CC BY
14
АИСКУССИИ И ОТКЛИКИ ЧИТАТЕЛЕЙ
удк 615.9.015.7
о методах изучения кумулятивных свойств токсических веществ
Г. Н. Красовский, A.A. Королев, С. А. Шиган
Кафедра коммунальной гигиены I Московского медицинского института
им. И. М. Сеченова
Предложены различные принципы и схемы оценки кумулятивных свойств токсических веществ (К. К. Сидоров), однако почти все они предусматривают оценку кумулятивного эффекта с учетом грубого альтернативного показателя — смертности животных и применения сравнительно больших, близких к смертельным доз вещества. В то же время известно, что кумулятивные свойства вещества зависят от используемых в опыте доз; поэтому неслучайно обнаруживается полное несоответствие между проявлением кумулятивное™ малых доз некоторых веществ по сравнению с большими (группа сверхкумулятивных соединений).
Для того чтобы приблизить наши представления о кумулятивных свойствах вещества к реальным, обычно встречающимся в практике и эксперименте условиям длительного воздействия токсических соединений на организм, кумулятивность, очевидно, нужно оценивать только на уровне пороговых доз вещества. Этому требованию не отвечает даже наиболее распространенный вариант метода оценки кумулятивности Ю. С. Кагана или аналогичный метод Boyd и соавт., предусматривающие изучение кумулятивности в сравнительно длительном эксперименте (2—4 месяца), но с учетом гибели животных, для чего следует использовать большие дозы. Другой вариант метода Ю. С. Кагана, предусматривающий учет функциональных сдвигов и соответственно использование пороговых доз, методически разработан недостаточно и практически мало применяется. Но наиболее существенным недостатком метода Ю. С. Кагана является то, что в основе его лежит одностороннее представление о кумуляции, без учета возможностей возникновения и развития явлений адаптации. Последнее находит свое отражение во многих формулах расчета кумуляции. В самом деле, как оценить кумулятивные свойства вещества, пользуясь этими формулами, если часть животных погибает в первые дни опыта, тогда как оставшиеся живут несколько месяцев, получив за это время не один десяток смертельных доз, или же как рассчитать коэффициент кумуляции по формуле Ю. С. Кагана, если наблюдается такое проявление интоксикации, когда специфический эффект (DE 50) обнаруживается на 2-м, затем на 4-м соответственно других месяцах эксперимента?
Такие случаи нередки в практике, а теоретически для организма характерна именно волнообразная реакция на воздействие веществ в пороговых дозах. Даже в лучшем, по мнению И. П. Улановой и соавт., методе оценки кумулятивных свойств веществ Lim и соавт., так же как и в вариантах румынских авторов (Pastia и соавт.; Gaba и соавт.), дающих возможность в ка-кой-то мере учитывать явления адаптации, используются большие дозы 1/10ld50) и кумулятивность учитывается на основе данных о гибели животных.
Более правильно было бы судить о кумулятивных свойствах сравнительно малых доз вещества не только по явным признакам нарушения жизнедеятельности организма, но и с учетом степени напряжения его компенсаторных механизмов. В то же время известно, что чем ниже пороговые дозы вещества в хроническом эксперименте, тем более выражены его кумулятивные свойства. Поэтому справедливо мнение И. В. СаноЦкого, что о количественной характеристике процесса кумуляции можно судить по отношению порога острого действия яда к порогу его хронического действия. Центр тяжести такого подхода переносится на результаты хронического опыта. Вместе с тем при таком подходе отмечаются практические неудобства, поскольку во многих случаях информацию о кумулятивных свойствах вещества нужно иметь перед постановкой хронического эксперимента. В частности, такая необходимость возникает при выборе наиболее кумулятивного из изучаемых соединений и величин его доз, которые намечается использовать для исследования в условиях хронического опыта.
Возникло предположение, что о кумулятивных свойствах вещества на уровне пороговых доз можно судить и по результатам кратковременного опыта, если использовать адекватные их величине и токсикодинамике функциональные методы исследования. Выбор этих методов был наиболее затруднительным, так как обычный характер исследований с использованием биохимических методов мог оказаться безуспешным. С нашей точки зрения, более оправдано почасовое изучение динамики изменений наиболее чувствительных показателей. При этом предполагалось особое внимание уделить изучению восстановительного периода сдвигаемой функции, что, по мнению Огискгеу, позволяет наиболее четко судить о кумулятивных свойствах вещества. Известно, что почасовые наблюдения следует применять при изучении динамики изменений быстро реагирующих показателей (ферменты). И только в отношении реагирующих показателей (белки крови, фагоцитарная активность лейкоцитов и др.) целесообразно проводить наблюдения по суткам. Наконец, для того чтобы судить о значении повторного введения токсического вещества, представляло интерес также проследить за развитием процессов адаптации, компенсации и декомпенсации функций организма с помощью специфической нагрузки (Г. Н. Красовский и А. А. Королев). Однако все эти предположения нуждались в экспериментальной проверке.
Если методы выбора и подхода к оценке биохимических тестов оставались не полностью выясненными, то о критериях оценки кумулятивности можно было судить с большей определенностью. Очевидно, критерием кумулятивности при всех этих подходах может быть «зона кумулятивного действия» (по аналогии с «зоной хронического действия», по И. В. Саноц-кому), т. е. отношение Ь05о к минимально действующей дозе в кратковременном 2—3-недельном опыте по определению кумулятивных свойств веществ.
Проанализировав материал по гигиеническому нормированию вредных веществ в водоемах, мы установили, что отношение ЬЕ)ьо к пороговой дозе, полученной в результате хронического эксперимента, составляло для малокумулятивных веществ 10—100, для среднекумулятивных веществ — 100—1000 и для немногих высококумулятивных соединений — 1000—10 000. Очевидно, для оценки кумулятивных свойств веществ, полученных в условиях кратковременного опыта, можно ориентироваться на эти показатели, уменьшив их на порядок. Тогда малокумулятивными соединениями следует считать вещества, имеющие отношение ЬС) Б0 к порогу кумулятивного действия,— до 10, среднекумулятивными — до 100, высококумулятивными — до 1000 и сверхкумулятивными—до 10 000.
Эти данные служат ориентирами для выбора доз. Поэтому необходимым условием проведения эксперимента по оценке кумулятивности должно быть одновременное изучение действия вещества не менее чем в 2—3 дозах с интервалами между ними в 5—10 раз, что позволяет полностью перекрыть максимально возможную широту «зоны кумулятивного действия».
Для быстрой оценки кумулятивных свойств вещества с учетом функциональных изменений был проведен эксперимент с использованием динитро-диэтиленгликоля (ДНДЭГ). Как известно, ДНДЭГ не относится к группе соединений с выраженной кумулятивностью, поэтому в эксперименте на белых крысах-самцах при ежедневном пероральном введении испытывались его дозы, равные1/б,, 1/26 и 1/128 ЬО 60(ЬО 60 ДНДЭГ для белых крыс составляла 1250 мг/кг) У животных устанавливалось содержание в крови мет-гемоглобина (И. Тодоров), а также количество эритроцитов, гемоглобина и глутатиона. Для суждения о действии ДНДЭГ на функциональное состояние организма указанные выше показатели определялись однократно, по возможности утром, натощак. Назовем такой подход «общепринятым». Кроме того, проводились динамические почасовые наблюдения: перед очередным
Рис. 1. Содержание метгемоглобина в крови животных, получавших различные дозы (почасовые наблюдения).
/ — 250 мг/кг Р/^и,,); 2 — 50 мг/кг ('/„ ьо,„); 3 — 10 мг/кг ('/,„ ьо10).
Заштрихованная зона — предел нормального содержания метгемоглобина в
крови белых крыс.
введением вещества выявлялись фоновые показатели, затем изучалась динамика изменения этих показателей через 30 мин. 1 */2 и 21/а часа. И наконец, оценивалась степень восстановления указанных функций к моменту следующего введения вещества. Эти почасовые исследования проводились на 1, 10 и 20-й день эксперимента. Специфическая функциональная нагрузка применялась на 10—20-й день эксперимента. Наиболее показательные данные удалось получить при изучении влияния ДНДЭГ на уровень метгемоглобина.
При учете данных по «общепринятому» подходу можно отметить, что с 5-го дня затравки животных V 5 ЬО50 наблюдалось умеренное (0,8—1,5%) повышение содержания метгемоглобина в крови. При х/25 ЬО50 показатели • метгемоглобина были в пределах фона, и только на 11-й день эксперимента наблюдалось повышение их до уровня верхних границ фоновых колебаний. При */125 1Л>В0 не отмечалось повышения метгемоглобина.
В то же время изучение динамики метгемоглобинообразования в часах (рис. 1) даже после первого введения Х/Б ЬО50 ДНДЭГ показало закономерное увеличение содержания метгемоглобина (1—1,2%) через 1х/2—21/гЧаса с нормализацией его к моменту второго введения. Часовые наблюдения за динамикой метгемоглобина после 10-го введения вещества четко выявили куму-ляторный эффект ДНДЭГ в этой дозе, поскольку содержание метгемоглобина через 21/., часа составляло 5,3% и через 24 часа (к моменту следующего введения) продолжало оставаться высоким (2,1%). Однако к 20-му дню отмечалось лишь умеренное повышение уровня метгемоглобина при почасовом наблюдении. Как уже указывалось, при введении V5 ЬО50 ДНДЭГ возникает четкий и закономерный подъем уровня метгемоглобина с норма-
лизацией его ко 2-му введению. Это позволило при выборе дозы ДНДЭГ и определений условий специфической функциональной нагрузки ориентироваться на результаты этого опыта. Применение функциональной нагрузки на 10-й день эксперимента позволило установить проявление кумулятивного эффекта ДНДЭГ при его х/2 5 ГО 50 (рис. 2). Об этом можно было судить по более интенсивному (почти вдвое ) подъему уровня метгемоглоби-на у подопытных животных по сравнению с интактными животными, получавшими ту же нагрузку, и отсутствие нормализации метгемоглобина к началу следующих суток. Такой же подъем при той же нагрузке наблюдался и у животных, получивших 1/186 ЬОБ0 вещества. Однако уже к 21/2 часам отмечалось резкое понижение (почти нормализация) количества метгемоглобина. Такой характер кривой мог обнаруживаться при активизации компенсаторных возможностей организма под действием х/12 5 ЬБ 50 ДНДЭГ к 10-му
Рис. 2. Динамика метгемоглобина после специфической нагрузки у животных, получавших различные дозы динитродиэтиленгликоля. / — контроль; 2 — 10 мг/кг ('/>«« LD,0); 3 — 50 мг/кг ('/ 15 LD,0); 4 —
250 мг/кг ('/. LD „). Заштрихованная зона — диапазон колебания метгемоглобина у контрольных животных после нагрузки (х ±2т).
дню. Предполагалось, что повторное применение функциональной нагрузки на 20-е сутки позволит установить еще более четкие данные для оценки кумулятивных свойств ДНДЭГ. Однако при повторной функциональной нагрузке вовсе не выявился подъем уровня метгемоглобина. Отсутствие эффекта могло наблюдаться в результате выраженного компенсаторного процесса, развившегося вследствие кумулятивного действия ДНДЭГ; возможно также, что это объяснялось непосредственным действием функциональной нагрузки.
Для получения ответа на этот вопрос в серии исследований была применена специфическая функциональная нагрузка только на 20-й день эксперимента. При этом накопление метгемоглобина у подопытных животных не отличаюсь от того, которое выявлялось у интактных животных с той же нагрузкой, хотя у животных, получивших 1/гъ LD50 ДНДЭГ, уровень метгемоглобина был несколько ниже и соответствовал нижней границе колебаний в контроле (см. рис. 2). Эти данные требуют критического отношения к повторной специфической функциональной нагрузке у одних и тех же животных. Существенно и то, что, сопоставляя уровень метгемоглобина на 10-й и 20-й день после нагрузки, можно заключить, что V25 и V125 LD50 ДНДЭГ способствуют развитию резистентности к данному веществу. Уместно отметить, что такой вывод мы вправе были сделать уже на 10-й день эксперимента после первой специфической нагрузки.
На 20-й день знспе-римента
\
Таким образом, о кумулятивном действии ДНДЭГ на организм в испытанных дозах оказалось возможным с большой достоверностью судить не с помощью однократных, обычно принятых приемов исследования, а при использовании метода почасового анализа наиболее чувствительного показателя, особенно в сочетании со специфической нагрузкой. Эти приемы помогли установить, что для повторного введения ДНДЭГ характерно усиление его токсического эффекта, который весьма быстро сменяется процессом развития резистенстности. В кратковременном опыте (10—20 дней) компенсаторные реакции превалируют и развиваются независимо от дозы, хотя при меньших дозах они более ярко выражены. Только применение специфической функциональной нагрузки позволило выявить, что 1/125 ЬО50 является небезразличной для организма животных дозой, хотя действие ее легко и быстро компенсируется. Такое состояние, известное под названием привыкания, рассматривается сейчас как неустойчивое состояние адаптации, и при продолжающемся действии неблагоприятного фактора оно может переходить в фазу декомпенсации. Если такая опасность реальна даже с малой вероятностью, то гигиенические принципы требуют рассматривать подобные изменения как неблагоприятные для организма, а 1/125 ЬЕ)50 считать как действующую дозу.
Переходя к оценке кумулятивности вещества на основании полученных данных, следует рассматривать ДНДЭГ как соединение со средневыражен-ной кумуляцией, поскольку «зона кумулятивного действия» сравнительно невелика, а для вещества более характерна способность вызывать состояние адаптации, чем декомпенсацию. Уместно отметить, что эксперимент дал возможность получить точную информацию о величине пороговой дозы. Если бы перед нами стояла задача выбора доз для хронического эксперимента, то 1/125 ЬО50 можно было бы с уверенностью рассматривать как наивысшую из предполагаемых к изучению доз. Отличие ее от пороговой дозы хронического опыта будет незначительным по крайней мере для мало- и сред-некумулятивных веществ не более чем на порядок. Если пороговая концентрация вещества по органолептическому .показателю или ВПК более чем на 2 порядка ниже установленной в опыте по кумуляции пороговой дозы, то хронический санитарно-токсикологический эксперимент необязателен.
Вместе с тем следует указать на некоторые недостатки данного подхода. Вся информация пороговых доз получена с учетом изменения относительно специфического для ДНДЭГ показателя — динамики накопления метгемо-глобина, а использование в опыте таких неспецифических для вещества тестов, как содержание БН-групп и количество глутатиона, оказалось безуспешным. Это, с одной стороны, ограничивает использование данного подхода только к веществам с известк&шыми токсикодинамическими свойствами, а с другой — требует дальнейших исследований для апробирования неспецифических тестов при оценке кумулятивности. В частности, представляло бы большой интерес применить для этих целей такой чувствительный и неспецифический метод, как метод условных рефлексов. Он принципиально мог бы быть использован даже в сочетании со специфической функциональной нагрузкой при оценке изменений в часах таких показателей условно-рефлекторной деятельности, как величина латентного периода, сила условного и натурального рефлекса и отчасти процент выпадения рефлексов. При этом можно предположить, что однажды отобранная в опыт по показателям высшей нервной деятельности группа животных после окончания эксперимента через определенный срок может повторно и многократно использоваться в подобных опытах.
Результаты исследований позволяют сделать несколько дополнительных замечаний. Весьма полезными оказались наблюдения в часах за динамикой изменений функций организма непосредственно после введения вещества. Даже однократные «общепринятые» приемы биохимических исследований в хроническом эксперименте целесообразно проводить в первые часы после введения вещества. Как установлено, функциональную нагрузку мож-
но применять только однократно, поэтому желательно проводить ее в конце опыта по изучению кумуляции или хронического эксперимента.
Таким образом, рекомендуемый метод открывает возможность по-новому подойти к оценке кумулятивности токсических веществ. Метод нуждается в дальнейшем совершенствовании, однако уже сейчас он может быть рекомендован для оценки кумулятивности веществ с известным (специфическим) характером действия. Сюда относятся фосфорорганические соединения, тяжелые металлы, метгемоглобинообразователи, ингибиторы моноамин-оксидазы и дыхательных ферментов и др.
ЛИТЕРАТУРА
К а г а н Ю. С. В кн.: Фармакология и токсикология. Киев, 1964, в. 1, с. 231. — К р а с о в с к и й Г. Н., Королев А. А. Гиг. и сан., 1969, № 2, с. 23. — С а н о ц-к и й И. В. В кн.: Промышленная токсикология и клиника профессиональных заболеваний химической этиологии. М., 1962, с. 35. — Сидоров К. К. В кн.: Токсикология новых промышленных химических веществ. Л., 1967, в. 7, с. 19.—Уланова И. П., Сидоров К. К-, X а л е п о А. И. В кн.: Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии в химической и машиностроительной промышленности. Харьков, 1966, с. 50. — Тодоров Й. Клинические лабораторные исследования в педиатрии. София, 1966. — Boyd Е. М., A b е 1 М. М., К n i g h t L. M., С a n a d . J. Physiol. Pharmacol., 1966, v. 44, p. 157. — D г u с k г e у H., Arzneimittel—Forsch., 1953, Bd 3, S. 394. — G a -lea V., А г i e s a n M., P о p a L., Formacia (Buc.), 1967, 15, c. 71. — L i m R. R. S., Rink K. G., G 1 a s s H. G. et al. Arch. int. Pharmacodyn., 1961, v. 130, p. 336. - Pas-tia A., I о n i t a N.. M a r d a r e C., Rev. med.—chir. Iasi, 1965, т. 69, с. 705.
Поступила 2/1 1969 г.
ИЗ ПРАКТИКИ
удк 614.777-084.48
обеззараживание воды в колодцах винницы с помощью дозирующих патронов
/
Я. Я. Майструк, Г. И. Конаковский
Винницкая областная санэпидстанция
В последние годы гигиенисты и санитарные врачи уделяют внимание вопросам улучшения качества воды в шахтных колодцах и других источниках местного водоснабжения, которыми пользуется все сельское население. Как отмечают ряд авторов, в некоторых случаях патроны, подвешенные к срубам на леске или веревке, вынимаются местными жителями и разбиваются.
Мы разработали прием, предотвращающий легкое извлечение патронов из колодцев, используя несложный металлический каркас, который вместе с дозирующим патроном опускается на дно колодца и вследствие этого скрыт от глаз как постоянных, так и случайных водопользователей. По желанию дезинфектора или фельдшера патрон с каркасом может быть легко и просто извлечен из колодца с помощью крючка «кошки». Каркас позволяет многократно использовать один и тот же патрон, как предусмотрено инструкцией завода-изготовителя. Кроме того, он защищает патрон от разрушения при ударах ведром в неглубоких колодцах, вода которых часто нуждается в обеззараживании.
Каркас (см. рисунок) изготавливают из обыкновенной или нержавеющей проволоки диаметром 5—8 мм. Вначале заготавливают отдельные части каркаса, а затем их сваривают газовой или электрической сваркой в единое целое. Основание каркаса можно сделать в виде круга, квадрата или равностороннего треугольника. Перпендикулярно к основанию приваривают 4 или 3 прутка с загнутыми по радиусу концами, которые также сваривают в единое целое. Для удержания патрона в каркасе к одному из прутков при-
