По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 316.642.4: 591.1: 57.043:57.044: 612: 613: 616 DOI:10.33920/med-08-2411-03

Оценка влияния производственных факторов на физиологические показатели, поведенческие реакции и ускоренное старение лабораторных животных в условиях хронического эксперимента

Савченко Олег Андреевич кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела токсикологии с санитарно-химической лабораторией, ФБУН «Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 630108, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, д. 7, e-mail: savchenko_oa@niig.su, https://orcid.org/0000-0002-7110-7871
Новикова Ирина Игоревна доктор медицинских наук, профессор, директор, ФБУН «Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 630108, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, д. 7, e-mail: novikova_ii@niig.su, https://orcid.org/0000-0003-1105-471X
Чуенко Наталья Федоровна научный сотрудник отдела токсикологии с санитарно-химической лабораторией, ФБУН «Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 630108, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, д. 7, e-mail: natali26.01.1983@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-1961-3486
Савченко Ольга Анатольевна кандидат медицинских наук, доцент кафедры госпитальной педиатрии с курсом ДПО, ФГБОУ ВПО «Омский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 640099, г. Омск, ул. Ленина, д. 12, e-mail: Olgasav1978@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2035-5653

В решении проблем в состоянии здоровья работающих в условиях воздействия факторов производственной вредности, большое значение для регистрации физиологических показателей и поведенческих реакций, раскрытия механизмов возникновения заболеваний, связанных с профессией, в качестве доступной экспериментальной модели по установлению рисков развития профессиональных заболеваний и механизмов возникновения преждевременного старения используются лабораторные животные. Цель: оценка изолированного воздействия производственных факторов на физиологические показатели, поведенческие реакции и ускоренное старение лабораторных животных в условиях хронического эксперимента, характеризующего стадии протекания процесса адаптации. Объект исследования: белые лабораторные крысы линии Wistar (n=120), сгруппированные в четыре группы: три опытные, содержащиеся в условиях периодического изолированного воздействия вибрации, шума и 4-х компонентной смеси ароматических углеводородов на уровне 1,5 ПДК, ПДУ, и одна контрольная (интактные животные) — в комфортных условиях (обычный фотопериодизм и температура +22–24 °С). Исследовались показатели массы и температуры тела и функциональной активности нервной системы методом «Открытое поле». Статистический анализ проводился с помощью стандартных прикладных программ Statistica 10.0 с расчетом медианы (Ме) и перцентильного интервала. Допустимым уровнем достоверности результатов считалась вероятность различий в 95 % и выше (p≤0,05). Животные всех групп показали постоянство температурного баланса, и прирост массы тела к 180 дню эксперимента. Показатели двигательной, эмоциональной и исследовательской активности статистически достоверно снижались на 180 день эксперимента у животных опытных групп, причём показатели вертикальной и горизонтальной активности достоверно снижались у крыс в группе химического воздействия по сравнению с группой контроля. Дальнейшее изучение влияния производственных факторов на изменение массы тела, температурного баланса, тревожности, эмоционального состояния и познавательной активности, у модельных животных, как биологических (живых) систем, будет способствовать раскрытию механизмов преждевременного старения и профессиональных заболеваний у работающих в условиях факторов производственной вредности.

Литература:

1. Пермяков А. А., Исакова Л. С., Мохова Л. Я., Филимонов А. М. Факторный анализ поведенческих моделей у экспериментальных животных с различной стресс-реактивностью. Вестник современной клинической медицины. 2019; 12 (4): С. 106–109. doi: 10.20969/VSKM.2019.12 (4).106–109

2. Weber J, Angerer P, Apolinário-Hagen J. Physiological reactions to acute stressors and subjective stress during daily life: A systematic review on ecological momentary assessment (EMA) studies. PLoS One. 2022; 17 (7): e0271996. doi: 10.1371/journal.pone.0271996

3. Cohen AA, Ferrucci L, Fülöp T, Gravel D, Hao N, Kriete A, Levine ME, Lipsitz LA, Olde Rikkert MGM, Rutenberg A, Stroustrup N, Varadhan R. A complex systems approach to aging biology. Nat Aging. 2022; 2 (7): 580–591. doi: 10.1038/s43587‑022‑00252‑6.

4. Masoro EJ. Biochemical and molecular mechanisms of aging: from model systems to human longevity. Preface. Biochim Biophys Acta. 2009;1790 (10): 949–50. doi: 10.1016/j.bbagen.2009.08.009

5. Кузник Б. И., Чалисова Н. И., Цыбиков Н. Н., Линькова, Н. С., Давыдов С. О. Стресс, старение и единая гуморальная защитная система организма. Эпигенетические механизмы регуляции. Успехи физиологических наук. 2020; 51 (3): 51–68. doi: 10.31857/S030117982002006X

6. Пристром М. С., Штонда М. В., Семененков И. И., Дегтерева О. В., Семененкова А. Н. Взгляд на средства сохранения здоровья и долголетия. Медицинские новости. 2021; 6: 15–27.

7. Савченко О. А., Новикова И. И., Плотникова, О. П, Савченко О. А. Рискометры и маркеры ускоренного старения. Научный вестник Омского государственного медицинского университета. 2024; 4 (1): 17–29. doi: 10.61634/2782‑3024‑2024‑13‑17‑29

8. Reddy VP. Oxidative Stress in Health and Disease. Biomedicines. 2023; 11 (11): 2925. doi: 10.3390/ biomedicines11112925

9. Baudin C, LefÈvre M, Champelovier P, Lambert J, Laumon B, Evrard AS. Self-rated health status in relation to aircraft noise exposure, noise annoyance or noise sensitivity: the results of a crosssectional study in France. BMC Public Health. 2021; 21 (1): 116 doi: 10.1186/s12889‑020‑10138‑0

10. Zhang H, Li H, Peng Z, Cao J, Bao J, Li L, Wang X, Ji Y, Chen Z. Meta-analysis of the effect of low-level occupational benzene exposure on human peripheral blood leukocyte counts in China. J Environ Sci (China). 2022; 114: 204–210. doi: 10.1016/j.jes.2021.08.035

11. Савченко О. А., Новикова И. И., Плотникова О. В. О производственных факторах и преждевременном старении (обзор литературы). Сибирский научный медицинский журнал. 2024; 44 (3): 41–48. doi: 10.18699/SSMJ20240304

12. Révész D, Verhoeven JE, Milaneschi Y, de Geus EJ, Wolkowitz OM, Penninx BW. Dysregulated physiological stress systems and accelerated cellular aging. Neurobiol Aging. 2014; 35 (6): 1422–30. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2013.12.027

13. Descatha A. Retirement, arduousness, premature aging: the role of occupational health practitioners and physicians. Arch Maladies Prof Environnement. 2023; 84 (2): 101807 doi: 10.1016/j. admp.2023.101807

14. Беляков В. И., Громова Д. С., Попова Н. Р., Мякишева Ю. В. Современные методы изучения поведения грызунов в модельных биомедицинских исследованиях (обзор проблемы). Современные вопросы биомедицины. 2022; 6 (4): 13–22 doi: 10.51871/2588–0500_2022_06_04_1

15. Sedaghat K, Naderian R, Pakdel R, Bandegi AR, Ghods Z. Regulatory effect of vitamin D on proinflammatory cytokines and anti-oxidative enzymes dysregulations due to chronic mild stress in the rat hippocampus and prefrontal cortical area. Mol Biol Rep. 2021; 48 (12): 7865–7873. doi: 10.1007/ s11033‑021‑06810‑2

16. Савченко О. А., Новиков Е. А., Новикова И. И., Чуенко Н. Ф., Свечкарь П. Е. Влияние производственных факторов на гематологические и биохимические показатели крови у лабораторных мышей линии ICR в зависимости от вида и продолжительности их воздействия. Медицина в Кузбассе. 2024; 23 (1): 28–34. doi: 10.24412/2687‑0053‑2024‑1‑28‑34

17. Каримов Д. Д., Эрдман В. В., Кудояров Э. Р., Валова Я. В., Смолянкин Д. А., Репина Э. Ф. Профессиональные факторы риска и старение человека (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2022; 101 (4): 375–381. doi.org/10.47470/0016‑9900‑2022‑101‑4‑375‑381

18. Котеров А. Н., Ушенкова Л. Н., Зубенкова Э. С., Вайнсон А. А., Бирюков А. П. Соотношение возрастов основных лабораторных животных (мышей, крыс, хомячков и собак) и человека: актуальность для проблемы возрастной радиочувствительности и анализ опубликованных данных. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2018; 63 (1): 5–27. doi: 10.12737/ article_5a82e4a3908213.56647014

19. Балынина Е. С. Применение метода «открытого поля» в токсикологическом эксперименте. Гигиена труда и профессиональные заболевания. 1978; 11: 56

20. Копанев В. А., Гинзбург Э. Х., Семенова В. Н. Метод вероятностной оценки токсического эффекта. Новосибирск: Наука. 1988, 126 с.

21. Гудинова Ж. В., Жернакова Г. Н., Толькова Е. И. Дружелюбная статистика. Статистический анализ медицинских баз данных: пошаговые инструкции. Омск: Омский государственный медицинский университет. 2014, 112 с.

22. Сесик М., Ланг Т. А. Как описывать статистику в медицине. Аннотированное руководство для авторов, редакторов и рецензентов. Москва: Практическая медицина. 2016, 480 с.

23. Европейская конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях ETS N 123 (Страсбург, 18 марта 1986 г.) ГАРАНТ (garant.ru). URL: https://base.garant.ru/4090914/?ysclid=lx32x1xmrq588324754

24. National Research Council (US) Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. 8th ed. Washington (DC): National Academies Press (US); 2011

25. Хныченко Л. К., Сапронов Н. С. Стресс и его роль в развитии патологических процессов. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2003; 2 (3): 2–15.

26. Федорова О. А., Кухаренко Н. С. Адаптационная способность организма крыс при длительном стрессе и коррекции его воздействия. Проблемы зоотехники, ветеринарии и биологии животных на Дальнем Востоке: Сборник научных трудов. Вып. 27. Благовещенск: Дальневосточный государственный аграрный университет, 2020: 95–100.

27. Балынина Е.С., Березовская И. В. Сравнительная оценка методов определения ориентировочной реакции крыс в токсикологическом эксперименте. Фармакология и токсикология. 1976; 5: 635–638.

28. Kraeuter AK, Guest PC, Sarnyai Z. The open field test for measuring locomotor activity and anxietylike behavior. Methods Mol Biol. 2019; 1916: 99–103. doi: 10.1007/978‑1‑4939‑8994‑2_9

29. Kraeuter AK, Guest PC, Sarnyai Z. The elevated plus Maze Test for Measuring Anxiety-Like Behavior in Rodents. Methods Mol Biol. 2019; 1916: 69–74. doi: 10.1007/978‑1‑4939‑8994‑2_4

30. Bailey KR, Crawley JN. Anxiety-Related Behaviors in Mice. In: Buccafusco JJ, editor. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. 2nd ed. Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis; 2009. Chapter 5.

31. Савченко О. А., Огудов А. С., Новикова И. И., Чуенко Н. Ф., Савченко О. А. Оценка воздействия физических и химических факторов производственной среды на морфологическое состояние органов-мишеней в эксперименте на животных. Самарский научный вестник. 2023; 12 (4): 114–121. doi: 10.55355/snv2023124117

32. Таткеев Т. А, Аманжол И. А, Жарылкасын Ж. Ж, Отаров Е. Ж., Мусин Е. М Биохимические и физиологические показатели у экспериментальных животных под воздействием комплекса производственных факторов. Медицина труда и промышленная экология. 2006; 4: 41–43.

1. Permyakov A. A., Isakova L. S., Mokhova L.Ya., Filimonov A. M. Factor analysis of behavioral models in experimental animals with different stress reactivity. Vestnik sovremennoy klinicheskoy meditsiny (Bulletin of Contemporary Clinical Medicine). 2019; 12 (4): 106–109. doi: 10.20969/VSKM.2019.12 (4).106–109 (in Russian)

2. Weber J, Angerer P, Apolinário-Hagen J. Physiological reactions to acute stressors and subjective stress during daily life: A systematic review on ecological momentary assessment (EMA) studies. PLoS One. 2022;17 (7): e0271996. doi: 10.1371/journal.pone.0271996

3. Cohen AA, Ferrucci L, Fülöp T, Gravel D, Hao N, Kriete A, Levine ME, Lipsitz LA, Olde Rikkert MGM, Rutenberg A, Stroustrup N, Varadhan R. A complex systems approach to aging biology. Nat Aging. 2022l; 2 (7): 580–591. doi: 10.1038/s43587‑022‑00252‑6.

4. Masoro EJ. Biochemical and molecular mechanisms of aging: from model systems to human longevity. Preface. Biochim Biophys Acta. 2009; 1790 (10): 949–50. doi: 10.1016/j.bbagen.2009.08.009

5. Kuznik B. I., Chalisova N. I., Tsybikov N. N., Linkova, N. S., Davydov S. O. Stress, aging and the unified humoral defense system of the body. Epigenetic mechanisms of regulation. Uspekhi fiziologicheskikh nauk (Advances in Physiological Sciences). 2020; 51 (3): 51–68. doi: 10.31857/S030117982002006X (in Russian)

6. Pristrom M. S, Shtonda M. V, Semenenkov I. I., Degtereva O. V., Semenenkova A. N. A look at the means of maintaining health and longevity. Meditsinskiye novosti (Medical News). 2021; 6: 15–27 (in Russian)

7. Savchenko O. A., Novikova I. I., Plotnikova O.V., Savchenko O. A. Riskometers and markers of accelerated. Scientific Bulletin of Omsk State Medical University. 2024; 4 (1): 17–29. doi: 10.61634/2782‑302 4‑2024‑13‑17‑29 (in Russian)

8. Reddy VP. Oxidative Stress in Health and Disease. Biomedicines. 2023; 11 (11): 2925. doi: 10.3390/ biomedicines11112925

9. Baudin C, LefÈvre M, Champelovier P, Lambert J, Laumon B, Evrard AS. Self-rated health status in relation to aircraft noise exposure, noise annoyance or noise sensitivity: the results of a crosssectional study in France. BMC Public Health. 2021; 21 (1): 116 doi: 10.1186/s12889‑020‑10138‑0

10. Zhang H, Li H, Peng Z, Cao J, Bao J, Li L, Wang X, Ji Y, Chen Z. Meta-analysis of the effect of low-level occupational benzene exposure on human peripheral blood leukocyte counts in China. J Environ Sci (China). 2022; 114: 204–210. doi: 10.1016/j.jes.2021.08.035

11. Savchenko O. A., Novikova I. I., Plotnikova O.V. On production factors and premature aging (literature review). Sibirskij Nauchnyj Medicinskij Zhurnal (Siberian Scientific Medical Journal) 2024; 44 (3): 41–48. doi: 10.18699/SSMJ20240304 (in Russian)

12. Révész D, Verhoeven JE, Milaneschi Y, de Geus EJ, Wolkowitz OM, Penninx BW. Dysregulated physiological stress systems and accelerated cellular aging. Neurobiol Aging. 2014; 35 (6): 1422–30. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2013.12.027

13. Descatha A. Retirement, arduousness, premature aging: the role of occupational health practitioners and physicians. Arch Maladies Prof Environnement. 2023; 84 (2): 101807. doi: 10.1016/j.admp.2023.101807

14. Belyakov V. I., Gromova D. S., Popova N. R., Myakisheva Yu.V. Modern methods of studying rodent behavior in model biomedical research (review of the problem). Modern issues of biomedicine. 2022; 6 (4): 13–22. doi: 10.51871/2588–0500_2022_06_04_1 (in Russian)

15. Sedaghat K, Naderian R, Pakdel R, Bandegi AR, Ghods Z. Regulatory effect of vitamin D on pro-inflammatory cytokines and anti-oxidative enzymes dysregulations due to chronic mild stress in the rat hippocampus and prefrontal cortical area. Mol Biol Rep. 2021; 48 (12): 7865–7873. doi: 10.1007/ s11033‑021‑06810‑2

16. Savchenko O. A., Novikov E. A., Novikova I. I., Chuenko N. F., Svechkar P. E. The influence of production factors on hematological and biochemical blood parameters in laboratory mice of the ICR line, depending on the type and duration of their exposure. Meditsina v Kuzbasse (Medicine in Kuzbass). 2024; 23 (1): 28–34. doi: 10.24412/2687‑0053‑2024‑1‑28‑34 (in Russian)

17. Karimov D. D., Erdman V.V., Kudoyarov E. R., Valova Ya.V., Smolyankin D. A., Repina E. F., Karimov D. O. Occupational risk factors and human aging (literature review). Gigiena i sanitariya (Hygiene and Sanitation). 2022; 101 (4): 375–381. doi.org/10.47470/0016‑9900‑2022‑101‑4‑375‑38 1 (in Russian)

18. Koterov AN, Ushenkova LN, Zubenkova ES, Wainson AA, Biryukov AP. The relationship between the age of the based laboratory animals (mice, rats, hamsters and dogs) and the age of human: Actuality for the age-ralated radiosensitivity problem and the analysis of published data. Meditsinskaya radiologiya i radiatsionnaya bezopasnost' (Medical Radiology and Radiation Safety). 2018; 63 (1): 5–24. doi: 10.12737/article_5a82e4a3908213.56647014 (in Russian)

19. Balynina E. S. Application of the «open field» method in a toxicological experiment. Occupational health and occupational diseases. 1978; 11: 56 (in Russian)

20. Kopanev V. A., Ginzburg E. H., Semenova V. N. Method of probabilistic assessment of toxic effect. Novosibirsk: Nauka. 1988. (in Russian)

21. Gudinova Zh.V., Zhernakova G. N., Tolkova E. I. Friendly statistics. Statistical analysis of medical databases: step-by-step instructions. Omsk: Omsk State Medical University. 2014. (in Russian)

22. Sesik M., Lang T. A. How to describe statistics in medicine. An annotated guide for authors, editors, and reviewers. Moscow: Practical Medicine. 2016 (in Russian)

23. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experiments or Other Scientific Purposes ETS № 123 (Strasbourg, March 18, 1986) URL: https://base.garant.ru/4090914/?ysclid=lx32x1xmrq588324754. (accessed 10 July 2023 (in Russian)

24. National Research Council (US) Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. 8th ed. Washington (DC): National Academies Press (US); 2011

25. Khnychenko L. K., Sapronov N. S. Stress and its role in the development of pathological processes. Obzory po klinicheskoy farmakologii i lekarstvennoy terapii. Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2003; 2 (3): 2–15 (in Russian)

26. Fedorova O. A., Kukharenko N. S. Adaptive ability of the rat body under long-term stress and correction of its effects. Problems of zootechnics, veterinary medicine and animal biology in the Far East: Collection of scientific papers. Vol. 27. Blagoveshchensk; 2020: 95–100 (in Russian)

27. Balynina E. S., Berezovskaya I.V. Comparative assessment of methods for determining the orienting reaction of rats in a toxicological experiment. Farmakologiya i toksikologiya (Pharmacology and Toxicology). 1976; 5: 635–638 (in Russian)

28. Kraeuter AK, Guest PC, Sarnyai Z. The Open Field Test for Measuring Locomotor Activity and AnxietyLike Behavior. Methods Mol Biol. 2019; 1916: 99–103. doi: 10.1007/978‑1‑4939‑8994‑2_9

29. Kraeuter AK, Guest PC, Sarnyai Z. The Elevated Plus Maze Test for Measuring Anxiety-Like Behavior in Rodents. Methods Mol Biol. 2019; 1916: 69–74. doi: 10.1007/978‑1‑4939‑8994‑2_4.

30. Bailey KR, Crawley JN. Anxiety-Related Behaviors in Mice. In: Buccafusco JJ, editor. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. 2nd ed. Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis; 2009. Chapter 5.

31. Savchenko O. A., Ogudov A. S., Novikova I. I., Chuenko N. F., Savchenko O. A. Assessment of the impact of physical and chemical factors of the production environment on the morphological state of target organs in animal experiments. Samara Scientific Bulletin. 2023; 12 (4): 114–121. doi: 10.55355/ snv2023124117 (in Russian)

32. Tatkeev T. A., Amanzhol I. A., Zharylkasyn J.J., Otarov E.J., Musin E. M. Biochemical and physiological parameters in experimental animals under the influence of a complex of production factors. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya (Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology). 2006; 4: 41–43 (in Russian)

Стресс — это системная реакция организма, в которой наряду с гуморальными, нейрональными, вегетативными, иммунными принимают участие и поведенческие механизмы, влияющие на процессы жизнедеятельности и ускоренное старение. Для исследования используются биологические модели стресса с различными парадигмами, вариантами поведенческих тестов и методами обработки поведенческих показателей [1]. Проведенные исследования (Weber J. et al, 2022) продемонстрировали прямую связь между повседневным воздействием острого стресса и физиологическими реакциями, включая повышение уровня кортизола, артериального давления и частоты сердечных сокращений [2]. Опираясь на эволюционную теорию, сетевую теорию и принципы гомеостаза, авторы (Cohen A.A. et al., 2022) предполагают, что функционирование организма осуществляется путем интеграции регуляторных механизмов на нескольких иерархических уровнях и что нарушение этого ансамбля вызывает фенотипические и функциональные проявления старения [3].

С биологической точки зрения, старение относится к прогрессирующему морфологическому и физиологическому ухудшению, которое происходит в течение большей части взрослой жизни большинства, если не всех, видов животных [4]. Процесс старения представляет собой затянувшийся хронический стресс, который приводит к полному истощению единой гуморальной защитной системы [5].

Преждевременное старение животных и человека является ничем иным, как следствием влияния определённых факторов или образа жизни на фоне его адаптационной стратегии, количества действующих длительных или сверхпороговых стрессоров перенесённых в течение жизни (в том числе и от влияния факторов производственной среды), половой принадлежности, климатогеографических и других условий [6].

Длительный стресс, в том числе и производственный, запускает и ускоряет процессы преждевременного старения органов и систем человеческого организма, приводящие к изменению его биологического возраста [7].

Воздействие длительных или сверхпороговых стрессоров (факторов производственной среды), превышающих адаптационные возможности организма, будет усугублять возрастные изменения, происходящие в организме, вызывая окислительный стресс, возникающий в результате чрезмерного внутриклеточного накопления активных форм кислорода, активных форм азота и других видов свободных радикалов, способствуя развитию хронических заболеваний, включая диабет и неврологические расстройства [8], в том числе связанных с профессиональной деятельностью, способствуя развитию преждевременного старения.

Для Цитирования:
Савченко Олег Андреевич, Новикова Ирина Игоревна, Чуенко Наталья Федоровна, Савченко Ольга Анатольевна, Оценка влияния производственных факторов на физиологические показатели, поведенческие реакции и ускоренное старение лабораторных животных в условиях хронического эксперимента. Санитарный врач. 2024;11.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: