О РОЛИ ТОКСИЧЕСКИХ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ХИМИЧЕСКОМ КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Общие вопросы гигиены

• ■ • • . дмш " й, _ * , » » | ^ «I „ » -г4 ф в* »4«' ^ м < 4 в #" ^ % в — * »л я ' 1 "'л •

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1991 УДК 616-006.04-02: [615.277.3:614.71-07

М. Г. Шандала, Н. Я. Янышева, Н. В. Баленко, И. А. Черниненко, В. Ф. Бабий

О РОЛИ ТОКСИЧЕСКИХ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ХИМИЧЕСКОМ

КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ

• А ЯкШ " "НРЬ^СМ ' г*- * т ** • *** • 4 ' Ь * ■ ш тЯ V« * 'Г • -•""*»' * • ® —г 1 I Г 4 А * ' - I Щ 9 ^

Республиканский научный гигиенический центр Минздрава УССР, Киев

Проблема первичной профилактики злокачественных новообразований, распространенность которых неуклонно растет, продолжает оставаться актуальной. Успешное решение ее связано с необходимостью оценки онкологического риска от воздействия канцерогенных и модифицирующих факторов в реальных условиях окружающей среды.

Целью настоящей работы явилось изучение особенностей канцерогенеза при действии убикви-тарных химических комплексов, совместно присутствующих в загрязнениях окружающей среды,— бенз(а)пирена (БП), оксидов азота (ЫОх) и фенольных соединений — в зависимости от режима поступления в организм.

Опыт был поставлен на 480 белых беспородных крысах и 785 мышах линии СС57Вг, разделенных соответственно на 12 и 24 группы, из них 6 и 15 контрольных. Испытуемые вещества применяли известными способами [9, 10, 13, 14]: БП и оксиды азота вводили в органы дыхания крысам, БП и фенольные соединения — перорально мышам. Инстилляции веществ осуществляли в различных временных режимах (введение канцерогена одновременно с токсичным ингредиентом, до и после него) в диапазоне доз от высокоактивных до неэффективных при изолированном их действии на организм. Контрольные группы животных получали изолированно канцероген (позитивный контроль), токсичные вещества или растворители при исследуемых режимах.

Оценка модифицирующего действия токсичных компонентов на кацерогенез основывалась на определении частоты возникновения опухолей, времени выявления первой опухоли (11), среднего времени их развития (1;ср) и коэффициента множественности (М)*, который может быть единственным показателем воздействия низких доз модифицирующих соединений [19]. При этом учитывали лишь животных, получивших полную дозу изучаемых веществ. Материалы исследований обрабатывали по методу М. И. Мосткового [11].

* Среднее число опухолевых зачатков на 1 животное с опу-

холью.

Комбинированное поступление БП и токсичных] соединений, так же как и изолированное воз-1 действие канцерогена, обусловило развитие опу-1 холей преимущественно в органах, непосредствен-! но контактирующих с изучаемыми веществами.I Так, при введении БП и 1ЧОх в органы дыхания! в основном наблюдалось развитие доброкачествен-! ных и злокачественных опухолей легких, перораль-1 ное поступление БП и фенолов приводило к разви-| тию опухолей преджелудка. Эти новообразования по гистоморфогенезу были аналогичны индуцируемым изолированным введением БП. Опухоли другой локализации были единичными и по своим структурно-морфологическим особенностям и срокам возникновения не отличались от наблюдаемых в контроле и соответствовали онкологическим характеристикам использованных в опытах линий животных, что дает право отнести их к спонтанным.

Вместе с тем полученные данные показывают, что токсичные вещества при любом пути поступления могут вызывать качественные и количественные изменения параметров бластомогенеза, которые зависят от величины дозы и режима введения их с канцерогеном в организм.

При одновременном воздействии канцерогена и других изучаемых химических веществ в дозах, умеренно токсических и близких к минимально эффективным, отмечена активация канцерогенеза.

Так, ингаляция 1ЧОх на уровне 20-кратного превышения ПДК для атмосферного воздуха (0,87+ ±0,024 мг/м3) усиливала канцерогенное действие дозы БП 2,5 мг, на что указывает достоверное (р<0,05) по сравнению с контролем увеличение частоты опухолей легких и сокращение латентного периода первой опухоли и среднего времени их развития (табл. 1).

Поступление ЬЮХ в тех же концентрациях (0,84ч=0,03 мг/м3) с меньшей дозой БП (0,1 мг) обусловило лишь тенденцию к усилению бласто-могенного эффекта (р>0,05). При воздействии N0,. на уровне их среднесуточной ПДК для атмосферного воздуха в сочетании с минимально действующей (0,1 мг) и максимально неэффектив-

Таблица 1

Развитие опухолей легких у белых беспородных крыс при иитратрахеальиом введении различных доз БП на фоне одновременной ингаляции разных концентраций 1ЧОх

о

Группа животных Вводимые вещества Доза БП, мг Концентрация мох. мг/м3 Опухоли легких, /о Латентный период, мес

добро-качественные злокачественные всего 1. *ср

1-я Интактный

контроль - - 0 2,7 2,7 27

2-я N0, 0,08 0 0 0

3-я N0, 0,81 0 2,6 2,6 27 -

4-я БП 0,02 0 0 0 0 0

5-я БП + ЫОх 0,02 0,08 0 0 0 0 0

6-я БП + МОх 0,02 0,80 2,6 0 2,6 28 0

7-я • • БП 0,1 - 2,7 2,7 5,4 25 30

8-я БП + ЫОх 0,1 0,08 2,6 2,6 5,2 27 30

9-я БП+ЫОх 0,1 0,84 10,8 2,7 13,5 24 28

10-я БП 2,5 11,4 5,7 17,1 18 26

11-я БП+ЫОх 2,5 0,08 11,2 11,1 22,2 17 27

12-я БП+ШХ 2,5 0,87 26,4 11,7 38,2 14 22

Примечание. Здесь и в табл. 2 прочерк — определение

не проводили.

ной (0,02 мг) дозами БП стимуляция бластомоге-неза не обнаружена.

Такая же закономерность выявлена после перо-рального введения мышам БП и фенольных соединений. Одновременное введение фенола (Ф) или орто-крезола (о-К) с БП в эффективных дозах (1 мг) резко повышало канцерогенную активность, причем в большей степени при применении о-К (табл. 2), что характеризовалось наличием метастазов рака преджелудка в легких и средостении (у 42,8% животных). Снижение количества Ф и о-К до 0,02 мг, т. е. до уровней ДПК этих веществ для воды водоемов, не привело к достоверному изменению показателей канцерогенеза по сравнению с контролем.

Иного типа эффект наблюдался при одновременном введении БП в оптимальной (5 мг) и о-К в супертоксической дозе (10 мг). При одинако-

вой частоте развития опухолей у животных при раздельном введении БП и комбинированном воздействии его с о-К различие состояло в поражаемое™ злокачественными новообразованиями. Так, у животных, получавших исследуемый комплекс веществ, рак преджелудка установлен у 13,8 %, при введении БП — у 50 %. Об эффекте торможения свидетельствуют также данные пато-морфологического изучения опухолей. При комбинированном действии этих веществ опухоли были меньшего размера, локализовались только в пред-желудке и имели вид отдельных бородавчатых образований. Микроскопическое исследование показало, что разрастания ракового эпителия не выходили за пределы мышечной оболочки стенки преджелудка. В ранний период на стадии развития папиллом количество опухолевых зачатков у одной мыши колебалось от 4 до 8.

После введения только БП злокачественные опухоли были больших размеров, заполняли весь просвет преджелудка и частично железистого отдела, инфильтрировали всю толщу стенки с образованием бугристых разрастаний на серозной оболочке, распространялись на железистый отдел желудка, прорастали в печень, поджелудочную железу и капсулу селезенки. Количество папилло-матозных зачатков в ранний период у одного животного варьировало от 9 до 15.

Ослабление бластомогенного эффекта обнаружено также при комбинированном действии БП с фенолами в других временных сочетаниях — введении последних до и после канцерогена в дозах, которые активировали процесс канцерогенеза при одновременном поступлении в организм (табл. 3).

Следовательно, симультанное поступление канцерогенного и токсичного вещества в организм представляется наиболее опасным, поскольку при подобном сочетании токсичное вещество оказывает максимально выраженное канцерогенное действие. Причем зависимость доза — эффект наблюдается лишь в определенном диапазоне — от умеренно до минимально действующих, тогда как

Таблица 2

Развитие опухолей преджелудка у мышей линии СС57Вг после одновременного перорального введения БП и фенольных

веществ

Всего, 0/ /0 Доброкачественные Злокачественные

Группа животных Вводимые вещества (доза, мг) /о М 11, нед *ср» нед /о нед 4ср« нед

1-Я БП (1,0) 33,3 28,7 1,4 14,0 21,3 4,6 58,5 58,5

2-я БП (1,0)+Ф (1,0) 72,3 45,5 10,1 13,3 16,5 27,2 24,2 31,3

3-я БП (1,0)+Ф (0,02) 34,7 30,4 2,0 13,0 13,6 4,3 54,2 54,2

4-я БП (1,0)+о-К (1,0) 95,0 60,0 9,6 10,7 16,3 35,0* 23,0 25,2

5-я БП (1,0) +о-К (0,02) 35,0 30,0 1,6 13,5 19,8 5,0 56,8 56,8

6-я БП (5,0) 100,0 50,0 - 50,0 -

7-я БП (5,0)+о-К (10,0) 100,0 86,2 13,8

* У 42,8 % животных, пораженных раком преджелудка, выявлены метастазы в легкие и средостение.

Таблица 3

Развитие опухолей преджелудка у мышей линии СС57Вг при различной последовательности перорального введения БП

и фенольных веществ

Группа животных Вариант режима введения веществ (доза, мг) Всего, /о Доброкачественные Злокачественны

I этап II этап % м 11, нед ^.р, нед о/ /0 11, нед 1ср, нед

1-я

2-я

3-я

4-я

5-я

6-я

БП (1,0)

БП (1,0)

Ф (1,0)

БП (1,0) о-К (1,0)

БП (1,0)

Ф (1,0)

БП (1,0) о-К (1,0) БП (1,0)

33,3 36,8 23,8 25,0 31,8 35,3

28.7 31,6

23.8 25,0 31,8 29,4

1,4

2,8 3,4

1.3

1.4 2,8

14,0 10,0 15,0 17,2 16,2 15,8

21,3 13,3 32,1 17,6

30.1

41.2

4,6 5,2 0 0 0

5,9

58,5

55.7 0 0 0

24.8

58,5

55.7 0 0 0

24.8

супертоксическая доза модифицирующего вещества может вызвать даже ослабление канцерогенного эффекта. В первой ситуации, которая наиболее адекватна реальным условиям, токсичные вещества предопределяют реализацию конечного бластомогенного эффекта, что согласуется с высказываниями ряда авторов [1, 15].

Вместе с тем полученные данные однозначно указывают на этиологическую роль канцерогенов как инициаторов опухолевого процесса и в условиях комбинированного действия, так как при снижении их дозы бластомогенный эффект снижается и на уровне ПДК канцерогена отсутствует даже при действии эффективной дозы модификатора.

Что касается комплекса канцероген — модификатор в больших дозах, то здесь определяющее значение принадлежит канцерогену, а токсичный агент в большей степени влияет на качественные особенности канцерогенеза — прогрессию опухолей.

Данные литературы и собственные исследования позволяют высказать предположения, касающиеся механизмов установленных различий модифицирующего действия токсичных веществ в зависимости от дозовых нагрузок и последовательности применения химических препаратов.

Так, в основе коканцерогенного эффекта фенолов, очевидно, лежит повреждение мембранных структур клетки, являющееся универсальным признаком действия химических веществ на ранних этапах взаимодействия с организмом [3, 7, 8, 20], что благоприятствует резорбции канцерогена, его проникновению к мишеням клетки, а следовательно, и реализации его эффекта. Не исключено влияние фенольных веществ на процессы метаболизма посредством изменения функции микросомальных оксидаз, а также на снижение толерантности к вредным факторам в связи с изменением энергетических процессов [4, 8], обеспечивающих формирование адаптационных реакций и сохранение гомеостаза.

В то же время отсутствие стимуляции канцерогенеза фенолами при предшествующем БП действии, на наш взгляд, вполне закономерно вытекает из особенностей накопления этих веществ в органах и тканях. Поскольку фенолы относятся к слабокумулятивным соединениям [4, 8], под-

вергающимся полному обезвреживанию и выведению из организма уже через 48 ч, вполне логично допустить, что прекращение их введения устраняет комплекс последовательно развивающихся нарушений, способствующих проявлению действия БП.

Вместе с тем этот факт наводит на мысль о том, что комбинированное введение с канцерогеном умеренно и высококумулятивных химических веществ при аналогичных временных режимах может проявиться и по-другому.

Что касается торможения эффекта при последующем за БП введении фенольных веществ,

вызывающих альтернативные изменения в желудке, о чем свидетельствуют данные патомор-

фологического исследования, одной из причин видится включение морфогенетических факторов регенерации. Последние, как было установлено [7, 8, 12], в зависимости от условий воздействия могут не только угнетать канцерогенез, но и способствовать регрессии спонтанных и индуцированных новообразований [16, 18].

Эта же причина лежит, вероятно, и в основе одновременного применения с БП большой дозы о-К, оказывающей выраженное повреждающее действие. Кроме того, возможно определенное влияние о-К и на энергетическую и детокси-цирующую системы клетки, что подтверждают результаты наших исследований, свидетельствующие о повышении содержания металлоферментных комплексов (негемовых железосерных белков, цитохрома Р-450) и свободных радикалов при комбинированном действии больших доз БП (5 мг) и о-К (10 мг) и полученные с применением метода электронного парамагнитного резонанса [12].

Стимулирующий эффект N0^ очевидно, можно объяснить нарушением очистительной функции легких и последующими воспалительными процессами хронического течения. Это, с одной стороны, может благоприятствовать депонированию канцерогена, а с другой — обеспечивать наличие в легких чувствительного к действию канцерогена морфологического субстрата в • виде молодых пролиферирующих клеток эпителия и соединительной ткани [13]. Не исключено также обще-резорбтивное действие, способствующее снижению резистентности и адаптаЦионно-защитных резер-

F

вов, играющих роль в реализации канцерогенного эффекта [2, 5, 6].

Таким образом, характер модифицирующего влияния на канцерогенез определяется путями и режимом воздействия (величина дозы, последовательность поступления в организм) токсичного и канцерогенного ингредиентов, что должно учитываться в процессе гигиенической оценки опасности комбинированного воздействия факторов окружающей среды на население^

Полученные результаты и данные литературы убеждают в необходимости дальнейшей углубленной разработки этого направления исследований. Перспективы его развития мы связываем с решением следующих задач:

— накопление банка данных о факторах окружающей среды, способных модифицировать бластомогенез, индуцированный химическими канцерогенами разных классов, в том числе местного, органотропного и политропного действия;

— получение материалов, характеризующих закономерности проявления модифицирующего влияния токсичных агентов в зависимости от их кумулятивных особенностей при разных дозах и режимах поступления в организм;

— изучение механизмов модифицирующего действия химических веществ;

— поиск математических моделей для описания дозовременных зависимостей действия канцерогенных веществ и модифицирующих факторов;

— поиск краткосрочных тестов для определения модификаторов окружающей среды;

— разработка методических приемов постановки экспериментов и определения риска для человека при комбинированном действии канцерогенных и модифицирующих факторов окружающей среды.

Литература

1. Боговский П. А. // Вести. АМН СССР.— 1977 С. 47—54.

№ 10

3.

4.

5.

6.

7.

8

9

10

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Кавецкий Р. Е. // Реактивность организма и опухолевый рост: Избранные труды.— Киев, 1961.— С. 265—271. Константинова И. Н. // Гиг. и сан.— 1973.— № 11.— С. 16—19.

Костовецкий Я. И., Жолдакова 3. И. // Там же.— 1971.— № 7.— С. 7—10.

Курляндский Б. А., Медведовский А. Г., Машбиц Ф. Д. // Там же.— 1972.—№ 10.—С. 83—85.

Литвинов И. Н., Воронин В. М., Казачков В. И. // Гиг. окружающей среды: Экспресс-информ. ВНИИМИ.—

1981.—№ 10.—С. 1—23.

Медико-биологические исследования в гигиене/Меркурьева Р. Р., Судаков К. В., Бонашевская Т. И. и др.— М., 1987.

Меркулов А. ИСкворцова Р. И. // Гиг. и сан.— 1964.— № 1.—С. 79—80.

Методические рекомендации по исследованию канцерогенных свойств химических веществ и биологических продуктов в хронических опытах на животных.— М.; Л., 1981. Методические рекомендации по экспериментальному обоснованию гигиенических регламентов химических канцерогенных веществ.— М., 1985.

Мостковой М. И. Практикум по вариационно-статистической обработке клинического материала.— Ашхабад, 1954.

Янышева И. Я., Юрковская Т. Н., Береговская Н. И. и др. // Национальный онкологический конгресс с международным участием. 4-й: Тезисы.— София, 1985.— С. 102.

Янышева И. ЯБаленко И. В., Черниченко И. А., Бабий В. Ф. // Гиг. и сан.— 1986.—№ 7.—С. 7—9. Янышева И. Я., Баленко Н. В., Черниченко И. А. и др. // Там же.— 1988.—№ 4.—С. 29—33.

Higginson J., Muir С. S. II J. nat. Cancer Inst.— 1979.— Vol. 63.— P. 1291 — 1298.

Mizell M. И Anat. Ree.— I960.— Vol. 137, N 3.— P. 382— 383.

Sheremetieva E. A. II J. exp. Zool.—

N 1.— P. 101 — 122.

Tsortis P. A„ Eguchi G. // Differentiation.— 1981.— Vol. 20, N 1.— P. 52—60.

Wattenberg L. W. // Cancer Res.— 1975.— Vol. 35.— P. 332—3331.

Yamasaki Ii., Weinstein J. B. // Methods for Estimating Risk of Chemical Injury. Human and Non-Human Biota and Ecosystems / Eds V. B. Vouk et al.— 1985.— P. 155— 180.

1965.—Vol. 158,

Поступила 09.11.89

% •

КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1991

УДК 616.45-02:614.7j-074

Т. И. Бонашевская, И. Н. Беляева, Н. Б. Кумпан, Н. В. Пиртахия

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОЦЕНКА НАДПОЧЕЧНЫХ ЖЕЛЕЗ

В ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва

В связи с тем что организм человека подвергается воздействию комплекса сложных факторов химической, физической и биологической природы, возникла насущная потребность в изучении этих многокомпонентных воздействий, оценке химических и физических факторов окружающей среды. Не менее важной является проблема изучения адаптационных возможностей различных био-

систем, резервов их структурно-функциональной стабильности.

В условиях сложных экспериментальных моде-

лей заслуживает внимания еще один вопрос —

о неизбежности возникновения многомишеневого

#

эффекта в связи со специфической направленностью действия отдельных факторов в составе изучаемого комплекса. Это обстоятельство обу-