CC BY
5
Подробный анализ данных начального этапа многофакторного эксперимента позволяет уточнить вид предполагаемой математической модели, набор изучаемых факторов и оптимальное число их уровней, объект и количество наблюдений.
Описанные в настоящей статье способы выделения и анализа индивидуальных различий могут способствовать получению более достоверных выводов во многих гигиенических исследованиях. В частности, это относится к многократным параллельным определениям на небольших группах обследуемых людей или животных, когда в соответствии с общими рекомендациями [1, 5] различия между параллельными определениями и различия между обследуемыми заранее признают равноценными и стремятся, чтобы число обследуемых, с одной стороны, и количество параллельных определений показателя — с дру-
гой, были примерно равными, близкими к величине квадратного корня из общего числа намеченных определений.
Литература
1. Автандилов Г. Г. Морфометрия в патологии. — М., 1973.
2. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ: Пер. с англ. — М., 1982.
3. Ашмарин И. П., Васильев Н. Н., Амбросов В. А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. — Л., 1971.
4. Налимов В. В. Теория эксперимента. — М., 1971.
5. Плохинский Н. А. Биометрия. — М., 1970.
6. Урбах В. Ю. Биометрические методы. М., 1964.
7. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента: Пер. с англ. — М., 1967.
Поступи ла_ 14.05.86
УДК 614.777:574.632]:[574.64:593.17
С. Н. Этлин, Г. М. Лахонина, И. С. Ирлина, Л. А. Попова,
С. А. Малыгин
ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ ТОКСИЧНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ИНФУЗОРИЙ ТЕТКАНУМЕЫА
РУМРОЯЛШ И ЖИВОТНЫХ
НИИ эпидемиологии, микробиологии и гигиены Минздрава ЭССР, Таллин; Институт цитологии АН СССР, Ленинград; Сектор системного анализа Института экономики АН
ЭССР, Таллии
Поиск методов ускоренной регламентации химических факторов окружающей среды относится к важнейшим прикладным задачам гигиенических исследований в двенадцатой пятилетке [9]. Большую актуальность в связи с этим приобретает разработка методологических и теоретических вопросов применения при токсикологических исследованиях наряду с животными биологических тест-объектов (культур клеток и тканей, микроорганизмов, простейших организмов и др.), которые позволяют, как правило, в короткие сроки получить ценную информацию о биологическом действии веществ.
Одна из наиболее важных проблем, возникающих при применении тест-объектов в токсикологических исследованиях, — экстраполяция результатов экспериментов in vitro на опыты in vivo. В отношении отдельных аспектов данной проблемы большинство исследователей придерживаются единого мнения. Так, некоторые тест-объекты уже используются в практике для изучения мутагенного действия веществ. Все большее признание получает исследование с помощью тест-объектов механизмов действия и процессов метаболизма химических веществ на клеточном уровне. Однако во взглядах на связи между степенью токсичности веществ in vitro и in vivo в настоящее время единства нет [3], главным образом из-за малого количества работ по этому вопросу.
Нашей целью было выявление корреляций между параметрами токсического действия веществ на биологический тест-объект инфузории Tetrahymena pyriformis (инфузории тетрахимена) и на животных.
Выбор в качестве тест-объекта инфузорий тетрахимена обусловлен тем, что, будучи одновременно клеткой и организмом, тетрахимена позволяет оценивать разнообразные воздействия как на клеточном, так и на более высоком уровне.
Вопрос о механизмах токсического действия химических веществ на инфузорий изучен недостаточно. Высказывается мнение, что в основе этого механизма лежит способность веществ проникать внутрь организма и оказывать повреждающее действие на биологические мембраны [1, 11].
В качестве положительных сторон использования инфузорий как тест-объекта следует отметить простоту культивирования, доступность методов работы с ними любой са-нитарно-бактериологической лаборатории, возможность ко-
личественного учета эффекта воздействия изучаемых веществ [10].
Мы изучали действие на культуру инфузорий 22 веществ, сведения о параметрах токсичности которых для животных получены из разных источников [1, 2, 5, 7].
В работе использована безбактериальная культура Те1-гаЬушепа ру^огпив штамм вЬ, культивируемая на амнно-пептидной среде с дрожжевым экстрактом без добавления солей при температуре 28 °С [6]. Критерием оценки токсичности веществ для инфузорий являлась степень задержки роста культуры под воздействием исследуемого вещества. При этом для каждого вещества опытным путем определялось не менее 5 концентраций, приводящих к разной степени задержки роста культуры при суточном культивировании в присутствии в питательной среде изучаемого вещества. Все концентрации исследовались, как правило, в тре\ повторностях с последующим определением средней степени задержки роста культуры по сравнению с контролем, куда инфузории вносились в том же количестве (2 тыс. особей в 1 мл) и культивировались в тех же условиях в течение 1 сут, ио без добавления исследуемого вещества. Работа выполнялась в пробирках, содержащих по 10 мл культуры, при контроле рН.
Рост культуры измерялся показателем плотности. Для его определения культуру фиксировали 5 % раствором формалина и после тщательного перемешивания вносили в камеру Горяева, где подсчитывали [4] количество тетрахимеи на всей площади камеры. Отбор культуры из одной пробирки и заполнение ею камеры Горяева проводили 6 раз. Подсчет плотности культуры в камере Горяева принимался за единицу наблюдения. При исследовании 5 концентраций с 3-кратным повторением и 6-кратным подсчетом инфузорий в камере Горяева общее число наблюдений для каждого вещества равно 90.
Учитывая, что в доступной литературе мы не встретили обозначений параметров токсичности по результатам определения задержки роста культуры, для сокращения записи предложено использовать обозначения ОЬб, СП50 и С1181, где СП — первые буквы от латинских Сопсеп^аИо (концентрация), ¡пЫЬеге (сдерживать), 1псгетеп^т (рост).
Дальнейшая обработка материалов осуществлялась па ЭВМ ЕС-1052 с помощью пакета прикладных программ по математической статистике. Связи между рассматриваемы-
Таблица 1
Параметры токсического действия веществ по критерию
задержки роста культуры инфузорий
Вещество СП1в С I I 50 CI 1 8.1
мг/мл
Метанол 5 8 13,0 (10,8- -15,6) 22,0
Ацетон 3 0 9,0(6,7- -12,2) 28,0
Этанол 4 2 8,0(6,7- -9,6) 16,0
Диметилформамид 2 1 6,0(4,6- -7,8) 17,5
Этилацетат 1 8 4,3(3,4- -5,5) 12,5
Метилэтилкетон 1 7 3,6(2,9- -4,5) 8,0
Ацетонитрил 0 78 3,2(2,2- -4,6) 13,0
1,2-Дихлорэтан 0 91 1,8(1,5- -2,2) 3,3
Пиридин 0 31 1,2(0,8- -U7) 3,8
Бутилацетат 0 53 0,98 (0,9- -U) 1,56
Бутанол 0 58 0,96 (0,8- -1,1) 1,54
Изобутиловый спирт 0 17 0,69 (0,5- -1,0) 2,55
Соляная кислота 0 125 0,27 (0,2- -0,3) 0,58
Триэтиламин 0 1 0,24 (0,2- -0,3) 0,58
Фенол 0 075 0,24 (0,2— -0,3) 0,9
Этилендиамин 0 076 0,23(0,2- -0,3) 0,72
Мезитила окись 0 032 0,21 (0,1- -0,4) 1,4
Диметиламин 0 08 0,21 (0,2- -0,3) 0,62
Трихлорэтилен 0 058 0,21 (0,1- -0,3) 0,72
Масляная кислота 0 022 0,085 (0,07- -0,1) 0,13
Анилин 0 022 0,043 (0,04- 0,05) 0,086
Акриловая кислота 0 009 0,022 (0,02- -0,03) 0,06
П р и м е ч а н и е. В скобках — • предел колебаний.
ми параметрами, а также полученные уравнения регрессии характеризовались коэффициентом корреляции (/?), остаточным среднеквадратическим отклонением (5), а также значимостью коэффициента корреляции при /; = 0,05
по /-критерию Стыодента.
Установлено, что величина СП50 колеблется в широких пределах: от 0,022 и 0.043 мг/мл соответственно для акриловой кислоты и анилина до 9 и 13 мг/мл для ацетона и метанола (табл. 1).
ЬС5о исследованных веществ для животных практически не оказывали влияния на рост культуры инфузорий. Соотношение между ЬСзо и СП50 для 2 веществ (9,1 %) находилось в пределах одного порядка, для 9 (40,9 %) — в пределах двух порядков, для 10 (45,5%) — в пределах трех
порядков. Для одного вещества — диметиламина (CII50 210 мг/л; LC50 0,07 мг/л) — указанное соотношение находилось в пределах четырех порядков. Таким образом, задержка роста культуры инфузорий на 50 % У большинства веществ (86,4 %) отмечается при действии концентраций на 2—3 порядка выше таковых, вызывающих гибель 50 % животных. В среднем же для всех изученных веществ CII50 превышало LC50 в 173±51 раз.
Корреляционные связи между параметрами токсического действия веществ на животных и инфузорий, а также между параметрами токсичности и физико-химическими свойствами представлены в табл. 2.
Наиболее сильно (# = 0,83) коррелирует СН50 с параметром токсичности при ингаляционном воздействии на животных (LC50). С дозой вещества, вводимого в организм животных перорально (LD50), корреляция менее выражена (# = 0,65), хотя и в этом случае, как и в отношении LC5o, коэффициент корреляции статистически значим (р<0,05).
Связь между С1150 и ПДКм.р (# = 0,15) и ПДКс.с (# = 0,38) оценивается соответственно как слабая и умеренная. Однако недостоверность коэффициента корреляции (р>0,05) как в первом, так и во втором случае, позволяет [8] говорить скорее об отсутствии, чем о наличии корреляции между этими показателями. С ПДКр.з корреляция у CII50 также умеренная (# = 0,44), но в отличие от ПДКм.р и ПДКс.с коэффициент корреляции в данном случае достоверен (р<0,05).
Определенный интерес в отношении вопроса о возможности использования инфузорий в токсикологических исследованиях представляет сопоставление связей между CII50 и ПДК, С1150 и физико-химическими константами веществ с соответствующими связями для LC50 и LD50. Для исследованных веществ коэффициенты корреляции между СП50 и ПДК очень близки к коэффициентам корреляции LC50 и ПДК, а также LD50 и ПДК. Ни с одной из 5 рассмотренных физико-химических констант показатель CII50 (так же как и LC50 и LD50) не имел сильной связи, слабая связь (# = 0,16, р>0,05) отмечена между CII50 и температурой плавления, средняя — с показателем преломления и молекулярной массой (соответственно # = 0,53 и 0,50 при р<0,05). Коэффициенты корреляции между CII50 и показателем преломления, температурой кипения или плотностью близки к коэффициентам корреляции между LC50 и этими же физико-химическими константами. Таким образом, связи между параметрами токсического действия веществ на животных и ПДК или физико-химическими константами в значительной мере сходны с аналогичными связями параметров токсичности, полученных в опытах на инфузориях.
Материалы исследования позволяют предложить ряд формул, на основании которых, используя показатель CII50,
Таблица 2
Связи между параметрами токсичности для животных, ингибирующим действием на инфузорий и физико-химическими
свойствами веществ
Параметр X
Параметр V LC5H LDS0 С1 150 показатель T кипения. M. M«
'1 Г °г ПЛ' ^ преломления °C ПЛОТНОСТЬ
jía 1^-50 R = 0,83* R = 0,83* R- = 0,05 R = = 0,52* R = 0,45* R = 0,17 R = = 0,22
S — 9,4 S = 13,9 S : = 24,9 S = = 21,3 S = 22,2 S = 24,3 S = = 24,1
LD5O R 0,83* R = 0,65* R- = 0,39 R = = 0,3 R = 0,02 R = 0,04 R = = 0,19
S = 1417,7 S = 1945,0 S = 2361,8 S = = 2446,0 S = 2563,5 S = 2561,4 S = = 2519,4
СП60 R — 0,83* R = 0,65* - R- = 0,16 R = = 0,53* R = 0,39 R = 0,50* R = = 0,33
S = 2,05 S = 1,96 S : = 3,65 S = = 3,14 S = 3,4 S = 3,15 S = = 3,43
ПДКм. Р R --=0,36 R = 0,37 R = 0,15 R- = 0,26 R = = 0,1 R = 0,33 R = 0,09 R = = 0,39
S - 1,51 S = 1,7 S = 1,6 S : = 1,61 S = = 1,66 S = 1,57 S = 1,61 S = = 1,49
ПДКс с R = 0,38 R = 0,50* R = 0,38 R: = 0,27 R = = 0,23 R = 0,25 R = 0,22 R = = 0,01
f ^ ^ ^ « V S = 1,14 S = 1,43 S = 1,15 S = 1,23 S = =- 1,25 S = 1,24 S = 1,21 S = = 1,24
ЛДКр. з R = 0,49* R = 0,68* R = 0,44* R : = 0,35 R = = 0,3 R = 0,22 R = 0,2 R = = 0,23
S = 194,7 S = 203,7 S = 200,9 5 : = 213,6 S = = 217,6 = 222,5 S = 218,7 S = = 216,8
Примечание. S — остаточное среднеквадратическое отклонение, звездочка — tR при /?<0,05.
можно ориентировочно прогнозировать значения LC50, LD50 и ПДКр.з.
LCso (в мг/м3) = (8,82 + 5,55 CII50) • 1000 п=22; #=0,82; 6,4; 5=14,16; р<0,001
LD30 (в мг/кг) =802,23 + 645,59 СП50 /г=14; /? = 0,65; ¿я = 3,0; 5=1945,0; р<0,01 lg ПДКр.з (в мг/м3) = 1,15 + 0,75 lg CII50 n=21; R = 0,64; tR = 3,7; 5 = 0,72; р<0,01.
Введение в уравнения некоторых физико-химических констант — молекулярной массы (М.м), плотности (о), температуры плавления, °С (1Пл) — привело в ряде случаев к повышению коэффициента корреляции, в том числе и в отношении связи СН50 с ПДКм.р и ПДКс.с:
LC50 (в мг/м3) = (-20,74 + 6,92.С1150+0,33 М.м.) • 100Ó
я = 22; R = 0,87; tn = 8,1; 5=12,64; р<0,001 lg LD50 (в мг/кг) =2,59 + 0,64 СП50 + 0,007 М.м.
,г=14; # = 0,79; /л = 7,3; 5 = 0,39; р<0,001 lg ПДКм.р (в мг/м3) =-2,97 + 0,7 lg CII50+2,3(T
п= 16; /? = 0,68; tR = 3,6; 5 = 0,69; р<0,01 lg ПДКс.с (в мг/м3) =-2,42 + 0,72 lg CII50+ 1,58а
п
16; # = 0,64; ¿л = 3,2; 5=1,12; р<0,01
lg ПДКр.з (в мг/м3) =0,86 + 0,67 lg Cliso—0,005 tna, °С
п
21; # = 0,72; /л =4,7; 5 = 0,69; р<0,001.
Введение в уравнения показателей преломления, а также температуры кипения не приводило к повышению коэффициентов корреляции.
Приведенные формулы являются первым опытом использования показателей токсичности веществ для инфузорий при прогнозировании 1Х50, ЬО50 и ПДК. В дальнейшем они могут совершенствоваться и, по нашему мнению, наиболее перспективным в данном отношении является получение по мере накопления информации формул для отдельных групп химических соединений.
Таким образом, результаты исследования позволяют сделать следующие выводы.
1. Инфузории как тест-объект могут успешно использоваться в качестве одного из методов ускоренного ориентировочного изучения токсического действия веществ.
2. Концентрации веществ, вызывающие ингибирование роста культуры инфузорий на 50 % (СП50) в ряду изученных химических соединений колеблются в широких пределах — от 0,022 мг/мл для акриловой кислоты до 13,0 мг/мл для метанола, значительно превышая при этом концентрации, вызывающие гибель животных: СП50 превышает LC50 в среднем в 173±51 раз.
3. Установлена сильная корреляционная связь СП50 с LC50 (# = 0,83; р<0,05) и связь средней степени с LD50
(# = 0,65; /?<0,05).
4. Предложены формулы, основанные на значении СП5о, которые могут быть использованы при планировании экспериментов на животных и для разработки ОБУВ.
Литература
1. Вредные вещества в промышленности / Под ред. Н. В. Лазарева, Э. Н. Левиной. — Л., 1976.— Т. 1. —С. 830.
2. Заузольников С. Д., Кочанов М. М., Лойт А. О., Став-чанский И. И. Экспрессные методы определения токсичности и опасности химических веществ. — Л., 1978.
3. Елизарова О. Н. // Всесоюзная учредительная конф. по токсикологии: Тезисы докладов. — М., 1980. — С. 194—195.
4. Игнатьев А. Д., Шаблий В. Я. Использование инфузорий тетрахимены пириформис как тест-объекта при биологических исследованиях в сельском хозяйстве. — М., 1978.
5. Измеров И. Ф., Саноцкий И. ВСидоров К. К. Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии: Справочник. — М., 1977.
6. Ирлина И. С., Меркулова Н. А. // Цитология. — 1975. —Т. 17, No 10. —С. 1208—1215.
7. Кушнева В. СКолоскова Г. А., Колтунова И. Г., Кириленко В. Т. // Гиг. труда.— 1983. — № 1. —С. 46— 47.
8. Мерков А. М., Поляков Л. Е. Санитарная статистика.—Л., 1974.
9. Сидоренко Г. И., Литвинов Н. #.//Состояние и перспективы развития гигиены окружающей среды. — М., 1985. — С. 3—11.
10. Этлин С. Н., Ирлина И. С., Попова Л. А. // Окружающая среда и здоровье населения. — Таллин, 1984.— С. 187—188.
11. Yoshioka Yoshitada, Ose Youki, Sato Takahiko // Sei.
~ -Vol. 43, N 1-
Total Environ. 157.
1985.
2. —P. 149
Поступила 08.04.86
УДК 613.295:[615.277.4:62-6
Л. Н. Баранова, Л. А. Ильина, П. П. Дикун, К. В. Шевелев,
В. А. Корягин
КАНЦЕРОГЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ,
ТРАВЯНОЙ МУКЕ И ГРАНУЛАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ СУШКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
НИИ онкологии им. проф. Н. Н. Петрова Минздрава СССР, Ленинград; Ленинградский
инженерно-строительный институт
Одним из наиболее эффективных методов консервирования растительного сырья является высокотемпературная сушка продуктами сгорания топлив, позволяющая при небольших временных затратах получать консервант с высоким содержанием питательных веществ [2, 8]. Однако использование данного метода связано с возможностью загрязнения высушиваемой массы канцерогенными полицик-лическими ароматическими углеводородами (ПАУ) [3, 6] и нитрозосоединениями (НС) [4]. Представители первой группы веществ являются продуктами неполного сгорания топлива, которые могут попадать в растительное сырье непосредственно из дымовых газов [3, 6], тогда как НС синтезируются в материале из их предшественников — аминов,
присутствующих в растении, и окислов азота, находящихся в сушильном агенте [4, 5]. Возможность появления канцерогенов обеих групп зависит от вида используемого топлива и режимов его сжигания. В реальных условиях высокотемпературной сушки используют, как правило, тот вид топлива, на котором работают основное оборудование и транспортные средства хозяйства. Поэтому практически снизить уровень концентраций ПАУ и НС в высушиваемом материале возможно лишь при оптимальных режимах сжигания топлива.
В связи с большой распространенностью универсальных агрегатов витаминной муки (АВМ), реализующих высокотемпературный способ сушки и работающих в основном на
