Вплив атмосферного забруднення гірничо-металургійного комплексу на формування психофізіологічного статусу дітей 3-7-річного віку

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДУ «ІНСТИТУТ ГІГІЄНИ ТА МЕДИЧНОЇ ЕКОЛОГІЇ ім. О.М. МАРЗЄЄВА

АКАДЕМІЇ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ»

УДК 614.76+612.82-053.4(477.63)

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Вплив атмосферного забруднення гірничо-металургійного комплексу на формування психофізіологічного статусу дітей 3-7-річного віку

14.02.01- гігієна та професійна патологія (біологічні науки)

Харламова Альона Василівна

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в ДУ «Український науково-дослідний інститут промислової медицини»

Науковий керівник: кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Богоявленська Валентина Федорівна, ДУ «Український науково-дослідний інститут промислової медицини», завідуюча лабораторії токсикології

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Білецька Елеонора Миколаївна, Дніпропетровська державна медична академія, завідуюча кафедри загальної гігієни;

доктор біологічних наук, професор Кальниш Валентин Володимирович, Українська військово-медична академія МО України, професор кафедри авіаційної, морської медицини та психофізіології.

Захист відбудеться «21» січня 2011 року о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.604.01 ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМН України» за адресою: 02094, м. Київ, вул. Попудренка, 50.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМН України» за адресою: 02094, м. Київ, вул. Попудренка, 50.

Автореферат розісланий «14» грудня 2010 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.М. Литвиченко

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Однією з найважливіших проблем сучасності є екологічна, пов'язана із значним погіршенням якості середовища проживання людини. Долі таких чинників формування здоров'я, як генетична складова і стан навколишнього середовища, складають по 20% (ВООЗ, 2002). В Україні близько 70% її території характеризується значним і дуже значним забрудненням довкілля, близько 1,7% є територією екологічного лиха, 24,3% населення України мешкає в умовах високого і 7,6% - дуже високого рівня атмосферного забруднення (Присяжнюк В.Є. та співавт., 2001). Найбільш негативні зміни в природному середовищі виникають під впливом діяльності гірничо-металургійного комплексу, через який м. Кривий Ріг віднесено до рангу міст з надзвичайним забрудненням атмосферного повітря (Кіреєва І.С., Черниченко І.О. та співавт., 2007; Пивняк Г.Г. та співавт., 2004). Довкілля представляє багатокомпонентну систему, яка об'єднує фізичні, хімічні, соціальні та інші фактори; серед них хімічне антропогенне забруднення представляє серйозну загрозу для стану здоров'я груп населення зі зниженими адаптаційними можливостями організму, до яких, в першу чергу, відносяться діти (Сердюк А.М. та співавт., 2004; Кундієв Ю.І., 2004; Тимченко О.І., 2008; Білецька Е.М., 2005; Бердник О.В., 2006; Гапон В.О., 2002; Кутепов Е.Н. и др., 1999; Присяжнюк В.Є. та співавт., 2004). Вплив техногенного навантаження призводить до порушення психофізіологічного розвитку, діяльності дитини і дорослої людини (Кундієв Ю.І. та співавт., 2004; Білецька Е.М. та співавт., 2005; Кальниш В.В., 2004). МОЗ України розроблено понад 160 законодавчих актів, які стосуються охорони здоров'я, але незважаючи на впроваджені заходи, внутрішня демографічна ситуація, склад населення, рівень здоров'я населення залишаються незадовільними (Сердюк А.М., Тимченко О.І., та співавт., 2006; Турос О.І., 1998; Загородній В.В., 2004). Недооцінка цієї проблеми у недалекому майбутньому може позначитися на популяційному рівні і зашкодити як окремій людині, так і суспільству в цілому, суттєво вплинути на реалізацію трудового потенціалу, ускладнити процеси державотворення (ВООЗ, 1999).

Реактивність організму дитини на дію антропогенних факторів довкілля залежить від багатьох чинників, зокрема, чутливості організму, яка може коливатися в широких межах і залежати від статі, віку, спадкових та етнічних особливостей та ін. Незважаючи на численні дослідження вітчизняних вчених, не всі аспекти цієї проблеми вивчено в достатньому обсязі (Шандала М.Г., Звиняцковский Я.И., 1988; Білецька Е.М., 2007; Бердник О.В., 2006). У практиці епідеміологічних досліджень, проведених серед дітей дошкільного і молодшого шкільного віку, таким факторам, як стать і вік, приділяється недостатньо уваги; надаються неоднозначні дані щодо особливостей статевої, вікової резистентності дітей до дії несприятливих факторів довкілля (Бердник О.В., 1999; Рублевська Н.І., 2004; Богоявленська В.Ф. та співавт., 2004; Гапон В.О., 2003). Це можна пояснити різницею у вікових межах дитячого контингенту, неоднаковою чутливістю окремих функціональних систем організму хлопчиків та дівчаток у різні періоди онтогенезу, різними ступенем і складом антропогенних полютантів, які є специфічними для конкретних промислових регіонів країни. В цілому це призводить до розбіжності даних щодо впливу факторів довкілля на показники здоров'я дітей (Кучма В.Р., 2004; Вепринцев В.В., 2007). Недостатньо вивчено особливості психофізіологічного розвитку дітей дошкільного і раннього шкільного віку в умовах екологічного навантаження (Главацька В.І., 2006; Ященко Ю.Б., 2001; Привалов Л.И., 2002), оскільки саме періоди 3 і 6 років є критичними для формування вищої нервової діяльності дитини (Кольцова М.М. и др., 1975; Бехтерева Н.П., 1968; Блонский П.П., 1979). Тому вважаємо за доцільне визначити стан фізичного, інтелектуального розвитку популяції дітей віком від 3-х до 7 років, які народилися і мешкають на території Криворізького гірничо-металургійного регіону, що допоможе визначити чутливі до антропогенного навантаження характеристики розвитку серцево-судинної, дихальної систем, вищої нервової діяльності цих дітей.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках бюджетної теми МОЗ України «Вплив забруднювачів довкілля та геліофактору під час внутрішньоутробного розвитку плоду на формування психофізіологічних рис пристосування організму до навколишнього середовища в постнатальний період» УДК 504.75і001.8]:616-053.2, № держреєстрації 0198U004330, 0109U003300.

Мета досліджень: Виявлення особливостей впливу атмосферного забруднення гірничо-металургійного комплексу на фізичний, психофізіологічний розвиток дитячого організму в умовах натурних епідеміологічних спостережень та в експерименті.

Завдання дослідження:

1. Встановити вплив аерогенних полютантів гірничо-металургійного комплексу на ембріональний розвиток плоду білих щурів у експерименті.

2. Визначити вплив основних аерогенних ксенобіотиків в період внутрішньоутробного розвитку на формування постнатальних поведінкових реакцій та функціональних можливостей організму.

3. Дослідити вплив основних полютантів гірничо-металургійного комплексу в період ембріогенезу на біохімічний статус головного мозку в різні періоди онтогенезу.

4. Встановити особливості фізичного розвитку, функціонального стану серцево-судинної (ССС) і дихальної систем дітей від 3 до 7 років життя, які мешкають в гірничо-металургійному регіоні.

5. Визначити критерії чутливості дітей віком 6-7 років до аерогенного забруднення за показниками гемодинаміки.

6. Встановити особливості вікової трансформації основних психофізіологічних функцій (мислення, сприйняття, увага, пам'ять, мова, латеральний профіль) 3-7 річних дітей, які мешкають в умовах несприятливого довкілля.

Об'єкт дослідження - вплив аерогенних полютантів на внутрішньоутробний і постнатальний розвиток.

Предмет досліджень - розвиток дітей від 3 до 7 років (фізичний, психофізіологічний, серцево-судинної та дихальної систем); стан потомства (ембріотоксичні, біохімічні показники, поведінкові реакції).

Методи дослідження - епідеміологічні натурні спостереження проведені з застосуванням психофізіологічних, соціологічних, антропометричних, фізіологічних методів; токсикологічні експериментальні дослідження - з використанням фізіологічних, біохімічних, токсикологічних методів, статистичний аналіз - на основі відповідних комп'ютерних програм.

Наукова новизна отриманих результатів. Виявлений зв'язок між сукупністю інформативних гемодинамічних, психофізіологічних показників та рівнем атмосферного забруднення гірничо-металургійного комплексу. На підставі цих закономірностей:

· доведена ембріотоксичність ксенобіотиків атмосферного повітря гірничо-металургійного комплексу за сенситивними показниками ембріонального розвитку тварин;

· експериментально встановлено, що дія на плід аерогенних контамінантів протягом всього періоду ембріогенезу призводить до змін у функціонуванні центральної нервової системи (ЦНС), до зниження функціональних резервів серцево-судинної та дихальної систем тварин у різні постнатальні періоди життя, що свідчить про зменшення рівня адаптованості організму тварин до умов навколишнього середовища;

· встановлено відмінності чутливості показників ССС до несприятливих факторів довкілля у дітей різних вікових і статевих груп;

· виявлено психофізіологічні показники дітей віком від 3 до 7 років, які погіршувалися в умовах дії антропогенних факторів гірничо-металургійного комплексу;

· визначено, що організм дітей віком від 3 до 7 років є особливо чутливим до впливу несприятливих умов проживання, про що свідчить виражене напруження вегетативного забезпечення різних систем організму, зокрема серцево-судинної, дихальної та ЦНС, погіршення когнітивних функцій.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено спосіб визначення залежності організму від впливу несприятливих чинників довкілля, за допомогою якого можна оцінити функціональний стан людини, зокрема і дитини, що дозволить в подальшому проводити корекцію лікувально-оздоровчих заходів з метою підвищення їх ефективності (патент України № 37951 ).

Запропоновано індекс адаптаційних можливостей (Іа) у дітей віком 6-7 років за розрахованими значеннями індексу адаптації дітей, які мешкають в районах з різним рівнем забруднення атмосферного повітря. Встановлено граничні значення норми індексу адаптації, перевищення яких вказує на напруження системи вегетативної регуляції серцево-судинної діяльності. Основні результати дисертації впроваджено в навчальний процес кафедри гігієни і екології Дніпропетровської державної медичної академії, кафедри екології Криворізького педагогічного університету, кафедри валеології Криворізького Економічного Інституту Київського Національного Економічного Університету ім. В. Гетьмана.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом особисто проведено патентно-інформаційний пошук, аналіз наукової літератури за обраною тематикою, самостійно розроблена методика, напрям, схема експериментальних і натурних досліджень. У дисертації викладено результати експериментальних (токсикологічних, фізіологічних, біохімічних) досліджень, отриманих автором особисто.

Обстеження дітей проводилося за участю педіатра к.мед.н. Г.Б.Дворніченко Самостійно проведений аналіз і статистична обробка отриманих даних, самостійно проаналізовано та узагальнено результати роботи, сформульовано висновки.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи докладено і обговорено на ІІІ Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих вчених (м. Тернопіль, 1999 р.); Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених (м. Київ, 2000 р.); Науково-практичній конференції, присвяченій пам'яті Д.М. Калюжного «Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України на рубежі століть» (м. Київ, 2000 р.); Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию НИИ медико-экологических проблем Донбасса и угольной промышленности (м. Донецьк, 2000 р.); V Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих вчених (м. Тернопіль, 2001 р.); VI Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих вчених (м. Тернопіль, 2002 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 16 наукових праць, з них 8 статей у фахових виданнях (2 одноосібні), 8 тез, розроблено та отримано 1 деклараційний патент України на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 115 сторінках комп'ютерного тексту й складається зі списку умовних скорочень, вступу, 5 розділів, підсумку, висновків, списку використаних джерел, що містить 97 вітчизняних і 117 закордонних джерел на 22 сторінках. Робота ілюстрована 36 таблицями на 37 сторінках і 1 рисунком на 1 сторінці.

Основний зміст

Матеріали і методи дослідження. Для вирішення завдань, поставлених у роботі, проведено експериментальні та епідеміологічні дослідження, загальна характеристика їх обсягу та змісту представлена в таблиці 1.

В експериментальних дослідженнях використано методичні підходи, що відповідають сучасним міжнародним вимогам щодо проведення токсикологічних експериментів з використанням тварин (Європейська конвенція щодо захисту хребетних тварин, яких використовують в експериментальних та інших наукових цілях (Страсбург, 1986), Директива Ради Європи № 609, 1986). Для вивчення показників ембріонального, постнатального розвитку щурів першого покоління F₁ була відібрана партія нелінійних тварин: 44 самки, що не народжували, і 22 самця, маса тіла тварин 180-210 г. Після підтвердження вагітності піддослідних самиць (n=23) поміщали в затравочну камеру, в якій вони впродовж 20 годин на добу піддавалися дії газової суміші протягом 20 днів.

Пріоритетними ксенобіотиками в атмосферному повітрі із викидів промислових підприємств гірничо-металургійного комплексу є: оксид вуглецю (62,29%), пил (19,8%), діоксид сірки (8,65%), оксиди азоту (7,06%), (Кірсанова О.В., 2006). У затравочній камері були змодельовані концентрації основних хімічних полютантів атмосферного повітря, зважаючи на їх фактичні коливання. Відбір проб повітря проводився в сельбищній зоні м. Кривого Рогу. Коливання концентрацій основних аерогенних полютантів в експериментальній суміші становили: для оксиду вуглецю - 1,8-20,6 мг/м³, для оксидів азоту - 0,54-6,8 мг/м³, для діоксиду сірки - 0,183-0,43 мг/м³, пилу - 0,6-2,31 мг/м³. Середні максимально разові концентрації для СО становили 9,0 мг/м³, для оксидів азоту - 2,9 мг/м³, для SO₂ - 0,86 мг/ м³, для пилу - 1,09 мг/ м³. Контроль газової суміші у затравочній камері проводився по оксидах азоту (МУ № 1638) та оксиду вуглецю (ІІ). Установка для динамічної інгаляційної затравки тварин складалася з компресорної установки з врахуванням показників за МУ № 2163. Об'єм одноповерхової камери становив 100л.

Таблиця 1 Зміст та обсяг експериментальних та епідеміологічних досліджень

Для визначення показників ембріонального розвитку (Динерман А.А., 1980) після закінчення інгаляційної затравки частину попередньо наркотизованих піддослідних (n=10) і контрольних (n=10) самок на 20-й день вагітності знеживлювали; досліджено 104 ембріона.

Для вивчення особливостей постнатального розвитку покоління F₁ частина контрольних (n=11) і піддослідних (n=13) вагітних самок була доведена до пологів; дослідження проводили на щурах першого покоління згідно з рекомендацією (Kоstner D. et al., 1986). Розраховували коефіцієнти життєздатності, лактації та виживання, визначали динаміку маси тіла потомства (Дыбан А.П. и др., 1970). В піддослідній групі кількість новонароджених щурят становила 132, в контрольній - 170. Протягом всього експерименту щури отримували збалансований корм.

Функціональний стан ЦНС вивчали за поведінковими реакціями: за методом "відкритого поля" (МР № 2166; Буреш Я. и др. 1991), методом "відкритої площадки" (МР № 2166; Deacon R.M.J., 2006); сумаційно-пороговим показником (Сперанский С.В., 1975). Оцінку функціональної активності півкуль головного мозку потомства визначали за тестом “асиметрія пози хвоста” протягом перших 3-х діб після народження (Ross D.A. et al., 1981); у статевозрілого потомства - за допомогою тесту квадратне “відкрите поле” (Рябинская Е.А., 1982) і Т-лабіринту (Deacon R.M.J., 2006; Удалова Г.П. и др., 1982). Вивчення резервних можливостей організму проводили за навантажувальними тестами: проби з плаванням, наркотичної проби, витривалості в умовах гіпоксії (Елизарова О.Н. и др., 1974).

Біохімічні показники гомогенату головного мозку тварин оцінювали за вмістом загального білка за допомогою біуретової реакції (Покровский А.А., 1969), фракційного складу розчинних білків мозкової тканини шляхом електрофорезу на папері за Гуревичем А.Є. (Покровский А.А., 1969), за вмістом сульфгідрильних груп (Фоломеев В.Ф., 1981). Ферментативну активність визначали за рівнем активності аланінамінотрансферази (АлАТ) та холінестерази (ХЕ) у гомогенаті головного мозку за допомогою стандартних наборів “Lachema” (Чехія).

Вивчення впливу забруднень атмосферного повітря гірничо-металургійного регіону на показники розвитку дітей проводилися за допомогою епідеміологічного моніторингу. Методом спрямованого відбору в м. Кривий Ріг вибрано промисловий район - Дзержинський, на території якого знаходиться один з десяти найбільших гігантів металургійної промисловості в Європі «ArcelorMittal Кривий Ріг» та умовно чистий - Жовтневий. За багаторічними (1991-1995 рр.) даними, які дають можливість найбільш об'єктивно оцінити стан забруднення атмосфери в районах спостереження, середньодобові концентрації в промисловому районі перевищували ГДК за діоксидом сірки - у 3,7 рази, за пилом - у 8,4 рази, за фенолом - у 4,6 рази, за діоксидом азоту - у 1,4 рази, за оксидом вуглецю - у 1,6 рази. За вищевказаний період в умовно чистому районі кратність перевищення показників забруднення (ПЗ) їх гранично допустимого забруднення (ГДЗ) склала 3,0, в промисловому - 20,2, отже ступінь небезпечності забруднення атмосферного повітря умовно чистого району визначався як помірно небезпечний, промислового - дуже небезпечний (ДСП-201). Таким чином, вибрані райони віддалені один від одного більше, ніж на 20 км, ідентичні за популяційними показниками, природно-кліматичними, соціально-побутовими факторами, доступом до медичної допомоги і статистичним обліком.

Для визначення показників фізичного, фізіологічного, інтелектуального розвитку дитячого населення з організованого дошкільного контингенту були відібрані діти віком від 3 до 7 років. При формуванні груп вивчалися соціальні, побутові фактори на основі даних опитування батьків за спеціальною анкетою, в якій відображені дані щодо тривалості проживання в даному районі міста, сімейного стану, умов праці, побутових умов, матеріального рівня, особливостей харчування, способу життя, рівня освіти батьків, кількості дітей в сім'ї, надання медичної допомоги і т. ін. При формуванні груп були виключені діти з несприятливим біологічним і соціальним анамнезом (Беляков В.В. и др., 1999; Кирилкина Т.А. и др., 1999; Кірсанова О.В., 2006). Підбір дітей проведений методом копі-пара з урахуванням біологічних та соціальних факторів: діти були народжені в перших нормальних пологах без ускладнень, вік матерів на момент пологів коливався від 18 до 25 років, діти мали повну сім'ю, сприятливий сімейний клімат, батьки мали повну або неповну вищу освіту, однаковий середньомісячний прибуток на одного члена сім'ї. З урахуванням соціально-побутових факторів сформовано та обстежено відповідно 10 віково-статевих груп. Загальний обсяг вибіркової сукупності склав 261 особу.

Фізичний розвиток вивчали за допомогою антропометричних показників (довжини тіла, маси, обводу грудної клітини та інших) за загальноприйнятими методиками; розраховували масо-зростовий показник, екскурсію грудної клітини. Гармонійність фізичного розвитку оцінювали за допомогою сигмальних відхилень (Буштуева К.А. и соавт., 1979). Функціональний стан ССС оцінювали за допомогою систолічного і діастолічного артеріального тиску (відповідно САТ і ДАТ), частоти серцевих скорочень (ЧСС) до та після дозованого фізичного навантаження; динамічні проби оцінювалися за різницею ЧСС до та після навантаження (Шандала М.Г. и соавт., 1988). Розраховували гемодинамічні показники, серед яких вегетативний індекс Кердо (ВІК), індекс Робінсона та ін. (Kйrdц I., 1966; Шандала М.Г. и др., 1988). Дослідження функції зовнішнього дихання проводили методом спірометрії за допомогою портативного сухого спірометра за загальноприйнятою методикою (Буштуева К.А. и др., 1979). Визначали повну життєву ємність легень (ЖЄЛ) та життєвий показник (Лауєр Н.В. и др., 1975). аерогенний полютант гірничий

Для визначення рівня психофізіологічного розвитку дітей дошкільного віку використовували стандартний комплекс психодіагностичних методик (Немов Р.С., 1994; Ануфриев А.Ф. и др., 1997). Оскільки обстеженню підлягали діти різних вікових груп, для кожної з яких властиві свої ведучі види інтелектуальної діяльності (Кулагина И.Ю. и др., 1997), був відібраний спеціальний комплекс методик, адаптований для кожної вікової групи.

Наочно-діюче мислення оцінювали за тестами, які передбачають діяльність за зразком (Кулачківська С.Є. та ін., 1996; Немов Р.С., 1994); проходження лабіринту (Немов Р.С., 1994). Для характеристики рівня розвитку образно-логічного мислення використовували тести, які визначають здатність до аналізу, синтезу, порівняння, абстрагування (Немов Р.С., 1994). Просторове мислення вивчали за ступенем розвитку стійкості, рухливості просторових уявлень (Ануфриев А.Ф. и др., 1997). Враховували час та якість виконання методик. Рівень розвитку сприйняття досліджували за сенсорним розвитком (Кулачківська С.Є. та співав., 1996), за допомогою тестів, які дозволяють оцінити здатність виявляти об'єкт як ціле, розрізняти окремі ознаки, зберігати в пам'яті зорові образи і використати їх, вирішуючи наглядно-образні завдання (Немов Р.С., 1994).

Об'єм короткочасної зорової пам'яті визначали за кількістю правильно відтворених предметів після їх демонстрації (Кулачківська С.Є. та співав., 1996; Немов Р.С., 1994), розраховували продуктивність пам'яті (Сергета І.В., 1999). Оперативну слухову пам'ять характеризували за визначенням кількості цифр, які запам'ятав і правильно відтворив обстежений після вербального одержання інформації (Немов Р.С., 1994). Дослідження логічної та механічної пам'яті проводили методом запам'ятовування; розраховували коефіцієнти логічної та механічної пам'яті (Ануфриев А.Ф. и др., 1997). Динаміку процесів завчання вивчали за допомогою відтворення ряду (Немов Р.С., 1994).

Визначення обсягу роботи оцінювали за кількістю переглянутих знаків, якості - за числом зроблених помилок у перерахунку на 100 переглянутих знаків, розраховували продуктивність та стійкість (Немов Р.С., 1994). Вивчення концентрації та стійкості уваги проводили за модифікованим методом П'єрона-Рузера (Ануфриев А.Ф. и др., 1997). Показники розумової працездатності вивчали за допомогою коректурної проби (буквена таблиця). Визначали обсяг уваги, її концентрацію (Ануфриев А.Ф. и др., 1997); розраховували коефіцієнти продуктивності (Шандала М.Г. и др., 1988) та працездатності за формулами Г.М. Уіппла (Иванова Н.А. и др., 1987). Обсяг уваги визначали за максимальною кількістю правильно відтворених знаків (Немов Р.С., 1994). Функціональний стан ЦНС вивчали шляхом визначення обсягу уваги, його розподілу та переключення за допомогою таблиць Шульте (Ануфриев А.Ф. и др., 1997). Визначення рівня розвитку мови проводили за вивченням пасивного запасу слів (Немов Р.С., 1994). Результати тестування, які відображають стан показників вищих психічних функцій, оцінювали за 10-бальною шкалою (Немов Р.С., 1994; Ануфриев А.Ф. и др., 1997). Для визначення латерального профілю був використаний комплексний тест, який складається з 17 проб (Дарвай Б., 1972). Діти, які проявили в 75% і більше тестах перевагу однієї з півкуль, відносилися до групи з домінантністю відповідної півкулі, а діти з більш низькими оцінками - до групи з індиферентністю півкуль (амбідекстри).

Статистичну обробку результатів проводили за розрахунком первинних статистичних показників. При проведенні аналізу обов'язковою умовою була перевірка отриманих результатів на нормальність. При нормальному розподілі для оцінки розбіжностей використовували критерій Стьюдента - розбіжності вважалися значущими при р<0,05; при розподілі, відмінному від нормального, використовували критерій Ван дер Вардена: якщо Х-критерій > Х₀₅, різниці між вибірками, які порівнюються, признаються значимими. Комп'ютерна обробка даних використовувалась із застосуванням ліцензійної програми Office Excel 2003 № НК9ТК-GB4KD-3936D- 8R6C8-DJTHD.

Результати дослідження та їх обговорення. В експерименті на тваринах встановлено, що дослідженому комплексу аерогенних полютантів властива ембріотоксична дія, про що свідчить збільшення в 2,7 рази загальної ембріональної смертності (Х-критерій>Х₀₅) у порівнянні з контрольною групою; збільшення ембріональної смертності відбувалось за рахунок зростання як доімплантаційної (Х-критерій>Х₀₅), так і післяімплантаційної загибелі ембріонів. Виживаність ембріонів піддослідної групи була у 1,8 рази нижчою (Х-критерій>Х₀₅), ніж в контрольній групі. В піддослідному посліді вірогідно (р<0,05) зменшилися: маса плоду (на 9,1%), маса плаценти (на 10,0%), довжина плоду (на 10,6%) у порівнянні з контрольною групою.

Встановлене статистично значиме (р<0,05, р<0,01) зниження маси тіла піддослідних новонароджених щурят (на 6,6%), щурят віком 10 днів (на 6,2%), 20 днів (на 8,3%), один місяць (на 10,0%) у порівнянні з контрольним потомством. Маса тіла піддослідних тварин у віці 1,5 місяці вже вірогідно (р<0,01) перевищувала масу контрольного потомства на 12,8%, а у 2 місяці - вже на 26,1% (р<0,01). Після досягнення статевозрілого віку маса тіла тварин обох груп практично вирівнялась.

В корі головного мозку піддослідних тварин змінювалась рівновага між процесами збудження і гальмування; на рівні поведінкових реакцій це проявилось у зменшенні загальної рухової активності, починаючи з 1,5 міс. віку. Розглядають гальмування в ЦНС як охоронне, організм є захищеним гальмуванням з двох сторін: від дії малих подразників - первинним охоронним гальмуванням; від переподразненння, виснаження - вторинним позамежним гальмуванням (Гаркави Л.Х. с соавт., 1990; Симонов П.В., 1987).

Було виявлено, що аерогенні ксенобіотики в період ембріогенезу впливають на становлення функціональної активності півкуль головного мозку новонароджених щурят: в піддослідному посліді вірогідно (р<0,05) зменшилася кількість правшів і збільшилося число щурят-амбідекстрів у порівнянні з контрольною групою. Серед піддослідного статевозрілого потомства вірогідно (р<0,05) збільшується (на 19,9%) число тварин з функціональною активністю правої півкулі головного мозку у порівнянні з контролем.

Дія аерогенних чинників в період внутрішньоутробного розвитку призводить до зниження резервних можливості організму статевозрілих тварин, зокрема серцево-судинної та дихальної систем. У статевозрілих піддослідних тварин встановлено вірогідне (Х-критерій > Х₀₅) зниження показників витривалості: в умовах гіпоксії, при фізичному навантаженні, вірогідно (Х-критерій > Х₀₅) зменшується час засипання при наркотизації тварин. Серед піддослідного потомства збільшується число особин з низькими показниками фізичної працездатності (на 25,7%), тривалості життя в умовах гіпоксії (на 21,7%), вірогідно (р<0,05) збільшується кількість тварин з низькою толерантністю до наркотичних речовин у порівнянні з контрольними тваринами.

Онтогенетичне дослідження вмісту білку у тканинах мозку тварин показало його зменшення у піддослідних щурів віком 1 місяць (Х-критерій > Х₀₅), а у статевозрілого потомства його збільшення (Х-критерій > Х₀₅) у порівнянні з контрольними тваринами. Аналіз вмісту сульфгідрильних груп виявив збільшення їх небілкової фракції у гомогенаті тканин мозку 20-денних піддослідних ембріонів (Х-критерій > Х₀₅) у порівнянні з контрольними тваринами. Також у 14-денного піддослідного потомства активність АлАТ в гомогенаті тканин головного мозку вірогідно збільшена у порівнянні з контрольними тваринами (Х-критерій > Х₀₅).

Аналіз натурних епідеміологічних досліджень показав, що антропогенні чинники довкілля негативно впливають на фізичний розвиток хлопчиків і дівчаток вже в ранньому дошкільному віці - 3 роки. У дітей віком 3-7 років промислового району м. Кривого Рогу достовірно зменшуються показники екскурсії грудної клітки у всіх віково-статевих групах (Х-критерій>Х₀₅) у порівнянні з даними умовно чистого району.

Епідеміологічний аналіз гемодинамічних показників встановив, що в промисловому районі 26,1±9,1% хлопчиків віком 6-7 років мають низькі значення САТ, 20,8±8,3% - низькі значення ДАТ, 21,7±8,6% - високі значення ЧСС. Аналогічну тенденцію отримано і для дівчаток віком 6-7 років. В екологічно несприятливому районі у віковій групі 3-5 років вірогідно (р<0,05) збільшується кількість хлопчиків з низькою толерантністю до фізичного навантаження у порівнянні з умовно чистим районом.

Відмінності у чутливості гемодинамічних показників до екологічно несприятливих факторів довкілля мають місце у дітей різних вікових і статевих груп (табл. 2, 3). Встановлено, що при зростанні тривалості проживання дітей в промисловому районі збільшується кількість гемодинамічних показників, які вірогідно відрізняються від значень умовно чистого району. Виявлено, що вплив чинників довкілля на дітей віком 6-7 років має більш виражені негативні наслідки для ССС дівчаток, ніж хлопчиків. Так, в умовах екологічного навантаження у хлопчиків віком 6 років вірогідно змінювався лише один гемодинамічний показник у порівнянні з даними умовно чистого району - ДАТ (Х-критерій > Х₀₅), віком 7 років - чотири показники: ЧСС у спокої та після фізичного навантаження (Х-критерій > Х₀₁), ВІК (Х-критерій>Х₀₅), Іа (Х-критерій>Х₀₅); у дівчаток віком 6 років вірогідно змінюються два показники: ЧСС після фізичної проби (Х-критерій>Х₀₁) та Іа (Х-критерій>Х₀₅), віком 7 років - вже шість показників: САТ (Х-критерій>Х₀₅), середній тиск (Р_сер, Х-критерій>Х₀₅), ЧСС у спокої та після фізичного навантаження (Х-критерій>Х₀₁), ВІК (Х-критерій>Х₀₅) та Іа (Х-критерій>Х₀₅).

Таблиця 2 Сенситивні гемодинамічні показники хлопчиків

Примітки: 1. * - різниці між показниками умовно чистого та забрудненого районів статистично значимі за критерієм Х ван дер Вардена, Х-критерій > Х₀₅; 2. ** - різниці між показниками умовно чистого та забрудненого районів статистично значимі за критерієм Х ван дер Вардена, Х-критерій > Х₀₁.

Таблиця 3 Сенситивні гемодинамічні показники дівчаток

Примітки: 1. * - різниці між показниками умовно чистого та забрудненого районів статистично значимі за критерієм Х ван дер Вардена, Х-критерій > Х₀₅; 2. ** - різниці між показниками умовно чистого та забрудненого районів статистично значимі за критерієм Х ван дер Вардена, Х-критерій > Х₀₁.

На підставі натурних епідеміологічних досліджень гемодинамічних показників у дітей віком від 3 до 7 років запропонований індекс адаптаційних можливостей (Іа), який ґрунтується на правилі золотого перетину, теоретичні підходи якого розроблені Бочковим В.Г. (1981). В умовах забрудненого довкілля у хлопчиків віком 7 років і дівчаток віком 6 та 7 років встановлено статистично значиме збільшення Іа (Х-критерій > Х₀₅) у порівнянні з величинами умовно чистого району. В промисловому районі кількість 6-7-річних хлопчиків і дівчаток з високими значеннями Іа складають відповідно 30,4±9,6% і 50,0±10,2% (р<0,05), тоді як в умовно чистому - відповідно 12,5±6,7% і 16,0±7,3% дітей. Частота відхилення значень індексу адаптації від вікових норм значно більша у дівчаток (58,3% - в промисловому районі, 32,0% - в умовно чистому), ніж у хлопчиків (відповідно 34,7% і 20,8%), що може свідчити про більш виражену лабільність функціонального стану ССС у жіночої статі.

В забрудненому районі вірогідно (р<0,05) збільшується кількість хлопчиків віком 3-5 років з низькими значення життєвого показника у порівнянні з умовно чистим районом (відповідно 34,1±7,0% і 5,4±3,7%).

Аналіз психофізіологічних показників показав, що в умовах аерогенного навантаження у дітей віком від 3 до 7 років погіршуються показники вищих психічних функцій: мислення, сприйняття, пам'ять, мовлення (табл. 4, 5). Вплив антропогенних чинників довкілля на інтелектуальний розвиток дітей має статеві та вікові особливості. Аналіз психофізіологічних показників встановив, що аерогенне навантаження у хлопчиків віком 6 років вірогідно (Х-критерій>Х₀₁) погіршує показники образно-логічного мислення - в промисловому районі його рівень коливався від 5,4±0,4 до 6,1±0,4 балів, в умовно чистому районі в межах 8,3±0,3 - 8,4±0,6 балів. В промисловому районі 69,2±12,8% хлопчиків віком 6 років мають низьку здатність до аналізу, синтезу, порівняння, абстрагування; в умовно чистому районі до таких віднесений 21,4±10,9% хлопчиків (р<0,05). В екологічно несприятливому районі тільки 7,7-30,8% 6-річних хлопчиків мають високу оцінку знаходження логічних зв'язків, вміють добре розмірковувати, логічно та граматично правильно викладати свої думки, в умовно чистому до таких віднесено 64,3-84,6% дітей (р<0,05).

Таблиця 4 Інформативні психофізіологічні показники хлопчиків віком від 3 до 7 років

Примітки: 1. * - різниці між показниками умовно чистого та забрудненого районів статистично значимі за критерієм Х ван дер Вардена, Х-критерій > Х₀₅; 2. ** - різниці між показниками умовно чистого та забрудненого районів статистично значимі за критерієм Х ван дер Вардена, Х-критерій > Х₀₁.

Таблиця 5 Інформативні психофізіологічні показники дівчаток віком від 3 до 7 років

Примітка: * - різниці між показниками умовно чистого та забрудненого районів статистично значимі за критерієм Х ван дер Вардена, Х-критерій > Х_05.

У дівчаток промислового району встановлене вірогідне (Х-критерій>Х₀₅) погіршення показників образно-логічного мислення у віці 3, 5 та 6 років. В промисловому районі серед дівчаток віком 3 роки вірогідно (р< 0,05) збільшується (до 84,6±10,0%) кількість дітей з низькими загальними уявленнями і поняттями у порівнянні з умовно чистим районом.

Екологічне навантаження вірогідно (Х-критерій>Х₀₅) погіршує показники наочно-діючого мислення у дівчаток віком 4 роки: у мешканок промислового району показник оцінений на рівні 3,1±0,7 балів, умовно чистого - 5,4±0,6 балів.

В умовах аерогенного навантаження у хлопчиків віком 6-7 років вірогідно (Х-критерій>Х₀₅, Х-критерій>Х₀₁) знижуються показники сприйняття до 2,3±1,2 балів і 4,3±1,1 балів, в умовно чистому у хлопчиків віком 6-7 років рівень сприйняття відповідає 5,2±1,2 балів та 6,9±0,5 балів. В забрудненому районі 76,9±11,7% хлопчиків віком 6 років і 44,4±15,7% хлопчиків віком 7 років мають низький рівень виявлення об'єкта як цілого, відокремлення і розрізнення в ньому окремих ознак (р<0,05 у порівнянні з умовно чистим районом).

У 3-річних дівчаток промислового району статистично значимо (Х-критерій>Х₀₅) знижується продуктивність короткочасної зорової пам'яті. Серед них 61,5±13,5% мають низьку здатність до збереження слідів зорового подразника, тоді як в умовно чистому районі їх кількість складає 16,7±11,3% (р<0,05).

Виявлено, що у 3-річних хлопчиків промислового району вірогідно (Х-критерій>Х₀₅) погіршується функція мовлення: до групи з високим рівнем розвитку мови віднесені 9,1±8,6% дітей, тоді як в умовно чистому - 50,0±15,0% (р<0,05).

Вивчення функціональної активності головного мозку визначило тенденцію (р<0,1) до збільшення кількості дітей-шульг в умовах аерогенного навантаження (10,4±3,4%), в екологічно сприятливому районі до таких віднесено 3,8±2,2% дітей.

Епідеміологічний аналіз фізичного, психофізіологічного розвитку, функціонального стану серцево-судинної та дихальної систем дітей показав, що організм дітей віком від 3 до 7 років є особливо чутливим до впливу екологічно несприятливих умов проживання, що вказує на виражене напруження систем вегетативного забезпечення функціональних систем організму, зокрема серцево-судинної, дихальної та ЦНС. Інтелектуальна сфера дітей віком 3 та 6 років є особливо чутливою до впливу антропогенних факторів довкілля, з фізіологічної точки зору виділені періоди є критичними у становленні вищої нервової діяльності дитини (Кольцова М.М. и др., 1975; Бехтерева Н.П., 1968; Блонский П.П., 1979).

Висновки

1. У дисертаційній роботі обґрунтовано інформативні та сенситивні до антропогенного навантаження показники фізичного, психофізіологічного розвитку, функціонального стану серцево-судинної та дихальної систем дітей віком від 3 до 7 років. Експериментально доведена несприятлива дія атмосферного забруднення гірничо-металургійного регіону на показники ембріонального, постнатального розвитку, показано формування поведінкових реакцій щурів, функціонування ЦНС у потомства, ембріогенез яких проходив в умовах аерогенного навантаження. У контексті виявлених закономірностей запропонований метод оцінки екозалежних станів у дітей.

2. Комплексу аерогенних полютантів гірничо-металургійного регіону властива ембріотоксична дія, про що свідчить статистично значиме (Х-критерій > Х₀₅) збільшення загальної ембріональної смертності, доімплантаційної загибелі ембріонів, вірогідне (р<0,05) зниження виживаності, маси плодів та плаценти, довжини ембріонів.

3. Виявлено, що в період внутрішньоутробного розвитку комплекс хімічних речовин - аерогенних ксенобіотиків, притаманних гірничо-металургійному регіону, впливає на процеси функціонування ЦНС тварин: у піддослідного потомства, починаючи з 1,5-місячного віку і до настання тваринами статевої зрілості, вірогідно (Х-критерій>Х₀₅) знижується локомоторна рухова активність, що вказує на зміну рівноваги між процесами гальмування та збудження в корі головного мозку. Антропогенні полютанти в період ембріогенезу впливають на становлення функціональної активності півкуль головного мозку, як у новонароджених, так і у статевозрілих тварин: серед перших вірогідно (р<0,05) збільшується (на 12,8%) число тварин-амбідекстрів і зменшується (на 17,1%) число особин з функціональною активністю лівої півкулі головного мозку; серед статевозрілого потомства вірогідно (р<0,05) збільшується (на 19,9%) кількість тварин з функціональною активністю правої півкулі головного мозку.

4. У статевозрілих піддослідних тварин, ембріогенез яких проходив в умовах екологічного пресингу, встановлено вірогідне (Х-критерій>Х₀₅) зниження характеристик витривалості за показниками навантажувальних тестів. Ці відмінності вказують на послаблення пристосувальних функцій організму щурів до умов навколишнього середовища, зниження функціональних резервів дихальної та серцево-судинної систем.

5. Встановлено, що антропогенне навантаження негативно впливає на антропометричні показники як хлопчиків, так і дівчаток вже в ранньому дошкільному віці - 3 роки; у дітей віком від 3 до 7 років промислового району м. Кривого Рогу вірогідно (Х-критерій>Х₀₅) зменшуються показники екскурсії грудної клітки у всіх віково-статевих групах. Із збільшенням віку дітей негативні ефекти впливу факторів довкілля на серцево-судинну систему зростають. Вплив екологічного навантаження на гемодинамічні показники дітей віком 6-7 років має більш виражені наслідки для дівчаток, ніж хлопчиків. Так, у хлопчиків віком 6 років вірогідно змінювався один гемодинамічний показник - ДАТ, віком 7 років - чотири показники (ЧСС у спокої та після фізичного навантаження, ВІК, Іа); у дівчаток віком 6 років вірогідно змінюються два показники (ЧСС після фізичної проби та Іа), віком 7 років - вже шість показників (САТ, Р_сер, ЧСС у спокої та після фізичного навантаження, ВІК та Іа).

6. Виявлено, що інформативні психофізіологічні показники (образно-логічне і наочно-діюче мислення, сприйняття, пам'ять, мовлення) у дітей віком від 3 до 7 років вірогідно (Х-критерій>Х₀₅) погіршувалися в умовах дії антропогенних факторів. Визначено, що в умовах екологічного навантаження сенситивними когнітивними показниками у хлопчиків віком 3 роки є мовлення, 6-7 років - образно-логічне мислення, сприйняття; у дівчаток віком 3 роки є пам'ять, образно-логічне мислення, 4 роки - наочно-діюче мислення, 5 і 6 років - образно-логічне мислення.

7. Епідеміологічні спостереження, які довели негативний вплив аерогенних полютантів на здоров'я та розвиток дошкільнят, узгоджуються з результатами експериментальних досліджень: порушення рівноваги між процесами збудження і гальмування в корі головного мозку, збільшення особин з функціональною активністю правої півкулі головного мозку. Якщо припустити можливість екстраполяції порушень білкового обміну (зменшення вмісту білку, SH-груп) та активності ферментів (ХЕ та АлАТ) в тканинах головного мозку піддослідних тварин як у пренатальному, так і постнатальному періодах, можна вказати на існування тотожних біохімічних зсувів, що пояснюють зміни у функціонуванні нервової системи, зменшення рівня адаптованості до умов навколишнього середовища теплокровних тварин.

8. Розроблено спосіб визначення залежності людини, зокрема і дитини, від впливу несприятливих чинників довкілля, який зареєстровано у деклараційному патенті України на винахід № 37951, А61В10/00. За результатами епідеміологічних досліджень розроблено індекс адаптаційних можливостей у дітей віком 6-7 років, розраховано значення індексу адаптації у дітей, які мешкають в районах з різним рівнем забруднення атмосферного повітря. Встановлено граничні значення норми індексу адаптації, перевищення яких вказує на напруження системи вегетативної регуляції серцево-судинної діяльності у дітей.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

1. Біохімічні аспекти онтогенезу головного мозку в умовах забрудненого довкілля (експериментальні дослідження) / М.Г. Карнаух, В.Ф. Богоявленська, О.Г. Бичова, А.В. Сташенко, Г.О. Єкімова, Д.В. Риженко // Медичні перспективи. - 1999. - Т.ІY. - № 4. С. 16-20. (Особистий внесок: автором досліджено біохімічні показники головного мозку потомства, проведено аналіз і математична обробка результатів, сформульовано висновки).

2. Гигиеническое значение показателей психофизиологического развития детского населения Кривбасса / Н.Г. Карнаух, В.Ф. Богоявленская, А.В. Сташенко, А.А. Екимова, Г.Б. Дворниченко, Е.Г. Бичевая, Д.В. Рыженко // Гигиена населенных мест. - 1999. - Вып. 35. - С. 395-405. (Особистий внесок: автор приймала участь у дослідженнях, проведено математичні та статистичні розрахунки, викладено висновки та основні положення роботи).

3. Оцінка функціонального розвитку дитячого населення, яке мешкає в екологічно несприятливих умовах / В.Ф. Богоявленська, А.В. Сташенко, Г.О. Єкімова, О.Г. Бичова, Д.В. Риженко // Буковинський медичний вісник. - 2000. - № 1-2. - С. 16-20. (Особистий внесок: автор приймала участь у епідеміологічних дослідженнях, виконано математичні та статистичні розрахунки, сформульовано висновки та основні положення роботи).

4. Вплив забруднювачів довкілля на формування показників функціонального стану потомства в експерименті / В.Ф. Богоявленська, А.В. Сташенко, Г.О. Єкімова, О.Г. Бичова, Д.В. Риженко // Современные проблемы токсикологии. - 2001. - № 4. - С.58-61. (Особистий внесок: автором досліджено функціональний стан потомства, проведено статистичні розрахунки, викладено висновки роботи).

5. Харламова А.В. Морфологічні зміни головного мозку потомства першого покоління білих щурів за умов дії забруднювачів промислового регіону / А.В. Харламова, С.П. Луговський, В.Ф. Богоявленська // Современные проблемы токсикологии. - 2001. - №5. - С.37-39. (Особистий внесок: автором проведена підготовка експериментального матеріалу, сформульовано основні висновки).

6. Карнаух М.Г. Особливості фізичного розвитку дітей в умовах промислового регіону / М.Г. Карнаух, В.Ф. Богоявленська, А.В. Харламова // Гігієна населених місць. - 2002. - Вип.39. - С. 281-286. (Особистий внесок: автор приймала участь у епідеміологічних дослідженнях, виконано математичні та статистичні розрахунки, сформульовано висновки).

7. Харламова А.В. Особливості функцій пам'яті, уваги, функціональної активності півкуль головного мозку в дітей дошкільного віку гірничо-металургійного регіону / А.В. Харламова // Гігієна населених місць. - 2008. - Вип.52. - С. 378-383.

8. Харламова А.В. Розвиток когнітивних функцій у дітей дошкільного віку гірничо-металургійного регіону / А.В. Харламова // Гігієна населених місць. - 2008. - Вип.51. - С.370-375.

9. Харламова А.В. Спосіб оцінки ступеню резистентності організму дитини за допомогою показників серцево-судинної системи / А.В. Харламова, В.Ф. Богоявленська, О.Г. Бичова, П.С. Базовкін // Гігієна населених місць. - 2009. - Вип.53. - С.320-325. (Особистий внесок: автор приймала участь у дослідженнях, проводила математичні та статистичні розрахунки, аналіз резистентності організму дітей за показниками захворюваності, апробацію способу).

10. Сташенко А. Показники розвитку дітей Криворізького промислового регіону / А. Сташенко, Г. Єкімова, Д. Риженко // ІІІ Міжнародний медичний конгрес студентів і молодих вчених (матеріали конгресу), 19-21 травня 1999 р., Тернопіль, Україна. - С. 250-251. (Особистий внесок: автор приймала участь у епідеміологічних дослідженнях, проводила математичні та статистичні розрахунки, сформулювала висновки).

11. Богоявленська В.Ф. Дослідження біохімічних показників головного мозку потомства в експерименті / В.Ф. Богоявленська, А.В. Харламова, О.Г. Бичова, Д.В.Риженко// Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України на рубежі століть: Зб. тез допов. науково-практ. конф. присвяченої памяті Д.М. Калюжного. - К., 2000. - Вип. 3. - С. 77-78. . (Особистий внесок: автором проведено дослідження біохімічних показників головного мозку тварин, аналіз і математична обробка результатів, викладено висновки).

12. Харламова А.В. Морфологические изменения головного мозга потомства первого поколения белых крыс, на которых воздействовали загрязнителями промышленного региона / А.В. Харламова, С.П. Луговской, В.Ф. Богоявленская // Актуальні проблеми профілактичної медицини. Тези доп. всеукр. наук-практ. конф. молодих вчених 16-17 жовтня 2000р., м. Київ. - К., 2000. - С. 27. (Особистий внесок: автором проведена підготовка експериментального матеріалу, сформульовано висновки).

13. Богоявленська В.Ф. Психофізіологічні особливості розвитку дітей промислового регіону / В.Ф. Богоявленська, А.В. Харламова, О.Г. Бичова, Г.О. Азима // Актуальные проблемы медицины труда и экологии Донбасса: Матер. Международ. науч.-практ. конф., посвященной 75-летию НИИ медико-экологических проблем Донбасса и угольной промышленности, (18-20 октября 2000г.). - Донецк, 2000. - С. 267-268. (Особистий внесок: автором вивчено психофізіологічні показники дітей гірничо-металургійного регіону, проведено статистичні розрахунки, викладено висновки).