CC BY
5
£
УДК 615.285.7.099.015.4:616.12
А. П. Щщкова, Н. И. Николаева, И. Д. Гадалина
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАРДИОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НЕКОТОРЫХ ПЕСТИЦИДОВ
НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, Москва
Химизацию сельского хозяйства Коммунистическая партия рассматривает как один из важнейших элементов технического прогресса в земледелии. Для осуществления рациональной химизации, полного обеспечения химическими средствами борьбы с сорняками, болезнями и вредителями растений в настоящее время синтезируется большое количество пестицидов с целью поиска препаратов, дающих высокий экономический эффект, нестойких во внешней среде.
Вместе с тем известно, что пестициды и их метаболиты, проникая в среду обитания человека, вовлекаются в круговорот веществ в природе и способны в определенных условиях оказывать неблагоприятное воздействие практически на все системы организма. Клиническими и экспериментальными исследованиями установлено, что длительное воздействие пестицидов на организм увеличивает частоту и усугубляет течение заболеваний сердечно-сосудистой системы — коронарной недостаточности, гипертонической болезни, атеросклероза сосудов. Большинство пестицидных препаратов характеризуется широким спектром нейрогуморального воздействия на сердечно-сосудистую систему. Одни из них, например фосфорорганические соединения, являясь «нервными ядами», блокируют систему передачи нервных импульсов, другие оказывают кардиотоксическое действие. Отмечено, что некоторые препараты, поступая в организм во время беременности, способствуют развитию отклонений в формировании тканевой структуры сердца в утробном периоде. Поэтому при изучении биологического действия и решении вопросов гигиенического нормирования результаты исследования возможного токсического действия пестицидов на сердечно-сосудистую систему могут оказаться определяющими при установлении ПДК и допустимых остаточных количеств их в объектах окружающей среды.
Следовательно, в современных условиях важны выявление и исследование возможного кар-диотоксического эффекта пестицидов, изучение
ранних стадий интоксикации, разработка методических подходов и схем надежного экспериментального исследования, что позволит научно обосновать гигиенические регламенты, сократить сроки исследования, изучить механизм биологического действия препаратов и разработать на этой основе профилактические мероприятия, ^ направленные на охрану здоровья населения.
В Московском НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана в последние годы изучается действие пестицидов на сердечно-сосудистую систему. В исследованиях широко применяются электрофизиологические, патоморфологические и элект-ронно-микроскопический методы. В институте разработана методическая схема углубленного морфологического изучения сердечно-сосудис-той системы при воздействии пестицидов на различных этапах гигиенического эксперимента. Схема включает комплекс цитоморфологичес-ких методов для изучения не только сердца и его сосудов, но и аорты, сосудов печени, почек и микроциркуляторного русла (на срезах сердца и пленочных препаратах подкожной клетчатки).
Использование комплескного, углубленного < методического подхода позволило установить^ особенности механизма биологического действия пестицидов, проследить некоторые закономерности изменений функционального состояния сердечно-сосудистой системы, исследовать в сравнительном аспекте токсическое действие препаратов, относящихся к различным классам химических соединений (ацетохлор, дианат, изо-фос-3, сумилекс). В результате получены данные, характеризующие состояние сердечно-сосудистой системы при действии пестицидов на организм теплокровных животных. Отмечено, что острое воздействие способствует в основном развитию сосудистых расстройств, на фоне которых возникают обменные и дистрофические изменения в сердце, печени, почках.
При хроническом введении пестицидов в дозах, равных 1/30—1/5000 ЬЭбо (в зависимости от средн.елетальцых. доз), результаты исследо-
вания биоэлектрической активности сердца крыс lit, показали волнообразный характер изменений — Наибольшие сдвиги наблюдались в ранние сроки воздействия — от 2 нед до 3 мес, а к 12-му месяцу при затравке всеми изученными дозами отмечена относительная стабилизация. Так, при действии изофоса-3 в большой дозе отмечались тахикардия, снижение амплитуды зубца R, удлинение интервала Q—Т. Дианат вызывал бра-дикардию, снижение амплитуды зубцов R и Р, удлинение интервала Q—Т. При введении меньших доз возникали аналогичные изменения, но они обнаруживались в более поздние сроки. Введение ацетохлора приводило к снижению амплитуды зубцов R—Т, начиная со 2-го месяца и до 6 мес воздействия всех доз; выраженность сдвигов зависела от дозы препарата. К окончанию опытов (12 мес) выявлено удлинение интервала Q—Т, что наблюдалось при действии всех изученных доз. Кроме того, при действии средней дозы возрастал систолический показатель.
Результаты параллельно проводившихся мор-фологических исследований сердца и сосудов коррелировали с показателями изменений биоэлектрических потенциалов сердца. Так, в начальные сроки изменения со стороны сосудов сердца были более выраженными, чем к окончанию опытов. Они характеризовались расширением артериол, мелких вен, набуханием эндотелия сосудов. Цитогистохимическое исследование аорты показало, что в ее стенке развивались структурные нарушения, изменялась проницаемость эндотелия; выраженность этих сдвигов зависела от концентрации введенных пестицидов. Наиболее выраженные изменения отмечались через 10 дней и 3 мес. Развитие метаболических и структурных изменений миокардио-цитов носило более выраженный характер к 3-му и б-му месяцам наблюдений. Через 10 мес отмечалось определенное уменьшение выявляе-1 мых ранее нарушений в миокарде. Динамичес-ч кое (10 дней, 3,6 и 10 мес) наблюдение показало, что в элементах сердечно-сосудистой системы развиваются компенсаторно-приспособительные реакции, направленные на восстановление тканевого гомеостаза: внутриклеточная регенерация миокардиоцитов, включение анаэробного гликолиза, увеличение числа функционирующих капилляров.
Сопоставление данных морфологического исследования сосудов, цитологического исследования аорты, состояния тучных клеток в миокарде и подкожной клетчатке показало, что при дей-стви относительно высоких доз пестицидов изменения сосудистой проницаемости обусловливались непосредственно токсическим действием изученных веществ на стенку сосуда, особенно
1 Исследования выполнены канд. мед. наук Б. Д. Абрамовым.
эндотелий, а также нарушением качественного и количественного состава тучных клеток. Известно, что функция тучных клеток прежде всего связана с секрецией ряда важнейших физиологически активных веществ (прежде всего гепарина и гистамина), участвующих в поддержании тканевого гомеостаза. Изменения проницаемости при действии более низких доз в основном были связаны с изменением состояния тучных клеток. Результаты исследования позволили установить, что в начальные сроки (10 дней и 3 мес) хронического воздействия пестицидов корреляционная связь между ранними изменениями эндотелия сосудов, микроциркуляторны-ми расстройствами и нарушениями структурно-метаболических отношений в миокардиоцитах дает возможность прогнозировать влияние токсических свойств препаратов на состояние сер-дечно-сосудистой системы.
Таким образом, изменения в элементах сердечно-сосудистой системы получают свое раззи-тие к 3-му месяцу наблюдений. В связи с этим для токсиколого-гигиенических исследований можно рекомендовать сокращение сроков изучения состояния сердечно-сосудистой системы при действии пестицидов на теплокровный организм до 3 мес.
Результаты морфологических исследований соответствуют данным электронной микроскопии 2. Следует подчеркнуть, что использование комплекса морфогкстохимических и электрон-но-микроскопического методов позволило более объективно установить изменения состояния элементов сердечно-сосудистой системы. При этом более рельефно выявляются дозовая и временная зависимости действия пестицидов.
Отмечено, что при воздействии относительно высоких доз изученных веществ, несмотря на различия химической структуры, развиваются стереотипные гетерогенные нарушения структуры и функции клеток, сосудистые и микроцир-куляторные расстройства. Однако при этом выявлены некоторые различия в выраженности эффектов: наибольшие нарушении были у животных, получавших дианат и ацетохлор, менее выраженные — у крыс, которым вводили изофос-3, сумилекс.
При исследовании влияние низких доз пестицидов обнаружены некоторые различия в особенностях их биологического действия на сердечнососудистую систему в зависимости от химического строения препаратов1.
Дианат вызывал глубокие изменения процессов окислительного фосфорилирования (снижение активности сукцинатдегидрогеназы, цито-хромоксидазы и аденозинтрифосфатазы), ведущие к развитию очагового склероза в миокарде (рис. 1 и 2).
2 Электронно-микроскспнческое исследование выполнено канд. бнол. наук М. В. Вендило.
ш
Рис. 1. Миокард контрольной крысы.
Здесь и на рнс. 2, 3 окраска гематоксилином и эозином Ув. 400.
Ацетохлор способствовал возникновению расстройств кровообращения, изменению метаболизма миокарда, выражавшемуся в усилении процессов окислительного фосфорилирования в начальные сроки воздействия (10 дней) и ослаблению их к 3—б-му месяцу наблюдения, что приводило к развитию дистрофических и некро-биотических процессов в миокардиоцитах. Электронно-микроскопическим исследованием установлено, что ацетохлор вызывал нарушение ультраструктуры миокардиоцитов, свидетельствовавшие об изменениях энергетического баланса в миокарде, №—К—Са обмена, а также очаговые повреждения сократительного аппарата миокардиоцитов, нарушения транскапиллярного обмена. Изофос-3 обусловливал нарушение тканевого дыхания, как следствие тканевой гипоксии, обусловленной сосудистыми расстрой-
Рис. 2. Миокард крысы после 6 мес ежедневного воздействия '/зо ЬОм дианата. Очаговый миокардиосклероз.
Рис. 3. Миокард крысы после 6 мес ежедневного воздействия 'До ЬЭ^ изофоса-3.
Лизис миокардиоцитов, межмышечный отек, очаговое исчезновение поперечной нсчерченности.
ствами, с последующим развитием очаговых ме-таболических повреждений миокарда (рис. 3). Сумилекс оказывал выраженное токсическое действие на сосуды сердца, печени почек, аор-ту, а также микроциркуляторное русло (нарушение проницаемости эндотелия сосудов, транссосудистого обмена), что обусловливало развитие дистрофических изменений в органах. При этом в начальные сроки воздействия изменения развивались преимущественно в терминальных сосудах, что вело к нарушениям сосудисто-тканевых отношений в миокарде.
Химические вещества, поступая в организм, могут вызывать патологические сдвиги не только у взрослых людей, но и оказывать отрицательное влияние на потомство. Частота заболеваний сердца в детском и юношеском возрасте достаточно велика. Однако в экспериментальных исследованиях почти не учитывается роль возрастного фактора в формировании сердечно-сосудистой патологии.
В настоящее время в институте разрабатываются методические подходы к оценке кардио-токсического действия пестицидов на животных ранних периодов онтогенеза и на эмбрионов при трансплантарном поступлении этих веществ. Исследования включают изучение биоэлектрической активности миокарда крысят и эмбрионов; в миокарде крысят оценивается также состояние некоторых биоэнергетических процессов. Пестициды вводят крысятам с первого дня жизни, исследования проводят в динамике (на 21, 30, 60 и 90-й дни). Эмбрионы изучают на 18—20-й день беременности самок.
Экспериментальные данные, полученные при изучении влияния сумилекса на состояние сердечно-сосудистой системы крысят, показали, что препарат в большой дозе вызывал (начиная со 2-го месяца воздействия) нестойкие изменения
Влияние сумилекса на биоэлектрическую активность миокарда крысят и эмбрионов
Показатель
Самцы
1/50 LDj, 1/500С LD50
Самки
1/50 LD50 1/5 0 0 0 LDS0
Эмбрионы
1/50 LD5i
1/5000 I-D5,
Частота сердечных сокращений Высота зубцов ЭКГ: R Р
Интервал Q — Т Систолический показатель
90*
±90* ±21** 60**, 90*
90**
90*
60*
21**, 60**, 90** 60*
90**
60**
Примечание. Одна звездочка — уменьшение показателя; две звездочки — увеличение показателя (при Р <0,05)3 ± тенденция; цифры —для проведения исследований; —отсутствие изменений.
биоэлектрической активности миокарда. Они сводились к снижению частоты сердечных сокращений у самцов обеих групп (3-й месяц опыта: контроль 590 ± 11 в минуту, опыт 528 ±13 в минуту, Р<0,05). На 2-м месяце наблюдения отмечено увеличение амплитуды зубца Р и снижение ее к 3-му месяцу (контроль 0,056 ± 0,009 мВ, опыт 0,10 ± 0,008 мВ при Р< 0,001; 0,09 ± ±0,007 и 0,06 ± 0,007 мВ соответственно), удлинение интервала <2—Т. В эти сроки наблюдения у самок обнаружены аналогичные изменения: брадикардия, стойкое снижение амплитуды зубца Р, увеличение систолического показателя. Описанные сдвиги наблюдались при действии большой дозы. Однократные нарушения показателей биоэлектрической активности отмечены при воздействии малых доз препарата (см.таблицу).
При биохимических исследованиях выявлено снижение активности цитохромоксидазы на 21-й и 60-й дни, увеличение активности лактатдегид-рогеназы в миокарде на 90-й день. В сыворотке крови при действии большой дозы обнаружено снижение уровня лактатдегидрогеназы. Указанные изменения свидетельствуют об определенных нарушениях и перестройке биоэнергетиче-с^, ских процессов в миокардиоцитах. ~ Транспланцентарное поступление сумилекса вызывало у эмбрионов изменение биоэлектрической активности, которые в определенной степени коррелировали с изменениями ее у крысят (брадикардия, изменение амплитуды зубцов Я и Р) при воздействии большой дозы. Введе-
ние малых доз пестицида привело к увеличению амплитуды зубца Р. Отмеченные нарушения свидетельствовали о метаболических изменениях миокарда.
Следовательно, сумилекс может поступать в организм эмбрионов трансплацентарно, оказывая при этом неблагоприятное влияние на показатели биоэлектрической активности сердца. Использование эмбрионов может быть одним из методических приемов, позволяющих выявлять возможный кардиотоксический эффект пестицидов в условиях ускоренного эксперимента. Кроме того, полученные данные могут быть использованы при анализе эмбриогенетических сторон сердечно-сосудистой патологии. Однако окончательные выводы по данному вопросу требуют накопления экспериментальных данных.
Таким образом, выполненные комплексные исследования с использованием современных методических приемов позволяют в ранние сроки выявлять закономерности изменений, особенности биологического действия пестицидов на сердечно-сосудистую систему, специфическую направленность, например сосудисто-троп-ный эффект и др.
Поступила 26.11.85
Summary. The cardiovascular system in rafs (mature animals, the litter and embryos) exposed to pesticides (ace-tochloride, dianate, isophos-3, sumilex) was studied. The data indicate lesions in the elements of the cardiovascular system depending on the concentration, exposure duration and chemical structure of the test compound.
