CC BY-ND
17
26
ЗНиСО ЯНВАРЬ №1 (202)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ
КОМПЛЕКСА БИОПРОТЕКТОРОВ НА ТОКСИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ МИНАЦИТА
О.С. Еременко
EXPERIMENTAL ASSESSMENT INFLUENCE A COMPLEX OF BIO-PROTECTORS TO TOXIC EFFECTS OF MONAZITE
O.S. Yeremenko
Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора
В эксперименте на крысах выявлен ряд неблагоприятных эффектов действия пыли монацитового концентрата, свидетельствующих о ее выраженной пуль-монотоксичности, фиброгенности и генотоксичности. Показано существенное ослабление этих эффектов на фоне приема предложенного и испытанного комплекса биопротекторов с различными механизмами защитного действия.
It is shown in experiments on outbred rats that monazite particulate induced both local and systemic changes manifesting citotoxicity, fibrogenicity, and genotoxicity of this substance. Complex of bioprotectors with different mechanisms of action tested in this study attenuates these adverse effects of the monazite.
Введение. Монацит представляет собой минерал класса фосфатов редкоземельных элементов (РЗЭ) цериевой группы и тория; в его составе содержатся также оксиды скандия, лютеция, лантана, церия, тербия, европия, гольмия и др. Токсическое действие присутствующих в монаците РЗЭ, радиотоксичнось, связанная с наличием в его составе малорастворимых соединений тория и урана и обусловленная, в основном, альфа-излучением, эманация радона и торона поблизости от больших масс монацита вызывают обеспокоенность, связанную с добычей и переработкой монацитовых песков, а также с проживанием вблизи мест накопления отходов после извлечения из них тория [1; 4; 7].
На территории одного из районов Свердловской области на протяжении десятков лет находится база хранения монацитового концентрата (МК). Неудовлетворительное техническое состояние базы, обусловило риск для здоровья не только работающих на ней, но и населения окружающих деревень, что требует возможности повысить устойчивость организма к вредному действию монацита с помощью комплекса безвредных средств, благоприятно влияющих на его токсикокинетику и токсикодинамику.
В качестве биопротекторов (в составе биопрофилактического комплекса — далее БПК) были использованы антиоксиданты (в т. ч. витамины А, Е, С, селен, метионин), стабилизирующие уровень свободно-радикальных
процессов; йод, стимулирующий биоэнергетические процессы в клетке; глутаминовая кислота, повышающая резистентность макрофага к цитотоксическому действию пылевых частиц, полиненасыщенные жирные кислоты, обладающие выраженными антимутагенными свойствами [2; 3; 5].
В исследованиях принимали участие также Б.А. Кацнельсон, Л.И. Привалова, О.Г. Макеев, Т.Д. Дегтярева, О.Ю. Береснева, И.Е. Ва-ламина, И.А. Минигалиева, М.П. Сутункова, Е.П. Киреева, А.С. Назукин.
Материалы и методы. Использованная во всех экспериментах усредненная проба МК (с содержанием тория 4,75 %), была растерта до дисперсного состава, характерного для минеральных аэрозолей дезинтеграции. Для изучения хронических эффектов МК вводили интратрахеально нелинейным белым крысам-самкам весом 180—200 г в виде взвеси, содержащей 50 мг пыли на 1 мл стерильного физраствора, под эфирным наркозом однократно. Крысы были умерщвлены быстрой декапи-тацией спустя 6 месяцев. Оценка цитотокси-ческого действия монацита (изолированно и на фоне приема БПК) проводилось по сдвигу клеточного состава жидкости бронхоальвео-лярного лаважа (БАЛЖ), через 24 ч после экспозиции, для чего МК вводился, как описано выше, в дозировке 10 мг в 1 мл стерильного физ. раствора. В обоих экспериментах участвовали по 4 группы животных. Первая получала взвесь МК; вторая — то же на фоне дей-
ЯНВАРЬ № 1 (202)
27
ствия БПК; третья — БПК без введения МК; четвертая (контрольная группа) - только физ. раствор.
Результаты. Исследование цитологического состава жидкости (БАЛЖ) у крыс сравнивавшихся групп показало, что пыль монацита проявляет выраженную пульмоноток-сичность, связанную с ее цитотоксическими свойствами, о чем свидетельствует увеличение свободной клеточной популяции глубоких дыхательных путей, в основном, за счет резкого увеличения числа нейтрофильных лейкоцитов (НЛ) [2; 6]. У животных, которые перед интратрахеальным введением МК получили месячный курс БПК, этот показатель значимо ниже за счет существенного ограничения мобилизации нейтрофилов (табл. 1).
Хронический эксперимент показал, что через 6 месяцев после интратрахеального вве-
и развития в их толще множественных мелких клеточно-пылевых очагов с единичными тонкими аргирофильными волокнами, проникающими внутрь этих образований. На фоне действия биопротекторов клеточно-пылевые скопления определяются по большей части в просвете альвеол и значительно реже в толще альвеолярных перегородок. Эти очаги по периферии охвачены тонкими коллагеновыми волокнами, однако прорастания аргирофиль-ных волокон в их толщу не наблюдалось.
Функциональные показатели свидетельствуют, что токсическое действие монацита не является исключительно местным, то есть на легкие (табл. 2). Так, под влиянием монацита отмечалось общее снижение уровня биоэнергетического обмена, характеризующееся статистически значимым подавлением активности сукцинатдегидрогеназы; показателем
Таблица 1. Основные цитологические характеристики БАЛЖ через 24 ч после интратрахеального введения крысам взвеси монацитового концентрата в дозировке 10 мг в 1 мл физраствора (Х ± Sх)
Воздействие Число клеток, млн НЛ/АМ
общее НЛ АМ
Физ. раствор 2,48 ± 0,15 0,24 ± 0,05 1,90 ± 0,15 0,13 ± 0,03
Монацит 49,90 ± 6,63* 42,96 ± 6,02* 4,57 ± 0,80* 10,18 ± 1,17*
Монацит + БПК 29,78 ± 5,09** 22,23 ± 3,74** 6,27 ± 1,26* 3,83 ± 0,24**
БПК 2,64 ± 0,29* 0,13 ± 0,03 2,11 ± 0,26* 0,06 ± 0,01
Примечание. Здесь и в последующих таблицах :
«*» - статистическая значимость различия с контрольной группой;
«•» - с группой «Монацит».
(Р < 0,05 по 1-критерию Стьюдента).
дения пыль монацита вызывает в легких умеренные пневмокониотические изменения, характеризующиеся изменением содержания липидов (связанным с усилением липопекти-ческой функции легочных макрофагов), су-данофильных (фосфолипидных) гранул в макрофагах, а также прямого показателя интенсивности фиброгенеза, а именно содержания суммарного оксипролина в легочной ткани [2]. Под влиянием БПК наблюдалось снижение данных сдвигов по отношению к контролю. Морфологические исследования так же показали наличие в легких пневмоконио-тических изменений в виде диффузного умеренного склероза альвеолярных перегородок
угнетающего действия монацита на антиок-сидантную систему (АОС) организма может служить снижение уровня каталазы в сыворотке крови, а увеличение содержания МДА в группе крыс, получивших только монацит, может как отражать угнетение АОС, так и свидетельствовать об усилении процессов пере-кисного окисления липидов. Под влиянием биопротекторов отмечалось снижение этих сдвигов с потерей их статистической значимости. Кроме того, под влиянием монацита наблюдалось некоторое снижение процента сег-ментоядерных нейтрофилов периферической крови, а для палочкоядерных нейтрофилов это снижение статистически значимо, тогда
28
ЗНиСО ЯНВАРЬ №1 (202)
Таблица 2. Некоторые показатели состояния организма крыс через 6 месяцев после интратрахеального введения взвеси монацитового концентрата (Х ± Sх)
Показатель Воздействие
- Монацит Монацит + + БПК БПК
Содержание липидов в легочной ткани, мг/ на 100 г массы тела 12,15 ± 0,85 20,43 ± 1,12* 15,93 ± 1,52*^ 13,07 ± 0,9
Общее содержание оксипролина, мкг 2444 ± 100 4 155 ± 302* 3 594 ± 380* 2656 ± 126
Удельный прирост оксипролина, мкг/мг пыли (*103) - 58,8 + 6,6 37,4 ± 13,8 -
Функциональные показатели
СДГ, п гранул в 50 лимфоцитах периферической крови 901 ± 36 736 + 22* 876 ± 49« 910 + 17
Каталаза в сыворотке крови, мккат/л 18,76 ± 1,92 13,47 ± 1,44* 14,43 ± 1,44 17,79 ± 1,44
МДА в сыворотке крови, мкмоль/л 4,07 ± 0,36 5,04 ± 0,19* 4,52 ± 0,37 4,68 ± 0,13
Сегментоядерные нейтрофилы, % 34,50 ± 3,24 26,20 + 2,28 28,8 + 0,67 28,07 ± 1,83
Палочкоядерные нейтрофилы, % 2,20 ± 0,39 0,80 ± 0,20* 1,60 ± 0,37 1,87 ± 0,44
Некоторые показатели клеточного состава костного мозга, %, (х+Бх).
Лимфобласт 1,20 ± 0,19 0,65 + 0,08* 0,78 ± 0,17 -
Пролимфоцит 2,22 ± 0,31 0,94 ± 0,17* 1,60 ± 0,13^ -
Лимфоцит 4,31 ± 0,45 2,36 ± 0,27* 3,41 ± 0,47 -
Плазмоцит 1,29 ± 0,24 1,65 ± 0,25 1,87 ± 0,33 -
Общее число клеток лимфоцитарного ростка сегментоядерные 9,03 + 0,94 24,46 + 0,69 5,60 ± 0,59* 19,86 ± 1,85* 7,66 + 0,65 23,48 ± 1,31 -
Митозы миелоидных клеток 0,72 ± 0,07 0,41 + 0,08* 0,78 ± 0,11 -
Отношение лейкобластические / эритробласти-ческие элементы 1,96 ± 0,14 1,47 ± 0,12* 1,79 ± 0,17 -
ЯНВАРЬ № 1 (202)
29
Таблица 3. Коэффициент фрагментации4 ДНК лимфоцитов крови крыс через 6 месяцев после интратрахеального введения взвеси монацитового концентрата (Х ± Sх).
Воздействие
Интактная группа Монацит Монацит + БПК Контроль на БПК
0,083308 ± 0,005947 0,095828 ± 0,030529 0,034645 ± 0,000774*^ 0,058816 ± 0,002708*^
Отношение радиоактивности «хвоста» к радиоактивности «ядра» при электрофорезе амплифицированной ДНК, меченой тритием, по агарозному гелю ( ПДАФ-анализ).
как на фоне биопротекторов оно не столь заметно и значимо. Это может косвенно свидетельствовать о подавлении гранулоцитопоэза, предположительно связанном с внутренним альфа-облучением костного мозга, и о защите от него действием биопротекторов. С такой гипотезой вполне согласуется анализ миело-граммы крыс. Приведенные в таблице 2 показатели состава костного мозга, по которым наблюдались значимые сдвиги в группе «монацит» по сравнению с контрольной группой, также видно, что БПК дал более или менее выраженное ослабление указанных эффектов. В целом, монацит проявляет несомненную миелотоксичность, которую допустимо рассматривать как обусловленную, в основном, радиотоксичностью монацита.
Оценка генотоксичности (проводилась методами тестирования повреждения и репарации ДНК) свидетельствует о том, что монацит обладает генотоксическим эффектом, проявляющимся в увеличении фрагментации ДНК не только в моноцитах крови (то есть в клетках системы мононуклерных фагоцитов), но и в иммуно-компетентных клетках (лимфоцитах), причем и этот эффект тормозится испытанными биопротекторами. При этом БПК не обладает собственным генотоксическим действием и, напротив, дал некоторое ослабление фонового уровня фрагментации ДНК.
Выводы. Таким образом, изменения, вызываемые монацитом, свидетельствуют о его пульмонотоксичности, фиброгенности, ре-зорбтивной токсичности и генотоксичности, и, по всей вероятности, отчасти связаны с присутствием в его составе не только редкоземельных, но и естественных радиоактивных элементов ряда тория и, в меньшем количестве, урана. Биопрофилактический комплекс
(БПК) ослабляет большую часть вредных эффектов монацита. Учитывая безвредность испытанных средств, подтвержденную в эксперименте, указанное сочетание может быть рекомендовано для включения в систему профилактических мероприятий в условиях воздействия монацитовой пыли на работников.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вредные вещества в окружающей среде: Элементы I—IV групп периодической системы и их неорганические соединения. СПб.: НПО «Профессионал», 2005. С. 269—283.
2. Кацнельсон Б.А., Алексеева О.Г., Привалова Л.И., Ползик Е.В. Пневмокониозы: патогенез и биологическая профилактика. Екатеринбург: УрО РАН, 1995. 325 с.
3. Кацнельсон Б.А., Дегтярева Т.Д., Привалова Л.И. и др. Торможение комплексом биопротекторных средств общетоксического и тиреотоксического действия комбинации металлов — загрязнителей среды обитания //Токсикологический вестник. 2004. № 2. С. 23—29.
4. Dejabira D., Roshedo E.R. The legrey et monocite processny in Brasil //Radiat. Prot. Dosimetry. 2005. Vol. 144, № 4. P. 546—556.
5. Katsnelson B.A., Makeev O.H., Kohneva N.I., et al. Testing a set of bioprotectors against the genotoxic effect of a combination of eco-toxicants //Central Europ. J. Occupat. Envi-ronm. Med. 2007. Vol. 13. № 4. P. 25—264.
6. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Kislit-sina N.S., Podgaiko G.A. Correlation between cytotoxicity and fibrogenicity of silicosis-indu-cing dusts //Medic. Lavoro. 1984. Vol. 75, № 6. Р. 45—462.
7. Najem G.R.,Voyce L.K. Health effect of a thorium waste disposal site //Am. J. Pubbr Health. 1990. Vol. 480, № 4. P. 478—480.
