CC BY
22
УДК 613.632 + 614.7):615.9.015.2.07
В. И. Федоренко
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Львовский медицинский институт
В современной гигиенической токсикологии принято различать три типа комбинированного действия веществ [3, 8] :аддитивное (простая суммация); более чем аддитивное (потенцирование) и менее чем аддитивное (антагонизм). Известно также, что аддитивность можно установить двумя способами [6]: как эффект действия смеси, равный сумме эффектов действия компонентов (способ I) [3, 8, 9], и как действие равных долей изоэффективных доз взаимозаменяемых компонентов, когда одинаковый токсический эффект достигается при сумме долей, равной единице (способ 2) [4, 8]. К сожалению, граничные условия их применения авторами не оговорены или оговорены лишь частично. Это относится также и к хорошо известному методу S. Loewe, позволяющему анализировать комбинированное действие бинарных смесей веществ обоими способами. В результате выбор любого из них производится в сущности произвольно. К тому же оба способа основаны на сопоставлении параметров токсичности (или изоэффективных доз) без учета кумулятивных свойств компонентов и смеси [13, 14]. Поэтому оценки комбинированного действия одной и той же смеси веществ, полученные одним и тем же способом в различных экспериментальных условиях, часто не совпадают [6, 11]. Это в свою очередь осложняет решение задач гигиенического регламентирования смесей веществ. Целью данной работы явилась разработка методики дифференцированного токсикометрического анализа комбинированного действия веществ.
Первым этапом анализа является экспериментальное обоснование выбора способа определения аддитивности. Практически необходимо определить, является ли комбинированное действие изучаемых веществ изоаддитивным. Одно из условий изоаддитивности сформулировано D. Finney [15]: в случае изоаддитивности (simple similar action) спрямленные кривые доза — эффект всех компонентов и смеси должны быть параллельными. В этом случае смесь ведет себя как одно вещество на всех уровнях воздействия, что и позволяет использовать известную формулу суммирования для определения ПДК изоадди-тивных веществ [1, 9]. На основании современных представлений о кумуляции [5, 12] это указывает также на то, что важнейшим условием изоаддитивности является одинаковая степень выраженности кумулятивных свойств каждого компонента и смеси. Следовательно, для решения
вопроса об изоаддитивности необходимо как минимум выявить одинаковую степень кумуляции компонентов и смеси, установить ЬО50 смеси и провести оценку комбинированного действия [4, 8]. Достоверное отличие от единицы суммы долей от ЬО50 компонентов в составе кон-
кретной смеси свидетельствует об отсутствии изоаддитивности и о необходимости перехода к способу 1. Этот способ следует применять также и в тех случаях, когда в состав смеси входят вещества различной кумулятивности или если в процессе исследований установлена различная степень кумуляции компонентов и смеси. Следует, однако, учитывать, что способ 1 имеет ограничения, а получаемые оценки остаются не связанными с реальным соотношением кумулятивных свойств компонентов и смеси.
При оценке смесей веществ, относящихся к категории неизоаддитивных, возникает необходимость в проверке гипотезы о потенциальной гете-роаддитивности компонентов. Все известные методические варианты способа 1 касаются бинарных смесей и имеют целью проверку указанной гипотезы в острых опытах при переменном количественном составе смеси. В хронических опытах эти методы, как правило, не могут быть использованы, так как количественный состав смеси по необходимости принимается постоянным [6]. Еще большие сложности возникают при изучении многокомпонентных смесей. В подобных случаях обычно используется метод частной регрессии [8, 10], который не позволяет осуществить проверку гипотезы об аддитивности. Предлагаемое методическое решение сводится к установлению зависимости доза — эффект для каждого компонента в отдельности и для смеси в целом при фиксированном соотношении компонентов и определенных стандартных условиях опытов. В составе любой эффективной дозы смеси фиксированного состава нетрудно выделить удельные дозы компонентов, а по соответствующим зависимостям найти эффекты их индивидуального действия и суммировать их.
Как известно, задачей токсиколого-гигиениче-ских исследований является определение верхних и нижних границ токсичности веществ и их смесей. Но, как отмечено нами ранее, способом 1 могут быть получены оценки комбинированного действия веществ только по параметрам токсичности. Кумулятивные свойства компонентов и смеси, очевидно, должны быть рассмотрены особо, и соответствующая оценка комбинированно-
го действия по степени кумуляции должна дополнять оценку по параметрам токсичности (для изоаддитивных веществ этого не требуется).
Напомним, что кумулятивные свойства веществ (а следовательно, и смесей постоянного или относительно постоянного состава) реализуются с наибольшей полнотой в условиях хронических опытов. При этом кумулятивный эффект действия равных долей изоэффективных доз (например, среднесмертельных) неизбежно отражает фактические различия в степени кумуляции веществ и их смесей. В то же время кумулятивные свойства компонентов в составе смесей нивелируются: все компоненты как бы приобретают одинаковую степень кумуляции, присущую смеси как единому целому. Существующие критерии кумуляции позволяют отнести изучаемую смесь и ее компоненты к одной из 4 групп по степени кумуляции (слабая, средняя, сильная и очень сильная). Поэтому характер комбинированного действия компонентов в отношении кумуляции можно установить лишь с учетом ограничений, определяемых указанной группировкой. При интерпретации соответствующих экспериментальных данных принимаем, что степень кумуляции смеси, равная или превышающая кумулятивность наиболее кумулятивного компонента, указывает на потенцирование; равная или меньшая, чем степень кумуляции наименее кумулятивного компонента,— на антагонизм, все остальные варианты — на аддитивность (гетероаддитивность) по степени кумуляции.
Наиболее общими токсикометрическими характеристиками конкретной п-компонентной смеси в целом и каждого ее ингредиента являются значения Ь05о(СН5о), а также совокупность параметров кумулятивности на летальном уровне, включая индекс кумуляции (1к) и среднее время гибели животных (ТЬ50) в острых опытах. Практически ЬО50 и ТЬ5(| рассчитывают на основе зависимостей доза—эффект, время — эффект или доза — время, но по своему токсикологическому смыслу указанные параметры связаны между собой более общей трехмерной зависимостью доза — время — эффект. Соответственно токсичность и кумулятивность представляет собой две составляющие более общей исходной характеристики любого яда [7, 12]. Сказанное относится и к комбинациям веществ, но с той особенностью, что закономерности, определяющие характер комбинированного действия по кумулятивной составляющей и по токсичности, могут складываться по-разному. Следовательно, уже в условиях острого опыта при регистрации летального исхода можно получить две самостоятельные и дополняющие друг друга характеристики комбинированного действия неизоаддитивных веществ, причем теоретически аддитивность, потенцирование и антагонизм по токсичности и по степени кумуляции могут сочетаться в различных соотношениях. Поэтому для неизоаддитивных ве-
7 -
6 -
s -
4 -
3 -2 -_
1 -1-1-1-1-U-1-1 III I_I_I !
/ 1,2 1.4 !£ 1,8 го 2.2 2,4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4
Зависимости доза — эффект при пероральном введении МХА (1), МБХ (2) и смеси МБХ + МХА (3).
По оси абсцисс — логарифмы доз (в мг/кг): по оси ординат — эффект (о пробитах).
ществ вместо 3 типов действия, устанавливаемых по токсичности, необходимо различать 9 вариантов сочетанной (интегральной) оценки по обеим составляющим.
На рисунке представлены прямые летальности белых крыс-самцов при пероральном введении а-метилбензилового эфира 2-хлорацетоуксусной кислоты (МБХ), монохлорацетона (МХА) и их смеси, включающей 75 % МБХ и 25 % МХА. Значения LD50, найденные по L. Miller и М. Tainler [2], составляют соответственно 861,5 (732,9— 990,1), 188,6 (152,5—225,3) и 436,5 (253,2— 619,8) мг/кг. В тех же опытах установлено, что МБХ свойственна сильная кумуляция (1„ = 0,21; TL = 28,5 ч), МХА —слабая (I„ = 0; TL50=12 ч), их смеси — слабая кумуляция (IK=0; TL50 = = 18,7 ч). Параметры кумулятивности указывают на антагонизм по степени кумуляции, а различная степень кумуляции МБХ и МХА — на необходимость оценки их комбинированного действия по токсичности способом 1. Исходя из процентного содержания обоих веществ в смеси, удельные дозы МБХ и МХА в составе LD50 смеси со-
..cv 436,5-76 % ставляют: для МБХ —-= 327,4 мг/кг, для
МХА—109,1 мг/кг. Логарифмам этих доз соответствуют пробиты 1,75 и 3,8, т. е. эффекты индивидуального действия компонентов составляют менее 0,1 и 11,6%. Сумма этих эффектов меньше 50%, что указывает на потенцирование. Таким образом, комбинированное действие данной смеси следует квалифицировать как потенцирование по токсичности и антагонизм по степени кумуляции.
В заключение отметим, что такая оценка комбинированного действия веществ распространяется не только на LD50, но и на все другие эффективные дозы данной смеси (в частности, по-
роговые), выраженные в долях ЬО50. В этом случае она несет такую же смысловую нагрузку, как и понятие изоаддитивности, хотя и не позволяет воспользоваться формулой суммационной токсичности. Однако вопрос о связи ПДК неизо-аддитивных веществ с характером их комбинированного действия требует специального рассмотрения.
Таким образом, предлагаемая методика включает определение токсичности и кумулятивных свойств компонентов и смеси (фиксированного состава) с последующей дифференцированной оценкой характера комбинированного действия компонентов. Особенностью такой оценки является необходимость проверки гипотезы о возможной изоаддитивности действия компонентов, если степень кумуляции компонентов и смеси оказывается одинаковой. При отрицательном результате, а также при отсутствии показаний для подобной проверки характер комбинированного действия веществ определяется параллельно по токсичности и по степени кумуляции с помощью описанных выше методических приемов. Полученная сочетанная оценка способствует решению задач гигиенического регламентирования смесей вредных веществ.
Литература
1. Аверьянов А. Г. //Гиг. и сан. — 1957. — № 8. — С. 64—67.
2. Беленький M. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта.— Л., 1963.
3. Голубев А. А., Люблина Е. И.. Толоконцев Н. А.. Филов В. А. Количественная токсикология.— М., 1973.
4. Каган Ю. С.// Гиг. и сан.— 1973, —№ 12, —С. 89—91.
5. Каган Ю. С., Красовский Г. Н„ Штабский Б. М.// Токсикометрия химических веществ, загрязняющих окружающую среду (Центр международных проектов ГКНТ).- М„ 1986.-С. 104—133.
6. Кацнельсон Б. А., Новиков С. M.//Vиг. и сан.— 1986.-№ 8.-С. 59-63.
7. Красовский Г. Н., Жолдакова 3. И.. Егорова И. А. // Проблема пороговости в токсикологии.— М., 1979.— С. 27—50.
8. Кустов В. В.. Тиунов А. А.. Васильев Г. А. Комбинированное действие промышленных ядов. — М., 1975.
9. Лазарев Н. В. Общие основы промышленной токсикологии. — М.: Л., 1938.
10. Нагорный П. А. Комбинированное действие химических веществ и методы ее гигиенического изучения. — М.. 1984.
11. Федоренко В. И.// Гиг. и сан. — 1986. — Хя П.— С. 54-57.
12. Штабский Б. М.//Там же,— 1973, — № 8. — С. 24—28.
13. Штабский Б. М.. Федоренко В. И. //Там же. — 1986,— № 7.-С. 91—92.
14. Штабский Б. М., Федоренко В. //.//Проблемы охраны здоровья населения и защиты окружающей среды от химических вредных факторов.— Ростов-н/Д., 1986.—С. 155—156.
15. Finney D. 1. Probit Analysis. — Cambridge, 1971.
Поступила 28.01.87
УДК 612.867.3.014.46-08:612.621.1/3
И. N. Костродымов
МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ОБОНЯТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА БЕЛЫХ КРЫС С ПОМОЩЬЮ РЕАКЦИИ ИЗБЕГАНИЯ
ЦОЛИУВ, Москва
В настоящее время поведенческие реакции широко используются при гигиеническом нормировании вредных веществ.
В соответствии с теорией функциональных систем П. К. Анохина [1, 2] «любой поведенческий акт направлен на получение полезного эффекта», а начинается он с афферентного синтеза сигналов, поступающих из внутренней и внешней среды, и сопровождается деятельностью различных анализаторов. В связи с этим в определенных условиях поведенческие реакции могут характеризовать состояние отдельных анализаторов, в том числе обонятельного [4, 6]. Воздействие ряда химических соединений на экспериментальных животных сопровождается изменением обонятельного анализатора, а следовательно, нарушением афферентного синтеза поступающих извне запаховых сигналов и изменением поведенческих реакций [6, 8]. В связи с тем что синтез обонятельных сигналов при действии химических соединений предшествует по времени всем дру-
гим эффектам (токсическому, аллергенному и др.), то изменения в состоянии обонятельного анализатора могут быть наиболее ранним ответом на это неблагоприятное воздействие, поэтому поиск методов оценки его функционального состояния является актуальной методической задачей [3, 5].
В настоящей работе для изучения состояния обонятельного анализатора использован метод, в основе которого лежит поведенческая реакция избегания (РИ) [7]. В разработанном нами методе РИ представляет собой поведенческий акт избегания крысами неблагоприятной запаховой информации. Для оценки состояния обонятельного анализатора с помощью РИ используют 2 затравочные камеры конструкции Р. С. Гильден-скиольда, в одну из которых подается исследуемое пахучее вещество, в другую—чистый воздух. В первую камеру помещают животных опытных, во вторую — контрольной групп. По истечении времени, необходимого для угашения
