CC BY
71
Краткие сообщения
УДК eiS.M«:SII.ni.l]-«7
М. Г. Шандала, М. И. Руднев. Е. И. Обухан
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ, НАБЛЮДАЕМЫХ ПРИ НЕДОСТАТКЕ КИСЛОРОДА В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
'Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
Гигиеническая оценка пороговых уровней гипоксии имеет важное практическое значение, поскольку состояние ги-поксемин, развивающееся под ее влиянием, является также патогенетическим элементом многих легочных н сердечнососудистых заболеваний и зачастую непосредственной причиной гибели человека или животного.
В условиях кратковременного незначительного снижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, по мнению Ф. 3. Меерсона, активизируются резервные, защитно-приспособительные реакции, для осуществления которых во взрослом организме всегда имеются готовые, вполне сформировавшиеся механизмы. Долговременная адаптация осуществляется с помощью «структурных следов», которые формируются в различных системах и связаны с мобилизацией резервных возможностей на молекулярном уровне. Однако уже кратковременное действие гипоксии может оказать не только повреждающее действие, но и привести к гибели.
Цель данного исследования — установление в эксперименте на животных концентраций кислорода, пределов адаптационных, компенсаторных и репаративно-регенераторных возможностей организма и их гигиенической значимости. Работа выполнена с применением методов, используемых в физиологии, биохимии, гематологии, эмбриологии и морфологии.
Изучено влияние острой и хронической гипоксии в усло-1 виях барокамеры на 1035 половозрелых крысах, 20 кроликах и 35 морских свинках. Острую гипоксию создавали однократным «подъемом» особей на «высоту» 1, 2, 3, 4, 6, 8, 9. 10, 12 км в течение 10 мин. Репаративно-регенераторные реакции исследовали через 1, 3, 5, 30 сут с момента пребывания животных в барокамере. В хроническом эксперименте испытуемых ежедневно «поднимали» на 2, 3, 4, 6, 8 км «над уровнем моря» по 5 ч в течение 7 дней (на 8 км — 20 мин).
Под легким нембуталовым наркозом (30 мг/кг) регистрировали физиологические показатели: частоту сердечных сокращений и дыхания, пульс, внутритканевую температуру (с помощью общепринятых методов), скорость внутритканевого кровотока, напряжение кислорода в тканях (методом полярографии с записью на диаграммной ленте полярографа Р-78), ЭЭГ (В. И. Гусельников) и ЭКГ (Л. Вартак).
Биохимическими методами определяли суточный диурез, кислотно-щелочное равновесие, экскрецию хлоридов, уровень сахара в моче, гликогена в печени и мозге, молочной кислоты в крови, активность трансаминаз в сыворотке кро ви (А. А. Покровский), содержание пировиноградной кис лоты (по Умбрайту), активность глюкозо-6-фосфатдегидро геназы и лактатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ и ЛДГ соответст венно), креатннкиназы, содержание сахара в крови (А. Ф Крнннцкий). В гематологических исследованиях определи лн общее количество лейкоцитов, эритроцитов, гемоглобн »на, морфологический состав периферической крови (по общепринятым методам), содержание гликогена, активность щелочной фосфатазы в нейтрофилах (В. Б. Лецкий), мито тнческнй индекс нормобластов н лимфоцитов костного мозга
В генетических и эмбриологических исследованиях вы являли цитостатнческое влияние гипоксии на клетки эпнте лня роговицы (О. И. Епифанова)4 и эмбрнотокснческое дей ствне (А. П. Дыбан и соавт.). При морфологических иссле дованиях головного мозга, печени, селезенки, миокарда и
почек пользовались общепринятыми морфологическими методами (окрашивание гематоксилином и эозином по Ван-Гизону и Суданом III). Животных умерщвляли путем растяжения шейных позвонков.
Острая гипоксия изменяет на начальных этапах «подъема» животных функциональное состояние систем, реализующих поглощение кислорода и доставку к конечным пунктам потребления: дыхательной, сердечно-сосудистой системам и крови. Помещение крыс в барокамеру и «подъем» на 2 и 4 км сопровождаются легкообратнмыми изменениями пульса, дыхания, ЭЭГ, отражающими состояние стресса. Начиная с 6 км, появлялись статистически достоверные сдвиги на ЭЭГ, изменилась частота дыхания, снижались температура и частота пульса. Частота сердечных сокращений вначале (3 км) возрастала (453,4±6,2 в минуту против 432,0± 14,8 в минуту в контроле), снижаясь с усилением гипоксии и достигая на «высоте» 8 км 340,8 ±20,7 в минуту (/'<0,05). Одновременно происходило достоверное учащение дыхания, уменьшение частоты биопотенциалов головного мозга и напряжения кислорода в тканях, скорости тканевого кровотока и как результат снижение тканевой температуры.
Острая ступенчатая гипоксия (1—4 км) приводила к незначительным изменениям ферментативной активности в сыворотке крови: увеличению содержания аланинаминотранс-феразы и снижению аспартатаминотрансферазы. С увеличением «высоты» происходили повышение активности креатннкиназы, участвующей в переносе фосфатов н образовании АТФ, достоверное изменение содержания аспартатаминотрансферазы (6 км) в сыворотке крови и щелочной фосфатазы нейтрофилов (8 км).
«Подъем» на 8 км в остром и хроническом опытах приводил к напряжению компенсаторных возможностей организма на молекулярном, клеточном н тканевом уровнях, нарушая функции ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Отмечены достоверные изменения биохимических показателей: увеличение содержания пировиноградной и молочной кислот в крови, повышение активности холннэстера-зы, снижение количества сахара в крови. Через 1 сут после действия гипоксии количество мочи у крыс снижалось на 53 %, концентрация водородных ионов — на 6%, количество сахара в моче возрастало до 2,5 %, концентрация белка— более чем в 10 раз, а хлоридов резко снизилось (до 0,40 %).
При патоморфологических исследованиях головного мозга, миокарда, почек, печени и селезенки этих животных обнаружены нарушения микроциркуляции тканей, выражающиеся в переполнении капилляров кровью (гиперемии), набухании одиночных эндотелиальных клеток капилляров, образовании перицеллюлярных отеков, возникновении множественных стазов. Через 5 сут и даже через месяц выявлены набухание купферовских клеток, гепатоцитов и эпителия извитых канальцев почек, гомогенизация саркоплазмы мышечных волокон миокарда, мелкоочаговая инфильтрация тканей лимфоцитами и гистиоцитами. В печени резко снижались количество гликогена и увеличивалось содержание липндов, что, возможно, связано с компенсаторным использованием гликогена в качестве энергетического материала н жировой дистрофией печени.
3 Гигиена и санитария Nr 9
— 65 —
Пороговые уровни действия гипоксии и их гигиеническая значимость
«Высота», км Реакция Значимость для организма Значимость для гигиенического нормирования
1—2 3—4 4—6 6-« Незначительное увеличение частоты дыхания, пульса, сердечных сокращений, изменений ЗЭГ Достоверные изменения частоты дыхания и пульса, снижение ректальной температуры Увеличение активности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, угнетение функции ЦНС Патоморфологнческие и биохимические изменения, снижение концентрации гемоглобина, нарушение микроциркуляции и р01 в тканях, резкие изменения водно-солевого обмена, угнетение остеогенеза и роста плодов, угнетение ЦНС и сердечно-сосудистой системы Резкие изменения сердечно-сосудистой, нервной и дыхательной систем, угнетение ферментативной активности крови Быстро нарастающие патологические изменения ЦНС, сердечно-сосудистой системы, дыхания Адаптационные реакции. Норма реакции Функционально-адаптационные реакции. Верхний предел адаптации Функционально-компенсаторные реакции. Снижение работоспособности, ' утомляемость Обратимые патологические изменения. Структурно-метаболические компенсаторные реакции. Верхний предел компенсации Допустимые уровни для населения ПДУ для населения ПДУ для работающих ПДУ для особых условий
9—10 10-12 Необратимые патологические изменения (декомпенсация) Гибель 90% животных в течение 20 мин, состояние тяжелой гипоксии Недопустимые уровни
Показателем повреждающего влияния острой гипоксии является эмбрнотокснческое действие фактора. Однократное пребывание беременных самок крыс (9 сут) на «высоте» 8 км приводило к задержке процесса окостенения грудины, метакарпальных, метатарзальных и тазовых костей; на 18-е сутки беременности появлялись кровоизлияния во внутренних органах у некоторых плодов.
Пребывание на «высоте» 9 и 10 км обусловливало изменения функционального состояния, характерные для тяжелой гипоксии, развитие необратимых патологических изменений на системном н органнзменном уровнях. «Подъем» на 10 км сопровождался гибелью 50 % животных. Летальность на «высоте» 12 км достигала 90 %.
В соответствии с полученными данными, а также результатами исследовании," проведенных другими авторами, в том числе наблюдениями на людях (В. А. Березовский; В. П. Дударев; Н. Н. Сиротинин), нами разработана схема, отражающая пределы адаптационных, компенсаторных и репаративно-регенеративных возможностей организма при действии гипоксии и их гигиеническую значимость (см. таблицу). Учитывая отсутствие структурных изменений и восстановление функций дыхания, ЦНС и сердечно-сосудистой системы после «спуска», «подъем» на 1—4 км, соответствующий перепадам парциального давления кислорода (р02) во вдыхаемом воздухе от 159 до 124 мм рт. ст., можно рассматривать в качестве зоны естественной, рефлекторно-функциональнои адаптации с верхним пределом адаптационных возможностей на высоте 4 км. Этот уровень гипоксии может быть предельно допустимым (ПДУ) для гигиенического нормирования в населенных пунктах. На высоте 4— 6 км (рОг около 80 мм рт. ст.) происходит перенапряжение функциональных систем, ответственных за процессы деток-сикацик; снижается дыхательная функция крови и кислородная емкость, раззивается утомляемость, уменьшается и физическая работоспособность, включаются механизмы для ликвидации изменений, выходящих за пределы физиологических приспособительных реакций. В связи с этим величину гипоксии на высоте 5—6 км следует отнести к ПДУ для работающих в условиях низких концентраций кислорода. Кратковременное р02 кислорода (6—8 км, около 60 мм рт. ст.), активизирует компенсаторно-репаратнвные реакции на уровне белкового и углеводного обмена. Ряд изменений: снижение интенсивности оксигенацин гемогло-
бина, перенапряжение имкроцнркуляции тканей взрослых животных и плодов, нарушение водно-солевого обмена, угнетение остеогенеза и роста плодов, угнетение ЦНС, дыхательной и сердечно-сосудистой системы — свидетельство срыва компенсаторных возможностей, появления морфологических и функциональных нарушений в организме. Регенераторные реакции, характеризующие восстановление на структурно-метаболическом уровне (мелкоочаговая инфильтрация тканей лимфоцитами и гистиоцитами, активизация Ъ репродукции клеток костного мозга и эпителия роговицы * глаза, гиперемия тканей, изменение активности ферментов, катализирующих процессы окислительного фосфорилнрова-ння и гликолиза и др.), наблюдались в течение месяца после окончания эксперимента. Учитывая обратимость патологических изменений, гипоксию на высоте 8 км можно допустить в качестве ПДУ для кратковременной работы в соответствующих условиях.
Более низкие концентрации кислорода оказывают повреждающее влияние на организм; развивается состояние декомпенсации на структурном, системном и органнзменном уровнях с летальным исходом. Действие гипоксии, начиная с этого уровня, следует считать критическим, недопустимым для гигиенического нормирования.
Данные литературы свидетельствуют о различной видовой и индивидуальной чувствительности к действию гипоксии в барокамере, в условиях полета и в горах (В. А. Березовский; Н. Н. Сиротинин). Нарушение функции ЦНС у людей, пребывающих в течение 10 мин в барокамере, начинается с высоты 6 км; дальнейшее разрежение воздуха (7,5 км) приводит к потере сознания в течение часа. Высотный потолок для люден, по наблюдениям Н. Н. Сироти-нина, в большинстве случаев 7—8 км.
Таким образом, представленные данные характеризуют пороговые уровни парциального давления в условиях гнпо-барии. Адаптационные, компенсаторные и патологические^ уровни гипоксии, выявленные в эксперименте на животных, в значительной степени могут быть адекватными при гигиенической оценке повреждающего действия фактора. Учет пороговых значений разрежения атмосферного воздуха и гипоксии очень важен в спортивной медицине, аэронавтике, космической медицине и других областях науки, связанных с изучением выживаемости, адаптации и акклиматизации животных и человека.
Литература. Березовский В. А. — В кн.: Полярографическое определение кислорода в биохимических объектах. Киев, 1974, с. 109—119. Биохимические методы исследования в клинике. Под ред.
А. А. Покровского. М., 1969. Гипоксия и индивидуальные о<$обснности реактивности/. Березовский В. А., Бойков К. А., Клименко К. С. и др. Киев, 1978.
Гусельников В. И. — В кн.: Техника и методики электро-энцефалографии. М—Л., 1963, с. 231—243.
Щцдарсв В. П. Роль гемоглобина в механизмах адаптации к гипоксии и гипероксии. Киев, 1979.
Дыбан А. П.. Баранов В. С., Акимова И. М. — Арх. анат., 1970, № 7, с. 89-99.
Епифанова О. И. Гормоны и размножение клеток. М., 1965.
Криницкий А. Ф — Врач, дело, 1958, № 2, с. 171.
Меерсон Ф. 3. Общий механизм адаптации и профилактики. М., 1973.
Сиротинин H.H. — В кн.: Патологическая физиология экстремальных состояний. М., 1973, с. 36—70.
Цитохимические исследования лейкоцитов. Под ред В. Б. Лецкого. Л., 1973.
Вартак Л. Интерпретация электрокардиограммы. М., 1978.
Поступила 11.03.81
УДК •14.7г:546.49|:в13.155.3 + в15.91в:54в.491:В13.155.3
А. Б. Ермаченко
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ РТУТИ С ЦЕЛЬЮ ИХ НОРМИРОВАНИЯ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Донецкий медицинский институт
Среди предприятий, атмосферные выбросы которых могут представлять повышенную опасность для здоровья населения, следует отметить заводы по производству ртути и ее неорганических соединений. Анализ литературы свидетельствует о том, что вопросы токсикологии неорганических соединений ртути еще мало изучены. Имеющиеся данные в основном относятся к хлориду ртути (И. М. Трахтенберг).
Нами определены токсические параметры для группы неорганических солей и окислов ртути (хлорная, хлористая, азотнокислая окненая, азотнокислая закисная, окись красная, окись желтая, двуйодистая, амидохлорная, уксуснокислая ртуть) при внутрнжелудочном введении и однократном ш. ингаляционном поступлении в организм животных.
С учетом различной растворимости указанных соединений они были выделены в 2 группы, для каждой из которых определены показатели острой токсичности.
В таблице представлены среднесмертельные дозы ЛД5в (в пересчете на металлическую ртуть) для водорастворимых и слэборастворнмых соединений ртути.
Наиболее токсичной из группы растворимых неорганических соединений ртути при внутрнжелудочном введении была сулема (хлорид ртути). Далее, по мере снижения токсичности, вещества расположились в следующем порядке: уксуснокислая ртуть, азотнокислая окненая — азотнокислая закисная. Наиболее токсичной в группе слаборастворимых соединений оказалась двуйодистая ртуть, затем окись ртути красная, окись ртути желтая, амидохлорная ртуть, каломель.
Дальнейшие наши исследования были направлены на выявление пороговых концентраций при остром ингаляционном воздействии неорганических соединений ртути на организм животных и на установление наиболее токсичного из них для каждой группы.
При подборе концентраций для проведения эксперимента исходили из результатов, полученных при однократном внутрнжелудочном введен ни исследуемых веществ. Использовали концентрации соединений от 1/10 до 1/100 ЛД,« и ниже. Функциональное состояние организма животных изучали через 15 мин, 24, 72 ч и 15 сут после окончания затравки. При воздействии на организм животных указанных соединений обнаруживались однотипные изменения показателей функционального состояния белых крыс, выраженность которых зависела от концентрации вещества.
При поступления хлорида ртути в организм животных в концентрациях 4, 1,35, 0,35 мг/м3 уже через 15 мин происходило увеличение суммацнонно-порогового показателя на 31,3—63,9 %, снижение содержания гемоглобина на 11,3— 18,2%, количества лейкоцитов на 12,1—28,3%, сульфгид-рильных групп на 12,5—32,8 %, увеличение количества ней-трофилов с измененным свечением на 49,5—75,4 %. Выявлены изменения таких показателей, как активность холин-эстеразы, трансамнназ, щелочной фосфатазы и общего белка. Отмеченные нарушения функционального состояния животных, затравлявшихся хлоридом ртути (II) в концентрациях 4, 1,35 и 0,35 мг/м3, наблюдались даже по исте чении 2 нед.
Сравнительная характеристика токсичности неорганических соединений ртути при внутрнжелудочном и ингаляционном
поступлении в организм
Соединение ртути лд». МИД ыг/кг Пороговая концентрация, мг/м*
мг/кг матом/кг
мыши крысы мыши крысы мыши крысы
Сулема 22,3—1,6 39,62:4,6 0,0821 0,1458 16,3 14,5 0,153
.Уксуснокислая 23,9—1,3 40,9:22,8 0,0750 0,1284 15,7 12,6 0,160
Азотнокислая окисиая 29,1 ±2,8 51,4^=7,0 0,0849 0,1501 15,0 17,6 0,25
Азотнокислая закис-
ная 49,3:2:2,5 170,0^:13,5 0,0879 0,6060 32,2 71,5 0.34
Двуйодистая 25,02:1,4 44,0— 1,2 0,0550 0,0968 17,7 28,7 0,18
Окись красная 52,82:3,3 132,42:2,6 0,2439 0,6115 37,0 98,2 0,23
Окись желтая 57,4:2:4,0 102,8^:4.6 0,2651 0,4748 32,4 46.3 0.25
Амидохлорная 78,0^8,5 135,3—6,1 0,3095 0,5369 31,8 69,3 0,30
Каломель 184,1 —9,1 272,02:7,1 0,7801 1,1610 136,0 187.0
3*
— 67 —
