CC BY
5
УДК 613.32+614.7771:546.23]-074
Ю. В. Новиков, С. И. Плитман, Н. И. Карасева, Е. П. Зайцева
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЕ СЕЛЕНА В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ РАЗНОЙ ЖЕСТКОСТИ
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмаиа
До недавнего времени при оценке биологического действия селена господствовал постулат «чрезвычайной токсичности». Описаны токсикозы, встречающиеся у животных, потреблявших растения — концентраторы селена, например «щелочная болезнь», «вертячка». Среднесмер-тельная доза, по данным различных авторов, составляет 13—16 мг/кг.
Одновременно с этим имеются сведения о неблагоприятном влиянии на человека и животных дефицита селена. Признаки дефицита отмечены при валовом поступлении его менее 0,0008 мг/кг. При этом развиваются некроз печени, нефроз, дегенеративные изменения сердечной мышцы и скелетной мускулатуры, электрокардиографические изменения по типу инфарктных.
Большинство исследователей склонны считать, что существуют оптимальные дозы селена, которыми следует считать 0,0025—0,0033 мг/кг. В работах последних лет убедительно доказано положительное влияние на организм человека соединений селена в сравнительно небольших дозах (0,05—0,1 мг/кг). Прежде всего установлено, что селенсодержащие вещества способствуют синтезу белка, РНК, ДНК в клетке и тем самым улучшают адаптацию организма к неблагоприятным факторам [L, 3, 5]. При воздействии указанных доз наблюдаются улучшение углеводно-фосфорного обмена, антигистаминный и антиаллергенный эффект, антиканцерогенное действие, позитивное влияние на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы. Положительная биологическая функция селена обусловлена тем, что селен входит в активный центр глута-тионпероксидазы, обеспечивающей разрушение высокотоксичных перекисей в организме.
Норматив селена для питьевой воды в США составляет 0,01 мг/л и отличается от принятого в СССР в 10 раз. Согласно данным литературы, даже пятикратное увеличение норматива не вызывает отрицательного влияния на организм человека, в связи с чем предлагается повысить в США норму содержания селена в питьевой воде до 0,05 мг/л [13].
Имеющееся противоречие между нормативом селена в питьевой воде в СССР (0,001 мг/л) и последними данными о биологической значимости селена послужило основанием к проведению экспериментальных и натурных исследований по обоснованию норматива.
На современном этапе уточнение норм содержания веществ в питьевой воде не может рассматриваться изолированно от других факторов,
формирующих ее качество. Это относится прежде всего к жесткости, которая обусловлена концентрацией солей кальция и магния. В литературе [10, 12] отмечено увеличение токсичности таких элементов, как кадмий, свинец, мышьяк, при их поступлении в организм с водой жесткостью 1 мг-экв/л и менее. В то же время в СССР некоторые водоисточники отличаются низкой жесткостью (менее 1 мг/экв/л).
Основными предпосылками к проведению исследований являлись: широкое распространение водоисточников (особенно в развивающихся регионах Сибири и Дальнего Востока) с содержанием селена выше существующего норматива и возникающая в связи с этим ситуация отказа от их использования, что в ряде случаев приводит к значительным дополнительным затратам по изысканию новых источников; противоречивые данные о максимально допустимом содержании селена в питьевой воде; отсутствие исследований по оценке здоровья населения, потребляющего воду с различным количеством селена.
В связи с этим возникла необходимость в условиях эксперимента, жестко лимитирующего такие факторы, как доза и время воздействия, жесткость и пищевой рацион, оценить характер и степень воздействия различных уровней селена, включая прежде всего обнаруживаемые в водоисточниках.
Проведение экспериментальных исследований по нормированию селена в питьевой воде было связано с рядом трудностей методического характера и объясняется тем, что поступление его с пищей значительно выше, чем с водой. Потребности организма в селене на 90 % удовлетворяются за счет поступления «пищевого» селена, а 10% приходится на долю «водного».
С целью наибольшего приближения к естественным условиям экспериментальные исследования по обоснованию допустимой концентрации селена в питьевой воде проводили на фоне его оптимального поступления с пищевыми продуктами. Этим требованиям из трех изученных рационов лабораторных животных отвечал рацион, состоящий в основном из брикета № 1 (селена 0,0027 мг/кг). Неоднозначно решался вопрос о введении селенистокислого натрия. В подостром эксперименте вследствие наличия специфического запаха его растворов в больших концентрациях применяли введение зондом. В хроническом эксперименте он поступал с имитатами питьевой воды различной жесткости. Имитаты питьевой воды жесткостью 0,5 и 7 мг-экв/л, соответствую-
щей экстремальным уровням этого показателя питьевых вод в обследованных населенных пунктах, готовили по методике Л. И. Эльпинер и Ю. Б. Шафирова [9].
Экспериментальные исследования включали подострый опыт и две серии хронического. Основными задачами подострого эксперимента были оценка кумулятивных свойств селена и определение доз, подлежащих изучению в хроническом опыте. В подостром эксперименте продолжительностью 30 дней изучено воздействие Vioo, Viooo и Vio ооо LD50. Проведено наблюдение за общим состоянием, поведением, водопотреблением и массой тела животных. Определяли уровень SH-групп (общерастворимых, свободно реагирующих, белково-связанных), активность трансами-наз (АЛТ, ACT) и холинэстеразы. Все эти показатели являлись информативными, что послужило основанием для контроля их в хроническом эксперименте. Оценка кумулятивности была проведена по методу Г. Н. Красовского и соавт. [4]. Отношение среднесмертсльной дозы к минимально действующей составило 170, что позволило отнести селен к среднекумулятивным веществам. Это подтвердили данные определения его в тканях и биологических средах организма: в ткани печени и почек (выбор органов связан с особенностями метаболизма и выведения селена из организма) не обнаружено существенной разницы в его уровне.
На основании полученных данных о количестве свободных SH-групп после 30-дневного воздействия селенистокислого натрия в указанных дозах рассчитаны дозы, подлежащие изучению в хроническом эксперименте. С этой целью применена методика вероятностной оценки эффективных и подпороговых доз при учете эффектов в градированной форме, разработанной Б. М. Штабским и соавт. [7]. Недействующей расчетной дозой явилась 0,00074 мг/кг (0,00056— 0,0009 мг/кг), что соответствует концентрации 0,015 мг/л (0,01—0,02 мг/л). Выбор доз для изучения в хроническом эксперименте был основан не только на результатах, полученных расчетным путем, но и на данных натурных исследований, согласно которым имеется значительное количество водоисточников с содержанием селена в них до 0,005 мг/л.
Хронический эксперимент проведен в течение 6 мес на беспородных белых крысах-самцах.
В I серии опытов животные получали питьевую воду жесткостью 7 мг-экв/л, во II — жесткостью 0,5 мг-экв/л. В каждой серии были испытаны дозы 0,00005 мг/кг (0,001 мг/л), 0,00025 мг/кг (0,005 мг/л) и 0,0005 мг/кг (0,01 мг/л) селенистокислого натрия (в пересчете на селен). Оценено более 30 показателей, отражающих состояние белкового, минерального и жирового обмена, сердечно-сосудистой и нервной систем, морфологическую картину внутренних органов (табл. 1 и 2).
Таблица i
Результаты хронического воздействия селена при жесткости питьевой воды 7 мг-экв/л
Показатели Доза селена. мг/кг
0.00005 0.00025 0.0005
SH-группы крови: общие
белково-связанные свободно реагирующие SH-группы гомогенатов печени: общие
свободно реагирующие Аминотрансферазы сыворот ки крови: аланиновая аспарагиновая Аминотрансферазы гомогенатов печени: аланиновая аспарагиновая Щелочная фосфатаза: сыворотки крови гомогенатов печени Катал аза Гнстамин Гемоглобин Эритроциты Холестерин Магний Кальций Натрий Калий Селен Масса тела СПП ЭКГ
Коэффициенты массы внутренних органов
Примеч ание. Здесь и в табл. 2 +++ выраженные изменения, ++ умеренно выраженные изменения, + слабо выраженные изменения, — отсутствие изменении.
На всем протяжении эксперимента у животных, потреблявших селен во всех 3 дозах и независимо от уровня жесткости воды, не отмечено изменений активности каталазы, щелочной фос-фатазы, ACT сыворотки крови и гомогенатов печени, АЛТ, количества SH-групп гомогенатов печени, содержания холестерина, магния, кальция, натрия, суммапионно-порогового показателя (СПП) по сравнению с контрольными животными. По общему состоянию, водопотреблению, массе тела подопытные крысы также не отличались от контрольных.
Отмечены сдвиги показателей, характеризующих белковый обмен. Так, наблюдалось неоднократное увеличение общих и белково-связанных тиоловых групп в серии с «мягкой» водой у крыс всех опытных групп по сравнению с контролем. Изменения количества SH-групп у животных, потреблявших «жесткую» воду, были однократными. Так, в группе, где испытана доза 0,00005 мг/кг, они возникли на 6-м месяце, в то время как в 2 других группах — на 4-м месяце.
+
+
+
+
++
+ +
+ +
++
Таблица 2
Результаты хронического воздействия селена при жесткости питьевой воды 0,5 мг-экв/л
Показатели Доза селсна, мг/кг
0,00005 0,00025 0.0005
БН-группы крови:
общие +++ ++ —
свободно реагирующие ++ ++ ++
белково-связанные +++ +++ +++
БН-группы гомогенатоа
печени:
общие — _ _
свободно реагирующие — — —
Аминотрансферазы сыворот-
ки крови: +
аланиновая — —
аспарагиновая — — —
Аминотрансферазы гомо-
генатов печени:
аланиновая — — —
аспарагиновая — — —
Щелочная фосфатаза:
сыворотки крови — — —
гомбгенатов печени — — —
Катал аза _ _ _
Гистамин + ++ +
Гемоглобин
Эритроциты — — —
Холестерин — — —
Магний _ _ _
Кальций _ _ _
Натрий — _ —
Калий _ — _
Селен _ _ _
Масса тела _ _ _
СПП _ _ _
ЭКГ + + +
Коэффициенты массы внут-
ренних органов
Чувствительной к воздействию селена оказалась АЛТ, активность которой была повышена дважды по сравнению с контролем у животных, получавших 0,005 и 0,01 мг/л селена в серии с «жесткой» водой. При воздействии 0,001 мг/л увеличение активности этого фермента было однократным в обеих сериях.
Изменения гематологических показателей носили эпизодический характер. У животных I серии, потреблявших 0,00005 и 0,0005 мг/кг селе-нистокислого натрня, количество гемоглобина было увеличено на 6-м месяце, а у получавших 0,00025 мг/кг в этот срок возросло количество как гемоглобина, так и эритроцитов.
У животных II серии наблюдалось антигиста-минное действие селена, более выраженное у крыс, получавших элемент в концентрации 0,005 мг/л. В этой серии у животных установлено изменение продолжительности интервала Q—Т и R—R на ЭКГ.
Характеризуя выявленные сдвиги, следует отметить, что, согласно результатам большинства исследований, селен является незаменимым, необходимым элементом для организма животных и человека, как, например, незаменимы аминокис-
лоты, витамины, полиненасыщенные жирные кис- ^ лоты и др. Введение его в небольшом количестве ^ активизирует все обменные процессы, однако в определенных дозах он может дать и токсический эффект, приводящий в конечном итоге к деструктивным процессам. Трудность трактовки полученных изменений заключается именно в том, что разрыв между биогенными и токсичными дозами очень мал [11]. Именно с этих позиций увеличение количества БН-групп у животных, получавших селен, свидетельствует о повышении синтетической функции печени под влиянием указанных доз. Данные биохимических и морфологических исследований полностью согласуются. Так, селен во всех изученных дозах вызывает стимуляцию белкового синтеза в печени. Повышение интенсивности окраски ядер галло-цианином (по Эйнарсон) свидетельствует о более высокой активности нуклеиновых кислот в ядерной субстанции у животных, потреблявших изученный препарат. В литературе имеются данные [6], подтверждающие результаты наших исследований.
Отмеченное улучшение синтетической функции ^ печени согласуется с активацией в пределах фи- ^ зиологической нормы АЛТ в крови, что вызвано скорее всего присоединением элемента к активному центру фермента или аллостерическим механизмом, а не выходом ферментов из клеток, о чем свидетельствует отсутствие изменения активности фермента в ткани печени. Патомор-фологические исследования также подтверждают это положение, констатируя отсутствие каких-либо деструктивных процессов в паренхиме печени.
Улучшение гематологических показателен в серии с «жесткой» водой, особенно у животных, получавших селен в дозе 0,00025 мг/кг, также доказывает его благоприятное воздействие на организм. По данным литературы, при недостатке селена в организме снижено количество эритроцитов и гемоглобина. Наоборот, оптимальное поступление селена приводит к увеличению числа эритроцитов, стабилизируя их мембрану и увеличивая тем самым продолжительность их жизни [2].
Наиболее благоприятные изменения наблюдались у животных обеих серий, получавших селен в концентрации 0,005 мг/л: улучшение гематологических показателей, активности АЛТ, количества БН-групп, гистамина. Воздействие селена на фоне «мягкой» воды вызвало сосудистые расстройства во внутренних органах и задержку выведения глюко- и минералокортикоидов. Однако эти сдвиги возникли также у контрольных животных и, вполне вероятно, были связаны с действием «мягкой» воды [8].
Таким образом, несмотря на то что все изученные концентрации оказались «действующими», это действие, во-первых, было позитивным, а, во-вторых, показатели у подопытных живот-
ных более отвечали физиологическому оптимуму и у крыс всех групп не выходили за рамки физиологической нормы, будучи в пределах М±2ст. Следовательно, есть основания считать все концентрации не действующими отрицательно.
Экспериментальные исследования также позволили выявить различия в действии селена на фоне поступления в организм «жесткой» и «мягкой» воды. Оказалось, что благоприятное действие селена на фоне «мягкой» воды выявляется при воздействии меньших доз, чем на фоне «жесткой». Вероятно, это связано с тем, что в процессе всасывания через кишечную стенку происходит «конкуренция» селена с ионами «жесткости». Поэтому в организме не создается концентрация элемента, обеспечивающая более полноценный положительный сдвиг. И соответственно с увеличением доз селена «мягкая» вода будет способствовать более быстрому наступлению токсического эффекта, чем «жесткая».
В натурных исследованиях по оценке состояния здоровья населения двух районов с неодинаковым содержанием селена в питьевой воде не обнаружено изменений у жителей опытного района по сравнению с контрольным.
Выводы: 1. Концентрация селена до 0,01 мг/л в питьевой воде, жесткость которой регламентирована ГОСТом «Вода питьевая» 2874—82 до 10 мг-экв/л, безвредна для теплокровных животных.
2. Использование питьевой воды с содержанием селена до 0,005 мг/л не вызывает отрицательных изменений показателей состояния здоровья населения.
3. Степень проявления положительного биологического эффекта селена зависит от жесткости питьевой воды и снижается по мере ее увеличения.
4. Учет суммарного поступления биогенных
элементов (с пищей и водой) является необходимым условием эксперимента по установлению нормативов содержания таких соединений в питьевой воде.
Литература
1. Беренштейн Т. Ф.— В кн.: Селен в биологии. Баку, 1974, т. 1, с. 116—118.
2. Гусейнов Т. М.. Гасанов Т. И. — В кн.: Селен в биологин. Баку, 1976, т. 2, с. 133—135.
3. Керимов Б. Ф. Об участии тиолового обмена в механизме адаптации при воздействии на организм экстремальных факторов. Дис. канд. Баку, 1982.
4. Красовский Г. Н., Королев А. А., Шиган С. А.— Гиг. и сан., 1970, № 3, с. 83—88.
5. Кудрин А. Н. — В кн.: Селен в биологии. Баку, 1981, с. 51—56.
6. Мехтиев М. А., Гаузер Е. Г., Керимов Б. Ф. — Изв. АН АзССР. Сер. биол. наук, 1981, № 3, с. 81—89.
7. Штабский Б. М.. Красовский Г. Н., Кудрина В. Н. и др. — Гиг. и сан., 1979, № 9, с. 41—45.
8. Эльпинер Л. И., Бокина А. И., Шафиров Ю. Б. — Там же, 1969, № 6, с. 22—26.
9. Эльпинер Л. И.. Шафиров Ю. Б, — Там же, № 10, с. 19— 25.
10. Barton ]. С., Conrad М. Е., Harrison L. — J. Lab. clin. Med., 1978, v. 91, p. 366—376.
11. Blaxter K. L. — Brit. J. Nutr., 1963, v. 17, p. 105—115.
12. Miller J. C„ Sandesman R.— Bull, environm. Contam. Toxicol., 1978, v. 20. p. 93—95.
13. Shamberger R. J. — Sci. Total. Environm., 1981, v. 17, p. 59-75.
Поступила 24.10.84
Summary. Drinking water selenium concentration of up to 0.01 mg/1, provided water hardness does not exceed 10 mg/1 according to All-Union State Standard for drinking water. No. 2874-82, was found to be safe for warmblooded animals. Drinking water with selenium content of up to 0.005 mg/I docs not produce adverse effects on human health. Drinking water hardness is dependent on the degree of selenium-induced beneficial effects, which reduces with water hardness increase. The total intake of biogenic elements with food and water should be taken into consideration in experimental studies aimed at setting standards for such substances.
УДК 614.777-07
А. Г. Кокина
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В ЗОНАХ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ ВОДОЗАБОРОВ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Белорусский научно-исследовательский санитарно-гигиенический институт, Минск
Водоохранные мероприятия в зонах санитарной охраны водозаборов из подземных источников осуществляются в целях предупреждения загрязнения воды. Крупные водозаборы, состоящие в некоторых случаях из десятков скважин, имеют хорошо организованные зоны санитарной охраны (ЗСО). Для каждого водозабора разрабатываются водоохранные мероприятия. При водо-обильности горизонта водозаборы эксплуатируются десятки лет.
Наблюдения за качеством вод водозаборов городов БССР показали, что когда водоносный горизонт не имеет достаточной природной защищенности от загрязнения с поверхности со временем могут увеличиться концентрации химических веществ в воде скважин и появиться в иоде новые для этого горизонта вещества. Ухудшение качества воды по санитарно-бактериологическим показателям наблюдается при этом очень редко, поскольку для централизованного водоснабжения
4
— 15 —
