Реакция эндокринной системы организма на воздействие вредных производственных факторов

В статье представлен аналитический обзор данных литературы о реакциях эндокринной системы ор­ганизма на действие вредных производственных факторов. Железы внутренней секреции отвечают на влияние промышленных ядов, пылей и других стрессорных факторов первоначальным повышением функциональной активности и секрецией большого количества гормонов, обеспечивающих адапта­цию организма рабочих к неблагоприятным условиям работы. При длительном стаже работы начина­ется функциональная депрессия эндокринных желез и уровень адаптивных гормонов в крови снижа­ется. Развитие системной эндокринопатии является начальным проявлением профессиональных забо­леваний и может использоваться для их ранней диагностики.

Эндокринная система, наряду с нервной и иммунной, относится к важнейшим регуляторным системам организма, от состояния которых зависит адаптация к различным условиям внешней среды и развитие ответных реакций на воздействие стрессорных факторов, в том числе и производствен­ных. Гормоны, продуцируемые эндокринными органами, являются высокоактивными соединениями, обладающими широким спектром действия и участвующими в жизненно важных процессах: они спо­собствуют проникновению метаболитов через клеточную мембрану, регулируют активность фермен­тов и скорость биохимических реакций, влияют на обмен веществ, изменяют общую жизнедеятель­ность организма, обусловливают развитие специфических функций и т.д. Гормональному влиянию подвержены не только специализированные функции организма, такие как кровообращение, дыха­ние, пищеварение, размножение, но и биологические процессы использования энергетических ресур­сов, адаптации к изменениям внешней среды, устойчивости к стрессу, эмоциональные реакции и мн. др. [1, 2].

Координация отдельных функций организма в зависимости от состояния физико-химических параметров внешней и внутренней среды осуществляется нервными и эндокринными механизмами посредством прямых и обратных связей. Для сохранения равновесия, непрерывно нарушаемого воз­действиями различных факторов, гормональные механизмы нейтрализуют их, возбуждая или тормозя те или иные физиологические процессы [3, 4].

Согласно современным представлениям, действие гормонов основано на активации или ингиби-ровании каталитической функции ферментов в клетках-мишенях гормоночувствительных тканей и органов, причем интенсивность катализа регулируется двумя способами: изменением количества ферментов или их активности. Другим важнейшим эффектом гормонов, вследствие взаимодействия их со специфическими рецепторами, является изменение проницаемости мембран для различных ве­ществ. Кроме того, гормоны действуют путем стимуляции генетических процессов в ядре. Посредни­ком в реализации влияния большинства гормонов на клеточные процессы является циклический 3,5-аденозинмонофосфат (цАМФ). На основании приведенных выше сведений считается, что гормо­ны являются одним из основных факторов регуляции адаптационно-компесаторных процессов в ор­ганизме [5, 6].

Выполняя данную функцию, эндокринная система одновременно оказывается и наиболее уязви­мой под стрессорными воздействиями внешней среды, в частности, вредных производственных фак­торов. Несмотря на научно-технический прогресс и улучшение условий труда, во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства рабочие продолжают подвергаться воздействию неблагопри­ятных для здоровья факторов малой интенсивности, но действующих в течение длительного времени. Указанные обстоятельства обусловили появление и развитие профессиональной эндокринологии как самостоятельного направления в профессиональной патологии. Однако анализ литературных источ­ников по данной проблеме дает основание утверждать, что далеко не все вопросы, связанные с воздействием вредных производственных факторов на гормональный статус организма, изучены глубо­ко и всесторонне.

Из литературных источников известно, что в адаптации к неблагоприятным воздействиям про­изводственных факторов и в патогенезе многих профессиональных заболеваний основную роль вы­полняет нейроэндокринная система, так как все процессы, в том числе микроциркуляция крови, тка­невое дыхание, биосинтез структурных специфических веществ и прочие метаболические реакции во всех органах на клеточном и субклеточном уровнях регулируются и интегрируются именно нейро-эндокринными механизмами. В результате многочисленных клинических и экспериментальных ис­следований установлено, что хроническое воздействие вредных производственных факторов вызыва­ет не только адаптационные, но и патологические изменения морфофункционального состояния эн­докринной системы организма [7, 8].

Наибольшее внимание исследователей, начиная с классических опытов Г.Селье, привлекает к себе гипофизарно-адреналовая система, как наиболее реактивная по отношению к экзогенным стрессорным факторам. В условиях фосфорного производства, свинцово-плавильных заводов, при длительном воздействии на организм бурильщиков и проходчиков вибрационного фактора, при хро­нической интоксикации вредными веществами у рабочих химической промышленности, при загряз­нении воздуха производственных помещений промышленными пылями данная система в большинст­ве случаев отвечает неспецифической двухфазной реакцией. Первоначальное компенсаторное усиле­ние кортикостероидогенеза в дальнейшем, при продолжающемся повреждающем действии физиче­ских и химических раздражителей, сменяется постепенным снижением функциональной активности коркового отдела надпочечников. Так как глюкокортикоиды являются основными адаптивными гор­монами, уменьшение их продукции и уровня в крови может привести к понижению неспецифической сопротивляемости организма и развитию профессионального заболевания. Однако указанные изме­нения имеют вторичный функциональный характер и возникают вследствие первичных нарушений в центральном гипоталамо-гипофизарном звене саморегуляции организма. При своевременном пре­кращении контакта с повреждающими факторами и обратном развитии патологического процесса функциональное состояние коры надпочечников, как правило, восстанавливается. В случаях же на­растающей интоксикации промышленными ядами, повреждающими тканевые ферменты (фосфор, ртуть, свинец), возможно возникновение первичного гипокортицизма вследствие токсического пора­жения непосредственно самой ткани коркового слоя надпочечников, но и он может носить преходя­щий, вполне обратимый характер на начальных стадиях развития патологического процесса [9, 10].

Путем клинико-биохимических сопоставлений установлена роль гипофункции коры надпочеч­ников в патогенезе ряда синдромов, наблюдаемых при хронических интоксикациях и профессио­нальных заболеваниях (токсическая анемия, вегетососудистая дистония, астенический синдром, на­рушение желудочной секреции и др.). Учитывая данное обстоятельство, многие авторы рекомендуют использовать выявление начальных изменений функционального состояния коры надпочечников с целью ранней диагностики профессиональных заболеваний [10, 11].

Гормоны щитовидной железы из всех известных гормонов обладают наиболее широким спек­тром действия. Они контролируют важнейшие биохимические реакции белкового, липидного, угле­водного, водно-солевого обмена, а также процессы роста и дифференцировки клеток, тканевого ды­хания. Их влияние распространяется на все клетки организма и субклеточные структуры, на актив­ность ряда важнейших ферментов, макромолекул и надмолекулярных комплексов. При воздействии различных повреждающих факторов внешней среды на организм тиреоидные гормоны выполняют защитную роль, активно участвуя в процессах метаболизма и регенерации [9, 10].

В клинических и экспериментальных исследованиях установлены изменения функционального состояния щитовидной железы при действии на организм ионизирующего излучения; у представите­лей профессий, характеризующихся повышенным нервно-эмоциональным напряжением; при инток­сикации химическими веществами типа пестицидов и минеральных фосфатных и азотных удобрений, широко применяющихся в сельском хозяйстве; при длительном действии на органы дыхания про­мышленных, в частности, марганецсодержащей и асбестовой пыли; при хронической свинцовой и фосфорной интоксикациях; при вибрационной болезни [11].

В большинстве случаев тиреоидные сдвиги носят вторичный характер и обусловлены первич­ными нарушениями со стороны центральной нервной системы, осуществляющей свое контролирую­щее влияние на функцию щитовидной железы через нейроэндокринную систему «гипоталамус-гипофиз». В случаях же фосфорной интоксикации и инкорпорирования радиоактивного йода имеет место первичное поражение тиреоидной ткани, влекущее за собой вторичные изменения в гипотала-мо-гипофизарном комплексе по принципу обратной связи.

Независимо от характера повреждающего фактора ответная реакция со стороны щитовидной железы протекает двухфазно: первоначальная функциональная и морфологическая активация на на­чальных стадиях хронической интоксикации или профессионального заболевания постепенно сменя­ется угнетением, прогрессирующим параллельно нарастанию степени интоксикации и тяжести забо­левания.

В связи с тем, что в производственной сфере заняты в основном мужчины и женщины репродук­тивного возраста, вопрос о влиянии профессиональных вредностей на половые железы особенно ак­туален. Нарушения функционального состояния гонад могут привести к таким серьезным последст­виям, как бесплодие, осложненное течение и невынашивание беременности, врожденные дефекты развития плода и мертворождение. В плане отдаленных генетических последствий не исключается возможность воздействия вредных производственных факторов на герминогенные клетки в несколь­ких поколениях [12, 13].

Исследователями, занимающимися данной проблемой, выявлена высокая чувствительность по­ловых желез к действию различных повреждающих факторов. В частности, нарушения сексуальной функции появляются уже в первый год контакта с вредностями свинцового производства; у рабочих фосфорных заводов аналогичные изменения происходят также при минимальном стаже работы (до 5 лет); при вибрационной болезни импотенция нередко предшествует появлению других клини­ческих симптомов [10]. Выраженным гонадотоксическим действием обладают пестициды: поражения половых желез могут проявляться в снижении оплодотворяющей способности, в осложнениях бере­менности и родов, в нарушениях внутриутробного развития плода. Некоторые пестициды (севин, ци-неб) избирательно накапливаются в яичниках и семенниках и оказывают наряду с гонадотоксическим мутагенный эффект. При морфологическом изучении срезов этих органов выявлены выраженные дистрофические и деструктивные изменения структурных элементов [11, 12].

Вредные факторы химических производств, например, промышленные яды (бензол, толуол, хлорид кадмия и др.), органические красители, пластификаторы также действуют повреждающе на специфические функции организма. Длительный контакт с ними приводит к расстройству овариаль-но-менструальной функции и развитию бесплодия у женщин, к нарушениям сперматогенеза у муж­чин [13].

К первично возникающему угнетению гонад по механизму обратной отрицательной связи впо­следствии присоединяются адекватные изменения гонадотропной функции гипофиза. С целью кор­рекции выявленных эндокринных сдвигов рекомендуется проведение заместительной терапии гор­мональными препаратами; которые значительно повышают эффективность общепринятых профилак­тических и лечебных мероприятий.

По отношению к поджелудочной железе неблагоприятные производственные условия действуют как факторы риска, способствующие развитию сахарного диабета и осложняющие его течение [14].

Патологоанатомические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в условиях хронического воздействия промышленных пылей на организм горнорабочих структурно-функцио­нальные изменения происходят не только в бронхолегочной системе, но и в других внутренних орга­нах, в том числе эндокринных железах. По мнению авторов, в основе политропного действия про­мышленных пылей лежит не только разрушение и некроз альвеолярных макрофагов после поглоще­ния ими мелкодисперсных пылевых частиц с последующим разрастанием фиброзной ткани в легоч­ной паренхиме, но и транслокация более крупных частиц пыли через глотку в желудочно-кишечный тракт, где в кислой среде повышается их растворимость; образующиеся в процессе распада пылевых частиц токсические продукты в виде силанольных групп, фенольных гидроксилов, поликарбоновых кислот и прочих веществ всасываются и попадают в общий кровоток и через свои функционально активные группы инициируют радикально-цепную реакцию перекисного окисления фосфолипидов мембран клеток и внутриклеточных органелл. Кроме того, довольно часто происходит гематогенное метастазирование угольно-породной пыли во внутренние органы и лимфатические узлы за пределами грудной клетки. Мелкодисперсные частицы пыли проникают в кровоток через стенку легочных вен, вокруг которых они всегда откладываются в большом количестве и где они постепенно продвигаются до эндотелия сосудов [15-20].

Изучение гормонального фона организма горнорабочих угольных шахт показало как адаптаци­онные изменения эндокринной системы, так и развитие эндокринопатии у больных пылевыми забо­леваниями бронхолегочной системы [21-27].

Адаптационные сдвиги гормональных механизмов регуляции метаболических процессов у практически здоровых стажированных шахтеров-угольщиков происходят в пределах физиологиче­ской нормы.

Анализируя результаты радионуклидного исследования гормонального фона организма у боль­ных антракосиликозом и хроническим пылевым бронхитом, мы обнаружили существенные различия между ними в зависимости от стадии и формы этих заболеваний, а также от наличия сопутствующих осложнений.

Так, в стадии предпатологических проявлений антракосиликоза концентрация гормонов обще­адаптивного действия в сыворотке крови у лиц данной группы (0-1) была достоверно снижена по сравнению с содержанием у практически здоровых стажированных шахтеров-угольщиков. Выявлен­ное снижение функциональной активности эндокринных органов, вероятно, является следствием ис­тощения гормональных механизмов поддержания динамического гомеостаза, наступившего в резуль­тате длительного перенапряжения их. Ингибированию секреторной деятельности эндокринных же­лез, возможно, способствует хроническая тканевая гипоксия, развивающаяся в результате длительной пылевой нагрузки на альвеолоциты и недостаточного насыщения крови кислородом. Кроме того, на железистую ткань эндокринных органов, по-видимому, оказывают токсическое действие продукты гидролитического распада частиц угольно-породной пыли во внутренней среде организма (поликар-боновые кислоты, силанольные группы, фенольные гидроксилы), циркулирующие в общем кровото­ке и кумулирующиеся во внутренних органах.

Взаимосвязанное, системное снижение функции эндокринных желез приводит к недостаточному содержанию в организме гормонов общеадаптивного действия, ослаблению их контролирующего влияния на десятки различных ферментов и изменению их каталитической активности, а также ослаблению вазоактивного эффекта на капиллярную сеть, в результате чего происходит дискоорди-нация метаболических реакций и развиваются нарушения микроциркуляции крови и лимфы. Таким образом, на фоне гормонального дисбаланса формируются патологические изменения в легочной па­ренхиме.

При неосложненном антракосиликозе 1-й стадии было обнаружено более выраженное снижение концентрации гормонов общеадаптивного действия в сыворотке крови больных, что свидетельство­вало о дальнейшем угнетении функционального состояния эндокринных желез. Системная гормо­нальная недостаточность обусловливает преобладание деструктивных метаболических реакций в ле­гочной паренхиме над регенеративными, вследствие чего происходит стабилизация патологических процессов, причем «шлейф» гормонально-метаболических нарушений распространяется и на другие органы, в первую очередь на диафрагму, миокард, печень. В этой стадии заболевания на фоне гормо­нального дисбаланса интенсифицируется деградация фосфолипидов, нуклеопротеидов, полисахари­дов и других составных частей легочной ткани; происходит разрастание в ней коллагеновых и рети­кулярных волокон. Нарушение окислительно-восстановительных реакций и недостаточное насыще­ние крови кислородом ведут к генерализованной тканевой гипоксии.

Радионуклидное определение концентрации гормонов общеадаптивного действия в сыворотке крови больных хроническим пылевым бронхитом позволило установить различную степень и разную направленность гормональных сдвигов в зависимости от фазы основного заболевания и наличия со­путствующих осложнений.

При обострении неосложненного хронического пылевого бронхита наблюдалась эндокринопа-тия относительно легкой степени, проявлявшаяся преимущественно дисфункцией надпочечников и щитовидной железы. У больных данной группы было выявлено умеренное снижение функциональ­ной активности коркового слоя надпочечников, тогда как секреторная деятельность мозгового веще­ства этой железы была несколько повышена по сравнению с контрольными параметрами. Дискоор-динация кортико-адреналовых взаимосвязей обусловлена, вероятно, нарушением равновесия между двумя важнейшими регуляторными системами: симпатоадреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой, с установлением преобладающего влияния первой из них в фазе обострения хро­нического воспалительного процесса в бронхиальном дереве. Данная фаза заболевания характеризу­ется развитием бактериальной инфекции в очагах пылевого катарра слизистого слоя бронхов, а, как известно, гипоталамическая область головного мозга чрезвычайно чувствительна к воздействию раз­личных токсинов, в том числе и эндогенных микробных.

Снижение стимулирующего влияния гипоталамо-гипофизарных механизмов регуляции гормо­нального звена гомеостаза отразилось и на некотором уменьшении функциональной активности щи­товидной железы. Кроме того, ингибирование биосинтеза тиреоидных гормонов может осуществ­ляться посредством тормозящего влияния избыточного количества адреналина на секрецию гипофи­зом тиреотропного гормона. Определенный вклад в уменьшение гормонопоэза вносит и токсическое воздействие на фолликулярную ткань щитовидной железы продуктов жизнедеятельности бронхиаль­ных бактерий и распада лейкоцитов, циркулирующих в кровотоке.

Недостаточное содержание в организме тиреоидных гормонов в фазе обострения хронического пылевого бронхита является одним из факторов, обусловливающих снижение секреторной деятель­ности семенников. По-видимому, ингибирующее влияние на биосинтез тестостерона оказывают и другие обстоятельства, присущие обострению воспалительного процесса в бронхиальном дереве, в частности, бактериальная интоксикация и тканевая гипоксия.

Гормональный дисбаланс, в свою очередь неоднозначно сказывается на состоянии клеточного метаболизма и микроциркуляции крови как в бронхолегочной системе, так и в других внутренних органах. На регионарном уровне недостаток кортизола проявляется повышением проницаемости сте­нок капилляров в слизистом слое бронхиального дерева (вследствие активизации фермента гиалуро-нидазы), интенсификацией образования воспалительного выпота и повышением фагоцитарной ак­тивности лейкоцитов. В то же время кортикостероидная недостаточность является, как известно, од­ной из основных причин ослабления неспецифической резистентности организма к действию различ­ных стрессорных факторов, в том числе инфекционных.

Недостаточное содержание в организме тиреоидных гормонов приводит к свертыванию синтеза дыхательных ферментов и нарушению процессов окислительного фосфорилирования в митохондри­ях и микросомах; результатом этого является уменьшение потребления тканями внутренних органов кислорода и замедление выделения углекислого газа. Нарушение окислительно-восстановительных процессов в бронхолегочной системе ухудшает насыщение крови кислородом и способствует разви­тию тканевой гипоксии.

В фазе ремиссии хронического пылевого бронхита гормональный фон организма нормализо­вался и показатели его состояния не имели достоверных отличий от соответствующих показателей у практически здоровых стажированных шахтеров-угольщиков.

Радионуклидное исследование гормонального фона у больных хроническим бронхитом от воз­действия угольно-породной пыли показало, что развитие воспалительных изменений бронхиального дерева сопровождается эндокринным дисбалансом организма, в котором превалируют количествен­ные изменения гормонов щитовидной железы и надпочечников, отягощающие течение заболевания.

Анализ литературных данных и результатов собственных исследований показал, что вредные производственные факторы воздействуют не только на органы-мишени, индуцируя развитие профес­сиональных заболеваний, но также вызывают адаптационные и патологические изменения со сторо­ны эндокринной системы организма.

References

1. Tepperman J., Tepperman H.M. Metabolic and endocrine physiology: Transl. from Engl. // Ed. by Y.IAjpa. — Moscow: Mir, — 656 p.
2. Vinogradov V.V. Hormones, adaptation and systemic reactions of organism // Science and technique. — 1999. — 223
3. GrollmanА.Clinical endocrinology and its physiological basics: Transl. from Eng / Ed. by acad. of RAS, prof. N.A.Udaev. 
4. Moscow: Medicine, — 512 p.
5. Protasova LN. Hormonal regulation of ferments activity. — Moscow: Mеdicine, 2005. — 310
6. New about hormones and mechanism of its action. — Kiev: Naukova dumka, — 372 p.
7. Endocrinology and metabolism: In 2: Transl. from Engl. / Ed. by F.Felig, J.D.Bukster et al. — Moscow: Mеdicine, 1995.520 p.
8. Physiology of endocrine system / Ed. by M.I.Mityushev, G.S.Stepanov et al. — Leningrad: Science, — 679 p.
9. DrzhеvezkayaA. Physiology of endocrine system and metabolism. — Moscow: High school, 2002. — 206 p.
10. Hormonal link of cortex-visceral relations: Summary of articles / Ed. by №&Кок^һ^ et al. — Leningrad: Science, —212 p.
11. SelzerМ.Е. et al. Review of professional en — Акг^у: Gylym, 1997. — 259 p.
12. МаkоtchenkoM., Sonkin I.S., Zuhno Z.I. Endocrine system at professional diseases. — Kiev: Health, 1995. — 160 p.
13. Cowie R.L., Mabena S.K. Silicosis, chronic airflow limitation, and chronic bronchitis in miners // Amer. Rev. Respir. Dis­ — 1991. — Vol. 143. — № 1. — P. 80-84.
14. Meijers J.M., Swaen G.M.H., Vliet Kees Van et al. Epidemiologic studies of inorganic dust-related lung diseases in the Neth­erlands // Exp. Res. — 1990. — 16. — № 1. — P. 15-23.
15. Galbo H., Christensen N., Holst J. The role of the autonomic innervation in the control of glucagon and insulin responses to prolonged exercise in man // Acta Physiol. Scand. — 1996. — Suppl. 440. — P. 175-178.
16. Velichkovsky B.T. New images about the pathogenesis of lung professional diseases of dusty ethiology // Pulmonology. — 1995. — № 5. — 6-16.
17. Muravleva L.E. Role of peroxide stress in developing of experimental antracosis // Questions of physiology, labour hygiene and prof. pathology. — Kаraganda, 19 — P. 274-281.
18. Kulkibajev G.A., Abushakhmanova A.H. Hormonal balance of organism in workers of coal mines // Mеdicine of labour and industrial ecology. — 1998. — № 10. — 20-23.
19. Abushakhmanova A.H. Hormonal-metabolic signes of professional dusty diseases of bronchial-pulmonary system // Medicine and ecology. — 1999. — № 2. — 6-9.
20. Abushakhmanova A.H. Role of hormonal factors in forming of pulmonary microangiopathy at antracosilicosis // Mеdicine of labour and industrial ecology. — 2002. — № 1. — P. 15-17.
21. Kulkibajev G.A., Abushakhmanova A.H. Hormonal homeostasis of coal-miners. — Karaganda, — 126 p.
22. Smirnova R.V., ^limna E.P., Bobkov V.A. Influence of negative ecological factores of work on developing of professional diseases // Ecology and health of man. — Ivanovo, — P. 40-42.
23. Reactions of mans organism to action of aggressive and damaging factors of work (1^^43^^!аspects). — Mоscow: Producing of standarts, — Vol. 1. — P. 175-181.
24. Donham K.J., Gisticone B., Merchant J. et al. Assesment of U.S. pountry worker Respiratory risks // Amer. J. Ind. Med. — — Vol. 17. — № 1. — P. 73-74.
25. Borm P.J.A., Henderson P.Th. Symposium on health effects of occupational exposure to inorganic dusts // Exp. Lung Res. — 1990. — 16. — № 1. — P. 1-3.
26. Amandus H.E., Shy C., Wing S. et al. Silicosis and lung cancer in dusty trades workers // Amer. J. Industr. Med. — 1991. — 20. — № 1. — P. 57-70.
27. Piacitelli G.M., Amandus H.E., Dieffenbach A. Respirable dust exposures in U.S. surface coal mines // Environ. Hlth. — 1990. — Vol. 45. — № 4. — P. 202-209.
28. Vestbo J., Rasmussen F.V. Long-term exposure to cement dust and later hospitalization due to respiratory disease // Int. Arch. occup. environm. Hlth. — 1990. — 62. — № 3. — P. 217-220.