CONSTANT POTENTIAL DISTRIBUTION IN PATIENTS WITH VIBRATION DISEASE COMBINED WITH METABOLIC DISORDERS

Full Text

В последние годы перед исследователями все чаще встают вопросы, касающиеся изучения развития, лечения и профилактики вибрационной болезни (ВБ), метаболического синдрома (МС), сахарного диабета 2 типа (ОД2). Научный интерес представляет комбинирование этих видов патологических состояний организма, поскольку сочетанные формы заболеваний подчас ухудшают их течение и прогноз, изменяя их классические проявления. Вибрационная болезнь занимает одно из ведущих мест в структуре профессиональных заболеваний. Известно, что хроническое воздействие вибрации на организм приводит к расстройству ба 38 Экология человека 2020.10 Экология труда ланса адрено- и холинреактивных структур головного мозга (ГМ), обуславливая значительное повышение тонуса неспецифической восходящей ретикулярной формации, нарушение корково-подкорковых связей. Эти процессы содействуют развитию метаболической недостаточности, способствующей формированию профессионально обусловленной соматической патологии [2]. Сотрудниками ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» (ВСИМЭИ) выявлено нарушение мультисенсорной интеграции при формировании профессиональных заболеваний от воздействия физических факторов вследствие неадекватного проведения импульсов в ГМ по нервным волокнам. В результате развития патологического процесса в периферическом нервном аппарате и возникновения рефлекторных ответных реакций со стороны центральной нервной системы происходит стойкое рассогласование деятельности сенсорных систем, которое в конечном итоге приводит к формированию периферического ангиодистонического синдрома и вегетативно-сенсорной полиневропатии - основным проявлениям ВБ [15]. Известно, что накопление конечных продуктов гликолиза в ткани ГМ и окислительный стресс инициируют развитие метаболических нарушений. Кроме того, через механизмы некроза и апоптоза эти процессы приводят к инфаркту мозга [11, 27, 29]. В условиях инсулинрезистентности и гиперинсулинемии при МС и СД2 происходит активация симпатико-адреналовой системы, способствующая развитию хронического стресса [17]. Прогрессирование метаболических нарушений, возникновение и развитие СД2 приводит к ангиопатиям метаболического типа, обуславливающих нарушение мозгового кровотока. Состояние хронического церебрального энергодефицита способствует развитию дисциркуляторной энцефалопатии, связанной с усилением атеросклеротических процессов и нарастанием атрофии мозга [11]. В последние годы значительно возрос объём работ, направленных на изучение обмена веществ в организме. Метод нейроэнергокартирования (НЭК) расширяет возможности исследователей при изучении нейрофункциональной активности и позволяет неинвазивно определять интенсивность резервных нейроэнергообменных процессов, базирующихся на связи сверхмедленной активности (УПП) с кислотно-щелочным равновесием тканей ГМ [6, 18, 23, 33]. Кроме того, c помощью анализа распределения УПП можно оценивать вклад конкретного отдела ГМ в протекание нейрофизиологических процессов при различных состояниях организма [19]. С помощью метода НЭК сотрудники ФГБНУ ВСИМЭИ у пациентов с ВБ подтвердили данные компьютерной электроэнцефалографии о задейство-ванности в патологическом процессе лобно-центральных отделов ГМ и таламуса [6]. У женщин с СД2 в стадии декомпенсации Л. Л. Клименко и соавт. диагностировали снижение УПП во всех областях ГМ, с преимущественными нарушениями во фронтальных отделах. Значения УПП в височных областях ГМ в стадии декомпенсации СД2 выравниваются - мозг приобретает свойства амбидекстрии. Снижение нейрометаболизма (алкалоз) при декомпенсированном СД2 соответствует стадии «истощения» (по Г. Селье), депрессии реактивности ГМ. А УПП рассматривается авторами в качестве нейрофизиологического маркера церебрального энергообмена, поскольку имеет достоверные корреляционные связи с биохимическими показателями [11]. Следует отметить малочисленность сведений о применении НЭК при профессиональных заболеваниях, обусловленных воздействием физических факторов [6, 25]. Кроме того, отсутствуют данные сравнительного анализа распределения УПП в оценке функционального состояния организма у пациентов с ВБ с сопутствующей патологией в виде МС и СД2. Необходимость проведения подобного рода исследований очевидна, поскольку формирование повышенной чувствительности к воздействию вибрации на фоне отягощающих состояний организма существенно снижает уровень здоровья и качества жизни лиц трудоспособного возраста. Цель исследования - выявление особенностей распределения уровня постоянного потенциала у пациентов с вибрационной болезнью в сочетании с метаболическими нарушениями. Методы Обследуемые были распределены на группы. В I группу включены 94 пациента с ВБ, связанной с сочетанным воздействием локальной и общей вибрации (возраст 54,9 (50,2-56,4) года), II представлена 42 пациентами с ВБ, отягощенной МС (53,5 (48,0-57,3) года), III - 32 пациентами с ВБ, имеющими в качестве сопутствующей патологии СД2 (54,0 (47,3-57,9) года), IV - 14 пациентами с СД2 (52,5 (48,4 - 56,6) года). В V группу сравнения вошли 50 условно здоровых мужчин, не имеющих в профессиональном маршруте контакта с вибрацией и метаболических нарушений в виде МС и СД2 (возраст 51,2 (46,8-54,0) года). Уровень постоянного потенциала регистрировали с помощью аппаратно-программного комплекса для топографического картирования электрической активности «Нейро-КМ» (г. Москва) [9, 20, 26]. Активные хлорсеребряные электроды располагали на голове по схеме 10 х 20, референтный - на запястье правой руки. Расположение электродов по отведениям: Fz - лобное центральное, Fd - лобное правое, Fs - лобное левое, Сz - центральное, Cd - центральное правое, Cs - центральное левое, Pz - центральное теменное, Pd - теменное правое, Ps - теменное левое, Оz - затылочное, Td - правое височное, Ts - левое височное, Хср - средний уровень нейрометаболизма по всем областям, Td-Ts - межполушарная асимметрия энергетического метаболизма. По степени выраженности изменений УПП определяли уровень интенсивности энергетического обмена. 39 Экология труда Экология человека 2020.10 При статистической обработке проверку нормальности распределения выполняли с использованием критерия Шапиро - Уилка. Результаты были представлены в виде медианы (Me), верхнего (Q25) и нижнего (Q75) квартилей. Для определения значимости между независимыми выборками при ненормальном распределении использовали критерий Манна - Уитни. При сравнении пяти групп между собой использовали поправку Бонферрони - статистически значимыми различия считали при р < 0,005, при сопоставлении с группой сравнения - р < 0,01. Статистическую значимость различий показателей, выраженных в процентах, вычисляли по методу углового преобразования Фишера. Статистическая обработка результатов проведена при помощи пакета прикладных программ STATISTICA - версия 6 фирмы Stat Soft Inc. (США) (лицензия №AXXR004E642326FA, правообладатель лицензии - ФГБНУ ВСИМЭИ). Работа соответствовала этическим стандартам, разработанным в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. От каждого человека было получено информированное согласие на участие в обследовании, одобренное в установленном порядке локальным этическим комитетом. Результаты При анализе распределения УПП выявлены особенности церебрального энергообмена при ВБ в сочетании с метаболическими нарушениями и без таковых. В I - IV группах установлено статистически значимое преобладание лиц с повышенным уровнем среднего УПП при р < 0,01. Пациентов с нормальным уровнем среднего УПП было меньше, чем подобных в группе сравнения (рис. 1). Количество пациентов с измененной (повышенной и пониженной) энергетической активностью ГМ в I-IV группах статистически значимо было больше, чем в группе сравнения (61,5; 67,7; 56,3; 83,4 и 33,3 % соответственно). В результате анализа данных показано, что у пациентов с ВБ показатели УПП выходят за пределы нормы, а профили распределения сверхмедленной активности (от 0 до 1 Гц) располагаются значимо выше профиля распределения УПП лиц группы сравнения при р < 0,005. Сопоставление суммарного УПП у пациентов II, III групп в зависимости от наличия метаболических нарушений не выявило статистически значимых различий. Средний УПП в I-IV группах расценен как умеренно повышенный, в группе сравнения - нормальный (рис. 2). Поскольку диагностированное изменение активности и напряженности энергетических реакций ГМ у пациентов основных групп не имело статистически значимых количественных различий, представлял интерес качественный анализ распределения УПП по отделам мозга. Так, из представленных на рис. 2 данных видно, что максимальные значения УПП в I группе статистически значимо преобладают в центральном ^z), во II группе - в левом центральном (Cs), правом височном (Td), в III группе - в левом центральном (Cs), центральном ^z), в IV группе - в правом лобном (Fd), центральных (Cd, Сz, Cs), левом теменном (Ps) отведениях. У пациентов с ВБ в сочетании с МС и ВБ в сочетании с СД2 (II и III группы), как и у пациентов IV группы, происходило снижение активности энергетического обмена в передних отделах коры (лобных, височных: 16,6 (15-18) мВ, 14,7 (12-17) мВ и 17,6 (16-20) мВ соответственно) и его усиление в задних (центральных, теменных) областях (20,4 (16-25) мВ, 18,2 (14-20) мВ и 23,3 (17-28) мВ соответственно) при р < 0,01. В группе сравнения отмечено усиление активности энергетических про Рис. 1. Распределение обследованных лиц в зависимости от степени выраженности уровня постоянного потенциала Примечание. * - различия статистически значимы при сопоставлении с группой сравнения (V группа), р < 0,01. 40 Экология человека 2020.10 Экология труда Рис. 2. Профиль распределения уровня постоянного потенциала в исследуемых группах Примечание. Различия статистически значимы при сопоставлении группы сравнения: * - с I группой, +- со II, # - с III, Л - с IV, p < 0,01. цессов во фронтальных отделах неокортекса (8,8 (5-10) мВ) при сопоставлении с задними (6,5 (4-8) мВ) при p < 0,01, что согласуется с данными литературы, характеризующими состояние церебрального энергетического обмена здоровых людей [24, 26]. У лиц с СД2, по данным НЭК, установлена более выраженная негативная тенденция к умеренно выраженному усилению энергетического обмена ГМ, что характеризует смещение кислотно-щелочного равновесия на границе гематоэнцефалического барьера в сторону ацидоза по сравнению с представителями I-III групп (75,1; 53,8; 67,7 и 43,7 % соответственно при p < 0,01), вовлечение в патологический процесс как задних (центральные, теменные, затылочные), так и лобных корковых зон ГМ. У пациентов с ВБ для выявления статистически значимых отличительных НЭК-признаков, сопряженных с фактом наличия в качестве сопутствующей патологии СД2, проведен дискриминантный анализ. В I и III группах было выявлено два достоверных диагностических признака: значения показателей по левому височному (Ts), правому центральному (Cd) отведениям. Информативными являлись параметры с уровнями значимости от 0,01 до 0,04. Наиболее информативным признаком было значение показателя по левому височному (Ts, F = 7,2) отведению. Установлено, что при наличии СД2 у пациентов с ВБ усугубляется нарушение локального мозгового кровотока и анаэробного катаболизма глюкозы в височных и центральных отделах ГМ в виде увеличения значения показателя УПП в правом центральном (Cd) и его снижения в левом височном (Ts) отведениях. Обсуждение результатов Таким образом, в ходе изучения особенностей распределения УПП у пациентов с ВБ в сочетании с метаболическими нарушениями установлено преобладающее число лиц с умеренно повышенным УПП, что косвенно позволяет судить о возникновении состояния ацидоза в тканях ГМ. При этом следует учитывать факт, что длительное воздействие вибрации на организм приводит к активизации энергетических процессов, преимущественно в центральных отделах ГМ [6], вследствие развития гипоксии, включающей резервные механизмы метаболизма, формирования диффузного стойкого закисления мозга [20]. Это свидетельствует о снижении активности первого структурно-функционального блока ГМ по А. Р. Лу-рия [16, 20]. При СД2, по данным литературы [10], происходят изменения в гиппокампе, в первую очередь подвергающемся нейродегенерации, что также подтверждается нашими результатами, в которых показано более выраженное повышение УПП в центральных отделах ГМ по сравнению с остальными. Известно, что стволовая ретикулярная формация, влияя преимущественно на структуры левого полушария, определяет функциональные состояния типа сон - бодрствование, а диэнцефальные образования, имеющие отношение к активации правого полушария вместе с симпатическим отделом вегетативной нервной системы, определяют функциональные состояния напряжения или стресса [5, 19, 23]. У пациентов с ВБ в сочетании с МС преобладает состояние ацидоза (умеренно повышенный УПП) в левом центральном и правом височном отделах. Увеличение УПП у лиц II группы в правой височной области, являющейся корковой проекцией лимбической системы [7], характеризует нарушение локального мозгового кровотока и метаболизма глюкозы в этом отделе с высоким риском развития дисфункций внутренних органов [12]. При этом можно говорить о прогрессировании нейроэнергодефицита у пациентов с ВБ, осложненной МС, и снижении активности второго структурнофункционального блока помимо первого [20]. Опираясь на данные современных исследователей [1, 3, 28, 31] при обсуждении значимости полученных результатов, необходимо отметить, что умеренно выраженное изменение УПП у пациентов с ВБ в сочетании с метаболическими нарушениями в виде МС и СД2 в височных и центральных отделах ГМ, очевидно, обусловлено усилением анаэробного гликолиза с избыточным высвобождением в экстракле- 41 Экология труда Экология человека 2020.10 точный матрикс лактата в этих зонах, что приводит к снижению водородного показателя (рН), развитию ацидоза, нарушениям локального кровотока и коннективности корково-подкорковых структур, к торможению адаптационных механизмов. Диагностированное у пациентов с СД2 увеличение значений УПП в правом лобном, центральных, левом теменном отделах ГМ в качестве ответа организма на нарушение процессов утилизации глюкозы свидетельствует о снижении активности трех структурно-функциональных блоков по А. Р. Лурия [14]. Опираясь на данные современных исследований [4, 21, 22, 30, 32], можно предположить, что в результате усиления энергетического обмена в левом полушарии у пациентов с ВБ в сочетании с метаболическими нарушениями во взаимосвязи с парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы образуются нейронные связи, способные нарушать регуляцию нейрохимических процессов, участвующих в обеспечении осознанного поведения и функциональных реакций организма. Активизация энергетических процессов лобного отдела правого полушария в виде увеличения УПП у пациентов с СД2 инициирует формирование регуляторного дефекта, в основе которого лежат нарушения исполнительных функций и алгоритмизации функционирования организма (страдание третьего структурно-функциональный блока) [8, 13]. Результаты изучения механизмов нейроэнергообмена у пациентов с ВБ в сочетании с МС и СД2 требуют дальнейшего изучения во взаимосвязи, в частности, с показателями, характеризующими нарушение обмена веществ, проатерогенные нарушения и высшие психические функции, поскольку развитие церебральной дисфункции, снижение роли коры ГМ в обеспечении нисходящих влияний на глубинные регуляторные структуры чревато снижением качества жизни, срывом адаптационных механизмов, ускоряющих патологическую программу апоптоза. Выводы 1. Нейроэнергообмен, по данным НЭК, у пациентов с ВБ, связанной с сочетанным воздействием локальной и общей вибрации, в совокупности с МС нарушен в 67,7 % случаев, с СД2 - в 56,3 % случаев, что характеризует дисбаланс процессов торможения-возбуждения в коре ГМ. 2. Усиление церебрального энергетического обмена у пациентов с ВБ в сочетании с МС и СД2 сопровождается увеличением УПП в височно-центральных областях, что свидетельствует о состоянии хронического стресса, изменении регуляторных процессов в виде нарушения функциональной активности неспецифических ретикуло-лимбико-кортикальных нейронных связей. 3. Увеличение значений УПП в правом лобном, центральных, левом теменном отделах ГМ у пациентов с СД2 обусловлено снижением активности трех структурно-функциональных блоков ГМ по А. Р. Лурия. 4. По данным дискриминантного анализа, наличие СД2 у пациентов с ВБ ухудшает состояние локального мозгового кровотока и анаэробного катаболизма глюкозы в височно-центральных отделах правого полушария ГМ, что проявляется увеличением значений показателей УПП в правом центральном и его снижением в левом височном отведениях.

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