CC BY
4
УДК 613.298 + 6(4.71:1678.82^615.9
Д. Д. Браун
ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ НОВЫХ ПОЛИМЕРОВ КЛАССА ПОЛИОЛЕФИНОВ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ОТРАСЛЕЙ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО
КОМПЛЕКСА
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Возрастающие масштабы производства новых полимерных материалов требуют проведения исследований по их гигиенической оценке в возможно более короткие сроки.
Гигиенической оценкой полимерных материалов класса полиолефннов Московской НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана занимается более 20 лет. За этот период изучено 16 полиолефннов основных базовых марок отечественного производства.
Заключительным и весьма ответственным этапом исследований является изучение различных ! сторон биологического действия вытяжек из полимерных материалов в условиях токсикологического эксперимента, длительность которого в соответствии с общепринятой методической схемой составляет 10—12 мес [2, 3, 6, 18]. Причем, выявление действия вытяжек как факторов малой интенсивности связано со значительными трудностями. Поэтому оправдано использование различных функциональных нагрузок, способствующих проявлению скрытых изменений. Важное значение при этом имеет оценка характера и степени обратимости выявленных сдвигов. В связц с трудоемкостью и длительностью токсикологических исследований в последние годы особое внимание уделяется поиску путей сокращения сроков этих исследований.
Современная гигиеническая наука придает большое значение разработке теоретических вопросов взаимодействия организма с факторами окружающей (внешней) среды малой интенсивности [18, 19]. Выделяют по меньшей мере 3 основных исхода воздействия вредных факторов: 1) сохранение организмом нормальной структуры и функций органов и физиологических систем; 3) состояние, при котором наступают определенные нарушения в функциональной деятельности организма, однако их степень и характер таковы, что не приводят к выраженным сдвигам, позволяющим отнести их к болезни; 3) серьезные нарушения структуры и функций, переход в патологию. При длительном действии факторов малой интенсивности происходит последовательная довольно стабильная мобилизация защитных механизмов организма. Это продолжается до тех пор, пока не будут исчерпаны их резервные возможности и не наступит срыв. До настоящего времени в проблеме раннего выявления нредпа-
тологических состояний (предболезни) нет единых, четких критериев оценки этого состояния. Результаты экспериментальных исследований позволяют считать, что в условиях проведенных опытов полимерные материалы класса полиолефннов приводят к первым двум вариантам исхода.
В последние годы накапливается все больше данных о том, что реализация различных видов биоэффектов при действии на организм экспериментальных животных химических веществ на уровнях, сопоставимых с реальными условиями окружающей среды, связана с изменением функционального состояния клеток-мишеней и внутриклеточных структур [14, 15, 19, 21]. Важное значение придается направленному поиску биохимических показателей, характеризующих проявление метаболических неспецифических реакций при действии химических факторов и позволяющих разграничить состояния «физиологической» нормы и «адаптационной» нормы [21]. Показана высокая информативность тестов, отражающих функциональное состояние мембранных и внутриклеточных структур органов и тканей, а также методов, направленных на срыв защитно-приспособительных механизмов, функционирующих в процессе действия хим'.'ческих факторов малой интенсивности [4, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16—18, 20].
Целенаправленный анализ накопленного экспериментального материала свидетельствует о возможности сокращения срока токсикологического эксперимента при гигиенической оценке полиолефннов. Прошедший период исследований можно условно охарактеризовать как этап накопления данных, когда при обосновании гигиенического заключения о возможности использования полиолефннов по назначению (безвредности вытяжек) стремились получить максимум доказательств в условиях максимально длительного отрезка времени — до 15 мес затравки животных вытяжками [1, 17, 18].
Принципиальная возможность сокращения длительности токсикологического эксперимента основана на следующих взаимосвязаных положениях.
1. Общетеоретические положения токсикологии о дозовременной зависимости в условиях длительного воздействия химических факторов [4,
Методы, используемые при токсикологической оценке полно-лефинов
Наиболее
Показатели действия веществ информативный метод
Масса тела +
Морфологический состав крови (гемоглобин,
эритроциты, лейкоциты, лейкоцитарная фор-
мула)
Активность ферментов
крови: +
трансаминаз
медьсодержащей оксидазы +
холинэстеразы
внутренних органов (гомогенатов печени,
семенников): +
траисаминаз
цитохромоксидазы +
холинэстеразы
Содержание (в крови, внутренних органах) +
нуклеиновых кислот
сульфгидрильных групп +
общего белка и электролитного порога
сывороточных белков (проба Вельтмана) +
гистамина
Состояние нервной системы
способность животных к суммации под-
пороговых импульсов (СПП) +
порог нервно-мышечного возбуждения на
электрораздражение
Иммунологическая реактивность +
активность лизоцима
состояние лимфоидной ткани +
активность фагоцитоза
реакция Уанье
Состояние сердечно-сосудистой системы (холе-
стерин; фосфолипиды и мукополисахарилы
сыворотки крови; коллаген по оксипролину
мукополисахариды по гексуроновой кислоте.
гексозамину и гексозам в аорте и др.)
Состояние мембранных внутриклеточных струк-
тур (по биохимическим показателям — гисти-
дазе, рибонуклеазам, аденозинтрифосфата- +
зам и др.)
Данные функциональных нагрузок
длительность наркотического сна после
введения животным барбитуратов 'гексе- +
нала и др.)
сорбцнонные свойства тканей (витальное
окрашивание внутренних органов: пече-
ни, семенников, почек, надпочечников,
гипофиза и др.) +
проницаемость гисто-тематических барь-
еров (метод радиоиндикации на фоне
стрессовой нагрузки длительным плава- +
нием)
различные варианты голодания (3, 5, 7-су-
точное и более длительное с изучением
динамики массы тела и других показате-
лей) +
введение алкоголя с определением актив- +
ности ферментов, лизоцима, СПП и др.
работоспособность (статическая мышеч-
ная нагрузка, плавание)
Массовые коэффициенты внутренних органов +
(печени, семенников, сердца, почек и др.)
Микроэлементный состав внутренних органов*
(печени, семенников, почек и др.)
Данные патоморфологических исследований
(морфометрия и оценка внутренних структур
клеток печени, семенников, желудка, сердца,
сосудов; показатели гонадотоксического дей- +
ствия и др.)
Продолоюение
Показатели действия веществ Наиболее информативный метод
Репродуктивность культуры клеток по методу Пака и Маркуса в модификации И. М. Пархоменко и Л. Р. Ананьевой +
Примечание. Звездочка — метод используется по показателям, с учетом особенностей рецептуры, характера миграции компонентов, данных литературы.
7—9, 12—14, 19]. При действии химических веществ на уровне средних и особенно малых доз и концентраций важен временной фактор, поскольку именно в совершенно определенном временном периоде формируется ответная реакция организма на «встречу» с изучаемым агентом. Исходя из принципа саморегуляции вегетативных функций, отмечается определенная фазо-вость изменений при действии на организм токсичных веществ в малых концентрациях. В связи с этим одним из путей сокращения длительности опытов является выявление скрытых изменений в организме, оценка характера и степени обратимости выявленных сдвигов.
2. Всесторонний анализ экспериментальных данных многолетних исследований по изучению различных сторон биологического действия водных и жировых (обычно масляных) вытяжек из полиолефинов в разные сроки токсикологических опытов: через 3—4, 5—7, 8—10, 12—15 мес затравки. В результате этого анализа выявлена определенная закономерность развития функциональных и морфо-функциональных сдвигов адаптационного характера и дана сравнительная оценка информативности различных методов изучения состояния организма подопытных животных (см. таблицу), что позволяет в ряде случаев резко сократить объем экспериментальных исследований. В последние годы при сопоставлении данных, полученных через 6—7 мес опыта и в последующие сроки эксперимента, особое внимание уделяется применению методов интегральной оценки состояния организма и процессов адаптации: изучению особенностей динамики массы тела животных на фоне различных вариантов голодания; определению длительности наркотического сна после введения барбитуратов; применению показателей углубленного изучения функции гонад и количественной оценки морфофунк-циональных сдвигов в наиболее чувствительных системах и органах; использованию апробированных сочетаний функциональных нагрузок с другими тестами [1, 16, 17]. Наряду с этим в эксперименте все более широко используются методы оценки органотканевых систем на клеточном и субклеточном уровне, а также морфометрические и гистохимические методы [18]. Возросший методический уровень исследований позволил подтвердить правильность научной концепции о ве-
дущей роли факторов малой интенсивности в развитии функциональных сдвигов [4, 7—10, 12— 16, 18, 19]. В ответ на поступление в организм животных вытяжек происходит перестройка I функций ферментных систем, физиологического состояния и клеточных структур морфо-функцно-, нального характера, отражающая напряжение механизмов адаптации. Как правило, эти сдвиги проявляются в начальные сроки эксперимента с четко выраженной тенденцией к нормализации функций в последующие сроки опытов. Анализируя имеющиеся данные, можно сделать вывод о том, что формирование процессов адаптации, начинающееся на 2—3-м месяце эксперимента, завершается в основном к 6-му месяцу опыта. На 7—8-м месяце затравки животных вытяжками изучаемые показатели в целом нормализуются и их значения оказываются сравнимыми с исходными данными и показателями параллельно контроля. Продолжение токсикологического эксперимента до 10—12 мес по существу не дает дополнительной информации для оценки результатов опытов: по истечении 8—9 мес отмечается стертость клинической картины интоксикации, I связанная со старением животных, при этом возрастные изменения многих функциональных показателей затрудняют интерпретацию полученных результатов, особенно при патоморфологиче-ском исследовании внутренних органов.
3. Изученность в гигиеническом отношении абсолютного большинства полимерных материалов класса полиолефинов, которые в рамках исследованных и рекомендованных условий применения проявили себя как физиологически безвредные вещества.
4. Положение, когда на основе тщательного отбора марок полиолефинов конкретного назначения в токсикологических опытах исследуются те из них, которые отличаются сравнительно небольшой миграцией компонентов — ниже значений соответствующих допустимых количеств миграции (ДКМ) [1, 3, 5, 6, 17].
5. Устойчивость поступательного процесса совершенствования отечественной технологии получения и переработки полиолефинов, наблюдаемого в последние годы, позволяющего прогнозировать дальнейшее улучшение гигиенических показателей выпускаемых промышленностью полиолефинов и в конечном счете исключающего создание для пищевой промышленности новых полиолефинов с выраженными токсическими свойствами.
6. Возможность использования для санитарно-химических исследований газохроматографиче-ского анализа, позволяющего еще до постановки токсикологических опытов проводить направлен-
' ный отбор новых марок полиолефинов, отличающихся минимальными величинами миграции ингредиентов рецептуры и продуктов деструкции полимера.
Изложенное выше позволяет прийти к заклю-
чению, что сокращение срока токсикологического эксперимента в настоящее время можно считать задачей выполнимой. Продолжительность опытов, очевидно, должна устанавливаться дифференцированно (применительно к виду, маркам и особенностям рецептуры новых полиолефинов) и может не превышать 7—8 мес (но не менее 6 мес). Следует особо подчеркнуть, что при сокращении продолжительности эксперимента он становится более насыщенным за счет широкого использования методов выявления начальных сдвигов и изменений в наиболее чувствительных системах и структурах. Это принципиально важно не только для раннего выявления «скрытых» сдвигов в состоянии органов и систем, но и для учета реакций контингентов населения повышенного риска [21] на действие химических факторов (ослабленные и наиболее чувствительные группы населения). Поэтому методическая схема сокращенного варианта опыта предусматривает проведение функциональных нагрузок на ранних этапах эксперимента (практически уже на 2—3-м месяце) и в обязательном сочетании с другими информативными методами. Например, возможны такие сочетания: 1) нагрузка гексеналом при проведении исследований по оценке суммацион-но-порогового показателя и массового коэффициента печени; 2) нагрузка алкоголем при определении активности ферментов и лизопима; 3) различные варианты голодания при определении одного или нескольких из следующих показателей: витальное окрашивание, активность лизоци-ма, проницаемость гистогематических барьеров, состояние мембранных внутриклеточных структур, морфометрии клеток печени и др. Оценка гонадотоксического действия или отбор новых марок полиолефинов по мутагенному эффекту (при использовании культуры клеток) проводится непосредственно в процессе токсикологического эксперимента и поэтому не требует дополнительных затрат времени. В свою очередь данные, полученные на культурах клеток, могут использоваться для дополнительного подтверждения результатов токсикологического эксперимента на лабораторных животных.
Существуют и некоторые другие возможности сокращения сроков исследований по гигиенической оценке полиолефинов, также связанных с токсикологическими исследованиями. Судя по накопленному опыту, значительный резерв времени дает совмещение отдельных этапов работы (начиная с получения опытных партий полимера); например, санитарно-химических и токсикологических исследований, а также активное использование принципа групповой гигиенической оценки. Последняя предусматривает: изучение ассортимента марок и тенденций развития отечественного производства нового полиолефина в интересующей исследователя перспективе; постепенное сужение круга марок методом сравнения технологических и технических показателей, ко*
торые имеют гигиеническую значимость, так как оказывают влияние на гигиенические свойства изделий; проведение санитарно-химических (а при необходимости и токсикологических) исследований и применение гигиенических критериев оценки для выявления оптимальных в гигиеническом отношении марок; анализ результатов оценки выбранных (оптимальных в гигиеническом отношении) марок с целью решения вопроса о возможности подбора альтернативных вариантов в ассортименте промышленных марок. Тем самым групповая оценка, позволяя расширить число оцениваемых марок, обеспечивает оперативный отбор наиболее перспективных из них для нужд пищевых отраслей агропромышленного комплекса. Дополнительный резерв экономии времени дает краткосрочное (поэтапное) заключение о возможности практического использования данного образца по результатам предварительных токсиколого-гигиенических исследований (транспортной тары для плодоовощной продукции и др.).
Необходимость проведения токсикологических исследований при гигиенической оценке полиоле-финов должна диктоваться достаточно вескими причинами. Такие исследования оправданы только применительно к новым полиолефинам, когда можно ожидать миграцию веществ, отличающихся по физико-химическим свойствам от изученных ранее. Современный уровень развития науки о полимерах, химии и технологии их позволяет утверждать, что реальное число новых пластиков будет невелико. Токсикологическому изучению подлежат только полиолефины, полученные с использованием принципиально новых технологических схем и решений (новых мономеров или их сочетаний; новых катализаторов или систем растворителей; новых методов модифицирования), когда действительно изучается пластик новой химической структуры, обладающий новыми свойствами. В большинстве случаев гигиеническое заключение о возможности и условиях использования по назначению различных разновидностей полиолефинов может быть основано на результатах экспертной оценки, которая в зависимости от поставленных задач и полноты необходимой информации может включать: 1) орга-нолептические исследования изделий и вытяжек с учетом особенностей условий ожидаемого практического применения пластика; 2) групповой анализ данных проведенных ранее гигиенических исследований базовых марок; 3) решение вопроса о возможности использования для нового материала имеющихся разрешений Главного санитарно-эпидемиологического управления Минздрава СССР (по аналогии или с определенными ограничениями путем внесения таких изменений в действующую научно-техническую документацию); 4) проведение санитарно-химических исследований с целью изучения особенностей миграции из изделий ведущих (лимитирующих) с гигиени-
ческих позиций ингредиентов рецептуры (и продуктов деструкции) и сопоставление полученных данных с величинами соответствующих ДК.М. Степень изученности гигиенических свойств основных представителей и групп базовых марок , полимерных материалов класса полиолефинов позволяет, по нашему мнению, считать переход { на гигиеническую оценку этих пластиков в основном по результатам санитарно-химических исследований вполне возможным и оправданным.
Литература
1. Браун Д. Д.//Методические подходы при изучении фактического питания и гигиенической оценке пестицидов, полимеров и других материалов.— М., 1982.— С. 37—44.
2. Гноевая В. Л., Крылова М. И.//Тт. и сан.— 1965.— № 7, —С. 76—79.
3. Гноевая В. Л., Хамидулин Р. С., Браун Д. Д. // Гигиенические аспекты питания здорового и больного человека.— Киев, 1982, —С. 110—111.
4. Елизарова О. Н. Определение пороговых доз промышленных ядов при пероральном введении. — М., 1971.
5. Инструкция по токсикологической оценке полимерных материалов, применяемых в пищевой промышленности: j Исходные и вспомогательные продукты синтеза: Мигрирующие вещества. — М., 1984.
6. Токсикология и гигиена применения полимерных материалов в пищевой промышленности / Станкевич В. В., Генель С. В., Гноевая В. Л., Пинчук Л. М. — М„ 1980.
7. Красовский Г. Н., Жолдакова 3. И., Цергачееа Т. С. // Гиг. и сан,—1981. —№ П. —С. 42—45.
8. Курляндский Б. А. //Гиг. труда.— 1969.— № 7.— С. 12—15.
9. Лазарев Н. В., Левина Э. Н. (Ред.). Вредные вещества в промышленности. Справочник.— Л., 1976. — Т. 1—2.
10. Литвинов Н. Н., Кухта В. К., Давыдко Т. И., Шкреб-нева И. И. //Гиг. и сан, — 1983, —№ 9, —С. 22—24.
11. Павленко С. М., Юдина Т. В., Гусева В. А. //Там же. — 1975. — № 10. — С. 55-58.
12. Правдин Н. С. Методика малой токсикологии промышленных ядов. — М., 1947.
13. Саноцкий И. В. Ц Актуальные вопросы гигиенической токсикологии.— М., 1972. — С. 47—48.
14. Сидоренко Г. И., Красовский Г. Н., Жолдакова 3. И. //Гиг. и сан.— 1979, —№ 7. — С. 16—18.
15. Сидоренко Г. И., Меркурьева Р. В. //Там же.— 1981.— № 8.— С. 8—12.
16. Станкевич К. И. (Ред.). Справочник по гигиене применения полимеров.— Киев, 1984.
17. Шефтель В. О. Полимерные материалы: Токсические свойства: Справочник. — Л., 1982.— С. 12; 17—20; 21— 23.
18. Шицкова А. П. (Ред.). Методики санитарно-токсиколо-гического эксперимента. М., 1968; Материалы по гигиенической оценке пестицидов и полимеров. М., 1977; Актуальные вопросы токсикологии в гигиенических исследованиях.— М., 1978; Морфологические методы исследования в гигиене и токсикологии. — М., 1983.
19. Шицкова А. П. //Гиг. и сан. — 1984. — № 2. — С. 4—7; 1985. — № П. —С. 4—8; 1986. — № 2. —С. 4—8; Шицкова А. П., Горшков С. И. // Воздействие факторов внешней среды на отдельные системы организма. — М., 1978, —С. 4—25. f
20. Штабский Б. М., Бжеюцкий М. И., Мартышек В. 3. // Гиг. и сан. — 1971. — № 2, —С. 51—53.
21. Штилевский Э. М„ Лиговский В. К., Юшкова Л. А.// Гкг. и сан. — 1984. — № 10, —С. 7—11.
Поступила 22.07.8«
