Исследование воздействия эмиссии от лесных пожаров на морфофункциональное состояние центральной нервной системы белых крыс

Введение. Изучение механизмов действия продуктов горения, выделяющихся при природных пожарах, на организм и разработка соответствующих профилактических мероприятий является актуальной гигиенической проблемой на современном этапе.

Материал и методы. Экспериментальное моделирование ландшафтного пожара осуществлялось в течение 7 дней по 4 ч в день. В качестве горючего субстрата использовались древесина и лесной горючий материал (ЛГМ), представляющий собой живой надпочвенный покров и растительные остатки различной степени разложения. В экспозиционной камере в процессе экспозиции определены концентрации оксида углерода, формальдегида, фурфурола и ацетальдегида, проведён общий качественный анализ воздуха и целевой качественный анализ на летучие альдегиды и кетоны. После окончания экспозиции выполнено обследование белых крыс с применением тестов «открытое поле» и водный лабиринт Морриса, а также проведена оценка морфологических нарушений в ткани коры головного мозга.

Результаты. Разработана экспериментальная модель воздействия продуктами горения лесного горючего материала на мелких лабораторных животных с характеристикой химического состава выделяющихся газов. В ходе биомоделирования установлено, что изменения в структуре поведения белых крыс, подвергавшихся воздействию дыма, характеризовались снижением двигательной и исследовательской активности, а также наблюдалось повышение уровня тревожности у самок. При тестировании в водном лабиринте Морриса выявлены нарушения пространственной памяти и способности к навигационному научению. При гистологическом исследовании ткани коры головного мозга у животных опытных групп были обнаружены множественные очаги нейронофагии, расширение периваскулярных пространств, а также отмечалось развитие заместительной гиперплазии глиальных клеток.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о наличии нейротоксического эффекта продуктов горения ЛГМ, который характеризовался нарушением структуры поведения и процессов памяти, а также морфологическими изменениями в ткани головного мозга белых крыс. Однако для выявления роли воздействия комплекса веществ, выделяемых при лесных пожарах, их вклада в морфологические и функциональные нарушения требуются дальнейшие, более углублённые исследования.

1. Ярош Г.Ф. Лесные пожары как угроза национальной безопасности России. Вестник СГЮА. 2016; 3 (110): 199-202.

2. Тулухонов А.К., Пунцукова С.Д. Лесные пожары в Республике Бурятия в условиях изменения климата. Общество: политика, экономика, право. 2016; 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/lesnye-pozhary-v-respublike-buryatiya-v-usloviyah-izmeneniya-klimata (дата обращения: 27.02.2019).

3. Маленко А.А. Динамика горимости лесов юга Западной Сибири. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015; 6 (128): 68-72.

4. Ерицов А.М., Волков С.Н., Ломов В.Д. Катастрофические лесные пожары последних лет. Лесоведение и лесоводство. 2016; 5: 106-10.

5. Васильева О. С., Гусаков А.А. Влияние задымления атмосферного воздуха в период аномальной жары на показатели заболеваемости и смертности по причине острых и хронических болезней дыхательной системы. Пульмонология. 2011; 4: 38-43.

6. Рукавишников В.С., Ефимова Н.В., Елфимова Т.А. Изучение риска здоровью при кратковременной ингаляционной экспозиции в условиях лесных пожаров. Гигиена и санитария. 2013; 1: 50-2.

7. Naeher L.P., Brauer M., Lipsett M., Zelikoff J.T., Simpson C.D., Koenig J.Q. et al. Woodsmoke Health Effects: A Review. Inhal Toxicol. 2007; 19: 67-106

8. Зайратьянц О.В., Черняев А.Л., Полянко Н.И., Осадчая В.В., Трусов А.Е. Структура смертности населения Москвы от болезней органов кровообращения и дыхания в период аномального лета 2010 года. Пульмонология. 2011; 4: 29-33.

9. Куценогий К.П., Самсонов Ю.Н., Чуркина Т.В., Иванов А.В., Иванов В.А. Содержание микроэлементов в аэрозольной эмиссии при пожарах в бореальных лесах центральной Сибири. Оптика атмосферы и океана. 2003; 16(5-6): 461-70.

10. Raub J.A., Benignus V.A. Carbon monoxide and the nervous system. Neurosci Biobehav Rev. 2002; 26 (8): 925-40.

11. Smollin C., Olson K. Carbon monoxide poisoning (acute). BMJ Clin Evid. 2010;12: 2103.

12. Rose J.J., Wang L., Xu Q., McTiernan C.F., Shiva S., Tejero J. et al. Carbon Monoxide Poisoning: Pathogenesis, Management, and Future Directions of Therapy. Am J Respir Crit Care Med. 2017; 195 (5): 596-606.

13. Hampson N.B., Hauff N.M. Risk factors for short-term mortality from carbon monoxide poisoning treated with hyperbaric oxygen. Crit Care Med. 2008; 36 (9): 2523-7.

14. Townsend C.L., Maynard R.L. Effects on health of prolonged exposure to low concentrations of carbon monoxide. Occup Environ Med. 2002; 59: 708-11.

15. Dubick M.A. Indices of antioxidant status in rats subjected to wood smoke inhalation and/or thermal injury. Toxicology. 2002; 176 (1-2): 45-57.

16. Reed M.D., Campen M.J., Gigliotti A.P., Harrod K.S., McDonald J.D., Seagrave J.C. et al. Health Effects of Subchronic Exposure to Environmental Levels of Hardwood Smoke. Inhal Toxicol. 2006; 18 (8): 523-39.

17. Carden S.C., Jordan B.S., Langlinais P.C., Mozingo D.W. Health effects of subchronic exposure to low levels of wood smoke in rats. Toxicol Sci. 2002; 65(1): 115-25.

18. Другов Ю.С., Зенкевич И.Г., Родин А.А. Газохроматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды, почвы и биосред. Практическое руководство. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний; 2010. 752 с.

19. Руководство по гистологии. Под ред. Р.К. Данилова, В.Л. Быкова. СПб.: «СпецЛит»; 2001. 495 с.

20. Звягинцев А.М., Блюм О.Б., Глазкова А.А., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А. Загрязнение воздуха на европейской части России и Украине в условиях жаркого лета 2010 г. Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2011; 47 (6): 757-66.

21. Панов А.В., Прокушкин А.С., Брюханов А.В., Корец М.А., Пономарев Е.И., Сиденко Н.В. и соавт. Комплексный подход в оценке эмиссии углеродсодержащих газов от лесных пожаров в Сибири. Метеорология и гидрология. 2018; 5: 30-9.

22. Air quality monitoring in Moscow, 2010. News letter WHO collaborating Center for Quality Management and Air Pollution Control at the Federal Environment Agency. Germany, 2010; 46: 9-14.

23. Tsai C.F., Yip P.K., Chen S.Y., Lin J.C., Yeh Z.T., Kung L.Y. et al. The impacts of acute carbon monoxide poisoning on the brain: Longitudinal clinical and 99 mTc ethyl cysteinate brain SPECT characterization of patients with persistent and delayed neurological sequelae. Clin Neurol Neurosurg. 2014; 119: 21-7. https://doi.org/10.1016/j.clineuro.2014.01.005 (Available at: 28.02.2019 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24635920 )

24. Oh S., Choi S. Acute carbon monoxide poisoning and delayed neurological sequelae: a potential neuroprotection bundle therapy. Neural Regen Res. 2015; 10 (1): 36-8.

25. Lai C.Y., Chou M.C., Lin C.L., Kao C.H. Increased risk of Parkinson disease in patients with carbon monoxide intoxication: a population-based cohort study. Medicine (Baltimore). 2015; 94(19): e869. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000000869 (Available at: 28.02.2019 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25984676 )

26. Hopkins R.O., Fearing M.A., Weaver L.K., Foley J.F. Basal ganglia lesions following carbon monoxide poisoning. Brain Inj. 2006; 20 (3): 273-81.

27. Townsend C.L., Maynard R.L. Effects on health of prolonged exposure to low concentrations of carbon monoxide. Occup Environ Med. 2002; 59: 708-11.

28. Herna'ndez-Viadel M., Castoldi A.F., Coccini T., Manzo L., Erceg S., Felipo V. In vivo exposure to carbon monoxide causes delayed impairment of activation of soluble guanylatecyclase by nitric oxide in rat brain cortex and cerebellum. J Neurochem. 2004; 89: 1157-65.

29. Cheng Y., Thomas A., Mardini F., Bianchi S.L., Tang J.X., Peng J. et al. Neurodevelopmental consequences of sub-clinical carbon monoxide exposure in newborn mice. PLOS ONE. 2012; 7(2): https://doi.org/https://doi.org/10.1371/journal.pone.0032029 (Available at: 28.02.2019 https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0032029 )

30. Шабанов П.Д., Лебедев А.А., Мещеров Ш.К., Павленко В.П., Стрельцов В.Ф. Роль дофамина в формировании эмоционального поведения. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2003; 2(1): 23-45