INFLUENCE OF ADVERSE FACTORS OF RESIDENCE AREAS TO THE HEALTH OF SCHOOLCHILDREN

Full Text

Ежедневно люди подвергаются стрессо- авиационно-космическое) и металлообработка, вым ситуациям, которые потом переходят в де- топливная, электроэнергетическая, химическая прессии. Основным фактором, безусловно, яв- и нефтехимическая, цветная металлургия. ляются нагрузки человека как физические, так Известно, что организм человека засе- и умственные. Однако ложку дегтя добавляет лён различными микроорганизмами, находя- район проживания человека. Если индивид щихся с ним в состоянии равновесия, которое проживает в неблагоприятном экологическом может нарушаться в условиях воздействия районе, то и самочувствие у него будет соответ- стрессовых факторов. Поэтому по изменению ственно хуже, нежели у того, кто живет в «чи- количественного и качественного состояния стом» районе. Согласно государственному до- микробиоты (например, ротовой полости) кладу о состоянии окружающей среды Самар- можно судить здоровье человека. Также од- ская область - один из ведущих российских ними из информативных систем человека яв- промышленных регионов, характеризующийся ляются сердечно-сосудистая и эндокринная, многообразием отраслей промышленности [1]. так как они очень чувствительны к влиянию Наибольшее развитие получили такие отрасли различных факторов окружающей среды. промышленности, как машиностроение (глав- Целью работы являлось изучение влия- ным образом автомо- и ния экологических условий окружающей билестроение © Скворцов Н. Г., Головатенко В. А., Васильева Т. И., Корчиков Е. С., 2019. Скворцов Никита Григорьевич (nikita.skv@mail.ru), ученик 11 класса МБОУ школы № 132 с углубленным изучением отдельных предметов имени Героя Советского Союза Г. П. Губанова г. Самара, 443096, Россия, г. Самара, ул. Коммунистическая, 16; Головатенко Варвара Александровна (ges1578@yandex.ru), ученица 10 класса ГБНОУ СО «Самарский региональный центра для одаренных детей», 443016, Россия, г. Самара, ул Черемшанская, 70; Васильева Татьяна Ивановна (vastaty@rambler.ru), старший преподаватель кафедры биохимии, биотехнологии и биоинженерии; Корчиков Евгений Сергеевич (evkor@inbox.ru), доцент кафедры экологии, ботаники и охраны природы Самарского университета, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 109 среды на концентрацию белковосвязанного Выращивали микроорганизмы слюны йода и количество микроорганизмов в рото- на мясо-пептонном агаре (МПА). Для первого вой жидкости в начале уроков, а также физио- этапа микробиологических исследований логические показатели у школьников до и по- слюну разводили в 10 раз в стерильной воде, сле умственной нагрузки. Изначально мы для второго этапа - в 100 раз, для количе- предполагали, что проживание в неблагопри- ственного подсчета колоний. Лактобактерии ятных районах города Самары негативно ска- выращивали на специальной питательной зывается на физиологических, микробиоло- среде - MRS [3]. Состав агара MRS разрабо- гических и биохимических показателях у уче- тали де Ман, Рогосса и Шарпе (de Man, ников во время их обучения в школе. Rogossa and Sharpe) для получения среды, способной поддерживать хороший рост лак- Условия и методы исследования тобацилл. Обследованы 10 учеников 15-16-лет- После анализировали выросшие коло- него возраста (2 юношей и 8 девушек) обще- нии и идентифицировали микроорганизмы с образовательной школы 132 города Самары. помощью микроскопирования постоянных Были выделены 2 группы: контрольная препаратов. (школьники из благоприятных экологических Определение частоты пульса и артери- районов) и опытная (школьники из неблаго- ального давления приятных экологических районов). К числу наиболее информативных по- В начале эксперимента мы поделили казателей динамики функциональных состоя- испытуемых на две группы, выявили их отли- ний обычно относят такие параметры дея- чие, после чего измеряли частоту пульса и ар- тельности сердечно-сосудистой системы как териальное давление, также обследуемые за- частоту пульса и артериальное давление полняли корректурную таблицу с кольцами Определение частоты пульса и вели- Ландольта для определения показателей вни- чины артериального давления осуществляли мания. Через 30 минут к концу урока выпол- с помощью тонометра OMRON. няли те же действия. Определение показателей внимания До проведения эксперимента с обследуе- Использовали работу с корректурной мыми проводили анкетирование, в результате пробой с кольцами Ландольта для исследова- которого выясняли место проживания, тяготу ния устойчивости и утомляемости внимания. ко сну, успеваемость, состояние здоровья. При анализе экспериментальных данных учи- После мы поделили испытуемых на две тывалась скорость нахождения колец Лан- группы и у каждого произвели сбор ротовой дольта (S, количество колец/мин) по фор- жидкости для определения концентрации муле: белковосвязанного йода (Ю. И. Еремин и со- S = 0,5436 · N - 2,807 · n/ T, авт., 1980) [2] изучения количественного со- где N - количество просмотренных колец; става микробиоты. n - количество ошибок (пропущенные и оши- Микробиологическое исследование бочно зачеркнутые кольца); проводили в три этапа. Т - время выполнения задания, сек.; 1. Качественное исследование микро- 0,54336 - средняя величина информации биоты слюны школьников разных групп (ин- каждого кольца; тенсивность роста, разновидности микроор- 2,807 - потеря информации, приходящаяся ганизмов). на одно кольцо. 2. Количественное определение микро- Статистическую обработку полученных биоты слюны школьников из разных групп. данных проводили стандартным способом с 3. Интенсивность роста лактобактерий помощью t-критерия Стьюдента. Статистиче- слюны школьников. ски значимыми считали различия с уровнем Предварительно, перед уроками осу- p<0,05 [4]. ществляли сбор слюны у школьников изучае- мых групп. При этом время после употребле- Результаты и их обсуждение ния пищи обследуемыми составило не менее Результаты анкетирования позволили одного часа. выяснить место проживания обследуемых, 110 Биология после чего мы выделили две группы школь- Щитовидная железа играет важную ников контрольную (ученики проживали в роль в тех адаптационных процессах, в ос- благоприятных районах) и опытную (в небла- нове которых лежат изменения разнообраз- гоприятных). К благоприятным районам мы ных метаболических процессов. В большом отнесли: Ленинский, Самарский, Октябрь- количестве исследований встречается инфор- ский, Железнодорожный, а также загородные мация, что в период стресса снижается уро- населённые пункты, отдаленные от промыш- вень белковосвязанного йода в крови [7, 8]. ленных предприятий. К неблагоприятным: В результате посева слюны школьников Промышленный, Кировский, Советский, после её разведения в 10 раз мы обнаружили, Куйбышевский, а также загородные населён- что в чашках Петри опытной группы наблю- ные пункты вблизи промышленных предпри- далось сплошное зарастание, а в чашках ятий. опытной группы только отдельные колонии Для оценки функции щитовидной же- (рис. 2). Это свидетельствует о том, что коли- лезы обычно определяют концентрацию ти- чество микроорганизмов в слюне школьни- роксина в крови. Поскольку 99,95 % тирок- ков из неблагоприятных районов выше, чем у сина в крови содержится в соединении с ти- школьников контрольной группы. Чтобы роксинсвязывающим глобулином, адекват- сравнить количественный состав, мы провели ным тестом является количественное опреде- разведение слюны в 100 раз и получили от- ление белковосвязанного йода [2]. дельные колонии (рис. 3, рис. 4). Определение белковосвязанного йода Причём при анализе колоний микроор- именно в ротовой жидкости связано с тем, что ганизмов слюны, разведенной в 100 раз, мы слюна в своем составе содержит не только отметили, что в контрольных чашках в основ- специальные вещества (амилаза, мукополиса- ном крупные колонии, а в опытных, наобо- хариды, гликопротеины, лизоцим и др.), но и рот, большое количество очень мелких. Это вещества, поступающие из плазмы крови, можно объяснить тем, что у школьников например различные гормоны. Кроме того, опытной группы большее количество клеток содержание многих гормонов в слюне нахо- микроорганизмов в ротовой полости из-за дится в корреляционной взаимосвязи с плаз- ослабленного иммунитета под воздействие мой крови [5, 6]. неблагоприятных факторов среды по сравне- Проведя методику определения белко- нию со школьниками из более экологически восвязанного йода в слюне школьников раз- благоприятных районов проживания. Более ных групп, мы выяснили, что концентрация крупные размеры колоний микроорганизмов белковосвязанного йода в слюне школьников слюны школьников контрольной группы мы двух групп достоверно не отличалась (рис.1), объясняем уменьшением конкуренции за пи- зато мы наблюдали тенденцию к снижению тательные вещества питательной среды и уве- этого показателя у школьников, проживаю- личением жизнеспособности при уменьше- щих в неблагоприятных районах. нии числа клеток микроорганизмов. 60 50 Концентрация, мкг% 40 30 20 10 0 контроль опыт Рис. 1. Концентрация белковосвязанного йода в ротовой жидкости школьников разных групп Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 111 контроль опыт Рис. 2. Пример роста колоний микроорганизмов слюны после разбавления в 10 раз контроль опыт Рис. 3. Пример роста колоний микроорганизмов слюны после разбавления в 100 раз 300 250 число колоний 200 150 100 50 0 контроль опыт Рис. 4. Количество выросших колоний из слюны школьников, разведённой в 100 раз 112 Биология стафилококки пептококки стрептококки Бациллы лактобактерии (палочки со спорами) стрептобациллы Рис. 5. Разнообразные микроорганизмы из слюны школьников 1 балл 5 баллов Рис. 6. Примеры интенсивности роста лактобактерий Количественный анализ подсчёта коло- проживания. Посев слюны мы осуществляли ний показал, что в слюне школьников опыт- вглубь специальной питательной среды для ной группы достоверно выше количество молочнокислых бактерий, которую предвари- микроорганизмов в 2 раза. тельно разливали в стерильные пробирки. После микроскопирования постоянных Это связано с тем, что лактобактерии явля- препаратов мы выявили большое разнообра- ются анаэробами и микроаэрофилами. О ко- зие микроорганизмов у школьников (рис. 5), личестве выросших лактобактерий мы су- но характерных видов для какой-то опреде- дили по интенсивности роста, которую соот- лённой группы мы не выявили. Мы встретили носили по пятибальной шкале (рис. 6). стрептококки, стафилококки, пептококки, ба- Анализ роста кисломолочных бактерий циллы, лактобактерии, стрептобациллы, показал, что количество лактобактерий в вейлонеллы, микрококки). слюне школьников контрольной группы до- Известно, что молочнокислые бактерии стоверно не отличалось от опытной (рис. 7). относят к полезным микроорганизмам для че- Результаты влияния умственной ловека, поэтому мы решили определить, а не нагрузки на физиологические показатели уче- будет ли различия в количестве этих бактерий ников из разных экологических районов -1 . у человека в зависимости от района представлены на рисунках 8 0 Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 113 4 3,5 3 Интенсивность, балл 2,5 2 1,5 1 0,5 0 контроль опыт Рис. 7. Интенсивность роста лактобактерий (в баллах) в слюне школьников разных групп 1,64 1,8 1,52 1,42 1,6 1,4 0,97 1,2 Контрольная группа 1 Кол-во знаков в секунду Опытная группа 0,8 0,6 0,4 0,2 0 До урока После урока Рис. 8. Изменение скорости нахождения колец Ландольта у школьников из разных групп до и после урока с умственной нагрузкой 180 160 140 давление, мм рт.ст. 120 100 80 60 40 20 0 до урока после урока до урока после урока до урока после урока систолическое давление диастолическое давление пульсовое давление контроль опыт Рис. 9. Изменение артериального давления у школьников из разных групп до и после урока с умственной нагрузкой 114 Биология 94 94 91,2 92 90,6 90 Контрольная группа кол-во ударов в минуту 88 86,6 Опытная группа 86 84 82 До После Рис. 10. Изменение частоты пульса у школьников из разных групп до и после урока с умственной нагрузкой Рассмотрим изменения скорости нахож- группой. Количественный анализ подсчета ко- дения колец Ландольта (рис. 8). На гисто- лоний показал, что в слюне школьников, про- грамме видно, что изначально данный пока- живающих в экологически неблагоприятных затель был на одинаковом уровне у школьни- районах г. Самары, достоверно выше количе- ков разных групп. Но после учебной нагрузки ство микроорганизмов в 2 раза. Количество мо- он снизился, однако у контрольный группы лочнокислых бактерий в слюне школьников, скорость нахождения колец Ландольта проживающих в экологически контрастных уменьшилась намного больше (на 57 %). районах, достоверно не отличалось. Снижение Рассмотрим изменения показателей ар- скорости нахождения колец Ландольта при ра- териального давления (рис. 9). Перед уроком боте с корректурной таблицей было более вы- артериальное давление в двух группах школь- ражено у школьников, проживающих в эколо- ников достоверно не отличалось между со- гически неблагоприятных районах. После бой. После учебной нагрузки у школьников учебной нагрузки у школьников, проживаю- контрольной группы артериальное давление щих в экологически благоприятных районах г. имело тенденцию к снижению. В опытной Самары, наблюдали тенденцию к снижению группе у школьников, наоборот, давление по- артериального давления и частоты пульса, а у вышалось. В результате систолическое давле- учеников, проживающих в экологически не- ние после урока в опытной группе оказалось благоприятных районах, наоборот, - систоли- достоверно выше на 32 %. ческое давление после урока было у них досто- Аналогичную ситуацию мы наблюдали верно выше на 32 %, а частота пульса на 9 %. при анализе изменений частоты пульса у В целом мы выявили, что проживание в школьников двух групп (рис. 10). У школьни- экологически неблагоприятном районе вли- ков контрольной группы наблюдали тенден- яет на напряжение физиологических показа- цию к уменьшению частоты пульса, а у телей организма человека, особенно при воз- школьников опытной группы - к возраста- действии другого вида нагрузок (в нашем нию. В результате частота пульса у школьни- случае, умственная нагрузка), а также сниже- ков опытной группы после урока оказалась ние уровня белковосвязанного йода в слюне и достоверно выше на 9 %. на увеличение количества микроорганизмов в ротовой полости, что связано, возможно, с Заключение ослабленной иммунной системой, следова- Таким образом, обнаружено снижение тельно, поэтому наша гипотеза о том, что концентрации белковосвязанного йода в рото- проживание в неблагоприятных районах го- вой жидкости школьников из неблагоприятных рода Самары негативно сказывается на фи- районов на 13 % по сравнению с контрольной зиологических и микробиологических Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 115 показателях у учеников во время их обучения Теоретические основы и практикум. Самара: в школе, подтвердилась. Самарский университет, 1997. 256 с. 5. Гильмиярова Ф. Н., Радомская В. М. Литература Постижение сути. Экология, экопатология, 1. Доклад об экологической ситуации в натурсил. Самара, 1997. 401 с. Самарской области за 2017 год. Выпуск 28. 6. Васильева Т. И., Подковкин В. Г, Самара, 2018. 226 с. Чикина Е. Л. Биохимическая оценка коры 2. Молекулярная эндокринология. надпочечников // Вестник Самарского Спецпрактикум по курсу «Азотосодержащие госуниверситета. 2002. № 4 (26). С.137- соединения». Часть 2. Самара: Самарский 144. университет, 1998. 22 с. 7. Лопухова В. В. Физиологические ос- 3. Кленова Н. А. Лабораторный практи- новы адаптации. Томск: Изд-во Томского ун- кум по микробиологии. Самара: Самарский та, 1982. 86 с. университет, 2012. 102 с. 8. Хайдарлиу С. Х. Функциональная 4. Фролов Ю. П. Математические ме- биохимия адаптации. Кишинев: Штиинца, тоды в биологии. ЭВМ и программирование: 1984. 272 с.

About the authors

Nikita Grigorievich Skvortsov

School № 132 with in-depth study of individual subjects named after the Hero of the Soviet Union G. P. Gubanov of the Samara

Email: nikita.skv@mail.ru
Russia, Samara

Varvara Alexandrovna Golovatenko

Samara Regional Center for Smart Children

Email: ges1578@yandex.ru
Russia, Samara

Tatyana Ivanovna Vasilyeva

Samara University

Email: vastaty@rambler.ru
Russia, Samara

Evgeny Sergeevich Korchikov

Samara University

Email: evkor@inbox.ru
Russia, Samara

References

Supplementary files