CC BY
3
ных группах с целью выявления степени спазми-рования почечного клубочка. У животных, находившихся в ВЭП, сосудистые почечные клубочки крупных почечных телец находились в состоянии спазма, а у животных, находившихся в ПЭП, — в состоянии дилатации. Спазм сосудистых клубочков у животных, находившихся в ВЭП, отмечен и в средних по объему почечных тельцах. Различие между воздействием ВЭП и ПЭП по данному показателю также статистически достоверно.
Значительное увеличение доли крупных почечных телец у животных, онтогенез которых протекал в ЭП, требует объяснения. Процесс постнатального развития нефронов у человека и животных хорошо изучен. Многие авторы отмечают [13], что в процессе старения в почках млекопитающих начинают преобладать крупные нефроны, в то время как у молодых животных преобладают мелкие и средние по объему нефроны. Учитывая все изложенное выше, выявленные структурные изменения в почках у животных, находившихся в ЭП, следует рассматривать как проявление ускоренного старения данного органа.
Таким образом, при сравнительном изучении влияния ВЭП и ПЭП на беспородных белых мышей выявлено, что ВЭП оказывает воздействие почти на все изученные уровни организации биосистем, чего не скажешь о ПЭП. Учитывая бо-
лее выраженное влияние ВЭП на лабораторных животных, следует поставить вопрос о раздельном нормировании времени пребывания людей во вращающихся и переменных ЭП.
Литература
1. Автандилов Г. Г. Медицинская морфометрия. — М., 1990.
2. Белкин А. Д. // Гиг. и сан. — 1993. — № 5. — С. 73-75.
3. Данилин В. А., Воронин А. К., Майорский В. А. // Гиг. труда. - 1969. - № 5. - С. 51-52.
4. Думанский Ю. Д., Андриенко Л. Г. // Гиг. и сан. — 1982. — № 7. — С. 27-29.
5. Козярин И. П., Швайко И. И. // Там же. - 1985. — № 11.
— С. 87-88.
6. Методы биологии развития. — М., 1974. — С. 308-31-3.
7. Попович В. М.. Козярин И. П. // Врач. дело. — 1977. — № 6. — С. 128-131.
8. Пучков Г. Г., Перелшан Л. С., Задорожная М. Н. // Электропередачи сверхвысокого напряжения и экология. — М.,1986. — С. 140-154.
9. Соколова И. П., Никонова К. В. // Гиг. и сан. — 1983. — № 4. - С. 70-71.
10. Ташкэ К. Введение в количественную цитогистологичес-кую морфологию: Пер. с рум. — Бухарест, 1980.
11. Удод Е. И. Ремонт электроустановок под напряжением. — Киев, 1986.
12. Фельдстоун Ч. С., Гибисон Э. Г., Полонис Д. Д., Смит X. Д. I/ Советско-американское рабочее совещание по проблеме: Изучение биологического действия физических факторов окружающей среды, 3-е: Материалы. — Киев, 1981.
— С. 129"-140.
13. Хэм А., Кормак Д. Гистология: Пер. с англ. — Т. 5. — М., • 1983.
Поступила 20.09.94
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1995 УДК 613.633:622.367.61-07
Л. Н. Пылев, Л. А. Васильева, Н. М. Стадникова, Е. В. Клейменова, А. И. Везенцев, Л. Е. Зубакова,
А. И. Бахтин, Г. А. Кринари, Н. Д. Самотоин
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННОГО ХРИЗОТИЛОВОГО АСБЕСТА
НИИ канцерогенеза Онкологического научного центра РАМН, Москва, Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов, Казанский государственный университет. Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва
Длительный и интенсивный контакт человека с респирабельной асбестсодержащей пылью может вызвать злокачественые опухоли легких, плевры, брюшины, а также, возможно, и других органов. Помимо онкологических заболеваний, асбестовая пыль индуцирует также пневмокони-оз (асбестоз) [5]. В ряде опытов показана мутагенность асбеста [6, 11].
В последнее время при изучении проблемы (асбест—рак) происходит смещение интересов в область фундаментальных исследований (механизмы действия асбеста, роль онкогенов, биотрансформация асбеста и т. д.).
В связи с отсутствием биологически инертных или менее опасных заменителей асбеста представляется актуальным изучение возможности снижения его биологической агрессивности и прежде всего канцерогенное™. Естественно, при этом должны сохраняться его физико-химичес-кие и механические свойства и возможность его использования в промышленности.
В принципе существенно снизить канцерогенную активность асбеста не так сложно. Достаточно было прокалить хризотил-асбест при температуре 900-1000°С или обработать кислотой, и число опухолей плевры и брюшины у крыс резко уменьшилось [9, 12]. Обработка волокон асбеста каким либо другим соединением, например ок-сихлоридом фосфора, при 300°С также снижало его канцерогенность [13].
В своих исследованиях первые результаты которых приведены в данной статье, мы ставили основной задачей уменьшение биологической агрессивности товарного хризотила и пыли, образующейся при его обработке, с сохранением или улучшением его физико-химических и технологических свойств.
Были изучены образцы товарного хризотил-асбеста Баженовского месторождения текстильной группы марки ПРЖ-2-30 и продукты его специальной обработки в различных условиях, а также образцы пыли, приготовленной путем их измельчения в вибрационной мельнице марки
УМ. Доизмельченис хризотил-асбеста осуществляли в агатовой ступке. Обработку природного хризотил-асбеста и его измельчение проводили в Белгородской государственной технологической академии строительных материалов. Изучение электрически активных центров на поверхности фибрилл и волокон образцов исходного и обработанного хризотил-асбеста проводили методами люминесцентной спектроскопии.
К водной суспензии измельченного хризотила добавляли органические люминофоры с положительным (родамин) или отрицательным (эозин) поверхностным зарядом. Адсорбцию молекул люминофоров на поверхности фибрилл асбеста контролировали по изменению спектров люминесценции этих молекул в сравнении с их спектрами в чистых водных растворах. Силу воздействия поверхостных активных центров асбеста на молекулы люминофора оценивали по разности энергий первого возбужденного состояния этих молекул в адсорбированном (на асбесте) и в свободном (в чистом водном растворе) состояниях. Данное исследование проводили в Казанском государственном университете (КГУ). Рентгеновский фазовый и структурный анализ образцов осуществляли также в КГУ, а электронно-мик-роскопические исследования с помощью прибора .1ЕМ-100 С методом микродифракции электронов и энергодисперсионного анализа (КЕУЕ х 5100) — в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН. Исследования биологической агрессивности пыли исходного образца хризотил-асбеста и его образцов, подвергнутых обработке, проводили в Онкологическом научном центре РАМН.
Цитотоксичность изучали на суспензии пери-тонеальных макрофагов, полученных от крыс Вистар через 48 ч после внутрибрюшинного введения вазелинового масла [4]. Хемшпоминесцен-цию (ХЛ) под воздействием изучаемых образцов хризотил-асбеста изучали на нестимулированных перитонеальных макрофагах крыс Вистар [7] и измеряли на хемилюминометре "Вю1ита1 ЬЬ 9500" (Швеция). Мутагенность образцов пыли изучали в микроядерном тесте на клетках костного мозга 2-месячных самцов мышей-гибридов Р1(С57В1 х СВА) [1].
Статистическую обработку результатов проводили с помощью критерия Стьюдента после преобразования данных для каждого животного по формуле:
. 1т + 0,375
IV = агсБт /-,
V и+ 0,75
где ш — число полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) с микроядрами; т — число сосчитанных ПХЭ 0п = 1000).
Результаты и обсуждение. Электронно-мик-роскопическое изучение исходного образца и 15 обработанных образцов измельченного хризотил-асбеста показало, что все они характеризуются одинаковыми морфологическими особенностями волокон (или фибрилл). Диаметр единичного во-
локна (фибриллы) составлял 25-30 нм при длине от нескольких долей до нескольких десятков микрометра. В суспензионных препаратах волокна с указанным диаметром встречались гораздо реже по сравнению с их параллельно-шестоваты-ми сростками или жгутами. Максимальный диаметр последних достигал 0,5 мкм, а большая часть волокон имела диаметр 0,05-0,2 мкм. Соотношение коротких и длинных волокон в исходном и обработанных образцах практически не изменилось. Доминировали волокна длиной 30-60 мкм. Волокна всех образцов характеризовались практически одинаковыми энергодисперсионными спектрами химического состава и картинами микродифракции, типичными для клинох-ризотила.
Полученные результаты дают основание сделать заключение о том, что проведенная обработка природного хризотил-асбеста позволила сохранить химический состав, морфологию, размер волокон и их кристаллическую структуру.
Вопрос о причинах и механизмах биологической агрессивности асбеста во многом остается неясным. Существуют данные, свидетельствующие о том, что причиной фиброзной реакции организма является не растворение частиц или их поверхностных слоев, а взаимодействие частиц с клетками [2]. Ведущая роль в этом принадлежит свойствам их поверхности [2]. Вероятно, число и энергия взаимодействия актгивных центров на поверхности волокон асбеста имеют определяющее значение. Одним из первых и важных этапов в патогенезе фиброза является взаимодействие частицы пыли с макрофагами [2]. При этом последние продуцируют активные формы кислорода, которые могут синтезироваться и сорбироваться на активных центрах волокон асбеста и переноситься ими к другим клеткам. Химические реакции с участием активных радикалов кислорода сопровождаются выделением света, энергия которого может быть измерена с помощью люминометра. По мнению Б. Т. Ве-личковского [3], явление ХЛ может быть использовано для оценки фиброгенной активности пыли.
Существует ряд гипотез о механизмах канцерогенного действия асбеста (5]. Активные радикалы кислорода и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) играют, очевидно, важную роль в асбестовом канцерогенезе [8, 10, 11]. Следовательно, изучение активных центров, на которых образуются и сорбируются кислородные радикалы, ПАУ и другие химические канцерогенные вещества, является важным показателем, так как имеет отношение как фиброгенным и канцерогенным свойствам, так, видимо, и к другим видам биологической агрессивности.
Результаты изучения необработанного асбеста показывают, что все образцы сорбировали и положительно заряженные молекулы люминофора (родамин), и отрицательно заряженные молекулы (эозин). Это указывает на то, что на поверхности фибрилл хризотил-асбеста имеются
зз
Таблица 1
Индекс активации крысиных псритонсальных макрофагов при инкубации с образцами хризотил-асбеста
№ опыта Ns образца
2 12 4
1 1,5 1,0 1,02
2 0,44 0,97 1,06
3 0,95 1,8 1,2
4 1,3 1,4 1,8
М±т 1,04 ±0,42 1,3 ± 0,22 1,3 ± 0,21
активные центры как отрицательного, так и положительного заряда.
Интенсивность люминесценции родамина во всех образцах различается несущественно. Следовательно, различные виды обработок асбеста практически не изменяли количество отрицательно заряженных активных центров на поверхности волокон. В то же время интенсивность люминесценции эозина в образцах различалась. Наиболее выраженные различия отмечались в образцах № 12 и 4. В первом она была почти в 2 раза, а во-втором — почти в 3 раза меньше, чем в исходном, необработанном хризотиле (образец № 2). Следовательно, условия обработки образцов № 12 и 4 приводят к существенному уменьшению количества положительно заряженных активных центров на поверхности фибрилл асбеста. Различные условия обработки асбеста изменяли и энергию взаимодействия молекул люминофора с активными центрами фибрилл. Эти изменения в сторону уменьшения также были наиболее выраженными у образцов № 12 и 4. Для образца № 2 энергия взаимодействия для центров с положительным зарядом составила + 100 см"1, для образца № 12 она была равна -120 см"1, т. е. уменьшение составило 220 см"1; для образца № 4 энергия взаимодействия была равна -50 см"1, т. е. уменьшение составило 150 см"1. Энергия взаимодействия родамина с центром для нативного асбеста (образец № 2) была равна +250 см"1, для образца № 12 она составила +120 см"1, для образца № 4 составила + 170 см"1, т. е. уменьшение равнялось соответственно 130 и 80 см"1. Эти данные свидетельствуют о том, что уменьшение энергии взаимодействия молекул люминофора с поверхностными зарядами асбестовых фибрилл в результате их обработки оказывается более существенным для положительно заряженных активных центров.
Анализ и сопоставление данных, полученных при исследовании всех образцов, позволили прийти к заключению о целесообразности изучения биологических свойств только образцов № 12 и 4 в сравнении с необработанным образцом № 2, поскольку изменения поверхностных зарядов у них были наибольшими. Есть основания предполагать, что уменьшение активности центров и их количество должно отразиться и на биологической агрессивности волокон.
Изучение цитотоксичности указанных образцов на крысиных макрофагах дало следующие результаты. Число погибших клеток в контроле составило 39,0 ± 2,8%; добавление к клеткам пыли необработанного хризотил-асбеста (образец № 2) увеличивало количество погибших макрофагов до 85,5 ± 1,6%. В то же время при добавлении пыли из пробы № 12 число погибших клеток составило 54,2 ± 5,2%, а при добавлении пыли из пробы № 4 — до 75,5 ± 7,4%. Эти данные свидетельствуют о цитотоксичности всех изученных образцов асбеста. Различия с контролем достоверны (р < 0,05). Цитотоксичность пыли образца № 12 существенно (р < 0,001) меньше таковой исходного образца № 2. Цитотоксичность пыли из пробы № 4 меньше, чем в контроле, но различия незначимы.
Таким образом, проведенная обработка природного баженовского хризотил-асбеста снизила его цитотоксичность, особенно у образца № 12. Известно, что наибольшее повреждающее действие на клетку оказывают частицы, имеющие высокий отрицательный заряд на поверхности. Как было отмечено ранее, количество отрицательно заряженных активных центров на поверхности асбестовых фибрилл примерно одинаковое у всех 3 образцов. По энергии взаимодействия этих центров с макромолекулами образцы распределились следующим образом: № 2 > № 4 > № 12. Таким образом, можно предположить корреляцию между цитотоксичностью асбеста и энергией взаимодействия отрицательно заряженных центров с макромолекулами, в том числе и с мембраной клетки.
Спектр ХЛ макрофагов крыс после добавления к ним всех 3 изученных нами образцов хризотила был в общем аналогичен описанному в литературе [2]. Он характеризовался высокой амплитудой, коротким временем достижения максимума (3-4 мин). Максимуму ответа ХЛ исходного образца был через 3,5 мин, исходный уровень достигался через 10 мин. Спектры ХЛ в опытах с обработанными образцами были практически одинаковы. Максимум ответа при изучении образцов № 12 и № 4 достиг&чся через 4 мин и снижался до первоначального уровня через 23 и 20 мин соответственно.
Несмотря на имеющиеся некоторые различия, статистически они были недостоверными. Индекс активации (/А) клеток определяли по формуле
где А — спонтанный фон ХЛ среды; Б — интенсивность ХЛ при добавлении в среду макрофагов; В — интенсивность ХЛ при добавлении к клеткам асбеста. Значения /А приведены в табл. 1.
Индекс активации клеток в опытах с образцами № 2, 12 и 4, различался несущественно.
Таким образом, изучение ХЛ крысиных макрофагов при добавлении к ним необработанного (№ 2) и обработанных (№ 12 и № 4) образцов
Таблица 2
Мутагенность необработанного и обработанного хризотила в микроядерном тесте (Л/ ± т)
Серия опытов Среднее число ПХЭ с микгоядрами на 1000 ПХЭ
Контроль (физиологический
раствор) 3,0 ± Q,31
Образец № 2 8,9 ± 0,88
Образец №12 4,9 ±0,71
Образец № 4 6,4 ± 0,67
хризотила показало, что все изученные асбесты могут обладать достаточно выраженными фибро-генными свойствами, обработанные менее токсичны и фиброгенны, особенно образец № 12.
Результаты изучения мутагенности образцов приведены в табл. 2.
Образец № 2 проявил отчетливую мутагенность. Различия с контрольным экспериментом статистически достоверны. Обработанные образцы асбеста (№ 12 и 4) также оказались мутагенными, однако в меньшей степени, чем образец № 2 (р < 0,05). Таким образом, эти данные свидетельствуют о том , что приведенная обработка баженовского хризотила существенно снизила мутагенную активность по данным микроядерного теста на мышах.
Суммируя все изложенное выше, можно констатировать, что проведенная обработка природного хризотила изменила электрические свойства поверхности его волокон, уменьшила число положительно заряженных активных центров и энергию взаимодействия с макромолекулами положительно и отрицательно заряженных центров, сохранив при этом остальные его физико-химические свойства, снизило цитотоксичность и мутагенность асбеста.
Модифицированый асбест с пониженной биологической активностью апробирован с положительным эффектом в условиях Московского завода кровельных полимерных материалов в производстве герметизирующей ленты "Гер-лян", применяемой в крупнопанельном домостроении, а также в производстве асбсстоцемен-тных изделий. Полученные результаты позволяют считать возможным снижение биологической агрессивности асбеста без изменения его фи-
зико-химических свойств. Необходимы расширение исследований в этом направлении и оценка канцерогенной активности образцов. Однако, учитывая высокую стоимость и длительность изучения канцерогенное™, его целесообразно проводить только после получения большего числа образцов модифицированного асбеста с уменьшенной токсичностью и мутагенностью с целью отбора наиболее перспективных.
Наряду с этим остается актуальной разработка санитарно-гигиенических и технологических мероприятий по уменьшению контакта человека с асбестсодержащей пылью, поскольку совершенно очевидно, что получить полностью безопасный асбест нереально как с теоретических, так и с практических позиций.
Литература
1. Ванчугова Н. И., Фраш В. II., Коган Ф. М. // Гиг. труда. — 1995. — № 6. — С. 45-48.
2. Величковский Б. Т. Фиброгенные пыли. Особенности строения и механизма биологического действия. — Горький, 1980.
3. Величковский Б. Т., Владимиров Ю. А., Коркина Л. Г., Суслова Г. Б. // Вест. АМН СССР. — 1982. - № 10. - С. 45-51.
4. Методические подходы к выбору и экспериментальным испытаниям средств патогенетической терапии и профилактики пневмокониозов: (Метод, рекомендации). — М., — 1986.
5. Пылев Л. Н., Васильева Л. А., Кулагина Т. Ф. // Экспер. онкол. — 1982. — № 4. — С. 3-9.
6. Фраш В. Н., Ванчугова Н. Н. // Там же. — 1987. — № 2 — С. 8-14.
7. Яхъяев А. В., Величковский Б. Т., Деева И. Б., Коркина Л. Г. // Гиг. и сан. - 1986. - № 6. - С. 34-37.
8. Gerde P., Scolander Р. // Non-Occupational Exposure to Mineral Fibers / Eds J. Bignon, J.Peto, R.Saracci. — Lyon, 1989. — P. 140-148.
9. Gross P., Harley R. A. // Arch. Pathol. — 1973. — Vol. 96, N 4. - P. 245-250.
10. Hansen K, Mossman В. T. // Cancer. Res. — 1987. — Vol. 47, N 6 - P. 1681-1686.
11. Jaurand M. C. // Non-Occupational Exposure to Mineral Fibers / Eds J. Bignon, J.Peto, R.Saracci. — Lyon. 1989. — P. 54-73.
12. lafuma J., Morin M., Poney J. L., Masse P. // Biological Effects of Mineral Fibers / Ed. J. C. Wagner. — Lyon, 1980. — P. 311-320.
13. Maltoni C., Minardi F. // Non-Occupational Exposure to Mineral Fibers / Eds J. Bignon, J.Peto, R.Saracci. — Lyon, 1989. - P. 46-53.
Поступила 04.11.94
© И. В. МУДРЫЙ, 1995 УДК 616.24-057-02:661.185
И. В. Мудрый
ВЛИЯНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА СУРФАКТАНТНУЮ
СИСТЕМУ ЛЕГКИХ (ОБЗОР)
Украинский научный гигиенический центр Минздрава Украины, Киев
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) представляют собой группу различных по своей химической природе соединений, которые обладают общим физико-химическим свойством — способностью адсорбироваться на границах раз-
дела фаз и снижать поверхностное натяжение жидкостей [1].
ПАВ являются обязательным элементом в биологических структурах, где они играют весьма значительную роль. Вещества такого типа синте-
