STATE OF ENERGY BRAIN EXCHANGE IN PATIENTS WITH PROFESSIONAL DISEASES FROM INFLUENCE OF PHYSICAL FACTOR

Full Text

В последнее десятилетие в Российской Федерации (РФ) в структуре вновь выявляемых профессиональных заболеваний преобладают заболевания, связанные с воздействием физических факторов, среди которых вибрационная болезнь (ВБ) занимает второе место. Известно, что в ответную реакцию на длительное патологическое воздействие вибрации вовлекается нейрогуморальное звено, нарушение деятельности которого способствует негативным изменениям метаболизма [1, 16]. Последние обзоры, посвященные оценке биоэлектрической активности головного мозга при производственном воздействии вибрации, указывают на вовлечение в патологический процесс мозжечка, стволовых структур и гипоталамуса [4, 7]. С помощью обработки электроэнцефалограмм (ЭЭГ) методом установки локализации эквивалентных дипольных источников патологической активности выявлены общие признаки поражения структур головного мозга при ВБ в виде наличия очагов в лобных отделах и таламусе [35]. В то же время ЭЭГ недостаточно специфична для выявления биоэлектрических нарушений у пациентов с ВБ. Поэтому представляет интерес изучение энергетического обмена головного мозга при помощи метода нейроэнергокартирования (НЭК), который по сравнению с ЭЭГ является более чувствительным и высокоинформативным, а его показатели характеризуют активность и напряженность метаболических реакций мозга [11, 18-20]. Среди неблагоприятных факторов производственной среды, негативно действующих на слуховой анализатор, наиболее распространённым является производственный шум [6, 9]. В настоящее время в промышленности, строительстве, транспорте и связи, по данным Центра Роспотребнадзора РФ, более 3,5 млн человек занято на работах с повышенным шумом, превышающим допустимые санитарно-гигиенические регламенты, каждый пятый работающий человек подвергается воздействию интенсивного производственного шума, что довольно часто приводит к патологии слухового анализатора - профессиональной нейросенсорной тугоухости (НСТ). Проблемы изучения развития и профилактики шумовой патологии остаются актуальными и для авиации, поскольку воздушные суда и вспомогательное оборудование на авиационных объектах являются источниками высокоинтенсивного шума [2, 17]. Известно, что длительное воздействие шума активирует неспецифическую гипоталамо-гипо-физарно-надпочечниковую систему, что способствует повышению тонуса кровеносных сосудов, их спастическому состоянию, ишемии тканей и органов, гипоксии, ацидозу, дистрофическим и деструктивным изменениям в различных тканях и органах [6, 8, 15]. Поскольку механизм воздействия вибрации и шума на организм достаточно сложен и до конца не известен, изучение нейрометаболизма с помощью метода НЭК открывает новые возможности для исследования патогенеза и диагностики профессиональной патологии, обусловленной воздействием физических факторов. Цель исследования - выявление особенностей энергетического обмена головного мозга у пациентов с вибрационной болезнью и профессиональной нейросенсорной тугоухостью. Методы Для выявления особенностей резервного нейрометаболизма использовали электрофизиологический метод НЭК, основанный на измерении уровня постоянного потенциала (УПП). В клинических условиях обследованы 45 пациентов с ВБ, связанной с сочетанным воздействием локальной и общей вибрации (1-я группа). Средний возраст пациентов (48,7 + 3,14) года. Вторую группу составили 71 пациент с НСТ профессионального генеза (средний возраст (52,0 ± 1,36) года). Группу сравнения (3-я группа) представляли 38 мужчин репрезентативного возраста и общего трудового стажа (соответственно (50,35 ± 1,69) и (16,24 ± 1,12) года), которые по специфике профессиональной деятельности не подвергались воздействию изучаемых физических факторов. В зависимости от степени выраженности изменений энергетического обмена головного мозга определяли уровень интенсивности нейрометаболизма (пониженный, нормальный, повышенный) [10]. Статистическую обработку и анализ результатов проводили с использованием программы Statistica 6.0 Stat_Soft® Inc. (правообладатель лицензии - ФГБНУ ВСИМЭИ). Статистическую значимость различий оценивали по непараметрическому U-критерию Вилкоксона, Манна - Уитни. Для трех групп использовали поправку Бонферрони - статистически значимыми различия считали при p < 0,017. Статистическую значимость различий показателей, выраженных в процентах, вычисляли по методу углового преобразования Фишера. Для выявления нейрометаболических признаков использовали дискриминантный анализ. От каждого человека было получено информированное согласие на участие в обследовании, одобренное в установленном порядке Комитетом по биомедицинской этике ВСИМЭИ. Результаты По уровню интенсивности нейрометаболизма можно выделить пациентов с нормальным средним УПП, сниженным или повышенным средним значением УПП. Согласно данным НЭК выявлено следующее распределение (рис. 1): повышенные значения среднего УПП у пациентов с ВБ отмечены в 62 % случаев, у пациентов с НСТ - в 39 % случаев, 31 и 52 % пациентов соответственно имели нормальный средний уровень энергетического обмена, у 7 и 9 % соответственно отмечалось сниженное значение среднего УПП. В группе сравнения доминировали лица с нормальным средним УПП (71 %). Причем в группе пациентов с ВБ повышенный средний УПП статистически значимо превалировал по сравнению с лицами 1-я и 2-й групп (р = 0,03; р = 0,02 соответственно). 19 Экология труда Экология человека 2020.02 Рис. 1. Распределение обследованных лиц в зависимости от степени выраженности среднего уровня постоянного потенциала Примечание. * - статистически значимое преобладание (р < 0,017) нормального среднего УПП; +- статистически значимое преобладание повышенного среднего УПП в группах пациентов с ВБ, связанной с сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, и с НСТ относительно группы сравнения; * - статистически значимое преобладание (р < 0,017) повышенного среднего УПП. 25.0 20.0 15,0 * ^ . т. * * *+ \\ *+ *+ ♦ -' Ж. * * / "\\ ж ♦ f \\\\- .-'Л i \\ // \\ '\\J f а л. » . у ч / Л’ V V V V» , ^4/ Fpz Fd Fs Cd Cz Cs Pd Pz Ps Oz Td Ts tIt^Fs <ЖА Xcp. If Cs Ps са 2 10.0 -5,0 0.0 -5,0 -10,0 J Пациенты с ВБ •Пациентыс НСТ -» -Группасравнения Рис. 2. Распределение уровня постоянного потенциала в исследуемых группах Примечание. * - статистически значимое преобладание повышенного УПП в группе пациентов с ВБ, связанной с сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, относительно группы пациентов с НСТ; + - статистически значимое преобладание повышенного УПП в группе пациентов с НСТ относительно группы сравнения, р < 0,017 Показатели сверхмедленной активности головного мозга у пациентов с ВБ были статистически значимо выше во всех отведениях, кроме левого височного (Ts), при сопоставлении с таковыми в группе сравнения (рис. 2). У пациентов с НСТ зарегистрировано статистически значимое повышение показателей нейроэнергообмена по правому и левому лобному (Fd и Fs), центральному (Cz), левому центральному (Cs), левому теменному (Ps), затылочному (Oz) отведениям, различия статистически значимы при р < 0,05. Средний УПП по всем областям в этой группе также значимо преобладал относительно группы сравнения и расценивался как нормальный (см. рис. 2). Для определения интенсивности энергетических процессов в различных областях головы относительно среднего уровня церебрального энергообмена у пациентов с ВБ рассчитывали локальный УПП (УПП#). На рис. 3 наглядно представлено усиление интенсивности в центральной и правой височной областях относительно среднего УПП у пациентов с ВБ. Для выявления особенностей церебрального энергообмена каждого пациента с НСТ вычисляли биполярные потенциалы: Fpz-Cz, Fpz-Oz, Fpz-Td, Fpz-Ts, Cz-Oz, Cz-Td, Cz-Ts, Cs-Oz, Cs-Td, Cs-Ts, Pd-Fz, Pz-Oz, Ps-Cs, Oz-Td, Oz-Ts. Из представленных данных на рис. 4 видно статистически значимое снижение в группе пациентов с НСТ биполярных потенциалов: Fpz-Cz, Fpz-Oz, Fpz-Td, Fpz-Ts относительно группы сравнения, что свидетельствует о снижении активности лобной коры у пациентов с НСТ за счет преобладания значений биполярных потенциалов в центральной, обеих височных и затылочной областях. На основании данного факта можно утверждать, что у пациентов с НСТ фиксируется изменение энергетического обмена головного мозга - сдвиг 20 Экология человека 2020.02 Экология труда Рис. 3. Распределение локальных уровней постоянного потенциала (#) в группах пациентов с вибрационной болезнью и сравнения Примечание. * - статистически значимое преобладание (р < 0,017). кислотно-основного состояния в сторону ацидоза в центральном отделе (Fpz) и височных областях (Td, Ts). Статистически значимое повышение градиента Pd-Fz и снижение градиента Pz-Oz у пациентов с НСТ характеризуют дисфункцию теменно-затылочных областей в виде усиления энергообмена в правом теменном и затылочном отделах головного мозга по сравнению с группой сравнения (рис. 4). Для выявления статистически значимых отличительных нейрометаболических признаков по НЭК, сопряженных с фактом воздействия вибрации, проведен дискриминантный анализ. В результате анализа выявлены достоверные нейрометаболические признаки: в 1-й и 3-й группах по показателям УПП в центральном (Cz) отведении и межполушарных отношений Td-Ts. Статистически значимыми являлись параметры УПП с уровнями значимости от 0,01 до 0,003. Наиболее статистически значимым отличительным нейрометаболическим признаком было значение показателя по центральному отведению (Cz, F = 9,67). Нейрометаболическими признаками по НЭК, характерными по НЭК для НСТ, явились повышения УПП в левом теменном (Ps), центральном теменном (Pz) и затылочном (Oz) отведениях. Наиболее статистически значимым отличительным признаком было значение показателя по центральному теменному отведению (Pz, F = 12,81). Обсуждение результатов Таким образом, изучение особенностей энергетического обмена головного мозга у пациентов с профессиональными заболеваниями, обусловленными воздействием физических факторов, выявило усиление церебральных энергозатрат в центральных, височных и теменных отделах, что свидетельствует о функциональном напряжении головного мозга и снижении его резервных возможностей с преимущественной дисфункцией диэнцефальных отделов мозга. Общим НЭК-признаком, связанным с фактом профессионального воздействия на организм вибрации и шума, является гиперметаболизм анаэробного гликолиза в центральном и височных отделах головного мозга. У пациентов с ВБ по сравнению с пациентами с НСТ показано большее напряжение церебрального энергообмена в лобных отделах, при одновременной дисфункции срединных структур мозга и увеличении показателя межполушарных отношений, что не может не отразиться на выраженности проявлений клинических симптомов, повышении вероятности развития психосоматической патологии, когнитивных нарушений при ВБ [4, 5, 13]. Предположение по данному утверждению подкрепляется известным фактом о том, что правая теменно-височная область в большей “ о -2 -4 -6 * * * * ♦ r /\\ * -V \\ * А / Л / \\ \\ LS \\1 V4 ж Fpz-Cz Fpz- Fpz-T rFpVi< -jz-Oz Cz-Tri \\ Vs Cs-Oz Cs-T d u ms Pd-Fj/ fyz-Oz ^ l * ^rbz-TXoz-Ts .А ' / ¥ V ¥ ♦ • Пациенты с НСТ * Группа сравнения Рис. 4. Распределение градиентов уровня постоянного потенциала в группах пациентов с нейросенсорной тугоухостью и сравнения Примечание. * - статистически значимые отличия (р < 0,017). 21 Экология труда Экология человека 2020.02 мере ответственна за согласованность аффективного восприятия и реактивности вегетативной нервной системы [12, 14]. Выявленные в результате дискриминантного анализа информативные НЭК-признаки позволяют предположить, что, несмотря на сохранность церебрального метаболизма в целом, нарушение функции восприятия и различения чувствительных раздражений у пациентов с НСТ связано с изменениями сверхмед-ленной активности (от 0 до 1 Гц), указывающими на первостепенное вовлечение в патологический процесс теменных и затылочных областей мозга. Вследствие того, что полученные результаты являются начальным опытом в изучении состояния церебрального энергообмена у пациентов с ВБ и НСТ, возникает большое количество требующих дальнейшего изучения вопросов, ответы на которые позволят получить новые знания о патогенезе изучаемых заболеваний. Выводы 1. Функциональный метаболизм головного мозга у пациентов с ВБ изменен в 69 % случаев, у пациентов с НСТ - в 48 % случаев. 2. Функциональные нарушения головного мозга у пациентов с профессиональными заболеваниями, обусловленными воздействием физических факторов, сопровождаются энергометаболическими нарушениями преимущественно в центральном и височных отделах. 3. Нейрометаболическими признаками по НЭК, характерными для ВБ, являются увеличение показателя УПП центрального отведения и снижение показателя межполушарных отношений Td-Ts. 4. Нейрометаболическими признаками по НЭК, характерными для НСТ, являются увеличение показателей УПП в левом теменном, центральном теменном и затылочном отделах. Исследование проведено в рамках бюджетной на-учно-исследовательскойработы, выполненной на базе ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» при финансовой поддержке Программы фундаментальных научных исследований президиума РАН «Фундаментальные исследования для биомедицинских технологий», конфликт интересов отсутствует. Авторство Шевченко О. И. разработала план исследования, осуществила сбор и анализ данных, сформулировала выводы; Лахман О. Л. принимал участие в анализе данных и подготовке рукописи к печати.

About the authors

O. I. Shevchenko

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Email: oich68@list.ru

O. L. Lakhman

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

References

Supplementary files