CC BY
11
.Проблему канцерогенных нитрозаминов, безусловно, следует рассматривать как имеющую отношение к предупреждению злокачественных новообразований у человека. Во многом она еще не вышла из области предположений, однако то, что уже известно, заставляет со всей серьезностью отнестись к ее решению. Многие исследователи в настоящее время разделяют мнение Lijinsky и Epstein, что канцерогенные нитрозамины, по-видимому, явятся главным классом канцерогенов, имеющих причинное отношение к раку человека (Preussmann, и др.). В связи с этим одной из основных задач в настоящее время является изучение распространенности канцерогенных нитрозаминов во внешней,среде, определение их количеств, поступающих в организм человека тем или иным путем, а также накопление данных о действительной роли этих соединений в онкопатологии человека.
ЛИТЕРАТУРА. РоомаМ. Я- Гиг. и сан. 1971, № 8, с. 46. — С а р н е р С. Химия ракетных топлив. М., 1969. — Фридман А. Л., М у х а м е т ш и н Ф. М., Н о в и к о в С. С. Успехи химйи, 1971, т. 40, № 1, с. 64. — Ш а б а д Л. М. Гиг. и сан., 1966, № 11, с. 18. — D г и с k г е у Н., Preussmann R. I v а п к о v i с S. et al. Z. Krebsforsch, 1967, Bd 69, S. 103. — H e d 1 e r L., Mar quardtP., Food Cosmet. Toxicol., 1968, v. 6, p. 341. — J о h n so n D. E., Rhoa d e s J. W., J. nat. Cancer Inst., 1972, v. 48, p. 1845. — Levering R., MauryL Реф. ж. Химия, 1965, № 8Н147П. - Lijinsky W., Epsteins., Nature, 1970 v. 225, p. 21. — Marquardt P., H e d 1 e r L. Arzneimittel — Forsch., 1966, Bd 16 S. 778. -Matz J., Z. ges. Hyg., 1972, Bd 18, S. 903. — M i r v i s h S., Wall cTa v e L., E a g e n M., Science, 1972, v. 177, p. 64. — N e и r a t h G., P i r m a n n B. Luttich W. et al. Beitv. Tabakranch forsch., 1965, v. 3, p. 251. — P г e и s s mann R., N. Nitroso Compounds Analysis and Formation IARC. Lyon, 1972. — S а к shaug J., Sögeen E., Aas Hansen M., Nature, 1969, v. 206, p. 1261. — San der J., Arch. Hyg. (Berl.), 1967, v. 151, p. 22.— SanderJ.et al. Hoppe — Seyler's Z physiol. Chem., 1968, Bd 349, S. 1691,— Sander J., Bürde G. Z. Krebsforsch. 1971, Bd 75, S. 301.—S a n de г J., Seif F., Arzneimittel — Forsch., 1969, Bd 19 S. 1091. — Sen N. P., Food Cosmet. Toxicol., 1972, v. 10, p. 219. — Tore A., Nord Vet Med., 1972, v. 24, p. 356. V
Поступила 24/VI 1974 r.
За рубежом
УДК «12.273+615.916:546.214
Д. JI. Коффин, Д. Е. Гарднер
К ТОКСИКОЛОГИИ ОЗОНА: СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ТОЛЕРАНТНОСТЬЮ И ЗАЩИТНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ ЛЕГКИХ
Патобиологическое отделение лаборатории экспериментальной биологии Национального исследовательского центра по проблемам окружающей среды Агентства по защите окружающей среды США
Токсикологи, проводящие ингаляционные исследования, термином толерантность обозначают явление, состоящее в том, что предварительное воздействие несмертельной дозы токсического вещества оказывает «защитное» действие по отношению к последующей, обычно летальной дозе того же химического вещества. Впервые это явление наблюдалось в опытах на кошках с применением фосгена в 1921 году (Gildemeister), причем Box и Cullumbine в 1947 году подтвердили полученные результаты, приписав их изменениям картины дыхания. О защитном эффекте предварительного воздействия озона сообщали в 1956 году Stokinger и соавт. С тех пор это явление
описывали многие исследователи в отношении ряда химических веществ — озона (Matzen: Mendelhall и Stokinger; Henschler), фосгена (Henschler и Laux,), двуокиси азота (Mendenhall и Stokinger; Henschler и соавт.), сернистого ангидрида (Fairchild), догма и 02 (Pattie и Burgess), окиси кадмия (Henschler), хлорпикрина (Henschler и соавт.), фтористого кислорода (Labelle) и т. д. Тщательный обзор проблемы толерантности составил Fairchild в 1967 году.
Исследования показали, что предварительная несмертельная доза одного вещества может «защищать» также против смертельной дозы другого вещества. Об этом явлении, называемом перекрестной толерантностью, со-общ?лось в связи с большим количеством веществ (Fairchild). Например, после единичного введения озона крысы или мыши были «защищены» от смертельных доз N02, перекиси водорода, кетена, фосгена, сероводорода и ннтрозил хлорида (Fairchild; Stokinger и Scheel; Mandenhall и Stokinger). Было также показано, что некоторые вещества, оказывающие раздражающее действие на легкие, могут «защитить» против многих других раздражающих веществ (Henschler и Laux; Henschler; Fairchild). Явление толерантности, по-видимому, обеспечивает 'соответствующую защиту против отека легких. Судя по материалам последних исследований, при толерантности отсутствует защита против воздействия озона на различные клеточные защитные компоненты легкого (Gardner и соавт.). В свете этой информации возникает вопрос о роли толерантности в защите легкого от бактериальной инфекции.
При проведении настоящей работы мы стремились ответить на вопрос, влияет ли повторное воздействие озона на течение легочной инфекции; увязать полученные нами новые данные с материалами предыдущих наблюдений, проведенных в лаборатории авторов; рассмотреть возможную применимость толерантности к защите организма человека.
Проведенные в нашем лаборатории за последние несколько лет опыты выявили ряд токсических эффектов в результате экспериментальной ингаляции озона в таких концентрациях, которые способны вызывать толерантность.
Нами рассмотрены результаты этих опытов в связи с оценкой самого явления толерантности. Установлено, что единичная 3-часовая ингаляция озона заметно снижает способность легкого к самозащите против вторичных ударных нагрузок. Этот эффект проявляется в повышенном показателе смертности от ингаляционных инфекционных агентов (Coffin и соавт.), понижении количества и фагоцитарной способности альвеолярных макрофагов (Coffin и соавт.), подавлении ферментной компетентности легочного альвеолярного макрофага (Hurst и соавт.) и выходе полиморфно-нуклеарных лейкоцитов в воздухоносные пути (Coffin и соавт.). Эти изменения по своей природе преходящи и объясняются единичным действием таких концентраций данного газа, которые могут встречаться в окружающем воздухе.
В экспериментах с воздействием инфекции и выработкой толерантности оказалось, что у толерантных животных наблюдается только частичное снижение смертности.
В случае предварительного применения озона в концентрации 0,3 fpm1 или выше смертность снижается приблизительно наполовину.. Представление об этом дает рис. 1. Эти данные отличаются от результатов классических исследований, в которых предварительная ингаляция озона защищает 100 % мышей от острых последствий повторного воздействия его и приводит к значительному понижению содержания воды в легком (Matzen; Stokinger и Scheel). Из рис. 1 также видно, что в случае применения концентрации 0,1 ррт результаты влияния инфекции в обоих случаях практически одинаковы.
/
1 Частей на 1 млн.
Рис. I. Уровень смертности от бактериальной пневмонии у мышей, подвергавшихся единичному воздействию озона (03 -f- S). По сравнению с двукратным воздействием озона в течение 2 дней подряд (03 + Os + S) он оказался выше. В обоих случаях применялась последующая аэрозольная ударная нагрузка патогенными стрептококками.
Цифра в верхней части каждого столбца — процентное увеличение по сравнению с со* ответствующим контролем, в котором животные подвергались только воздействию бактериального аэрозоля.
Рис. 2. Явление толерантности, выраженное соотношениями между общим весом и сухим весом легкого. Предварительное воздействие озона в концентрации 0,5ррш сильно уменьшает отек, развивающийся в результате последующего применения озона в концентрации 22 ррш.
Вертикальные столбцы — величины средней реакции ± стандартная ошибка; 1 — пра-| вое легкое; 2 — левое легкое; а — нормальная контрольная группа; б — нетолерантная группа или группа ударной нагрузки; в — толерантная контрольная группа;г — экспериментальная группа или группа с воздействием на 1 легкое.
Может показаться, что если бы при толерантности отмечалось столь же выраженное снижение легочной инфекции, как и уменьшение отека, то могла бы быть достигнута полная защита от смертности, вызываемой озоном.
Очевидно, механизм снижения смертности, наблюдаемого в этих исследованиях, связан с классическим для толерантности явлением, т. е. предупреждением отека. Вместе с тем следует учитывать, что поскольку такая защита лишь частична, озон может избирательно подавлять другие специфические защитные механизмы организма.
С целью проверки такой гипотезы разработана экспериментальная модель для изучения влияния толерантности на различные клеточные компоненты в легком (Alpert и Lewis). Ценность этой экспериментальной модели состоит в том, что она демонстрирует преимущественно локальный характер действия озона и толерантности, зависящей от фактического контакта ткани легкого с ним. Она также позволяет использовать каждое животное в качестве собственного контроля, что представляет собой преимущество при определении клеточных параметров.
Система исследований с помощью экспериментальной модели включает катетеризацию 1 легкого кролика, которое затем «обрабатывают» озоном в первоначальной низкой концентрации (0,5рршхЗ ч). После латентного исхода проводим ингаляцию обоих легких (подвергавшегося и не подвергавшегося предварительному воздействию, т. е. контрольного) озоном в более высокой дозе (22 рршхЗ ч).
Эффективность этой системы для изучения толерантности по отношению к отеку стала вполне очевидной, когда были получены результаты исследования легких сразу после повторного Воздействия. Толерантное легкое, предварительно озонированное, осталось нормальным, тогда как незащищенное легкое было набухшим и содержало в главных бронхах пенистую отечную жидкость; фотографии, дающие представление об этой разнице; уже публиковались (Alpert и Lewis). Значительное различие в соотношениях между влажным и сухим весом правого и левого легкого показано на рис. 2.
/2 /О
I
a
I
И
воздействие 0/3 0.5/3 MM
Шг Ш2
Ш
0/3 0.5/3 ПМН
\ Ъ»0Г
% | /00 II
Ь? S
ll И
S3 <3 £ " s ^
^ Й -——
Воздействие 0/3
90
го
о/з
0.5/3
... 0.5/3 ... Л изо ним а /)* глюкцронидаза
Ш2
Рис. 3. Влияние воздействия озона на клетки, полученные путем промывания легких в модели, вызывающей толерантность 1 легкого. Предварительное воздействие озона в концентрации 0,5 ррт не повлекло за собой снижения количества макрофагов или увеличения количества полиморфонуклеарных лейкоцитов.
Вертикальные столбцы — средние величины ± стандартная ошибка. 1 — правое легкое. 2 — левое легкое. AM — альвеолярные макрофаги, ПМН — полиморфонуклеарные лейкоциты.
Рис. 4. Влияние воздействия озона на лизосомные ферменты в той же системе, что и на рис. 3. Предварительное воздействие не изменило влияния озона на
инактивацию ферментов.
Вертикальные столбцы — средние величины ± стандартная ошибка; 1 — правое легкое:
2 — левое легкое.
Та же модельная система использована для изучения толерантности на клеточном уровне, поскольку она позволяла использовать клеточные параметры противоположного легкого в качестве контроля, устраняя таким образом вариабельность от одного животного к другому (Alpert и соавт.). При сравнении количества альвеолярных макрофагов и полинуклеарных лейкоцитов из «толерантных» легких с аналогичными показателями и «нетолерантных» легких не обнаружено никаких различий (рис. 3). Наблюдалось только увеличение количества полиморфонуклеарных лейкоцитов на 1 г легкого в «толерантном» легком. Не отмечалось никаких различий и в ферментной активности альвеолярных макрофагов, изолированных из правого («нетолерантного») или левого («толерантного») легкого (рис. 4).
Одним из вредных последствий ингаляции озона является уменьшение содержания внутриклеточных ферментов альвеолярного макрофага. Это установлено в исследованиях на животных при одностороннем воздействии на легкое, а также в опытах in vitro (Hurst и соавт.: Alpert и соавт.; Hurst и Coffin). Можно было предположить, что применение дозы озона, способной вызвать толерантность левого легкого, повысит ферментную активность макрофагов в нем по сравнению с макрофагами, выделенными из «нетолерантного» легкого. Этого, однако, не произошло.
Далее проводились исследования на животных для определения эффекта ежедневного предварительного применения озона на вызванный последующим действием этого вещества выход полиморфонуклеарных лейкоцитов из крови в воздухоносные пути легких. Как показано в таблице, использование озона в концентрации 1 ррт в различные сроки перед дозой ударной нагрузки в 5 ррт не выявило эффекта. Если бы явление толерантности включало также предупреждение этой химикотоксической реакции на озон, количество полинуклеарных лейкоцитов у животных, подвергавшихся предварительному воздействию озона, было бы уменьшено по сравнению с контролем, в котором не применялся предварительно озон на уровне 1 ррт.
Все эти данные обосновывают следующие выводы. При толерантности наблюдается лишь частичное уменьшение вредного действия инфекционных агентов. Этот эффект возникает при предварительном применении только таких концентраций (0,3 ррт), которые заведомо способны вызвать легоч-
Влияние многократного последовательного воздействия озона в концентрации 1 ррш и последующей ударной нагрузки в 5 ррш на возрастание количества полиморфноядерных
лейкоцитов у кроликов (в %)
День Воздействие Контроль
Понедельник Вторник Среда Четверг Пятница 1 ррш 1 » 1 » 1 » 5 » 1 рргп 1 » 1 » 5 » 1 ррш 1 » 5 » 1 ррш 5 » 5 ррш 0 ррш
ПМН М±о 63,0^10,7 65,4^:9,6 49,8—6,4 65,4^: 11,5 72,0—11,1 2,0—2,8
ный отек у мышей (Alpert и соавт.). При меньших концентрациях {0,1 ррш), вызывающих увеличение смертности, отсутствует разница между «толерантными» и «нетолерантными» группами (см.рис. 1). Мы объясняем неспособность толерантности защитить мышей от инфекционных агентов тем, что концентрации, меньшие тех, которые вызывают отек, не влияют на специфические защитные механизмы легких. В случае применения более высоких концентраций обнаруживаемая при толерантности тенденция торможения легочного отека приводит к снижению смертности от вводимых инфекционных агентов, так как организму не приходится справляться с дополнительным поступлением отечной жидкости.
При толерантности не происходит благоприятных изменений в специфических клеточных реакциях, следовательно, в специфических внутриклеточных биохимических системах, повреждаемых озоном, защитная адаптация не развивается. Очевидно также, что после первого же введения данного вещества стимулировалась миграция новых альвеолярных макрофагов в легочные воздухоносные пути. Возможность такого выхода в воздухоносные пути в течение 24 ч после ингаляции наблюдалась несколькими авторами (Coffin и соавт.; Labelle и Brieger; Rasche и Ulmer). Эти новые макрофаги вряд ли обнаружат толерантность, поскольку они не испытывали профилактического воздействия.
Неспособность толерантности тормозить выход полинуклеарных лейкоцитов в воздухоносные пути интересна в связи с фактом эффективной толерантности по отношению к возникновению отека. Хемотоксическое действие озона может быть независимо от способности вызывать отек. Следовательно, можно объяснить, почему хроннческие_изменения, например фиброз, развиваются при повторных экспериментал^ных^о^пейгтвиях на базе повторяющегося воспалительного пр.оцесса, даже если отек эффективно блокирован толерантностью.
^Уместно рассмотреть возможные механизмы и способ возникновения толерантности, ее сильные и слабые стороны в качестве защитного механизма для животных или людей, испытывающих влияние раздражающих газов в концентрациях, часто встречающихся в окружающем воздухе.
Для того чтобы создать толерантность, агент должен быть способен вызывать острый эффект, очевидно, путем проникновения в глубокие отделы легких. Например, концентрация озона 0,5 ррш достаточна для возникновения толерантности по отношению ко многим другим раздражителям и даже к смертельным дозам ионизирующей радиации. Однако только очень высокие концентрации сернистого ангидрида способны вызвать толерантность, вероятно, из-за слабого проникновения газа в легкое (Fairchild). Все агенты, способные вызывать толерантность, могут также вызывать отек. Из многих предположительных механизмов развития толерантности к отеку наиболее вероятны 2 —адаптивные изменения в биологической среде и развитие легочного отека, действующего как защитный барьер по отношению
к дальнейшему поражению при использовании последующей раздражающей дозы. Такую гипотезу выдвинули Henscher и соавт. В пользу второго из этих механизмов говорят следующие наблюдения. Парентеральное введение альфа-нафта-тиомочевины (АНТМ) — известного агента, вызывающего легочный отек, защищает от вызывающего отек озона, хотя последний не защищает от токсического действия АНТМ. Отсюда можно заключить, что легочный отек, каков бы ни был механизм'его возникновения, препятствует распространению ингалируемого химического раздражителя, вызывающего отек, тогда как ингалируемый раздражитель не может защитить от влияния системных отекообразующих веществ, поскольку место действия последних (на эндотелий сосудов) недоступно для озона с его раздражающим эффектом.
i Наши наблюдения подтверждают, что толерантность к отеку — это в сущности локальное явление, не передающееся гуморальным путем. У животных, у которых левое и правое легкие подвергались разному воздействию, толерантность наблюдалась только в том легком, которое предварительно испытывало действие, вызывающее это явление, реакция же противоположного легкого оставалась обычной (Alpert и Lewis; Frank и соавт.). Следует считать, что толерантность связана с местными процессами, в частности с развитием отека, препятствующего последнему влиянию раздражающего вещества. Однако не может быть исключено и развитие адаптивных изменений в биохимической среде, поскольку некоторая степень толерантности к озону удерживается дольше, чем остаточный отек (Stokinger).
Установленная экспериментально толерантность у животных послужила поводом для высказывания мнений относительно ценности ее для защиты людей, обычно испытывающих влияние загрязнителей атмосферного воздуха или других ингалируемых токсических веществ. Мы хотели бы поэтому коснуться потенциального значения этого явления применительно к уровням концентрации загрязнителей воздуха, нормально встречающихся в окружающем воздухе или близких к максимально допустимым концентрациям в промышленности, иначе говоря, коснуться применимости толерантности с точки зрения проблемы воздействия раздражающих газов на человека.
Важно рассмотреть применимость толерантности для защиты человека от раздражающих газов в профессиональных условиях или от загрязнителей воздуха в населенных пунктах. Некоторые данные об аварийных ситуациях показывают, что однократное воздействие NO» в концентрации 30 ррт в течение 2 ч изменяет характер дыхания, а при повторном применении такой же концентрации уже отмечается толерантность (Henschler и Laux; Неп-schler и соавт.; Henschler). Kleinfeld и Giel в 1956 году и Challen и соавт. в 1958 году сообщали об аналогичной реакции на озон. Данные этих ограниченных наблюдений соответствуют нашим результатам, и можно предположить, что толерантность от предварительных введений могла бы защитить человека от внезапного «аварийного» воздействия высокой концентрации химических агентов. Однако такая толерантность может быть вызвана только предварительным применением вредных агентов в дозах, способных привести к хроническому повреждению легкого. Продемонстрировано, что это действительно вызывает хронические изменения у животных, несмотря на уменьшение возможности развития легочного отека (Stokinger).
В свете упомянутых выше данных, показывающих, что острое действие озона нарушает основные защитные механизмы легких против вводимых биологических агентов и образования острых воспалительных изменений, становится очевидно, что на толерантность нельзя рассчитывать в защите населения от загрязнений атмосферного и производственного воздуха.
ЛИТЕРАТУРА. Alpert S. М. et al. J. Appl. Physiol., 1971, v. 31, p. 247.— Idem. Arch, intern. Med., 1971, v. 128, p.69. — A 1 p e г t S. M., Lewis T. R., J. appl. Physiol., 1971, v. 31, p. 243. — Box G. E. P., С u 1 I u m b i -ne R., Brit. J. Pharmacol., 1947, v. 2, -p. 38. — Coffin D. L., Gardner D. E..
Н о I z Hl a n R. S., Arch, environm. HIth., 1968, v. 16, p. 633.— F a i г с h i 1 d E. J. Jbid, 1967, v. 14, p. 111. — F г a n к N. R., Brain J. D., Sherry D. H., Am. industr. Hyg. Ass. J., 1970, v. 31, p. 31. — G a r d n e r D. E. et al. Arch, environm. HIth., 1972, v. 25, p. 432.— Gildemister M. Цит. E. Laqueur, R. Magnus. Z. ges. exp. Med., Bd 13, S. 284. — Henschler D., Arch. Path. Pharmak. exp., 1960, Bd 238, S. 66. — Henschler D., Laux W. Ibid., Bd 239, S. 433. — H e n s с h 1 e r D., Stier H. В., Neu man W., Arch. Gewerbepath. Gewerbehyg., 1960, Bd 17, S. 66. — Henschler D. et al. Arch exp. Path. Pharmak., 1964, Bd 249, S. 343. -V Henschler D. В кн.: Gordon Research Conference on Toxicology, 1962.— Hurst D. J., Gardner D. E., С о f f i n D. L., J. Reticuloendoth. Soc., 1970, v. 8, p. 288. — Hurst D., Coffin D. L., Arch, intern. Med., 1971, v. 127, p. 1059. — La Belle C. W., Briger H. В кн.: С. N. Davies (Ed.). Inhaled Particles and Vapours. Oxford, 1961, v. 1, p. 356. — M a t z e n R. N. Am. J. Physiol., 1957, v. 190, p. 84. — M e n -d e n h a 1 1 R. M., Stokingef H. E„ J. appl. Physiol., 1959, v. 14, p. 923. -Pat-tie R. E., Burgess F., J. Path. Bact., 1957, v. 73, p. 411,— Rasche В., Ulmer W. Т. В кн.: С. N. Davies (Ed.). Inhaled Particles and Vapours. Oxford, 1965, v. 2, p. 243. — S t о к i n ge r H. E., Wagner W. D., Wright P. G., Arch. Indust. HIth., 1956, v. 14, p. 158. — Sto к i nger H. E., Scheel L. D., Arch. Environm. HIth., 1962, v. 4, p. 327. — Stokinger H. E., Arch, environ. HIth., 1965, v. 10, p. 719.
Поступила 3/X; 1973 r.
Дискуссии и отклики читателей
УДК 613.63:613.155.3(049.3)
Доктор мед. наук И. В. Саноцкий, канд. мед. наук К. К. Сидоров
К ВОПРОСУ ОБОСНОВАНИЯ ОТСУТСТВИЯ
НЕОБХОДИМОСТИ УСТАНОВЛЕНИЯ ПДК ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Институт гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР, Москва
Статья Б. А. Курляндского н соавт.1 посвящена актуальной проблеме— обоснованию количественных критериев необходимости гигиенического ограничения содержания паров летучих жидкостей в воздухе рабочей зоны. Нельзя, однако, согласиться с мнением авторов, что подобные критерии в настоящее время совершенно не разработаны. Следует напомнить хотя бы о работах Е. И. Люблиной (1962, 1971). Вместе с тем статья Б. А. Курляндского и соавт. вызывает ряд возражений.
Общеизвестно, что в условиях производства основной путь поступления в организм веществ (тем более паров летучих жидкостей) — органы дыхания. В последнее время повысилось внимание к кожной резорбции газов и паров. В связи с изложенным «Методические указания к постановке исследований 'для обоснования ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны» (1969) предусматривают определение величин'ОЬ&0 при введении в желудок только по показаниям. Использование величин ОЬ50, полученных при введении в желудок подопытных животных, для суждения о степени ингаляционной токсичности веществ, как это рекомендуют авторы статьи, в ряде случаев может привести к ошибочным выводам. Это иллюстрируется табл. 1, в которой дана оценка токсичности некоторых жидкостей по величинам ОЬьо (в желудок) и СЬ50 согласно классификации токсичности секции по установлению ПДК Всесоюзной проблемной комиссии «Научные основы гигиены труда и профессиональной патологии». Б. А. Курляндский и соавт. ошибочно называют классификацию токсичности веществ, предложенную С. Д. Заугольниковым и соавт., классификацией секции ПДК. Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что существуют значительные расхождения
1 Гигиена и санитария, 1974, № 4, с. 86.
