CC BY
6
Учитывая данные литературы о влиянии никеля и его соединении на мужскую половую систему (Г. Н. Красовский и соавт.; Mathur и соавт.), мы изучили отдаленные последствия при обосновании гигиенического норматива никельцинкового феррита. Гонадотоксический эффект проявился при вдыхании оксифера на уровне 0,75, 0,30 и 0,063 мг/м3 (статистически достоверные отклонения от контроля коэффициентов массы семенников, семенных пузырьков и простаты, морфологические изменения в семенниках, связанные с нарушением гемодинамики).
Анализируя функциональное состояние сперматозоидов, мы установили,что в результате 4-месячного воздействия изученного соединения в концентрациях 0,75 и 0,30 мг/м3 снизилась осмотическая резистентность сперматозоидов (2,95± ±0,02 и 2,93±0,05 у подопытных животных и 3,13±0,07 у контрольных). У крыс 2 и 1-й групп постепенно увеличивалось количество измененных сперматогоний и число канальцев со спущенным сперматогенным эпителием. С нарастанием концентрации вещества снижался индекс сперматогенеза и после 4-месячной затравки у животных 1-й группы он составил 1,9±0,081 против 3,0±0,016 контроля. У крыс, вдыхавших аэрозоль в концентрации 0,015 мг/м3, во все сроки исследования морфологическая картина семенников, морфометрические и функциональные показатели соответствовали контролю.
Выводы.1. Никельцинковый феррит оказывает политропное действие на организм, вызывая поражение нервной и половой системы, функции печени, нарушение гемодинамики, минерального обмена, обладает слабо выраженными аллергенными свойствами.
2. Длительное ингаляционное поступление
оксифера сопровождается неспецифическим го» надотропным действием.
3. В качестве предельно допустимой среднесуточной концентрации никельцинкового феррита в атмосферном воздухе населенных мест рекомендована 0,01 мг/м3.
Литература. Брахнова И. Т. Токсичность порошков
металлов и их соединений. Киев, 1971, с. 98—100. Волошина А. М., Леонова А. Т. — В кн.: Труд и здоровье человека на севере Красноярского края. Красноярск, 1967, с. 123—127. Гузей Т. Н. — В кн.: Вопросы экспериментальной и клинической медицины. Красноярск, 1973, вып. 4, с. 173—175. Елоховская Н. П. — Гиг. и сан., 1972, № 6, с. 20—22. Елфимова Е. В., Гусев М. Ч„ Юдина Т. В. и др. — Там
же, 1977, № 12, с. 18—22. Ицкова А. И.. Елоховская Н. П., Елисеев И. Н. и др. —
Там же, 1978, № 3, с. 8—11. Кискачи С. С., Марченко Ф. И.. Узун Г. В. — Ж. ушн.,
нос. и горл, бол., 1974, № 4, с. 33—37. Косова JI. В., Куренная С. С. — Гиг. труда, 1967, №6, с. 50-53.
Красовский Г. II.. Юрасова 10. И.. Чарыев О. Г. и др.—
Гиг. и сан., 1977, № 7, с. 11 — 16. Нечаева А. Н. — Гнг. труда, 1971, № 1, с. 55—56. Прилипко В. А. Гигиеническая характеристика пылевого фактора и профилактика его неблагоприятного воздействия на рабочих при производстве ферритов. Лвтореф. лис. канд. Киев, 1981. Ревнова Н. В.— Гиг. труда, 1979, № 2, с. 20—22. Сакнынь А. В., Ельничных А. Н., Воронцов А. С. и др.—
Там же, 1976, № 12, с. 29—32. Mathur А. К.. Datta К. К.. Tancion S К. et а! — Bull, environm. Contam. Toxicol., 1977, v. 12, p. 241—248.
Поступила 28.02.83
S u ш m a r y. Biological effects of nickel-zinc ferrit were studied experimentally in white rats exposed inhalationally to the test compound at the concentrations of 0.75±0.0332, 0.30±0.0223, 0.063±0.0044 and 0.0!5±0.0042 mg/m3. Studies of the general toxic, allergic and gonadotropic effects of the test compound permitted recommending 0.01 mg/ni3 as the daily MAC for nickel-zink ferrit.
УДК 615.285.015.4:616-018.1
Е. И. Гончарук, А. В. Меленевская
ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
Киевский медицинский институт им. акад. А. А. Богомольца
Важнейшими процессами, обеспечивающими нормальную жизнедеятельность клетки и организма в целом, являются энергообеспечение и детоксикация чужеродных веществ. Эти процессы осуществляются в основном двумя ферментными системами, потребляющими кислород. Первая система — тканевого дыхания — локализуется в митохондриальных мембранах. В последние годы достигнуты значительные успехи в изучении механизма транспорта электронов и связанного с ним окислительного фосфорилиро-
вания. Открыт новый класс окислительно-восстановительных ферментов, получивших название негемовых железосеросодержащих белков; они участвуют непосредственно в сопряжении дыхания и фосфорилирования (Chance). Открытие этого класса ферментов, изучение их свойств, особенностей функционирования связаны с применением спектроскопии электронного парамагнитного резонанса — ЭПР (В. X. Орм-Джонсон).
Вторая система ферментов локализуется в эн-доплазматических мембранах печени, почек, лег-
ких, надпочечников и некоторых других органов и осуществляет реакции окисления, которые лежат в основе процессов детоксикации. По характеру действия эти ферменты относятся к ок-сигеназам и гидролазам. Обычно они объединены в короткие нефосфорилирующие цепи переноса электронов. Лучше всего изучена цепь, состоящая из цитохрома Р-450, специфического , флавопротеида и белка, содержащего негемовое железо.
Таким образом, функциональная роль двух ферментных систем различна: митохондриальное окисление обеспечивает биоэнергетические процессы клетки, а мнкросомальное окисление — де-токсикационные.
Целью данного исследования являлось изучение на молекулярном уровне действия хлорорга-нических пестицидов на митохондриальную и микросомальную системы.
При оценке неблагоприятного влияния пестицидов на организм теплокровных животных и человека наряду с традиционными биохимическими методами (У. А. Кузьминская и соавт.; Т. М. Юлдашов и соавт.) одним из перспективных направлений, которые могут привести к получению принципиально новых результатов при изучении молекулярных механизмов действия химических факторов на организм человека, являет-» ся использование биофизических методов, в частности ЭПР. Важное его преимущество в том, что не требуется предварительного выделения и очистки ферментных систем и исследование может быть проведено на неповрежденных тканях, а это существенно упрощает эксперимент и повышает его результативность. Сигнал ЭПР каталитически активной окисленной формы цитохрома Р-450 и железосеросодержащих белков (ЖССБ) семихинонных свободных радикалов регистрируются в биологических тканях при температуре ниже 100 °К.
В задачу предпринятых исследований входило изучение в печени металлоферментных комплексов свободнорадикальных состояний электроно-транспортных цепей энергетической системы митохондрий и детоксицирующей системы микро-сом под воздействием некоторых хлорорганиче-ских пестицидов. Изучены негемовые ЖССБ с фактором спектроскопического расщепления g=l,94, семихинонные свободнорадикальные состояния (CP) с g=2,00 и цитохром Р = 450 с g=2,25, которые являются конечной оксидазой системы оксидаз смешанной функции микросом. , Исследованы также металлоферментные комплексы в плазме крови, такие, как медьсодержащий белок о оксидазной активностью — церуло-плазмнн с g=2,05 и железосодержащий белок — > трансферрин с g=4,25.
Исследования выполнены на беспородных белых крысах-самцах массой 120—150 г. Хлорор-ганический пестицид гептахлор (ГПХ) вводили ингаляционным путем в затравочных камерах.
Для обеспечения поступления изучаемого веще- ■ ства только ингаляционным путем (минуя кожные покровы) животных помещали в отсеки камеры в специальных «домиках». Для создания стабильной концентрации пара ГПХ, соответствующей насыщению, вещество наливали в открытые чашки Петри, которые ставили в отсеки камеры. Затравку осуществляли в течение 6 дней по 5 ч в сутки. Во время эксперимента камеру проветривали через определенные промежутки времени в зависимости от ее вместимости, вида и числа животных и нормы объема воздуха на 1 животное в среднем 5 л/ч (И. М. Трахтснберг и соавт.).
Приближенный расчет дозы ГПХ, получаемой животным при разовой затравке, производили следующим образом. Минутный объем дыхания в среднем принимали равным 85 мл/мин (И. М. Трахтенберг и соавт.), что за 5 ч составляет 25 л воздуха. Поскольку максимальная возможная концентрация ГПХ, соответствующая насыщению в воздухе, равна 6 мг/м3 (Е. И. Гон-чарук), доза вещества, получаемая животным при однократной затравке, составляет при этом 0,15 мг (0,02 LDso).
Животных, подвергающихся воздействию ГПХ, исследовали в следующие сроки: сразу после первой затравки, а также сразу после 2, 3, 4, 5 и 6 затравок и спустя 10 сут и месяц после 6 затравок. В соответствующие сроки исследовали животных контрольных групп (не подвергавшихся затравке). В каждой группе было по 5—9 животных.
Второй хлорорганический пестицид — лин-дан — каждое животное получало перорально по 10 мг в 1 мл растительного масла (0,1 LD50). Животных забивали на 3, 4 и 7-е сутки после разового введения линдана.
Выбор способа затравки пестицидами был связан с тем, что ГПХ является одним из наиболее летучих ядохимикатов, т. е. основной путь поступления в организм для него — ингаляционный, а линдан в основном поступает в организм с пищей.
Образцы ткани для исследования методом ЭПР готовили по обычной методике с помощью прессформы (О. А. Коваленко и соавт.). Для этого у животных сразу после декапитации извлекали печень, готовили из нее образцы, которые затем помещали в жидкий азот. Для получения плазмы кровь собирали в центрифужную пробирку с гепарином (7 ЕД на 100 мл крови). Пробирки на 20—30 мин помещали в холодильник, затем центрифугировали 15 мин при 3000 об/мин. Из полученной плазмы с помощью прессформы приготавливали образцы для исследований. Спектры ЭПР регистрировали на радиоспектрометре ЕР-9 фирмы «Карл Цейсс» и Varían Е-3 при температуре 77 °К. Интенсивность сигнала ЭПР регистрируемых парамагнитных центров оценивали по отношению амплитуды
Рис. 1. Изменение интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса ЖССБ при 1,94 (/), СР при К = 2,00 (2) и цитохрома Р-450 при 8=2,25 (<?) в печени животных при ингаляционном введении ГПХ.
Здесь и на рис. 2 но оси ьбсцнсс — время (в сут), заштрихованные участки — длительность воздействия; по оси ординат — относительная интенсивность сигналов ЭПР (в % к контролю).
сигнала к сигналу эталона в перерасчете на 1 г влажной ткани.
Кинетика изменения содержания ЖССБ, свободных радикалов (СР) и цитохрома Р-450 в печени при введении ГПХ представлена на рис. 1. Как видно из приведенных кривых, непосредственно после первого воздействия ГПХ наблюдается значительное снижение интенсивности сигнала ЭПР изучаемых парамагнитных центров: СР — на 15 %, ЖССБ — на 20%, цитохрома Р-450 почти на 50 %. В динамике интенсивность сигнала ЭПР свободных радикалов (см. рис. 1), имея незначительное кратковременное повышение (на 3-й сутки), остается ниже нормы на протяжении всего срока наблюдения, становясь минимальной на 5-е и 15-е сутки опыта с тенденцией к восстановлению до исходного уровня через месяц. Количество ЖССБ (см. рис. 1) остается уменьшенным в течение всего срока исследования, за исключением незначительного подъема после третьего введения ГПХ, что свидетельствует о стойком снижении эффективности процессов окислительного фосфорилирования после воздействия ГПХ. Результаты эксперимента показывают также, что воздействие ГПХ приводит к необратимому снижению каталитически активной окисленной формы цитохрома Р-450, т. е. к угнетению микросомальной системы детоксика-ции.
В плазме крови при действии ГПХ происходит существенное уменьшение содержания церуло-плазмина (рис. 2). Минимальным оно становится на 2—5-е сутки от начала опыта (на 40 % ниже нормы); в дальнейшем наблюдается возрастание его количества с некоторым превышением уровня нормы и с последующим возвращением
Рис. 2. Изменение интенсивности сигналов ЭГ1Р церуло-плазмина при 8=2,05 (/) и трансферрина при 8=4,25 (2) в плазме крови в процессе ингаляционного воздействия
ГПХ.
к исходному показателю через месяц от начала опыта. Содержание трансферрина (см. рис. 2) после резкого увеличения через сутки от начала введения ГПХ существенно снижается (на 50%) после окончания воздействия и снова возрастает, превышая через месяц от начала опыта норму.
Влияние линдана на содержание ЖССБ, СРи цитохрома Р-450 в печени представлено в таблице. Из нее видно, что однократное пероральное введение этого пестицида приводит к существенному снижению соответствующих сигналов на 7-е сутки после воздействия. При разовом воздействии токсичной дозы линдана (см. таблицу) не зарегистрировано достоверного изменения содержания церулоплазмина в данном опыте, однако было значительно понижено количество трансферрина.
Таким образом, результаты эксперимента свидетельствуют о существенном угнетении ферментов энергетической и детоксицирующей систем клеток, что обусловливает снижение эффективности их функционирования.
По данным литературы, от функционального состояния систем оксидаз смешанной функции
Интенсивность сигналов ЭПР в печени и плазме крови животных после однократного введения 1/10 ЬОьо линдана (М±т)
« 5 Интенсивность сигнала ЭПР. отн. ед.
н с 5 ?? в К в печени в плазме крови
Время введен! дана. < Число вотных цнтохром Р-450 СР ЖССБ транс-феррин церуло-плазмин
3 Р 4 Р 7 Р 6 7 9 0.59±0.06 0.46±0.05 0,35±0.03 <0,05 0.46±0,08 0.30±0.02 0.27±0.01 0.77±0,09 0,69+0,04 <0,01 0,66±0.04 <0.01 0.83±0.05 <0.001 0,81±0,12 <0.001 0.78±0,14 <0.001 0,52±0.06 0.00+0.05 0.53±0.06
Контроль 6 0.54+0.08 0.41±0,08 0,91±0,05 1.59+0.10 0,53+0,11
Примечание. Р указано только в тех случаях, где оно достоверно.
микросом зависит чувствительность организма к повреждающему канцерогенному действию того или иного вещества (В. В. Ляхович и соавт.; Magee и соавт.). В то же время известно, что развитие патологических процессов, в том числе опухолевой природы, связано с нарушением энергообеспечения клеток (М. Н. Кондрашова; Warburg). На основании этого можно предположить, что выявленное нами снижение функциональной активности энергетической и детоксицирующей систем клеток может быть одной из причин высокой заболеваемости циррозом и раком печени в районах, где интенсивно используются хлорорга-нические пестициды (Melvin).
Выводы. 1. ЭПР, являясь чувствительным биофизическим методом, может быть использован в токсикологических исследованиях для оценки раннего повреждающего токсического действия химических веществ на организм теплокровного животного. С помощью ЭПР могут быть получены данные о степени изменений в энергетической и детоксицирующей системах клеток животного организма.
2. При воздействии хлорорганических пестицидов (ГПХ и линдана) на организм теплокровных животных снизилась интенсивность сигналов ЭПР всех исследованных парамагнитных центров (ЖССБ, CP и цитохрома Р-450), что свидетельствует об угнетении энергетической и детоксицирующей систем клеток.
Литература. Гончарук Е. И. Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами. Киев, 1977. Коваленко О. А., Анфалова Т. В.. Солоков В. С. и др.—
Биофизика, 1971. т. 16, № 4, с. 663—666. Кондрашова М. Н. — В кн.: Терапевтическое действие янтарной кислоты. Под ред. М. Н. Кондрашовой. Пущино, 1976, с. 3.
Кузьминская У. А., Берсан JI. В., Веременко Л. М. —
Вопр. питания, 1978, № 5, с. 48—51. Ляхович В. В.. Цырлов И. Б. Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков. Новосибирск, 1981. Показатели нормы у лабораторных животных в токсикологическом эксперименте. / Трахтенберг И. М., Сова Р. Е., Шефтель В. О. и др. М„ 1978. Юлдашов Т. М., Бойко И. Б., Малиновская Т. А. — Мед.
ж. Узбекистана, 1978, № 11, с. 47—50. Орм-Джонсон В. X. — В кн.: Неорганическая биохимия,
М., 1978, т. 2, с. 116—156. Chance В. — Ann. Rev. Biochem., 1977, v. 46, p. 967—980. Magee P. N.. Pegg A. E„ Swann P. F. — In: Handbuch der allgemeine Pathologie. Berlin, 1975, Bd 6, T. 6, S. 329— 419.
Melvin D. R. — Science total Environm., 1978, v. 10, p. 105— 115.
Warburg O. — Science, 1956, v. 123, p. 309—314.
Поступила 20.05.83
Summary. Kinetics of changes in the content of iron and sulfur-containing proteins, free radicals and cytochrome P-450 in the liver of rats exposed to chloroorganic pesticides— heptachlor and lindan — were studued by electronic paramagnetic resonance (EPR). One-month exposure resulted in changes in the intensity of EPR signals of the tested paramagnetic centers which showed a general tendency to decrease. The observed alterations are indicative of enzymic inhibition of the energy and detoxification systems of hepatic cells.
УДК 613.847-07
И. П. Козярин, Ю. Д. Думанский
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, СОЗДАВАЕМОГО ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ЛИНИЯМИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В УСЛОВИЯХ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
Киевский медицинский институт им. акад. А. А. Богомольца; Киевский НИИ общей в коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
В настоящее время перед гигиенической наукой стоит весьма актуальная задача—изучение биологического действия электрического поля промышленной частоты (ЭППЧ) в условиях населенных мест в связи с формированием единой энергетической системы страны и сооружением магистральных линий электропередач (ЛЭП) сверхвысокого напряжения 500, 750 и 1150 кВ, которые позволят наиболее экономно осуществлять передачу значительных количеств электроэнергии не только в пределах энергосистем СССР, но и в объединенные энергосистемы стран социалистического лагеря в рамках СЭВ.
Целью настоящей работы являлась гигиеническая оценка ЭППЧ напряженностей, встречающихся в местах прохождения сверхвысоковольт-
ных ЛЭП, при кратковременном ежедневном действии.
В соответствии с намеченной целью мы решали следующие задачи: в натурных условиях изучали характер распределения напряженности ЭППЧ на трассах ЛЭП 500 и 750 кВ, в эксперименте на животных исследовали биологическое действие изучаемого фактора интенсивностей, которые регистрируются вблизи и на трассах ЛЭП, обосновывали предельно допустимые уровни ЭППЧ, разрабатывали санитарно-гигиенические мероприятия и рекомендации по защите населения от неблагоприятного воздействия поля.
Для обоснования продолжительности ежедневного облучения животных ЭППЧ в экспериментах были собраны сведения о фактическом аре-
