приховати рекламу

Біологічний ефект дії звуку і вібрації на клітини і тканини орг

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Контрольна робота
з біології
2009

Зміст
Дія низькочастотної вібрації на клітини і тканини організму
Спільна дія шуму і вібрації на організм тварин і людини
Дія шуму на організм людини і тварин
Переносимість вібрації і звуку

Дія низькочастотної вібрації на клітини і тканини організму

Фізична природа звуку і вібрації одна і та ж. В обох випадках мова йде про пружних коливаннях, хвилеподібно поширюються в середовищі газоподібного, рідкої і твердої. Разом з тим, як ми вже відзначали, біологічний ефект дії звуку і вібрації на клітини і тканини організму далеко не однаковий. На жаль, природа відмінностей у дії цих двох фізично родинних чинників багато в чому ще не вивчена. Для ефективної дії вібрації істотним її параметром є прискорення, частота коливань гравітаційних сил, вектори цих коливань. Для звуку, однак, провідними параметрами є інтенсивність, виражена через тиск, і так само, як для вібрації - частота: у першому випадку вібраційна, у другому - звукова. Але ближче ці відмінності до цих пір не встановлені.
Для порівняння ефективності дії на один і той самий об'єкт звуку і вібрації проведені такі досліди. Естрагірованний з м'язів білок міозин зазнавав впливу звуку. Ефективність дії звуку оцінювалася за ступенем денатурації білка. Виявилося, що при дії звуку максимальний ефект спостерігається при частоті 3000 Гц. Далі, з розчину білка отримували міозіновие нитки і також діяли на них звуком різної частоти. Мірою оцінки ефективності дії звуку служила величина пов'язується барвника нитками. Виявилося, що і в цьому випадку максимальний ефект дії звуку спостерігається в області 3000 Гц. Саме ці об'єкти і гомогенат тих же м'язів ми піддавали вібрації з різними частотами. Ефект дії вібрації оцінювали за зміною ферментативної активності. У всіх випадках максимальний ефект спостерігався при вібрації частотою 200 Гц. Далі ми спробували знайти найбільш ефективні частоти вібрації для м'яза, оцінюючи ефект вібрації також щодо змін АТФазной активності білка, екстрагованого з цього м'яза. Виявилося, що частотою, при якій все більш порушується ферментативна активність, також є частота 200 Гц.
Ми вже бачили, що при дії звуку з частотою на ті ж об'єкти ніякого помітного ефекту не виявляється. Тоді як при вібрації з частотою 200 Гц в якій би упаковці білок не знаходився, вібрація буде чинити на нього максимальна дія. 200 Гц - це резонансна частота даного білка.
При порівнянні ефективних частот звуку та вібрацій при їх дії на самі різні за своїми характеристиками клітини і тканини частота вібрації приблизно на порядок нижче частоти звуку. Природа цієї розбіжності поки не ясна.
Нижче наводяться дані серії експериментів зі з'ясування дії низькочастотної вібрації на тканини і органи мишей. Результати численних дослідів показали, що низькочастотні вібрації в більшості досліджуваних тканин, за винятком селезінки і печінки, викликали помітні, статистично достовірні структурні зміни в клітинах. Встановлено також, що ступінь їх зміни для кожної тканини і органу різна, що свідчить про їх відмінності чутливості до даних частотах вібрації. Більш чутливими виявилися тканини нейрогенного походження, особливо при вібрації з частотою 25 Гц.
Оцінюючи роль частотних характеристик вібрації в її біологічному дії на тканини організму, кидається в очі одне дивовижне і поки ще важко зрозуміле явище - відсутність яких би то не було помітних змін у тканинах від вібрації з частотою 50 Гц. Чому вібрація з частотою 25 Гц викликає досить значні субстанційної зміни тканин, але ще більш значними є зміни, що спостерігаються при вібрації з частотою 75 Гц, а при 50. Гц - відсутні? На жаль, для пояснення цього явища ми не маємо скільки-небудь переконливих експериментальних даних і змушені обмежитися деякою аналогією, наприклад із серцевою діяльністю. Як відомо, серце працює в суворо постійному ритмі. Якщо ми будемо подавати сигнали роздратування серця в тому ж ритмі, це буде сприяти поліпшенню його діяльності у звичному для неї ритмі. Уявімо собі, однак, подачу серцю стимулів, що потрапляють в протифазу його ритму. Тоді неминучі серцеві перебої з катастрофічним наслідком для його подальшої долі. Щось подібне можна уявити й для інших тканин, припускаючи, що не тільки серце, але і всі живі тканини "працюють" у певному ритмі, і ритм з такою частотою, що подається ззовні, буде викликати лише поліпшення їх діяльності. Навпаки, інші ритми, наприклад 25 і 75 Гц, призведуть до серйозних порушень і структури, і функції цих тканин, що нами і спостерігалося.
Основний висновок із цієї серії дослідів полягає в тому, що вібрація організму ін тото не відбивається від поверхні тіла тварини, як це характерно для звуку, а проникає в усі органи і тканини, викликаючи відповідні порушення їх діяльності. Звичайно, звукові хвилі частково проникають через товщу тканин, але тиск звукової хвилі при цьому значно знижується, і тому найбільш ефективним місцем дії звуку є рецептори поверхні тіла "екстероцептори" - представники нервових центрів. Тому стає зрозумілим той факт, що звук, особливо змішаний шум, є джерелом головного болю, неврозів, психічних розладів. Вібрація ж має своїм адресатом дії структури всіх тканин організму, і, отже, патологічні явища при її дії на цілий організм можуть бути самі різні і в самих різних ділянках організму. Це визначається значною мірою фізичними характеристиками вібрації.
Наведемо ще один повчальний приклад, який підтверджує думку про множинне характері явищ, що викликаються вібрацією, про різноманіття патологічних процесів, що виникають в результаті її дії.
Для білка - актоміозіна резонансною частотою вібрації є 200 Гц. Крім цієї частоти значний ефект викликається і вібрацією з частотою 25 Гц; в якій би упаковці білок не знаходився - ці частоти його знайдуть. При дії вібрації з цією частотою білок втрачає здатність розщеплювати АТФ, добувати енергію для роботи м'язів. Будемо тепер, виходячи з ідеї, що характер патології визначається фізичною характеристикою вібрації, піддавати тварина вібрації з частотою саме в 25 Гц, свідомо знаючи, що крім іншого білок при цьому буде втрачати АТФазну активність. Як це позначиться на стані організму? Досліди підтвердили очікувані результати. Тварини, що піддавалися вібрації, втратили фізичну силу триматися на воді, плавати. Ці дані у вищій мірі повчальні. Стає зрозумілим, чому екіпажі вертольотів, трактористи, танкісти і взагалі особи інших професій, здавалося б, не виконуючи в процесі своєї трудової діяльності безпосередньо фізичної роботи, але піддаються вібрації, відчувають неймовірну фізичну втому. Тепер це явище вже експериментально доведено.
У проведених дослідах виявляються два дуже важливих факти. По-перше, вібрація пригнічує фізичну витривалість в перші ж години своєї дії, і цей ефект, за нашими даними, зберігається протягом кількох діб. З цього випливає дуже важливий практичний висновок - необхідно виключати всякі фізичні навантаження особам, що піддавалися в процесі трудової діяльності вібрації. По-друге, вібрація порушує одне з фундаментальних біологічних властивостей м'язів - здатність підвищувати функціональну активність за допомогою тренування. Після вібрації цю здатність м'яза на якийсь час втрачають.
Наведені досліди показують також виключне значення вибіркової дії вібрації у виникненні патологічних процесів.

Спільна дія шуму і вібрації на організм тварин і людини

На виробництві інтенсивність шуму часто перевищує встановлені гігієнічні норми по частоті й інтенсивності. Досить часто, в залежності від характеру виробництва, шум, як, втім, і вібрація, має переривчастий характер, який більш шкідливий, ніж суцільний. Проведено обстеження робочих судноремонтних підприємств, де частота вібрації доходила до 2000-3000 Гц, амплітуда - від 0.1 до 0.52 мм, а інтенсивність шуму - 105 дБ. Дія вібрації поєднувалося з шумом зазначеної характеристики. У таких умовах у ряду робочих спостерігалися ангіоспазм, болю в пальцях, тремор кінцівок, підвищення кров'яного тиску.
Дія шуму позначається насамперед на органах слуху, викликаючи в них больові відчуття. При цьому спостерігається дивовижний за своєю природою феномен - асиметрія в зміні чутливості вуха. Відзначається також, що молоді робітники більш реактивні до спільної дії шуму і вібрації. Це, можливо, пов'язано з тим, що у літніх робітників з великим виробничим стажем пороги чутності підвищені, часто спостерігається значна втрата слуху. Навпаки, у молодих робітників каналом сприйняття шуму є орган слуху, функція якого ще не порушена, і тому повністю сприймається звукова енергія в поєднанні з вібрацією, викликаючи найбільш відчутні результати.
Більш докладні дослідження спільної дії шуму і вібрації проведені на пацюках. Тварини масою 180-200 г піддавалися тривалої, до двох тижнів, вібрації з частотою 6 Гц при амплітуді 0.033 мм і 10 Гц при амплітуді 0.020 мм. У цих умовах інтенсивність шуму дорівнювала 72 дБ. Реакція тварин оцінювалася по зміні змісту кортикостероїду в плазмі периферичної крові, аскорбінової кислоти в надниркових і ваги надниркових залоз. У перші два дні дослідів з поєднанням вібрації і шуму викликають зниження кількості кортикостероїдів в крові з 26% у контролі до 15.3% у досліді; чистий шум у цих умовах досвіду достовірних змін не викликав, можна говорити лише про деяку тенденції до підвищення. У міру збільшення терміну дії досліджуваних факторів, зміст кортикостероїдів помітно зменшується, і при дії тільки шуму на 12-а доба дослідів зміст кортикостероїдів виявилося однаково зменшено до 14.6% як у випадку сумісної дії вібрації і шуму, так і одного лише шуму. Аналогічні результати отримані і при вібрації з частотою 10 Гц.
Проводилися дослідження тривалої дії вібрації і шуму. Було показано, що спільна дія вібрації і шуму підвищує вміст в крові цукру, холестерину, ліпопротеїду. Виявилося, що зростання тварини різко уповільнений - до 50-60%. Ймовірно, в силу того, що вібрація і шум - однієї фізичної природи, їх спільне біологічну дію підсумовується.

Дія шуму на організм людини і тварин

Два види механічних коливань - звук і вібрації, прийнято розрізняти по середовищу їх передачі при поширенні від джерела генерації цих коливань. Коливання, що поширюються по повітрю, називають звуковими, і, залежно від частоти, їх ділять на коливання інфразвуковий області і області чутних звуків. Частоти, що перевищують зазначені, відносяться до ультразвукової області. Шуми представляють собою суміш частот будь-якій частині звукового спектру.
Давно вже відомо, що звук як змішаних, так і чистих тонів викликає деструктивні зміни в біологічних об'єктах. Довгий час біологи виявляли інтерес до біологічній дії звуку з точки зору його екологічного значення, фізіологи досліджували механізм звуковий рецепції, лікарі досліджували і контролювали нормальне і патологічний стан органів слуху. Проте в даний час на людину діють звуки небувалої інтенсивності, в мільйон разів перевищує ту, на тлі якої протікала вся попередня історія його розвитку. Це призводить до глибоких патологічних процесів, погрожуючи в майбутньому долю людини - цього царя природи. Виникла нагальна необхідність більш глибокого дослідження механізму біологічної дії звукової енергії, перш за все змішаного спектру частот. Мова йде, як і у випадку вібрації, про пряме, нерецепторном дії звукових коливань на клітини і тканини організму, минаючи спеціалізований орган слуху. При цьому слід пам'ятати, що звукові коливання продовжують своє патологічне дію на організм і в тих випадках, коли орган слуху, як якийсь запобіжник "високої напруги", вибуває з ладу.
Відомості Всесвітньої організації охорони здоров'я про кількість професійних захворювань робітників підприємств з підвищеною інтенсивністю шуму, на жаль, стосуються лише втрати слуху, скарг на головний біль, неврозів та ін Це результат дії шуму на рецептори, але є і пряму дію звуку крім рецепторів. Поки немає зведень про пряме дії механічних коливань інфра - та звукового діапазону частот, внаслідок чого ми обмежимося лише посиланням на окремі дослідження, що ілюструють ефект біологічної дії цього виду енергії. Відомо, що дія потужних звуків на організм може призвести до летального результату. Вважають, що загибель тварин, що піддавалися сильному звуковому впливу обумовлена ​​дією температури, яка при цьому розвивається. Звукова енергія, абсорбований поверхнею тіла тварини, перетворюється в тепло, яке в разі перевищення визначених меж і викликає смерть. Автори відзначають, що при частоті 3000 Гц смерть настає протягом 9 хв. Можливо, що ця частота є резонансною, при якій амплітуда, і в даному випадку кавітація, різко збільшується.
Про прямому дії звуку свідчать досліди дослідження мікрофонного потенціалу внутрішнього вуха на наркотизованих тварин. Було встановлено видове відмінність чутливості гангліозних клітин до інтенсивності звуку. Оскільки піддослідні тварини були наркотизованих, то, як треба думати, дія звуку сприймалося не рецепторами, а безпосередньо гангліозними клітинами.
Відомо, що звук інтенсивністю 94 дБ пригнічує експериментально викликаний лейкоцитоз тварин. З цих даних випливає, що звук пронизує всі тканини організму, викликаючи в них функціональні та структурні порушення. Якщо врахувати при цьому, що кожна клітинна популяція, кожна функціональна система мають свою, специфічної для неї чутливістю до звукових впливів, то стає зрозумілим різноманіття форм патології, що викликається звуком, як і вібрацією.
У нормі шум сприймається усіма рецепторами, а, наприклад, для тілець Пачіно він є адекватним подразником. Але при більш потужних звукових впливах, на нашу думку, рецептори перестають "працювати". Відбувається своєрідне "зашкалювання", і звукова енергія сприймається усіма тканинами організму.
На жаль, ми ще не знаємо ступеня чутливості нерецепторних клітин до звуку і вібрації; таких досліджень немає і понині. Тим часом відсутність цих знань ускладнює розуміння механізму біологічної дії звуку і вібрації.
Отже, вібрація і звук при певних умовах є біологічно небезпечним фактором, загрозливим цілісності організму. Ця небезпека для людини стрімко зростає у зв'язку з розвитком техніки, тому що збільшується інтенсивність супутніх чинників, при дії яких і вібрація, і шум стають особливо небезпечними. Мова йде про температуру навколишнього середовища, ступеня забруднення атмосфери, радіації, магнітних полях і ін Слід мати на увазі й те, що поряд з фізичними факторами в патогенезі вібраційної хвороби найважливішу роль відіграє фактор соціальний: моральна обстановка в трудовому колективі, інтерес до професії, матеріальні умови життя та ін Саме в силу своєї масовості, в силу цих супутніх факторів нова нозологічна одиниця хвороби, породжена технічним прогресом, - вібраційна хвороба - тепер стала предметом досліджень медиків всіх країн світу, вчених різних галузей науки: фізіологів, біофізиків, математиків і , як ми вже підкреслювали, соціологів; ця проблема у наш час набула найважливіше соціальне значення.

Переносимість вібрації і звуку

Існує досить поширена думка, що вібрація є чинником, не настільки радикально чинним на біологічну долю об'єкта в порівнянні, наприклад, з термічними та радіаційними, дія яких, безумовно, призводить до загибелі. Склалося переконання, що біологічний ефект вібрації накопичується в результаті тривалого або багаторазово повторюваного її дії. Підстави для цього є. Наскільки нам відомо, ще не зареєстровано жодного випадку смертельного результату дії вібрації на людину. Однак при найближчому розгляді механізму біологічної дії вібрації смертельний результат об'єкта не тільки теоретично можливий, але вже багато разів спостерігалося в експериментах на тваринах. Ще в 30-х рр.. японський дослідник Суеда М. провів велике дослідження дії вібрації на різні функціональні системи лабораторних тварин. Було встановлено, що низькочастотна вібрація - 140 коливань у хвилину - призводить до смертельного результату кроликів. За даними автора, горизонтальна вібрація є більш небезпечною, ніж вертикальна.
Аналогічні результати спостерігаються у дослідах на щурах. Швидкість загибелі тварин підвищувалася зі збільшенням амплітуди коливань. У серії експериментів було показано, що смертельний результат від дії вібрації настає в результаті зсувів органів. Кожен орган володіє своєю масою, своїми динамічними властивостями, і в силу цього при вібрації тварини, як, втім, і людини, в тій чи іншій області виникає явище резонансу. Багатьма авторами було показано, що, наприклад, вібрація людини в положенні сидячи викликає резонанс при 5 Гц, стоячи - при 11 Гц; голова - 20 Гц, груди, живіт - 8 Гц. Ці дослідження пояснюють багато явищ, пов'язані з вібрацією: наприклад, випадки, коли при вібрації пілот втрачає здатність прочитати показання приладу. Як виявилося, це спостерігається при резонансної частоті 24 Гц. Стає зрозумілою і причина смертності тварин. Щоб виключити будь-якого роду нервові впливу на кінцевий результат вібрації, тварин анестезуючу, а потім піддають вібрації. Виявилося, що лише частоти 18-25 Гц викликають швидку загибель мишей, інші частоти подібного ефекту не викликають. Розтин показав, що смерть настає від крововиливу в легенях і шлунково-кишковому тракті. Висока смертність щурів спостерігалася при вібрації з частотою 10-45 Гц; при загибелі тварин від вібрації виявлено крововилив в легенях.
З теоретичної і практичної точок зору являє великий інтерес серія досліджень комбінованої дії вібрації і радіації. Кожен з цих факторів має свою мішень дії: радіація - компоненти клітини, головним чином нуклеопротеїди; вібрація - структуру клітини і субклітинних утворень. У цьому їх специфічність дії на клітини. Проте реакція клітини, як часто можна спостерігати, здається однозначною. Ця обставина дала привід до широкого висновку про існування неспецифічної реакції клітини у відповідь на самі різні види впливу: механічні, хімічні, радіаційні та ін Але ідея неспецифічної реакції клітин справедлива лише на рівні останнього етапу її буття - на межі життя - паранекроза. Початковий етап дії цих факторів і відповідна їм реакція суто специфічні і становлять особливий інтерес для біологів. На жаль, дослідження реакцій клітини, і в мікроінтервалах часу, і на рівні ультраструктури у відповідь на дію хоча б цих двох факторів надає серйозні методичні труднощі. Може бути, в силу цих труднощів проблема комбінованої дії різних факторів на біологічні системи поки що вивчена вкрай слабо.
У результаті досліджень комбінованої дії на тварин вібрації і радіації було встановлено, що кінцевий результат комбінованої дії цих факторів залежить від інтенсивності кожного з них, від послідовності дії, а також від інтервалу часу між факторами. Так, при опроміненні мишей після вібрації з частотою 70 Гц їх смертність підвищується. Навпаки, якщо спочатку опромінювати тварина, а потім піддати його вібрації, то смертність не підвищується. Що відбувається в клітці після опромінення, в результаті якого вібрація виявляється неефективною, - ми не знаємо. Ми не знаємо також, що відбувається в клітці через 5 діб. після вібрації, коли подальший опромінення різко підвищує смертність тварин. Загальний висновок полягає в тому, що при певних умовах комбінована дія вібрації і радіації збільшує смертність тварин або скорочує тривалість їхнього життя. Це далеко не банальний, само собою зрозумілий висновок про те, що два фактори, звичайно ж, діють ефективніше, ніж один. Фізіологам, однак, відомі явища синергізму та антагонізму. Цілком можливо, що при спільній дії вібрації і радіації можуть бути випадки і синергізму, і антагонізму. На жаль, причини цього залишаються за межами наших знань.
Висока смертність кішок спостерігається при вібрації їх з частотами 6-12 Гц і з прискоренням 15-20 g - тварини не витримують більше 20 хв. На думку ряду авторів, смерть настає в результаті деструкції в області серця і легенів. У дослідженнях на кішках застосовувалася дещо незвичайна методика. Допускали можливість наголоси тварин об стінки клітки при вібрації. Щоб виключити цю можливість, тварин занурювали у посудину з водою. Допускалася також, і цілком резонно, можливість впливу з рецепторів, і, зрозуміло, не тільки з рецепторів поверхні, але і з интерорецепторов. Для усунення і цих впливів тварин наркотизованих. Умови вібрації: частота 2-50 Гц, амплітуда до 0.4 мм, час від 5 до 120 хв. Результати дослідів показали, що максимальна загибель тварин спостерігається при вібрації з частотами 12 і 18 Гц і з прискоренням в 15 g. Якщо застосовувалася вібрація з частотою 12 Гц, тварина гинуло через 37 хв, а з частотою 18 Гц - через 60 хв. Цікаво, що яких-небудь значних змін в електрокардіограмі тварин не спостерігалося. Найбільші патологічні зміни були виявлені в легенях. При прискоренні в 15 g вже через 5 хв дії вібрації в легенях спостерігаються різкі зміни.
Нами також були проведені дослідження переносимості вібрації тваринами. Миші піддавалися вертикальної вібрації з частотами від 10 до 50 Гц і амплітудою 4-6 мм. Загибель тварин спостерігалася при вібрації з частотою 25 Гц. Розтину показали, що вже через 10 хв вібрації виявляються великі вогнища крововиливів в печінці, легенях і кишковику, що в кінцевому рахунку і є причиною загибелі тварин. Природно, ця небезпека збільшується ще й під впливом супутніх чинників: температура навколишнього середовища, газовий склад, підвищений рівень шуму та інші важко обліковуються фактори, а для людини ще й моральний стан його, соціальний мікроклімат.
Летальний результат дії вібрації стає, як уже зазначалося, більш вірогідним при її поєднанні з впливом інших фізичних факторів. Так, смертність щурів від вібрації підвищується з падінням парціального тиску кисню, пов'язаних із збільшенням висоти над рівнем моря. Показано також, що починаючи з 3000 м над ур. м. смертність щурів різко зростає. Збільшення напруги кисню положення не рятує. При підйомі тварин до 6000 м загибель їх відбувається в 100% випадків. В одній із серій дослідів досліджувалася роль атмосферного тиску у витривалості тварин до вібрації. Виявилося, що саме по собі зниження атмосферного тиску не впливає на виживання тварин, проте дія вібрації в цих випадках стає вже летальним. Розтин тварин, загиблих у цих умовах, показує наявність великих вогнищ крововиливи в різних органах.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Контрольна робота
45.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Біологічний ефект дії звуку і вібрації на клітини і тканини організму
Будова рослинної клітини Тканини рослин
Будова організму людини клітини тканини органи нервова система і мозок
Фізичні основи дії високочастотних коливань на тканини організму
Фінансовий леверидж механізм дії та ефект фінансового важеля
Молекулярні механізми секреції інсуліну і його дії на клітини
Ендокринологія молекулярні механізми секреції інсуліну і його дії на клітини
Використаня звуку у HTML документі Опис тегів для використання звуку у HTML документах
Ефект заміни і ефект доходу по Хиксу і по Слуцькому Рівняння Слуцького

Нажми чтобы узнать.
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru