореологические свойства и изучаемые биохимические показатели крови значительно возрастают при увеличении времени экспозиции.

По данным Калера Г.В. (1386) мембраны эритроцитов непроницаемы для озона и, следовательно, именно в плазматической мембране происходят процессы окислительной деструкции. В литературе имеются данные о наличии двух объектов озонового воздействия -белках и липидах (Goldstein B.D., 1S69; Chow С.К., Tappel A.L., 1976; Freeman В.A., Mudd J.В., 1981; Tilton Beverly E., 1989).

Возможным механизмом нарушения реологических свойств крови под действием озона является изменение интенсивности ПОЛ эритроцитов и ПОЛ плазмы.

При исследовании состояния липидов в эксперименте in vitro нами были получены данные о возрастании в эритроцитах под действием озона концентрации ЩА, что свидетельствует об увеличении интенсивности ПОЛ эритроцитов. Это в свою очередь тесно коррели-' рует с резким снижением деформируемости эритроцитов. Можно предположить, что озон данной концентрации воздействует не только на липиды, но и на белки мембран эритроцитов и плазмы крови, что подтверждают данные литературы о наличии двух объектов озонового влияния.

Нарушение состояния мембран приводит к тому, что эритроциты теряют свою способность проходить через микрососуды, диаметр которых меньше их собственного. Более того, эритроциты лишаются

своей естественной формы. По этой причине у них исчезает возможность поддерживать структуру кровотока; нарушается их пространственная ориентация и способность компактно упаковываться в "монетные" столбики. Как следствие усиливается агрегация и значительно возрастает вязкость цельной крови (Dintenfas L., 1971). Такая картина выявляется после 15 минутной барбатации крови озоном. Еще одной причиной усиления агрегационного процесса является возрастание вязкости плазмы крови, которое происходит вследствие окисления липидов и нарушения структуры белков плазмы крови под действием озона. Усиление агрегации эритроцитов в условиях повышенной вязкости плазмы крови сопровождается снижением суспензионной стабильности крови. Явление полного разобщения клеток наблюдается после 60 мин влияния озона и характеризуется высокой суспензионной стабильностью крови.

Под действием озона в условиях in vitro, вероятно, происходят определенные изменения состояния белков и липидов, обуславливающих, с одной стороны, проницаемость мембраны, а с другой стороны - цитоскелет эритроцитов. Как следствие, изменяются осмотическая резистентность эритроцитов и их деформируемость.

Таким образом, непосредственное воздействие озона на мембраны эритроцитов In vitro, а также его влияние на липиды и белки плазмы приводит к ригидности этих клеток, изменению их формы и объема. Эти изменения, по-видимому, являются причиной значительного роста гематокрита, выявленного наш в ходе эксперимента. Клетки, потерявшие возможность компактной упаковки, занимают больший объем при их неизменном количестве.

Еще один немаловажный факт, подтверждающий токсическое действие озона in vitro непосредственно на эритроциты - это значительное повышение в озонированной крови метгемоглобина - нефизиологического соединения гемоглобина. В связи с тем, что важное значение в транспорте кислорода по сосудистой системе отводится таким микрореологическим характеристика},) эритроцитов, как эластичность их мембран и внутренняя вязкость гемоглобина, появление метгемоглобина еще раз подтверждает токсическое влияние газа на кислород-транспортную функцию крови.

На мобилизацию защитных свойств эритроцитов от действия озона в условиях in vitro указывают полученные данные об увеличении активности фермента пентозофосфатного цикла - глюкозо-6-фосфат— дегидрогеназы.

В результате наши исследований было установлено, что озон

даже в условиях in vitro вызывает активацию суммарной антиокси-дантной системы крови, что соответствует данным литературы (Иванов И.И., 1986)

Исследования in vitro позволили установить взаимосвязь между перекисным окислением липидов эритроцитов, их морфо-функцио-нальным состоянием и основными реологическими параметрами крови в результате влияния озона концентрацией 400 мкг/мл.

Исследование реологических свойств крови добровольцев после озонового воздействия in vivo. Результаты исследований влияния озона на реологические и биохимические показатели крови добровольцев представлены на Рис.1. У добровольцев уже через 25 мин вдыхания газа появились признаки его воздействия: слезоточение и резь в глазах, першение в горле.

Вязкость крови при всех исследуемых скоростях сдвига увеличилась: при 5,96 сек-1 - на 23%, при 27,7 сек-1 - на 11%, при 128,5 сек-1 - на 9%. Вязкость плазмы крови, измеренная при 128,5 сек"1, увеличилась на 15%.

Агрегация эритроцитов под действием озона у испытуемых возросла на 17%, деформируемость эритроцитов снизилась на 46%. Ге-матокрит под действием озона увеличился на 12%. Скорость оседания эритроцитов, характеризующая суспензионную стабильность крови, после озонового воздействия увеличилась на 36%. Осмотическая резистентность эритроцитов после вдыхания добровольцами озона возросла на 46%. После инкубации крови добровольцев, подвергшихся влиянию озона, интенсивность аутогемолиза увеличилась в 1,67 раза относительно контроля.

После воздействия озона на добровольцев концентрация ОДА плазмы крови и концентрация МДА эритроцитов увеличивалась на 37% и 52% соответственно. Активность глюкозо-б-фосфат--дегидрогеназы возросла на 33%. Суммарная антиоксидантная активность крови под действием озона увеличилась на 20%.

Анализ полученных результатов свидетельствует, что озон в исследованиях in vivo вызывает изменения реологических и биохимических показателей крови у людей аналогичные тем, что были получены в эксперименте in vitro.

Результаты экспериментальных исследований, проведенных на крови практически здоровых людей в условиях in vivo не являются статистически достоверны},¡и относительно контроля. В наблюдениях in vivo изменения реологических и биохимических показателей крови имели свои особенности, по сравнению с подобными показателями

кровь практически здоровых людей

кровь крыс

ВЯЗКОСТЬ

крови

вязкость плазмы крови

¡агрегация II'" | эритроцитов

] деформируемость £ ] эритроцитов

гематокрит

1 скорость 4 оседания эритроцитов

осмотическая

резистентность

эритроцитов

аутогемолиз

ПОЛ плазмы крови

ПОЛ

эритроцитов

активность тюкозо->_>*] - 6- фосфат-детд-рогеназы

I®

антиоксидантная

активность

крови

КрОБИ IR Vlt-ГО.

Среди S обследованных добровольцев двое оказались толерантными к воздействию озона. Об этом свидетельствовало отсутствие каких-либо изменений реологических и биохимических показателях крови. У остальных ьсе гемореологические характеристики и изучаемые биохимические показатели крови значительно отличались от исходного уровня.

Известно, что интенсивность ПОЛ в организме находится под контролем антиоксидантной системы (ДОС). При этом важен баланс процессов ПОЛ-ДОС. ; Если ДОС не в состоянии справиться с токсическим влиянием озона и увеличение ее активности недостаточно для поддержания ПОЛ на стационарном уровне, то происходит нарушение баланса ПОЛ-ДОС. Это сопровождается накоплением в крови продуктов, которые обладают мембрандеструктивным эффектом и вызывают нарушения реологических свойств крови.

Наличие индивидуальной ответной реакции организма на действие озона в условиях in vivo заставило нас провести корреляционный анализ между основными показателями реологии крови и ее биохимическими параметрами. В результате было установлено, что между деформируемостью эритроцитов и ПОЛ эритроцитов, а также между ПОЛ эритроцитов и исходной суммарной антиоксидантной активностью крови существует тесная связь, имеющая линейный обратный характер.

Корреляционный анализ позволил установить, что исходный уровень суммарной ДОД крови определяет резистентность организма к действию озона. При низком уровне ДОД крови под влиянием озона в исследованиях in vivo усиливается ПОЛ , которое приводит к изменению цитоскелета и проницаемости эритроцитарных мембран, это сопровождается увеличением ригидности этих клеток. Последнее качество эритроцитов оказывает решающее влияние на вязкость крови, гематокрит и агрегацию форменных элементов крови - параметры, которые в целом определяют характер кровотока. Токсическое действие озона проявляется не только на мембранном уровне, но затрагивает также внутреннее содержимое эритроцитов. Это подтверждается появлением в крови добровольцев метгемоглобина после вдыхания газа. Следует заметить, что озон не способен проникать через мембрану клетки. Следовательно, окисление гемоглобина в метге-моглобин происходит под действием продуктов озонолиза компонентов мембраны и вероятнее всего мембранных липидов.

Ответной реакцией на деструктивные- процессы в мембране

- iD -

эритроцитов, вызванные озоном в условиях in vivo, также является увеличение в крови испытуемых активности пускового фермента пен-тозофосфатного цикла - глюкозо-6-фосфат--дегидрогеназы. Усиление активности этого фермента сопряжено с токсическим действием газа. Возрастание активности фермента может происходить для удовлетворения увеличивающейся потребности в НАДФН.

Таким образом, исходя из вышесказанного, можно предположить, что исходно высокий уровень суммарной АОА крови предотвращает развитие гемореологических нарушений, провоцируемых озоном, Следовательно, суммарная антиоксвдантная активность крови может служить индикатором ее пороговой устойчивости к окислительным агентам.

Исследование реологических свойств крови крыс после озонового воздействия in vivo проводились с целью выявления закономерностей действия озона на различные таксоны. В определенной степени, задачей данного эксперимента было выявление факта токсического действия озона на кровь крыс, а не механизмов его влияния. Малый объем циркулирующей крови у крыс и широкий индивидуальный разброс изучаемых параметров значительно осложнял проводимые исследования на животных. Результаты исследований влияния озона на реологические и биохимические показатели крови крыс представлены на Рис.1.

Полученные результаты демонстрируют, что вязкость крови крыс, измеренная при скорости сдвига 5,96 сек-1, увеличилась на 12при 27,7 и 128,5 сек-1 - на 7 и 6 % соответственно. Вязкость плазмы крови (скорость сдвига 128,5 сек-1 ) возросла на 10%.

Агрегация эритроцитов под действием озона увеличилась на 13%, их деформируемость уменьшилась на 25%, гематокрит возрос на 9%.

Под действием озона содержание МДА в плазме крови крыс и в эритроцитах увеличилось на И и 17% соответственно. Озон также вызывает у крыс изменение активности глюкозо-6-фосфат—дегидро-геназы на 5Z. По результатам исследований Chow С.К. (1975) озон в условиях in vivo не вызывает изменений активности глюко-зо-6-фосфат--дегидрогеназы эритроцитов в крови у крыс. Это позволяет предположить, что у крыс механизм восполнения НАДФН и восстановления окисленного глутатиона в условиях in vivo реализуется несколько иными способами, отличными от таковых у людей.

Изменения исследованных реологических и биохимических пара-

метров крови у крыс не являются статистически достоверными. Они свидетельствуют лишь о тенденции изменений гемореологических и биохимических характеристик под действием озона данной концентрации при воздействии на организм крыс, в течение 120 мин.

Исследования, проведенные на крысах позволили установить наличие общих закономерностей токсического действия озона на реологические и некоторые показатели крови у различных таксонов. В то же время повреждающее действие озона у крыс в условиях in vivo менее выражены, чем у людей. Данный факт свидетельствует о большей устойчивости крыс к токсическому действию озона по сравнению с людьми.

Подводя итог сказанному, можно предположить, что процессы, идущие на мембране эритроцитов под действием озона, вероятно, носят универсальный характер.

ВЫВОДЫ:

1. Под действием озона в крови, как в опытах in vitro, так и в опытах in vivo, возникают изменения реологических и ряда биохимических показателей крови: увеличивается вязкость цельной крови и вязкость плазмы, возрастает агрегация эритроцитов, снижается их деформируемость, увеличивается гематокрит, скорость оседания эритроцитов и их осмотическая резистентность, а также возрастает перекисное окисление липидов плазмы крози и эритроцитов, активность глюкозо-6-фосфат—дегидрогеназы и суммарная ан-ткоксидантная активность крови.

2. Токсическое действие озона на реологические и некоторые биохимические показатели крови в условиях in vitro проявляется уже после 15 минутного действия газа в концентрации 400 мкг/мл. Степень гемореологических и биохимических нарушений зависит от продолжительности действия газа: чем длительнее его воздействие, тем изменения более выражены.

■ 3. Изменения реологических показателей крови у практически здоровых людей в наблюдениях in vivo носят индивидуальный характер. степень гемореологических изменений зависит от исходного уровня антиоксидантной активности крови: чем выше исходная анти-оксидантная активность крови, тем менее выражены изменения гемореологических свойств.

'4. Между деформируемостью эритроцитов, переккснкм окислением липидов эритроцитов и суммарной антиоксидантной активностью крови существует тесная корреляционная взаимосвязь. Озон активирует перекисное окисление липидов, изменяет мембранную структуру

эритроцита и снижает его эластические свойства.

5. Озон вызывает однонаправленные изменения реологических и некоторых биохимических показателей крови у людей и крыс, как в исследованиях in vitro, так и в эксперименте in vivo.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Павлова O.E. Озон-индуцированные изменения в системе крови .//Материалы VI научно-практической конференции по проблемам физического воспитания учащихся "Человек, здоровье, физическая культура и спорт в изменяющемся мире". - Коломна, 1996. - С. 154-155.

Z. Александрова Н.П., Петухов Е.В., Павлова O.E. Влияние озона на реологические свойства крови /'/ Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы. Тезисы докладов Первого Российского Конгресса по Патфизиологии. М., 1996. - С. 235.

3. Павлова O.E.. Александрова Н.П., Фролов A.B. Влияние озона на морфо-функциональную организацию эритроцитов // Материалы научной сессии по итогам научно-исследовательской работы МПГУ им. В.И.Ленина за 1997 г. - М., 1997. - С. 64-66.

4. Павлова O.E., Александрова Н.П., Фролов A.B. Влияние озона на систему гемостаза // Материалы научной сессии по итогам научно-исследовательской работы МПГУ им. В.И.Ленина за 1997 г. -М., 1997. - С. 67-71.

Подп.кпеч. 16.11.98 Объем 1 п.л. Зак. 398 Тир. 100 Типография МПГУ

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Павлова, Ольга Евгеньевна, Москва

МОСКОВСКИЙ ПЕДАГ0ГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи

ПАВЛОВА ОЛЬГА ЕВГЕНЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ ОЗОНА НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ

Специальность 03.00.13. - физиология человека и животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор АЛЕКСАНДРОВА Н.П. доктор биологических наук, профессор КОНИЧЕВ A.C.

МОСКВА 1998

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АОА - антиоксидантная активность

АОС - антиоксидантная система

ЩА - мадоновый диальдегид

ПОЛ - перекисное окисление липидов

ПОЛп - перекисное окисление липидов плазмы

ПОЛЭ - перекисное окисление липидов эритроцитов

ТЕК - тиобарбитуровая кислота

УФ - ультрафиолетовый

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ...................................................5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ..................................10

1.1. Краткая характеристика озона...................10

1.2. Современные представления о влиянии озона на некоторые физиологические системы организма.....13

1.3. Влияние озона на систему крови.................20

1.3.1. Общие понятия гемореологии.....................21

1.3.2. Влияние озона на реологию эритроцитов ..........31

1.3.3. Влияние озона на кислород-транспортную функцию эритроцитов .......41

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ................................45

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ .......... 56

3.1. Влияние озона на реологические свойства крови в

исследованиях in vitro.........................56

3.1.1. Исследование реологических свойств донорской

крови после озонового воздействия in vitro.....56

3.1.1. Исследование некоторых биохимических показателей донорской крови после озонового воздействия in vitro ..........................................65

3.1.3. Исследование реологических свойств крови крыс

после озонового воздействия in vitro...........69

3.1.4. Исследование некоторых биохимических показателей крови крыс после озонового воздействия in vitro............................75

3.2. Влияние озона на реологические свойства крови в

исследованиях in vivo ..........................81

3.2.1. Исследование реологических свойств крови добровольцев после озонового воздействия

in vivo........................................81

3.2.2. Исследование некоторых биохимических показателей крови добровольцев после озонового воздействия in vivo...........................................86

3.2.3. Исследование реологических свойств крови крыс после озонового воздействия in vivo............101

3.2.4. Исследование некоторых биохимических показателей крови крыс после озонового воздействия in vivo..102

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................109

ВЫВОДУ ......................................................119

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...............................121

ВВЕДЕНИЕ

Природные и антропогенные вещества , представляющие потенциальную опасность здоровью людей, требуют тщательного изучения их воздействия на физиологические и биохимические функции организма. Одним из таких веществ является озон.

Исследование влияния озона на биосистемы актуально по целому ряду причин:

Во-первых, озон имеет чрезвычайно высокую реакционную способность и специфический спектр химических свойств. Благодаря этому, он широко применяется в неорганическом синтезе, в текстильной промышленности, в производстве восков.

Во-вторых, токсичность озона усиливается с увеличением его концентрации в атмосфере, которое происходит из-за широкого применения озона в дезинфицирующих целях. Озон обладает бактерицидным, фунгицидным и антивирусным действиями. В связи с этим он широко применяется для очистки сточных вод и подготовки питьевой воды, для дезинфекции воздуха, стерилизации медицинских инструментов, увеличения сроков хранения сельскохозяйственной продукции.

В-третьих, имеются сведения об использовании озона в медицине для лечения различных заболеваний. Однако, наряду с этими данными, в литературе содержится информация о токсическом действии озона на различные физиологические системы. Известно его повреждающее действие на легочную, эндокринную, репродуктивную, сердечно-сосудистую системы и на кровь. Но эти сведения весьма противоречивы: до конца не изучен механизм действия озона; нет

критериев, позволяющих оценивать степень его токсичности; не установлен минимальный порог чувствительности к газу.

В этой связи особого внимания заслуживает исследование влияния озона на кровь, в частности, на ее форменные элементы, из которых наибольший интерес представляют эритроциты.

Эритроциты обладают деформируемостью, то есть способностью проходить через сосуды, диаметр которых меньше их собственного. Помимо этого, эритроциты являются самой многочисленной популяцией клеток в системе крови, определяющих структуру кровотока. Морфо-функциональные изменения эритроцитов сопровождаются нарушением текучести крови, что сказывается на кровоснабжении различных органов и тканей. Совокупность изменений таких показателей крови, как ее вязкость, агрегация эритроцитов, их деформируемость, суспензионная стабильность крови и гематокрит , приводящая к нарушению трансорганного кровотока, называется синдромом гемореологических расстройств (Александрова Н.П., 1987). В этой связи проблема озонового влияния на кровь приобретает весьма актуальное значение.

Цель работы. Целью настоящей работы является исследование влияния озона на реологические свойства крови.

Основные задачи исследования.

1. Изучить влияние озона при различной экспозиции на реологические свойства крови in vitro: а) у практически здоровых людей, б) у крыс.

2. Изучить влияние озона при различной экспозиции на некоторые биохимические показатели крови in vitro: а) у практически здоровых людей, б) у крыс.

3. Изучить влияние озона на реологические свойства крови in vivo: а) у практически здоровых людей, б) у крыс.

4. Изучить влияние озона на некоторые биохимические показатели крови in vivo: а) у практически здоровых людей, б) у крыс.

5. Выявить характер взаимосвязи между реологическими параметрами крови и некоторыми ее биохимическими показателями, формирующейся под действием озона.

Научная новизна работы. Впервые изучен комплекс гемореоло-гических нарушений, вызванных озоном, в условиях in vitro и in vivo.

Впервые выявлена взаимосвязь между перекисным окислением липидов эритроцитов, их деформируемостью и суммарной антиокси-дантной активностью крови.

Определен индивидуальный порог чувствительности к озону. Установлено, что он зависит от исходного уровня суммарной анти-оксидантной активности крови.

Научно-теоретическое и практическое значение работы.

Научно-теоретическое значение работы заключается в том, что в ней показано токсическое влияние озона на мембраны эритроцитов. Механизм его действия реализуется через активацию перекис-ного окисления липидов крови. Степень гемореологических нарушений коррелирует со временем действия газа. Между перекисным окислением липидов эритроцитов, их деформируемостью и суммарной антиоксидантной активностью крови формируется тесная взаимосвязь. Установленные фактические данные представляют теоретический интерес для соответствующих разделов экологической физиологии, биологии и медицины.

Практическое значение работы определяется тем, что установлен индивидуальной порог чувствительности к озону, он определяется исходным уровнем суммарной антиоксидантной активности крови. Эти данные могут быть использованы в качестве теста для оценки устойчивости организма к токсическому действию окислителей, в том числе озона.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Под действием озона , как в опытах in vitro, так и в опытах in vivo, возникают изменения реологических и некоторых биохимических показателей крови. Степень их изменений зависит от продолжительности действия газа: чем длительнее воздействие, тем изменения более выражены.

2. Гемореологические параметры изменяются под действием озона в зависимости от исходного уровня антиоксидантной активности крови: чем выше исходная антиоксидантная активность крови, тем ниже степень гемореологических нарушений.

3. Озон активирует перекисное окисление липидов, изменяет мембранную структуру эритроцита и снижает его эластические свойства. Между деформируемостью эритроцитов, перекисным окислением липидов эритроцитов и суммарной антиоксидантной активностью крови существует тесная взаимосвязь.

Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 139 страницах машинописного текста и состоят из введения, обзора литературы, характеристики материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов. Список цитируемой литературы включает 165 источников (49 отечественных и 116 зарубежных). Работа содержит 15 рисунков

и 18 таблиц.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Краткая характеристика озона

Озон - аллотропная модификация кислорода, обладающая чрезвычайно высокой реакционной способностью и специфическим спектром химических свойств. В повышенных концентрациях этот газ является высокотоксичным соединением и относится к 1 классу опасности, его максима© ная разовая доза для жилых и общественных зданий при длительности действия не более 20-30 мин составляет 100-200 мкг/м3, среднесуточная предельно допустимая концентрация - 30 мкг/м3 (Малышева А.Г., 1993).

Порог запаха газа 0,015 мг/м3. Порог рефлекторного действия озона, установленный методом электроэнцефалографии - 0,01 мг/м3 (влияние на активность коры головного мозга) (Элите М.Э., 1969).

Озон является одной из составных частей фотохимического смога (его появление связано с фотохимическими реакциями, протекающими в атмосфере в связи с выбросами автотранспорта, нефтеперегонных заводов и др.). Фотохимический смог - это сильно загрязненный воздух в сочетании с интенсивной инсоляцией. Донором атомов кислорода для синтеза озона в этих условиях является оксиды азота (Багитуева К.А., 1981).

Все большее распространение получают современные производства, основанные на использовании плазмо-химического синтеза (производство полупроводников), электронная обработка материалов, применение в технологических процессах электронных разрядов, ионизирующих излучений, УФ- радиации. Однако, в этих произ-

- и -

водствах наряду с целевыми продуктами в значительных количествах образуется и озон (Багитуева К.А,, 1981).

Вблизи высоковольтного оборудования также отмечается увеличение содержания озона.

Озон находит широкое применение в неорганическом синтезе, в текстильной промышленности, в производстве восков, для утилизации и снижения токсичности неорганических соединений. Озон применяется для осветления и рафинирования сахара сырца и для замедления процессов метаболизма в сельскохозяйственных продуктах с целью увеличения сроков их хранения ( продукты обрабатываются газом в концентрации от 20 до 150 мг/м3 от 1 часа до 4 часов (Буелович С.Ю., Багель И.М., 1984).

В последнее время широкое применение находят микроозонаторы и воздухоочистители, продуцирующие озон. Но безопасность использования этих приборов зависит от объёма помещения и от длительности их применения.

Общепринятым является положение об эффектах бактерицидного и обеззараживающего действия озонирования воды или воздуха.

Благодаря своей высокой окислительной и реакционной способности, озон является эффективным средством обеззараживания питьевой воды, очистки промышленных сточных вод и выбросов в атмосферу и используется для удаления запаха в помещениях. Но при озонировании воздушной среды помещений, загрязненных табачным дымом, вещества, содержащиеся в воздухе, трансформируются в целый ряд токсичных, отсутствующих в фоновом загрязнении веществ (Баубинас А.К., 1988; Малышева А.Г., Растянников Е.Г., 1993).

Возможны локальные загрязнения озоном атмосферного воздуха

до 0,75 мг/м3, несмотря на его высокую реакционную способность и низкую термическую устойчивость,

Широкое применение озона и его образование в ряде производственных процессов приводит к увеличению его концентрации в нижних слоях атмосферы. Токсическое действие озона усиливается при его взаимодействий с другими загрязнителями тропосферы, что делает очень сложным определение минимальной концентрации газа, не приносящей вред здоровью людей.

Широкое применение озон находит в медицине. Медицинский озон представляет собой смесь 0з И 02, с содержанием первого от 100 до 400 мкг/мл (Vierbahn Renate, 1984). В последнее время помимо бактерицидного и фунгицидного действий озона установлено антивирусное влияние газа. Медицинский озон применяется для лечения инфицированных и других ран, дерматомикозов, гнойных экзем, незаживающих язв, в том числе и лучевых, а также пролежней методом "всасывающей банки" (под разряжением). Озонотерапия вирусных заболеваний, таких как гепатит, герпес, осуществляется методом экстракорпорального обогащения крови озоном. Также озон применяется: ректально при слизистом колите; в смеси с водой при воспалительных процессах в ротовой полости; интраартериапьно при сосудистых артериальных нарушениях (Rilling S., 1984; Vierbahn Renate, 1984).

Гибель вирусов при введении озона в кровь происходит в результате непосредственной инактивации вируса озоном, а также - продуктами реакций газа. Ненасыщенные жирные кислоты вирусов способствуют избыточному образованию перекисей, действующих губительно на вирусы и инфицированные клетки. Внутрисосудис-

тые инъекции озона приводят к прямому вмешательству его в метаболические процессы, в частности, в эритроцитах, стимулируя образование 1,3-2,3 дифосфоглицератов, играющих существенную роль в деоксигенации гемоглобина, а таюке в ускорении обмена глюкозы (Rilling S.,1984; Vierbahn Renate, 1984).

Широкое применение озона в медицине с одной стороны, и его токсическое влияние с другой, ставит вопрос о необходимости анализа имеющейся литературы о влиянии газа на физиологические системы организма в различных концентрациях.

1.2. Современные представления о влиянии озона на некоторые физиологические системы организма

Наиболее уязвимой для озонового влияния является легочная система. Так озон в различных концентрациях способен при вдыхании лабораторными животными вызывать многочисленные морфологические и биохимические изменения в легких. Хорошо изученными являются нарушения, возникающие при вдыхании газа концентрацией 0.1-1.0 ррш (196-1960 мкг/м3), то есть наиболее близкой к имеющим токсическое воздействие на человека (Castlemán W.L. et all, 1973; Stephens R.J. et all, 1974; Mellick P.W. et all, 1977). Данные литературы о минимальных токсических концентрациях и эффектах непрерывного или интермиттируещего воздействия озона противоречивы (Tilton Beverly Е., 1989). Газ способен вызвать легочную эдему, кровотечение, воспаление, фиброз легкого (Scheel L.D. et all, 1969; Goldstein B.D. et all, 1975; Vesely D.L. et ail, 1994; Schultheis A.H., Basset D.J., 1994; Young С., Bhalla

D.K. 1995). У различных видов животных обнаружено повреждение эпителия дыхательного тракта после озонового воздействия (Evans M.J. et all, 1976). Местами поражения являются бронхи, бронхиолы, альвеолярные каналы и альвеолы (Stephens R.J. et all, 1974; Takahashi M. et all, 1995). При изучении влияния газа также было выявлено изменение функций легкого: озон приводит к увеличению частоты дыхательных движений, увеличению легочного растяжения при высоких легочных объемах, возрастанию легочного сопротивления (Lee L.Y. et all, 1979; Boorman G.Â. et all, 1980). Вдыхание озона сопровождается появлением у людей кашля, затрудненного дыхания, раздражения и воспаления слизистых носа, глотки, глаз, приводит к дискомфорту и даже возникновению болей при глубоком вдохе (Rodrigues Alearas A., Calderon-Gare i dueñas L., 1994).

В литературе имеются данные об уменьшении в составе слез лизоцима у людей, подвергавшихся озоновому воздействию (Goldstein B.D., 1980).

Газ ингибирует синтез гликопротеинов и секрецию слизи, обеспечивающих защиту клеток легочной ткани от озона и участвующих в удалении инородных частиц (Last J.A. et all, 1979).

В легких после вдыхания озона возникают многочисленные биохимические изменения, в частности, липидное перекисное окисление легочной паренхимы (Goldstein B.D. et all, 1969; Chow O.K., Tap-pel A.D., 1972), окисление восстановленного глутатиона и сульфо-гидрильных групп аминокислот (Fairchild E.J., 1967). После вдыхания озона крысами и мышами происходит увеличение активности в тканях легких глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, глюко-зо-б-фосфат-дегидрогеназы, пируваткиназы и других легочных фер-

ментов, связанных с пентозофосфатным циклом и гликолизом (Chow O.K., 1973; Stephens R.J. et all, 1974; Goldshtein B.D. et ail, 1975).

Озон способен не только увеличивать активность ферментов тканей легкого, но и подавлять ее. При вдыхании газа цитохром Р-450 ферментная система, подавляется у хомяков и крыс, что сопровождается уменьшением роли микросомального окисления в деток-сикации вдыхаемых химических соединений, включая канцерогены и токсичные вещества ( Menzel D.B., 1971; Goldstein B.D., 1975).

По данным Menzel D.B. (1971), Gordon Т. и Taylor В.F. (1981) озон вызывает уменьшение активности простогландинов и хо-линэстеразы клеток легкого.

Степень морфологических и биохимических изменений в легких после вдых�