Экспериментальные модели вибрационной болезни (обзор литературы)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Длительное воздействие вибрации на организм человека является фактором риска развития профессиональных заболеваний и коморбидных состояний, обусловливающих прежде всего патологию нервной системы, а также органов желудочно-кишечного тракта, опорно-двигательного аппарата и сердечно-сосудистой системы. Патогенетические аспекты воздействия вибрации на молекулярном уровне остаются недостаточно изученными и требуют поиска адекватных опытных моделей на животных. В обзоре описаны экспериментальные методики изучения вибрационной болезни. Проведён поиск литературы в базах данных MedLine, PubMed, Web of Science, Scopus, Google Scholar, CyberLeninka и РИНЦ. Результаты экспериментальных исследований отличаются из-за разницы в частотах и длительности вибрационного воздействия.

Санитарно-гигиеническая характеристика рабочих мест угледобывающих предприятий Кузбасса. Приведены данные об уровнях локальной и общей вибрации на рабочих местах проходчика подземного, горнорабочего очистного забоя, машиниста горновыемочных машин.

Экспериментальное моделирование локальной и общей вибрации. Описаны экспериментальные методики вибрационного воздействия на лабораторных крыс, мышей и кроликов на локальном и общем уровнях. Представленные экспериментальные модели максимально приближены к реальным вибрационным воздействиям в условиях производства. Показано, что вибрация на частотах от 4 Гц вызывает изменения в структуре и функциях периферических сосудов и нервов, а также гипоксические повреждения в мозге, сердце, почках, печени и скелетных мышцах.

Заключение. Экспериментальное моделирование вибрационной болезни позволяет изучать органоспецифические молекулярные механизмы повреждающего вибрационного воздействия на организм и разрабатывать эффективные профилактические и лечебные мероприятия.

Участие авторов:
Жукова А.Г. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;
Кизиченко Н.В. — сбор и обработка материала, написание текста;
Горохова Л.Г. — сбор и обработка материала, редактирование;
Казицкая А.С. — сбор и обработка материала.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 17.03.2022 / Принята к печати: 08.06.2022 / Опубликована: 31.07.2022

Об авторах

Анна Геннадьевна Жукова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»; Кузбасский гуманитарно-педагогический институт ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: nyura_g@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4797-7842

Доктор биол. наук, доцент, зав. лаб. молекулярно-генетических и экспериментальных исследований ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний», 654041, Новокузнецк.

e-mail: nyura_g@mail.ru

Россия

Н. В. Кизиченко

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-5665-2604
Россия

Л. Г. Горохова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»; Кузбасский гуманитарно-педагогический институт ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-0545-631X
Россия

А. С. Казицкая

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8292-4810
Россия

Список литературы

  1. Катаманова Е.В., Бичев С.С., Нурбаева Д.Ж. Значение дисфункции структур головного мозга в патогенезе и формировании клинической картины вибрационной болезни. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; (1): 32-6.
  2. Азовскова Т.А., Вакурова Н.В., Лаврентьева Н.Е. О современных аспектах диагностики и классификации вибрационной болезни. РМЖ. 2014; 22(16): 1206-19.
  3. Якимова Н.Л., Панков В.А., Лизарев А.В., Рукавишников В.С., Кулешова М.В., Катаманова Е.В. и др. Нейрофизиологические и морфологические эффекты воздействия вибрации в динамике постконтактного периода при экспериментальном моделировании. Медицина труда и промышленная экология. 2019; (5): 284-90. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-59-5-284-290
  4. Bernardo-Filho M., Bemben D., Stark C., Taiar R. Biological consequences of exposure to mechanical vibration. Dose Response. 2018; 16(3): 155932581879961. https://doi.org/10.1177/1559325818799618
  5. Панков В.А., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Картапольцева Н.В. Влияние вибрации на функциональную активность нервной системы у животных в эксперименте. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2013; (3-2): 113-9.
  6. Воробьева В.В., Шабанов П.Д. Клеточные механизмы формирования гипоксии в тканях экспериментальных животных на фоне варьирования характеристик вибрационного воздействия. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2019; 17(3): 59-70. https://doi.org/10.17816/RCF17359-70
  7. Reynolds R., Garner A., Norton J. Sound and vibration as research variables in terrestrial vertebrate models. ILAR J. 2020; 60(2): 159-74. https://doi.org/10.1093/ilar/ilaa004
  8. Dina O.A., Joseph E.K., Levine J.D., Green P.G. Mechanisms mediating vibration-induced chronic musculoskeletal pain analyzed in the rat. Pain. 2010; 11(4): 369-77. https://doi.org/10.1016/j.jpain.2009.08.007
  9. Krajnak K. Frequency-dependent changes in mitochondrial number and generation of reactive oxygen species in a rat model of vibration-induced injury. J. Toxicol. Environ. Health A. 2020; 83(1): 20-35. https://doi.org/10.1080/15287394.2020.1718043
  10. Антошина Л.И., Сааркоппель Л.М., Павловская Н.А. Действие вибрации на биохимические показатели, характеризующие окислительный метаболизм, иммунитет, обмен мышечной и соединительной тканей (обзор литературы). Медицина труда и промышленная экология. 2009; (2): 32-7.
  11. Карецкая Т.Д., Пфаф В.Ф., Чернов О.Э. Профессиональная заболеваемость на железнодорожном транспорте. Медицина труда и промышленная экология. 2015; (1): 1-5.
  12. Потеряева Е.Л., Смирнова Е.Л., Никифорова Н.Г. Прогнозирование формирования и течения вибрационной болезни на основе изучения геннометаболических факторов. Медицина труда и промышленная экология. 2015; (6): 19-22.
  13. Васильева Л.С., Сливницына Н.В., Лахман О.Л. Постуральные нарушения у пациентов с вибрационной болезнью. Медицина труда и промышленная экология. 2019; (5): 314-8. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-59-5-314-318
  14. Li Y., Rabey K.N., Schmitt D., Norton J.N., Reynolds R.P. Characteristics of vibration that alter cardiovascular parameters in mice. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 2015; 54(4): 372-7
  15. Коротенко О.Ю., Панев Н.И., Корчагина Ю.С., Панев Р.Н., Данилов И.П. Формирование патологии внутренних органов у шахтеров с вибрационной болезнью. Медицина труда и промышленная экология. 2020; (6): 399-403. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2020-60-6-399-403
  16. Rieder F., Wiesinger H.P., Kösters A., Müller E., Seynnes O.R. Whole-body vibration training induces hypertrophy of the human patellar tendon. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2016; 26(8): 902-10. https://doi.org/10.1111/sms.12522
  17. Gnyubkin V., Guignandon A., Laroche N., Vanden-Bossche A., Malaval L., Vico L. High-acceleration whole body vibration stimulates cortical bone accrual and increases bone mineral content in growing mice. J. Biomech. 2016; 49(9): 1899-908. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2016.04.031
  18. Бодиенкова Г.М., Курчевенко С.И., Русанова Д.В. Роль цитокинов в развитии нарушений периферической нервной системы при вибрационной болезни. Российский иммунологический журнал. 2017; 20(1): 58-63.
  19. Бодиенкова Г.М., Курчевенко С.И. Оценка медиаторов воспаления при воздействии вибрации на рабочих в зависимости от выраженности патологического процесса. Гигиена и санитария. 2017; 96(5): 460-2. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-5-460-462
  20. Малютина Н.Н., Болотова А.Ф., Еремеев Р.Б., Гильманов А.Ж., Соснин Д.Ю. Антиоксидантный статус крови у пациентов с вибрационной болезнью. Медицина труда и промышленная экология. 2019; (12): 978-82. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-59-12-978-982
  21. Кирьяков В.А., Павловская Н.А., Лапко И.В., Богатырева И.А., Антошина Л.И., Ошкодеров О.А. Воздействие производственной вибрации на организм человека на молекулярно-клеточном уровне. Медицина труда и промышленная экология. 2018; (9): 34-43. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2018-9-34-43
  22. Михайлова Н.Н., Казицкая А.С., Горохова Л.Г., Жукова А.Г. Экспериментальный поиск иммунологических критериев определения стадий развития хронической фтористой интоксикации. Медицина труда и промышленная экология. 2012; (11): 32-7.
  23. Loscalzo J. Systems biology and personalized medicine: a network approach to human disease. Proc. Am. Thorac. Soc. 2011; 8(2): 196-8. https://doi.org/10.1513/pats.201006-041MS
  24. Zhukova A.G., Alekhina D.A., Sazontova T.G., Prokopev Y.A., Gorokhova L.G., Stryapko N.V., et al. Mechanisms of intracellular defense and activity of free radical oxidation in rat myocardium in the dynamics of chronic fluorine intoxication. Bull. Exp. Biol. Med. 2013; 156(2): 224-7. https://doi.org/10.1007/s10517-013-2316-9
  25. Zakharenkov V.V., Mikhailova N.N., Zhdanova N.N., Gorokhova L.G., Zhukova A.G. Experimental study of the mechanisms of intracellular defense in cardiomyocytes associated with stages of anthracosilicosis development. Bull. Exp. Biol. Med. 2015; 159(4): 431-4. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2983-9
  26. Чеботарёв А.Г. Современные условия труда на горнодобывающих предприятиях и пути их нормализации. Горная промышленность. 2012; (2): 84-8.
  27. Чеботарёв А.Г. Состояние условий труда и профессиональной заболеваемости работников горнодобывающих предприятий. Горная промышленность. 2018; (1): 92-5. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2018-1-137-92-95
  28. Чеботарёв А.Г., Курьеров Н.Н. Гигиеническая оценка шума и вибрации, воздействующих на работников горных предприятий. Горная промышленность. 2020; (1): 148-53. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2020-1-148-153
  29. Ямщикова А.В., Флейшман А.Н., Гидаятова М.О., Кунгурова А.А. Показатели взаимосвязи вариабельности ритма сердца с уровнями гликемии и холестерина при вибрационной патологии. Медицина труда и промышленная экология. 2019; (6): 359-63. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-6-359-363
  30. Раудина С.Н., Семенихин В.А., Филимонов С.Н. Гигиеническая оценка условий труда и заболеваемость органа слуха у работников угольной промышленности. Медицина в Кузбассе. 2020; 19(4): 64-9. https://doi.org/10.24411/2687-0053-2020-10041
  31. Ямщикова А.В. Особенности развития и коррекции нарушений периферической нервной системы у шахтеров, работающих в условиях воздействия локальной вибрации (клинико-инструментальные исследования). Ангарск; 2021.
  32. Воробьева В.В., Шабанов П.Д. Воздействие общей вибрации нарушает функциональную активность системы энергопродукции миокарда кролика. Биофизика. 2019; (2): 337-42. https://doi.org/10.1134/S0006302919020121
  33. Воробьёва В.В., Левченкова О.С., Шабанов П.Д. Анализ чувствительности энергетического обмена тканей сердца, печени, почки и лимфоцитов крови крыс к воздействию локальной вибрации и фармакологической защите сукцинатсодержащим антигипоксантом. Медицина труда и промышленная экология. 2021; 61(2): 84-9. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-2-84-89
  34. Krajnak K., Miller G.R., Waugh S., Johnson C., Kashon M.L. Characterization of frequency-dependent responses of the vascular system to repetitive vibration. J. Occup. Environ. Med. 2012; 54(8): 1010-6. https://doi.org/10.1097/JOM.0b013e318255ba74
  35. Pacurari M., Waugh S., Krajnak K. Acute vibration induces peripheral nerve sensitization in a rat tail model: possible role of oxidative stress and inflammation. Neuroscience. 2019; 398: 263-72. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.12.010
  36. Rabey K.N., Li Y., Norton J.N., Reynolds R.P., Schmitt D. Vibrating frequency thresholds in mice and rats: implications for the effects of vibrations on animal health. Ann. Biomed. Eng. 2015; 43(8): 1957-64. https://doi.org/10.1007/s10439-014-1226-y
  37. Krajnak K., Riley D.A., Wu J., Mcdowell T., Welcome D.E., Xu X.S., et al. Frequency-dependent effects of vibration on physiological systems: experiments with animals and other human surrogates. Ind. Health. 2012; 50(5): 343-53. https://doi.org/10.2486/indhealth.ms1378
  38. Conner L.B., Alvarez P., Bogen O., Levine J.D. Role of Kv4.3 in vibration-induced muscle pain in the rat. Pain. 2016; 17(4): 444-50. https://doi.org/10.1016/j.jpain.2015.12.007
  39. Patterson F., Miralami R., Tansey K.E., Prabhu R.K., Priddy L.B. Deleterious effects of whole-body vibration on the spine: A review of in vivo, ex vivo, and in vitro models. Anim. Models Exp. Med. 2021; 4(2): 77-86. https://doi.org/10.1002/ame2.12163
  40. Vorobieva V.V., Shabanov P.D. Vibration model for hypoxic type of cell metabolism evaluated on rabbit cardiomyocytes. Bull. Expl. Biol. Med. 2009; 147(6): 768-71. https://doi.org/10.1007/s10517-009-0610-3
  41. Atanasov N.A., Sargent J.L., Parmigiani J.P., Palme R., Diggs H.E. Characterization of train-Induced vibration and its effect on fecal corticosterone metabolites in mice. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 2015; 54(6): 737-44.
  42. Govindaraju S.R., Bain J.L., Eddinger T.J., Riley D.A. Vibration causes acute vascular injury in a two-step process: vasoconstriction and vacuole disruption. Anat. Rec. 2008; 291(8): 999-1006. https://doi.org/10.1002/ar.20718
  43. Alvarez P., Bogen O., Levine J.D.Interleukin 6 decreases nociceptor expression of the potassium channel KV1.4 in a rat model of hand-arm vibration syndrome. Pain. 2019; 160(8): 1876-82. https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000001570
  44. Alvarez P., Bogen O., Levine J.D. Nociceptor Interleukin 33 Receptor/ST2 signaling in vibration-induced muscle pain in the rat. Pain. 2020; 21(3-4): 506-12. https://doi.org/10.1016/j.jpain.2019.09.004
  45. Zeeman M.E., Kartha S., Winkelstein B.A. Whole-body vibration induces pain and lumbar spinal inflammation responses in the rat that vary with the vibration profile. J. Orthop. Res. 2016; 34(8): 1439-46. https://doi.org/10.1002/jor.23243
  46. Kartha S., Zeeman M.E., Baig H.A., Guarino B.B., Winkelstein B.A. Upregulation of BDNF and NGF in cervical intervertebral discs exposed to painful whole-body vibration. Spine (Phila Pa 1976). 2014; 39(19): 1542-8. https://doi.org/10.1097/BRS.0000000000000457
  47. McCann M.R., Veras M.A., Yeung C., Lalli G., Patel P., Leitch K.M., et al. Whole-body vibration of mice induces progressive degeneration of intervertebral discs associated with increased expression of Il-1β and multiple matrix degrading enzymes. Osteoarthritis Cartilage. 2017; 25(5): 779-89. https://doi.org/10.1016/j.joca.2017.01.004

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Жукова А.Г., Кизиченко Н.В., Горохова Л.Г., Казицкая А.С., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.