CC BY
5
конструируются старые локальные очистные сооружения, закрываются устаревшие производства и внедряются прогрессивные с точки зрения охраны окружающей среды технологические процессы. Это позволило только за последние 3 года уменьшить ежесуточный сброс вредных веществ в водоемы на 35 т, что благоприятно сказалось на санитарном состоянии водоема. В сточных водах изучаемого ТПК снизились такие показатели, как содержание Ч сухого остатка (с 404 до 380 мг/л), железа (с 1,4 до 0,81 мг/л), сульфатов (с 113,9 до 109,4 мг/л). Суммарное загрязнение водоема по ХПК уменьшилось с 34,5 до 28 мг/л.
С учетом сложности задач по охране водоемов в районе ТПК с развитой химической промышленностью должны быть продолжены научные исследования, направленные на совершенствование технологических процессов, интенсификацию работы новых биологических очистных сооружений, раз-
работку интегральных показателей контроля эффективности очистки сточных вод сложного состава и оценку эффективности водоохранных мероприятий.
Литература. Беляев И. И., Грачева Л1. П. — Гяг.
и сан., 1974, № 5, с. 13. Гусков Г. В., Пархомчук Т. К-, Горшкова Е. Ф. — В кн.: Всесоюзная конф. по комплексным проблемам гигиены. 2-я. Матералы М., 1982, с. 27. Климкина Н. В., Грачева М. П., Тихомиров Ю. П. и
др. — Гиг. и сан., 1979, № 2, с. 7. Петров В. Ф. — Там же, 1978, № 2, с. 15.
Поступила 09.11.82
Summary. The article deals with certain aspects of surface water protection in* a large territorial-industrial complex with a highly developed chemical industry. Hygienic efficacy assessment of the two-stage biological treatment of waste water of a complex composition is given; the appropriate water protection measures are outlined.
УДК «1».в»2:547.281.11-»7:61 8.33-099 + 615.917:547.281.11.015.4:618.33-099
Р. В. Меркурьева, И. И. Литвинов, Л. Ф. Астахова, В. П. Ильин, Л. И. Бушинская, С■ И. Долинская, Л. X. Мухамбетова, Л. И. Ноздрачева, Н. И. Цапкова, Ю. И. Прокопенко
КРИТЕРИАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЙ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ-МАРКЕРОВ РАЗЛИЧНЫХ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНЕЛЛ-ПРИ ОЦЕНКЕ ЭМБРИОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
В последние годы все большую актуальность приобретает изучение возникающих под влиянием химических факторов окружающей среды отдаленных последствий, в частности эмбриотокси-ческого эффекта.
Одним из широко распространенных химических загрязнителей окружающей среды является формальдегид, который используется в различных отраслях промышленности: текстильной, бумажной, мыловаренной, кожевенной, меховой, деревообрабатывающей, а также в сельском хозяйстве и для различных биологических и медицинских целей (Г. И. Бензина; В. А. Гусева; Г. Курчатова и Й. Колпазанов), и характеризуется, помимо обще-токсического действия, специфическим воздействием на организм: аллергенным, гонадотоксиче-ским, мутагенным, эмбриотоксическим (3. П. Гри-горевская и Булочннкова Е. К.; М. Л. Красо-вицкая и соавт.).
Согласи^ современным представлениям, сущест-венное значение в механизмах развития эмбрио-токсического эффекта прин; длежит нарушению интеграции клеточного обмена. Ранее нами установлено, что при эмбриотоксическом действии формальдегида имеет место системный мембраноповреждаю-щий эффект важнейших внутриклеточных органелл (лизосом) плаценты, печени беременной самки и
плода, что выражается в изменении активности ряда лизосомальных ферментов: 1Ч-ацетил-р-0-глю-козаминидазы, (5-глюкозидазы, кислой фосфатазы (Р. В. Меркурьева и соавт.). При этом выявлены корреляционные зависимости между биохимическими и токсикологическими показателями эмб-риотоксического эффекта (общая эмбриональная смертность, количество мертвых плодов,) что позволило считать данные определения активности Ы-ацетил-р-О-глюкозаминидазы, р-глюкозидазы, кислой фосфатазы в печени эмбрионов, плаценте, печени и амниотической жидкости беременных крыс чувствительными биохимическими критериями оценки эмбриотоксического действия формальдегида.
В настоящей работе проведено сравнительное биохимическое исследование ферментативной активности внутриклеточных органелл: митохондрий, микро- и лизосом, а также содержания М-ацетил-нейраминовой кислоты — мембраносвязанного углеводного компонента — в печени беременной самки, плода, плаценте и сыворотке крови при эмбриотоксическом действии формальдегида. Критериальную значимость изменений активности ферментов— маркеров различных субклеточных органелл 'оценивали с помощью математического метода корреляционного анализа взаимосвязи между досто-
верными изменениями биохимических показателей и токсикологических параметров оценки эмбрио-токсического действия формальдегида.
Эксперимент выполнен на 200 белых беспородных крысах-самках массой 180—200 г, получавших внутрнжелудочно I раз в сутки на протяжении всей беременности водный раствор формальдегида в дозе 8 мг/кг (V50 LD50). Животных забивали на 20-й день беременности. Учитывали число желтых тел беременности, число живых и мертвых эмбрионов, общее число особей в помете, рассчитывали показатели общей эмбриональной, пред-и постимплантационной смертности (А. М. Малашко и И. К. Егоров). Регистрировали заметные анатомические дефекты эмбрионов.
В печени самки, плода и плаценте в присутствии ненонного детергента тритона Х-100 (конечная концентрация 0,1%) определяли общую активность маркерных ферментов митохондрий — малат-, глу-тамат- и сукцинатдегндрогеназы, эндоплазмати-ческой сети — инозинднфосфатазы и фермента, локализованного преимущественно в лизосомах и частично в микросомах — р-глюкуронидазы (А. А. Покровский и соавт.); активность ферментов выражали в микромолях превращенного субстрата в 1 мин на 1 г ткани. Во фракциях митохондрий определяли активность Н+-АТФазы, локализующейся в фосфолипидном слое внутренней мембраны митохондрий и играющей наряду с цитохромной системой важную роль в процессе окислительного фосфорилирования (И. Н. Романова и Л. Ф. Астахова; В. П. Скулачев и И. А. Козлов). Содержание N-ацетилнейраминовой кислоты (в миллиграмм процентах) в органах и сыворотке крови определяли методом, описанным ранее (Р. В. Меркурьева и Е. А. Базанов). В сыворотке крови определяли активность малат- и глутаматдегидрогеназы, (5-глюкуронидазы, инозинднфосфатазы, выражая ее в микромолях соответствующего субстрата в 1 мин на 1 мл сыворотки крови.
Для оценки взаимосвязи между изменениями исследуемых биохимических параметров в органах и биологических жидкостях, а также между изменением метаболических реакций и функциональных показателей эмбрнотоксического действия использован математический метод корреляционной статистики (А. Ф. Серенко и В. В. Ермакова). За статистически достоверные приняты изменения при Р<0,05.
Анализ полученных результатов показал, что пероральное воздействие формальдегида в течение всей беременности приводит к достоверному увеличению пред- и постимплантационной смертности, а также общей эмбриональной смертности плодов в 2 раза, что свидетельствует о налични эмбиоток-сического эффекта. При этом обнаружено существенное и системное нарушение ферментной активности изученных субклеточных органелл в плаценте, печени самок и эмбрионов. Так, в плаценте, печени самки и плода подопытных крыс установлено одновременное снижение активности митохондрн-
альных ферментов: растворимой вматриксемалатде-гидрогеназы в среднем на 30% (Р<0,05) и прочно-структурированной сукцинатдегндрогеназы на 50% (Р<0,05). Уменьшение активности малат-и сукцинатдегидрогеназы приводит, по-видимому, к уменьшению восстановительных эквивалентов НАДН и увеличению окисленных эквивалентов НАД+. Возможным следствием этих изменений является обнаруженное нами повышение активности глутаматдегидрогеназы в печени эмбрио- f нов опытной группы (в 2,7 раза, Ж0,05). Активация фермента происходит, вероятно, в результате взаимодействия молекулы фермента с АДФ и НАД+ — активаторами глутаматдегидрогеназы (Н. П. Сугробова и соавт.; Л. В. Карабашян и соавт.). Следует отметить, что в плаценте, печени самок и эмбрионов также установлено значительное возрастание активности Н+-АТФазы (в 2 раза, Р<0,05), которое свидетельствует, согласно данным литературы, об увеличении проницаемости внутренней мембраны митохондрий, разобщении окислительного фосфорилирования и нарушении энергопродукции митохондрий (Green и соавт.).
Одновременно с ферментной дезорганизацией митохондрий при эмбриотоксическом действии формальдегида наблюдается уменьшение активности некоторых микро- и лизосомальных ферментов. Так, в печени эмбрионов, плаценте и печени самок одновременно снижается активность инозинднфосфатазы в среднем на 59 и 42% (Р<0,05) соответственно. В печени эмбрионов при этом отмечено снижение активности ß-глюкуронидазы на 36% (Р<0,05), тогда, как в печени и плаценте подопытных самок статистически достоверных изменений 4 этого показателя не обнаружено.
Увеличение концентрации нейраминовой кислоты в печени самок и эмбрионов на 28 и |22% (Р<0,05) соответственно сопровождается статистически достоверным повышением содержания нейраминовой кислоты в сыворотке крови крыс (см. таблицу).
Сравнительное биохимическое изучение функционального состояния субклеточных органелл в различных органах беременной самки и плода показало, что наиболее выраженные изменения активности ферментов субклеточных органелл — митохондрий, лизосом и микросом происходили в печени плода. Эти данные являются основанием для предположения о том, что формальдегид, вероятно, избирательно воздействует на эмбриональные ткани, хотя его опосредованное влияние через материнский организм также нельзя исключить.
В результате математического анализа выявлена тесная корреляционная взаимосвязь между уве-личением общей эмбриональной смертности и сии- * жением активности лизосомального фермента ß-глюкуронидазы в печени плода (г—0,59, Ж0.05), микросомального фермента инознндифосфатазы в печени плода (г—0,67, Р<0,05), митохокдриаль-ного фермента малатдегидрогеназы в печени самки (г—0,63, Р<0,05). Кроме того, установлено, что
Активность ферментов субклеточных органелл и содержание М-ацетилнейраминовой кислоты в печени плодов, различных органах и сыворотке крови беременных самок при эмбриотоксическом действии формальдегида
Объект исследования Группа животных (н = 6) Малатде-гидрогеназа Глутамат-дегидро-геиаза Сукцинят-дегидро-геназа АТФаза Р-Глюку-роцндаза Ииозинди-фосфатаза N-ацетил-нейрамино-ваи кисло-та. мг %
Сыворотка
крови Контрольная 1,7±0,64 0,35±0,04 4,84±0,16 0,066±0,01 141±4,0
Опытная 1,35±0,19 0,37±0,03 7,70±0,38* 0,064±0,006 168±6.0*
Печень сам-
ки Контрольная 42,3±3,30 3,31±0,3 9,70±2,27 1,57±0,08 0,96±0,08 18,73± 1,35 96±2,0
Опытная 29,6± 1,41* 4,32±0,1* 4,68±0,72* 3,08±0,14* 0,88±0,12 Ю,78±0,73* 124±4,0*
Печень пло-
да Контрольная 13,5± 1,4 3,12±0,17 0,91±0,30 3,15±0,17 0,25±0,009 3,36±0,22 154±8,0
Опытная 10,6±0,54* 4,53±0,12* !,80±0,30* 6,72±0,67* 0,16±0.02* 1,38±0,20* 188±6,0*
Плацента Контрольная 11,70±0,57 0,27±0.05 1,02±0,15 3,56±0,12 0,23±0,02 4,07±0,15 153±5,0
Опытная 8,4± 1,0* 0,72±0.14* 0,52±0,12* 7,74±0,52* 0,23±0,02 2,35±0,15* 154±3,0
Примечание. Активность всех ферментов дана в мкМ/мин/г и только Н+-АТФазы — в мкМ/ч на 1 мг белка. Звездочка — достоверность при Я<0,05.
достоверное накопление мембраноструктурирован-ного углеводного компонента N-ацетилнейрамино-вой кислоты в печени самки коррелирует как с повышением общей эмбриональной смертности (/•+0,67, Я<0,05), так и с увеличением содержания нейраминовои кислоты в сыворотке крови беременных самок (г +0,94, PcO.OOl).
Таким образом, установленные корреляционные зависимости свидетельствуют о критериальной значимости изученных биохимических показателей и позволяют рекомендовать определение активности fi-глюкуронидазы и инозиндифосфатазы в печени плода, малатдегидрогеназы в печени беременной самки и N-ацетилнейрамнновой кислоты в печени и сыворотке крови беременной самки в качестве биохимических критериев оценки эмбрио-токсического действия химических веществ, в частности формальдегида.
Следует подчеркнуть, что уровень N-ацетил-нейраминовой кислоты в сыворотке крови — чувствительный биохимический показатель при воздействии различных химических веществ, что свидетельствует об универсальном характере этого критерия (Л. И. Бушинская; Н. Н. Цапкова).
Кроме того данные, представленные в настоящей работе, согласуются с результатами ранее выполненных исследований, в которых установлено, что развитие различных неблагоприятных эффектов (гепато-, нейро-, эмбрио-, гонадотоксического), возникающих под влиянием ряда химических факторов окружающей среды, сопровождается изменением активности маркерных ферментов лизосом, митохондрий и эндоплазматической сети важнейших органов и систем (Р. В. Меркурьева).
Литература. Бензина Г. И. — Гиг. и сан., 1968,
№ 6, с. 100—102. Бушинская Л. И. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны окружающей среды. М.. 1978, вып. 6, с. 56—57. Григоревск'ая 3. П., Бу.ючникова Е. К. — Там же, 1926. вып. 3, с. 43—45.
Гусева В. А,— Гиг. и сан., 1972, № 10, с. 102—103*
Карабашян Л. В., Агаджанян С. А., Сафаряк В. М. и др.— Биохимия, 1980, т. 45, № 2, с. 258—265.
Красовицкая М. Л., Гофмеклер В. А., Мамацашвили М. И В кн.: Методические и теоретические вопросы гигиены атмосферного воздуха. Под ред. Г. И. Сидоренко. М. А. Пинигина. М., 1976, с. 17—22.
Малашко А. М., Егоров И. Г. — Генетика, 1967, № 3, с. 59—67.
Меркурьева Р. В. — Вопр. мед. химии, 1982, № 2, с. 35—39.
Меркурьева Р. В., Баэанов Е. А. — Вопр. мед. химии. 1968, № 14, с. 95—98.
-Меркурьева Р. В., Рахманин. Ю. .4., Давыдова С. Г. я и др. — Вестн. АМН СССР, 1978, № 8, с. 67—81.
Покровский А. А., Арчков А. И., Мухамбетова Л. X. — Цитология, 1969, № 1, с. 121 — 125.
Романова И. Н., Астахова Л. Ф. — В кн.: Митохондрии. М.. 1969. с. 23—26.
Серенко А. Ф., Ермаковаß. В. — В кн.: Социальная гигиена и организация здравоохранения. М., 1977, с. 153—165.
Скулачев В. П., Козлов И. А. Протонные аденозинтрифос-фатазы. М.. 1977.
Сугробова Н. П., Гурцзич В. М., Чеботарева Н. А. в др. — Биохимия,'1979, т. 44, №3, с. 424—431.
Цапкова Н. Н. — В кн.: Современные проблемы гигиенической регламентации и контроля качества окружающей среды. М., 1981, с. 130—133.
Курчатова Г., Калпазанов Й. — Гиг. и сан., 1975, № 11, с. 86—88.
Green А. P.. Sweelman A. J., Hooper M. — Btochem. biophys. Res. Commun., 1977, v. 76, p. 1166—1173.
Поступила 13.01.83
Summary. Studies were made to determine certain indices of the embryotoxic effects (the amount of yellow bodies, the number of live and dead fetuses, the total number of species in the litter); the key enzymatic, mitochondrial, endoplasmic and lysosomal activity; neuraminic acid content in the liver, placenta and blood serum of the dams (rats) and in the fetus liver in oral exposure to formaldehyde with drinking water at a dose of 8 mg/kg throughout the whole gestation period. The enzyme lesions of the subcellular organelles in all the organs studied were identified. Additional biochemical criteria for assessing the embryoto-'' xic effects of chemical substances are recommended.
