CC BY
13
THE EFFECT OF METHYLENE CHLORIDE ON GENERAL REACTIVITY OF THE
BODY IN an EXPERIMENT
M. B. Rappoport, A. G. Pines
The finding was that subacute and chronic intoxications with methylene chloride caused unstable and temporary changes in the body reactivity of albino rats. In presence of intoxication signs a number of reactivity indices may seem to become normal (leucocytic and protein content of the blood, the functioning of the hyposuprarenal system and that of the connective tissue). Such a state is attained as a result of the strain of compensation capacities of the body, followed by their subsequent exhaustion, as testified by changes in the type of reaction of the experimental animals in reply to an integral load such as a cooling stress. The observations pointed to the necessity of a wide use of functional loads in order to reveal the latent compensated shifts in the state of adaptation mechanisms.
УДК 613.6:669 + 615.916:546.341
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НА ОРГАНИЗМ ГИДРИДОВ
ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ С УЧЕТОМ ИХ ЭЛЕКТРОННОГО И КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
Канд. мед. наук И. Т. Брахнова, Г. А. Шкурко
Институт гигиены труда и профзаболеваний, Киев
Гидриды соединения металлов и неметаллов с водородом используются для получения порошков чистых металлов, в самолетостроении и других отраслях промышленности (К. Маккей; M. М. Антонова). Единичные данные свидетельствуют о высокой токсичности некоторых гидридов, в частности германия, мышьяка, олова, висмута, сурьмы, теллура и др. (И. Н. Кальсада, и др.). Гидриды переходных металлов в гигиеническом отношении не изучены. Вместе с тем не исключена возможность контакта работающих с ними в промышленных условиях.
В связи с этим мы провели сравнительные исследования фиброгенного и общетоксического действия пыли гидридов металлов IV группы — титана (TiH2), циркония (ZrH2) и гафния (HfH2). Опыты ставили на 130 белых крысах весом 150—200 г, которым эти вещества вводили интратрахеально по 50 мг обычным способом. Затравку TiH2 дополнительно производили ингаляционным путем в камере В. Б. Латушкиной при концентрации 1—10 мг/м3 (средняя 8^0,17 мг/м3). За состоянием животных наблюдали на протяжении 1,3 и 6 месяцев. Количественную оценку фиброгенного действия проводили по содержанию оксипролина в легочной ткани по методу Неймана и Логана (1950), усовершенствованному Хвапилом (1960).
Общетоксическое действие устанавливали по изменению содержания SH-групп в крови, сыворотке, тканях внутренних органов и головном мозге, а также активности сукциндегидрогеназы в печени, количества пировн-ноградной кислоты в крови, активности щелочной фосфатазы и трансфераз сыворотки крови. Внутренние органы животных подвергали патологоморфо-логическим исследованиям. Полученные данные были обработаны методом вариационной статистики и представлены в таблице.
Установлено, что гидриды переходных металлов обладают слабо выраженным фиброгенным и общетоксическим действием. Содержание оксипролина в легочной ткани подопытных животных увеличивалось максимально через 3 месяца; уровень TiH2 составил 927^:79 мг%, ZrH2 — 796:2: 2=93 мг% и HfH2 — 760^=80 мг%, т. е. был на 31—53% выше, чем у контрольных животных, или в 5—6 раз меньше, чем при введении БЮ2. При интратрахеальном введении TiH2 отмечалось лишь небольшое снижение содержания SH-групп в крови, сыворотке и печени, которое оказалось статистически незначимым. При ингаляционном введении TiH2 содержание SH-групп через 6 месяцев понизилось в крови на 55% и в сыворотке на 45%, а в тканях печени и сердце на 36%.
Гидрид циркония вызывал достоверное понижение содержания ЭН-групп в крови и тканях внутренних органов только через 6 месяцев, а гидрид гафния ,уже через 3 месяца. В тканях сердца и мозга при воздействии гидридов в отдельных случаях даже повышалось содержание БН-групп, что свидетельствовало о более значительных деструктивных изменениях в белковых молекулах (Б. И. Гольд-штейн). Таким образом, наиболее выраженное понижение ЭН-групп наблюдалось под влиянием ШН2, а затем 2гН2; наименее выраженным действием обладает "ПН2.
Активность сукцин-дегидрогеназы в первые месяцы опыта имела тенденцию к понижению, тогда как в более поздние сроки при воздействии и
ШН, она была выше, чем у контрольных животных,— соответственно на 65 и 52% (Р< 0,05). Гиперфункция сукциндегирогеназы, по-видимому, связана с более существенным блокированием БН-групп на поздних стадиях интоксикации и косвенно свидетельствует о возможном нарушении окислительно-восстановительных процессов в организме.
Количество пирови-ноградной кислоты в сыворотке крови подопытных животных не отличалось от содержания ее у контрольных.
Повышение активности щелочной фосфата-зы и аминотрансфераз,
•е-
Л
I
£
СП
5
3 й я и л я НЛ СО Й Я «2*. аз ц а> ю ц га озоо ^ г-
ктивнос НОЙ фОС1 (в мг%} СО +1 +1 £сз +1 V® +1 о см — +1 СМ — см II СМ —
< 9 о ч в а - +| ~-т +1 —-о II со о +1 "-о О» +1 — +1 <М Т1 — СЧ }| —
Активность 1н-аминотрансфс-зы (в мкг ПК) со т 00 ем о ю с-» —' ю _ II д+1 ад зт; « 55 -я -д « " см — оз
СО
* о. (а В ев X со X к о о - «58 §г
о х = £ 5 е « о с; СО 57± ±4,5 129 67± ±4,7 1591 63± ±5,8 143 79± ±4,8 179
■ й-в-2 «"и; о = * н «5 т СО ы о СО
О а я я а со о. - ,. СМ ,, , | ю ,, СО _ +1 ец-см +1 (Со +1 ^Г— +1 с^-Й сп^аз^уГгаоТТгаооу^ с*з+| ■»+! — >5+1 — со+| —
3 » ш X н о я и о с. СО •ч- оо оо г-
н £ II? ахх я о с. с» со + 1 00 - +1 СМ +1 3 О +1 3 Я 3+1 +1*3+1*3+12 ^ ^ ш
г* X >. о - со сл со оо со Ю со со ю II ю II II Я о о см ооД оз Д 2 — — Ю О ГГ ю «о
2 •V» О35 = о я ^ (о ■с — Ю со г- -СО - см — - +1 й +1 §3+1 - +1 й оз 52 оз _ см ~ г~- _ О м- — о — оз оо о
3 « X = а> и ч 4 о со +|£сЬ+|2со+13:М1£со оз 00 г—
я о £ О - §м +1 - га +1 ~ £ +1 ~ га +1 — г*- 00 ю со
Средняя величина и их ошибки Л1±/п В % к контролю Л1±т в % к контролю М—т в % к контролю Л1±ш в % к контролю
Вводимое вещество Т1Н, Т1Н, концентрация 1—10 мг (м3) 2гН, НШ,
свидетельствующей о поражении функции печени, было наиболее выражено после введения ШН2, а также при ингаляционном воздействии ТЧН2. При этом активность щелочной фосфатазы и аспартат-аминотрансферазы изменялась в более ранние сроки опыта, тогда как в активности аланин-аминотрансферазы отмечались выраженные сдвиги лишь через 6 месяцев.
Таким образом, гибриды переходных металлов IV группы обнаруживают токсический эффект, вызывая изменение ряда биохимических показателей, свидетельствующих о нарушении белкового обмена и окислительно-восстановительных процессов, а также функции печени.
Данные биохимических исследований согласуются с результатами пато-логоморфологических наблюдений. При гистологическом исследовании1 внутренних органов подопытных животных обнаружены изменения, приблизительно одинаковые по характеру. В легочной ткани наблюдалось утолщение межальвеолярных перегородок за счет гиперплазии ретикулярных, гистиоцитарных клеток и фибробластов, полнокровие сосудов, вокруг которых наблюдалось скопление лейкоцитов, формирование клеточно-пы-левых узелков, достигавших через 6 месяцев после ингаляционного поступления пыли Т1Н2 более крупных размеров. Под влиянием 2гИ2 клеточно-пылевые узелки возникали через 3 месяца. При воздействии ТШ2 в печени отмечалась паренхиматозная, а под влиянием 2гН2 и ШН2 — жировая дистрофия. В сердце возникали очаги набухания мышечных волокон, в почках — выраженное набухание эпителия извитых канальцев и эндотелия капилляров почечных клубочков. Под воздействием 2гН2 эпителий извитых канальцев полностью закрывал их просветы. Интрафолликулярная ткань селезенки была гиперплазирована за счет ретикулярных клеток и содержала мелкие глыбки черно-бурого пигмента.
Сопоставляя полученные нами результаты с данными литературы (О. Я. Могилевская; М. А. Жилова и А. А. Каспаров) о действии на организм металлов, можно заключить, что гидриды оказывают более выраженный токсический эффект. Гидрид титана в концентрации 1—10 мг/м3 при ингаляционной затравке животных на протяжении 6 месяцев вызывал изменения биохимических показателей, а также морфологические нарушения во внутренних органах. Поэтому ПДК Т1Н2 должна быть ниже той, которая установлена для титана и его двуокиси. ПДК ZrH2 и ШН2, оказавшихся более активными по сравнению с Т1Н2, а также по сравнению с цирконием, гафнием и их окислами, должна быть ниже той, которая установлена для указанных металлов и их окислов.
Результаты исследования токсических свойств гидридов сопоставлены с их электронным и кристаллическим строением, поскольку было установлено повышение токсичности ряда веществ с увеличением доли нелокализо-ванных электронов и при понижении симметрии кристаллической решетки (И. Т. Брахнова и Г. В. Самсонов). Согласно современным представлениям (К. Маккей, Г. В. Самсонов и соавт., и др.), при взаимодействии атомов водорода с атомами металлов происходит реакция рекомбинации. Часть атомов водорода имеет стабильную 5г-электронную конфигурацию, а другая часть находится в ионном состоянии и имеет полузаполненную 5г-кон-фигурацию; иначе говоря, существует электронное равновесие:
Атомы металлов, являющиеся донорами, частично передают свободные электроны водороду со смещением существующего равновесия вправо. При этом у атомов металлов повышается статический вес стабильных с!6-электронных конфигураций, а у атомов водорода образуются химически стабильные инертные 5*-состояния. При взаимодействии атомов титана, имеющих значительную долю нелокализованных электронов, происходит
1 Патологоморфологнческие исследования выполнены при консультации проф.
М. Б. Рапопорта.
наиболее полный обмен с образованием высокого статического веса с!5-и 52-электронных конфигураций. У циркония и тем более у гафния ввиду повышения энергетической стабильности с увеличением главного квантового числа передача валентных электронов происходит в меньшей степени. В связи с этим остается значительная часть нелокализованных электронов у атомов металла и активных Б'-электронов водорода, которые могут участвовать в окислительно-восстановительных и других реакциях организма.
Отмеченная зависимость в изменении токсичности гидридов соответствует выявленной ранее закономерности о повышении токсических свойств веществ с понижением степени симметрии их кристаллической решетки (И. Т. Брахнова). Так, если у гидрида титана кристаллическая решетка соответствует кубической сингонии, то гидриды циркония и гафния имеют соответственно тетрагональную и ромбическую структуру.
Выводы
1. Гидриды переходных металлов обладают слабо выраженным фибро-генным действием, которое в 5—6 раз меньше, чем фиброгенное действие Si02.
2. Под влиянием гидридов металлов выявлены пневмокониотические изменения в легочной ткани и дистрофические нарушения в паренхиматозных органах.
3. Гидриды вызывают биохимические изменения, свидетельствующие о нарушении белкового обмена, окислительных процессов и функции печени.
4. В соответствии с токсическими свойствами ПДК TiH2, ZrH2 и HfH2 должны быть ниже тех, которые установлены для образующих эти гидриды металлов и их окислов.
5. Токсичность гидридов металлов IV группы коорелирует с их электронной и кристаллической структурой.
ЛИТЕРАТУРА. Брахнова И. Т., Самсонов Г. В. Порошковая металлургия, 1966, № 9, с. 101. — Брахнова И. Т. Гиг. труда, 1969, № I, с. 26. — Гольдштейн Б. И. О влиянии сульфгидрильных групп на биологические свойства тканевых белков. Киев, 1955. — Жилова И. А., Каспаров А. А. В кн.: Новые данные по токсикологии редких металлов и их соединений. М., 1967, с. 98, с. 152 — К а л ь с а д а И. Н., Гиг. труда, 1961, № 3, с. 24. — M о г и л е в с к а я О. Я. В кн.: Токсикология редких металлов. М., 1963, с. 71.—Самсонов Г. В., Антонова М. М., Морозов В. В. Порошковая металлургия, 1970, № 4, с. 66.
Поступила 1/111 1971 г.
HYGIENIC ASSESSMENT OF THE EFFECT PRODUCED ON THE BODY BY TRANSITIONAL METAL HYDRIDES WITH DUE REGARD FOR THEIR ELECTRONIC AND CRYSTAL STRUCTURE
I. T. Brakhnova, G. A. Shkurko
Transitional metal hydrides were shown experimentally to have a slight fibrogenic action. The toxicity of the IVth group of metal hydrides correlated with their electronic and crystal structure.
