CC BY
6УДК 613.632:547.21
Д.В.Лопушов*, И.Д.Ситдикова, О.Н.Севастьянова, Л.А.Ахтямова, Л.А.Балабанова, О.И.Ишуткина
ИДЕНТИФИКАЦИЯ МЕТАБОЛИТОВ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В УСЛОВИЯХ КАНЦЕРОГЕНООПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА
ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет»
Разработан метод идентификации метаболита бенз(а)пирена 7,8-дигидроксипирена, который может использоваться в качестве биомаркера производственной экспозиции к бенз(а)пирену.
Ключевые слова: злокачественные новообразования, бенз(а)пирен, метаболиты, профессиональный отбор, производство.
Введение. Проблема профессиональных злокачественных новообразований — одна из наименее разработанных в нашей стране с научной, практической и правовой точек зрения. Удельный вес злокачественных новообразований (ЗН) профессионального генеза в структуре общей онкологической заболеваемости населения Российской Федерации в 50-х гг. ХХ в. не превышал 1%, в 70-90-е гг. он составлял уже 4—15%, а в начале третьего тысячелетия он может достигнуть 25-38% [2].
В современную эпоху научно-технического прогресса, сопровождающегося внедрением модернизированных технологических процессов с получением новых промежуточных и конечных химических веществ, продуктов, использование новых способов обработки материалов, на первый план по актуальности выдвигаются вопросы возможных канцерогенных воздействий производственных факторов на обширные континген-ты работающих [3].
Профессиональный рак - это совокупность различных злокачественных новообразований, развивающихся в ответ на воздействие профессиональных факторов, обладающих канцерогенным действием. Длительный период развития позволяет рассматривать эту патологию как отдаленное последствие такого воздействия [1].
По мнению зарубежных экспертов, масштабы распространения профессионального рака колеблются в широких пределах - от 1 до 40% всех впервые выявленных случаев. В первую очередь это касается так называемых онкоопас-ных производственных процессов, осуществление которых либо невозможно без применения тех или иных химических веществ и продуктов, обладающих канцерогенными свойствами, либо сопровождается их образованием [7, 9].
Для целей эффективной профилактики возможных нарушений в состоянии здоровья рабо-
* Фрагмент диссертационной работы
тающих, в особенности предшествующих развитию опухолевой болезни, необходимо применение высокоинформативных специфичных показателей и тестов. К сожалению, сегодня при проведении обследований состояния здоровья трудящихся и населения в целом, а также в онкологической практике, принято устанавливать диагноз онкопатологии на основании рентгенологических данных, данных УЗИ, компьютерной томографии и др., которые позволяют выявить уже развившуюся болезнь. Поэтому для целей первичной гигиенической профилактики онкопа-тологии эти методы мало пригодны. Все они направлены на хотя и раннее, но все же выявление уже сформировавшейся опухоли. На наш взгляд, поиск методов ранней диагностики предпатоло-гических состояний в контексте медицинской профилактики - перспективный путь повышения эффективности и действенности управления риском.
К настоящему времени накоплено большое количество данных о возникновении злокачественных новообразований в результате контакта в процессе работы с различными канцерогенными факторами [4, 5].
Особое значение уделялось определению в воздухе рабочей зоны бенз(а)пирена как типичного представителя полициклических ароматических углеводородов. Международная группа экспертов отнесла бенз(а)пирен к числу канцерогенов. Профессиональное действие технических продуктов, содержащих бенз(а)пирен (БП) и его метаболиты вызывают у людей рак нескольких локализаций, включая кожу, легкие, мочевой пузырь.
Бенз(а)пирен является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды. Он присутствует во всех сферах окружающей среды: в атмосферном воздухе населенных мест и их окрестностях, в воздухе производственных помещений, в почве, в воде открытых водоемов.
Одним из распространенных источников бенз(а)пирена является процесс горения практически всех горючих материалов, он присутствует в дымовых газах, копоти, саже. Максимальный выход бенз(а)пирена наблюдается при температуре пиролиза около 80°С, минеральные масла и другие технические продукты на их основе также содержат бенз(а)пирен.
Бенз(а)пирен — типичный пример соединения, которое может участвовать в обмене веществ на разных стадиях. Это пятикольцевое соединение имеет 11 участков гидроксилирования и 4 участка образования диолов. Так же могут образовываться хиноны. Один из наиболее активных метаболитов БП 7,8-дигидродиол-9,10 эпоксид взаимодействует с ДНК с образованием аддукта.
В Российской Федерации разработка и использование новых биомаркеров канцерогенного риска только начинается, но исключительно в научно — исследовательских целях. В тоже время внедрение новых методов профотбора создаст основу для наиболее научно обоснованного формирования групп риска на онкоопасных производствах. В литературе есть указания на разработанный метод ВЭЖХ для определения 5-бен-зилмеркаптуровой кислоты в моче человека, которая является метаболитом бензола и толуола. Данный метод применяли для определения бензола и толуола в моче лиц, подвергающихся воздействию ароматических углеводородов на производстве и у курильщиков [6, 8].
Цель исследования заключалась в разработке метода индикации маркерного метаболита бенз(а)пирена: 7,8 дигидроксипирена (7,8-БП) у работников, имеющих производственный и бытовой контакт с бенз(а)пиреном в условиях кан-церогеноопасного производства и изучение индивидуальных уровней их экскреции.
Исследования проводились на промышленных предприятиях машиностроительной отрасли Республики Татарстан, признанных канцеро-геноопасными.
Материалы и методы исследования. В работе использовали следующие соединения: раствор бенз^^Д)пирелен в циклогексане фирмы Sigma-Aldrich Laborchmikalien GMBH, для экстракции метаболитов бенз(а)пирена из экскретов применяли ионообменную смолу Amberlite XAD фирмы Supelco, для деконьюгации применяли ферменты Sulfatase, p-glucuronidase фирмы Sigma. Остальные реактивы (в основном растворители) были отечественного производства. Все химические реактивы были химически чистые и в случае необходимости подвергались дополнительной очистке. В качестве внутреннего стандарта при количественной оценке метаболитов бенз(а)пирена применялся бенз^^Д)пи-
релен, добавляемый к пробе в известных количествах.
Для проведения спектрально-флюоресцентного анализа метаболитов бенз(а)пирена использовали эффект Шпольского (1952), состоящий в оценке квазилинейчатых спектров флюоресценции полициклических ароматических углеводородов при температуре кипения жидкого азота.
Методика определения метаболитов бенз(а) пирена включала в себя ряд этапов: 1-ый этап сбор и обработка проб мочи. Сбор суточного количества мочи проводится у работающих в последнюю смену рабочей недели. При проведении анализа рН мочи доводят до 8,0 при помощи 0,01% раствора соляной кислоты, в зависимости от исходной кислотности и при комнатной температуре центрифугируют при 2500g в течении 30 мин, для удаления нерастворимых осадков. Далее пробы мочи пропускали через хромато-графическую колонку, заполненную сорбентом ЛшЪегШе ХАО-2, после фильтрации проводилась экстракция содержимого из колонок 10 мл ацетона, элюаты объединяют, обезвоживают добавлением 3 г обезвоженного сульфата натрия. Далее производят концентрирование пробы под ваккумом при 4°С до полного удаления ацетона. В каждую концентрированную пробу добавляют 75 шМ фосфатный буфер и ферменты деконъю-гации: р-глюкуронидазу и арилсульфатазу. После этого из инкубационного раствора производят 3 последовательные экстракции метаболитов бенз(а)пирена, добавляя с этой целью в него каждый раз по 10 мл этилацетата: смесь энергично встряхивают и экстракты объединяют.
2-ой этап. Спектрально-флуоресцентный анализ метаболитов бенз(а)пирена.
Идентификацию метаболитов бенз(а)пире-на и количественное определение производится с помощью квазилинейчатого спектра, наблюдаемого в октане. Для избирательного возбуждения свечения определяемого вещества использовано монохроматическое излучение соответствующей спектральной области, выделяемое с помощью монохроматора спектрофлюориметра «Флюорат-Панорама».
Таблица 1
Уровни метаболитов 7,8-БП в моче рабочих 1-4 групп и в контроле
Профессиональная группа Уровень метаболитов в моче, мкг/кг
1 1,8+1,11
2 1,28+0,71
3 1,4+0,82
4 0,0+0,02
Контроль 0,02+0,008
Таблица 2
Уровень 7,8-БП - БП в моче работников 1-3 групп в зависимости от стажа
Стаж Менее 4 лет 5—9 лет 10—14 лет 15-19 лет 20-29 лет Более 30 лет
Уровень метаболитов, мг/кг 1,36+1,2 1,71+0,99 1,41+0,4 1,56+0,47 1,31+0,66 1,51+0,73
Такое избирательное возбуждение компенсирует отсутствие предварительной хроматографии проб, что особенно важно, поскольку аналитические линии бенз(а)пирена и бензфлуо-рантена совпадают.
В ходе экспериментальной части для выявления индивидуальных особенностей экскреции с мочой маркерных метаболитов БП у работников проведено две серии исследований по вышеописанной методике.
В первой серии изучали экскрецию метаболитов БП у лиц с высоким уровнем производственной экспозиции к БП, а также у лиц, не имеющих производственного контакта с бенз(а)пире-ном. Во второй серии изучали экскрецию метаболитов БП у курильщиков табака, так и некурящих. С этой целью собирали суточную порцию мочи у курильщиков табака и некурящих мужчин — жителей Казани. Все исследуемые лица не имели контактов с канцерогенными, токсичными, а также радиоактивными веществами.
Результаты и обсуждение. В первую профессиональную группу вошли работники литейного и кузнечно-прессового цехов. Средний уровень 7,8-БП составил 1,8±1,11 мкг/кг. Основной контингент данной группы составили мужчины. Основные профессии данной группы: формовщик, литейщик, плавильщик металла, механик, контролер. Во вторую профессиональную группу вошли работники механического и механосборочного цехов. Средний уровень 7,8-БП составил 1,28+0,71 мкг/кг. Основные профессии данной группы: шлифовщик, штамповщик, сверловщик, токарь, слесарь-формовщик, электрогазосварщик, оператор станков ЧПУ. В третью профессиональную группу вошли работники резинотехнического цеха. Средний уровень 7,8-БП составил 1,4+0,82 мкг/кг. Основные профессии данной группы: вулканизаторщик, клейщик.
В четвертую группу вошли представители администрации предприятий и инженерный персонал не имеющий производственной экспозиции к бенз(а)пирену.
Таким образом, в трех приведенных профессиональных группах отмечается превышение уровня экскреции метаболитов бенз(а)пирена, что в сочетании с высоким уровнем нестандартных проб по содержанию БП в воздухе рабочей зоны цехов, к которым принадлежат приведенные профессиональные группы, является неблагоприятным признаком.
По полученным данным была проведена оценка уровня метаболитов в моче у рабочих трех профессиональных групп среди мужчин и женщин в зависимости от профессионального стажа (табл. 2).
В табл. 2 обращает на себя внимание повышенный уровень метаболитов при стаже работы от 5-ти лет и в дальнейшем их уровень приходит к среднему, данный факт возможно объясняется наличием «критического» периода, когда система дезактивации ксенобиотиков испытывает максимальные нагрузки, а в дальнейшем происходит адаптация организма, происходит стабилизация работы ферментов системы обезвреживания.
Изучение взаимосвязи общего стажа работы, наследственного отягощенного семейного анамнеза, контакта с СОЖ и стажа курения с содержанием метаболитов бенз(а)пирена показало наличие достоверной прямой положительной корреляционной связи во всех трех группах работников, имеющих экспозицию к бенз(а)пирену. Проведенный корреляционный анализ выявил зависимость средней силы уровня метаболитов бенз(а)пирена в моче у работников 3-й профессиональной группы машиностроительных предприятий от профессионального стажа (г = 0,421; р < 0,05). Для 1-й профессиональной группы характерным оказалось наличие корреляционной связи с наследственным отягощенным семейным анамнезом (г = 0,515; р < 0,05) и стажем курения (г = 0,512; р < 0,05).
Разработанный метод идентификации метаболита бенз(а)пирена: 7,8-дигидроксипире-на, может использоваться в качестве биомаркера производственной экспозиции к бенз(а)пирену.
Заключение. Использованные подходы к выявлению лиц, имеющих повышенный профессиональный риск развития онкопатологии, могут быть применены с целью повышения эффективности мер первичной и вторичной профилактики профессионального рака.
Список литературы
1. Александров А.П., Беспалов В.Г. Доклиническое и клиническое изучение средств химиопрофи-лактики рака // Эскулап, 1997. — 25 с.
2. Амиров Н.Х., Ситдикова И.Д., Хасанов Р.Ш. Аспекты промышленной экологии в формировании злокачественного процесса. — Казань: КГМУ, 1999. - 33 с.
3. Заридзе Д.Г., Мень Т.Х. Приоритетные направления противораковой борьбы // Росс. онкол. журнал, 2001. - № 38. - С. 1066-1073.
4. Кобляков В.А. Индукторы цитохрома Р450 как промоторы канцерогенеза//Биохимия, 1998. — № 8. - С. 1043-1048.
5. Савочкина И.В., Лихачев А.Я. Теоретические основы и возможные пути прогнозирования индивидуальной чувствительности к канцерогенному действию полициклических ароматических углеводородов //Вопросы онкологии, 1989. - № 4. - С. 407-415.
6. Смулевич В.Б., Соленова Л.Г. Производственные канцерогены и здоровье населения // Гигиена и санитария, 1997. — № 4. — С. 22-25.
7. Angerer J., Mannschreck С., Gundel J. Biological monitoring and biochemical effect monitoring of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons // Inter-
national Archives of Occupational and Environmental Health, 1997. - T. 6. - № 2. - P. 365-377.
8. Pastorelli R, Cerri A., Rozio M. et al. Benzo(a) pyrene diolepoxide adducts to albumin in workers exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons, association with specific CYP1A1, GSTM1, GSTP1, and EHPX genotypes//Biomarkers, 2001. - № 6. - P. 357-374.
9. Talaska G, Maier A., Henn S. et al. Carcinogen biomonitoring in human exposures and laboratory research: validation and application to human occupational exposures // Toxicology Letters, 2002. - № 2. -P. 39-49.
Материал поступил в редакцию 01.08.07.
D.V.Lopushov, I.D.Sitdikova, O.N.Sevastyanova, L.A.Akhtyamova, L.A.Balabanova, O.I.Ishutkina
IDENTIFICATION OF METABOLITES OF POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS UNDER CONDITIONS OF CARCINOGENIC HAZARDOUS PRODUCTION PROCESSES
Satate Medical University of Kazan
A method is developed for identification of benzo(a)pyrene 7,8-dihydroxypyrene metabolite, this method can serve as a biomar-ker of occupational exposure to benzo(a)pyrene.
УДК 613.632.055.2.084
Б.А.Кацнельсон, О.Г.Макеев, Н.И.Кочнева, Т.Д.Дегтярёва, Л.И.Привалова, О.Ю.Береснева, Т.В.Бушуева, Ю.Л.Старовойтенко, В.А.Буханцев, В.В.Минин,
О.Е.Ерёменко, Е.П.Киреева
КОНТРОЛИРУЕМОЕ ИСПЫТАНИЕ НА ЖЕНЩИНАХ-ДОБРОВОЛЬЦАХ КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОРГАНИЗМА ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННОГО ТОКСИЧЕСКОГО И КАНЦЕРОГЕННОГО РИСКА
Екатеринбургский Медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих
промпредприятий Роспотребнадзора МЗиСРРФ, Управление Роспотребнадзора по Свердловской области, Лаборатория молекулярных медицинских технологий СУНЦ РАМН и Правительства Свердловской области, Уральская государственная медицинская академия, Уральская государственная медакадемия, г. Екатеринбург
Анализ результатов специально проведенного анкетирования женского населения, проведенный с учётом ранее установленных популяционных и индивидуальных факторов риска развития рака легких, кишечника и молочной железы, позволил сформировать группу высокого онкологического риска, из которой по данным целенаправленного медицинского обследования отобраны женщины, не имеющие онкологических заболеваний, для испытания эффективности биопрофилактического комплекса (БПК), ранее успешно апробированного в токсикологическом эксперименте. По ряду функциональных, иммунологических и цитогенетических показателей в группе, получавшей БПК, выявлена положительная динамика, не отмеченная или менее выраженная в контрольной группе. По тестам на усиление репарации ДНК положительная динамика имела место только в основной группе, что позволяет прогнозировать не только противотоксическую, но и противораковую эффективность испытанного БПК.
Ключевые слова: биологическая защита, онкологический риск.
Введение. «Токсикологический вестник» опубликовал [1] результаты эксперимента на крысах, подвергавшихся субхронической затрав-
ке комбинацией токсичных и мутагенных металлов (РЪ, Сг, N1, лб, Сё), фторида и бензо(а)пи-рена, характерной для загрязнения среды обита-
