Романов - Биологическое действие вибрации и звука - 1991 (947298), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Более поздние наблюдения и обследования шахтеров, литейщиков, каменотесов, работающих пневматическими вибрирующими инструментами, показали, что деструктивные патологические изменения наблюдаются не только в позвоночнике, как это чаще всего отмечалось, но и в костях грудной клетки.
Имеют место остеонекроз позвоночника, сужение межпозвоночных дисков. Указанные изменения наблюдаются в любом возрасте и не вполне зависимы от стажа работы. Отме- Повышает или подавляет ферментативную нбр ация Стимулирует или подавляет синтез белка, РНК (АТФазную) активность Повышает или подвала. ет резистентность к высокой температуре Клет ка Повышает или понижает сорбционную способность Повышает или подавля- ет возбудимость Стимулирует или подав.
ляег дыхание Стимулирует или подавляет митоз Схема единого принципа реакции клетки в зависимости от ее параметров. ченные изменения в костях и хрящах являются характерными для вибрационной болезни. Анализируя эти и другие характеристики вибрацнонной болезни, делаются далеко идущие выводы обще- биологического значения, что систематическая вибрация в сочетании с другими неблагоприятными факторами, сопровождающими труд человека: физическое и моральное утомление, температурный фактор, атмосферные явления — ускоряет процесс старения организма. Исследования структурных изменений, вызванных действием вибрации на изолированной нервной клетке, впервые были проведены в нашей лаборатории.
Объектом служили нервные клетки спинальных ганглиев крыс. Ганглии подвергались вибрации во влажной ка- мере в течение 30 мин с частотами 25, 100, 150 и 200 Гц при постоянном ускорении, равном 5 К. Изменения в нейронах, вызванные вибрацией, изучались с помощью электронного микроскопа. Вибрация вызывает резкие изменения субмикроскопических структур клеток: меняется электронная плотность, ядерная оболочка приобретает извилистые, складчатые контуры, митохондрии фрагментированы, иногда видны лишь их тени.
В эндоплазматической сети наблюдается скопление электронно-плотных гранул. Цитоплазма резко вакуолизирована, четко вырисовываются протонейрофиориллы, характер и степень нарушения субмикроскопических структур зависят, при прочих равных условиях, от частоты вибрации. Максимальный эффект наблюдается при частоте !00 Гц. Результаты приведенных выше экспериментальных исследований убедительно свидетельствуют о специфической особенности вибрации как патологического фактора. Нет таких биологических структур, которые были бы инертными к действию вибрации.
На любом уровне организации от молекулы белка, биополимеров до организма в целом вибрация способна оказывать определенное биологическое действие (схема). ДЕЙСТВИЕ СЛЫШИМОГО ЗВУКА НА КЛЕТКИ И ТКАНИ ОРГАНИЗМА ЖИВОТНЫХ Как уже было сказано, честь открытия прямого действия слышимого звука иа клетки и ткани организма принадлежит Д. Н. Насонову и К. С. Равдоиику. Звуковое воздействие, по мнению Д.
Н. Насонова, связано с деиатурацией протоплазматичсских белков. Д. Н. Насонов вполне логично сделал предположение, что звук может вызывать повреждения не только слуховых рецепторов, но и любых других клеток. Теперь, спустя уже почти полвека, такой путь мьппления кажется излишне сложным. Действие слышимого звука можно постулировать исходя из наличия механорецепторов у животных всех уровней эволюционного развития. Невозможно себе представить появление в эволюции звукорецепторов, если протоплазма живых клеток была бы инертной к действию звука; к тому же совсем необязательно, что этот звук непременно вызывал денатурационные явления.
В настояшее время уже не столь важно, какой логический путь привел к открытию биологического действия звука. Наука пользуется плодами этого открытия, отдавая благодарную дань его автору, а путь, приведший к этому открытию, представляет только исторический интерес. Основные даннгяе получены в опытах на портняжной мышце лягушки. Изолированные мышцы подвергались озвучиванию различной частотой и интенсивностью. Мерой оценки биологического действия звука служила величина связываемого мышцей красителя: чем сильнее мышца окрашивается, тем она более повреждена.
Первые же опыты показали, что действительно звук вызывает довольно значительные повреждения мышечной ткани. Следовательно, звук является биологически эффективным фактором внешней среды. Эти опыты были повторены, и результаты оказались идентичными. Наряду с этим фундаментальным фактом исследования биологического действия звука позволили получить ряд новых данных, которые представляют не только существенную теоретическую, но и практическую значимость. Было, в частности, показано, что максимальный эффект действия звука в пределах интенсивности от 95 до 120 дБ наблюдается при частоте 2500— 3600 Гц. Удивительным здесь является то, что звуковая частота в 2.5 — 3.5 кГц является оптимальной для восприятия звука человеческим ухом.
Значит, рецепторные клетки органов слуха человека и изолированные из организма мышцы лягушки настроены на одну частоту. По мнению Д. Н. Насонова, этот факт может быть объяснен с точки зрения резонанса. В рецепторных клетках органа слуха, как и в мышцах, подвергавшихся исследованию, имеются структуры (например, белковые), которые резонируют одну и ту же звуковую частоту, в результате чего в рецепторных клетках наступает возбуждение, а в мышечной ткани (в данном случае) наблюдается альтерация структуры, которая и сопровождается усилением окрашиваемости.
Максимальный эффект биологического действия звука с частотой 2.5 — 3.5 кГц наблюдается также на нервных клетках спинальных ганглиев кролика. Здесь, однако, 82 следует оговориться, что частотный максимум эффективного действия звука для разных клеток не обязательно должен быть один и тот же. Более того, он непременно должен быть различным хотя бы потому, что во всем животном царстве оптимальные частоты воспринимаемых колебаний необычайно разнообразны: от нескольких единиц до сотен тысяч герц. Клетки состоят из различных структур, субклеточных компонентов с различным содержанием воды, растворенных в ней веществ. В связи с этим уже априори можно ожидать, что различные клетки будут обладать различной чувствительностью к одной и той же частоте звука.
Другая особенность биологического действия звука заключается в абсолютной величине его энергии. Об этом мы уже говорили выше, когда отмечали, что она ничтожно мала по сравнению с механической энергией статического давления. Здесь мы добавим одно существенное уточнение относительно интенсивностей давлений; переменного (при звуке) и статического (гидростатического). Мы пользовались лишь теоретической величиной давления, соответствующей, например, 120 дБ=204 дин/м'. Однако в опытах Насонова и Равдоника мышца при озвучивании находилась в растворе красителя. Следовательно, звук должен был проникнуть через определенный слой раствора красителя.
Известно, что при встрече со средой большей плотности, например с водной поверхностью, звук отражается более чем на 90 ~4. Звуковые колебания, поступившие в водную среду, теряют интенсивность не менее чем на порядок. Из этого следует, что интенсивность звукового давления, действующего непосредственно на мышцу, по меньшей мере на порядок ниже теоретически значимой интенсивности.
Это необходимо иметь в виду при оценке биологического действия переменного давления (звук и вибрации) и постоянного (гидростатического, атмосферного). Вероятно, эта разница в эффективности действия переменного и постоянного давления достигает !2 в !3 порядков. До сих пор мы приводили данные о действии слышимого звука на изолированные клетки и ткани организма. Естественно, что наиболее важным является вопрос о действии звука на целый организм. Первую попытку подобных экспериментов мы предприиялн с К. С. Равдоииком на кроликах. Ставился вопрос: как реагируют 83 различные нервные и другие клетки организма виситу на мощный звук (орудийный залп, равный 200 дБ). Животные находились в 6 м от источника звука.
Опыты показали, что даже через 4 — 6 ч после действия звука клетки и симпатических ганглиев, и чувствительные клетки спинальных ганглиев обнаруживали следы явного повреждения. Аналогичные результаты наблюдались на шейных ганглиях. Иной оказалась реакция эпителия роговицы глаза кролика. Казалось бы, клетки, пограничные с внешней средой, должны быть в первую очередь альтерированы звуковой волной. В действительности же во всех опытах роговица озвученных кроликов связывает красителя меньше, чем в контроле Приведенные результаты опытов показывают, что клетки и ткани организма далеко не индифферентны к звуку. Как известно, клетки симпатических ганглиев глубоко погружены в толщу ткани, и тем не менее они довольно отчетливо и значительно повреждаются однократным действием мощных звуков.
Более того, они оказались поврежденными и в тех случаях, когда улитка была предварительно разрушена. Следовательно, действие звука осуществлялось не через орган слуха, а непосредственно. Опыты по действию звука на организм животных мы продолжили лишь !0 лет спустя и в несколько иной методике. Для общей проблемы патологического действия звука они представляют несомненный интерес, и мы считаем целесообразным отметить их основные результаты. Опыты проводились на белых крысах. Была использована методика получения эпилепсии под влиянием мощных звуков.
Возможно, что повышенная чувствительность к звуку, действие которого часто сопровождается судорожными приступами, каким-то образом обусловлено генетически. Не каждое животное реагирует на звук такими приступами. Вероятно, существует какая-то генетическая зависимость реакции животных на звук; в одном случае быстро наступают приступы судорожных движений (эпилепсии), у других особей таких приступов вызвать не удалось.
Сам по себе факт — наличие дифференциальной чувствительности к звуку у животных одного и того же вида, одного возраста, пола (самцы) — представляет несомненный интерес. Врачи постоянно встречаются с подобной загадкой биологии — индивидуальная чув- 84 ствительность к факторам внешней среды, к фармакологическим средствам, к различным видам терапии и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
