CC BY
6
УДК 614.777:543.31:546.79 1]:613.1/.8
МАТЕРИАЛЫ ПО БИОЛОГИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ МАЛОГО КОЛИЧЕСТВА ЕСТЕСТВЕННОГО УРАНА В ВОДЕ
Канд. мед. наук Ю. В. Новиков, Т. В. Юдина
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Вопрос о хроническом влиянии естественного урана в малых концентрациях на организм человека и животных при поступлении его через желудочно-кишечный тракт освещен в литературе недостаточно. Между тем именно эти материалы представляют наибольшую ценность при гигиеническом нормировании урана в воде.
В исследованиях Е. А. Майнарда и X. С. Ходжа были использованы дозы этого элемента около сотен и тысяч миллиграммов на 1 кг веса животных. Авторы обнаружили резкие патологические изменения (поражения почек, депрессию роста и др.). Эти материалы представляют определенный интерес для токсикологов, но их трудно использовать при гигиеническом нормировании урана. В дальнейшем ряд отечественных авторов изучал хроническое влияние его в значительно меньших концентрациях.
При хронической затравке ураном в концентрации 50 мг!л через 6 месяцев отмечено уменьшение веса и сокращение продолжительности жизни белых мышей (А. В. Бердникова). У кроликов в те же сроки при воздействии урана в дозе 50 и 5 мг!л обнаружено снижение бактерицидного и фагоцитарного индексов крови, подавлялась выработка активного иммунитета, угнеталась способность образования специфических антител и снижалась резистентность организма к брюшной и фазной инфекциям. При концентрации элемента 0,05 мг!л показатели естественного и искусственного иммунитета у подопытных животных были несколько снижены по сравнению с контрольной группой, однако эти изменения значительно менее выражены, чем у животных первых 2 групп (Э. Л. Свечникова и А. В. Бердникова). Другие исследователи (В. Н. Гуськова с соавторами) при хронической затравке белых крыс в концентрации 0,016 и 0,08 мг/кг не нашли изменений фагоцитарной активности лейкоцитов и интенсивности образования антител.
Характерные признаки урановой интоксикации — поражение почек — ■обнаружены В. Н. Гуськовой с соавторами при введении урана в концентрации 6 мк/кг; они выражались в значительном увеличении количества кре-атинина и креатина в суточной моче белых крыс и альбуминурии на 3—15-й день затравки. При концентрации 0,016 и 0,08 мг/кг этих изменений не выявлено.
При хронической затравке собак в течение 21 месяца азотнокислым уранилом в дозе 1 мг/кг с 5-го месяца обнаружено раздражение тромбо-и эритропоэза, сопровождающееся увеличением числа пластинок и эритроцитов, а также появление в периферической крови значительного количества лейкоцитов с выраженными структурными изменениями. В костном мозге отмечены увеличение распада эритробластов и пикнотизация ядер этих клеток (М. Ф. Александрова и Н. Е. Трусова). Через 3—6 месяцев от начала затравки у животных установлены нарушения проницаемости кожных капилляров, а также сдвиги на электрокардиограмме, которые выражались в изменении вольтажа, смещении электрической оси сердца, учащении ритма ■сердечных сокращений. Изменялась также реактивность к адреналину—появлялись токсические нарушения ритма (экстрасистолия, частичная атрио-вентрикулярная блокада, аритмия и т. п.). После 6—14 месяцев воздействия ураном определено нарушение функции щитовидной железы (увеличение накопления радиоактивного йода). Основной обмен повышался. При использовании физиологической нагрузки адренокортикотропным гормоном че-
рез 9 месяцев от начал опыта зафиксированы изменения реактивности коры надпочечников. Через 7—12—15 месяцев выявлены временные изменения функции печени — сдвиг коагуляционной ленты вправо и наличие в моче уробилина и желчных пигментов. В моче периодически обнаруживали белок и сахар. Преходящая азотемия отмечена через 7 месяцев от начала затравки (Н. Е. Трусова). Через 6 месяцев после годичной затравки собак азотнокислым уранилом в дозе 1 мг/кг отмечено некоторое восстановление деятельности сердца, которое, однако, было неполным (В. И. Корчемкин и Н. Е. Трусова)..
При хроническом воздействии на собак азотнокислым уранилом в дозе 0,1 мг/кг в течение 12 месяцев указанных изменений не найдено. Однако в конце затравки у животных развивалась недостаточность кроветворения. В костном мозге уменьшалось процентное содержание молодых клеток эритробластического и гранулоцитарного рядов. Количество миелокарио-цитов снижалось по сравнению с исходным на 36%, эритробластов — на 28%, гранулоцитов •—на 40%. В периферической крови развивалась умеренная тромбоцитопения (с 30 2000 до 151 000 через 6 месяцев). Количество лейкоцитов снижалось за счет нейтрофилов (М.Ф. Александрова и Н. Е.Трусов а).
Таким образом, при хроническом поступлении растворимых соединений урана в малых дозах через желудочно-кишечный тракт зарегистрированы изменения не только в почках как критическом органе при поражении ураном, но и в сердечно-сосудистой, эндокринной, кроветворной, иммунобиологической системах, а также в печени. Нарушения в кроветворной системе обнаружены при дозе 0,1 мг/кг.
Учитывая сравнительно небольшое количество работ, посвященных влиянию малых концентраций естественного урана на организм при поступлении его в желудочно-кишечный тракт, а также противоречивые данные, полученные различными авторами в ряде случаев, мы изучали влияние малых концентраций элемента на уровень мочевины, креатинина и хлоридов крови как показатели функционального состояния почек, активности тканевых ферментов (фосфомоноэстераза I — щелочная фосфатаза и фос-фомоноэстераза II, III, IV — кислые фосфатазы), щелочной фосфатазы и неорганического фосфора сыворотки крови, нуклеиновых кислот в некоторых органах.
Эксперименты были проведены на 24 кроликах-самках и 38 белых крысах-самцах. Кроликов подвергали хронической затравке азотнокислым уранилом через рот в течение 12 месяцев в дозах 0,02 мг/кг (1 ПДК), 0,2 мг/кг (10 ПДК) и 1 мг/кг (50 ПДК) в пересчете на уран. Белые крысы в течение 11 месяцев получали воду с шестивалентным ураном в дозе 0,05 мг/л (0,08 ПДК), 0,6 мг/л (1 ПДК), 6 мг/л (10 ПДК) и 60 мг/л (100 ПДК). В каждой группе было по 6—8 животных.
Изменения веса подопытных животных в процессе хронической затравки ураном по сравнению с контрольными животными не обнаружено-(рис. 1). Нарушение функции почек прежде всего проявляется в задержке азотных шлаков в крови. Из всех фракций остатечного азота уровень мо-
200
'¿НО
?
I >
J
5-
С; К
/60
НО
/го -
/г
/оо
/ г з 4 s Б 7 s э /о п /г
Время эатрабии (месяцы)
Рис. 1. Изменение веса кроликов в процессе хронической затравки ураном. а — контроль; 6 — I ПДК; в — 10 ПДК; г — 50 ПДК.
чевины увеличивается сильнее. Если в норме азот мочевины составляет около 50% остаточного количества его, то при почечной недостаточности он может увеличиваться до 90%.
Мочевину в сыворотке крови определяли колориметрическим методом по \Vheathley (мочевина образует с диацетилмонооксимом желтое окрашивание, которое с добавлением Ы-фенилантрониловой кислоты переходит в •фиолетовое). Принцип определения креатинина основан на восстановлении
Г
Рис. 2. Динамика изменений содержания мочевины, креатинина и хлоридов в сыворотке крови кроликов при хронической затравке урансм. а — контроль; б — 1 ПДК; в — 10 ПДК; г — 50 ПДК.
щелочного раствора из пикриновой кислоты (\Уи и РоНп). Образуемые оранжевые растворы колориметрировали. Хлориды определяли колориметрическим методом по Мору, основанным на осаждении хлоридов в избытке азотнокислого серебра, количество которого точно определено. Индикатором служил раствор хромовокислого калия.
Результаты динамических исследований содержания мочевины, креатинина и хлоридов в сыворотке крови экспериментальных животных при хронической затравке ураном представлены на рис. 2 и 3. Как видно из рис. 2 и 3, существенных различий в уровне этих показателей у контрольных и подопытных животных не было.
Известно, что свиги со стороны ферментных систем обусловлены ме-таболитическими нарушениями. Изменения активности ферментов, в част-
ности кислой и щелочной фосфатаз, являются важным фактором реакции организма при воздействии урана. Так, при подкожном введении (в течение 3—10—30 дней) крысе 0,15 мг азотнокислого уранила в условиях острого и подострого опытов обнаружено изменение активности щелочной фосфата-зы в некоторых органах белых крыс — печени, сердечной мышце (И. В. Шуст). В связи с этим было проведено изучение тканевых ферментов фосфомоно-340*-
5 8
Время затравки (месяц)
Рис. 3. Динамика изменений содержания мочевины и хлоридов в сыворотке крови белых крыс при хронической затравке ураном.
а — контроль; б — 0,08 ПДК; в — I ПДК; г — 10 ПДК; д —
100ПДК.
эстеразы I (щелочная фосфатаза) с оптимумом действия при рН 8,6—9,4 и фосфомоноэстеразы II, III и IV (кислая фосфатаза) с оптимумом действия при рН 3,4—6,2 , а также щелочной фосфатазы сыворотки крови.
Определение тканевых фосфомоноэстераз позволяет судить о гистохимических изменениях в органе. Для приготовления гомогенатов тканей использовали гомогенатор конструкции Е. А. Нейфаха. Число оборотов пестика составляло 2000 в минуту, время гомогенизации — 90 сек.
Ферменты в гомогенатах тканей определяли сразу после забоя животных (табл. 1).
Таблица 1
Схема определения ферментов
Фермент Буфер рН Количество ткани в пробе (в мг) Конечная концентрация субстрата в пробе (глицерофосфата натрия) Конечная концентрация в пробе Время инкубации (в часах)
Щелочная фосфатаза Кислая фосфатаза Мединаловый Ацетатный 9,0-9,2 5,0 50 50 2,5-Ю-2 М 2,5-Ю-2 М ю-3м 0 5 5
Инкубацию в термостате осуществляли при 37°, после чего реакцию останавливали добавлением 2,5 мл 8% раствора трихлоруксусной кислоты. Осадок отделяли центрифугированием и в 1 мл безбелкового трихлорук-сусного центрифугата изучали прирост неорганического фосфора по методу Р1зке и 5иЬЬаго\у при помощи фотоколориметра ФЭК-М. Этот прирост рассчитывали на 1 мг сырой ткани и выражали в микрограммах фосфора. Полученные данные были обработаны методом вариационной статистики.
Данные об активности щелочной и кислой фосфатаз некоторых органов экспериментальных животных после 12-месячной затравки ураном приведены в табл. 2.
Таблица 2
Щелочная и кислая фосфатазы нечоторыч органов кроликов и белых крыс после
12-месячной затравки ураном
Печень Почки Селезенка
Доза урана (в мг/кг) о мкг на 1 мг сырой ткани доверительный коэффициент (/) в мкг на 1 мг сырой ткани доверительный коэффициент (<) в мкг на 1 мг сырой ткани доверительный коэффициент (<)
Щелочная фосфатаза
Кролики
контроль 1,4-+-0,4 — 2,7+0,7 — 2,6+0,5 —
0,02 1,4+0,5 0,03 2,5+1,0 0,1 2,2+0,8 0,7
0,2 1,7+0,6 0,5 2,7+0,4 0 3,6+0,5 1,4
I 1,0+1,0 0,4 2,5+0,6 0,7 1,9+0,2 1,2
Белые крысы
контроль 0,8+0,3 — 1,7+0,4 — 1,5+0,2 —
0,05 1,1+0,6 0,4 1,3+0,3 0,9 1,2+0,3 0,7
0,6 0,6+0,3 0,4 1,2+0,2 1,0 1,5+0,1 0,1
6 1,3+0,3 0,9 2,4+0,5 1,2 1,4+0,2 0,3
60 0,7+0,2 0,2 1,9+0,1 0,6 1,3+0,2 0,6
Кислая фосфатаза
Кролики
контроль 1,2+0,1 — 2,1+0,6 — 2,5+0,3 —
0,02 1,4+0,3 0,8 1,8+0,9 0.3 1,2+1,2 0,4
0,2 1,6+0,3 1,1 2,2+0,5 0,3 3,0+0,9 0,6
1.0 1,2+0,3 0,3 1,2+0,2 2,2 1,2+0,1 4,2
Белые крысы
контроль 2,2+0,5 — 1,3+0,1 — 2,3+0,3 _
0,05 I ,3+0,2 2,0 1,1+0,1 1,8 1,8+0,5 1,0
0,6 2,1+0,5 0,3 1,6+0,3 0,8 2,2+0,3 0,4
6 2,7+0,6 0,4 1,8+0,3 1,2 2,1+0,3 0,5
60 1,4+0,3 1,6 1,3+0,3 0,1 2,4+0,6 0,1
Из табл. 2 видно, что активность щелочной фосфатазы в исследуемых органах после хронической затравки ураном не отличалась от таковой у контрольных животных. Уменьшение уровня активности кислой фосфатазы обнаружено только в селезенке кроликов. У белых крыс таких изменений не было. Это можно объяснить тем, что, по данным литературы, кролики более чувствительны к воздействию урана, чем крысы.
Наряду с определением фосфатаз в различных органах подопытных животных была изучена активность щелочной фосфатазы сыворотки крови у белых крыс. Для этого использовали микрометод М. М. Алилоюй.
Неорганический фосфор определяли параллельно со щелочной фосфа-тазой крови, так как фосфатазная активность крови выражается в количестве неорганического фосфора, отщепленного от органического субстрата в единицу времени.
Материалы динамических исследований неорганического фосфора и уровня активности щелочной фосфатазы в сыворотки крови при хронической затравке животных ураном представлены в табл. 3.
Таблица 3
Содержание неорганического фосфора и уровень активности щелочной фосфатазы в сыворотке крови белых крыс при хронической затравке ураном
5-й месяц затравки 8-й месяц затравки 11-й месяц затравки
Концентр! цня урана воде (в мг, М±т доверительный коэффициент (/) М±т доверительный коэфф ици-ент (¿) М±т доверительный коэффициент (()
Неорганический фосфор (в мг%)
Контроль 9,7±1,2 _ 7,7+0,7 _ 9,7+0,5 _
0,05 8,84-2,4 0,2 8,7+1,3 0,7 8,0+1,0 1,1
0,6 10,8+2,0 0,6 8,1+0,9 0,3 8,4+0,7 1,6
6 9,8+1,8 0,2 7,5+0,4 0,3 8,1+6,7 1,8
60 10,3+1,3 0,4 7,2+0,9 0,4 9,4+1,2 0,19
□Гос- £ Щелочная фосфатаза (в единицах Боданского)
контроль 18,5+2,4 — 22,8+5,0 — 13,8+3,3 —
0,05 23,3+4,0 1,0 20,6+2,8 0,2 15,4+4,3 0,3
0,6 23,1+5,4 0,9 19,6+3,0 0,4 13,3+1,1 0,4
6 20,8+5,5 0,4 25,1+4,0 0,2 21,1+2,3 2,8
60 21,2+4,1 0,6 23,0+2,0 0,0 26,2+4,2 2,9
Как видно из табл. 3, содержание неорганического фосфора в сыворотке у подопытных и контрольных животных было примерно на одном уровне-(7,2—10,8мг%). Уровень же активности щелочной фосфатазы к 11-му месяцу
Б
8
1 с
а;
5 *
17 /в
V
а
\,9
й п
А & й
I
Лонт- 0,05мг/л 0,Бмг//> Бмг/л БОмг/л роль концентрация урана в воде
Рис. 4. Содержание нуклеиновых кислот в гомогенатах почки, печени и селезенки белых крыс после хронической затравки ураном.
а — почки; б — печень; в — селезенка.
19 -Ц-'З
'51 /£ о
* и ^ г 4
!»
*
41 9
- &
I
<и 1
I
Я
1-
I
6~ Ш
_1_
Лонт- /ПДН /ОПДН 50ПДК роль Дозы урана при затравке
Рис. 5. Содержание нуклеиновых кислот в гомогенатах почки, печени и селезенки кроликов после хронической затравки ураном.
а — почки; б — печень; в — селезенка.
затравки заметно увеличился у белых крыс, подвергавшихся затравке в концентрациях 6 и 60 мг/л, по сравнению с контрольными животными (¿=2,8—2,6; Р=0,05). По данным А. А. Покровского, увеличение щелочной
■фосфатазы в крови связано с поступлением ее из внутренних органов (печени, почек, селезенки).
При отравлении ураном поражаются почки, поэтому можно предположить, что они служат источником поступления щелочной фосфатазы в кровь. Такие нарушения были выявлены при отсутствии каких-либо видимых признаков урановой интоксикации. Следовательно, биохимические сдвиги со стороны ферментных систем являются, по-видимому, первым звеном в реакции организма на хроническое воздействие урана в концентрации 6 и 60 мг/л.
Нуклеиновые кислоты играют большую биологическую роль в организме. Они связаны с важнейшими жизненными процессами, в частности с ростом и делением клеток. Им принадлежит видное место в синтезе и обмене ■белков, синтезе и активности ферментов, а также в обмене жиров и углеводов (А. Н. Белозерский; Д. Дэвидсон; Ж- Браше; О. П. Чепинога и Л. П. Рукина).
Суммарное определение нуклеиновых кислот мы проводили по А. П. Спирину (В. В. Рудаков и И. А. Пелишенко). Результаты исследований показывают, что концентрации урана на уровне 60 мг/кг у белых крыс и 1 мг!кг у кроликов вызывают статистически достоверное снижение содержания нуклеиновых кислот в тканях почек и печени по сравнению с контрольными животными. Это свидетельствует об угнетении обмена нуклеиновых кислот (рис. 4 и 5). При этом снижение уровня нуклеиновых кислот в тканях может носить обратимый характер. Так, А. Т. Чупис, изучая влияние бензотэфа (синтезированного противоопухолевого препарата) на содержание нуклеиновых кислот в тканях нормальных крыс, установил уменьшение содержания нуклеиновых кислот в селезенке, которое через 10 суток в исследуемой ткани приближается к нормальному.
Таким образом, полученные результаты экспериментального исследования позволяют дать гигиеническую оценку влияния малых концентраций • урана на организм.
Выводы
1. При динамических исследованиях функционального состояния почек в условиях хронического энтерального поступления урана в организм не выявлено существенных изменений в содержании мочевины, креатинина и хлоридов сыворотки крови у подопытных животных по сравнению с контрольными.
2. Уровень активности щелочной фосфатазы сыворотки крови у экспериментальных животных увеличился к 11-му месяцу затравки ураном в концентрациях 6 и 60 мг!л, это связано с ее поступлением в кровь из внутренних органов. Увеличение активности кислой фосфатазы отмечено в гомогенате селезенки у кроликов, получавших уран в дозе 1 мг!кг. Таким образом, изменения со стороны ферментных систем являются первым звеном в реакции на хроническое воздействие урана.
3. При хроническом энтеральном воздействии урана в концентрациях 1 мг/л (кролики) и 60 мг!л (крысы) у экспериментальных животных обнаружено угнетение обмена нуклеиновых кислот в почках и печени.
ЛИТЕРАТУРА
Александрова М. Ф., Т р у с о в а Н. Е. В кн.: Сборник рефератов по радиационной медицине. М., 1962, т. 5. с. 95. — О н и ж е. Там же, 1963, т. 6, с. 99.— Алимова М. М. Лабор. дело, 1964, № 6, с. 346. — Белозерский А. Н. Вестн. АМН СССР, 1962, № 10, с. 26. — Б е р д н и к о в а А. В. В кн.: Вопросы гигиены и эпидемиологии Донбасса. Донецк, 1965, с. 14. — Г у с ь к о в а В. Н., Брагина А. Н., Куприянова В. М. и др. Вестн. АМН СССР, 1966, № 8, с. 51. — Н е й ф а х Е. А. Лабор. дело, 1964, № 9, с. 570. — Рудаков В. В., Пелишенко И. А. Там же, 1963, № 10, с. 23. — С в е ч н и к о в а Э. Л., Б е р д н и к о в а А. В. В кн.: Сборник научных трудов Куйбышевск. научно-исслед. ин-та эпидемиологии, микробиологии и гигиены. Куйбышев, 1966, в. 4, с. 66. — Т р у с о в а Н. Е. В кн.: Сборник рефератов
по радиационной медицине. М., 1962, т. 5, с. 92. — Ч е п и н о г а О. П., Р у к и н а Л. П. •Укр. 6ioxiM. ж., 1957, т. 25, № 1, с. 32. — Ч у п и с А. Т. В кн.: Фармакология и токсикология. Киев, 1964, в. 1, с. 133. — Шуст И. В. Фармакол. и токсикол, 1964, № 3, с. 362. —Дэвидсон Д. Биохимия нуклеиновых кислот. М., 1952. — F i s k е С. Н., Subbarow I., J. biol. Chem., 1925, v. 66, p. 375. — M а й н a p д E. А., Ход* X. С. В кн.: Фармакология и токсикология урановых соединений. М., 1951, т. 2, с. 36. — W h е-■а t 1 е у V. R., Biochem. J., 1948, v. 43, p. 420. — W u H., F о 1 i п О., J. biol. Chem., 1919, v. 39, p. 98.
Поступила 11/VII 1698r.
DATA FOR HYGIENIC STANDARDIZATION OF NATURAL URANIUM IN WATER
Yu. V. Novikov, Т. V. Yudina
Dynamic investigations of fhe functioning of the kidneys during chronic enteral entry ■of uranium in small concentrations into the body detected no significant changes in the content of urea, creatine and chlorides in the blood serum of experimental animals in comparison -with control ones. The activity of alkaline phosphatase of the blood serum increased on the 11th month of poisoning with uranium at concentrations of 6 and 60 mg/1. A rise in the acid phosphatase activity was noted in the spleen homogenate of rabbits, that received uraniumin concentration amounting to 50 MPC (maximum permissible concentrations) of the substance. In case of chronic enteral action of uranium in concentrations of 50 and 100 MPC the exmeri-mental animals presented inhibition of nucleic acid metabolism in the kidneys and the liver.
УДК 613.27: [546.36.02.137% 548.42.02.901(476)
ОСОБЕННОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ Сб137 и БГ9" ПО ПИЩЕВЫМ ЦЕПЯМ В ПОЛЕСЬЕ
А. Н. Марей, Р. М. Бархударов, В. К■ Чумак, Э. В- Петухова, Э. Б■ Тюрюканова, Г. А■ Кузнецова, Н. Я■ Новикова, С. Б- Поживилова, Г. А■ Богданович
Наблюдения за радиационной обстановкой на территории Советского Союза, обусловленной глобальными выпадениями, свидетельствуют о выраженной неравномерности распределения уровней содержания Сэ137 и Бг90 у населения различных природно-климатических зон (А. Н. Марей с ■соавторами; Л. А. Перцов с соавторами). Одной из таких зон является район Полесья, включающий значительную чать территории южных областей Белорусской ССР и северных областей Украинской ССР. Средние концентрации Бг80 в костной тесани взрослого населения городов Полесья в 1966 г. превышали среднесоюзные на 30% и составляли 2,10 пкюри на 1 г Са. Содержание Сэ137 в отдельных пробах молока из ряда пунктов Полесья достигало в 1966 г. 400 пкюри!л и выше. К тому же, согласно результатам исследований, проведенных в 1966 г., в организме жителей 2 сел вблизи данной зоны отмечаются повышенные уровни Сэ137 (А. А. Моисеев с соавторами).
В настоящем сообщении изложены результаты исследований, задачей которых было выявление местных особенностей, способствующих повышенному содержанию Бг90 и Се137 в организме жителей белорусско-украинского Полесья, их характеристика и оценка. Выпадения продуктов ядерных взрывов в районе Полесья за 1963—1966 гг. в среднем не отличаются от тех, которые характерны для данной широты или даже всей Европейской территории Советского Союза. Можно считать, что с 1963 по 1966 г. в этом районе выпало Бг90 не более 30 мкюри1км2 и Се 137 не более 50 мкюри/км2. Поэтому повышенное содержание обоих элементов в организме жителей и коровьем молоке в отдельных местах Полесья связано, по-видимому, со специфическими местными причинами. В рассматриваемом районе преобладают песчаные почвообразующие породы, набладаются обилие водоемов и высокий
