МАТЕРИАЛЫ ПО ОБОСНОВАНИЮ ГИГИЕНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ Н-ПЕНТИЛОВОГО ЭФИРА ХЛОРМУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ И В АТМОСФЕРЕ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 613.63 : 615.917 : 547-326

МАТЕРИАЛЫ ПО ОБОСНОВАНИЮ ГИГИЕНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ Н-ПЕНТИЛОВОГО ЭФИРА ХЛОРМУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ И В АТМОСФЕРЕ

Пентилхлорформиат относится к умеренно токсичным веществам при введении в желудок (БЬ50 для белых мышей 1000,0±86,0 мг/кг), оказывает выраженное раздражающее действие на кожу и слизистую оболочку глаз, не обладает кожно-резорбтивным и сенсибилизирующим действием, слабо кумулирует в организме. При ингаляции проявляет избирательное раздражающее действие на состояние дыхательной системы. Порог раздражающего действия для крыс составляет 7,8 мг/м3, для человека - 2,3 мг/м3. Для пентилхлорформиата рекомендованы к утверждению гигиенические нормативы: ПДК в воздухе рабочей зоны - 0,5 мг/м3 (пары, 2 класс опасности, с пометкой «требуется специальная защита кожи и глаз»); ОБУВ в атмосферном воздухе населенных мест -0,005 мг/м3.

Ключевые слова: пентилхлорформиат, токсичность, раздражающее действие, крысы, гигиеническое нормирование.

М.В. Бидевкина1, М.И. Голубева2, Г.П. Панкратова1, А.В. Лиманцев1, И.Н. Разумная2, А.Л. Караев1, Т.Н. Потапова1

ФБУН «Научно-исследовательский институт дезинфектологии» Роспотребнадзора, 117246, г. Москва, Российская Федерация 2АО «Всесоюзный научный центр по безопасности биологически активных веществ» (АО «ВНЦ БАВ»), г. Старая Купавна Московской области, Российская Федерация

Введение. Эфиры хлормуравьиной кислоты относятся к веществам с выраженным раздражающим действием. По физико-химическим свойствам и характеру биологического действия к н-пентиловому эфиру хлормуравьиной кислоты близкими соединениями, для которых установлены ПДК в воздухе рабочей зоны, являются сложные эфиры хлормуравьиной кислоты метиловый (метилхлорформиат, C2H3ClO2, CAS 7922-1), этиловый (этилхлорформиат, этилхлоркар-бонат, C3H5ClO2, CAS 541-41-3) и изопропиловый (изопропилхлоркарбонат, 2-метилхлорформиат, C4H7ClO2, CAS 108-23-6).

Сравнительная характеристика параметров токсикометрии этих веществ приведена в таблице 1. Как следует из представленных данных, наиболее токсичен из них метилхлорформиат: чрез-

вычайно опасен при ингаляционном воздействии, высоко опасен при введении в желудок и умеренно опасен при нанесении на кожу (1, 2 и 3 классы опасности по ГОСТ 12.1.007-76 соответственно). Порог острого ингаляционного действия для крыс установлен на уровне 50 мг/м3 по изменению нервно-мышечной возбудимости, частоты дыхания, содержанию каталазы в крови [1].

Этилхлорформиат относится к высоко опасным веществам при ингаляционном воздействии, умеренно опасным при введении в желудок и мало опасным при нанесении на кожу кроликов. Порог острого интегрального ингаляционного действия установлен на уровне 17,8 мг/м3 по изменению состояния нервной, дыхательной систем, функции почек. Порог раздражающего действия установлен на уровне 2,3 мг/м3 по снижению ча-

Бидевкина Марина Васильевна (Bidevkina Marina Vasil'evna), доктор медицинских наук, заведующая лабораторией токсикологии дезинфекционных средств ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора, [email protected]

Голубева Маргарита Ивановна (Golubeva Margarita Ivanovna), кандидат биологических наук, заведующая лабораторией профилактической токсикологии и гигиены АО «вНц БАВ», [email protected]

Панкратова Галина Павловна (Pankratova Galina Pavlovna) кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории токсикологии дезинфекционных средств ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора, [email protected]

Лиманцев Анатолий Владимирович (Limantsev Anatoliy Vladimirovich), кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории токсикологии дезинфекционных средств ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора, [email protected]

Разумная Ирина Николаевна (Razumnaja Irina Nikolaevna), старший научный сотрудник лаборатории профилактической токсикологии и гигиены АО «ВНЦ БАВ», irina.r.3@ mail.ru

Караев Андрей Львович (Karaev Andrey L'vovich), кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории токсикологии дезинфекционных средств ФбУн НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора, [email protected]

Потапова Татьяна Николаевна (Potapova Tat'yana Nikolaevna), старший научный сотрудник лаборатории токсикологии дезинфекционных средств ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора, [email protected]

стоты дыхания и изменению клеточного состава смывов из дыхательных путей. К изопропилхлор-формиату наиболее чувствительны мыши при ингаляционном и накожном воздействии (1 класс чрезвычайно опасных веществ). При введении в желудок на уровне DL50 (560 мг/кг) мыши погибают через 10-15 мин, клиническая картина отравления характеризуется затрудненным дыханием, судорогами [1].

В связи с производством новой активной фармацевтической субстанции, используемой для получения противоопухолевого препарата капеци-табина, проведено исследование токсичности и опасности промежуточного продукта синтеза пентилхлорформиата с целью обоснования ПДК в воздухе рабочей зоны и ОБУВ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений (населенных мест).

Материалы и методы исследования. Пен-тилхлорформиат (н-пентиловый эфир хлор-муравьиной кислоты, пентилхлоркарбонат) - бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. № CAS: 638-41-5. Эмпирическая формула: C6H11ClO2. М. м.: 150,6. Ткип: 159-165°C при давлении 760 мм рт. ст., Твспышки: 47,7-53,0°C. Плотность: 1,048 г/см3. Давление паров: 1,92 мм рт.ст. при 25°C. Нерастворим в воде, хорошо растворим в метаноле, этаноле, гексане.

Исследование токсичности, опасности и характера биологического действия пентилхлор-

формиата проводили при различных путях поступления в организм на 100 белых беспородных крысах,70 белых беспородных мышах и 6 кроликах в соответствии с существующими методическими указаниями [2-4]. Сенсибилизирующее действие вещества изучали на мышах по реакции гиперчувствительности замедленного типа. Динамические ингаляционные затравки животных проводили в затравочных камерах объемом 200 литров. Функцию дыхательной системы изучали с помощью комплекса оценки кардиореспираторной системы мелких лабораторных животных, на котором регистрировали частоту дыхания. Как показатель раздражающего действия вещества исследовали клеточную реакцию легких и верхних дыхательных путей по методу Г.С. Комовнико-ва [3]. Для этого через 1 час после однократной ингаляционной затравки у животных под тио-пенталовым наркозом получали смывы из носоглотки и легких. Общее количество клеток подсчитывали в камере Горяева. На цитологических препаратах подсчитывали количество основных клеточных элементов: нейтрофилов, лимфоцитов и макрофагов.

Состояние нервной системы оценивали по изменению поведенческих реакций: методы «открытого поля» и «темной камеры с отверстиями» (ТКСО), регистрации порога нервно-мышечной возбудимости по методу С.В. Сперанского.

Таблица 1

Характеристика параметров токсикометрии сложных эфиров хлормуравьиной кислоты

Параметры токсикометрии Метилхлорформиат Этилхлорформиат Изопропилхлорформиат

СЦ_0, крысы, мг/м3 450 840 >1000

СЦ_0, мыши, мг/м3 185 - 200

С20, мыши - 100% гибель -

DL50, в/ж, крысы, мг/кг 60 210-270 630-1070

DL50, в/ж, мыши, мг/кг 67 870 178-560

DL50, н/к, мыши, мг/кг, 1750 7120 12, 1

DL50, н/к, кролики, мг/кг, 7120 - 1130

Limac int, крысы, мг/м3 50 17,8 -

Limir, крысы, мг/м3 - 2,3 -

Limir, человек, мг/м3 2 - -

Limch, крысы, мг/м3 0,2 - -

ПДКр.з., мг/м3 0,05 0,2 0,1

ОБУВатмосф. мг/м3 0,001 - -

Для оценки функционального состояния печени в сыворотке крови подопытных животных измеряли активность ферментов: аминотрансфе-раз (АЛТ и АСТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), лактатдегидрогеназы и холинэстеразы. В сыворотке крови крыс также определяли содержание глюкозы и креатинина. Функцию почек оценивали по суточному количеству мочи и содержанию в ней общего белка, креатинина, хлоридов, глюкозы. Биохимический анализ крови и мочи проводили на автоматическом биохимическом фотометре Cham Well (Австрия). В периферической крови регистрировали общее количество эритроцитов, гемоглобина, лейкоцитов и тромбоцитов. Исследования выполняли в соответствии с Директивой 2010/63/EU Европейского парламента и совета Европейского Союза от 22 сентября 2010 г. по охране животных, используемых в научных целях.

Оценку достоверности различия данных подопытной и контрольной групп животных проводили по критерию Стьюдента, руководствуясь 5% (р<0,05) уровнем значимости с учетом числа животных, используемых в каждом опыте.

Результаты и обсуждение. Величина DL50 пен-тилхлорформиата при введении в желудок для белых мышей составила 1000,0±86,0 мг/кг, для белых крыс (методом одной точки) - 750 мг/кг (3 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76). Клиническая картина отравления проявлялась первоначальным возбуждением, сменявшимся в дальнейшем заторможенным состоянием, у животных наблюдали вялость, скученность, неопрятный внешний вид. При нанесении на кожу мышей вещества в дозе 2500 мг/кг гибели животных не отмечали (4 класс опасности по ГОСТ 12.1.00776). В условиях статической затравки пары пен-тилхлорформиата в концентрации, близкой к насыщающей (С20), обладают выраженным токсическим действием, вызывая гибель подопытных мышей. Вещество оказывает выраженное раздражающее действие на кожу и слизистую оболочку глаз кроликов, не обладает кожно-ре-зорбтивным и сенсибилизирующим действием. Ccum, установленный на мышах по методу Lim et al, составил 4,7, что свидетельствует об слабой кумулятивной активности пентилхлорформиата в организме.

Для определения Limac и Limir пентилхлор-формиата испытаны 4 концентрации: 56,2±6,3; 27,0±2,5; 7,8±1,7 и 2,1±0,1 мг/м3. Как показали проведенные исследования, пентилхлорформиат при ингаляции оказывает на экспериментальных животных раздражающее и общетоксическое действие. Раздражающие свойства выявлены в концентрациях 56,2; 27,0 и 7,8 мг/м3. Изменение частоты дыхания (дыхательных движений/мин) зарегистрировано при воздействии на уровне 56,2

мг/м3 (опыт: 97,4±5,4, контроль: 128,9±6,0, р<0,01) и 27,0 мг/м3 (опыт: 104,5±6,6, контроль: 127,0±6,1, р<0,05).

Ингаляция пентилхлорформиата в концентрации 27,0 мг/м3 приводила к увеличению общего количества клеток в смывах из легких крыс, а также изменению клеточного состава: увеличению эпителиальных клеток и снижению нейтро-филов в смывах из носоглотки и росту числа лимфоцитов в смывах из легких (табл. 2).

При воздействии вещества в концентрации 7,8 мг/м3 установлено изменение состава клеток в смывах, аналогичное воздействию в более высокой концентрации. Пентилхлорформиат в концентрации на уровне 2,1 мг/м3 не вызывал изменения частоты дыхания и клеточного состава смывов из дыхательных путей.

Полученные данные позволили установить Ыш1г пентилхлорформиата на уровне 7,8 мг/м3 по изменению состава клеток в смывах из носоглотки и легких.

Пентилхлорформиат в концентрациях 56,2 и 27,0 мг/м3 оказывал токсическое действие на нервную систему, печень и почки. При воздействии максимальной концентрации в тесте «ТКСО» выявлено снижение количества выглядываний (опыт: 1,5±0,7, контроль: 4,9±1,2, р<0,05), ректальной температуры (опыт: 38,4±0,2 контроль: 39,6±0,3°С, р<0,01). В сыворотке крови обнаружено повышение уровня АСТ (опыт: 75,0±2,7, контроль: 63,2±3,2 Е/л, р<0,02) , ЩФ (опыт: 80,8±10,4, контроль: 42,8±6,5 Е/л, р<0,02), содержания глюкозы (опыт: 4,07±0,34, контроль: 2,46±0,23 мМ/л, р<0,01). Нарушение почечных функций проявлялось в увеличении содержания хлоридов в моче (опыт: 70,6±12,1, контроль: 28,0±2,42 мМ/л, р<0,01). Кроме того, в периферической крови отмечено повышенное содержание эритроцитов (опыт: 7,82 ± 0,08, контроль: 7,03±0,13 1012/л, р<0,001) и гемоглобина (опыт: 148±2,36, контроль: 137±2,67 г/л, р<0,01).

Концентрация вещества на уровне 27,0 мг/м3 вызывала снижение вертикальной подвижности в тесте «открытое поле» (опыт: 7,9±0,9, контроль: 11,4±1,2, р<0,05), ректальной температуры (опыт: 38,5±0,4, контроль: 39,7±0,2оС, р<0,01), а также повышение активности ЩФ в сыворотке крови (опыт: 86,8±11,3, контроль: 54,7±6,7 Е/л, р<0,05) и содержания хлоридов в моче (опыт: 67,9±7,26 , контроль: 38,8±4,57 мМ/л, р<0,01). Пентилхлор-формиат в концентрации 7,8 мг/м3 не влиял на все указанные показатели. Следовательно, Ышае пентилхлорформиата находится на уровне 27 мг/м3 по изменению показателей состояния нервной системы, печени и почек.

Таким образом, лимитирующим показателем вредного действия паров вещества при ингаляции оказалось функциональное состояние

Таблица 2

Клеточный состав смывов из носоглотки и легких после однократной ингаляции паров пентилхлорформиата в различных концентрациях

Показатели Группы Концентрация, мг/м3

27,0±2,5 7,8±1,7 2,1±0,15

НОСОГЛОТКА

Лимфоциты, на 100 клеток Опыт Контроль 48,0±4,6 52,3±1,7 55 ,, 1+ 1+ 33 50,0±2,3 48,0±3,4

Нейтрофилы, на 100 клеток Опыт Контроль 28,5±2,6* 36,0±1,8 23,2±2,8* 31,5±2,3 37,7±1,3 34,6±2,7

Эпителиальные клетки, на 100 клеток Опыт Контроль 23,5±3,6* 11,7±1,2 16,2±1,9* 22,3±1,3 12,3±1,3 17,4±2,1

Общее количество клеток, 109/л Опыт Контроль 0,30±0,05 0,35±0,10 0,34±0,09 0,30±0,06 0,32±0,05 0,31±0,07

ЛЕГКИЕ

Лимфоциты, на 100 клеток Опыт Контроль 51,7±2,3* 45,2±1,6 54,8±3,2* 45,3±1,8 43 ,, 1+ 1+ 47

Нейтрофилы, на 100 клеток Опыт Контроль 29,0±2,7 35,1±2,7 25,0± 2,1 29,3±1,8 30,2±2,4 29,8±1,2

Макрофаги, на 100 клеток Опыт Контроль 7,7±0,6 9,5±0,7 10,0±1,0 12,2±1,8 13,3±1,1 13,0±1,1

Эпителиальные клетки, на 100 клеток Опыт Контроль 11,8±1,1 9,8±1,6 10,2±0,7 13,2±1,1 17,2±1,1 14,9±1,3

Общее количество клеток, 109/л Опыт Контроль 2,19±0,29* 1,31±0,16 1,13±0,14 1,10±0,12 1,12±0,14 1,14±0,10

Примечание: * достоверное отличие - р < 0,05

дыхательной системы. Порог острого действия пентилхлорформиата для крыс по интегральным показателям составляет 27,0 мг/м3, Ыш1г - 7,8 мг/м3, 21г = 3,5. Порог раздражающего действия пентилхлорформиата для человека составил 2,31 ± 0,41 мг/м3.

Исходя из полученных результатов, величину ПДК пентилхлорформиата вычисляли согласно методическим указаниям по нормированию в воздухе рабочей зоны [3] для веществ, обладающих избирательным раздражающим действием, с учетом величин Ышае, Ыш1г и 21г.

Кроме того, проведено сравнение параметров токсикометрии пентилхлорформиата с нормированными ранее сложными эфирами хлор-муравьиной кислоты (табл. 1). Пентилхлор-формиат, как и этилхлорформиат является

очень опасным веществом по степени летучести; по величинам ВЬ50 при введении в желудок лабораторным животным он аналогичен этилхлорформиату и изопропилхлорформи-ату. При ингаляционном воздействии выявлено избирательное раздражающее действие эфиров хлормуравьиной кислоты. Ыш1г пен-тилхлорформиата и метилхлорформиата для человека зарегистрированы на одном уровне. Ыш1г пентилхлорформиата для крыс в 3 раза выше по сравнению с Ыш1г этилхлорформиа-та. Ышае изученных соединений по общетоксическому действию находятся в диапазоне от 17,8 до 50 мг/м3. ПДК сложных эфиров хлорму-равьиной кислоты установлены в диапазоне от 0,05 (для наиболее токсичного соединения ме-тилхлорформиата) до 0,2 мг/м3 для этилхлор-