CC BY
5
Они были родоначальниками всех лучших традиций журнала «Гигиена и санитария». Алексеи Николаевич Сысин всю свою жизнь связал с журналом, одинаково плодотворно работал в нем при разных составах редакционной коллегии. Ему принадлежит наибольшее число публикаций в журнале.
Редакционная коллегия журнала и в дальнейшем будет принимать все меры к оперативному освещению в журнале актуальных проблем гигиенической науки и важнейших вопросов санитарной практики.
Поступила 23.03.82
УДК 614.7
Н. Н. Цапкова
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ СИСТЕМЫ УНИВЕРСАЛЬНЫХ БИОХИМИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ НЕКОТОРЫХ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
НИИ общей и коммунальной гигиены, им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
На современном уровне развития гигиены окружающей среды особенно важное значение приобретает целенаправленный поиск универсальных критериев оценки разных видов биологического действия независимо от природы того * или иного фактора окружающей среды и путей поступления их в организм. Подобные критерии — физиологические, биохимические, морфологические, иммунологические и др.— играют большую роль в установлении и прогнозировании ранних предпатологических изменений в состоянии здоровья населения в зависимости от загрязнения окружающей среды с учетом соче-танного влияния на организм человека химических, физических и биологических факторов (Г. И. Сидоренко, Р. В. Меркурьева).
В последние годы в НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР проводится работа по экспериментальному обоснованию системы биохимических критериев оценки различных биологических эффектов факторов окружающей среды с целью рекомендации их для практического использования при изучении состояния здоровья населения (Р. В. Меркурьева и соавт., 1978, 1981).
В настоящей работе представлены результаты экспериментального поиска дополнительных и универсальных биохимических критериев оценки гепато- и нейротоксического эффекта на основе сравнительного изучения состояния органелло-специфических ферментов внутриклеточных структур и обмена сиалогликопротеидов с последующей апробацией наиболее информативных тестов в натурных условиях.
Выявление дополнительных биохимических критериев ранних проявлений гепатотоксическо-го действия проводили на моделях изолированного воздействия химического канцерогена — ни-трозодиметиламина, анилина, комбинированного действия анилина и нитрозоднметиламина. Для установления биохимических критериев нейро- и гепатотоксического эффекта использована также
модель «алкоголизма» (Р. М. Меркурьева и соавт., 1980).
О выраженности гепатотоксического эффекта судили по данным морфологических исследований, а о проявлении нейротоксического эффекта — по результатам нейрофизиологических исследований
Изолированное действие нитрозодиметилами-на. Эксперимент выполнен на беспородных крысах-самцах массой 150—200 г, которым однократно внутрижелудочно вводили нитрозодиме-тиламин в дозе 30 мг/кг. Исследования проводили через 24, 48, 72 ч после введения нитрозоднметиламина. Животных умерщвляли методом декапитации (здесь и при использовании следующих моделей).
Изолированное действие анилина. В эксперименте использованы беспородные белые крысы-самцы массой 220—250 г. Животные получали 4 нед с питьевой водой анилин в концентрации 400 мг/л.
Комбинированное действие анилина и нитро-зодиметиламина. Эксперимент выполнен на беспородных белых крысах-самцах массой 220— 250 г. Животным, получавшим 4 нед с питьевой водой анилин в концентрации 400 мг/л, однократно внутрижелудочно вводили нитрозодиме-тиламин (30 мг/кг). Исследования проводили через 24, 48, 72 ч после введения нитрозодиме-тиламина.
Модель «алкоголизма». Эксперимент выполнен на белых крысах-самцах линии Вистар массой 130—180 г, содержавшихся на стандартном рационе питания. Крысы потребляли в течение 30 дней 20 % раствор этанола в условиях сво-
1 Морфологические исследования выполнены в лаборатории морфологии (руководитель — канд. мед. наук Т. И. Бонашевская) НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. И. Сысина АМН СССР, нейрофизиологические — в лаборатории мотивации (руководитель — канд. мед. наук А. В. Котов) Института нормальной физиологии им. П. К. Анохина АМН СССР.
бодного выбора воды и алкоголя. Параллельно проведен комплекс нейрофизиологических и биохимических исследований в различных отделах головного мозга, ответственных за основные поведенческие реакции организма при алкоголизме,— коре головного мозга, субфорни-кальной области гипоталамуса, ретикулярной формации среднего мозга (К. В. Судаков и соавт.).
В гомогенатах печени, головного мозга и сыворотке крови определяли общую активность маркерных ферментов лизосом — ß-галактозида-зы и ß-глюкуронидазы, митохондрий — малатде-гидрогеназы, эндоплазматической сети — ацетил-эстеразы по методу А. А. Покровского и соавт. Активность ферментов выражали в микромолях в минуту на 1 г ткани или 1 мл сыворотки крови.
Содержание структурного компонента сиало-гликопротеидов — Ñ-ацетилнейраминовой кислоты — определяли по методу, модифицированному Р. В. Меркурьевой и Е. Á. Базановым, и выражали содержание в микрограмм-процентах.
Активность преимущественно цитоплазматиче-ского фермента — лактатдегидрогеназы — определяли по методу Н. Г. Зериова и Ю. А. Юркова и выражали в единицах Вроблевского на 1 мг ткани или 1 мл сыворотки крови.
Учитывая то, что углеводсодержащие биополимеры играют важную роль в архитектонике и стабильности биологических мембран, защитных реакциях соединительнотканных структур, в осуществлении функции печени и почек, процессах проницаемости и других жизненно важных проявлениях организма в норме и при воздействии факторов окружающей среды (Р. В. Меркурьева, 1980), мы провели биохимическое определение экскреции гексуроновых кислот — основных углеводных компонентов гликозаминогли-канов, а также кератансульфата и гексоз глико-пептидов с мочой крыс. Гексозы гликопептидов определяли по методу Holt в модификации Р. В. Меркурьевой (1963), гексуроновые кислоты— по методу Dische (1947) в модификации Bitter и Muir (1965), кератансульфат (по галактозе)— антроновым методом Holt (1959) в модификации Р. В. Меркурьевой (1973). Экскрецию данных соединений исследовали в суточной моче крыс и выражали в микрограммах.
Результаты обработаны статистически по методу Стыодента. Определение критериев проведено на основании корреляционного анализа между достоверным изменением (Р<0,05) изучаемых биохимических показателей в тканях печени, головного мозга и тех же параметров в сыворотке крови экспериментальных животных.
Проведенные нами исследования позволили установить универсальность некоторых ранее описанных (Р. В. Меркурьева и соавт., 1981), а также ряда дополнительных биохимических критериев в доступных биологических жидкостях
у человека — сыворотке крови и моче — для оценки метаболических проявлений гепато- и нейротоксического эффекта различных химических факторов окружающей среды. Так, при со-четанном гепато- и нейротоксическом действии этанола достоверное увеличение содержания Ы-ацетилнейраминовой кислоты в сыворотке крови крыс в среднем в 4,5 раза (до 354,6± м ±66,9 мг%; Р<0,001) коррелирует с выраженным ее накоплением в печени (до 290,5± ±68,0 мг%), что в 3,6 раза выше по сравнению с контролем (коэффициент корреляции — г = = +0,97, Р<0,05), а также с увеличением ее содержания в 2—3 раза в исследованных отделах мозга (г=+0,7—0,9, Я<0,01). Эти изменения сопряжены с десинхронизацией биоэлектрической активности (в частности, в субфорнн-кальной области гипоталамуса) как экстремально проявляющейся усиленной деятельностью этого отдела головного мозга, участвующего в формировании алкогольной мотивации (А. В. Котов и Л. Ф. Келешева).
На ранних стадиях проявления гепатотоксиче-ского действия анилина, нитрозодиметиламина, а также при их комбинированном поступлении в 4 организм накопление Ы-ацетилнейраминовой кислоты в печени, как и при действии этанола, статистически достоверно коррелирует с изменением ее содержания в сыворотке крови (г = = +0,5—0,8, Р<0,01).
Таким образом, накопление Ы-ацетилненрами-новой кислоты в сыворотке крови может быть отнесено к универсальным биохимическим критериям оценки гепато- и нейротоксического эффекта, поскольку является характерным признаком, независимым от вида изученных нами химических веществ, в том числе ранее описанных — сероуглерода, четыреххлористого углерода (Л. И. Бушинская).
К числу универсальных критериев гепато- и нейротоксического эффекта изучаемых химических факторов, согласно нашим данным, наряду с Ы-ацетилнейраминовои кислотой может быть отнесено также изменение активности ключевого фермента гликолиза — лактатдегидрогеназы в сыворотке крови. Так, при нейротоксическом эффекте этанола активность лактатдегидрогеназы в исследованных отделах головного мозга крыс снижалась в среднем на 42—76%. что достоверно коррелировало (г=+0,85—0,93) с понижением активности данного фермента в сыворотке крови на 45 % (до 484,7±58,7 ЕД/мл, Р< <0,001) по сравнению с контролем (889,0± ±39,1 ЕД/мл). Наряду с этим в ранние сроки развития гепатотоксического эффекта обнаружена достоверная корреляция между повышением активности лактатдегидрогеназы в печени в среднем на 20 % и в сыворотке крови животных в 2 раза при комбинированном действии анилина и нитрозодиметиламина (г =+0,9, Р<0,001).
Нами показана универсальность таких биохимических критериев оценки гепатотоксического действия, как ацетнлэстераза, (5-глюкуронидаза, которые были ранее установлены лишь при изолированном действии нитрозодиметиламина (С. И. Долинская), а, согласно полученным нами данным, также и при комбинированном воздействии анилина и нитрозодиметиламина.
В качестве дополнительного биохимического критерия оценки гепатотоксического эффекта может быть использовано повышение активности митохондриального фермента — малатдегидро-геназы — в сыворотке крови. Так, на ранних этапах развития гепатотоксического эффекта анилина в комбинации с нитрозодиметиламином активность малатдегидрогеназы в печени крыс снижалась в среднем на 33% (Р<0,01)—до 27,6±0,6 мкмоль/мнн/г, что сопровождалось повышением ее в сыворотке крови в 2,8 раза — до 2,04±0,26 мкмоль/мин/мл по сравнению с контролем (соответственно 41,5±2,6 мкмоль/ /мин/г и 0,73±0,09 мкмоль/мин/мл; г= —0,68, Р<0,05). По-видимому, этот эффект связан с лабилизацией мембран митохондрий печени и выходом малатдегидрогеназы в кровь, что описано ранее (Р. В. Меркурьева и соавт., 1980). Наряду с описанными изменениями в печени и сыворотке крови в ранние сроки развития гепатотоксического эффекта анилина и нитрозодиметиламина отмечено выраженное повышение экскреции углеводсодержащих биополимеров с мочой, в том числе гексуроновых кислот, гексоз гликопептидов в среднем в 1,7—2,3 раза (Р< <0,001) по сравнению с контролем. Усиленное выведение с мочой указанных компонентов соединительнотканных структур сопровождалось, согласно результатам гистохимических исследований, снижением содержания гликозаминогли-канов в центре печеночных долек.
Таким образом, изложенные материалы биохимического, морфологического и нейрофизиологического исследований позволяют рекомендовать систему биохимических тестов в сыворотке крови как у экспериментальных животных, так и у обследуемых людей для оценки ранних метаболических проявлений гепатотоксического эффекта в следующем порядке по приоритетности показателей: содержание М-ацетилнейрамн-новой кислоты, активность лактатдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, ацетилэстеразы, р-глюку-ронидазы. Для оценки нейротоксического эффекта рекомендуем определять в сыворотке крови содержание Ы-ацетилнейраминовой кислоты и активность лактатдегидрогеназы.
Учитывая данные ранее проведенных исследований, а также полученные нами материалы, считаем целесообразным более широко использовать в гигиенических исследованиях определение экскреции гексуроновых кислот, кератан-сульфата, гексоз гликопептидов с мочой в качестве дополнительных неспецифических тестов
для оценки ранних метаболических признаков гепатотоксического эффекта.
Проведенные нами испытания рекомендуемых универсальных биохимических критериев оценки ранних неспецифическнх проявлений метаболических реакций при обследовании детей подтвердили высказанные предположения о гигиенической значимости описанной системы биохимических показателей для оценки ранних проявлений неблагоприятных эффектов под влиянием различных загрязнений окружающей среды.
Учитывая сведения литературы (Г. И. Сидоренко и Р. В. Меркурьева) и собственные наблюдения, считаем целесообразным дальнейшую разработку, совершенствование и апробацию системы неспецифических биохимических тестов в гигиенических исследованиях при изучении состояния здоровья населения в зависимости от загрязнения окружающей среды.
Литература. Биохимические методы исследования в клинике. Под ред. А. А. Покровского. М., 1969.
Бушинская Л. И. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М., 1978, вып. 6, с. 56—57.
Долинская С. И. — Сборник трудов НИИ санитарии и гигиены им. Г. М. Натадзе, 1979, т. 15, с. 245—247.
Зернов Н. Г., Юрков Ю. А. Биохимические исследования в педиатрии. М., 1969, с. 218—220.
Котов А. В., Келешева Л. Ф. О роли латеральной области гипоталамуса в формировании специфической мотивации к приему алкоголя. Рукопись депонирована во ВНИИИМИ МЗ СССР № 1677—78.
Меркурьева Р. В. Гликозаминогликоны и гликопротеиды при некоторых заболеваниях и повреждениях опорно-двигателыюго аппарата. Автореф. дис. докт. М., 1973.
Меркурьева Р. В. — Ж. гиг., эпндемнол., мнкробиол., 1978, т. 22, № 4, с. 367—373.
Меркурьева Р. В., Базанов Е. А. — Вопр. мед. химии, 1968, № 1, с. 95—98.
Меркурьева Р. В., Красовский Г. П., Бурмантова Н. П. и др.— Гиг. и сан., 1980, № 1, с. 25—28.
Меркурьева Р. В., Литвинов Н. П.. Прокопенко Ю. И. и др.— Там же, 1981, № 9, с. 22—25.
Меркурьева Р. В., Литвинов Н. П., Шатерникова И. С. и др.— г. деэ. Нуй., 1980, Вс1. 26, Б. 197—199.
Покровский А. А., Щербакова А. И, — В кн.: Биохимические методы исследования в клинике. М., 1968, с. 164— 167.
Сидоренко Г. И., Меркурьева Р. В. — В кн.: Медицинские проблемы охраны окружающей среды. М., 1981, с. 65— 73.
Сидоренко Т. И., Меркурьева Р. В. — Гиг. и сан., 1981, № 8, с. 8—12.
Судаков К. В., Котов А. В., Келешева Л. Ф. — Докл.
' АН СССР, 1979, т. 246, № 1, с. 243—246.
Цапкова Н. И. — В кн.: Современные проблемы гигиенической регламентации и контроля качества окружающей среды. М., 1981, с. 130—133.
Поступила 12.01.82
Summary. The experimental evidence obtained permits recommending a system of biochemical criteria for the assessment of nepatoneurotoxic effects which can be detected in the liver tissue, the brain, the blood serum and the urine of laboratory animals, as well as in the human biological fluids in studies on the health status of population in relation to environmental pollution.
