CC BY
9
THE CYTOTOXICITY OF INHALED HYDROCARBONS AEROSOL OF THE HEAVY
COAL FRACTION
О. V. Perov
Inhalation of hydrocarbons eroisol of the heavy coal fraction (anthracene oil) at a concentration of 100 mg/m3 produced in experimental animals lesions of the alveolar tissue cells: the RNA and DNA liminescence was diminished, the detoxicating activity was suppressed and the capacity of cytoplasm to granulate the neutral red stain was restrained. The author concludes that the concentration in the air of hydrocarbons aerosol of the heavy coal fraction at a level of 100 mg/ms cannot be permitted.
УДК 613.281:664.481-099
К ВОПРОСУ О ТОКСИЧНОСТИ L-МОНОГЛЮТАМАТА НАТРИЯ
Проф. А. А. Покровский, В. И. Сомин, М. М. Гаппаров, А. Н. Сычева Институт питания АМН СССР, Москва
В зарубежной печати в последнее время дискутируется вопрос о возможной токсичности L-моноглютамата натрия (МГН), используемого в пищевой промышленности большинства стран в виде приправы к консервам, концентратам, а также к готовой пище как интенсификатор вкуса.
По данным Olney, 1969, однократное подкожное введение МГН (в дозе 0,5—4,0 мг1г) вызывает острый некроз невронов в различных областях мозга, в частности в гипоталамической, у новорожденных белых мышей. Через 5—9 месяцев у этих животных можно наблюдать ряд нарушений, например, недоразвитость скелета, ожирение, изменения в эндокринной системе, стерильность самок и др.
Обсуждая вопросы проницаемости плаценты, автор указал на возможность вредного воздействия МГН на плод при приеме препарата беременными. Определенные отклонения при подкожном введении МГН, выражавшиеся в изменении некоторых биохимических показателей (Freedman и Potts), повреждении ретины (Lucas и Newhouse), склонности к ожирению (Cohen), отмечались и ранее. Эти экспериментальные данные нельзя не сопоставить с работами ряда авторов о патогенезе «синдрома китайских ресторанов» (Schaumburg и Byck; Schaumburg и соавт.; Ambos и соавт.). При анализе причин появления характерных симптомов (чувство жжения в области живота, полнокровие лица, грудные боли и иногда тяжесть и болезненность в области головы), часто возникающих у любителей китайской кухни, которая в значительном количестве применяет МГН как вкусовую приправу к блюдам, Schaumburg и соавт., а также и другими исследователями было показано, что появление данных симптомов обусловлено именно влиянием глютамата натрия, а не каких-либо других компонентов пищи.
Работа Olney (1969) подверглась критике со стороны некоторых американских исследователей (Blood и соавт.), справедливо указавших на неудачный выбор подопытных животных и на неадекватность доз и путей введения МГН. В своей ответной заметке Olney (1969) сообщил, что изменения в мозге при подкожном введении МГН имеют место и у новорожденных обезьян (Macaca mulata).
В связи с запросами по поводу токсичности МГН и противоречивостью литературных данных в Институте питания АМН СССР были проведены специальные опыты на экспериментальных животных и наблюдениях на группе людей-добровольцев.
В настоящем исследовании сделана попытка не только оценить степень токсичности препарата, но и выяснить некоторые стороны механизма его действия. В опытах на животных с этой целью изучена динамика содержания различных свободных аминокислот в плазме крови крыс как при однократном введении внутрь больших доз МГН, так и после ежедневного введения внутрь менее значительных доз препарата в течение ряда дней.
Большой интерес представляет изучение действия избыточных количеств МГН на энергетическую систему митохондрий, принимающих участие в превращениях МГН в организме.
При экспериментальных исследованиях взрослым крысам-самцам весом 200—250 г, голодавшим в течение 12 часов, через зонд в желудок вводили МГН в физиологическом растворе в дозе 5 г/кг и наблюдали за состоянием животных в течение 2 суток. Корм животные начинали получать через 6 часов после введения препарата. Часть крыс использовали для определения содержания свободных аминокислот в плазме крови. С этой целью животных через 15 мин., 1, 3, 6, 18 и 24 часа после введения глютамата забивали обезглавливанием и из собранной крови получали плазму. За 20 мин. до взятия крови крысам внутрибрюшинно вводили 0,3 мл физиологического раствора, содержащего 15 мг гепарина. Плазму депротеинизиро-вали по способу Stein и Moore, состав свободных аминокислот определяли с помощью анализатора фирмы «Бекман», модель 121. Чтобы получить количество плазмы, достаточное для определения, использовали кровь от 5 крыс.
Для характеристики энергетической системы митохондрий применяли ткань печени. Печень перфузировали охлажденным физиологическим раствором и измельчали в гомогенизаторе Поттера — Эльвейема с тефлоновым пестиком при 1000 об/мин в течение 45 сек. в 0,25 М растворе сахарозы с 1 мМ ЭДТА, pH 7,4.
Активность сукцинат-, глютаматдегидрогеназы и цитохромоксидазы определяли спектрофотометически с помощью микрометодов, разработанных А. А. Покровским и соавт. Количество цитохромов а, Ь, с и Ь5 устанавливали дифференциальной спектрофотометрией по методу Чанса на ДСФ-1 М (ЦКБ АМН СССР) по двулучевой схеме.
Потребление кислорода измеряли полярографическим методом с помощью LP-60 с использованием открытого платинового электрода, защищенного полистироловым покрытием, в среде, содержащей 100 тМ KCl, 52 тМ трис-HCl (pH 7,4), 2 тМ КН2Р04.
Определение белка проводили по методу Лоури и соавт.
Характер влияния МГН на людей выясняли, наблюдая за добровольцами, принявшими внутрь препарат в виде порошка в дозе 1—10 г. Для этого устанавливали медицинский контроль. Наблюдения проводили как с помощью объективных методов исследования (счет пульса, определение артериального давления, осмотр слизистых и кожных покровов), так путем опроса с целью выяснения субъективных ощущений.
Результаты исследований по определению содержания свободных аминокислот в плазме крови крыс через различные сроки после введения МГН внутрь представлены в табл. 1.
Из данных табл. 1 видно, что вслед за введением МГН резко повышалось содержание глютаминовой кислоты в крови (более чем в 1000 раз), после чего концентрация ее постепенно снижалась.
Введение МГН приводит, по-видимому, и к некоторому дисбалансу ряда других свободных аминокислот в крови, что выражается в повышении содержания аспарагиновой кислоты, аланина, изолейцина и некотором понижении количества гистидина и глицина в различные сроки. Содержание остальных аминокислот также несколько изменяется, но менее резко.
При наблюдении в течение 2 недель за выживаемостью крыс после однократного введения больших доз оказалось, что все 15 животных выжили. Каких-либо значительных изменений в их поведении, за исключением некоторого угнетения состояния, не отмечено.
При исследовании действия избыточных количеств МГН на энергетическую систему митохондрий получены следующие результаты. Через 3 часа после однократного введения препарата не обнаружено достоверных изменений ни в активности митохондриальных ферментов, ни в количестве и стехиометрии цитохромов а, Ь, с и Ь5. В этих опытах МГН не оказал влия-
2 Гигиена и санитария М 9
33
Таблица 1
Содержание свободных аминокислот в плазме крови крыс после введения внутрь МГН в дозе 5 г на 1 кг веса (среднее из 5 опытов) >
Аминокислоты Содержание аминокислот (в мг на 100 мк плазмы крови)
до введения после введения через
15 мин. 1 час 3 часа 6 часов 18 часов 24 часа
Лизин ..... 5,76 5,97 4,52 3,75 3,55 5,40 4,00
Гистидин .... 1,10 0,65 0,22 0,84 0,32 0,98 0,50
Аргинин .... 2,08 1,55 0,43 3,40 0,47 1,52 1,20
Триптофан . . . 0,15 — 0,31 1,25 0,47 0,35 —
Аспарагиновая 0,34 1,28 4,11 1,90 0,34 0,24 0,54
Треонин . , . . 1,73 1,91 1,30 2,90 2,54 3,12 4,77
Серии ..... 4,70 4,02 2,17 4,04 4,14 5,19 4,00
Глютаминовая 0,23 395,0 100,0 58,7 3,37 3,40 1,06
Пролин ..... 1,50 — 1,11 0,86 1,29 1.27 2.1
Глицин ..... 1,06 1,24 0,31 1,27 0,90 1,36 1.11
Алании ..... 1,76 3,76 1,69 2,62 2,00 1,96 2,32
Цистин..... 0,17 0,21 — 0,23 — — —
Валин ..... 0,92 0,9# 0,28 2,03 0,62 1,37 2,07
Метионин .... 0,13 1,12 — 2,46 — — 0,18
Изолейции . . . 0,55 0,51 0,27 1,48 0,41 0,73 0,84
Лейцин ..... 0,87 1,18 0,44 1,81 0,87 1,20 1,46
Тирозин .... 0,44 0,54 0,18 0,90 0,16 0,28 0,40
Фенилаланин 0,42 1,18 0,19 1,12 0,25 0,39 0,47
ния также на скорость переноса электронов и сопряженное фосфорилиро-ванне при использовании в качестве субстратов сукцината и а-кетоглю-тарата натрия.
В хронических опытах (ежедневное введение МГН в желудок в дозе 1 мг на 1 г веса тела в течение 14 дней) не обнаружено видимых токсических изменений, а также отклонений в весе животных и их печени и содержании белка в ней (табл. 2).
Таблица 2
Вес тела животных и их печени и содержание белка в ней (М—т)
Вес тела Вес печени Содержание белка (в мг на 1 г ткани)
исходный в конце опыта
Контроль ..... Опыт ....... . р 122,0—7,0 122,0—7,0 (100) >0,05 158,6^:4,3 158,0—2,4 (100) >0,05 4,7^:0,26 4,15—0,45 (88) >0,05 185,0^4,3 184,0—1,2 (99,6) >0,05
Примечание. Здесь и в табл. 4 и 5 в скобках указан процент по отношению к контролю.
Содержание свободных аминокислот в плазме крови через сутки после последнего введения МГН приведено в табл. 3.
Из приведенных данных видно, что содержание свободных аминокислот в плазме крови крыс при систематическом приеме МГН в умеренных дозах находится в пределах нормы. Можно лишь отметить несколько завышенное содержание глютаминовой кислоты.
Исследование количества цитохромов а, Ь, с и их стехиометрии не выявило каких-либо изменений в компонентах главной дыхательной цепи митохондрий. Однако количество цитохрома Ь5 связанного с переносом электронов во внешних мембранах митохондрий и в эндоплазматическом рети-
Таблица 3
Содержание свободных аминокислот в плазме крови крыс, получавших в течение 14 дней МГН в дозе I г на 1 кг веса (средние данные для 5 животных)
кулуме, достоверно увеличилось на 31 % по сравнению с контролем (табл. 4).
Измерение скоростей потребления кислорода, т. е. скоростей переноса электронов и сопряженного фосфорилирования, в тех же гомогенатах с различными субстратами (сукци-нат, а-кетоглютарат, изо-цитрат, малат и эндогенные субстраты) не выявило сколько-нибудь достоверных изменений. При исследовании ферментов обнаружено достоверное снижение активности сук-цинатдегидрогеназы на 22 % при незначительном и недостоверном снижении активности глютаматдеги дрогеназы (табл. 5). Таким образом, длительное воздействие МГН на организм животных характеризуется умеренным нарушением одного из ферментных звеньев транспорта электронов в митохондриях — сукцинатде-гидрогеназы.
Свободная аминокислота Содержание аминокислот (в мг на 100 мл плазмы крови) Свободная аминокислота Содержание аминокислот (в ме ча 100 мл плазмы »роки)
Лизин .... 3,50 Планин . . . 2,30
Гистидин 0,80 Цистин . . . 0,31
Аргинин . . . 1,20 Валин . . . 1,32
Аспарагиновая 0,41 Метионин 0,20
Треонин . . . 2,05 Изолейцин 0,56
Серии .... 3,51 Лейцин . . . 0,90
Глютаминовая 0,61 Тирозин 0,45
Пролин .... 1,90 Фенилаланин 0,41
Глицин . . . 1,12 Триптофан 0,50
Таблица 4
Количество цитохромов и их стехиометрия в гомогенатах печени крыс в хроническом
опыте (М—т)
Цитохро« я люлчк на 1 г белка) Стехиометрии цитохромов
ь. а b с а ь
Контроль Опыт р 28,3—2,2 37,2^1,3 (131) <0,05 27,4^1,6 29,0—0,4 106 >0,U 20,5—2,3 20,3^4,1 (102) >0,05 41,8—2,9 45,0—2,7 (107,5) >0,05 1,03 1,23 0,75 0,70 1,53 1.55
Таблица 5
Активность фермен тов митохондрий в гомогенатах печени крыс при введении МГН в течение 14 дней (в мк/молях на 1 г/мин, t=25°; М—т)
Сукци натдегидрогеназа Гл ютаматдегндрогеназа
на 1 г белка на 1 г веса печени на 1 г белка на 1 г веса печени
Контроль ..... Опыт ....... Р 10,4^0,15 8,3—0,74 (78,0) 0,05 1,92—0,07 1,53—0,12 (79,6) >0,05 92,5—6,0 86,5—3,8 (93,6) >0,05 17,1— 1,02 15,9^0,9 (93,0) >0,05
Для наблюдения за действием МГН на организм человека была сформирована группа из 14 добровольцев, из них 7 принимали препарат однократно, 6 — дважды, а 1 — четыре раза. МГН давали испытуемым в виде порошков в дозе от 2 до 10 г. Порошки запивались водой. Кроме того, несколько лиц принимали препарат в дозе до 1 г. За испытуемыми был уста-
2* 35
новлен медицинский контроль и детальное наблюдение с регистрацией объективных признаков воздействия МГН и субъективных ощущений.
В результате анализа проводившихся наблюдений не выявлено каких-либо объективных признаков воздействия МГН в применявшихся дозах, за исключением случаев побледнения или покраснения кожи лица, игры вазомоторов и некоторого изменения артериального давления. Добровольцы, получившие повышенную дозу препарата (3—10 г), сообщали о некоторых субъективных ощущениях в виде легкого головокружения, сонливости, небольшой слабости, ощущения жара в области лица, неприятного вкуса во рту и тошноты, которые продолжались в пределах часа. Прием МГН в дозе 1 г ни у одного из испытуемых никаких неприятных ощущений не вызывал.
Глютаминовая кислота, как известно, является естественным метаболитом, имеющим особенно большое значение в превращениях цикла Кребса, а также в процессах белкового и углеводного обменов. В силу этого ее применяют в значительных дозах в разнообразных лечебных препаратах. Поэтому отрицание возможности введения умеренных количеств этого вещества per os является, несомненно, ошибочным.
Проведенное нами исследование свидетельствует о возникновении незначительных субъективных ощущений, связанных с дисбалансом аминокислот в организме, что имеет место только в случае приема больших доз МГН одномоментно. Однако многие физиологические метаболиты, необходимые для организма, при приеме в больших дозах могут вызывать соответственный дисбаланс в обменных процессах, например, при одномоментном потреблении больших количеств сахара.
По-видимому, МГН должен быть полностью исключен из продуктов, предназначенных для детей раннего возраста. Суточная доза для подростков в возрасте до 16 лет не должна превышать 0,5 г препарата. Следует также ограничить употребление глютамата натрия и для взрослых людей. Однократный прием препарата внутрь не должен превышать 0,5 г, а суточная доза — 1,5 г.
ЛИТЕРАТУРА
Покровский А. А., Арчаков А. И., Герасимов А. В. В кн.: Современные методы в биохимии. М., 1968, т. 2, с. 5.— AmbosM., Leavitt N.. Mor-ш о t е k L. etal. New Engl. J. Med., 1968, v. 279, p. 105.— Blood F.R., Ose r B. L., White P. L., Science, 1969, v. 165, p. 1028.—С о h e n A. I., Am. J. Anat., 1967, v. 120, p. 319.—F r e e d m a n J. K., Potts A.M., Invest. Ophthal., 1962, v. 1, p. 118.—Lucas D. R., Ne who use J. P., Arch. Ophthal., 1957, v. 58, p. 193.— О 1 n e у J. W., Science, 1969, v. 164, p. 719.— Idem. Ibid., v. 165, p. 1029,— S h a -u m b u г g H. H., В у с к R., New Engl. J. Med., 1968, v. 279, p. 105.— S h a u m -burg H. H., Byck R., Gerstl R. etal. Science, 1969, v. 163, p. 826.— Stein W. H., Moore S., J. biol. Chern., 1954, v. 211, p. 915.
Поступила 2/1V 1971 г.
THE TOXICITY OF SODIUM L-MONOGLUTAMATE A. A. Pokrovsky, V. I. Somin, M. M. Gapparov, A. N. Sycheva
A single introduction of the compound in a dose of 5 g/kg body weight was accompanied by a prompt rise in content of glutaminic acid of the blood plasma and certain disbalance of other blood free acids in the first hours and normalization of these indices towards the end of the second day. In long-term administration of sodium L-monoglutamate a certain increase in the level of blood plasma glutaminic acid and a fall in the activity of succinatedehydroge-nase and augmentation of cytochrome b5 content in rats' liver ware noted.
A study of the effect produced on men by various doses of the compound makes it possible to recomment a daily dose for an adult to be set within the level of 1.0—1.5 g.
