CC BY
7
Характерным для биологического действия цит-ронеллола в условиях хронического эксперимента является выраженное угнетение ОИР при относительно слабом общетоксическом эффекте, что можно объяснить нарушением функции обонятельного анализатора белых крыс, который играет у них ведущую роль в адаптации к условиям окружающей среды. Снижение массовых коэффициентов обонятельных луковиц у опытных животных 1-й группы подтверждает наличие изменений в этом органе.
Выявление сенсибилизирующих свойств цитро-неллола делает необходимым изучение возможных сенсибилизирующих свойств и у других СДВ, относящихся к терпеноидам.
Учитывая, что цитронеллол обладает сильным специфическим запахом, мы провели исследование по определению порога запаха изучаемого соединения у 30 испытуемых. Для наиболее чувствительных лиц он составил 0,08 мг/м3. Более низкие кон-
центрации его не чувствовал ни один из испытуемых. Лимитирующим признаком влияния цитронеллола на организм является порог обонятельного ощущения, что и должно быть положено в основу установления предельно допустимой концентрации его в атмосферном воздухе населенных мест.
Литература. Алексеева О. Г., Дуева Л. А. Аллергия к промышленным химическим соединениям. М., 1978.
Гутман С. Г., Сомов Б. А. — Вести, дерматол., 1968,
№ 1, с. 62—65. Зуев М. А.— Вестн. оторинолар., 1964, № 3, с. 41—47. Саноцкий И. В., Уланова И. П. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений. М., 1975.
Поступила 2S.ll.flO
Summary. In animal experiments citronellol has been found to affect the central nervous system, liver function, and reactivity of the body, including the olfactory analyzer and also to have sensitizing properties.
УДК 614.72+614.7:541-07:616-008.9-099
Р. В. Меркурьева, Н. Н. Литвинов, Ю. И. Прокопенко, Л. И. Бушинская, А. В. Вотяков, С. И. Долинская, 3. И. Намазбаева
БИОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ РАЗЛИЧНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ГЕПАТО-, НЕЙРО-И ГОНАДОТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ)
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
На современном этапе развития гигиены окружающей среды наряду с нормированием загрязнителей особую актуальность приобретает дальнейшая разработка наиболее чувствительных и информативных критериев оценки разных видов неблагоприятного действия химических факторов (Г. И. Сидоренко; Р. В. Меркурьева, и др.). В связи с этим представляется перспективным изучение общих закономерностей различных реакций организма, в том числе процессов обмена веществ, сопровождающих развитие тех или иных биологических эффектов, в частности гепато-, нейро- и гонадотоксического. Экспериментальное обоснование и выбор наиболее существенных (для организма в целом) биохимических критериев оценки неблагоприятного действия целесообразны также для использования в качестве дополнительных тестов, позволяющих установить наиболее ранние (предпатологические) изменения состояния здоровья населения в зависимости от загрязнения окружающей среды.
Принимая во внимание важную биологическую роль сиалосодержащих гликопротеидов в архитектонике и стабильности биологических мембран, их участие в межклеточном взаимодействии (Ко1ук) и защитных реакциях организма в отношении действия химических факторов (Р. В. Меркурьева; Л. И. Бушинская), в настоящей работе
мы представляли обобщающие результаты критериальной значимости изменения обмена этих вы-сокореакционноспособных и биологически активных соединений.
Учитывая участие лизосомальных гидролаз в процессах клеточной дифференцировки, иммуногенеза (А. А. Покровский и В. А. Тутельян; Dean), биохимических механизмах адаптации при мембраноповреждающем действии факторов окружающей среды (Р. В. Меркурьева), а также основываясь на современных данных об участии эндоплазматической сети в процессах метаболизма ксенобиотиков (А. И. Арчаков), одновременно осуществляли сравнительную оценку биохимических критериев, установленных при исследовании ферментных систем лизо- и микросомального происхождения.
Исследования проводили в следующие сроки: через 1, 2, 3, 6, 8 и 14 сут постоянного ингаляционного действия четыреххлористого углерода (300 мг/м3), через 1, 2, 6 нед и 3 мес постоянного ингаляционного поступления сероуглерода (0,2, 2 и 20 мг/м3), а также при пероральном воздействии через 2, 20 дней и 6 мес применения ацетата свинца (0,0005, 0,005 и 0,05 мг/кг в пересчете на ион свинца), через 1, 7 и 20 дней применения бихро-мата калия (0,5 мг/кг), через 1 и 6 мес применения
хлоропрена (0,0005, 0,005 и 0,05 мг/кг), через 2 и 5 мес постоянного введения химического канцерогена — нитрозодиметнламина (0,1 и 1 мг/л), через 2, 4, 6 и 12 нед применения анилина в дозе 20 мг/л, через 8 нед — в дозе 0,1, 1 и 10 мг/л.
Исследованы различные ткани (печень, головной мозг, гонады) и биологические жидкости (сыворотка крови, семенная жидкость, моча) 292 крыс в процессе развития различных биологических эффектов (гепато-, нейро- и гонадотоксического).
Создание экспериментальных моделей гепато-, нейро- и гонадотоксического действия указанных химических веществ, а также биохимические, морфологические и физиологические методы подробно описаны ранее (Р. В. Меркурьева и соавт.; Мег-kurjewa; А. В. Вотяков; С. И. Долинская; 3. И. На-мазбаева).
Состояние фермент-субстратной системы сиа-лосодержащих гликопротеидов оценивали по содержанию N-ацетилнейраминовой кислоты и активности альдолазы, имеющей цитоплазматическое происхождение и расщепляющей свободную (не связанную с белком) N-ацетилнейраминовую кислоту, методы определения которых так же, как и активности лизосомальных ферментов — ß-глю-козидазы, Р-галактозидазы, N-ацетил-Р-б-глю-козаминидазы, гиалуронидазы, кислой фосфа-тазы, описаны ранее (Р. В. Меркурьева и соавт., 1978; Л. И. Бушинская). Функциональное состояние метаболизирующей системы печени оценивали по количеству цитохромов Р-450 и bs во фракции микросом (И. А. Карузина; А. И. Арчаков) и уровню экскреции метаболитов амидопирина с мочой (Т. А. Попов и О. Б. Леоненко).
Сравнительное биохимическое исследование обмена сиалогликопротеидов и активности ряда лизосомальных ферментов в тканях различных органов и биологических жидкостях опытных крыс позволило выявить недействующие и эффективные концентрации химических веществ, а также определить наряду с общими закономерностями изменений изученных биохимических процессов наиболее существенные нарушения метаболических реакций, характерные для проявления того или иного биологического эффекта. Так, к числу общих (неспецифических) биохимических реакций, возникающих при действии химических факторов разной природы — органических веществ (четырех-хлористого углерода, сероуглерода) и тяжелых металлов (ацетата свинца), может быть отнесено достоверное снижение активности альдолазы, ней-раминовой кислоты (НК), участвующей в катаболизме сиалогликопротеидов, и увеличение активности прочно структурированной с мембранами лизосом ß-глюкозидазы в печени экспериментальных животных.
В то же время для гепатотропного эффекта ряда органических веществ (четыреххлористого углерода, сероуглерода, хлоропрена, анилина) характерно существенное повышение активности ß-галактозидазы в печени (Р. В. Меркурьева;
А. В. Вотяков; 3. И. Намазбаева). Представляет интерес тот факт, что проявление общетоксического действия хлоропрена и хрома сопровождается одновременным повышением как общей, так и свободной (не связанной с лизосомами) активности Р-галактозидазы в печения крыс с одновременным возрастаем активности этого фермента в сыворотке крови, что свидетельствует о лабилизацин мембран лизосом и увеличения их проницаемости. Аналогичная закономерность изменения активности матричного фермента лизосом — р-галактозидазы— отмечена в печени и при действии анилина на уровне 200 ПДК.
При изучении биологического действия анилина установлено, что через 8 нед постоянного пе-рорального воздействия его с питьевой водой на уровне ПДК (0,1 мг/л) со стороны иммунологических (активность фагоцитоза), цитохимических (активность миелопероксидазы в грануло-цитах) и гематологических (количество метгемо-глобина, гемоглобина) показателей статистически достоверных изменений не было. В то же время наблюдалось существенное накопление Ы-ацетил-нейраминовой кислоты, увеличение общей и свободной активности р-галактозидазы в печени крыс. При усилении интенсивности воздействия анилина в 10—100 раз эта направленность сохранялась, а степень их изменений возрастала, что сопровождалось снижением неспецифической противоопухолевой резистентности, о чем судили по интенсивности роста перевивной саркомы 45.
На основании сопоставления результатов биохимического исследования со степенью выраженности гепатотропного эффекта (по морфофункцио-нальным изменениям клеток печени на модели ингаляционного воздействия четыреххлористого углерода) в качестве дополнительных биохимических критериев можно рекомендовать определение содержания !^-ацетилнейраминовой кислоты и активности 1М-ацетил-Р-0-глюкозаминидазы в печени, изменение которого носило наиболее выраженный и прогрессирующий характер (Р. В. Меркурьева и соавт., 19786). Эта же закономерность установлена нами при действии анилина, когда была выявлена достоверная корреляционная зависимость между повышением активности Ы-ацетил-Р-Э-глюкозаминидазы в печени и сыворотке крови крыс (г =0,8, Р<0,05) и накоплением 1М-ацетил-нейраминовой кислоты (г =0,72, Р<0,001) в тех же биологических объектах крыс. Подобная корреляционная зависимость позволяет предполагать функциональную связь между указанными метаболическими реакциями в печени и отражением их в сыворотке крови.
Наряду с этим обнаружена положительная корреляционная зависимость между увеличением коэффициентов масса печени (в среднем на 31%) и повышением активности р-галактозидазы в ее ткани при действии хлоропрена в дозе, равной ПДК (0,005 мг/кг), и на порядок выше — 0,05 мг/кг (/-=0,8, Р<0,005). Однонаправленное изменение
активности кислой фосфатазы (активация) в печени и сыворотке крови (г =0,98, /><0,001) и аналогичная зависимость со стороны гиалурони-дазы (л=0,78, Я<0,001) при действии четырех-хлористого углерода являются основанием для того, чтобы отнести данные показатели также к информативным биохимическим критериям гигиенической оценки гепатотропного эффекта.
К числу относительно специфических проявлений биохимических реакций, более характерных для гепатотропного эффекта четыреххлористого углерода и сероуглерода по сравнению с действием ацетата свинца, может быть отнесено, согласно нашим данным, стойкое накопление 1^-ацетилней-раминовой кислоты, снижение активности кислой фосфатазы, одновременное и разнонаправленное изменение активности функционально связанных гликаногидролаз лизосом — гиалурони-дазы и Ы-ацетил-Р-б-глюкозаминидазы — в печени животных. Это указывает на более существенное влияние названных органических растворителей на функциональное состояние лизосом и обмен сиалогликопротеидов печени по сравнению с изученными дозами (0,05 и 0,005 мг/кг) ацетата свинца.
В ранние сроки развития биологического действия гепатоканцерогена (через 2 мес постоянного перорального поступления 0,1 и 1 мг/л нитрозоди-метиламина) ферментная дезорганизация лизосом и дискоординация обмена сиалогликопротеидов сопровождались достоверно выраженной индукцией цитохромов Р-450 и Ь8 в микросомной фракции печени крыс (в среднем на 58—60%) и изменением количественного соотношения метаболитов амидопирина (4-амнноантипина и Ы-ацетил-4-аминоантипирина) в моче. Последнее проявлялось в повышении экскреции 5-аминоантипирина в среднем на 55% (Р<0,001) и уменьшении экскреции Ы-ацетил-4-амнноантипирина на 40% (/><0,001). Индукция цитохромов в микросомах печени и изменение экскреции метаболитов амидопирина с мочой находились в тесной корреляционной связи (г =0,9, Я<0,01).
Исходя из полученных результатов, можно предположить, что при гепатотропном действии химического канцерогена под влиянием продуктов превращения в метаболизирующей системе печени происходило изменение соотношения процессов биотрансформации на уровне реакций деметили-рования и ацетилирования. Полученные данные позволяют, таким образом, сделать вывод о целесообразности использования легко доступного для гигиенической практики метода определения экскреции метаболитов амидопирина с мочой в качестве чувствительного биохимического критерия оценки нарушения функции детоксикации печени и, следовательно, тем самым неблагоприятного действия химических канцерогенов (типа нитро-зосоединений).
Нейротронный эффект, изученный на моделях постоянного ингаляционного действия сероугле-
рода (0,2, 2 и 20 мг/м3) и перорального воздействия ацетата свинца (0,05, 0,005 и 0,0015 мг/кг), характеризуется общей для обоих факторов метаболической реакцией — снижением активности аль-долазы НК. Наряду с этим установлена относительно специфическая реакция — повышение концентрации N-ацетилнейраминовой кислоты и активности ß-галактозидазы в ткани головного мозга экспериментальных животных при действии сероуглерода и отсутствие подобных изменений при действии ацетата свинца. Обнаруженная нами дб-стоверная корреляция одновременного увеличения содержания N-ацетилнейраминовой кислоты в ткани головного мозга и сыворотке крови животных (г =0,78, /><0,05) позволяет рекомендовать определение содержания N-ацетилнейраминовой кислоты в сыворотк& крови для оценки раннего проявления нейротропного эффекта.
Гонадотоксическнй эффект на моделях перорального действия ацетата свинца в дозах 0,05 и 0,005 мг/кг (ПДК) и хлоропрена в дозах 0,0005, 0,006 мг/кг (ПДК) и 0,05 мг/кг характеризуется изменением активности ß-галактозидазы в ткани гонад, которое достоверно коррелировало с увеличением коэффициентов массы этих органов (/• = =0,78, Я<0,01).
Характерной особенностью гонадотоксического эффекта указанных факторов являлось также снижение активности ß-галактозидазы в семенной жидкости, что коррелировало с уменьшением времени подвижности сперматозоидов (г =0,74*, г=0,84**, /><0,001) и снижением их соматической резистентности (г =0,75*, г— 0,77**, Р< <0,001).
Выявленная корреляционная зависимость между изменением активности ß-галактозидазы и интегральными показателями жизнедеятельности организма (коэффициентами массы гонад), а также функциональным состоянием сперматозоидов при действии доз, равных ПДК изученных веществ или близких к ним, позволяет рекомендовать определение активности этого фермента наряду с другими лизосомальными гидролазами (кислой фос-фатазой, ^ацетнл^-О-глюкозамннидазой) в гонадах и семенной жидкости в качестве раннего и чувствительного биохимического критерия при гигиенической оценке гонадотоксического эффекта.
Достоверная корреляционная зависимость между изменением активности изученных лизосомаль-ных ферментов в жизненно важных органах (печени, гонадах, головном мозге) и биологических жидкостях (сыворотке крови, семенной жидкости), а также между биохимическими параметрами и проявлением гепато-, гонадо- и нейротоксического эффекта свидетельствует о том, что системная ферментная дезорганизация лизосом — один из универсальных биохимических механизмов, способствующих развитию разных видов неблагопри-
* При действии ацетата свинца из расчета 0,05 мг/кг.
** При действии хлоропрена из расчета 0,05 мг/кг.
Корреляционная зависимость между изменениями биохимических показателей в тканях и биологических жидкостях, а также некоторыми функциональными показателями у экспериментальных животных при гепато-, нейро- и гонадотоксическом действии химических факторов окружающей среды
Эффект Химический фактор Биохимический фактор Орган Биологическая жидкость и функциональный показатель г Р
Гепатотоксиче- Анилин N-ацетилнейраминовая Печень Сыворотка крови 0,72 <0,001
ский кислота Ы-ацетил-Р-О-глюкозами- 0,80 <0,05
нидаза 0,98 <0,001
Четыреххлористый Кислая фосфатаза » 1 >
углерод Гиалуронидаза 0,78 <0,001
Хлоропрен ß-Галактозидаза » Коэффициент массы печени 0,80 <0,05
Нитрозодиметил- Цитохромы Р-450 и Ь5 э Моча 0,90 <0,01
амин Метаболиты амидопирина 0,78 <0,05
Нейротоксиче- Сероуглерод N-ацетилнейраминовая Головной Сыворотка крови
ский кислота мозг <0,001
Хлоропрен ß-Галактозидаза Семенная жидкость (подвиж- 0,84
ность сперматозоидов) 0,78 <0,05
Гонадотоксиче- Ацетат свинца ß-Галактозидаза Гонады Коэффициент массы гонад
ский Семенная жидкость (подвижность сперматозоидов) 0,74 <0,001
ятного биологического действия химических факторов окружающей среды (см. таблицу).
Полученные результаты использованы при нормировании хлоропрена и анилина в воде водоемов и явились основанием для рекомендации более широкого использования высокочувствительных биохимических тестов — определения активности лизосомальных ферментов — ß-галактозидазы, N-ацетил-Р-О-цлюкозаминндазы, ß-глюкозидазы, кислой фосфатазы, содержания метаболитов амидопирина в моче, а также фермент-субстратной системы, принимающей участие в обмене сиалоглико-протеидов, в качестве дополнительных биохимических критериев при экспериментальном изучении гепато-, нейро- и гонадотоксического действия химических факторов окружающей среды. Представляется также целесообразной дальнейшая апробация предлагаемых биохимических показателей доступного биологического материала при изучении состояния здоровья населения в зависимости от воздействия факторов окружающей среды.
Литература. Арчаков А. И. Микросомалыюе окисление. М., 1975. Бушинская J1. И. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1978, вып. 6, с. 56—57. Вотяков A.B. — Там же, М., 1979, вып. 7, с. 78—80. Долинская С. И. — Сборник трудов НИИ санитарии, гигиены и профзаболеваний им. Г. М. Натадзе, 1979, т. 15, с. 245—247. Карузина И. А., Арчаков А. И. — В кн.: Современные методы в биохимии. М., 1977, с. 49—62.
Меркурьева Р. В.—Ж- гиг., эпидемиол., мнкробиол.,
1978, т. 22, № 4. с. 367—373. Меркурьева Р. В., Бушинская J1. И., Аулика Б. В. и др.—
Вопр. мед. химии, 1978, № 2, с. 151 — 156. Меркурьева Р. В., Пинигин М. А., Шатерникова И. С. и др. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1978, вып. 6, с. 23—27. Меркурьева Р. В., Красовский Г. Н., Бурмантова Н. П.
и др. — Гиг. и сан., 1980, № 1. с. 25—28. Намазбаева 3. И. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1979, вып. 7, с. 83—84. Покровский А. А., Тутельян В. А. Лизосомы. М., 1976. Попов Т. А., Леоненко О. Б. — Гиг. и сан., 1977, № 9,
с gg_5g
Сидоренко Г. И. — Там же, 1979, № 7, с. 3—8. Merkurjewa R. V.—Z. ges. Hyg., 1978, Bd 24, S. 908— 910.
Merkurjewa R. V., Litwinow N. NSchaternikowa G. S.
et al. — Z. ges., Hyg., 1980, Bd 26, S. 197—199. Dean R. T. — Biochem. J., 1977, v. 168, p. 603—605. Kotyk A. — Acta biochem. biophys. Acad. Sci. hung., 1977, v. 12, p. 135—140.
Поступила 27.02.81
Summary. Biochemical criteria of hepato-, neuro, and gonadotoxic effects were evaluated in comparative terms. Significant correlations were found to exist between changes in the activities of the studied lysosomal and microsomal enzymes in the liver, gonads, brain, and biologic fluids (blood serum, seminal fluid, and urine) as well as between indices of functions of the liver, central nervous system, and reproductive organs in the course of development of hepato-, gonado-, and neurotoxic effects, which makes it possible to recommend highly sensitive biochemical tests for use in the early detection of such effects in available biological material in toxicologic studies and also their pilot use in studying the health status of human populations in relation to exposure to environmental factors.
