CC BY
6
f
ф
Таблица 4
Сопоставление данных, полученных в натурных и экспериментальных условиях
. * • Уровень
достоверности
Результаты экспе-
натурные римен-
данные тальные
данные
Функциональные изменения в яичниках: менструальной функции - эстральной функции длительности менструального цикла длительности астрального цикла продолжительности менструаций продолжительности стадии эструса Нарушение эмбрионального развития: масса тела плодов масса тела плодов крыс рост новорожденных длина тела плодов крыс частота мертворождаемости общая эмбриональная гибель плодов крыс -
+ + + + + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + +
+ +
Примечание. + + + р < 0,01; + +р< 0,05.
свидетельствовало о сильной степени влияния фактора А на результативный признак. Оно оказалось очень значительным — 82,9 % от действия всей совокупности. В то же время вклад фактора В оказался незначительным, но достаточно достоверным.
Аналогично проводили дисперсионный анализ с учетом
влияния водного фактора и образования беременных женщин, результаты которого показали, что доля влияния первого была высокодостоверна и составляла 68,4%, а второго — 3,5%. Таким образом, проведенное исследование дало четкие и репрезентативные результаты.
На заключительном этапе было проведено сопоставление данных, полученных в натурных и экспериментальных условиях (табл. 4).
Данные, приведенные в табл. 4, указывали на полное совпадение результатов по целому ряду показателей, характеризующих функциональные изменения в яичниках и нарушения эмбрионального развития как у экспериментальных животных, так и у обследованной группы населения.
Разработанная методическая схема установления влияния антропогенного загрязнения водных объектов на здоровье населения на примере эмбриоэффектов позволяет экспериментально обосновать целенаправленный выбор контингентов населения, критериев оценки состояния здоровья последних с последующим использованием этих критериев в качестве основных при оценке эффективности разрабатываемых сани-тарно-охранных мероприятий.
Литература
1. Игнатьева Р. К. Вопросы статистики недоношенности.— М., 1973.
2. Плохинский И. А. Дисперсионный анализ.— Новосибирск, 1960.
3. Поляков Л. Е. Статистические методы исследования в медицине и здравоохранении.— Л., 1971.
4. Элис Ю. // Вопросы гигиенического нормирования при изучении отдаленных последствий воздействий промышленных химических веществ.—М., 1972.— С. 107—119.
5. Apgar V. И Curr. Res. Anesth.— 1953.—Vol. 3, N 32.— P. 260.
Поступила 18.05.89
КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1990
§
УДК 614.777:574.635
Н. В. Зайцева, 3. И. Жолдакова, М. Б. Степанова, В. Ю. Малков, Д. А. Гимерверт
ГУ
МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
ЕСТЕСТВЕННОГО САМООЧИЩЕНИЯ ВОДОЕМОВ
Пермский политехнический институт; НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
' Развитие методов ускоренной регламентации вредных веществ в воде водных объектов выдвигает задачу дальнейшего совершенствования методических подходов к изучению и прогнозированию влияния химических соединений на процессы самоочищения водоемов. Определенные перспективы в этом направлении открываются в связи с повышением уровня химико-аналитического обеспечения гигиенинеских исследований по обоснованию ПДК вредных веществ в воде водных объектов [1 ].
В настоящей работе предпринята попытка использования приемов экспериментального и математического моделирования зависимостей концентрация вещества — убыль кислорода — время для определения пороговых концентраций (ПКсан) по влиянию вредных веществ на кислородный режим водоема. Данные исследования сопоставляли с результатами, полученными традиционным методом [3].
Известно [2], что кинетические модели изменения концентрации кислорода в опыте и контроле и убыль биохимически окисляемого вещества в концентрации ПКсан могут быть описаны экспоненциальным уравнением 1-го порядка:
С°_0=е-*.<,
-хг/
с
к—0:
(1)
С
К—К
Ск°-к - е-
С
В
е— х3/
(2) (3)
где Ск_0 и Ск_к — содержание кислорода в опыте и контроле соответственно, мг/л; Св — содержание вещества в опыте, мг/л; С°_0 и С°_к—исходная концентрация кислорода в опыте и контроле, мг/л; С° — исходная концентрация вещества в опыте, мг/л; / — время, сут; Х|, Х2, хз — константы скорости убыли кислорода в опыте и контроле и вещества соответственно.
Для прогнозирования параметров процессов убыли кислорода, моделируемых в эксперименте в присутствии нормируемого в воде соединения, нами рассмотрена взаимосвязь между концентрацией вещества при изолированном присутствии и содержанием растворенного кислорода. Используя уравнения (1) и (3) для любого момента времени, была получена зависимость (4):
(4)
на уровне где
А
Г°
в
С°_0Хз/Х|
(5);
В
Хз
XI
(6).
Убыль кислорода £/(/) в любой момент времени рассчитывали по уравнению (7):
Таблица 1
Таблица 2
Влияние аминосоедииеиий на процессы потребления кислорода
Вещество Концентрация, м г/л Время, С\'Т чф ^К—О' мг/л Убыль кислорода, мг/л Убыль вещества, мг/л
ЭОТ 2,55 0 8,73
5 7,83 0,15 0,02
10 7,19 0,22 0,59
15 7,10 0,50 0,61
20 6,71 0,74 0,66
14 0 8,86 —
5 8,08 0,18 4,52
100 7,52 0,38 5,90
15 7,20 0,54 6,10
20 7,11
ЭМТ 2,05 0 8,76 — —
5 7,76 0,19 0,06
10 7,74 0,19 0,09
15 7,09 0,52 0,13
20 6,89 0,60 0,42
10,42 0 8,76
5 8,72 2,00 0,01
10 7,74 3,30 0,02
15 7,12 3,58 0,02
20 6,90 3,73 0,19
МА 3,13 0 9,73 —
5 8,22 0,32 0,43
10 7,70 0,36 0,52
15 7,65 0,68 0,68
20 7,30 0,71 0,83
16 0 9,93 - —
5 8,27 0,35 0,3
10 7,73 0,5 1,0
15 7,76 0,51 1,1
20 7,32 0,85 1,1
ЭА 17,16 0 9,75 ■■ -
5 8,23 0,37 0,66
10 7,58 0,41 1,49
15 7,29 0,55 2,21 -
0 2 к • *> 20 7,23 0,82 2,21 , • • ъ л \
47,5 0 9,93 - ___
5 8,03 0,53
10 7,49 0,75 4,9
15 7,53 0,88 3,0
20 6,94 1,05 3,3
МТ 4,2 0 9,96 - -
5 4,04 3,71 3,22
10 2,43 5,51 3,30
15 0,87 5,93 3,40
20 0,85 7,89 3,43
9,7 0 9,35 - -
5 5,91 2,23 1,25
10 1,42 5,82 6,47
15 0,97 6,75 7,18
20 0,69 7,03 7,41
и (1) — Ск„ к Ск_0— ск_ • е~Х2' - -к С0 -е~Х| к—о с (7)
Исходя из того что в начальный момент времени (/=0) убыль кислорода равна 0, принимали С°_0=С°_К=С°.. Отсюда убыль кислорода записывали в виде следующего уравнения (8):
£У(0 = СЛе
х2/
. — Х|/
(8)
В соответствии с «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения» (№ 1840) величина полного биохимического потребления кислорода (БПК) для водоемов хозяйственно-питьевого назначения не должна превы-
Кинетические уравнения процессов биохимической убыли
аминосоединений
Вещество
Концентрация, мг/л
Кинематические модели убыли
вещества
кислорода в опыте
МА
мт
ЭА
ЭОТ
эмт
«3,13 16,0
4,20 9,71 17,16 47,5
2,55 14,00
2,05 10,42
3,02е-о.°14>
15,9е—0.004/
9,19е—0,013/
9,ЗЗе-°.°14'
2,42е 9,84е 17,Обе 47,8е
0,072/ 0,082/ 0,008/ 0,004/
8,57е 9,03е 9,20е 9,26е-
-0,129/ -0,141/ -0,014/ 0,016/
2>55е-о,017/
12,11 е—0,028/
2,1 Ое—0,01 о/ 9,66е 0,022/
8,48е о,012/ 8,64е-°-011'
8)48е-о,оп/
8,95е—°'014/
шать 3 мг/л. При этом, учитывая ход процессов самоочищения воды от органических веществ естественного происхождения на фоне химического антропогенного фактора, на биохимическое окисление собственно регламентируемого соединения должно быть израсходовано не более 1 мг/л кислорода [3]. Исходя из этих соображений, подставив допустимую величину убыли кислорода, пошедшего на окисление исследуемого вещества, в уравнение (8), получили следующую формулу:
С?
1
-Хо/
И,/
е —е
Величина определяется начальным уровнем содержания растворенного в воде кислорода в эксперименте (не менее 7 мг/л по условиям насыщения исходной разводящей воды и требованиям санитарных норм к уровню растворенного кислорода не менее 4 мг/л). Таким образом, формула для расчета начальной концентрации вещества имеет следующий вид:
Вычисленная величина С° и являлась оценкой такого начального содержания веществ в воде, при котором убыль кислорода на 20-е сутки в опыте по сравнению с контролем составляла 1 мг/л, что соответствует пороговой концентрации исследуемого вещества (ПКсан) по влиянию на БПК.
Изложенные методические подходы были апробированы на примере 5 аминосоединений бензольного ряда: Ы-этилортото-луидина (ЭОТ), Ы-этилметатолуидина (ЭМТ), Ы-метилани-лина (МА), Ы-этиланилина (ЭА), метатолуидина (МТ) — табл. 1. При этом в опытах, выполненных по традиционной схеме, были получены величины ПКсан, которые для перечисленных выше веществ составили соответственно 3, 2,2, 3, 15 и 0,68 мг/л.
Результаты исследований показали, что процессы убыли этих веществ и кислорода подчиняются экспоненциальному закону 1-го порядка. Полученные кинетические уравнения представлены в табл. 2.
Таблица 3
Прогнозируемые и экспериментально установленные значения ПКсан (в мг/л) исследованных аминосоединений
Вещество Точечная оценка Доверительный интервал Фактическое значение
нижняя граница верхняя граница
МА 4,34 3,21 4,85 3
МТ 0,79 0,54 1,23 0,68
ЭА 20,05 13,14 22,38 15
ЭОТ 3,95 2,9 4,15 3
ЭМТ 3,21 2,12 3,84 2,20
Оценка прогнозных значений ПКсам выполненная в
соответствии с изложенными методическими подходами, осуществлена по нижней границе доверительного интервала (табл. 3).
Высокая сопоставимость данных, полученных на основе математического моделирования закономерностей кинетических процессов убыли веществ и растворенного в воде кислорода, с результатами традиционных опытов позволяет расширить возможности прогнозирования при высокой надежности результатов и существенном снижении трудоемкости и длительности экспериментов.
Литература
1. Айзатуллин Т. А., Лебедев Ю. М. // Итоги науки и техники. Общая экология. Биоценология. Гидробиология.— М., 1977.— Т. 4.— С. 8—74.
2. Леонов А. В., Айзатуллин Т. А. // Там же.— С. 75—137.
3. Методические указания по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов.— М., 1976.
• • • А
|
Поступила 10.03.89
КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1990
УДК 615.916.117.5:546.171.5J.074
К. А. Маркосян, Н. А. Пайтян, А. X. Авакян, Р. М. Налбандян
ЦИТОХРОМОКСИДАЗА КАК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ УСКОРЕННОЙ
ОЦЕНКИ ТОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОИЗВОДНЫХ ГИДРАЗИНА
Институт биохимии АН Армянской ССР, Ереван
Для разработки методов ускоренного нормирования химических соединений в различных объектах немаловажное значение может иметь использование таких систем in vitro, которые позволяют быстро оценивать и прогнозировать токсические свойства изучаемых соединений. В последние годы в этом направлении проводятся многочисленные исследования с микросомальной системой цитохрома Р-450 из печени [3]. Менее изучен терминальный компонент дыхательной цепи митохондрий — фермент цитохромоксидаза (ЦХО). О возможности использования ЦХО в качестве такой модели свидетельствует тот факт, что в условиях in vitro гидразин ингибирует реакцию восстановления молекулярного кислорода, катализируемую ЦХО [2]. Кроме того, в этих же условиях некоторые производные гидразина, используемые в качестве регуляторов роста растений, также ингибируют ЦХО.
Целью настоящей работы явилось изучение влияния ряда производных гидразина — регуляторов роста растений — при их пероральном введении крысам на активность ЦХО из митохондрий сердца, определяемую после экстракции фермента.
Эксперименты проводили на белых беспородных крысах-самцах массой 200±250 г. Животным опытных групп (в каждой группе по б крыс) пероральным путем в дозах [/ь LD50 однократно вводили гидрел (бис-кислый 2-хлорэтилфосфоново-кислый гидразиний, LD50 2200 мг/кг), дигидрел (бис-кислый 2-хлорэтилфосфоновокислый диметилгидразиний, LD50
3350 мг/кг), ДЯК (N.N-диметилгидразид янтарной кислоты, LD50 10 000 мг/кг), ГМК-Na (натриевая соль гидразида малеи-новой кислоты, LD5o 15 000 мг/кг) и квартазин [хлорид Ы,М-диметил-(р-хлорэтил)гидразиния, LD50 3400 мг/кг]. Кроме того, в 6-месячном хроническом эксперименте животным вводили ДЯК в дозах 1/1000 и 1/10 000 LD50. Контрольная группа также состояла из 6 крыс.
Митохондрии получали из сердца крыс, декапитирован-ных через 4 ч после однократного введения препаратов, но методу [4]. Суспензии митохондрий приводили к одинаковой концентрации белка путем разбавления 0,25 М сахарозой, используемой при получении митохондрий. Затем отбирали равные по объему аликвоты суспензий и из них 2 % холатом в натрийфосфатном буфере (рН 7,4) экстрагировали ЦХО. Мембранные фракции осаждали центрифугированием при 60 000 g в течение 1 ч. Содержание белка в суспензиях митохондрий и надосадочных растворах, полученных после осаждения мембран, оценивали по методу [5]. Цитохром с получали из сердца крупного рогатого скота, как было описано ранее [1]. Концентрацию цитохрома с определяли, исходя из миллимо-
ЛЯрнОГО коэффициента ЭКСТИНКЦИИ Де550(восст.-окисл.)> Рав"
ного 21 [6].
Ферментативную активность ЦХО определяли по поглощению кислорода на кислородном анализаторе фирмы «Вескшап» (Австрия) модель 0260, снабженном самописцем
Влияние производных гидразина на активность ЦХО in vitro
Производное гидразина
% ингибировання
Гидрел Дигидрел ГМК-Na Квартазин
ДЯК ДЯК
30 30 30 30 10 20
0 0 0 0
25 50
Примечание. Концентрации цитохрома с и ЦХО составляли соответственно 5,4-10~5 и 2,8'.Ю-"7 М.
■ . Ш* • Ш
* р ^ ^ t •• «Omniscrile» («Вескшап»), при помощи электрода Кларка в термостатированной 2-миллиметровой ячейке при 25 °С в 50 мМ натрийфосфатном буфере (рН 7,0) в присутствии 100 мкМ ЭДТА.
Из полученных результатов следует, что однократное введе-4 ние крысам гидрела, дигидрела, ГМК-Na и квартазина не влияет на активность ЦХО. Однако, как видно из рисунка, ДЯК на том же уровне воздействия ингибирует активность фермента примерно на 45 %. В то же время этот препарат
в низких дозах ('/moo и '/юооо LD50) в хроническом эксперименте практически не влияет на цитохромоксидазную реакцию. Полученные данные совпадают с результатами изучения общетоксического действия ДЯК при установлении его гигиенических нормативов.
Приведенные данные острых опытов показывают, что из исследованных производных гидразина лишь ДЯК влияет на терминальный фермент дыхательной цепи митохондрий — ЦХО.
Исследование влияния производных гидразина на кинетику цитохромоксидазной реакции в опытах in vitro позволили установить, что из рассмотренных производных гидразина
Влияние производных гидразина на цитохромоксидазную реакцию.
По оси ординат — относительные величины скоростей поглощения кислорода при окислении восстановленного цитохрома с цитохромокси-дазой (в %) по отношению к контролю. 1 — гидрел; 2 — дигидрел; 3 - ДЯК; 4 — ГМК-№; 5 квартазин.
W0
60
20
4-
4-
/
