CC BY
81
Вайсбергер А.В., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители. МИЛ, 1958.
Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Мир, 1976.
Шарнин Г.П., Левинсон Ф.С., Акимова С.А. и др. А.С. 657025 (СССР). Опубл. в бюл. № 14. 1979.
Bailey A.S., Case J.R. // Tetrahedron. 1958. V.3. P.113-131.
Terrier F., Xiao Lan, Hlaibi Miloude, Halle I.C. // J. Chem. Soc. Perkin Trans.2. 1993. №3. P.337
? М. И. Евгеньев - д-р хим. наук, проф. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ; С. Ю. Гармонов - д-р хим. наук, проф. той же кафедры; А. С. Брысаев - асп. той же кафедры; П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КГТУ.
УДК 543.257.063
М. И. Евгеньев, С. Ю. Гармонов, Л. А. Зайнутдинов МОНИТОРИНГ ГЕНЕТИЧЕСКИ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ АЦЕТИЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С АРОМАТИЧЕСКИМИ АМИНАМИ И ГИДРАЗИНАМИ
Разработан комплекс высокочувствительных и избирательных экстракционноспектрофотометрических методов для мониторинга ароматических аминов и гидразинов в биологических жидкостях организма человека (экстрагент - метилен-хлорид, длина волны 630 нм, аналитический реагент - 4-хлор-5,7-динитробензофуразан). Выявлена взаимосвязь между содержанием гидразина, экскретируемого с мочой, и фенотипом ацетилирования обследуемых. Показана актуальность применения разработанного комплекса методов для обеспечения экологической безопасности при работе с ароматическими аминами и гидразинами.
Применение ароматических аминов и гидразина в народном хозяйстве в качестве компонентов синтеза актиоксидантов, фотографических реагентов, инсектицидов, фунгицидов, взрывчатых и красящих веществ, возможность использования их в резиновой промышленности и при изготовлении пластмасс, а также для получения различных фармацевтических препаратов способствует как хронической, так и острой производственной интоксикации человека указанными соединениями [1,2,3,4]. Использование производных гидразина в качестве лекарственных средств, применяемых обычно длительное время, также создает условия для проявления в ряде случаев токсического действия соединений этого класса [5].
В последние годы предметом интенсивных исследований является изучение роли системы ацетилирования в предрасположенности к канцерогенезу и мутагенезу [6,7,8]. Например, для людей имеющих фенотип медленного ацетилирования характерен более высокий риск заболеваний рака мочевыводящих и верхних дыхательных путей [9]. Это связано с тем, что низкая скорость Ы-ацетилирования способствует к меньшей скорости детоксикации ариламинов в печени, приводя к возрастанию концентрации реакционноспособных промежуточных продуктов в организме. Например, за период производства и применения генотоксичного и мутагенного 1,1-диметилгидразина метаболизм которого находится под контролем ацетилтрансферазы, риск развития злокачественных новообразований у лиц, занятых в этой системе, возрос в шесть раз, а влияние этих заболеваний на общую смертность и трудоспособность увеличилось в 21 раз [10].
Идивидуальная генетическая предрасположенность остается главной и пока мало изученной причиной химической чувствительности организма к токсичному соединению. В связи с этим актуальна задача обеспечения экологической безопасности групп людей, подвергающихся воздействию вышеперечисленных экотоксикантов при использовании аналитических методов оценки генетических
полиморфизмов биохимических систем детоксикации. При этом с медико-экологической точки зрения необходимо выявление и количественное описание зависимостей экспозиция ? доза ? эффект воздействия высокотоксичных веществ на человека [11,12,13].
Целью работы явилась разработка комплекса высокочувствительных и избирательных экстракционно-спектрофотометрических методов для мониторинга ароматических аминов и гидразинов в биологических жидкостях организма человека и оценка генетически детерминированных процессов ацетилирования ароматических аминов и гидразинов.
Результаты и их обсуждение
В качестве биомаркера при проведении химической дозиметрии ароматических аминов и гидразинов в организме человека использовали гидразид изоникотиновой кислоты (изониазид). Мониторинг кинетических параметров кумулятивной экскреции изониазида с мочой позволяет использовать предлагаемый подход как фармакогенетический тест для определения фенотипа ацетилирования конкретных обследуемых [14 ].
Изучено влияние различных факторов на степень извлечения гидразина при его жидкофазной экстракции из биологических жидкостей. В качестве экстрагентов использовали изоамиловый спирт и метилен-хлорид, а также из смеси. Влияние pH на полноту экстракционного извлечения гидразина представлено в табл.1. Подобраны условия пробоподготовки мочи и слюны: для депротеинизации мочи и слюны использовали трихлоруксусную кислоту и центрифугирование в течение 5 мин при 9000 об/мин.
Таблица 1 - Влияние рН на степень извлечения гидразина при жидкофазной экстракции из мочи (длина волны 630 нм)
Экстрагенты
Степень извлечения
С (гидразина) 10-7 С (гидразина) 2?10-7 С (гидразина) 4?10-7
pH 6,86 pH 3 pH 6,86 pH 3 pH 6,86 pH 3
Изоамиловый
спирт - 0,69 0,58 0,8 0,79 0,92
Метиленхлорид 0,45 0,87 0,66 0,95 0,84 0,97
Для аналитических определений гидразина в экстрактах после извлечения был
использован прием получения производных определяемого вещества с 4-хлор-5,7-
динитробензофуразаном [15]:
При этом интенсивно окрашенный продукт аналитической реакции имеет полосу поглощения в дальневолновой области спектра 630 нм (рис.1) и устойчив во времени, что позволяет проводить избирательные и чувствительные определения гидразина в виде динитробензофуразанового производного. Предел обнаружения гидразина составляет 10-7 моль/л. Количество выведенного гидразина определяли по градуировочному графику (А=0,0197?С+0,0285; И=0,9983; п=5). Правильность результатов экстракционно-спектрофотометрического определения гидразина в виде динитробензофуразанового производного отражает метод «введено-найдено» (табл.
2).
Рис. 1 - Спектр поглощения динитробензофуразанового производного гидразина
в метаноле (l=1 см; C = 2,5?10-7 моль/л)
Изониазид при биотрансформации в организме человека образует несколько метаболитов, одним из которых является гидразин [16]. Нами была выявлена взаимосвязь между содержанием гидразина, экскретируемого с мочой, и фенотипом ацетилирования обследуемых. Так, при пероральном приеме пациентами изониазида в дозе 0,45 г при различной активности N-ацетилтрансферазы (т.е. в группах быстрых и медленных ацетиляторов) наблюдалось различное содержание элиминируемого
токсиканта. Если у быстрых ацетиляторов количество экскретируемого с мочой за 6 часов после приема гидразина составляет 12±4 мкг, то у медленных ацетиляторов оно меньше в два раза (табл. 3).
Таблица 2 - Результаты экстракционно-спектрофотометрического определения гидразина в моче в виде 5,7-динитробензофуразанового производного
Введено гидразина, мкг/мл(*103) Найдено гидразина, мкг/мл(*103)
X ± DX
3,16 3,4 ± 0,3
4,2 4,2 ± 0,2
8,5 9 ± 0,5
С экологической точки зрения использование подхода оценки генетически детерминированных процессов биопревращения ксенобиотиков позволяет оценить риск развития неблагоприятного экологического эффекта для здоровья разных людей при мониторинге содержания биомаркеров в их организме для равной экспозиции химических веществ (пестициды, загрязнители атмосферы или воздуха рабочих помещений и др.), благодаря межиндивидуальным фенотипическим различиям. Использование разработанных аналитических методов возможно в ходе проведения профессионального отбора при работе с экотоксикантами, а также для выявления среди обследуемых групп повышенного риска и создания централизованного регистра их генетических полиморфизмов.
Таблица 3 - Результаты мониторинга гидразина в моче обследуемых при пероральном приеме изониазида в дозе 0,45 г
Фенотип ацетилирования Быстрый (n=6) Медленный (n=7)
Масса экскретируемого за 6 часов гидразина, мкг 12±4 3±2
Фракция определяемой дозы, % 0,3 0,0 6
Экспериментальная часть
Спектрофотометрические определения проводились на спектрофотометре СФ-2 6. синтез 4-хлор-5,7-динитробензофуразана проведен доц. Ф.С. Левинсоном по методикам [17,18,19]. В качестве тест-препарата фенотипа ацетилирования использовался изониазид в виде таблеток по 0,3 г фармакопейной чистоты. Фенотип ацетилирования и фармакокинетические параметры метаболизма изониазида определялись в группе обследуемых из 13 человек. Экстракция проводилась в делительных воронках объемом 0,5 л в течение 15 мин. Соотношение объемов мочи и органической фазы при экстракции составляло 10:1 по объему.
Литература
Веллинг Е.И., Преображенская А.А. // Гигиена труда и проф. заболевания. 1960. №
8. С.27-32.
Греков А.П., Малютенко С.А., Корнев К.А. // Химия гетероциклических соединений. 1966. № 3. С. 352-356.
Кулагина Н.К. Токсикология новых промышленных химических веществ М.: Медгиз, 1962.
Ордит Л., Огг Б. Химия гидразина М.: Ин. лит-ра, 1954. 238 с.
Колла В.Э., Бердинский И.С. Фармакология и химия производных гидразина. Йошкар-ола: Марийское книж. изд-во, 1976. 196 с.
Hein D.W .// Toxicology Letters. 2000. V. 112-113. P. 349 - 356.
Lyer L., Ratain M.J. // European J. of Cancer. 1998. V.34. P. 1493.
Raucy J.L. // Toxicology. 1995. V.105. P. 217.
Weber W.W. Pharmacogenetics. New York-Oxford: Oxford University Press, 1997. Мисийчук Ю.И., Терещенко Г.Ф., Лебедев Г.П. и др. // Экологическая химия. 1998.
№7(1). С.42-47.
Hooijschuur E.W.J., Hulst A.G., de Jong A.L. et al. // Trends in Analyt. Chem. 2002. V. 21. P. 116-130.
Goransson-Nyberg A., Fredriksson S.A., Karlsson B. et al. // Arch. Toxicol.
1998. V.72. P. 459-467.
Black R.M., Harrison J.M., Read R.W. // Arch. Toxicol. 1999. V.73. P. 123-126. Евгеньев М.И., Гармонов С.Ю., Л.Ш.Шакирова, В.И.Погорельцев // Хим.-фарм. журн. 2000. Т.34. №11. С.5-8.
Евгеньев М.И., Евгеньева И.И., Исмаилова Р.Н. // ЖАХ. 2000. Т.55. № 10. С. 10381043.
Troy C. Sarich, Mohammed Youssefi, Ting Zhou, Stephen P. Adams, Richard A. Wall, James M. Wright // Arch. Toxicol. 1996. V.70. P. 835-840.
А.С. способ получения 4-хлор-5,7-динитробензофуразана / Г.П. Шарнин, Ф.С. Левинсон, С.А. Акимова, Р.Х. Хасанов. (СССР). Опубл. 1979. Бюл. № 14.
Bailey A.S., Case J.R. // Tetrahedron. 1958. V.3. P. 113-131.
Buncel E., Renfrow R.A. // J. org. Chem. 1987. V.52. P. 103-121.
? М. И. Евгеньев - д-р хим. наук, проф. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ; С. Ю. Гармонов - д-р хим. наук, проф. той же кафедры; Л. А. Зайнутдинов - асп. той же кафедры
