Научная статья на тему 'К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ КАНЦЕРОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ КАЛЬЦИНИЗИРОВАННЫХ ВОЛОКОН ХРИЗОТИЛА'

К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ КАНЦЕРОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ КАЛЬЦИНИЗИРОВАННЫХ ВОЛОКОН ХРИЗОТИЛА Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
14
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВОЛОКНИСТЫЙ КАНЦЕРОГЕНЕЗ / АСБЕСТ / ХРИЗОТИЛ / ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ / АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Пылев Л.Н., Васильева Л.А., Смирнова О.В., Агафонова М.В., Везенцев А.И.

При обработке портландцементом волокон хризотила Mg частично заменялся на Са, в результате чего они покрыты монослоем портландита Са(ОН)2, при этом менялись кислотная сила, количество активных центров и биологическая активность (отсутствовала мутагенность, генерация активных форм кислорода макрофагами характеризовалась более низким максимумом и более длительным достижением фона по сравнению с нативным хризотилом).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ON DECREASING CARCINOGENIC ACTIVITY OF CALCIFIED CHRYSOTILE FIBERS

When chrysotile fibers treated with Portland cement, Mg was partially substituted by Ca, therefore monolayer of Ca(OH)2 was formed as a cover, and that changed acidity force, number of active centers and biological activity (absent mutageneity, generation of active oxygen forms by macrophages was characterized by lower maximum and longer time to background level vs. native chrysotile).

Текст научной работы на тему «К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ КАНЦЕРОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ КАЛЬЦИНИЗИРОВАННЫХ ВОЛОКОН ХРИЗОТИЛА»

ности нарушения здоровья, то есть для них выше относительный риск и этиологическая доля. 3. Профессиональный риск нарушений здоровья на горно-обогатительных предприятиях по комплексу санитарно-гигиенических и медико-биологических показателей следует рассматривать как высокий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Профессиональный риск для здоровья работников: Руководство / Под ред. Н.Ф. Измерова и Э.И. Денисова. — М.: Тровант, 2003.

2. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Руководство Р 2.2.2006—05. — М., 2005.

3. Руководство по оценке профессионального риска для здоровья работников. Организационно-методические основы, принципы и критерии оценки. Руководство Р

2.2.1766—03. — М., 2003.

4. Чащин В.П., Аскарова З.Ф., Ларионова Т.К., Кудашева А.Р. // Мед. труда. — 2007. — № 10. — С. 9—13.

Поступила 28.04.08

УДК 549.623.78:65.012.8

Л.Н. Пылев, Л.А. Васильева, О.В. Смирнова, М.В. Агафонова, А.И. Везенцев,

Е.А. Гудкова

К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ КАНЦЕРОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ КАЛЬЦИНИЗИРОВАННЫХ ВОЛОКОН ХРИЗОТИЛА

НИИ Канцерогенеза ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва; Белгородский государственный

университет, г. Белгород

При обработке портландцементом волокон хризотила Mg частично заменялся на Ca, в результате чего они покрыты монослоем портландита Са(ОН)2, при этом менялись кислотная сила, количество активных центров и биологическая активность (отсутствовала мутагенность, генерация активных форм кислорода макрофагами характеризовалась более низким максимумом и более длительным достижением фона по сравнению с нативным хризотилом).

Ключевые слова: волокнистый канцерогенез, асбест, хризотил, портландцемент, порт-ландит, активные формы кислорода, мутагенностью.

L.N. Pylev, L.A. Vasilieva, O.V. Smirnova, M.V. Agafonova, A.I. Vezentsev, E.A. Coudkova. On decreasing carcinogenic activity of calcified chrysotile fibers. When chrysotile fibers treated with Portland cement, Mg was partially substituted by Ca, therefore monolayer of Ca(OH)2 was formed as a cover, and that changed acidity force, number of active centers and biological activity (absent mutageneity, generation of active oxygen forms by macrophages was characterized by lower maximum and longer time to background level vs. native chrysotile).

Key words: fibrogenic carcinogenesis, asbestos, chrysotile, Portland cement, portlandite, active oxygen forms, mutageneity.

Обнаружение в онкоэпидемиологических и экспериментальных исследованиях канцерогенных свойств асбеста привело в настоящее время к довольно жестокой борьбе между противниками и сторонниками продолжения его использования в промышленности. Эта борьба (прежде всего оппозиция) в ряде случаев уходит все дальше от реальности и научных фактов и принимает часто коммерческий и политический характер.

Понятие асбест является собирательным, включающим различные волокнистые минералы, в том числе амфибол-крокидолит, давно

запрещенный в связи с высокой канцерогенно-стью, и хризотил, степень канцерогенной опасности которого для людей все еще обсуждается. Достаточно вспомнить результаты последнего мультицентрового европейского исследования Международного агентства по изучению рака (МАИР), не выявившего в целом опасности для лиц, имеющих с ним профессиональный контакт [13]. Нет однозначных данных и в ас-бестоцементной промышленности, потребляющей большую часть (около 80 %) добываемого хризотила [10]. Опасность для населения,

не имеющего профессионального контакта с хризотил-асбестом, еще более неопределенна. В исследованиях, выявивших повышенный канцерогенный риск, как правило, прослеживается «амфиболовый след». В целом сейчас нет достаточно убедительных научных фактов в пользу запрета хризотила, а данные по безопасности его заменителей требуют дальнейших исследований [13]. Между тем высказываются мнения, что отказ от хризотил-асбеста уже привел к негативным последствиям, в частности, к увеличению числа автомобильных аварий в Западной Европе, и, вероятно, существенно ускорил обрушение башен Всемирного торгового центра во время террористического акта в США 11 сентября 2001 г. В то же время широко рекламируемый как «безопасный и экологически чистый» безасбестовый кровельный материал ондулин содержит большое количество бенз(а) пирена [9], входящего в I группу классификации МАИР и в Национальный список как вещество с доказанной для человека канцерогенностью и являющееся индикатором наличия других полициклических углеводородов, в том числе, бла-стомогенных.

Наши предыдущие исследования [2] показали, что волокна хризотила, прошедшие обработку портландцементом, резко изменены, имеют другое строение кристаллической решетки, где Mg частично замещен на Са, и покрыты монослоем портландита — Са(ОН)2. Высказано предположение об образовании в этом случае нового волокнистого минерала, возможно, с новыми химическими, физическими и биологическими свойствами [11]. Косвенным подтверждением последнего может служить выявленное нами снижение цитотоксичности, мутагенности и кан-церогенности волокон хризотила, подвергнутых кислотной и температурной обработке под давлением, то есть воздействие на кристаллическую решетку волокна меняет его свойства [6, 8].

На поверхности изогнутых и трубчатых волокон хризотил-асбеста имеются положительно (преобладают) и отрицательно электрически заряженные активные центры [6], где могут сорбироваться и генерировать биологически активные молекулы, а также метаболизироваться канцерогены других классов, например, полуциклические ароматические углеводороды (ПАУ) [20, 27]. К первым следует отнести, прежде всего, активные кислородные радикалы и N0-радикалы, обладающие высокой биоагрессивностью. Как уже сказано, при воздействии на волокно хризотила продуктов гидратации портландцемента происходит хемосорбция ионов Са

с образованием на поверхности слоя портландита [1]. Дальнейшие исследования показали, что в этом случае имеет место сдвиг кислотной силы вправо, на волокне преобладают основные активные центры в отличие от волокон «натив-ного» асбеста, где больше кислотных центров. Оценка кислотной силы и активных центров на «асбестоцементом» волокне позволила выдвинуть гипотезу о более слабой биоагрессивности последнего по сравнению с обычным асбестом [11]. Проведенное изучение мутагенной активности в микроядерном тесте на костном мозге мышей подтвердило это предположение. Волокна хризотила, покрытые продуктами гидратации портландцемента, не проявили мутагенной активности, в то время как у необработанных волокон она обнаружена [11].

«Волокнистый» канцерогенез, в том числе и асбестовый, большинство исследователей относят к негенотоксическому, то есть трансформация клетки вызывается не непосредственно волокном, а опосредованно, через генерацию им биологически активных соединений, которые, воздействуя на генетический аппарат клетки-мишени, приводят к мутации. Однако в ряде случаев не исключено и прямое «механическое» действие волокон на хромосомы и веретено во время митоза клетки, что также может вести к ее мутации. Считается, что асбест обладает как инициирующим (вызывающим мутацию), так и промотирующим действием, в частности, способствующим увеличению пула мутировавших клеток [4, 14, 19, 20, 22—24].

В организме млекопитающих постоянно идет как синтез, так и разрушение активных свободных радикалов. К ним относятся молекулы или их фрагменты, имеющие на внешней орбитали один или несколько неспаренных электронов. Эти радикалы могут быть нейтральными либо нести как положительный, так и отрицательный заряды. В силу своей структуры они высоко реактивны. К активным радикалам относятся, прежде всего, кислородные (АФК) и NO-радикалы. Образование АФК идет следующим образом:

I O2 +e> O2 (супероксиданион) (АФК)

II O2- +6% H2O2

+2Н+

III H2O2 +6» ОН- + ОН- (гидроксил-радикал) (АФК)

Железо в активной форме (Fe2+) является катализатором этих процессов; образование его идет также через взаимодействие Fe3+ с активным кислородным радикалом — супероксида-нионом (O2-

IV Fe3+ O2- Fe2+ + O2.

Образование гидроксил-радикала идет через Fe2+-зависимую реакцию (Фентона).

V Н2О2 + Fe2+-^е3+ + ОН- + ОН'.

Разрушение гидроксил-радикала (ОН ) происходит путем взаимодействия с Fe2+

VI ОН' + Fe2+-► Fe3+ + ОН-,

а супероксид аниона —с Fe3+ (IV).

Помимо кислородных и NO-радикалов в организме идет также Fe-зависимое перекисное окисление липидов на мембранах клеток и в липосомах. При этом образуются биологически активные алкоксил-радикалы. Активные радикалы играют важную роль в инициации и нарушениях многих внутриклеточных сигнальных путей, секреции различных медиаторов роста, цитокинов, в пролиферации и апоптозе клеток. Они вызывают нарушение синтеза ДНК, ее целостность и репарацию, а также точечные мутации. Своеобразный «круговорот» активных радикалов, в частности АФК, в организме может иметь, следовательно, для него как положительные (защитные), так и отрицательные последствия. Возможно, и здесь имеет место закон «доза — время — эфект».

Активным кислородным радикалам, прежде всего ОН-радикалу, отводится в настоящее время главенствующая роль в механизме канцерогенного действия асбеста [14, 15, 19—21, 25, 26, 29, 31]. Источниками их образования в организме являются, прежде всего, макрофаги, кроме того, они могут генерироваться на поверхности и внутри клеток-мишеней. Железо, являющееся катализатором этих процессов, может как входить в кристаллическую решетку волокна (амфиболы), так и находиться в виде примесей на ее поверхности (хризотил).

При воздействии волокон на клетки в последних происходит так называемый кислородный взрыв, ведущий к резкому увеличению количества активных радикалов кислорода [20, 28, 29], которые вызывают в клетках-мишенях (в данном случае ими являются эпителий легких и мезотелий) «оксидативный стресс», ведущий, в частности, и к нарушениям в их генетическом аппарате [18, 20, 22, 28, 29].

В отличие от долгоживущих перекисей ли-пидов (алкоксил-радикалов), причиной повышенного образования которых также могут быть волокна асбеста, кислородные радикалы являются короткоживущими (наносекунды). Радиус их действия очень мал, например, для ОН-радикала он составляет около 100 нм, то есть речь может идти только о воздействии на близлежащие клетки-мишени. Важным при этом, естественно, является как число клеток,

так и количество АФК. Обсуждая роль активных радикалов, нельзя забывать о комплексном действии волокон на клетку-мишень, о важности «прилипания» к ней волокна (для этого необходимо наличие специфических белков, таких, как фибро- и витронектин, интегринов, а также их рецепторов на мембране клетки [30]), о способности активированных макрофагов се-кретировать большое число различного рода соединений, которые могут как активировать, так и тормозить канцерогенез [7, 17].

Учитывая сказанное, оценка способности асбеста генерировать образование активных кислородных радикалов клеткой может служить показателем одного из видов его биологической активности. С использованием принятых в экспериментах модели и метода [3] изучены имеющиеся образцы [11]. Как и следовало ожидать [5], нативный хризотил довольно быстро (пик через 4 мин) активировал макрофаги и увеличивал (максимум 26 х 103 импульсов) количество генерируемых ими активных кислородных радикалов (при использовании люминола — ОН-радикала), которое, однако, сравнительно скоро (19 мин) снижалось до фоновых значений. Волокна, извлеченные из асбестоцемента, были существенно менее активны, нарастание количеств импульсов было более плавным. Пик наступал через 15—17 мин, максимальное количество составляло 17 х 103 импульсов, а достижение фоновых значений было растянуто во времени (27 мин).

Таким образом, и в данном случае имеется подтверждение выдвинутой нами [11] на основании физико-химических исследований гипотезы о том, что свойства поверхности волокна играют важную роль в его способности вызывать биологический эффект; «экранирование» поверхности фибриллы хризотила продуктами гидратации портландцемента, «снимает» его мутагенность и существенно снижает способность активировать макрофаги, генерировать биологически активные молекулы (в данном случае — активные кислородные радикалы). Показано [16], что асбест активирует генерацию этих соединений и в мезотелии, являющемся, как известно, мишенью для этого вида канцерогенеза (мезо-телиомы). При воздействии на фибробласты этого не происходит. Более того, если волокна асбеста вызывают у фибробластов нарушения некоторых сигнальных путей и клеточного цикла, что ведет к их гибели, то в клетках мезотелия этого не найдено. Вероятно, это может частично объяснить «загадку» отсутствия соединительнотканных опухолей у экспонированных асбестом людей и экспериментальных животных.

Полученные данные имеют большое научное и прикладное значение. Они расширяют наши познания и возможности по изучению механизма «волокнистого» канцерогенеза и показывают, что изученная биологическая агрессивность волокна из асбестоцемента существенно меньше, чем асбеста, что важно, поскольку, как сказано ранее, большая часть добываемого асбеста используется для изготовления асбестоцементных изделий. Эти данные подтверждают предположение о том [17], что кристаллическая решетка волокна, прошедшего обработку портландцементом, настолько изменена, что речь может идти о новом, с новыми свойствами, волокнистом минерале.

Меньшая, но более растянутая во времени способность «асбестоцементного» волокна генерировать АФК макрофагами косвенно затрагивает одну из важных проблем профпатологии и гигиены — степень опасности интермиттирую-щего воздействия. Согласно нашим данным [12], длительное действие малых доз «асбестовой» пыли более опасно, чем массированное, но кратковременное. Необходимо, однако, помнить, что это показано в условиях эксперимента с использованием не вполне адекватного для такого рода работ метода. Но проблема остается. «Волокнистый» канцерогенез существенно отличается от других видов бластомогенеза, а возникающая при этом патология и ее механизм кардинально отличны, например, от вызываемой неволокнистыми пылями. В то же время особенностью «канцерогенных» волокон является и их фи-брогенность, где активным радикалам, прежде всего, кислородным, также приписывается если не основное, то важное значение [26]. Свидетельствует ли это о связи асбестоза и рака? Этиологически — да, в обоих случаях речь идет, вероятно, об одних и тех же инициирующих факторах; патогенетически — нет, механизм возникновения фиброза и рака или мезотелиомы различен. В последнем главную роль играют повреждение ДНК клетки, нарушение процессов ее репарации и мутация. Клетки-мишени также различны. Однако необходимо отметить, что возникающее в обоих случаях хроническое воспаление может, хотя, очевидно, разными путями, способствовать конечному эффекту [20, 26]. Сказанное позволяет предположить, что эффект интермиттирующих воздействий пыли для развития фиброза и рака может быть различен, и экстраполировать закономерности с первого на второе не совсем правомерно. В связи с этим на сегодняшний день следует признать правильным вывод о меньшей биологической

активности «асбестоцементного» волокна по способности активировать генерирование АФК макрофагами. Однако достаточно ли этого, чтобы говорить о меньшей его канцерогенности? Формально — да, поскольку АФК придается ключевое значение в асбестовом канцерогенезе и канцерогенезе, вызываемом синтетическими волокнами. В то же время хорошо известно, что целый ряд неволокнистых и неканцерогенных пылей достаточно активно стимулируют макрофаги генерировать АФК. При этом пики хемилюминесценции при действии этих пылей довольно похожи на вызываемые асбестом, причем дозы примерно одинаковы [4, 5].

Очевидно, не принижая значения АФК, в «волокнистом» канцерогенезе следует помнить еще и о важности других факторов и свойств волокна. Вероятно, именно это заставляет исследователей все еще говорить о «загадочности» механизма данного вида бластомогенеза. Недаром по этому вопросу существует так много гипотез [20].

Совершенно очевидна необходимость продолжения и расширения исследований в этом направлении. Пути снижения онкоопасности для человека асбестовой пыли в значительной мере зависят от понимания механизма ее канцерогенного действия на организм, прежде всего трансформирующего действия на клетку.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Везенцев А.И., Гудкова Е.А, Пылев Л.П., Смирнова О.В. // Строит. материалы (в печати).

2. Везенцев А.И., Нейман С.М., Гудкова Е.А. // Там же. — 2006, июнь. — С. 104—105.

3. Величковский Б.Т., Коркина Л.Г., Суслова Т.Б. // Гиг. труда. —1983. — № 5. — С. 31—34.

4. Гусев В.А., Ломоносова О.С., Величковский Б.Т. // Вопр. мед. химии. — 1997. —Т. 43, № 3. — С. 148—152.

5. Дурнев АД., Суслова Т.Б. Черемисина 3.П. и др. // Экспер. онкология. — 1990. — Т. 12, № 2. —С. 21—24.

6. Пылев Л.Н., Васильева Л.А., Кринари Г.А. и др. // Гиг. и сан. — 2002. — № 3. — С. 61—64.

7. Пылев Л.Н. Васильева ЛА, Стадникова Н.М., Смирнова О.В. // Вопр. онкологии. — 2004. — Т. 50, № 6. — С. 678—682.

8. Пылев Л.Н., Васильева Л.А., Стадникова Н.М. и др. // Гиг. и сан. — 2006. — № 4. — С. 70—73.

9. Пылев Л.Н., Кривошеева Л.В., Левинский С.С. // Личное сообщение.

10. Пылев Л.Н., Смирнова О.В. // Гиг. и сан. — 2006. — № 2. — С. 32—36.

11. Пылев Л.Н., Смирнова О.В., Васильева Л.А. и др. // Там же. — 2007. — № 2.

12. Пылев Л.Н., Стадникова Н.М., Клейменова Е.В., Невзорова Н.И. // Там же. — 1994. — № 7. — С. 30—32.

13. Carel R., Olsson А.С., Zaridze D. et al. // Occup. Environm. Med. — 2006 (in press).

14. Hei T.K., Xu A., Huang S.X., Zhao Y. // Inhal. Toxicol. — 2006. — Vol. 18, N 12. — P. 985—990.

15. Kamp D.W., Panduri V., Weitzman S.A., Chandel N. // Mol. Cell. Biochem. — 2002. — Vol. 234—235 (1—2). — P. 153—160.

16. Kopnin P.B., Kravchenko I.V., Furalyov VA. et al. // Oncogene. — 2004. —Vol. 23. — P. 8834—8840.

17. Kravchenko I.V., Furalyov V.A., Vasylieva L.A., Pylev L.N. // Teratogenesis, Carcinogenesis and Mutagenesis. — 2001. — Vol. 21. — P. 315—323.

18. Lutz W, Krajewska B. // Med. Pr. — 1995. — Vol. 46, N 3. — P. 275—284.

19. MacCorkle RA., Slattery S.D., Nash D.R., Brinkley B.R. // Cell Motil. Cytoskeleton. — 2006. — Vol. 63, N 10. — P. 646—657.

20. Mechanisms of Fibre Carcinogenesos / Ed. А.В. Kane, P. Boffetta, R. Saracci, J.D. Wilbourn // IARC Sci. Publ. Lyon. — 1996. — N 140.

21. Miura Y., Nishimura Y., Katsuyama H. et al. // Apoptosis. — 2006. — Vol. 11, № 10. — P. 1825— 1835.

22. Panduri V., Surapureddi S., Soberanes S. et al. // Amer. J. Respir. Cell Mol. Biol. — 2006. — Vol. 34, N 4. — P. 443—452.

23. Pezerat H., Zalma R., Cuignard J., Jaurand M. C. // IARC Sci. Publ., Lyon. — 1989. — N 90. — P. 100—111.

24. Schins R.P. // Inhal. Toxicol. — 2002. — Vol. 14, N 1. — P. 57—78.

25. Shukla A., Culumian M., Hei Т. К. et al. // Free Radic. Biol. Med. — 2003. — Vol. 34, N 9. — P. 1117—1129.

26. Vallyathan V., Shi X., Castranova V. // Environm. Health Perspect. — 1998. —Vol. 106, Suppl. 5. — P. 1151—1155.

27. Varga C., Szendi K., Ember I. // In Vivo. — Vol. 20, N 4. — P. 539—541.

28. Wang X., Wu Y., Stonehuerner J.C. et al. // Amer. J. Respir. Cell Mol. Biol. — 2006. — Vol. 34, N 3. — P. 286—292.

29. Weihong L., Ernst J.D., Broaddus V.C. // Ibid. — 2000. — Vol. 23, N 3. — P. 371—378.

30. Wu J, Liu W., Koenig K. et al. // Lung Cell Mol. Physiol. — 2000. — Vol. 279, N 5. — Pl 916—L923.

31. Xu A., Zhou H., Yu D. Z., Hei T. K. // Environm. Health Perspect. — 2002. — Vol. 110, N 10. — P. 1003—1008.

Поступила 26.01.08

УДК 613.165.6

О.К. Кравченко, А.Е. Ермоленко, Н.Н. Курьеров

УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ: ПРОБЛЕМЫ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ИСТОЧНИКОВ И РЕГЛАМЕНТАЦИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ГУ НИИ медицины труда РАМН, Москва

Представлена характеристика источников ультрафиолетового излучения, используемых в лечебно-профилактических целях и для создания загара. Выявлены трудности гигиенической оценки изделий. Определены пути решения этой проблемы, заключающиеся в разработке метрологического обеспечения контроля и создании регламентирующего документа по проведению санитарно-эпидемиологической экспертизы источников ультрафиолетового излучения.

Ключевые слова: гигиеническая оценка, источник ультрафиолетового излучения, эффект и допустимый уровень воздействия ультрафиолетового излучения.

O.K. Kravtchenko, A.E. Ermolenko, N.N. Kourierov. Ultraviolet rays: problems of hygienic evaluation of the sources and regulation of the effects. The article presents characteristics of ultraviolet rays sources used for prevention, treatment and for tanning. Difficulties in hygienic evaluation of goods are revealed. The authors defined ways to solve this problem — specify metrological support for supervision, create regulation document on sanitary and hygienic evaluation of ultraviolet rays sources

Key words: hygienic evaluation, ultraviolet rays source, effect and allowable impact level of ultraviolet rays.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.