КРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОКИСЛИТЕЛЬНО-АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ БИОСРЕД ОРГАНИЗМА В ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

© Н. Н. ЕГОРОВА, 2006 УДК 614.72:(12.0М.46|-073.537.9

Н. Н. Егорова

КРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОКИСЛИТЕЛЬНО-АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ БИОСРЕД ОРГАНИЗМА В ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Башкирский государственный медицинский университет; Академия наук Республики Башкортостан, Уфа

В последние годы при оценке опасности химических загрязнений большое внимание уделяется изучению до-нозологических состояний, лежащих на грани нормы и патологии. Особенностями разработанных биохимических и иммунологических методов являются не только их высокая информативность и чувствительность, но и возможность широкого применения при изучении влияния химических загрязнений на здоровье населения, неинва-зивной диагностики воздействия веществ как в условиях эксперимента с животными, так и при изучении их влияния на состояние здоровья людей, установление различных состояний адаптации и групп риска по состоянию статуса организма [15].

Для оценки биологического действия химических веществ стали применяться биофизические методы, в частности хемилюминисцентные, позволяющие исследовать процессы свободнорадикапьного окисления (СРО) в организме.

Анализ представленных данных свидетельствует об изменении свободнорадикальных реакций в организме под действием ксенобиотиков, относящихся к различным химическим классам, тестируемых с помощью разнообразных методов определения, наиболее точным и чувствительным из которых является регистрация интенсивности биохемилюминесценции.

Многочисленными исследованиями убедительно доказано наличие корреляционной зависимости между интенсивностью хемилюминесценции (ХЛ) и скоростью СРО. Такая корреляция была многократно проверена в органах, тканях, клетках, микросомальных и митохонд-риальных фракциях, в крови и неизменно подтверждалась. Причем, чем выше была скорость СРО, тем более интенсивное свечение наблюдалось [2, 4, 7, 8, 10, 14, 15].

Несмотря на многочисленное использование хеми-люминесцентного метода в клинических, биологических исследованиях в диагностических целях применение данного метода в токсиколого-гигиенических исследованиях в основном ограничивалось изучением роли химических загрязнений в механизме развития патологических состояний, и только в единичных работах ХЛ использовалась как индикаторно-диагностический тест на развитие в клетках повреждения [9].

Применение хемилюминесцентного метода может быть особенно целесообразным в гигиенических исследованиях, так как позволяет с помощью интегральных показателей ХЛ одновременно оценивать изменения процессов окисления — антиокисления. Эта возможность выгодно отличает ХЛ от других методов определения СРО, которые, как правило, выявляют изменения или окислительных, или антиокислительных процессов в момент исследования.

Цель данного исследования — обоснование возможности применения СРО как критерия оценки опасности химических загрязнений при непрерывной ингаляции.

При изучении резорбтивного действия метилзаме-щенных бензола животных подвергали непрерывному ингаляционному воздействию 21 концентрации: пара-ксилол — концентрации 44; 56; 560; 1550 мг/м3, длительность ингаляции 0,5—576 ч; ортоксилол — концентрации 6; 54; 500; 1530 мг/м3, длительность ингаляции 0,5— 576 ч; метаксилол — концентрации 9; 26; 120; 700 мг/м3, длительность ингаляции 1—240 ч; псевдокумол — концентрации 0; 01; 1; 9; 390; 2880 мг/м3, длительность ингаляции 3—2880 ч; дурол — концентрации 40; 80; 200; 450 мг/м3, длительность ингаляции 3—600 ч. Концентра-

ции веществ в воздухе контролировали с помощью метода газожидкостной хроматографии [12]. В эксперименте использовано 1200 белых крыс с исходной массой тела 120-140 г.

При выборе показателей для оценки биологического действия указанных веществ на организм животных руководствовались убедительно доказанными данными результатов обоснования их регламентов в рабочей зоне о способности этих соединений поражать преимущественно ЦНС, оказывать выраженное действие на печень, кроветворную систему [3, 13].

В связи с этим действие веществ оценивали по следующим показателям: суммарно-пороговый показатель (СПП), норковый рефлекс, число вставаний, активность холинэстеразы цельной крови, содержание гемоглобина эритроцитов, лейкоцитов, лейкоцитарная формула с применением общепринятых токсилогических методов [6].

Состояние СРО белых крыс оценивали по железоза-висимой ХЛ путем регистрации свечения биосред организма (гомогенаты печени, почек, мочи, сыворотки крови) на хемилюминомере [11]. Изменение СРО оценено по следующим интегральным показателям ХЛ: светосум-ме свечения, представляющей площадь под полученной кривой ХЛ, которая позволяет судить о состоянии СРО; периоду индукции (длительности латентного периода) — времени от окончания быстрой вспышки до начала медленного свечения, зависящему от антиокислительной активности.

При изучении особенностей изменения окислительных и антиокислительных процессов в организме лабораторных животных при ингаляционном воздействии различных концентраций метилзамещенных бензола сравнивали время наступления изменений СРО с временем наступления достоверных изменений интегральных показателей: суммарно-пороговый показатель, новый рефлекс, поведенческие реакции, активность холинэстеразы, морфологический состав периферической крови. Наряду с этим оценивали уровни действующих и недействующих концентраций, которые были установлены с использованием указанных тестов.

Возможность использования СРО для целей неинва-зивной диагностики исследовали при сравнении результатов его определения в моче и других биосредах (гомогенаты печени, почек, сыворотки, крови) экспериментальных животных при ингаляционном воздействии метилзамещенных бензола.

Статистическая обработка выполненных исследований проведена с использованием методов вариационной статистики, корреляции, регрессии с помощью компьютерных программ Microsoft Office, Excel, Statistica на Pentium 4. Как показали результаты исследований, изменения состояния СРО под воздействием метилзамещенных бензола в действующих по интегральным показателям концентрациях имеют определенную закономерность (см. рисунок). Первоначально наблюдается усиление как окислительных, так и антиокислительных процессов (светосумма свечения и период индукции ХЛ возрастают). Затем изменения приобретают разную направленность — окисление ослабевает, антиокисление продолжает усиливаться и, напротив, окисление усиливается, антиокисление ослабевает (светосумма свечения снижается до минимума, период индукции увеличивается до максимального уровня). Наконец, окисление вновь ослабевает при дальнейшем ослаблении антиокисления (светосумма свечения и период индукции уменьшаются).

Изменение СПП (/), норкового рефлекса (2), числа вставаний (5), гемоглобина (4), светосуммы ХЛ (Б), периода индукции (ПИ) гомогената печени при непрерывной ингаляции метаксилола в концентрации 9 мг/м3.

По оси абсцисс — длительность ингаляции (в ч); по оси ординат — отклонения от контроля (в %).

Типичный ход изменения процессов окисления—антиокисления при воздействии химических агентов может свидетельствовать об изменении адаптационного статуса организма: компенсации (усиление процессов), напряжении (разная направленность процессов), перенапряжении (ослабление процессов), заканчивающихся срывом. Необходимо отметить, что в стадии напряжения, когда светосумма свечения снижается до минимума, период индукции возрастает до максимума, между этими величинами ХЛ выявляется высокая корреляционная связь — р < 0,05—0,001. Возможность определения различных стадий на уровне окислительно—антиокислительных процессов по ХЛ дает возможность переходить от учета эффекта в градированной форме к их учету в альтернативной форме (по статусу организма), что позволяет получить зависимость "концентрация (доза)—ответ". Так как эта зависимость лежит в основе оценки риска неблагоприятных эффектов среди населения, можно считать, что установление данной зависимости в эксперименте с животными будет способствовать оценке риска аналогичных эффектов среди населения.

При воздействии псевдокумола в концентрации 2880 мг/м3 достоверное (р < 0,001) усиление окислительных процессов в печени крыс (светосумма железозави-симой ХЛ возрастала в 2,3 раза) наступило через 3 ч, между тем достоверное изменение интегральных показателей (р < 0,01—0,001) отмечалось только через 6 ч (угнетение норкового рефлекса, увеличение суммационно-порогового показателя, снижение активности холинэсте-разы цельной крови).

Через 336 ч непрерывного воздействия псевдокумола в концентрации 1 мг/м3 светосумма железозависимой ХЛ увеличилась в 3,4 раза (р < 0,001), тогда как интегральные показатели (число вставаний) достоверно изменялись (р < 0,001) только к 480 ч.

При ингаляционном воздействии псевдокумола на уровне 0,01 мг/м3 достоверные изменения СРО (р < 0,001) наступали через 1 мес — светосумма ХЛ гомогената печени увеличилась в 2 раза и на протяжении 4 мес превышала исходный уровень в 2—2,9 раза. В то же время при действии данной концентрации не выявлено изменений ни по одному функциональному биохимическому, физиологическому показателю на протяжении 4 мес эксперимента.

Таким образом, с помощью хемилюминесцентного метода удалось выявить изменения СРО в наиболее ранние сроки и при низких уровнях воздействия вещества, что подчеркивает его высокую чувствительность.

Как показали исследования, у различных групп ин-тактных крыс-самцов, масса которых была в пределах 120—140 г, показатели ХЛ в гомогенате печени в разные сроки эксперимента удовлетворительно соответствовали друг другу, имели незначительный разброс значений в пределах 21—37 отн. ед., при этом в исследуемых группах средние значения показателя составили 22; 24,6, и только у одного из 10 животных в группах значение светосуммы свечения отличалось от показателей других животных, что во всех случаях исследования не превышало 10%. В то же время показатели ХЛ разных биосред одних и тех же животных отличались между собой. Наибольшие значения светосуммы свечения и периода индукции ХЛ были в гомогенах печени (24,6 ± 0,93 и 0,64 ±0,16 отн. ед.), а наименьшие — в гомогенате почек, сыворотке крови и моче (18,1 ±0,5 отн. ед.).

Вместе с тем показатели ХЛ мочи позволяли вполне удовлетворительно выявлять состояние СРО у лабораторных животных. Это свидетельствует о том, что оценка опасности химических соединений по изменению СРО может осуществляться на основе требований неинвазив-ной диагностики. Например, при ингаляционном воздействии псевдокумола в концентрации 9 мг/м3 в пробах мочи животных наблюдалось достоверное (р < 0,001) увеличение светосуммы свечения в 1,5 раза через 48 ч воздействия, причем оно возникало значительно раньше, чем произошло достоверное (р < 0,001) увеличение суммарного порогового показателя (через 192 ч). Полученные результаты подтверждают возможность оценки действия химических соединений по изменению состояния СРО в организме с помощью биосред, полученных неинвазивным путем.

Как показали исследования, изменения СРО в разных биосредах организма (печень, почки, сыворотка крови, моча) при оценке опасности атмосферных загрязнений являются достаточно информативными, так как хорошо отражают дозозависимую интенсификацию ингаляционного воздействия веществ. Так, в динамике непрерывной ингаляции псевдокумола (2880 и 1 мг/м3) максимальные отклонения ХЛ наблюдались в печени (более 5 раз при действии большей концентрации, в 2 раза — при действии меньшей концентрации псевдокумола).

Следует подчеркнуть, что при непрерывной ингаляции псевдокумола (концентрации 2880 и 1 мг/м3) максимальное угнетение светосуммы свечения и увеличение времени между окончанием быстрой и началом медленной вспышки в гомогенате печени происходило в более ранние сроки, чем в других биосредах.

Наибольшая лабильность параметров ХЛ, отмеченная в печени, свидетельствует о развитии в ней более интенсивных окислительных процессов и согласовывается с данными других исследователей о высокой выраженности в органе свободнорадикальных реакций при повреждающем действии ксенобиотиков.

Однако достоверное (р < 0,001) изменение светосуммы свечения других биосред (гомогенат почек, сыворотка крови) в начальные сроки воздействия веществ (5 ч ингаляции псевдокумола и 1,5 ч ингаляции ортоксилола) свидетельствует о высокой информативности окислительных процессов в организме лабораторных животных.

Как известно из литературы, из множества методов донозологической диагностики наиболее предпочтительны методы, не требующие специальной подготовки исследуемого материала, наличия большого количества реактивов, дорогостоящего оборудования, позволяющие сэкономить время при проведении анализа, отличающиеся простотой выполнения.

Собственные результаты показали, что перечисленным требованиям вполне соответствует хемилюминес-центный метод: он не требует длительной подготовки исследуемых проб, большого количества реактивов, так как является биофизическим методом, прост в выполнении — за короткое время проведения анализа (до 10 мин) обеспечивает объективность и надежность получения ре-

5. Мухамбетова Л. X., Петрова И. В., Пинигин М. А. и др. // Гиг. сан. - 1998. - № 2. - С. 3-5.

6. Неменова Ю. М. Методы лабораторных исследований. - М., 1972. - С. 180-182.

7. Ракитский В. Н. Материалы пленума Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава и соцразвития Российской Федерации. — М., 2005.

8. Тиунов Л. А. // Вестн. АМН СССР. - 1991. - № 3. - С. 8-12.

9. Трахтенберг И. М., Тычинин В. А., Талакин Ю. А. // Вестн. АМН СССР. - 1991. - № 1. - С. 5-12.

10. Фархутдинов Р. Р., Кантюков С. А., Фатихов Р. Г. Хемилюминесцснция крови и мочи в норме и при патологии. — Уфа, 1988.

11. Фархутдинов Р. Р., Полев О. К., Лиховских В. А., Ва-леев М. Т. Устройство для измерения сверхслабого свечения биологических субстратов. —

А. с. № 644610 от 22.12.1990 г.

12. Халитов Г. Г., Мавродиева Н. Н., Егорова Н. Н. // Гиг. и сан. - 1997. - № 4. - С. 59-60.

13. Шафранский И. Е. Молекулярные механизмы действия экотоксикантов. Метаболические предпосылки нарушения здоровья населения: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Самара, 1998.

14. Miyazawa Т., Nagaoka A., Kaneda Т. // Agrie. Biol. Chem. - 1983. - Vol. 47. - P. 1333-1339.

15. Yasuda #., Tamai #., Miki M., Mino M. // J. Nutr. Sei. Vitaminol. - 1986. - Vol. 32. - P. 245-250.

Поступило 15.03.06

С С. С. КАРТАШОВА, О. И. ТИМЧЕНКО, 2006 УДК 616-006.04:312.2(477)

С. С. Карташова, О. И. Тимченко

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ОБЩЕСТВЕННОГО ЗДОРОВЬЯ: ПРИМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТАНДАРТИЗОВАННОГО И КУМУЛЯТИВНОГО РИСКА СМЕРТИ

Институт гигиены и медицинской экологии им. А. Н. Марзеева, Киев

Большинство работ, посвященных исследованию общественного здоровья, основано на изучении показателей заболеваемости и распространенности болезней, инвалидности, донозологической диагностике болезней в связи с действием факторов окружающей среды. При этом из-за различий в доступности медицинской помощи, качестве диагностики, точности регистрации патологических состояний сопоставления могут быть не вполне корректными.

В то же время показатели, основанные на данных о смерти, отображают реалии, сопоставимы как на внутригосударственном, так и на международном уровнях, сведены в соответствующие формы государственной статистической отчетности и доступны исследователям. Представляется, что в настоящее время показатели используются недостаточно, к тому же не всегда корректно: приводятся только точечные значения, в то время как методы доказательной медицины требуют интервальных оценок с указанием соответствующего уровня значимости.

Цель настоящей работы состоит в совершенствовании методов оценки общественного здоровья по данным о смерти, распределенным по возрасту, полу и причинам смерти при заданной половозрастной структуре с учетом влияния неуправляемых факторов.

Изучали смертность от злокачественных новообразований в Киевской области. В качестве первичных материалов использовали данные о смерти и половозрастной структуре населения Госкомстата Украины, согласно формам государственной статистической отчетности (форма С-8).

Учесть влияние факторов неуправляемой природы, таких как возраст и пол, можно стандартизацией. Выбор

зультатов изменения СРО в организме, что подтверждает его экономическую целесообразность.

Таким образом, проведенные исследования показали, что хемилюминесцентный метод определения СРО вполне соответствует общим требованиям к методам донозологической диагностики химических факторов окружающей среды, которые можно сформулировать следующим образом: определение патогенетического значения; возможность учета изменений не только в градированной, но и в альтернативной форме; высокая чувствительность и информативность; соответствие принципам этики и гуманности; экономическая целесообразность. Полученные данные свидетельствуют о том, что исследование свобод) юрадикольных процессов хсмшноминсс-центным методом имеет перспективное значение при оценке опасности и токсичности химических соединений.

Литература

1. Авалиани С. Л., Андрианова М. М., Вотяков А. В. и др. // Гиг. и сан. — 1992. - № 2. - С. 4-6.

2. Владимиров Ю. А., Шерстнев М. П., Азимбаев Т. К. // Биофизика. - 1992. - Т. 37, вып. 6. — С. 1041-1047.

3. Дышиневич Н. Е. // Гиг. и сан. — 1979. — N° 5. — С. 15-17.

4. Митрохин Н. М., Жигачева И. В., Чаморовская Л. Т. II Гиг. и сан. - 1991. — № 1. - С 49-51.

метода стандартизации определяется на уровне постановки задачи: изучение динамики, статистические сравнения, оценка дополнительного риска, построение прогноза [3].

Использование стандартизованного прямым методом показателя смертности известно. Последний можно интерпретировать как показатель смертности стандарта, который вымирает как исследуемое население. В качестве стандарта рекомендуется использовать стандартную мировую популяцию (3].

При стандартизации прямым методом показатель смертности БРМ суть:

5РМ = ({|>]/[£ч),

где V, — численность 1-Й возрастной группы стандартной популяции; г„ / = 1, 18 (общее количество групп) — показатель смертности этой группы в исследуемой популяции.

Оценка точности показателя БРМ вычисляется по биномиальной статистической модели:

п«- и

б. е-СБРМ) = Д^ОО5-/-,)/«,]/£ V,.

Для "редких" событий используется пуассоновская аппроксимация:

б. е.(р5РМ) = 105/«,]/]ГЧ.

V/-! /-|

Допустимость применения подобного исследуется эмпирически. Построение доверительных интервалов