CC BY
14
высоким. Гемодинамические расстройства распространялись и на клубочковую зону.
Более длительное (40 сут) воздействие ЭП вызывало новую волиу повышения активности, в основном в пучковой зоне, что характеризовалось повторной редукцией витамина С, гипертрофией ядер и клеток спонгиоцитов. Одновременно сокращались размеры клубочковой и сетчатой зон, что может быть связано с трансформацией клеток клубочковой зоны в пучковую вследствие напряжения железы (Глумова В. А., 1968). Но элементы сетчатого слоя отличались гипофункцией (достоверное уменьшение размеров ядер, появление множества пнкнотнческих и гиперхромных ядер неправильной формы). Отдельные участки верхних отделов коры имели очаги некроза в виде плазмо- и кариорексиса. Кроме того, усиливались сосудистые расстройства и деструктивные изменения, что аналогично продолжительной стимуляции АКТГ и переходу клеток на голокриновый тип секреции (Богданович Н. К., 1974; Чернов И. П., 1979).
Таким образом, установлено, что при воздействии переменного ЭП напряженностью 40 кВ/м в надпочечных железах белых мышей возникают нарушения морфофунк-ционального характера, глубина которых зависит от длительности воздействия. Эту реакцию можно рассматривать как проявление общей реакции напряжения, обычно имеющей фазный характер. Так, если при 5- и 10-суточной экспозиции отмечалось повышение функциональной активности как пучкового, так и клубочкового слоев, то при 20- и 40-суточном — снижение и угнетение гормоно-образования. Кроме того, при всех экспозициях в железах прослеживались преобладание катаболических процессов и очень быстрое снижение резервных возможностей. Это, по-видимому, связано с возрастом животных, так как в эксперименте использованы неполовозрелые мыши и достигавшие половой зрелости в течение эксперимента. При этом в железах происходило не только угнетение функциональной активности, но и углубление деструктив-
ных сдвигов в строме и паренхиме, возникших ранее и сопровождающихся гемодннамическими расстройствами.
Кроме того, наблюдалось угнетение активности сетчатого слоя после его гиперфункции. По мнению Т. А. Обут и соавт. (1973), гормоны этого отдела надпочечников играют важную роль при действии хронического, повторяющегося фактора, вследствие чего происходит смещение обменных процессов в сторону преобладания катаболических. Следовательно, угнетение функциональной активности этого слоя может повлиять на нормальное развитие компенсаторно-приспособительных процессов в организме.
Таким образом, при воздействии ЭП 40 кВ/м в надпочечных железах могут возникать морфологические и функциональные сдвиги, характер которых зависит от длительности экспозиции. При этом в коре надпочечных желез развиваются дистрофия и дисфункция с нарушением гемодинамики.
Литература. Богданович Н. К. — Арх. пат., 1974,
№ 5, с. 53—59. Глумова В. А. Морфофункциональная перестройка надпочечников, щитовидной железы и гипофиза белых крыс при экспериментальной гипотермии. Автореф. дне. канд. Семипалатинск, 1968. Кириллов О. И. Клеточные механизмы стресса. Владивосток. 1973.
Обут Т. А., Павлова С. И., Науменко Е. В. — Изв. Сибир. отд. АН СССР. Серия биол. наук, 1973, вып. 3, № 15, с. 106—109. Соколова М. М.— В кн.: Регенеративные процессы после повреждения в результате ортостаза. Ярославль, 1977, с. 38-55.
Хесин Я- Е. Размеры ядер и функциональное состояние
клеток, М., 1967. Чернов И. П. — Пробл. эндокринол., 1979, № 2, с. 65—70. Пирс Э. Гистохимия. М., 1962.
Поступила 04.11.82
УДК 613.9.076.9.001.»7
В. Т. Мазаев, Ю. М. Медведев
О МОДЕЛИРОВАНИИ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
I ММИ им. И. М. Сеченова
Токсикологический эксперимент в гигиенических исследованиях продолжает быть одним из основных источников информации о взаимодействии организма и химических факторов. В настоящее время, когда требования к точности и достоверности эксперимента повышаются, результаты его служат не только для характеристики изучаемого агента, но и используются для экстраполяции на другие неизучавшиеся, но аналогичные по своим физико-химическим свойствам вещества.
Одним из приемов повышения качества эксперимента является использование принципа моделирования при его проведении. Организовывая и проводя эксперимент, исследователь помимо своей воли занимается его моделированием, однако целесообразно строить модель не интуитивно, а сознательно. Кроме того, построение модели позволяет избежать ошибок в интерпретации результатов эксперимента.
В предлагаемой нами методической схеме моделирования токсикологического эксперимента на первом этапе строится гипотеза исследуемого процесса. Модель рассматривается как упрощенная структурная схема теории взаимодействия химического агента и организма, отражающая лишь исследуемую часть изучаемого процесса. На втором этапе моделирования производится материализация модели. Другими словами, подбирается модель-аналог, позволяющая наиболее адекватно воспроизводить изучае-
мый процесс интоксикации. Чаще всего это осуществляется на экспериментальных животных, в отдельных случаях с соблюдением известных правил и ограничений — на человеке. Следует отметить, что воспроизведение процессов (моделирование их) возможно и с помощью химических реакций, на физических объектах либо ЭВМ. Третьим этапом моделирования в токсикологии является исследование процессов на модели — получение результатов, которые невозможно было бы получить при исследованиях на реальном объекте. Заключительный этап моделирования — проверка адекватности модели, полученной в результате предыдущих исследований, путем сравнения данных моделирования с экспериментальными.
Теоретические представления о моделировании, изложенные выше, использованы нами при моделировании процессов взаимодействия химического агента и живого организма. Была предпринята попытка с помощью модели отразить основные механизмы этого взаимодействия.
В биологии, в частности в токсикологии, при анализе результатов эксперимента доминирует стохастический подход (Балантер Б. И., 1977). Это объясняется выраженной вариабельностью характеристик объектов исследования (лабораторных животных). При этом наиболее распространенной и общепризнанной моделью является нормальное распределение (иногда логарифмически нормальное). При построении этой модели учитывается повы-
Рис. I. Кривая нормального распределения животных по чувствительности к токсическому агенту (/) и ее огива (2). По оси абсцисс — доза; по оси ординат — гибель (в %),
V (Р) = П
1
( = 1
тгр+1 •
1 I \ I
Но оси абсцисс — время затравки;
Рис. 3. Блок-схема модели воспроизведения процессов интоксикации. Объяснения в тексте.
шснная индивидуальная чувствительность отдельных особей, которая приводит к некоторым отклонениям в начальной части кривой распределения от основного закола. Интегрирование функции распределения, т. е. получение огивы процесса, дает упрощенную модель процесса кумуляции токсичного вещества (рис. 1).
Исследование стохастических характеристик процессов на модели нельзя считать достаточным. Несмотря на большую распространенность стохастических моделей, ряд особенностей процессов интоксикации, особенно реакция организма на повторные воздействия химического фактора в низких дозах (концентрациях), не может быть познан с их помощью, поскольку стохастические модели, констатируя закономерность, не вскрывают внутренней сущности процесса. Если рассматривать токсический эффект в виде кривых гибели животных или изменений функциональных показателей, то целесообразно исследовать этот эффект, являющийся интегрированным отражением сложных многоступенчатых процессов интоксикации с помощью детерминированных линейных мультн-кампартментальных моделей токсикокинетики (Соловьев В. И. и др., 1980; Мазаев В. Т., Медведев Ю. М., 1982). Действительно, при введении в организм вещество до наступления токсического эффекта проходит через ряд биологических сред, подсистем организма. На каждом этапе прохождения химического вещества через биологические среды и системы организма можно выделить процессы накопления, частичного выделения и переноса вещества в следующую подсистему. Общее число этапов невозможно определить умозрительным анализом результатов эксперимента. В то же время это легко удается сделать с помощью детерминированной модели. Если каждый этап накопления (переноса вещества) представить как процесс, происходящий в некоторой гипотетической ячейке, то моделью последней явится емкостное инерционное звено с передаточной функцией
1
«7(Р)= Тр+1
(записанной в соответствии с теоремой Лапласа), где р — оператор Лапласа; Т — временная константа (постоянная времени). Временная константа характеризует скорость метаболизма в исследуемой ячейке. Если вещество прошло число К таких ячеек, то передаточная функция много-емкостного звена выразится как произведение:
Рис. 2. Развитие процесса интоксикации при разных соотношениях время затравки — временная константа[(посто-янная времени в случае 1 больше, чем в случае 2) (стрелками показаны условные дни затравки).
по оси ординат — эффект.
Во времени такой процесс описывается суммой экспонент (Мазаев В. Т., Медведев Ю. М., 1982). Применение представленной модели позволяет проанализировать особенности кинетики процесса интоксикации и его механизмы, не прибегая к специальному сложному и трудоемкому эксперименту на животных (Соловьев В. И. и др., 1980; Мазаев В. Т., Медведев Ю. М., 1981). Накопление вещества в мультикампартментальной модели (многоемкостном инерционном звене) может быть изображено в виде диаграмм накопления (рис. 2), которые по существу отражают зависимость время — эффект в условиях экспериментальной пероральной затравки, когда суточную дозу вещества животное получает однократно. По диаграммам зависимости время — эффект токсикологи определяют кумулятнв-ность вещества. Однако следует отметить, что изменение соотношения периодичность затравки — постоянная времени существенно изменяет результат эксперимента, отражающий эффект действия токсичного вещества. При проведении эксперимента на животных не придается большого значения изучению влияния этого соотношения на конечный результат. На ошибочность выводов вследствие этого указано в работе «Гигиенические критерии состояния окружающей среды» (М., 1981). Достаточное для репрезентативного вывода число вариаций периодичности затравки и временных констант практически не может быть реализовано в эксперименте на животных, однако очень легко может быть проиграно на ЭВМ.
Линейные детерминированные модели токсикокинетики дополняют стохастические модели, каждая вносит свой вклад в познание процесса интоксикации.
Модели процессов токсикокинетики, отражающие факт возможного выведения части вещества из организма, свидетельствуют о необходимости рассмотрения концентрации вещества, находящегося в организме, как функции времени С (0; учет же только вводимого в организм количества вещества не дает представления об истинном содержании его в организме. Математическое выражение дозы вещества, накопленного в организме при затравке в экспе-
I
рименте, записываются через интеграл О = [ С (() Ш,
0
где С(/) — изменение концентрации в исследуемой системе организма. Приближенно интеграл можно заменить \
суммой 0= У С,--Л/, где С/ — концентрация вещества
в 1-е моменты времени. А/ — интервалы времени между измерениями. Для линейных моделей характерно, что эффект не зависит от интенсивности воздействия. Процессы же токсикокинетики существенно зависят от дозы введенного токсичного вещества, т. е. процесс взаимодействия организма и химического вещества протекает нелинейно, что должно быть учтено при моделировании процессов.
Построение единой модели, отражающей влияние количества поступающего вещества (в связи с его нелинейным действием), является наиболее трудной задачей. Для ряда оловоорганических веществ нам удалось установить
следующую закономерность: У (<) = У0 е~" уо '1 где У(/) — эффект интоксикации, развивающийся во времени; У0—значение исследуемой функции к началу эксперимента; £> — доза вводимого вещества как параметр, влияющий на эффект интоксикации; —а — постоянный коэффициент. Данное уравнение позволяет связать результаты подострого и хронического экспериментов и прогнозировать течение и результаты хронического эксперимента (Мазаев В. Т., Медведев Ю. М„ 1982).
Из сказанного следует, что токсикологический эксперимент необходимо дополнять исследованиями на модели.
На результат эксперимента независимо оказывают влияние стохастическое распределение животных по чувствительности, процессы токсикокинетики с различными временными характеристиками, соотношение периодичность затравки — временные константы, нелинейная зависимость от дозы вводимого вещества кинетики процессов. В наших исследованиях каждому влияющему на результат эксперимента фактору соответственно ставится блок модели. Блок-схема модели для воспроизведения Токсикологического процесса на ЭВМ в целом представлена на рис. 3.
В нее входят блок генератора затравки 1, с помощью которого возможно задавать как интенсивность (дозу), так и периодичность затравки, блок многоемкостного инерционного звена 2, в котором возможно изменять как временные константы, характеризующие инерционность процессов, так и число звеньев в блоке, блок нелинейности 3, учитывающий влияние дозы затравки на процесс интоксикации, стохастический блок 4 со случайным выбором коэффициента чувствительности к воздойствию химического агента, блок 5, определяющий изменения по множеству моделируемых особей, и блок сумматора б для получения
огивы как конечного результата моделирования. Каждый из блоков модели обладает определенными указанными выше свойствами, изменение параметров каждого блока приводит к изменению результатов моделирования. Подобное влияние на ход эксперимента оказывают и биологические системы с описанными нами с помощью модели свойствами.
Предлагаемая схема не является исчерпывающей, и дальнейшие поиски факторов, влияющих на результаты токсикологического эксперимента, продолжаются.
Литература. Балантер Б. И. Вероятностные модели в физиологии. М., 1977, с. 33—54. Гигиенические критерии состояния окружающей среды.
М.. 1981, т. 6, с. 28-204. Мазаев В. Т., Медведев Ю. М. — Гиг. и сан., 1981, № 6, с. 75—76.
Мазаев В. Т., Медведев 10. М. — В кн.: Эффективность мероприятий по санитарной охране окружающей среды. Пермь, 1982, с. 34—35. Соловьев В. И., Фирсов А. А., Филов В. А. — Фармако-кинетика. М„ 1980, с. 35—293.
Поступила 19.10.83
УДК 613.298:[678.4:547.562.2
Л. П. Новицкая, Н. Ф. Казаринова, Е. Н. Черненькая, В. В. Станкевич,
Т. С. Мовшиц
О МИГРАЦИИ ПРОДУКТОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ИНГИБИТОРОВ ИЗ КАУЧУКОВ И РЕЗИН, ПРЕЗНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ КОНТАКТА С ПРОДУКТАМИ ПИТАНИЯ
И ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ
ВНИИ гигмевы и токсикологии пестицидов, полимерных и пластических масс, Киев
Для предохранения от преждевременной деструкции полимерных материалов, предназначенных для контакта с продуктами питания и питьевой водой, применяются малотоксичные антиоксиданты из группы стерически затрудненных фенолов (Маслова И. П., 1981).
Известно что в процессе ингибирования деструкции полимеров антиоксиданты окисляются с образованием новых химических соединений, контроль за уровнем миграции которых не производится. В связи с этим нами изучена миграция продуктов превращения агидо-ла-5 (3,3',5,5'-тетратретбутил-4,4'-диоксидифенила), ЛЗ ТБ-3 |бис-(3,5-дитретбутил-4-оксибензил)-сульфида 1 и алкофена БП (2,6-дитретбутил-4-метилфенола), приведенных в таблице.
Образцы каучуков и резин, стабилизированных указанными антиоксидантами, настаивали в воде, растворах органических кислот (0,3 и 3% молочной, 2% уксусной +2% №С1, 2% лимонной), 20% спирте и гексане в течение 1,24 и 72 ч при 20, 40 и 100 °С при соотношении площади контакта образца и объема раствора 1:2 и 1:10. Исследования проводили с использованием хроматографии в тонком слое сорбентов. Анализируемые растворы дважды экстрагировали хлороформом при соотношении объема экстрагента и пробы 25:100. Объединенные экстракты концентрировали путем отгонки растворителя до небольшого (0,3—0,4 мл) объема, после чего наносили на хро-матографическую пластинку, покрытую тонким слоем одного из сорбентов: снликагель — гипс, оксид алюминия— гипс (Ахрем А. А., Кузнецова А. И., 1964), или пластинку «силуфол> и хроматографировали в закрытом стеклянном сосуде, на дно которого наливали растворитель. При исследовании гексановых вытяжек для анализа отбирали аликвотную часть вытяжки (1/10 или 1/100 пробы). Рядом с пробой на пластинке хроматографировали растворы-свидетели — антиоксиданты и предполагаемые
продукты их превращения в виде растворов в хлороформе или гексане (100 мкг/мл).
После удаления паров растворителя хроматографи-ческие пластинки опрыскивали одним из специфических проявляющих реагентов. Антиоксиданты и продукты их превращения обнаруживались в виде интенсивно окрашенных пятен через 5—30 мин после опрыскивания хромато-граммы. 3,3',5,5'-тетратретбутнлзамещенные дифенохннон и стальбенхинон обнаруживались в виде желтых пятен без проявления. После опрыскивания 2,4-динитрофенил-гидразином окраска стильбенхинона усиливалась при нагревании хроматограммы в течение 10—15 мин при 120 °С.
Идентификацию веществ на хроматограмме и количественную оценку проводили путем сравнения окраски, Я/ и размера пятен в пробе с окраской, К/ и размером пятен, нанесенных рядом свидетелей.
Описанный метод хроматографического анализа позволяет раздельно определять 0,005—0,1 мг антиоксидан-тов и продуктов их превращения в 1 л пробы. Минимально обнаруживаемое количество веществ на хроматографи-ческой пластинке 0,3—1 мкг. Точность предлагаемого метода при количественной оценке по площади пятна 8—9%, при визуальном сравнении размеров и интенсивности окраски проб и свидетелей 14—17%.
Данный метод использован нами при саннтарно-хими-ческом анализе образцов каучуков СКИ-ЗП и СКИ-ЗНТП, стабилизированных 1,1% агидола-5, 1.1% ЛЗ ТБ-3, 0,8% алкофена БП, и резин на их основе.
Изучение миграции указанных антиоксидантов и продуктов их превращения в воду и модельные среды, имитирующие молоко, мясо, консервы, растительное масло и другие продукты питания, показало, что наиболее интенсивное выделение всех веществ происходило в гексан и модельные среды, содержащие спирт.
