CC BY
11
Neg herbon W,. O. (Ed.) В кн.: Handbook of Toxicology. Philadelphia,1959,v. 3.—P a t-t у F. A. (Ed.) Industrial Hygiene and Toxicology. New York, 1962, v. 2. — S p e с t о г W. S. (Ed.) Handbook of Toxicology. Philadelphia, 1955, v. 1.—Strymezyk F., Analiza Toksykologiczna do uzytku stacji sanitarnoepide milogkznych farmacentow, chimikow lekazzy с studentov. Wartsawa, 1959. —Vondracek V., Riedl O., Klinicka toxikologie. Praha, 1958. \
Поступила 20/1 1999 r.
THE COMPARATIVE SENSITIVITY OF MAN AND ANIMALS TO THE ACTION OF VARIOUS SUBSTANCES ACCORDING TO THE INDICES OF ACUTE TOXICITY
G. N. Krasovsky, O. R. Sobinyakova
In order to ascertain certain aspects of the problem of interspecific sensitivity an attempt was made to compare the levels of lethal doses of 260 substances for man and laboratory animals. Information on the human lethal doses was taken from the literature on forensic medicine. The sensitivity of man to toxic substances proved to be approximately equal to that of laboratory animals or exceeded (2 to 3 times) it to an insignificant extent. The finding was that differences in the sensitivity could be levelled if experiments were carried out on animals most sensitive to the investigated substance. It is shown that there is no «universal» most sensitive species of animals that could be used in the sanitary toxicological experiments.
УДК 613.32:546.16]:113.98
ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ ФТОРА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В САНИТАРНО-ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Проф. Р. Д. Габович, В. И. Циприян Киевский медицинский институт
Ряд исследователей справедливо указывает, что внедрение метода фторирования воды, как и всякого другого массового гигиенического мероприятия, должно сопровождаться всесторонним изучением его безопасности. В частности, 5р1га, 'МаЫЬоо!:, Иарроро^ и др. отмечают, что поскольку люди употребляют фторированную воду в течение всей своей жизни, то, принимая во внимание материальную кумуляцию фтора в организме, следует изучить влияние обогащенной этим веществом воды на процессы биологического старения организма. Указывается также, что воздействие употребляемой для питья фторированной воды на процессы канцерогенеза, мутагенеза и иммуногенеза изучено недостаточно.
В настоящей статье излагаются результаты санитарно-геронтологичес-кого эксперимента, который был проведен на 3 группах белых крыс (по 70—100 животных в каждой группе) 3-месячного возраста. Животные 1-й (контрольной) группы получали в течение 24 месяцев воду с содержанием фтора 0,2 мг/л, 2-й группы — воду с содержанием фтора 1,2 мг/л (максимальная концентрация, применяемая для фторирования воды), 3-й группы— воду с содержанием фтора 15 мг/л (это соответствует 0,75—1 мг фтора на 1 кг веса тела — доза, которая может поступать в организм в условиях производства). Вода обогащалась фтором за счет кремнефтористого натрия, который чаще всего применяется для фторирования воды.
Поскольку в проведении санитарно-геронтологических экспериментов, связанных с действием химического агента на организм, опыта почти нет, мы с поисковой целью для характеристики состояния животных применили широкий круг физиологических, биохимических, гистоморфоло-гических и гистохимических методов исследований. При выборе последних мы исходили из представления о том, что возрастная эволюция во многом определяется изменениями в разных звеньях систем регуляции обмена и функций организма, учитывали, что основной механизм токсического действия фтора — угнетение активности ферментов углеводного обмена.
Методика исследований заключалась в следующем. Характеристика регуляторных процессов была дана прежде всего на основании изучения функционального состояния центральной нервной системы (методом услов-
ных рефлексов по двигательно-пищевой методике), надпочечников (секреция 17-кетостероидов, спонтанная и после введения АКЛТ, проба Торна, морфология), щитовидной железы (радиоизотопная индикация, потребление кислорода). О состоянии регуляторных процессов мы судили также по характеру гликемических кривых после перорального введения галактозы, совместного введения галактозы и инсулина, реакции тканей на введение адреналина и инсулина (по содержанию сахара в крови), а также активности холинэстеразы в ткани печени и сердечной мышце (по Хестрину).
Тонкое приспособление обмена и функций организма к среде достигается в конечном счете воздействием различных звеньев нейро-гуморальных регуляторных влияний на протекающие на молекулярном уровне процессы накопления и использования энергии. В наших исследованиях оценка состояния саморегулирующей системы обеспечения энергией клеток была дана на основании изучения в сердечной мышце и ткани печени интенсивности тканевого дыхания (методом Варбурга), активности процессов гликолиза (по накоплению молочной кислоты при инкубации тканевого гомо-гената в анаэробных условиях), содержания в тех же тканях аденозинтри-фосфорной (АТФ) и креатинфосфорной (КФ) кислоты (по Фердману и Сопину). Поскольку в регуляции уровня тканевого дыхания и гликолиза •начительную роль играет состояние ферментных систем и содержание различных продуктов биохимических реакций, мы в тех же тканях изучали активность фосфорилазы и щелочной фосфатазы (по Фердману и Сопину), фосфопируватгидратазы (по Ломану и Мейергофу), лактатдегидрогеназы (по Тунбергу) и цитохром-С-оксидазы (по Страусу), а также содержание гликогена (по Маррису), молочной кислоты (по Лисло и Дише) и неорганического фосфора (по Фиске и Суббароу). Для характеристики состояния углеводного обмена при жизни животных определяли суточное выделение пировиноградной кислоты с мочой (по Грюндигу).
Для изучения проявления действия фтора на тканевом и клеточном уровне были использованы гистохимические реакции, позволявшие выявить щелочную и кислую фосфатазы, цитохромоксидазу, сукциндегидро-геназу, НАД, НАДФ-диафоразы (Пирс).
Принимая во внимание специфическое действие фтора на твердые ткани, мы изучали внешний вид, размеры и минеральный состав костей (зубов), содержание в них фтора и микроскопическую картину серийно-ступенчатых срезов при окрашивании гематоксилин-эозином и пикро-фуксином, а также при серебрении по Уюсс—Бильшовскому. 180-
Исследования, которые можно бы- /во ло осуществлять в динамике при жиз- но ни животного, производили с интерва- » /го лами в 4—6 месяцев. С интервалом в ^ /00 8 месяцев забивали 15—20 животных ^ 80 каждой группы для посмертных исследований.
Некоторые данные, характеризующие состояние животных в начале и конце эксперимента, представлены в таблице. Из этих данных видно, что в 1-й (контрольной) группе животных на протяжении 24-месячного эксперимента отмечалось изменение изучавшихся показателей, связанное с процессами роста и возрастной эволюции. Исследование условнорефлек-
торной деятельности позволило заключить, что у животных контрольной группы в ходе возрастной эволюции произошло ослабление возбудительного процесса (уменьшение силы и увеличение латентного периода рефлексов).
60 40 20 0
24
8 /6 Л4е сяцы
I 11-я группа Е22 2-я группа ^ 3-я группа
Рис. 1. Выделение 17-кетостероидов животными опытных групп на протяжении 24-месячного эксперимента и реакция надпочечников на 3-дневную стимуляцию АКТГ.
2«
35
Показатели, характеризующие состояние контрольных и подопытных животных в начале и конце эксперимента при длительном употреблении воды с разными
концентрациями фтора
та х • «§. Животные после 24-Месячного употребления воды с содержанием фтора (в мг!*)
Показатель я с 0,2 1 .2 1.5
Живот чале э мента 1-я группа 2-я группа 3-я группа
Условнорефлекторная деятельность:
появление рефлекса на звонок (количество
предъявлений).............
латентный период рефлекса на звонок (в
сек.)..................
величина рефлекса на звонок (в условных
единицах)................
появление дифференцировки (количество
предъявлений) .............
Функциональное состояние щитовидной железы:
накопление I181 (в %).........
время максимального накопления (в часах)
время полувыведения (в сутках).....
Содержание сахара в крови:
после введения галактозы (в мг%) .... после введения инсулина (в мг%) .... после введения адреналина (в мг%) . . . после введения галактозы и инсулина
(в мг).................
Потребление кислорода (в мг 0> на 100 частей веса тела за 1 час)..........
Содержание молочной кислоты в ткани печени
(в мг %).................
Содержание гликогена в ткани печени (в г%) Выделение пировиноградной кислоты
(в мкг/сутки на 100 г веса тела).....
Содержание в ткани печени:
аденозинтрифосфорной кислоты (в мг%) креатинфосфорной кислоты (в мг%) . . . неорганического фосфора (в мг%) .... Активность ферментов в ткани печени:
лактатдегидрогеназа (в мкг метиленового
синего).................
цитохром-С-оксидаза в индофенол ьных
единицах ...............
фосфорилаза (в мг % фосфора).....
фосфопируватгидратаза (в мг% фосфора) щелочная фосфатаза (в мг% фосфора) . . Бедренная кость:
длина (в см)..............
вес (в мг)...............
объемный вес (в г/см3).........
содержание фтора (в мкг)........
17+1 0,6+0,03 45+4
П±1
32 ±1
20
7,0
212±7
190+7
25±2 3,9+0,16
113+6
16+0,6 4±0,6 15+0,7
286+18
1+0,06 80±6 34+2 23±2
2,4+0,03 238+4 1,1+0,01 102-1-7
12±1
1±0,1
30+3
8±1
35±1
24
9,2
318+10 37+3 127+4
209±5
110±7
50,4 2,2±0,12
170±15
13+0,8 3+0,3 18+0,9
145±8
0,9±0,05 112+8 92+5 22+1
3,5±0,03 774+14 1,4±0,03 493+12
10±2
1,1±0,2
29+ 1
8+1
36±2
24
9,4
300+ 11 30+6 125+6
212+9
113±6
46+4 2,38+0,12
168+15
13+1,2 4+0,5 17+0,8
152+11
0,8+0,06 118+9 94+5 23+1
3,6+0,04 764+8 1,3+0,02 610+15
18+2 0,8+0,1 35+3 4
50+2
24
9,8
348+9 60+3 111+2
256+4
88+5
»
48±4 1,25+0,1
204+19
19+0,6 7+0,6 23+0,9
111 + 9
0,5+0,03 139+3 76+7 32+1
3,5+0,04 737±34 1,2+0,04 1 594+31
Наряду с этим полностью сохранилась способность старых животных к выработке условных рефлексов и дифференцировки.
В ходе старения животных 1-й группы происходит снижение активности коры надпочечников и щитовидных желез. Динамика выделения корти-костероидов во время эксперимента представлена на рис. 1. Из рис. 1 видно, что максимум выделения кортикостероидов у животных контрольной группы на 8-м месяце эксперимента составлял 132±6 мкг/сутки, а в конце эксперимента — 99±6 мкг/сутки.
О глубоких сдвигах в разных звеньях регуляторных процессов в ходе старения животных свидетельствует изменение характера гликемических кривых после нагрузки галактозой. В печени (аналогично и в сердечной
мышце) животных контрольной группы в процессе старения наблюдается снижение интенсивности тканевого дыхания (этого главного пути образования энергии в клетке) и компенсаторный рост гликолитических процессов, способствующих накоплению энергетических потенциалов. Как следствие снижения интенсивности тканевого дыхания и интенсификации гликолитических процессов у животных контрольной группы в течение эксперимента повышалось выделение пировиноградной кислоты с мочой и накопление молочной кислоты в тканях, а также снижалось содержание в них гликогена (см. таблицу). При этом, несмотря на рост гликолитических процессов, содержание АТФ и КФ в сердечной мышце и ткани печени в течение эксперимента уменьшилось. Интегральным показателем снижения энергетических потенциалов стареющего организма является и уменьшение потребления кислорода животными 1-й группы. ^
Сдвиги в системе обеспечения энергией клетки сопровождались неоднозначным изменением активности изучавшихся нами ферментов. Так, активность лактатдегидрогеназы с возрастом падала, активность щелочной фосфа-тазы и цитохром-С-оксидазы не изменялась, а фосфорилазы и фосфопиру-ватгидратазы (участвующих в реакциях гликолиза) увеличилась.
В целом характеристика изменений важнейших звеньев регуляторных процессов в условиях физиологического старения у контрольных животных свидетельствует о неравномерных сдвигах: наряду с явлением угасания наблюдаются приспособительные реакции, направленные на поддержание должного уровня жизнедеятельности организма.
У животных 2-й группы, употреблявших в течение 24 месяцев воду с содержанием фтора 1,2 мг/л, не обнаружены статистически достоверные различия по всем ранее перечисленным показателям в сравнении с показателями животных контрольной группы (см. таблицу). У животных 2-й группы по сравнению с контрольными наблюдалось несколько большее накопление фтора в костях (зубах). Интенсивность накопления была наиболее высокой в первый год эксперимента, а затем постепенно снижалась. Поэтому через 24 месяца содержание фтора в костях животных этой группы лишь на 20% превышало содержание фтора в костях контрольных крыс. Гисто-морфологическое исследование костной ткани у животных 2-й группы обнаружило наряду с возрастными изменениями, наблюдавшимися у крыс контрольной группы, усиление регенеративных процессов, выразившееся в появлении свежих очагов перестройки с хондроидной тканью. Растворимость эмали зубов у крыс 1-й группы в слабом растворе молочной кислоты была намного (примерно на 40%) меньше, чем у контрольных животных, в чем усматривают одну из причин противокариозного действия фтора.
В целом характер сдвигов, отмеченных в течение эксперимента у животных, употреблявших воду с концентрацией фтора 1,2 мг/л, свойствен физиологическому старению и свидетельствует о безопасности длительного употребления фторированной воды.
Употребление воды с содержанием фтора 15 мг/л вызвало у животных 3-й группы значительные изменения по сравнению с контролем. Уже на 3-м месяце эксперимента отмечено ослабление возбудительного процесса и усиление активности торможения, о чем можно было судить по скорости выработки дифференцировки. Нарушение функции центральной нервной системы усиливалось в ходе эксперимента. У животных снизилась спонтанная секреция 17-кетостероидов (к концу эксперимента на 23%), причем проба Лобхарта с 3-дневным введением АКТГ позволила выявить истощение коры надпочечников и уменьшение диапазона ее функциональных возможностей (см. рис. 1). Морфологически отмечены гиперемия, набухание и белковая дистрофия клеток коркового слоя.
Изменения определялись и в функциональном состоянии щитовидных желез, причем со второй половины экспериментального периода в них резко усиливалось накопление радиоактивного йода (см. таблицу), что можно
объяснить нарушением йодного обмена и увеличившимся дефицитом йода в организме.
Анализ гликемических кривых показал, что у крыс 3-й группы после введения галактозы уровень сахара в крови был значительно выше, чем в контроле. При введении инсулина и адреналина у животных этой группы выявилось изменение реакции тканей на действие гормонов, что выразилось в ослаблении гипо- и гипергликемического эффекта.
На протяжении эксперимента у крыс 3-й группы наблюдалось прогрессирующее снижение в ткани печени и сердечной мышце активности глико-литических процессов — этого резервного пути образования энергии в организме. В конце эксперимента снижение составило в сердечной мышце 30%, а ткани печени — 50% по сравнению с контролем.
Угнетение гликолитических процессов сопровождалось уменьшением активности фосфопируватгидратазы и повышением активности фосфори-лазы. Из-за нарушения процессов гликогенообразования (о чем свидетельствует характер гликемических кривых после одновременного введения галактозы и инсулина) содержание гликогена в печени животных 3-й группы к концу эксперимента снизилось на 43% по сравнению с контролем.
Важно отметить, что на протяжении 24-месячного эксперимента у крыс этой группы отмечалось прогрессирующее усиление токсического действия фтора, выразившееся в условии повреждающего действия на центральную нервную систему и кору надпочечников, в снижении активности гликолитических процессов, уменьшении содержания гликогена в печени и снижении потребления кислорода.
Гистохимические исследования показали, что исследуемые дозы фтора повреждают важнейшие окислительно-восстановительные ферменты в мембранах и протоплазме печеночных клеток и мышечных волокнах сердца. В клетках печени и сердечной мышце резко снижалась активность сукцин-дегидрогеназы и цитохромоксидазы, уменьшалась формазанная насыщенность гепатоцитов и мышечных волокон. Появлялись крупные глыбки — продукты реакции субстрата и фермента, указывающие на распад мито-хондриальных аппаратов. Снижение активности НАД- и Н АДФ-диафораз свидетельствует о нарушении митохондриальных мембран. В сердечной мышце и печени животных снижалась активность кислой фосфатазы и повышалась активность щелочной. Усиление обмена щелочной фосфатазы Д. Г. Рудой и Г. С. Котова связывают с выраженным повреждением паренхимы.
Интересно отметить, что гистохимические изменения обнаруживались уже на ранних стадиях эксперимента, когда другие методы исследований, в том числе биохимические, еще не позволяли выявить повреждающего действия фтора. Ранние гистохимические изменения заключались в ослаблении активности ферментов (кислой фосфатазы, сукциндегидро-геназы, цитохромоксидазы, НАД-, НАДФ-диафораз) в периферических клетках печеночных долек и усилении активности тех же ферментов в клетках центра. Такая картина повреждающего действия фтора обусловлена гематогенным путем его распространения и особенностями кровоснабжения печеночных долек, где ток крови направлен от периферии к центру. Этим объясняется и отсутствие изменений биохимических показателей при исследовании активности ферментов в тканевых гомогенатах на ранних этапах действия фтора.
Употребление воды с содержанием фтора 15 мг/л вызвало у подопытных животных специфическое изменение пигментации эмали резцов и привело к значительному повышению содержания фтора в костях скелета. Повышенное отложение фтора в костях скелета сопровождалось уменьшением их веса и объемного веса, нарушением строения (см. таблицу). На серийно-ступенчатых срезах верхних и нижних конечностей животных 3-й группы обнаруживалось истончение компактной части кости, наблюдались некроз и некробиоз остеоцитов (рис. 2, а и б).
Рис. 2. Компактная часть бедренной кости крысы. а — крыса контрольной группы. Неизмененные остеоциты; б — крыса, получавшая в течение 24 месяцев воду с содержанием фтора 15 мг/л. Некробиоз остеоцитов (серебрение по Гросс — Бильшовскому.
Ув. 400Х).
Выводы
1. В процессе физиологического старения животных контрольной группы наблюдались неравномерные изменения в разных звеньях нейро-гумо-ральной регуляции обмена и функций организма и в молекулярных механизмах реализации их влияний. Полученные данные могут быть использованы другими исследователями при организации и проведении санитарно-геронтологических экспериментов.
2. Наблюдения над животными, получавшими в течение 24 месяцев питьевую воду с содержанием фтора 1,2 мг/л, позволяют заключить, что характер отмечавшихся сдвигов в состоянии важнейших звеньев регуля-торных процессов и в системе обеспечения клеток энергией свойствен физиологическому старению (нет достоверных отличий от животных контрольной группы), что является еще одним доказательством безопасности длительного употребления фторированной воды.
3. Использование широкого круга физиологических, биохимических и гистохимических методов исследований позволило более глубоко описать
картину экспериментального флюороза, развивающегося при длительном действии сравнительно больших концентраций фтора — 15 мг/л (0,75—1 мг на 1 кг веса тела). Эти исследования расширяют представление о механизме действия фтора и патогенезе флюороза.
ЛИТЕРАТУРА
Рудой Д. Г., Котова Г. С. В кн.: Актуальные вопросы патологии печени. Душанбе, 1963, в. 2, с. 120. — S р i г a L., The Drama of Fluorine, Arch, enemy of mankind. Milwanke, 1953. — W a 1 d b о о t G. L., Fluoride in Clinical Medicine. New York, 1962.
Поступила 16/VI 1969 г.
A STUDY OF THE ACTION OF FLOURINE IN THE DRINKING WATER IN A SANITARY-GERONTOLOGICAL TEST
R. D. Gabovich, V. I. Tsipriyan
The paper presents data on the effect of fluorine in the drinking water on the processes of physiological aging in an experiment lasting for 24 months. The experiment was carried out on animals of three different age groups: the rats of the first (control) group drank tap water containing 0.3 mg/1 of fluorine in the course of all the experiment; the second group drank tap water fluorinated up to a concentration of 1.2 mg/1 and the third group drank water containing 15 mg/1 of fluorine. The authors used a great number of tests whereby it was possible to assess the state of the main links in processes regulating the metabolism and body functions. On the basis of the results obtained it was concluded that in the course of aging of the first group irregular changes were noted in various links of the systems regulating the metabolism of body functions. Similar changes were noted as well among the animals of the second group. The animals that drank water containing 15 mg/1 of fluorine presented signs of fluorosis and pronounced changes in the morphology and functioning of many organs.
УДК 614.777:615.285.7
САНИТАРНО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДОПУСТИМОГО СОДЕРЖАНИЯ
ФОСБУТИЛА В ВОДОЕМАХ
Доц. К. И. Акулов
Кафедра коммунальной гигиены I Московского медицинского института
им. И. М. Сеченова
Список химических и биологических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками, рекомендованных для применения в сельском хозяйстве нашей страны на 1969 г., включает 148 препаратов. По масштабам производства и применения первое место занимают хлор-содержащие, второе — фосфорорганические пестициды. Последние являются более перспективными и, по-видимому, уже в ближайшие годы станут основными химическими средствами защиты растений. Продолжающиеся поиски наиболее эффективных пестицидов, синтез новых препаратов и широкое внедрение их в практику требуют своевременной гигиенической оценки степени потенциальной опасности пестицидов для населения в случае применения в народном хозяйстве. В коммунальной гигиене, в частности в гигиене воды и санитарной охране водоемов, необходимость таких исследований вызывается возможностью ограничения хозяйственно-питьевого или культурно-бытового водопользования населения при поступлении в водоисточники пестицидов в процессе их производства, со сточными водами, во время применения в сельском хозяйстве, с поверхностным стоком, фильтрацией через почву и другими путями. Практике такие примеры известны.
