CC BY
10
удк 613.298:547.538.141
Э. А. Сокольников
ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ГИГИЕНИЧЕСКОГО РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЯ МОНОМЕРОВ, МИГРИРУЮЩИХ ИЗ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ КОНТАКТА С ПИЩЕВЫМИ ПРОДУКТАМИ (СТИРОЛА, а-МЕТИЛСТИРОЛА}
Свердловская областная санэпидстанция
В процессе реализации Продовольственной программы СССР расширяются масштабы использования в пищевой промышленности изделий из синтетических полимерных материалов, внедрение которых требует ускорения их гигиенического регламентирования.
Гигиеническая значимость соединений, используемых при получении полимерных материалов, резин на основе синтетических каучуков, сополимеров, неравнозначна и зависит от химического строения, биологической активности и миграционной способности.
Одним из приоритетных мономеров для получения пластиков, каучука и изделий на его основе являются а-метилстирол. Из синтетических каучуков. полученных методом низкотемпературной полимеризации а-метилстирола, можно изготавливать резиновые изделия, которые по эксплуатационным качествам будут удовлетворять режимам технологической переработки пищевых продуктов [8]. Из изделий мономер мигрирует в модельные среды в количествах, зависящих от типа материала, условий эксплуатации и т. д. [3, 18].
В настоящее время при гигиеническом нормировании ингредиентов полимерных материалов показана возможность установления регламентов на основе ведущих параметров токсичности и существующих нормативов в других областях гигиены [6, 20]. Стирол и а-метилстирол — ароматические углеводороды одного гомологического ряда с близкими физико-химическими свойствами. Растворимость а-метилстирола [СН2-С(СН3)С6Н5] в воде невелика и составляет 70 мг/л при 20 °С [4], лучше растворяется он в алифатических углеводородах и невысыхающих маслах. Под действием кислорода воздуха а-метилстирол окисляется с образованием ацетофено-на и формальдегида.
Химические свойства стирола (С6Н5-СН-СНг) обусловлены высокой реакционной способностью винильной группы. При окислении стирола на воздухе образуется его полимер, формальдегид и бензальдегид [13].
Метальные группы, относящиеся к химически инертным, могут существенно изменить химический характер молекулы, при этом химические изменения в определенной мере согласуются с изменениями в биологических свойствах [22]. Накопленные экспериментальные данные свидетельствуют, что острый токсический эффект до-
стигается после перорального введения в организм сравнительно больших доз стирола или а-метилстирола [21, 24]. Анализ физико-химических констант а-метилстирола показал, что мономер обладает малой токсичностью и опасностью в условиях острых воздействий [16].
Из табл. 1 видно, что а-метилстирол обладает значительно меньшей острой токсичностью в сравнении со стиролом. Стирол и а-метилстирол в высоких дозах действуют по типу наркотиков и вызывают сходные морфологические изменения у отравленных животных [5]. Так, при однократном внутрижелудочном введении стирола кроликам в дозах 0,5 и 1 г/кг обнаружено удлинение времени рефлексов; дозы 2, 2,5, 3 г/кг оказывали ингибирующее влияние на гемопоэз и вызывали снижение содержания общего белка, белковых фракций в сыворотке крови. У животных, получавших стирол в дозе 0,5 г/кг, отмечено отставание в массе тела по сравнению с контролем. Доза 0,1 г/кг изменений массы тела и картины периферической крови не вызывала. Повторные 4-кратные подкожные введения крысам а-метилсткрола в дозе 0,3 г/кг не отразились на массе тела подопытных животных, но привели к повышению относительных коэффициентов массы печени [14].
Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют об отсутствии кумуляции обоих мономеров в организме. С увеличением времени воздействия токсический эффект усиливается [10].
В сравнительном хроническом эксперименте, данные которого для гигиенического регламентирования имеют решающее значение, изучены особенности биологического действия мономеров [5, 10]. На протяжении 6 мес крысам ежедневно перорально вводили водные растворы
Таблица 1
Параметры острой токсичности стирола и а-метилстирола при пероральном поступлении
Токсичность, ЬО, г/кг Стирол а-Метилстирол
крысы МЫШИ крысы мыши
9,0 4,0 16,0 9,0
ьо50 5,5 — 10,5 5,0
Максимально пе-
реносимая доза 1,0 0,5 4,0 3,0
Примечание. Прочерк — данные отсутствуют.
а-метилстирола в дозах 0,005 и 0,5 мг/кг и стирола в дозе 0,05 мг/кг. Результаты гистологического исследования органов и тканей подопытных животных показали, что длительное введение а-метилстирола в дозе 0,005 мг/кг является безвредным. Доза 0,5 мг/кг вызывает умеренные I пролиферагивные процессы в органах кроветворения и иногда небольшие морфологические изменения в гканях головного мозга. Аналогичные изменения обратимого характера наблюдались у животных, получавших стирол в дозе 0,05 мг/кг. У животных, которым в течение 12мес вводили стирол в количестве 0,01 мг/кг, каких-либо морфологических изменений по сравнению с контролем не обнаружено.
Приведенные результаты исследований позволили рассматривать дозы стирола 0,05 мг/кг и а-метилстирола 0,5 мг/кг как пороговые, а дозы стирола 0,01 мг/кг и а-метилстирола 0,005 мг/кг как недействующие.
В патогенезе интоксикации стиролом и а-ме-тилстиролом большая роль отводится поражению печени [19, 20, 28]. На примере стирола по-г казано, что в течение 1-го часа после однократного введения вещества в желудок животным в дозе 1—10 ЬО50 отмечается его поступление в печень через воротную вену. При этом резервы функциональной активности органа практически не страдают. Интересно отметить, что активный метаболизм стирола приводит даже к усилению функциональной активности печени. Концентрация стирола в крови, выходящей из печени, как правило, значительно ниже, чем в крови, поступающей в печень. Полученный эффект отличается от наблюдаемого при затравках типично гепатропными ядами. Выявленную устойчивость паренхимы печени исследователи объясняют отсутствием прямого повреждающего действия стирола на печень [15].
В печени клеточные белки ковалентно связываются с функциональными группами молекулы ксенобиотика [1]. Вместе с тем показано, что стирол метаболирует до 1,7,8-оксида с участием цитохрома Р-450; при этом стирол, повышая активность эпоксидгидразы и глюкуроиндазы, ускоряет детоксикационные процессы по сравнению с процессами, ведущими к образованию токсичных оксидов. Полярографическим методом установлено, что а-метилстирол образует комплексное соединение с цитохромом и, подобно стиролу, активно метаболируется в организме через систему микросомальных оксигеиаз печени с участием цитохрома Р-450 [12, 26].
Стирол легче поглощается организмом, нежели а-метилстирол, лучше растворяется в жирах. Показано, что распределение рассматриваемых ксенобиотиков в организме, их метаболизм и элиминация — процессы во многом схожие [1, 12, 18].
Стирол при внутрибрюшинном введении в до-
зе 1 г/кг не вызывал изменений половых хромосом у дрозофил и не увеличивал частоту появления микроядер в клетках костного мозга в опытах на китайских хомячках [27]. На культуре S. thyphimurium показано, что при изучении стирола с использованием теста Эймса возникает ряд методических трудностей, снижающих воспроизводимость мутагенного эффекта, чем во многом можно объяснить разноречивость приводимых результатов [17, 23, 25].
При изучении полимерных материалов группы полистиролов, предназначенных для применения в пищевой промышленности, и исходного мономера (стирола) в дозах 0,. 2, 0,1, 0,05 и 0,01 мг/л обнаружен гонадотоксический эффект (0,2 и 0,1 мг/л), что явилось основанием для нормирования миграции веществ с учетом специфического действия [7]. Другие виды отдаленных последствий (тератогенное и канцерогенное действие) стирола выявлены при введении его с питьевой водой в дозах 125 и 250 мг/кг [28]. Вместе с тем ежедневное 2-кратное введение внутрь стирола крысам в дозах 90 и 150 мг/кг с 6-го по 15-й день беременности оказывало заметное токсическое действие на самок, однако не вызывало проявления тератогенного эффекта [27].
В доступной литературе данных о наличии мутагенного, канцерогенного и тератогенного эффектов а-метилстирола не обнаружено.
Оба мономера оказывают влияние на половую сферу, вызывая морфологические изменения в семенниках белых крыс и яичниках самок. При длительном воздействии стирола у самок белых крыс выявлены изменения эстрального цикла, однако после прекращения экспозиции отмечается полная нормализация нарушенной функции [11]. Подобные изменения, наблюдавшиеся при действии а-метилстирола, связаны с перераспределением введенного вещества в организм животных в зависимости от срока беременности. Наибольшая концентрация а-метилстирола в плаценте наблюдается на 5—7-е сутки беременности [2].
Основываясь на анализе литературы, мы выполнили сравнительное исследование токсичности стирола и а-мстилстирола по экспресс-методике на клеточных культурах. В качестве тест-систем были выбраны следующие культуры человеческого происхождения: первично-трипсини-зированные фибробласты эмбриона человека (ФЭЧ) и перевиваемые линии клеток (НЕр-2 и L-41). Клетки выращивали в пробирках по общепринятой методике [9]. Чувствительность клеток оценивали по четырехбалльной системе (табл. 2). Изучение влияния а-метилстирола показало, что вещество малотоксично в дозе 0,5 мг/л, а концентрации 0,1 и 0,01 мг/л являются недействующими. Стирол в концентрации 0,5 мг/л оказывал выраженное токсическое дей-
3 Гигиена и санитария № 2
- 65 —
Таблица 2
Сравнительная оценка ЦПД стирола и а-метилстирола на клеточные культуры
Концентра- Клеточная культура Срок наступле-
ция, мг/л ФЭЧ L-4 1 НЕр-2 ния ППД, ч 4.
Стирол 5.
0,5 ++ + — 48 6.
0,1 — — — Отсутствует
0,01 — — — » 7.
а-Метистирол
0,5 ++ — — 48 8.
0,1 — — — Отсутствует
0,01 » 9.
ствие на клетки ФЭЧ и вызывал слабую дегенерацию в клетках Ь-41. Концентрации 0,1 и 0,01 мг/л не оказывали цитопатического действия (ЦПД) по сравнению с контрольными се-' рнями. В целом полученные данные, подтвердив результаты токсикологических исследований на животных, показали информативность использованной методики.
Накоплено значительное количество данных, позволяющих сопоставить токсикологические аспекты стирола и а-метилстирола.
В СССР приняты равные величины гигиенических стандартов для а-метилстирола и стирола в отдельных средах: в воздухе рабочей зоны 5 мг/м3, воде водоемов 0,1 мг/л (органолептиче-ский признак вредности).
Допустимое количество миграции (ДКМ) стирола из полимерных материалов, в том числе и из эластомеров, равно 0,01 мг/л с учетом вышеуказанных эффектов отдаленных последствий. ДКМ для а-метклстирола, рассчитанная по величине порога хронического действия (0,5 мг/кг) и с использованием коэффициента запаса, равного 200, находится на уровне 0,1 мг/кг.
С учетом приведенных литературных данных и результатов собственных исследований правомерно величины ДКМ для а-метилстирола принять на том же уровне, что и для стирола.
Исходя из анализа итогов исследований по гигиенической регламентации мономеров, проведенных на примере стирола и а-метилстирола, нельзя не признать, что «динамичное развитие пищевой токсикологии в сотрудничестве (в частности) с коммунальной токсикологией на современном этапе» [6] может явиться одним из путей ускорения гигиенической регламентации в интересах реализации Продовольственной программы.
Литература
1. Арчаков А. И. Микросомальное окисление. — М., 1975.
2. Бондарева А. Г. Спектрофотометрические методы опре-
деления альфа-метилстирола в воздухе и биосредах: Автореф. дис. канд. мед. наук. — Омск, 1978.
3. Бройтман А. Я., Гаврилова A. Л., Робачевская Е. Г. // Гигиена и токсикология высокомолекулярных соединений и химического сырья, используемого для их синтеза,—Л., 1954.— С. 42.
Бусыгин Ф. Ф. // Всероссийский съезд гигиенистов и санитарных врачей, 1-й. —- М., 1980.— С. 42—43. Веселова В. В., Оглезнев Г. А. //Труды Омск, мед. ин-та. — 1965. — Вып. 61, —С. 89. Габович Р. Д., Гончарук Е. И.// Гиг. и сан.— 1985. — № 10.-С. 4-8.
Гноевая В. Л., Хамчдулин Р. С.. Браун Д. Д. // Гигиенические аспекты питания человека здорового и больного. — Киев, 1982.— С. 110—111. Догадкин Б. к., Донцов А. А.. Шершнев В. А. Химия эластомеров. — M., 1981.
Елизарова О. Н.. Рязанова Р. А. Клеточные культуры как биологическая модель в токсикологических исследованиях. Научн. обзор ВНИИМИ, серия Гигиена. М., 1982.— 56 С.
10. Жашкова И. А. Гигиеническая оценка изделий из полистирола ударопрочного марки ПС-102, предназначенного для контакта с пищевыми продуктами и обоснование допустимого количества миграции стирола из изделий в модельные растворы: Автореф. дне. канд. — М„ 1971.
11. Изюмова А. Г. II Гиг. и сан, — 1972. — № 4. — С. 29— 30.
12. Котловский Ю. В., Цырлов И. В.// Метаболические аспекты действия на организм индустриальных химических соединений. — Красноярск, 1982. — С. 68—71.
13. Малкин А. Я. Полистирол. Физико-химические основы получения и переработки. — М., 1975.
14. Михайлец И. Б. // Токсикология и гигиена высокомолекулярных соединений и химического сырья, используемого для их синтеза. — Москва; Ленинград, 1966.— С. 48—49.
15. Петросова Л. А., Габриэлян И. И., Иванова Н. И. // Гиг. и сан, — 1976. —№ 9, —С. 52—53.
16. Русин В. Я-II Научная сессия по токсикологии высокомолекулярных соединений: Материалы. — Москва; Ленинград, 1961. —С. 51—53.
1.7. Саноцкий И. В., Фоменко В. Н. Отдаленные последствия влияния химических соединений на организм.— М., 1979.
18. Сокольников Э. А. // Гигиенические аспекты охраны окружающей среды в связи с интенсивным развитием народного хозяйства. — Деп. — 10.272 от 23.10.85., т. 1; с. 184—186.
19. Соловьев И. И. //Труды Красноярск, мед. ин-та. — 1971, —Сб. 9. вып. 7.— С. 172—177.
20. Станкевич В. В. // Гигиена применения, токсикология пестицидов и полимерных материалов. — Киев, 1983.— С. 29—34.
21. Тарадин Я■ И.// Труды Воронеж, мед. ин-та, — 1958. — С. 35.— С. 14—16.
22. Albert А. // Sslecliv Toxicity and Related Topics. — London, 1968.— P. 431.
23. Letterberg J.//3 rol. Int. conf. Environ. Mutagens.— Tokyo, 1981, —P. 431.
24. Marpean S. // Medicise Neoker. — Paris, 1980.— P. 76.
25. Meester C. //Toxicol. Lett. — 1980. — Vol. 6. — P. 251.
26. Nakatsukava T. // Ibid. — 1983. — Vol. 18, —P. 7.
27. Pent tila M. et al.//Ibid. — 1980. — Vol. 6. — P. 119— 123.
28. Scala R. // Inst. Synt. Rubber. Prod. — Kong Kong, 1978.— P. 6.
Поступила 04.03.86
