medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2021-100-8-782-786medlit-1622Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEОценка влияния высокой температуры воздуха на поведенческую активность и физическую работоспособность животных (в модели на крысах)Evaluation of the effect of high air temperature on the behavioural activity and physical performance of animals (in a rat model)https://orcid.org/0000-0002-1530-4598КрийтВладимир ЕвгеньевичKriytVladimir E.

Канд. хим. наук, руководитель отдела комплексной гигиенической оценки физических факторов ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», 191036, Санкт-Петербург.

e-mail: kriyt@s-znc.ru

MD, PhD, head of the Department of Complex Hygienic Assessment of Physical Factors. North-West Public Health Research Center, Saint-Petersburg, 191036, Russian Federation.

e-mail: kriyt@s-znc.ru 

kriyt@s-znc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1745-2663СладковаЮ. Н.SladkovaYuliya N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3969-9501СанниковМ. В.SannikovMaksim V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6285-1132ПятибратА. О.PyatibratAleksandr O.noemail@neicon.ruФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияNorth-West Public Health Research CenterRussian FederationФГБУ «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияNikiforov Russian Centre for Emergency and Radiation MedicineRussian Federation2021310820211008782786Copyright © Крийт В.Е., Сладкова Ю.Н., Санников М.В., Пятибрат А.О., 20212021Крийт В.Е., Сладкова Ю.Н., Санников М.В., Пятибрат А.О.Kriyt V.E., Sladkova Y.N., Sannikov M.V., Pyatibrat A.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/1622Введение

Введение. Профессия пожарных относится к экстремальным видам деятельности. К опасным факторам пожара относятся пламя и искры, тепловой поток, повышенная температура окружающей среды, повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения, пониженная концентрация кислорода, а также снижение видимости в дыму. Высокая температура воздуха при пожаротушении является одним из основных неблагоприятных физических факторов, оказывающих воздействие на организм пожарных.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование выполнено на 124 беспородных белых крысах-самцах 3-месячного возраста массой 250–300 г, разделённых произвольно на 2 группы: 1-я группа (62 крысы) подвергалась однократной гипертермической нагрузке, 2-я группа (62 крысы) подвергалась ежедневной гипертермической нагрузке в течение 14 дней. Изучение поведенческой активности и физической работоспособности животных проводилось после однократной и длительной гипертермической нагрузки с применением следующих методик: «Открытое поле», «Приподнятый крестообразный лабиринт», тест Порсолта, «Бег на тредбане». Тесты проводили два раза: первый раз – до воздействия (фоновые значения), второй – после, с интервалами между тестированиями не менее 2 нед. Результаты, полученные после гипертермического воздействия, сравнивали с фоновыми значениями.

Результаты

Результаты. Полученные данные свидетельствуют, что высокая температура окружающей среды вызывает у животных изменение показателей поведенческих реакций, выражающееся повышением уровня тревожности, снижением двигательной и исследовательской активности, развитием депрессивноподобных состояний, а также снижение физической выносливости.

Заключение

Заключение. Экспериментальная модель экстремального теплового воздействия на животных показала возникновение и сохранение изменений показателей поведенческой активности и физической работоспособности животных. Данные, полученные в результате проведённого эксперимента, могут быть использованы для изучения отдалённых последствий воздействия повышенных температур на организм пожарных.

Участие авторов

Участие авторов:

Крийт В

Крийт В.Е. — концепция и дизайн исследования, сбор материала и обработка данных, статистическая обработка, написание текста;

Сладкова Ю

Сладкова Ю.Н. — сбор материала и обработка данных, написание текста;

Санников М

Санников М.В. — редактирование;

Пятибрат А

Пятибрат А.О. — сбор материала и обработка данных, статистическая обработка.

Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Заключение комитета по биомедицинской этике: исследование одобрено локальным этическим комитетом ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора, проведено в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETS N 123), директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/EC от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.

Introduction

Introduction. The profession of firefighters belongs to extreme activities. Fire hazards include flames, sparks, heat flow, elevated ambient temperatures, increased concentrations of toxic combustion and thermal decomposition products, decreased oxygen concentrations, and reduced visibility in smoke. High air temperature during fire extinguishing is one of the main adverse physical factors affecting firefighters’ bodies.

Material and methods

Material and methods. The study was carried out on 124 outbred white male 3-month rats weighing 250-300 g, divided randomly into two groups: the first group (62 rats) underwent single hyperthermia. The second group (62 rats) experienced daily hyperthermia for 14 days. The study of the behavioural activity of animals was carried out after single and prolonged hyperthermia using the following methods: “Open field”, “Elevated cruciform maze”, Porsolt’s test, running on a treadmill. The tests were performed two times: the first time - before exposure, the second - after, with intervals between tests of at least two weeks.

Results

Results. The data obtained indicate that the high ambient temperature causes changes in the behavioural responses in animals, which is expressed by an increase in the level of anxiety, a decrease in motor and research activity, the development of depressive states, and a decrease in physical endurance.

Conclusion

Conclusion. An experimental model of extreme heat exposure on animals showed the emergence and persistence of changes in animals’ behavioural activity and physical performance indicators. This experiment can be used to study the long-term effects of high temperatures on firefighters’ bodies.

Contribution

Contribution:

Kriyt V

Kriyt V.E. — the concept and design of the study, collection and processing of material, statistical processing, writing a text;

Sladkova Yu

Sladkova Yu.N. — collection and processing of material, writing a text;

Sannikov M

Sannikov M.V. — editing;

Pyatibrat A

Pyatibrat A.O. — collection and processing of material, statistical processing.

All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version. 

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

The conclusion of the biomedical ethics committee: the study was approved by the local ethics committee of the North-West Public Health Research Center, Federal Service on Customers’ Rights Protection and Human Well-being Surveillance (Rospotrebnadzor), carried out under the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental or Other Scientific Purposes (ETS N 123), the directive of the European Parliament and Council of the European Union 2010/63/EU of 22.09.2010 on the protection of animals used for scientific purposes.

пожаротушениепожарныйопасные факторы пожаратепловой потокповышенная температура окружающей средыкрысыповеденческие реакцииfirefightingfiremanhazardous factors of fireheat flowelevated ambient temperatureratsbehavioural reactionsReferencesАлексанин С.С., Бобринев Е.В., Евдокимов В.И., Кондашов А.А., Сибирко В.И., Харин В.В. Показатели профессионального травматизма и смертности у сотрудников государственной противопожарной службы России (1996-2015 гг.). Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2018; (3): 5-25. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2018-0-3-05-25Aleksanin S.S., Bobrinev E.V., Evdokimov V.I., Kondashov A.A., Sibirko V.I., Kharin V.V. Indicators of occupational traumatism and mortality in employees of Russian State fire service (1996–2015). Mediko-biologicheskie i sotsial’no-psikhologicheskie problemy bezopasnosti v chrezvychaynykh situatsiyakh. 2018; (3): 5–25. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2018-0-3-05-25 (in Russian)Быкова В.Ю., Домрачев А.А., Домрачева О.А. Актуальность обеспечения безопасности профессиональной деятельности сотрудников оперативных подразделений МЧС России. Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2015; (1-1): 16-8.Bykova V.Yu., Domrachev A.A., Domracheva O.A. The relevance of ensuring the safety of professional activities of employees of operational divisions of the Emergencies Ministry of Russia. Sovremennye tekhnologii obespecheniya grazhdanskoy oborony i likvidatsii posledstviy chrezvychaynykh situatsiy. 2015; (1–1): 16–8. (in Russian)Колычева И.В., Несмеянова Н.Н., Соседова Л.М., Тараненко Н.А. Оценка профессионального риска развития болезней органов дыхания и кожи у пожарных. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2005; (2): 50-3.Kolycheva I.V., Nesmeyanova N.N., Sosedova L.M., Taranenko N.A. Occupational risk assessment of respiratory and cutaneous disease development in the fire fighters. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2005; (2): 50–3. (in Russian)Колычева И.В. Актуальные вопросы медицины труда пожарных (обзор литературы). Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2005; (8): 133-8.Kolycheva I.V. Urgent issues of labour medicine in the fire fighters (literature survey). Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2005; (8): 133–8. (in Russian)Васильев А.В. Проблемы оценки сочетанного влияния шума и других физических факторов на здоровье человека. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012; 14(6): 158-65.Vasil’ev A.V. Problems of estimation of joint influence of noise and other physical factors on the human´s health. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2012; 14(6): 158–65. (in Russian)Рукавишников В.С., Колычева И.В. Медицина труда пожарных: итоги и перспективы исследований. Медицина труда и промышленная экология. 2007; (6): 1-5.Rukavishnikov V.S., Kolycheva I.V. Industrial hygiene for firemen: results and prospects of research. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2007; (6): 1–5. (in Russian)Рукавишников В.С., Колычева И.В., Дорогова В.Б., Бударина Л.А. Некоторые подходы к мониторингу условий труда и состояния здоровья пожарных. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2005; (2): 7-14.Rukavishnikov V.S., Kolycheva I.V., Dorogova V.B., Budarina L.A. Some approaches to monitoring of work conditions and health state in the fire fighters. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2005; (2): 7–14. (in Russian)Шафран Л.М., Нехорошкова Ю.В. Комплексная гигиеническая оценка условий труда и трудового процесса пожарных-спасателей. Гигиена и санитария. 2015; 94(1): 77-82.Shafran L.M., Nekhoroshkova Yu.V. Hygienic evaluation of working conditions and working process of fire rescue employees. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2015; 94(1): 77–82. (in Russian)Смиловенко О.О., Курлович И.Г. Повышение безопасности труда пожарного-спасателя. Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2017; 1(4): 459-67.Smilovenko O.O., Kurlovich I.G. Increasing of the occupational safety of firefighter-rescuer. Vestnik Universiteta grazhdanskoy zashchity MChS Belarusi. 2017; 1(4): 459–67. (in Russian)Бибик Е.Ю., Мелещенко А.В. Реадаптационные изменения морфогенеза надпочечных желез после хронического гипертермического воздействия. Морфологический альманах имени В.Г. Ковешникова. 2018; 16(2): 9-13.Bibik E.Yu., Meleshchenko A.V. Re-adaptation changes of morphogenesis of adrenal glands after chronic hyperthermic action. Morfologicheskiy al’manakh imeni V.G. Koveshnikova. 2018; 16(2): 9–13. (in Russian)Николаев В.Ю., Шахматов И.И., Киселев В.И., Вдовин В.М. Система гемостаза у крыс при различных режимах однократной гипертермической нагрузки. Современные проблемы науки и образования. 2014; (4): 509.Nikolaev V.Yu., Shakhmatov I.I., Kiselev V.I., Vdovin V.M. Rat’s hemostasis system in different modes оf the single hyperthermical load. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014; (4): 509. (in Russian)Николаев В.Ю., Шахматов И.И., Киселев В.И., Москаленко С.В. Система гемостаза у крыс при долговременной гипертермической нагрузке. Сибирский научный медицинский журнал. 2015; 35(2): 43-6.Nikolaev V.Yu., Shakhmatov I.I., Kiselev V.I., Moskalenko S.V. The hemostatic system in rats at longtime hyperthermic load. Sibirskiy nauchnyy meditsinskiy zhurnal. 2015; 35(2): 43–6. (in Russian)Зайцев С.А., Пахомова Ю.В., Самсонов А.В., Сазонов В.С., Астафьева К.А. К вопросу изучения гематолимфатических соотношений параметров обмена липидов у лабораторных животных при общей управляемой гипертермии. Медицина и образование в Сибири. 2008; (5): 7.Zaytsev S.A., Pakhomova Yu.V., Samsonov A.V., Sazonov V.S., Astaf’eva K.A. Hematolymphatic correlations of lipid metabolism in laboratory animals at controlled whole body hyperthermia. Meditsina i obrazovanie v Sibiri. 2008; (5): 7. (in Russian)Иронова С.Ш. Влияние высокой температуры на выбор разнокачественной пищи у белых крыс. Наука и инновация. 2020; (1): 115-21.Ironova S.Sh. The influence of high temperature on the conditionally reflector choice of different food in white rats. Nauka i innovatsiya. 2020; (1): 115–21. (in Russian)Ковалев Г.И., Васильева Е.В., Салимов Р.М. Сравнение поведения мышей в тестах открытого поля, закрытого и приподнятого крестообразных лабиринтов с помощью факторного анализа. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2019; 69(1): 123-30. https://doi.org/10.1134/S0044467719010064Kovalev G.I., Vasil’eva E.V., Salimov R.M. Comparison of the behavior of mice in open field, closed and elevated cruciform maze tests using factor analysis. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel’nosti im. I.P. Pavlova. 2019; 69(1): 123–30. https://doi.org/10.1134/S0044467719010064 (in Russian)Анфилова М.Г., Додонова С.А., Алферова М.Е., Тенькова А.Н., Ворвуль А.О., Музалева Ю.А. и соавт. Изучение особенностей проведения теста Порсолта и его модификаций при доклинических исследованиях антидепрессантных и адаптогенных средств. В кн.: Материалы девятой международной дистанционной научной конференции, посвящённой 83-летию Курского государственного медицинского университета. Курск; 2018: 7-12.Anfilova M.G., Dodonova S.A., Alferova M.E., Ten’kova A.N., Vorvul’ A.O., Muzaleva Yu.A., et al. Studying the features of the Porsolt test and its modifications in preclinical studies of antidepressant and adaptogenic agents. In: Collection of Materials of the Ninth International Remote Scientific Conference Dedicated to the 83rd Anniversary of Kursk State Medical University [Materialy devyatoy mezhdunarodnoy distantsionnoy nauchnoy konferentsii, posvyashchennoy 83-letiyu Kurskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta]. Kursk; 2018: 7–12. (in Russian)Чайка А.В., Коношенко Е.В., Хусаинов Д.Р., Шахматова В.И., Можаровская И.А., Черетаев И.В. Тест Порсолта как лонгитюдный метод оценки динамики эмоционального состояния крыс в модели хронического непредсказуемого умеренного стресса. Учёные записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2018; 4(2): 133-47.Chayka A.V., Konoshenko E.V., Khusainov D.R., Shakhmatova V.I., Mozharovskaya I.A., Cheretaev I.V. Porsolt test as a longitudinal method for assessing the dynamics of the emotional state of rats in a model of chronic unpredictable moderate stress. Uchenye zapiski Krymskogo federal’nogo universiteta im. V.I. Vernadskogo. Biologiya. Khimiya. 2018; 4(2): 133–47. (in Russian)Даценко А.В. Регистрация показателей физической выносливости биообъектов при беге на тредбане и плавании с отягощением с помощью компьютерного безмаркерного видеотрекинга. Саратовский научно-медицинский журнал. 2014; 10(4): 766-71.Datsenko A.V. Register indicators of physical endurance of biological objects when running a treadmill and swimming with weights using computer video markerless tracking. Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal. 2014; 10(4): 766–71. (in Russian)Иванов Д.Г., Александровская Н.В., Афонькина Е.А., Ерошкин П.В., Семенов А.Н., Бусыгин Д.В. Адаптационные изменения у крыс при ежедневном выполнении физической нагрузки в методике «Бег на тредбане». Биомедицина. 2017; (2): 4-22.Ivanov D.G., Aleksandrovskaya N.V., Afon’kina E.A., Eroshkin P.V., Semenov A.N., Busygin D.V. Adaptive changes in rats under everyday physical load in «The run on treadmill» method. Biomeditsina. 2017; (2): 4–22. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.