CC BY
6
INHALATIONAL EXPOSURE TO HYDROGEN IONS OF ANIMALS WITH SIMULATED PULMONARY INSUFFICIENCY
V. P. Melekhina
In a long-term experiment, effects of low concentrations of hydrogen ions were studied in healthy rats and in those with simulated pulmonary insufficiency. Both the healthy and notably the sick animals showed reduced resistance and overall reactivity to external influences.
УДК 615.277.4.092
А. П. Ильницкий, Н. Л. Власенко, В. М. Воронин, Т. X. Басиева
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭНДОГЕННОГО СИНТЕЗА КАНЦЕРОГЕННЫХ
N-H ИТРОЗОСОЕДИНЕН И Й1
Онкологический научный центр АМН СССР, Москва
Изучение возможности эндогенного синтеза канцерогенных N-нитрозо-соединений (НС) из предшественников началось 15 лет назад с работы Druckrey и соавт. В настоящее время уже опубликованы десятки сообщений, посвященных этой проблеме (А. П. Ильницкий и Н. Л. Власенко; Magee и соавт., и др.). Возможность синтеза НС в организме животных из предшественников (нитритов, вторичных, третичных и четвертичных аминов и амидов) была подтверждена не только появлением опухолей, индуцированных образовавшимися в организме НС, но и прямым определением этих соединений в желудочном и кишечном содержимом. При анализе результатов более 30 работ, посвященных этому вопросу, мы установили, что они были положительными примерно в 2/3 исследований. Авторы использовали высокие концентрации предшественников, создавали оптимальные условия для синтеза НС в организме.
Наряду с этим в последние годы накапливается все больше наблюдений, свидетельствующих о возможной связи между уровнем в воде водоемов одного из предшественников НС (нитратов) и онкологической заболеваемостью населения, в первую очередь раком желудка (нитраты, поступившие в организм, редуцируются в нитриты, которые в свою очередь могут вступать в реакцию нитрозирования). О существовании подобной связи, вероятно, свидетельствуют эпидемиологические исследования, выполненные в Чили (Zaldivar), Колумбии (Hawksworth и Hill; Correa и соавт., и др.), Англии (Hill и соавт.), Японии (Haenszel и соавт.) и некоторых других странах. Однако в экспериментальных условиях роль нитратов в эндогенном синтезе НС изучена совершенно недостаточно, хотя это могло бы дать дополнительные материалы, освещающие данный вопрос. Известны лишь единичные исследования подобного рода (Greenblatt и Mirvish).
Задачей настоящей работы являлось изучение возможности эндогенного синтеза канцерогенных НС при пероральном поступлении малых доз нитратов, нитритов и некоторых аминов (морфолина — МРФ, диметилами-на — ДМА). Чтобы приблизить условия эксперимента к практическим, дозы перечисленных соединений рассчитывали, исходя из ПДК этих соединений в воде водоемов: нитратов — 10 мг/л (по азоту), МРФ — 0,04 мг/л, ДМА — 0,1 мг/л. Дозы нитритов определяли по их концентрации в воде: 0,1, 1,0 и 10,0 мг/л (по азоту). Судя по литературным данным, МРФ и солянокислый ДМА, которые были выбраны для исследования, достаточно активно вступают в реакцию нитрозирования. В эксперименте использовали 331 мышь (самцов линии СВА, обладающих повышенной чувствительностью-
1 Результаты получены на животных с повышенной чувствительностью к дей ствию нитрозосоединений. Необходимо дальнейшее накопление материалов для реше-
ния вопроса о канцерогенной активности нитратов и нитритов в концентрациях, близких к ПДК. — Ред.
Схема эксперимента
Таблица 1 к действию канцерогенов).
Животные были разделены на 11 групп. Возраст их к началу эксперимента составлял 10 нед. Рабочая схема эксперимента представлена в табл. 1.
При расчете рабочих доз принимали во внимание количество изучаемых соединений, которое может поступить в организм человека в течение 70 лет жизни при условии ежегодного потребления 800 л воды. Установленные таким образом показатели пересчитывали на 1 кг массы тела животных.
Испытуемые вещества мыши получали с питьевой водой из поилок, рН смеси был около 7, что практически исключало возможность нитрозирования в поилках. Измеряли остаточное количество питьевой воды и в конце эксперимента рассчитывали ко-
личества предшественников, полученных животными (табл. 2).
Мышей поили водой с предшественниками в течение 1 года, затем они получали водопроводную воду. Каждый месяц измеряли массу тела животных.
Эпизодически проводили контроль за содержанием в питьевой воде и кормах нитратов, нитритов и витамина С (табл. 3).
По мере гибели животных вскрывали, производили макроскопическое изучение органов. По окончании эксперимента (101 нед) 37 оставшихся животных были забиты, выполнено патологоанатомическое и микроскопическое исследование. Материал фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, заливали в парафин, полученные срезы окрашивали гематоксилин-эозином. Результаты эксперимента приведены в табл. 4.
Подавляющее большинство развившихся у животных новообразований было представлено опухолями печени — гепатомами. При микроскопическом исследовании выявлена весьма разнообразная по характеру гистологическая картина строения опухолей. В большинстве наблюдений граница новообразований была отчетливой, выявлялись атипичность клеток опухолей, атипичное строение балок в печеночных дольках и ткани опухоли в целом. Иногда тканевый и клеточный атипизм был выражен весьма резко. Характерное балочное строение органа в этих случаях отсутствовало. Ткань опухоли была представлена хаотически расположенными тяжами то мелких, то более крупных клеток, располагающихся в несколько рядов, встречались очень крупные клетки, напоминающие симпласты. На этом фоне, как правило, резко выделялись широкие просветы синусов, заполненные эритроцитами. У 4 мышей в легких обнаружены метастазы опухолей печени, у 1 комплекс метастазировавших клеток был единичным, а у остальных метастазы оказались множественными, от небольших узелков до круп-
Исходная Предполагае-
= концентра- мая доза
са SÉ Испытанное ве- ция пред- предшест-
с ° а щество шественни- венников
с ков, выра- на 1 живот-
о. = g женная ное в год,
С У ю в ПДК мг
1-Я 30 МРФ 100 64,0
Нитрат 16 2628,0*
Нитрит МРФ 10 160,0»
2-я 30 10 6,4
Нитрат 1,6 263,8
Нитрит МРФ 1,0 16,0
3-я 30 1,0 0,64
Нитрат 0,16 26,28
Нитрит 0,1 1,6
4-я 30 ДМА HCl 100 288,0
Нитрат 16 2628,0
Нитрит ДМА HCl 10 160,0
5-я 30 10 28,8
Нитрат 1,6 262,8
Нитрит 1.0 16,0
6-я 30 ДМА HCl 1,0 2,88
Нитрат 0,16 26,8
7-я 30 Нитрит МРФ 0,1 100 1,6 64,0
8-я 31 ДМА HCl 100 288,0
9-я 30 Нитрат 16 2628,0
10-я 30 Нитрит 10 160,0
11-я 30 Контроль А —
* Количество нитратов и нитритов дано в миллиграммах по азоту.
Таблица 2
Дозы предшественников, полученные мышами опытных групп в течение 1 года
Среднее количество воды с предшественниками на I мышь
Испытанное вещество
Доза на I животное, мг <М±т)
° и " л,
Iss-s £" й* * iSgSS
С У ас ч
ных узлов, резко превышающих размеры соответствующей доли. Во всех случаях метастатические узлы повторяли строение первичных опухолей печени.
Обнаруженные на вскрытии опухолевидные образования в легких были представлены типичными аденомами.
Для количественной оценки влияния доз и вида испытуемых веществ проведена математическая обработка результатов эксперимента. Условия опыта в 6 группах рассматривались как комбинации уровней следующих факторов: Хг — вид аминов (О — морфолин, 1 — ДМА HCl), Х2 — концентрации вводимых веществ (0 — низкие, 1 — средние, 2 — высокие). Выходным показателем служила доля животных с опухолями — У (табл. 5).
Поскольку в чистом контроле (11-я группа) отмечен достаточно высокий
процент опухолей, выходные показатели (F) в каждой группе были скорректированы относительно контроля (FK).
yi- У~Уи ■ у - 1 — У к
Для получения математической модели скорректированные показатели были нормализованы с помощью тригонометрического преобразования Z=arcSinj/V со средней
Таблица 3
1-я
2-я
3-я
4-я
5-я
6-я
7-я
8-я
9-я 10-я
11-я
188,7±37,8
193,5+7,4
381,0±28,8
230,1 ±28,9
319,3+33,9
358,2±35,3
354,1 + 12,8 357,8+29,7 212,0+13,4 296,1 ±39,1
Контроль
МРФ
Нитрат
Нитрит
МРФ
Нитрат
Нитрит
МРФ
Нитрат
Нитрит
ДМА HCl
Нитрат
Нитрит
ДМА HCl
Нитрат
Нитрит
ДМА HCl
Нитрат
Нитрит
МРФ
ДМА HCl
Нитрат
Нитрит
33,1 ±6,6 647,0±47,3 84,0±18,2 3,39+0,11 140.0±2,7 8,57±0,32 0,67±0,05 27,6±2,2 1,69±0,14 176,0±22,3 584,0±100,0 102,0±12,4 24,5±2,6 231,0±24,4 14,2+1,45 2.76±0,29 25,8±2,5 1,58±0,16 62,2±2,3 274 ,4 ±25,3 652,0±144,4 131,0±17,4
52 3,9
5.2
5.3 0,9 0,5 1.0 0,17 0,1
60,0 3,2 6.0 8,2
1.4 0,8 1,0 0,16 0,1
95 95 4,0 8,2
дисперсией 52=28,63.
Реализация факторного эксперимента позволила оценить коэффициент следующей модели:
г =Ь0 + Ьхх1 + Ь\^+Ь^,
(1)
где вг и 02 — соответственно линейная и квадратичная составляющие концентрации вводимых веществ. Коэффициенты регрессии Ь(, рассчитанные методом квадратов, оказались равны Ь0= =65,11, Ь^М; ¿4=6,20,
Примерные количества нитратов, нитритов и витамина ОДполученные 1 мышью в течение 1 года с кормами
Вид корма Нитраты Нитриты Витамин С, мг
мг по азоту
Овес (рсстки) Морковь Капуста Брикет Зерновая смесь Питьевая вода 0,5 7,4 0,5 24,0 19,4 1 1 1 1 1 СО <м 1 1 1 103,8 11,0 54,1 24,0
2 -50 ~6 —200
¿>1=3,27. После вычисления доверительных интервалов Aft0= A6X=A&^ = =5,3; Afc2=3,0 по формуле Дbi—is {bt} и проверки значимости уравнение (1) приняло следующий вид:
2 = 65,11 -f6,2e(2'>-f 3,27 (е2)2 (2)
или
Z = 62,18— 13,42Х2 + 9,81Х^. (3)
Графическое изображение зависимости (2) демонстрирует, что полученная теоретическая зависимость хорошо аппроксимирует экспериментальные данные. Статистический анализ уравнения (2) также показал, что оно адекватно описывает результаты экспериментов: расчетное значение критерия Фишера оказалось меньше единицы.
Применение математического анализа позволило сделать следующие выводы для выбранной области экспериментирования: частота опухолей сокращается с уменьшением концентрации вводимых веществ по квадратичному закону, оставаясь практически постоянным, начиная с уровня, равного единице; вид изученных вторичных аминов (МРФ или ДМА HCl) не влияет на синтез канцерогенных НС.
Полученное уравнение регрессии можно использовать в качестве интерполяционной формулы для предсказания результатов внутри варьирования концентраций без постановки экспериментов.
Помимо выявления указанных общих закономерностей, провели более детальный анализ полученных результатов. Прежде всего обращает на себя внимание тот факт, что поступление с водой даже минимальных использованных в эксперименте доз предшественников (3-я и 4-я группы животных) при содержании отдельных соединений на уровне ПДК'и ниже привело к статистически достоверному увеличению частоты образования опухолей.
Это, пожалуй, наиболее важный результат проведенной работы, свидетельствующий о том, что поступление в организм даже минимальных доз предшественников в определенных условиях может привести к индукции опухолей. В настоящее время мы не располагаем достаточными материалами для всестороннего обсуждения данного явления. Эндогенный синтез НС — это многофакторный процесс, который определяется многими моментами. Кроме исходной концентрации предшественников, существенную
роль могут играть pH среды, наличие или отсутствие микроорганизмов, ускоряющих процесс нитро-зирования, присутствие или отсутствие химических соединений, катализирующих или ингибирующих синтез НС, и др. Число таких соединений с каждым годом увеличивается (Ziebarth и Scheunig, и др.). В эксперименте мы пытались по возможности учесть факторы, которые могли бы отразиться на результате опыта. С этой целью определяли нитраты, нитриты и аскорбиновую кислоту в кормах и питьевой воде, потреблявшихся животными (см. табл. 3). Оказалось, что
Таблица 4
Результаты изучения возможности эндогенного синтеза канцерогенных N-нитрозосоединений
Число животных
о а X X о Я 2 с X = о « я 4 т и со 5 Н X я « Я
9 С С >» CL о ч " К S. 2 2 ч о = Ш ш Я X К О.Ч о О й) о с гепатома- МИ Т о « *■ * s 2 х V х « t
С V - с( с с х а и ЗЕ о Ч
1-Я 30 29 27 (91,3) 1 2
2-я 30 28 22(78,6) 1 4
3-я 30 28 22 (78,6) — —
4-я; 30 27 26 (96,3) — 2
5-я 30 27 22 (82,5) — 1
6-я 30 27 24 (88,5) 1 2
7-я 30 30 15 (50,0) 1 1
8-я 31 31 16 (51,6) — 1
9-я 30 30 17(56,6) — 1
10-я 30 29 16(55,2) — —
11-я 30 30 8(26,7)
Примечание. В скобках указан процент.
нитраты и нитриты поступали в организм животных в количествах, сопоставимых с дозами этих предшественников, получаемыми мышами 3-й и 6-й опытных групп. Можно предположить, что они в какой-то мере ответственны за уровень спонтанных опухолей, регистрировавшихся в контрольной группе.
Аскорбиновая кислота — один из наиболее изученных ингибиторов реакции нитрозирования (Mirvish и соавт.; Ivancovic и соавт., и др.). В кормах она присутствовала в небольших количествах, и суммарная доза, полученная в течение 1 года каждым животным, практически не могла существенно повлиять на результат эксперимента.
Мы не имели возможности учесть некоторые другие факторы, оказывающие влияние на эндогенный синтез НС. В частности, здесь следует назвать «наработку» самим организмом в процессе метаболизма вторичных и третичных аминов, а также амидов (В. В. Кустов и Л. А. Тиунов; Johnson). Указанные предшественники могут участвовать в реакции нитрозирования. Кроме того, осталась неучтенной роль микроорганизмов, населяющих организм мышей. В связи с этим представляется существенным, что pH желудочного сока мышей составляет в среднем 4—5, что делает возможным присутствие микроорганизмов и их участие в реакции нитрозирования.
Несмотря на очевидную сложность анализируемого материала, вывод об этиологической связи использованных в нашем эксперименте малых доз предшественников с возникшими у мышей опухолями представляется достаточно обоснованным. Полученный результат, с нашей точки зрения, еще не может служить основанием для пересмотра ПДК нитратов в воде (для нитритов ПДК пока отсутствует), однако он является серьезной причиной для тщательного изучения возможности эндогенного образования канцерогенных НС из малых количеств предшественников. С этих позиций следует критически подойти к оценке ПДК не только нитратов и нитритов, но и различных аминов, поступающих в организм человека, в частности с водой.
ЛИТЕРАТУРА
Ильницкий А. П., Власенко Н. Л. — Вопр. онкол., 1977, Ks 1, с. 99—106. Кустов В. В., Тиунов Л. А. — В кн.: Проблемы космической биологии. М., 1969, т. II.
Соггеа Р., Balanos О., Carcia F. — In: Cancer Registry. Berlin, 1975, p. 155—169. Druckrey #., Steinhoff D., Beuthner H. et al. — Arzneimittel-Forsch., 1963, Bd 13, S. 320—323.
Ivancovic S., Preussman D. Schmahl 1. et al. — Z. Krebsforsch, 1973, Bd 79, S. 145—147, Greenblatt M., Mirvish S. — J. nat. Cancer Inst. (Wash.), 1973, v. 50, p. 119—124! Haenszel W., Kurihara Af., Locke F. et al. — Ibid., 1976, v. 56, p. 265. Hawksworth G., Hill M. — Brit. J. Cancer, 1974, v. 29, p. 353—358. Hill M., Hawksworth G„ Tattersal G — Ibid., 1973, v. 28, p. 562—567. Johnson K. — Med. Lab. Sei., 1977, v. 34, p. 131—143.
Magee P. N.. Monlesano R., Preussman R. — In: Chemical Carcinogens. Ed. С. E. Se.
arle. Washington, 1976, p. 491—625. Mirvish S„ Pelfrene A„ Garsia H. et al. — Cancer Lett., 1976, v. 2, p. 101—108. Zaldivar R.—Z. Krebsforsch., 1970, Bd 75, S. 1—33.
ZiebarthD., Scheunig G. — In: IARC scientific publications N14. Lyon, 1976, p. 279—290
Таблица 5
Математическая обработка результатов, полученных у животных опытных групп
Группа животных х, у У« Z
1-Я 0 2 27/29 0,906 72,15
2-я 0 1 22/28 0,708 57,28
3-я 0 0 22/28 0,908 57,28
4-я 1 2 26/27 0,950 77,02
5-я 1 1 22/27 0,748 59,84
6-я 1 0 24/27 0,849 67,10
Поступила 3/V1I 1978 г.
A STUDY INTO THE POSSIBILITY OF ENDOGENOUS SYNTHESIS OF CARCINOGENIC N-NITROSO COMPOUNDS
A. P. Iinitskiy, N. L. Vlasenko, V. M. Voronin, and T. Kh. Basieva
It has been shown on mice that carcinogenic nitroso compounds can be synthetized endogenously after peroral administration of small doses of their precursors such as nitrate, nitrite, morpholine, or dimethylamine. To approach the experimental conditions more closely to reality, the doses of these precursors were calculated on the basis of their MACs established for bodies of water or of concentrations that were multiples of the MACs. It is concluded that the ingestion of even very small amounts of precursors may give rise to tumors under certain conditions.
УДК 615.917-222
Кандидаты мед. наук В. Р. Ну лая и Т. И. Бонашевская, В. М. Шайпак,
канд. хим. наук В. В. Зыкова
О КОМБИНИРОВАННОМ ДЕЙСТВИИ НА ОРГАНИЗМ НЕКОТОРЫХ ХЛОРПРОИЗВОДНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Целью настоящей работы7являлось экспериментальное изучение характера комбинированного действия нескольких хлоралканов-1,2-дихлор-пропана (ДХП), 1,2,3-трихлорпропана (ТХП) и перхлорэтилена (ПХЭ) при их ингаляционном поступлении в организм. Методика оценки характера комбинированного действия основывалась на установлении изоэффек-тивных концентраций по кривым зависимости концентрация — время (М. А. Пинигин) и включала следующие этапы: получение кривых зависимости времени наступления определенных токсических эффектов от концентраций веществ при раздельном ингаляционном поступлении в организм, установление времени наступления тех же эффектов при комбинированном действии веществ на разных уровнях воздействия, измерение коэффициентов комбинированного действия.
С целью изучения зависимости концентрация — время при ингаляционном воздействии ДХП, ТХП и ПХЭ на организм были проведены исследования не белых крысах-самцах. Животных подвергали воздействию 6 концентраций каждого вещества: ДХП — 2000, 1000, 500, 100, 9 и 1,5 мг/м3, ТХП — 800, 350, 100, 20, 4 и 0,2 мг/м3, ПХЭ — 2750, 1250, 500, 100, 19 и 4,2 мг/м3 (в диапазоне от высоких до малых уровней). Биологическое действие веществ оценивали по следующим показателям: массе тела животных, активности каталазы и холинэстеразы крови, суммационно-пороговому показателю (СПП), количеству эритроцитов, лейкоцитов и гемоглобина в крови. Длительность экспериментов в зависимости от уровня концентраций составляла от 7 до 86 сут.
В конце опытов проводили гистоструктурное изучение легких и печени, измеряли содержание РНК и активность окислительных ферментов в этих органах (СДГ, НАД- и НАДФ-диафоразы), плоидность гепатоцитов и состояние тучноклеточной ристемы подкожной соединительной ткани, выполняли электронно-микроскопическое исследование легких животных, подвергавшихся воздействию ДХП. Вдыхание изучаемых веществ сопровождалось изменением СПП, активности холинэстеразы и каталазы крови. С уменьшением концентраций веществ увеличивалось время наступления достоверных изменений этих показателей. Графически зависимость времени наступления эффектов от уровня воздействующих концентраций каждого вещества на сетке с логарифмическим масштабом выразилась в виде прямых линий. Эти данные использовали для оценки комбинированного действия веществ. Статистически недостоверными оказались изменения количества эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина в крови, а также масса тела животных всех опытных и контрольных групп.
