CC BY
4
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1990
УДК 614.7:615.277.4: |665.44 + 547.563.13|+616-006.6-092.9-02:614.7:1665.44 + 547.563.13
И. Я. Янышева, Н. В. Баленко, И. А. Черниченко, Г. И. Баканова, Л. П. Лемешко, В. Ф. Бабий
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ
БЕНЗ(А)ПИРЕНА И ОРТОКРЕЗОЛА НА ОРГАНИЗМ
Республиканский научный гигиенический центр, Киев
Объективная оценка опасности возникновения воздействие о-крезолом, на II —
злокачественных опухолей у населения в современных условиях связана с необходимостью изучения воздействия сложного комплекса присутствующих в окружающей среде канцерогенных и модифицирующих их эффект неканцерогенных химических соединений при поступлении в организм адекватными путями.
В настоящем сообщении приведены результаты экспериментального исследования особенностей канцерогенеза при разных режимах комбинированного перорального поступления в организм бенз(а)пирена (БП) и ортокрезола (о-крезола), широко распространенных и совместно присутствующих в окружающей среде, в частности в воде водоемов, в связи с общими источниками их образования и выброса (коксохимические, нефтеперерабатывающие, сланцеперерабатывающие и другие производства).
Эксперимент поставлен на мышах-самках линии СС57Вг массой 12—14 г, разделенных на 15 групп. Схема эксперимента включала 3 варианта временных сочетаний поступления веществ в организм (одновременное введение БП и о-крезола, введение их в разной последовательности — на I этапе
Таблица 1
Схема эксперимента по изучению комбинированного действия БП и о-крезола при разных режимах перорального
поступления в организм
1-я 55
2-я
3-я
4-я
45 40 45
5-я 30
30 30 30 30 30 30 30 30
30 30
14-я
15-я
БП, о-крезол 10 одновременно
БП 10
ТЭГ 10
ТЭГ, о-крезол 10 одновременно
БП, о-крезол 20 одновременно
То же 20
о-крезол 20
БП 20
БП 20
о-крезол 20
о-крезол, ТЭГ 20 одновременно
То же 20
ТЭГ 20
БП
о-крезол БП
20 20
20
5+Ю
10
10+1*
1 + 1
1+0,02 1 1 1
о-крезол 20
1
1 +2*
1 1
1
1
0,02+2* 2*
— БП и наоборот) и контроли этих веществ и растворителей, соответствующие указанным временным режимам комбинированного введения (табл. 1). Введение веществ осуществляли 2 раза в неделю (всего 10, 20 и 40 раз) общепринятым способом — с по-
Группа жи- Число живот- Н Ы X, Режим введения Суммарная доза вещества, мг
вот взя- II
ных тых в I этап крат- II этап крат- I этап
опыт ность ность этап
Примечание. Звездочка — доза выражена в миллилит pax; прочерк — не вводили.
мощью шприца с иглои, на конце которой напаяна олива. Канцероген в количестве 1 и 5 мг вводили в триэтиленгликоле (ТЭГ), о-крезол — в дозах 0,02, 1 и 10 мг в виде водных растворов. Объем растворов на 1 введение 0,1 мл.
При оценке модифицирующего эффекта о-кре-зола в учет принимали частоту опухолей, и в частности злокачественных, время обнаружения первых опухолей (11) и среднее время (Ц) их выявления, а также коэффициент множественности (М) — среднее количество опухолевых зачатков на 1 животное среди пораженных опухолями.
В связи с тем что последний показатель может определяться лишь на ранних стадиях канцерогенеза, начиная с 3 мес от начала опыта (когда были обнаружены первые новообразования), животных умерщвляли в несколько этапов путем усыпления эфиром. Часть мышей наблюдали до их естественной гибели. Опыт на животных, получавших большие дозы веществ (БП — 5 мг, о-крезол — 10 мг), закончен спустя 30 нед от начала. К этому сроку все мыши, оставшиеся после поэтапного выведения из эксперимента для изучения канцерогенеза на ранних стадиях (после 1, 3, 5 и 10-го введений), были умерщвлены.
Органы и ткани животных фиксировали в 10 % нейтральном формалине и в дальнейшем подвергали стандартной обработке с изготовлением парафиновых блоков. Срезы окрашивали общепринятыми методами. Для лучшего учета опухолей желудки фиксировали в растянутом состоянии введением в их полость формалина, затем слизистую осматривали с помощью стереоскопического микроскопа МБС-9 и регистрировали все образования размером 1 мм в диаметре и больше. Выявленные изменения контролировали последующим микроскопическим изучением материала. Результаты эксперимента обрабатывали статистически методом альтернативной изменяемости [1].
Анализ полученных данных свидетельствует о модифицирующем влиянии о-крезола на индуцированный БП канцерогенез при совместном перо-ральном поступлении. При этом аналогично изолированному действию БП при комбинированном воздействии канцерогенез проявляется в основном в индукции плоскоэпителиальных доброкачественных и злокачественных опухолей преджелудка,
Таблица 2
Развитие опухолей преджелудка у мышей линии СС57Вг после комбинированного перорального введения БП и о-крезола
Количество животных с опухолями преджелудка
Режим введения всего доброкачественные злокачественные
абс. /0 /о М ^ср /о и
БП (5)+о-крезол БП (1) 4-о-крезол БП (1) -|-о-крезол
БП (1) -0-крезол
БП (5) -БП (1) -БП (1) -
I этап,
(0-1 I этап
I этап
II этап
(10) одновременно (1) одновременно (0,02) одновременно о-крезол (1) — II этап этап, БП (1) — II этап
1 увеличении частоты новообразова-
Примечание. В скобках
типичных для этого отдела органа. Доброкачественные новообразования были представлены папилломами, злокачественные — плоскоклеточным раком с ороговением.
Вместе с тем совместное введение о-крезола с канцерогеном обусловило ряд количественных и качественных особенностей течения канцерогенеза, которые были разными в зависимости от доз и временных сочетаний введения БП с о-кре-золом в организм и заключались в следующем (табл. 2). Одновременное поступление БП и о-крезола в одинаковых суммарных дозах, равных 1 мг, оказало резко выраженное стимулирующее влияние на канцерогенез по всем показателям.
Это выражалось в достоверном по сравнению с контролем
ний, включая злокачественные, и коэффициента множественности при одновременном сокращении времени обнаружения первых опухолей и среднего времени. Наблюдалось также сокращение сроков наступления малигнизации опухолей: пораженные раком преджелудка мыши погибли в сроки 23— 26,2 нед от начала опыта, тогда как в контроле одно животное с диагнозом рака пало через 58,5 нед.
На особую злокачественность опухолей указывают множественные мелкие метастазы в легкие и средостение, обнаруженные у 42,8 % мышей с раком преджелудка.
Снижение дозы о-крезола до 0,02 мг при одновременном поступлении изучаемых веществ, как видно из табл. 2, не привело к изменению показателей канцерогенеза по сравнению с контролем.
Введение о-крезола с разной очередностью — до или после БП — существенно не повлияло на частоту и коэффициент множественности опухолей по сравнению с контролем, однако привело к увеличению латентных периодов развития опухолей, что можно расценивать как некоторое угнетение канцерогенеза. В группе, где о-крезол вводили на II этапе после БП, последнее проявилось также в отсутствии злокачественных опухолей.
29 100,0 86,2 Не определяли 13,8 Не определяли
19 95,0 60,0 9,6 10,7 16,3 35,0 23,0 25,2
7 35,0 30,0 1,6 13,5 19,8 5,0 56,8 56,8
7 31,8 31,8 1,4 16,2 30,1 Не наблюдали
6 35,3 29,4 2,8 15,8 41,2 5,9 24,8 24,8
13 100,0 50,0 Не определяли 50,0 Не определяли
8 33,3 28,7 1,4 14,0 21,3 4,6 58,5 58,5
7 36,8 31,6 2,8 10,0 13,3 5,2 55,7 55,7
1 и 1ср выражены в неделях.
1 Здесь и далее «контроль» -чавших БП изолированно при режимах введения в организм.
• это группы животных, полусоответствующих временных
Помимо указанных количественных различий, обращают на себя внимание и другие особенности течения канцерогенеза в группах с комбинированным введением БП и о-крезола в равных дозах (1 мг).
При одновременном введении этих веществ множественные бородавчатые разрастания возникали диффузно по всей поверхности преджелудка на фоне в основном утолщенных складок слизистой преимущественно вблизи большой кривизны. Раковые новообразования, как и в контроле, характеризовались выраженной агрессивностью, однако развились значительно раньше, метастазировали в средостение и легкие.
Большинство этих животных были резко истощены. Опухоли отчетливо прощупывались через истонченную брюшную стенку. На вскрытии отмечали увеличение желудка в продольнопопереч-ном размере, бугристые разрастания белого цвета на его поверхности; полость преджелудка и частично железистого отдела органа была заполнена разрастанием опухолевой ткани. Наблюдалось срастание желудка с печенью, селезенкой, поджелудочной железой. В опухолевой ткани имелись очаги распада, кровоизлияний и нагноения.
В отличие от этого при предшествующем БП введении о-крезола выявлена тенденция к изменению локализации опухолей. Они чаще располагались ближе к малой кривизне, в области пограничного валика и у входа пищевода в преджелу-док. В области большой кривизны отмечалось уплощение и сглаживание складок слизистой, вероятно, связанное с длительным воздействием
0-крезола. Микроскопически наблюдались сглаживание сосочков слизистой, атрофия эпителия до
1—2 слоев клеток на значительном протяжении, ослабление процессов кератинизации, коагуляция цитоплазмы и пикноз ядер отдельных клеток.
При введении о-крезола после БП локализация новообразований не отличалась от таковой в контроле. Вместе с тем отмечались участки атрофии складок слизистой в области большой кривизны и в окружности опухолей, частые изъязвления в центре папиллом.
Что касается комбинированного одновременного поступления БП и о-крезола в больших дозах,
то в этом случае к концу опыта (30 нед от начала введения) наблюдался одинаковый с контролем бластомогенный эффект (100 %).
Однако при сравнении результатов патоморфо-логического исследования, включая динамику канцерогенеза на более ранних стадиях (после 1,3,5 и 10-го введений веществ), обнаружены также и различия.
В контроле пролиферативно-гиперпластические изменения эпителия преджелудка, отмеченные уже после 3-го введения, были множественными, возникали на фоне нормальной толщины эпителия и в дальнейшем быстро нарастали, приобретая диффузный неравномерный характер отчасти уже после 5 введений. Позже формировались множественные папилломы — от 9 до 15 у одной мыши. Складки слизистой желудка выглядели диффузно утолщенными. С течением времени папилломы увеличивались в размере, сливались между собой. К концу эксперимента у половины животных новообразования малигнизировались и представляли собой плоскоклеточный рак. Опухоли заполняли почти весь просвет преджелудка, инфильтрировали всю толщину его стенки с образованием бугристых разрастаний на серозной оболочке. Наблюдались врастание их в печень, поджелудочную железу, капсулу селезенки, обсеменение брюшины.
У мышей, получавших БП одновременно с о-кре-золом, пролиферативно-гиперпластические изменения эпителия преджелудка также выявлены после 3-го введения, однако возникали они в виде отдельных островков на фоне поврежденной слизистой и даже в поздние сроки не приобретали диффузный характер. В окружении гиперпластических участков наблюдалась атрофия слизистой, сопровождавшаяся истончением всех слоев стенки желудка, и в частности эпителия преджелудка, до 1 слоя на значительном протяжении в сочетании с ослаблением процессов ороговения.
Эпителиальные клетки в этих участках имели признаки коагуляции цитоплазмы и пикноза ядер; наблюдались отек, воспалительная инфильтрация слизистой и подслизистой, микроабсцессы, эрозии.
В дальнейшем очаги гиперплазии увеличивались, возникали папилломы, однако их количество у одного животного было меньше (4—8) по сравнению с предыдущей группой. Даже в поздние сроки папилломы оставались изолированными друг от друга, возвышаясь на фоне атрофированных складок слизистой. В местах изъязвлений наблюдались регенераторные разрастания эпителия в сочетании с выраженной воспалительной реакцией в окружающей ткани. К концу опыта в отличие от предыдущей группы преобладающими среди опухолей были доброкачественные папилломы. Лишь у 4 из 29 мышей, т. е. у 13,6 %, опухоли были злокачественные — плоскоклеточный рак преджелудка. Новообразования были меньше по размеру, имели вид ограниченных бородавчатых разрастаний диаметром 0,5— 1 см.
Все сказанное свидетельствует о том, что токсическая доза о-крезола оказывает на бластомо-генез тормозящее влияние, выражающееся в уменьшении множественности возникновения, частоты и скорости озлокачествления индуцированных опухолей преджелудка.
Хотя механизмы модификации в настоящей работе не изучались, некоторые факты, полученные в наших исследованиях, в сопоставлении с данными литературы позволяют высказать некоторые предположения, касающиеся этого вопроса, и объяснить полученные результаты.
Принимая во внимание утвердившееся в настоящее время мнение о том, что в основе первичного действия токсичных агентов, включая промоторы канцерогенов, лежит повреждение клеточных мембран с последующим повышением их проницаемости [2—4, 7], можно думать, что это явление имеет место и при действии о-крезола. При введении слаботоксичной дозы о-крезола одновременно с БП такой эффект может облегчить проникновение канцерогена к мишеням клеток. Кроме того, мембраноповреждающее действие влечет за собой другие изменения, связанные с функционированием клеточных систем, ответственных за течение энергетических процессов, а также осуществляющих детоксикацию ксенобиотиков. Определенные нарушения этих процессов ведут к активации сво-боднорадикальных реакций, усилению гликолиза, изменению метаболизма канцерогена, которые, как известно, благоприятствуют реализации онкоген-ного эффекта. Воздействие о-крезола на эти системы подтверждено данными наших прежних исследований с применением метода парамагнитного резонанса о содержании цитохрома Р-450, железо-серных негемовых белков и семихинонных радикалов при комбинированном воздействии БП и о-крезола [5].
Сказанное позволяет предположить, что комплекс этих нарушений лежит в основе установленного активирующего (коканцерогенного) действия о-крезола в слаботоксической дозе при комбинированном одновременном поступлении с БП в пищевой канал. Противоположный эффект обнаружен при введении БП после о-крезола в этой же дозе. Атрофические изменения в желудке, вызванные введением в течение 2,5 мес о-крезола, в какой-то мере могли ухудшить естественные условия задержки (складки слизистой, пограничный валик), а следовательно, сократить и длительность контакта БП с тканями преджелудка, что, по нашему мнению, явилось одним из моментов, способствовавших снижению эффекта в этом случае. Доказательством этого служит также наблюдаемый нами сдвиг локализации индуцированных опухолей.
Учитывая наличие повреждающего эффекта разной степени выраженности при введении о-кре-зола в слаботоксичной дозе (1 мг) после БП и в супертоксичной дозе (10 мг) одновременно с БП, можно предположить, что в обоих случаях в ин-
гибировании канцерогенеза определенную роль играет влияние морфогенетических факторов регенерации. Последние, как установлено рядом авторов [6, 8, 9], в зависимости от условий воздействия могут не только угнетать рост, но и способствовать регрессии индуцированных и спонтанных опухолей.
Нельзя исключить также значение нарушений метаболизма БП и возможного снижения резистентности организма в формировании опухолевого процесса.
Таким образом, в результате выполненных исследований установлено, что о-крезол при поступлении в организм с БП через пищевой канал оказывает модифицирующее влияние на индуцированный канцерогенез, направленность которого зависит от дозы и временного режима воздействия обоих веществ.
Одновременное с БП (1 мг) введение о-крезола в слаботоксичной дозе (1 мг), близкой к минимально действующей, оказывает выраженное активирующее (коканцерогенное) действие, проявляющееся в увеличении частоты, множественности и степени злокачественности индуцированных опухолей преджелудка, ускорении времени их появления и злокачественного перерождения.
Введение о-крезола в слаботоксичной дозе до или после канцерогена в такой же дозе (1 мг) и в супертоксичной дозе (10 мг) одновременно с оптимальной дозой БП (5 мг) может проявлять выраженный в разной степени тормозящий эффект в отношении канцерогенеза, в частности влиять на прогрессию индуцированных опухолей.
Одновременное с БП (1 мг) поступление о-кре-зола на уровне недействующей дозы (0,02 мг) не влияет на его бластомогенную активность, что свидетельствует о необходимости контроля за соблюдением регламентов этих соединений в окружающей среде как меры, направленной на недопущение риска развития опухолей у населения
в условиях комбинированного действия канцерогенных и токсичных загрязнений на организм человека.
Литература
1. Меркулов А. М., Скворцова Р. И. // Гиг. и сан.— 1984.— № 1.— С. 79—80.
2. Мостковый М. И. Практикум по вариационно-статистической обработке клинического материала.— Ашхабад, 1954.
3. Янышева Н. Я., Юрковская Т. И., Береговская И. И. и др. // Национальный онкологический конгресс с международным участием, 4-й: Тезисы.— София, 1985.— С. 102.
4. Mizell М. // Anat. Res.— I960.— Vol. 137, N 3.— P. 382—383.
5. Sheremetieva E. A. // J. exp. zool.— 1965.— Vol. 158, N 1.— P. 101 — 122.
6. Tsonis P. A., Eguchi G. // Differentiation.— 1981.— Vol. 20, N 1.— P. 52—60.
7. Weinstein J. В., Mufson R. A., Lee L. S. et al. // Carcinogenesis. Fundamental Mechanisms and Environmental Effects.— Dordrecht, 1980.— P. 543—563.
8. Weinstein J. B. // Cancer (Philad.).— 1981.— Vol. 47, N 5.— P. 1133—1141.
9. Yamasaki H., Weinstein J. B. // Methods for Estimating Risk of Chemical Injury: Human and Non-Human Biota and Ecosystems / Eds. V. B. Vouk et al.— 1985.— P. 155—180.
Поступила 24.07.89
Summary. Ortho-cresol (o-cresol) produces a modifying influence on the effect produced by benz/a/pyrene (BP) under mice CC57B'exposure to the combined peroral administration of the two chemicals. A low-toxic dose of o-cresol (Img) abruptly activates the effect of the same dose of BP (1 mg) according to all parameters (increase of the frequency, coefficient of multiplicity and degree of malignancy of tumours, shortening of the atency period) and somewhat inhibits its activity when administered before or after BP. Simultaneous administration of o-cresol in a supertoxic close (10 mg) and BP in an optimal dose (5 mg) does not change the frequency of tumours, as compared to the control, however, inhibits the progression of induces neoplasms, which is manifest in the decrease of the frequency of malignancy, multiplicity of appearence and lengthening of the time of the onset of their malignization. Simultaneous administration of o-cresol in the dose relevant to the MAC for water does not change the carcinogenic activity of BP, which testifies to the necessity of sanitary control of observing hygienic regulations for both chemicals, as the most effective measure of prophylaxis of the malignant tumours morbidity of the population.
Гигиена атмосферного воздуха
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1990 УДК 614.715:546.491-074
М. Т. Дмитриев, А. Б. Ермаченко, Г. М. Шрамко, А. И. Николайнук
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА И ПОЧВЫ РТУТЬЮ В РАЙОНЕ РАЗМЕЩЕНИЯ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Постоянный рост количества и мощности промышленных производств, чрезвычайно широкая сфера применения ртути и ее соединений привели к тому, что население большинства стран в той или иной степени попадает в сферу влияния этого элемента. В последние десятилетия
ртуть обнаружена как одно из основных загрязняющих веществ в районах размещения коксохимических производств [4, 9].
Интенсивным источником загрязнения атмосферного воздуха ртутью являются процессы сжигания угля и нефти. При имеющемся уров-
