CC BY
6
УДК в 14.72:1601.98+678.048.21-074
В. М. Прусаков, В. В. Бенеманский, М. Е. Лещенко, Ю. Н. Катульский
К ВОПРОСУ О ХАРАКТЕРЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СМЕСИ НИТРОЗОДИМЕТИЛАМИНА, ДИМЕТИЛАМИНА И ДВУОКИСИ АЗОТА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Одной из негативных сторон современных крупных промышленных комплексов является одновременное поступление в атмосферу населенных мест разнообразных, в том числе реакционно-способных, соединений. При совместном присутствии они могут вступать в химические и фотохимические реакции с образованием новых веществ. Так, при загрязнении атмосферного воздуха промышленными выбросами, содержащими метиламины и двуокись азота, в результате их взаимодействия образуются новые соединения, в частности нитро-замнны (К. Бретшнайдер и соавт.; Э. Д. Сопач и К. К. Душутин, и др.). В этом случае в воздухе одновременно могут присутствовать как исходные вещества, так и продукты их реакций. Изучение характера их действия на организм в малых концентрациях — чрезвычайно важная гигиеническая задача.
Целью данной работы являлось изучение характера общетоксического и бластомогенного действия смеси малых концентраций нитрозодиметиламина (НДМА), диметиламина (ДМА) и двуокиси азота (N0») при ингаляционном поступлении их в организм животных.
Хронические опыты поставлены на 450 белых беспородных крысах обоего пола. В каждой серии участвовало по 30 самцов и 30 самок. Животные подвергались круглосуточному ингаляционному воздействию в течение года. В затравочные камеры объемом 200 л подавали изолированно НДМА из расчета от 0,66 до 0,07 мг/м3 и НДМА в смеси с ДМА и N02 в концентрациях соответственно от 0,13+ +0,09+0,4 до 0,0026+0,015+0,07 мг/м3, а также смесь ДМА и N0, по 0,07 и 0,2 мг/м3. По окончании затравки за животными наблюдали до их естественной гибели. Всех животных подвергали тщательному патоморфологическому исследованию. Показатели общетоксического действия (состояние нервной системы, печени, системы крови, иммунологической реактивности и общее состояние организма) определяли на 2, 3, 6, 9 и 12-м месяцах от начала воздействия. Бластомогенное действие оценивали с помощью количественных и качественных показателей (первые подвергали статистической обработке).
В результате экспериментальных исследований установлено, что ингаляционное воздействие НДМА, его комбинаций с ДААА и N02, смеси ДМА и К'Ог в испытанных концентрациях вызывало у белых крыс-самцов в ряде систем организма изменения функционального характера, которые свидетельствовали о напряжении адаптационно-компенсаторных механизмов. При этом выявлены ста-
тистически значимые отклонения массы тела показателей периферической крови, нервной системы и иммунологической реактивности организма подопытных животных по сравнению с контролем.
Следует отметить, что смесь ДМА и N02 оказывала более выраженное действие на организм животных, в частности на систему крови, чем каждое из этих веществ в отдельности. Обнаружены изменения числа эритроцитов, сниженне количества ретикулоцитов и возрастание числа лейкоцитов за счет сегментоядерных нейтрофилов и лимфоцитов. Содержание этих форменных элементов увеличивалось на 2-м месяце опыта, а на 3-м нормализовалось. В последующие месяцы вновь выявлялись количественные сдвиги этих элементов в сторону увеличения или уменьшения. Волнообразно изменялось также количество тромбоцитов и гемоглобина.
Несмотря на длительное (12 мес) воздействие веществ, указанные нарушения состава крови животных, по-видимому, не выходили за рамки защитных реакции организма. Картина обнаруженных сдвигов в состоянии организма белых крыс, вдыхавших смесь ДМА и N02, более характерна для комбинации 3 веществ, включающей НДМА. Это позволяет предположить возможность эндогенного образования НДМА в организме при вдыхании ДМА и N02 из расчета десятых долей миллиграмма на 1 м3. Вместе с тем не исключается влияние и небольших количеств НДМА, которые синтезировались в воздухе из ДМА и N02- В камере, куда подавали только ДМА и N02, НДМА обнаруживали эпизодически на уровне 0,001— 0,003 мг/м3. Анализ результатов исследований ( позволяет высказать предположение о том, что смесь НДМА, ДМА и КтОг на уровне пороговых концентраций оказывает влияние на организм животных по принципу суммации эффектов действия этих веществ.
В эксперименте у 157 животных выявлены 254 опухоли, в основном локализовавшиеся в почках и печени, что характерно для воздействия НДМА. Значительно реже они возникали в легких, молочной железе и других органах. Бластомы, характерные для действия НДМА, обнаружены также у самок, подвергавшихся затравке смесью ДМА и N02, что, по-видимому, связано с эндогенным образованием НДМА. В контрольной группе новообразования обнаружены у 5 особей: у 3 самок (в молочной железе) и 2 самцов (у одного в легких, у « другого под кожей). Общая количественная характеристика онкотоксикологического эксперимента представлена в табл. 1. Полученные результаты
Таблица I
Характеристика бластомогенного действия смеси НДМА, ДМА и 1М02 при ингаляционном поступлении
Число животных % опухолей Число опухолей «
Вещество и доза на 1 животное, ыг Пол животного взятых в опыт после обнаружения первой опухоли с опухолями всего доброкачественных злокачественных доброкачественных злокачественных — X н се о X со Время поя лення пер! опухоли, н Средний латентный период. М±т
НДМА (44,2) Самец 30 23 18 78,2* 75,0* 56.5* 21,7 31 6 2,05 22 46,9±1,9*
НДМА (19,2) » 30 19 12 63,1* 57,1* 15,7 47,3* 3 9 1,0 28 55,0±4,5*
НДМА (19,7) Самка 30 29 26 89,6* 92,8* 21,6 68,0* 24 21 1,73 24 61,84±3,8*
НДМА (4,5) Самец 30 28 7 25,0 37,8* 10,8 14,2 4 5 1,28 44 71,42±6,9
НДМА (5,3) Самка 30 29 8 27,5 42,1* 13,7 13,7 4 4 1,0 52 78,0±5,8
ДМА + N0, (4,8+ 13,8) Самец 30 28 3 10,7 18.1 7,2 3,5 2 1 1.0 68 88,0±10,0
ДМА + N0, (5,5 + 27,6) Самка 30 28 7 25,0 37,8 21,5 3,5 8 I 1,28 52 80,0±8,0
НДМА + ДМА + N02 (10,6 + 6,2 + 27,4) Самец 30 29 25 82,6* 90,9* 41,4* 44,8* 43 13 2,24 22 63,28 ±4,1*
НДМА + ДМА + Ы02 (16,7+ 6,2+48,0) Самка 30 27 19 70,3 77,5* 55,5* 14,8 26 4 1,57 24 62,94 ±4,7*
НДМА + ДМА + N02 (3,9 + 3,4+20,7) Самец 30 29 17 58,6* 72,3 24,2* 34,4* 15 И 1,52 44 79,29 ±3,7
НДМА + ДМА + N02 (5,9+5,5+17.3) Самка 30 20 8 40,0* 42,1* 35,0* 5,0 7 1 1,0 60 84,5±6,4
НДМА + ДМА + N02 (0,2+ 1,0 + 4,8) Самец 30 28 2 7,1 12,5 — 7,1 — 2 1,0 70
Контроль Самец 30 28 2 7,1 — 7,1 _ 2 1.0 76 76,85±2,5**
Контроль Самка 30 28 3 10,7 18,1 7,2 3,5 2 1 1.0 72
Примечание. Числитель — показатель без учета погибших от интеркуррентных заболеваний животных, знамена-
М
тель — показатель с учетом этих животных, вычисленный по формуле Рх — п _ р 100, где М — число животных с опухолями, выявленное в опыте, п — число взятых в опыт животных, с1 — число погибших от интеркуррентных заболеваний животных без опухолей; одна звездочка—различия с контролем достоверны при Р<0,05; две звездочки — из-за малого I числа наблюдений и близкого сходства результатов, средний латентный период вычислен для всех 3 групп совместно.
свидетельствуют о выраженном канцерогенном эффекте сравнительно высоких доз НДМА как при изолированном, так и при совместном с ДМА и N02 воздействии. Статистически значимое увеличение общего числа опухолей обнаружено при воздействии НДМА в дозах 44,2 мг (самцы), 19,2—19,7 мг (самцы и самки)1. При уменьшении дозы НДМА до 5,3—4,5 мг статистически достоверное возрастание числа опухолей отмечено только у самцов. Воздействие смеси 3 веществ вызвало достоверное увеличение выхода новообразований у самок и самцов при дозах НДМА 3,9—16,7 мг, т. е. значительно
1 Дозу вещества определяли по формуле ^где <1 — суммарная доза НДМА, полученная за весь эксперимент животными; С—концентрация НДМА в мг/м3); V — объем вдыхаемого животными воздуха в м3); I — время экспозиции; а — число дней экспозиции.
меньших, чем при затравке чистым НДМА. При этом у самцов возрастала частота индукции как доброкачественных, так и злокачественных опухолей, а у самок — только доброкачественных. Высокие дозы НДМА при изолированном и совместном с другими веществами действии вызывали значительное укорочение минимального и среднего латентного периода образования бластом. Учитывая изложенное, следует считать дозы НДМА 4,5 мг (при изолированном действии) и 3,9 мг (в смеси с ДМА и N0») минимально действующими по латентному периоду опухолеобразования. При воздействии на самцов смеси НДМА, ДМА и N02 в концентрациях соответственно 0,003, 0,015 и 0,07 мг/м3 увеличения частоты опухолеобразования не выявлено. Время образования первой опухоли и средний латентный период в этом случае практи-
График зависимости доза — эффект при воздействии на крыс-самцов НДМЛ и его смеси с ДМ А и ЫОг.
а — зависимость доза — эффект при воздействии смеси веществ: б — зависимость доза — эффект при воздействии НДМА: крестики — экспериментальные точки.* По оси абсцисс — логарифм дозы, по оси ординат — процент опухолей.
-10 17 3
чески одинаковы с контролем. Это позволяет считать данную смесь в испытанных концентрациях недействующей по онкогенному эффекту.
Для лучшего понимания характера модифицирующего влияния ДМА и Ж)2 на бластомогенное действие НДМА воспользовались моделью, разработанной Ю. Н. Катульским:
Р= 1 +а0-Л-" *
где Р — процент поражения животных опухолью; d — доза канцерогена; а0 и Ь — коэффициенты. Использование модели позволило определить ряд показателей, характеризующих сравнительную бластомогенность изолированного и совместного с ДМА и Ы02 воздействия НДМА. По максимальным неэффективным дозам НДМА самцы по сравнению с самками оказались более чувствительными к воздействию НДМА как при изолированном, так и при комбинированном действии. Вместе с тем по-ражаемость популяции самок при изолированном поступлении НДМА возрастала с увеличением концентрации значительно быстрее, чем самцов, на что указывал больший угол наклона дозовой зависимости на логарифмической шкале. При ингаляции НДМА в смеси с ДМА и у самцов наблюдалось выраженное усиление бластомогенного эффекта по сравнению с изолированным действием. Это проявлялось в снижении максимально неэффективной дозы и увеличении угла наклона зависимости доза — эффект (см. рисунок), а также в повышении частоты злокачественных бластом и числа опухолей на 1 животное (см. табл. 1). Вдыхание только ДМА и N02 примерно в таких же концентрациях, что и в смеси с НДМА, не сопровождалось существенными количественными и »качественными отклонениями от спонтанного бласто-могенеза у контрольных самцов. Следовательно, модифицирующее канцерогенез влияние ДМА и N02 в испытанных дозах не являлось результатом дополнительного эндогенного образования нитро-замина, а очевидно, было обусловлено другими механизмами. Влияние модифицирующих факторов на бластомогенез с увеличением дозы НДМА возрастало.
При ингаляции НДМА в смеси с ДМА и N02 У самок, наоборот, наблюдалось торможение бласто-
могенного действия. С одной стороны, ингаляция смеси ДМА и N02 сопровождалась выраженным увеличением частоты опухолей (37,8%) (в том числе в типичных для НДМА органах — почках и печени) и появлением предопухолевых изменений, что, вероятно, связано с эндогенным образованием канцерогена из предшественников. С другой стороны, вдыхание одинаковых сравнительно небольших доз НДМА в смеси и изолированно (соответственно 5,9 и 5,3 мг на 1 животное) сопровождалось одним и тем же эффектом (42,1%), а больших доз (16,7 и 19,7 мг) — снижением эффекта при действии смеси (табл. 2). Не исключено, что в данном случае имелось сочетание двух явлений: эндогенного образования канцерогена из ДМ^ и N02 и конкуренции одного или обоих этих веществ — примесей и НДМА на стадии метаболических превращений.
При анализе результатов исследования обращали на себя внимание также различия в распределении опухолей между печенью и почками, зависящие от условий воздействия НДМА на самок. Если при изолированном действии НДМА опухоли в основном локализовались в почках (соотношение печень : почки составляло 1 : 10), то при вдыхании его совместно с ДМА и N02 бластомы распределялись в этих органах более равномерно — соотношение печень : почки (1—1,5) : (1—1,7). У самцов при всех вариантах действия НДМА имелось соотношение 1 : 10. Выраженные половые различия в действии ДМА и N02 как модифицирующих факторов бластомогенеза, вызываемого НДМА, по-видимому, связаны с особенностями метаболических процессов у самцов и самок белых крыс. При изучении комбинированного действия на организм различных химических веществ важно в конечном итоге определить его количественную сторону. Методические подходы к оценке комбинированного воздействия веществ по бластомоген-
Таблица 2
Частота опухолей у животных разного пола при различных условиях воздействия
Самцы Самки С»мцы+ Самки
Фактор воздействия доза, мг % опухолей доза, ыг % опухолей
НДМА НДМА НДМА НДМА+ ДМА (-N0, НДМА+ ДМА+ЬЮ, НДМА + ДМА+1МО, ДМА + 1ЧО, 44,4 19,2 4.5 75.0» 57, 1 • 37,8* 0 19,7 5.3 0 92.8« 42.1» 0 77.5* 40.0«
10,6+6.2+27.4 3.9+3.4+20.7 90. 9« 72.3« 16.7+6.2+48.0 5.9+5.5+17.3 77.5* 42. И 84.6' 58.8«
0.2+1.0+4.8 4.8+13,8 12,5 18,1 4.0+1.1+4,2 5.5+27.6 50.1 • 37.8 28,5
Контроль 0 12,5 • 18.1 15,3
Примечание. Звездочка —различия с контролем достове|>-ны при Р<0,05.
— ГО —
ному эффекту практически не разработаны. Для получения коэффициента, учитывающего характер комбинированного действия НДМА в смеси с ДМА и N02, на наш взгляд, можно использовать отношение допустимых концентраций НДМА для человека в условиях изолированного и комбинированного поступления в организм, рассчитанное по известной формуле:
Пдк Ро7°
MAN— к.0,3-383 250 м3 •
Поскольку в формуле за исключением максимально неэффективной дозы (D„) вещества, все величины постоянны, расчет коэффициента комбинированного действия сводится к нахождению отношения между неэффективными дозами при изолированном (D„ „,) и комбинированном (D0,ком0) действии, равными 1,37 и 0,36 мг соответственно. В нашем случае отношение наименьших доз (для самцов) D0,„JD0 комС равно приблизительно 5. Последняя величина фактически и является коэффициентом, количественно учитывающим характер комбинированного с ДМА и N02 действия малых концентраций НДМА. Отсюда для устранения потенциальной бластомогенной опасности НДМА в присутствии ДМА и N02 его содержание в атмосфере должно быть следующим: 5 Xt ПДКсс <1,0,
где X; и ПДКсс — соответственно концентрация и среднесуточная предельно допустимая концентрация НДМА, установленная с учетом бластомоген-ного эффекта при изолированном действии.
Таким образом, при ингаляции смеси НДМА, ДМА и NO» происходят суммация общетоксического воздействия каждого вещества на организм теплокровных животных и усиление бластомогеиного влияния НДМА в присутствии ДМА и N02 азота по типу синергизма.
Приведенные данные указывают на то, что при оценке суммарного загрязнения воздуха НДМА, ДМА и N02 необходимо учитывать особенности общетоксического и бластомогенного действия смеси этих веществ.
Литература. БретшнайдерК., Хори К., Матц Й,—
Гиг. и сан., 1977, № 7, с. 86—87. Душутин К. К., Прусаков В. М. — В кн.: Гигиенические проблемы радиационного и химического канцерогена. М., 1979, с. 101 — 109. Сопач Э. Д., Душутин К■ К. — Гиг. и сан., 1976, № 7, с. 14—19.
Поступила 30.06.81
Summary. 24-hour inhalation exposure to nitrosodi-methylamine (NDMA) in the mixture with dimethylatnine (DMA) and nitrogen dioxide (NOa) is associated with potentiation of the general toxic effect of the cumulation type. The analysis of the character of the combined effects caused by the exposure to NDMA, in combination with DMA and N02 shows the latter substances to have an impact on NDMA carcinogenesis, which is manifest to a different degree in males and females. The authors suggest that for practical needs of sanitary control the expected and actual 24-hour atmospheric air pollution level by NDMA in combination with DMA and N02 should be determimed by the formula:
_Xp5_
MAC (mean 24 hr., isol. exp.) <10
where Xi—actual NDMA concentration in the atmospheric aiu.
УДК вн.777:628.16.09:543.272.4
A.A. Семенова, A.A. Королев
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ 1,3-ДИХЛОР-5,5-ДИМЕТИЛГИДАНТОИНА ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
I Московский медицинский институт им. И. М. Сеченова
Все нарастающие темпы индустриализации, повышение благосостояния и культурного уровня человека приводит к резкому увеличению водо-потребления. Это требует не только повышения качества процессов водоподготовки, но и поиска новых реагентов для обработки воды для обеспечения высокого и надежного бактерицидного эффекта.
В зарубежной литературе опубликованы данные (Reed) об обеззараживании воды с помощью бром-органического соединения — дибромдиметилги-дантоина. В СССР синтезировано аналогичное соединение с условным названием «дибромантин», которое, по данным отечественных исследователей (Е. И. Гончарук и соавт.) может успешно применяться для обеззараживания воды плавательных
бассейнов. Наряду с дибромантином имеется аналогичное ему по структуре соединение — 1,3-ди-хлор-5,5-диметилгидантоин (дихлорантин), данных по исследованию бактерицидных свойств которого мы в литературе не встречали. Дихлорантин, эмпирическая формула
0=С--NCI
C5H302N2C12, структурная— СНз^ск^С-0
сн,/ NC|
представляет собой кристаллический порошок с молекулярной массой 197,1 и с содержанием активного хлора в техническом продукте от 68 до 72,1%. Растворимость в воде при 0 °С — 0,08%, при 20 °С — 0,11 % и при 60 °С — 0,5%.
Как известно, в процессе обеззараживания воды хлором и его соединениями большое значение при-
