CC BY
13
вые гигиенические исследования по разработке рациональных схем размещения промышленных объектов и селитебных конгломераций, обеспечивающих оптимизацию условий жизни населения, защиту окружающей среды в условиях возрастающей индустриализации в специфических при-родно-климатических условиях и оздоровление труда больших контингентов промышленных рабочих разных отраслей промышленности.
Поступила 19/1V 1977 г.
УДК 613.32:в15.334( Ре а ¡сШ ¡пит)
Н. И. Хитрова, Г. Н. Красовский, Г. М. Хосид, Р. В. Меркурьева
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ ПЕНИЦИЛЛИНОВ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
В санитарной практике все чаще возникает необходимость определения токсичности и опасности веществ, относящихся к биологически активным соединениям и обладающих широким спектром действия на организм. К таким соединениям относятся антибиотики, производство которых за последние 10 лет увеличилось в 3,7 раза (И. М. Тужилкин).
При гигиеническом обследовании предприятий, выпускающих пени-циллины, мы установили, что производственные сточные воды характеризуются низкой прозрачностью, резким запахом, высокими показателями окисляемости и биохимического потребления кислорода, содержат большое количество органических веществ, остаточные количества пенициллина. Для определения безвредных для населения уровней пенициллина и расчета условий спуска сточных вод предприятий по производству данного антибиотика в водоемы было необходимо обосновать ПДК его в воде. С этой целью проведены гигиенические исследования трех препаратов пеницил-линовой группы — бензилпенициллина, ампициллина и оксациллина.
По результатам изучения влияния пенициллинов на органолептические свойства воды, проведенного по методике «закрытого» опыта (Г. Н. Красовский), были установлены пороговые концентрации пенициллинов по влиянию на интенсивность запаха и привкуса: 720 и 700 мг/л — для бензилпенициллина, 2,15 и 1,7 мг/л — для ампициллина, 2,5 и 2,2 мг/л — для оксациллина.
При проведении экспериментальных исследований по оценке действия пенициллинов на процессы естественного самоочищения водоемов, рост и развитие сапрофитных и санитарно-показательных микроорганизмов выявлено, что антибиотики в концентрации до 1,0 мг/л не влияют на динамику биохимического потребления кислорода, рост и развитие сапрофитов, кишечной палочки, энтерококка.
Результаты острых опытов показали, что препараты пенициллинового ряда не обладают выраженной токсичностью для белых крыс и белых мышей (см. таблицу). Но в этих исследованиях проявилась исключительно высокая чувствительность морских свинок к действию пенициллинов, что связано с развитием у ннх кишечной коли-инфекции, обусловленной дис-бактериозом (А. Б. Черномордик).
В подостром эксперименте на морских свинках испытывали действие пенициллина в дозах от 1,0 до 0,001 мг/кг. Установлено, что общетоксическое действие не является характерным для этого антибиотика (не изменялась активность альдолазы, щелочной фосфатазы, аспарагиновой и ала-ниновой трансамнназ и количества сульфгидрильных групп сыворотки крови). Вместе с тем в этом эксперименте подтвердились приведенные в литературе данные о сенсибилизирующей активности пенициллина — повышении процента агломерации лейкоцитов у животных, получавших пени-
Сравнительная чувствительность лабораторных животных к воздействию пеиициллинов
(ЬО60)
Животные Бензилпеницнллии Ампициллин Оксвциллин
Морские свинки Белые мыши Белые крысы З&ЫО.Э 17 000:21 556 10 000 7 52: 1 9 28 0002:6012 10 000 1202=49,2 28 0002:5 000 10 000
циллин в дозах от 1,0 до 0,01 мг/кг. Изменялась также общая неспецифическая резистентность организма, о чем свидетельствовало снижение индекса бактерицидности кожи.
Хронический токсикологический эксперимент проводили на 30 морских свинках-самцах весом 350—400 г, которые получали антибиотик из расчета 1,0, 0,1, 0,01 и 0,001 мг на 1 кг веса.
При выборе доз для интоксикации исходили из результатов подострого эксперимента и расчетных уравнений (С. А. Шиган) для определения пороговых и недействующих доз пенициллина на основании данных о его токсических свойствах в острых опытах и параметров его гигиенического нормирования в воздухе рабочей зоны. Результаты опыта показали, что для всесторонней характеристики различных видов биологического эффекта необходимо ориентироваться по крайней мере на 5 критериев его вредного действия на организм.
Сенсибилизирующее действие пенициллина. Степень реакции агломерации лейкоцитов крови у морских свинок изменялась в прямой зависимости от дозы и времени воздействия антибиотика на организм. Со 2-го месяца и до конца опыта статистически достоверно повышался процент агломерации лейкоцитов у животных, получавших пенициллин в дозах 1,0, 0,1 и 0,01 мг/кг (см. рисунок, /). Для уточнения характера сенсибилизирующего действия пенициллина проводили прямую реакцию Кунса с использованием люминесцирующей сыворотки против у-глобулина морских свинок. При гистоиммунохимическом изучении ткани почек и селезенки обнаружена интенсивная люминесценция в маргинальной зоне селезенки и базальных мембранах капилляров клубочков почек у животных, получавших антибиотик в дозах от 1,0 до 0,001 "мг/кг1.
Снижение общей неспецифической резистентности организма. Начиная со 2-го месяца и до конца опыта статистически достоверно снижались бактерицидные свойства кожных покровов у животных, получавших пенициллин в дозах 1,0, 0,1 и 0,01 мг/кг. Одновременно с этим наблюдались качественные и количественные сдвиги в составе глубокой кожной микрсфлоры. На 6-м месяце интоксикации общая обсемененность кожных покровов после доз пенициллина 1,0 и 0,1 мг/кг соответствовала 37,4±4,7 (ЖО.Об) и 26,8±5,1 (Ж0,05) колоний на пластинке, у контрольных животных — 60,3±2,0 колоний на пластинке, а процент маннитразлагающих колоний соответственно увеличился до 38,4± ±2,0 (Р<0,05) и 35,5±1,7 (Р<0,05), а у контрольных животных равнялся 30,1 ±1,0.
Принимая во внимание иммунобиологические сдвиги, имевшиеся при
1 Выражаем благодарность сотрудникам кафедры патологической анатомии I Московского медицинского института им. И. М. Сеченова канд. мед. наук В. А. Варшавскому, П. В. Чумаченко, О. Л. Шаталовой за помощь, оказанную при выполнении этого раздела исследований.
О ? 4 Г
Агломерация лейкоцитов крови морских свинок при хронической интоксикации
различными дозами пенициллина. По оси абсцисс — сроки опыта (в нес): по оси ординат — процент агломерации. / — контроль; 2 — 0.00! мг/кг; 3 — 0,01 мг/кг;
4 — 0.1 мг/кг; 5 — 1,0 мг/кг.
И
действии изучаемых доз пенициллина у экспериментальных животных, для оценки вредности антибиотика проведено биохимическое определение угле-водсодержащих биополимеров — гликопротеинов и гликозаминогликанов, относящихся к числу иммуноактивных соединений (Kendol и соавт.; Lom-bart и соавт.). Гликопротеины определяли по уровню белковосвязанных гек-соз (галактозы и маннозы), а гликозаминогликаны — по концентрации гек-созаминов и гексуроновых кислот (Р. В. Меркурьева и соавт.). Обнаружено, что наиболее существенные нарушения обмена гликопротеинов происходят в печени и в меньшей мере они выражены в селезенке и почках. Так, в ткани печени морских свинок, получавших 1,0 мг/кг пенициллина, отмечено статистически достоверное накопление гексоз, связанных с белками, уровень которых в 2,1 раза превышал их содержание у контрольных животных. По-видимому, использованные в данной работе новые биохимические методы определения углеводсодержащих биополимеров могут применяться в качестве дополнительных приемов изучения метаболических механизмов действия антибиотиков на неспецифическую резистентность организма.
Развитие дисбактериоза кишечника. При изучении микробного состава кишечника морских свинок (по методу Р. В. Эпштейн-Литвак и Ф. Л. Виль-шанской) в начале и конце эксперимента установлены количественные изменения в соотношении отдельных представителей микробного пейзажа (рисунок, 2, 3). Количество лактозопозитивных грамотрицательных палочек у животных, получавших пенициллин из расчета 1,0, 0,1 и 0,01 мг/кг, оказалось соответственно в 4, 3 и 2 раза выше, чем в контроле. Содержание лак-тозонегативных грамотрицательных палочек подчинялось той же закономерности. Количество стафилококков у животных, получавших пенициллин в дозах 1,0 и 0,1 мг/кг, к концу опыта повысилось до 3—3,5 млн. на 1 г фекалий (контроль 0,9 млн. на 1 г фекалий).
Понижение чувствительности аутофлоры организма к действию антибиотиков. У животных, получавших антибиотик в дозах от 1,0 до 0,01 мг/кг отмечено появление штаммов микроорганизмов, более устойчивых не только к пенициллину, но и к антибиотикам других групп — неомнцину, моно-мицину, эритромицину.
Общетоксический эффект. В течение эксперимента общетоксическое действие не было выраженным, и лишь при максимальной испытанной дозе к концу опыта активность альдолазы в сыворотке крови повысилась до 250,2±7,44 ед. (Я<0,05) (в контроле 194,2±7,59 ед.).
Таким образом, лишь на основании совокупности критериев оценки вредного действия пенициллина удалось установить пороговую (0,01 мг/кг) и недействующую (0,001 мг/кг) дозы пенициллина, которые эквивалентны его концентрации в воде, равной 0,02 мг/л.
При обсуждении полученных данных рассмотрим некоторые методические особенности оценки токсичности и опасности веществ, оказывающих антибактериальное действие, поскольку представители этой группы соединений ранее не были изучены в плане их гигиенического нормирования в воде. Особого внимания заслуживает вопрос о выборе вида животных для моделирования хронических интоксикаций. В наших исследованиях в качестве лабораторной модели была использована морская свинка. Животные этого вида являются лучшей моделью для изучения сенсибилизирующих эффектов антибиотиков. Они обладают высокой чувствительностью к токсическому действию пенициллинов и по параметрам острой токсичности оказались в 200—400 раз чувствительнее других видов лабораторных животных. По распределению микрофлоры в кишечнике (преимущественно в толстом) морские свинки сходны с человеком (Williams). Однако по изменению состава микрофлоры кишечника при развитии дисбактериозов наиболее сходны с человеком крысы. Однако характерное для пенициллнновых дисбактериозов увеличение количества стафилококков наблюдается как у человека, так и у крыс и морских свинок.
Следует подчеркнуть, что морские свинки весьма чувствительны к бактериальному токсину, образующемуся при дисбактериозе (Boyd), а у человека патогенез интоксикации при длительном поступлении антибиотиков в организм также характеризуется дисбактериозом и может сопровождаться развитием язвенно-геморрагических энтероколитов (Г. Б. Штейнберг и Ф. Л. Внльшанская). Однако важно учитывать, что токсикодинамические особенности некоторых антибиотиков могут потребовать использования в экспериментах и других видов лабораторных животных.
Вместе с тем для всесторонней характеристики токсичности и опасности пенициллинов при их гигиеническом нормировании в воде следует также изучать и другие виды биологического эффекта антибиотиков, что обеспечит достаточную надежность рекомендованных ПДК этой группы веществ.
При пероральном введении антибиотиков необходимо тщательно изучать качественный и количественный состав микрофлоры кишечника и возможность образования лекарственно-устойчивых штаммов микроорганизмов.
Выводы
1. Лимитирующим показателем вредности пенициллинов является токсикологический; рекомендуемая ПДК бензилпенициллина, ампициллина и оксациллина в воде водоемов 0,02 мг/л.
2. При изучении токсичности и опасности антибиотиков пеницилли-нового ряда с целью гигиенического нормирования их содержания в воде в качестве экспериментальной модели целесообразно использовать морских свинок и изучать такие специфические виды биологических эффектов данных веществ, как сенсибилизирующее действие и влияние на состав микрофлоры кишечника.
ЛИТЕРАТУРА. Красовский Г. Н. — В кн.: Вопросы санитарной охраны водоемов и санитарной техники. Пермь, 1973, с. 126. — Меркурьева Р. В. — «Бюлл. экспер. биол.», 1976, № 10, с. 1221—1223. —Тужилкин И. М. — «Антибиотики», 1970, № 7, с. 579. — Черномордик А. Б. Рациональное применение антибиотиков. Киев, 1973. — Ш и г а и С. А. — В кн.: Материалы 1-го советско-американского симпозиума по проблеме «Гигиена окружающей «>еды». М., 1975, с. 112—121. — Штейнберг Г. Б., Внльшанская Ф. Л. — «Гиг. труда», 1970, № 5, с. 25— 28. — Эпштейн-Литвак Р. В., Внльшанская Ф.Л. Бактериологическая диагностика дисбактериоза кишечника. М., 1969. — В о у d Е. М. — «Canad. med. Ass. J.», 1968, v. 98, p. 278. — К e n d о 1 A. P. et a. — «Am. J. Epidem.», 1973, v. 98, p. 96— 103. — Lombart C. et a. — «FEBS Letters», 1974, v. 41, p. 30—34. — W i 1 1 i-a m s R. T. — «Toxicol, appl. Pharmacol.», 1972, v. 23, p. 769.
Поступила 21/XII 1976 r.
METHODICAL PECULIARITIES OF HYGIENIC STANDARDIZATION OF PENICILLIN IN SURFACE WATERS
N. I. Khitrova, G. N. Krasovsky, G. M. Khosid, R. V. Merkurieva
The authors elaborated methods of assessing the hazard due to antibiotics in sanitary protection of surface waters and the choice of the type of laboratory animals fit for modelling the chronic intoxication. A single maximum permissible concentration (0.02 mg/1) of investigated antibiotics is recommended.
