CC BY
3
7 Новиков Ю. В., Ноаров Ю. А., Плитман С. И. // Гиг. н сан. — 1980. — № 9. — С. 69—70.
8 Тулакина Н. В., Новиков Ю. В., Плитман С. И., Кочет-кова Т. А. Ц Там же,— 1987, —№ 1, — С. 21—24.
9. Цинцадзе В. С. // Сборник трудов науч.-нсслед. ин-та гигиены труда и профзаболеваний им. Махвиладзе.— Тбилиси, 1973. — Т. 13.— С. 227—231.
10. Школьник М. И., Рахмалева М. //.//Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине. — Ивано-Франковск, 1978.—Ч. 1,— С. 176—177.
11. Элыгинер Л. И., Шафиров Ю. Б. // Гиг. и сан. — 1969.— № 10. —С. 19—24.
12. Burnatowska-H ledin М. A., Major G. И.// Biol. Trace. Eletn. Res. — 1984. — N 6. — P. 531—535.
13. Revis N. /Vf., Major Т. C.. Norton C. V.//S. environ.
Path. Toxicol. — 1980. —Vol. 4, N 2/3. — P. 293—304. 14 Takacs 5. // Munkovedelem. — 1973. — Vol. 19, N 4—6,— P 25—29
15. Troncoso j. 0., Hoffman P. N. //Brain Res. — 1985. — Vol. 342, N 1, —P. 175—178.
Поступила 22.02.88
Summary. When hardness of water is lesS than 2.2 mg^ eq/1 the concentration of arsenic of 0.05 mg/l iand aluminut^P of 0.5 mg/l are regarded as threshold. Subthreshold levels do not exceed 0.01 and 0.1 mg/l, respectively. Silicon concentration of 25 mg/l is absolutely: safe when using water with hardness of less than 2.5 mg-eq/1.
УДК 615.9.015.2.015.12
Л. Р. Аннаева, Р. М. Хвастунов
О ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАРАСТАНИЯ ЭФФЕКТА ОДНОНАПРАВЛЕННОГО СОВМЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ИХ КОЛИЧЕСТВА
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
• Как известно, совместное воздействие двух и более вредных химических веществ на биологический объект вызывает эффект, не обязательно равный сумме эффектов этих веществ при их изолированном действии. При однонаправленном совместном действии двух веществ отклонение эффекта от суммациоиного характеризуют с помощью коэффициента парного взаимодействия /г, который показывает, во сколько раз нарастает (или убывает) фактический эффект воздействия по сравнению с алгебраической суммой эффектов.
Коэффициенты парного взаимодействия определены уже для большого количества пар вредных веществ при различных уровнях их воздействия. Однако экспериментальное определение коэффициентов совместного действия трех и более веществ связано со значительными методическими трудностями, и число таких исследований, выполненных гигиенистами, невелико [1, 6, 8].
Между тем весьма важен вопрос, каким образом связаны коэффициенты тройственного, четверного и т. д. взаимодействия с коэффициентами парного взаимодействия. Установление этой связи позволило бы определять совместное воздействие на организм нескольких вредных веществ путем расчета, избегая трудоемких опытов, и далее осуществлять гигиеническое нормирование вредных веществ в их совокупности.
Целью настоящей работы являлись экспериментальное определение, коэффициентов парного, ípoйcтвeннoгo и четверного взаимодействия и анализ связи между ними для токсичных веществ однонаправленного действия. Имеются теоретические работы [2, 3, 5], в которых рассмотрены способы расчета ожидаемого эффекта множественного взаимодействия для схемы опытов, использованной нами. Однако эти способы основаны на предположении об отсутствии парного взаимодей-
ствия и для достижения нашей цели непригодны. Поэтому анализу экспериментальных даннмх предпослано изложение соответственно модифицированного способа расчета эффекта и коэффициентов множественного взаимодействия, который является теоретической базой анализа. Приводимый способ построен на предположении, что коэффициенты взаимодействия каждой пары веществ не изменяются при воздействии на тот же объект 3-го и 4-го веществ. Сравнивая фактические значения коэффициентов множественного взаимодействия с расчетными, можно судить о законе связи коэффициентов взаимодействия разных уровней.
Эксперименты по воздействию на биологический объект химических веществ проводили с использованием хлорной меди и азотнокислых солей РЬ, 2г\ и Сё. Эти вещества были выбраны исходя из того, что они оказывают однонаправленное действие [4] и достаточно часто встречаются при антропогенном загрязнении водоемов.
Обычно эффект воздействия вредного фактора определяют по значению того или иного физиологического или биохимического показателя у подопытных животных. Однако в многочисленных наблюдениях выявлено, что при этом рассеяние результатов, как правило, велико. У различных животных могут наблюдаться противоположные отклонения одного и того же показателя, и даже у одного животного отклонение показателя может зависеть от многих посторонних фактор^: температуры и влажности воздуха, условий содержания, времени взятия пробы и т. п.
Для того чтобы наиболее строго контролировать условия опыта и получить минимальное рассеяние результатов, в качестве регистрируемого показателя мы выбрали частость (относительную частоту) сохранения репродуктивной способности
(СРС) клеток, культивируемых in vitro, а именно фибробластов китайского хомячка В-14 FAFZ-28 клон 237 и клеток Нер-2 опухоли гортани человека. Количественную оценку эффекта повреждающих факторов по критерию репродуктивной гибели проводили известным методом [9]. При этом подсчитывали число образовавшихся колоний из 100 посеянных на стандартных средах. Концентрации растворов солей металлов (0,5 М1ДК для Си, 0,05 ПДК для Pb, Zn и Cd) были выбраны по данным предварительных опытов так, чтобы при изолированном действии частость СРС составляла 0,7—0,3, что позволяет наиболее уверенно установить изменение эффекта при совместном влиянии.
Рассмотрим способ расчета коэффициентов множественного взаимодействия по коэффициентам парного взаимодействия.
Для краткости вещества, используемые в опытах, будем обозначать буквами А, В, С, D. Для теоретического вывода обозначим вероятности СРС клеток при изолированном действии некоторого вещества, а также при совместном действии 2, 3 и 4 веществ буквой Р с соответствующим индексом, например РА, Рлв, Рлвс, Pabcd (вводя ^¡имволы веществ в алфавитном порядке). Определяемые в опытах оценки вероятности (частости) СРС обозначим такими же символами с индексом ф (от «фактическая») сверху.
Если взаимодействие отсутствует, то вероятность СРС клеток при совместном действии веществ А и В (при суммационном эффекте) может быть рассчитана по формуле:
Рав = РА-РВ- (0
При наличии взаимодействия вероятность СРС может быть как больше (при антагонизме), так и меньше (при потенцировании) величины, рассчитанной по формуле (1), что может быть выражено формулой:
РАв = кАВ-РА-Рв, (2)
где kAB — коэффициент парного взаимодействия веществ А и В, оценку которого можно найти по опытным данным, зная Р%> Р$в.
Если полученное по опытным данным значение клв рано 1, то имеет место суммация вредного действия. Поскольку в формулах использованы величины вероятности СРС (а не ее утраты), то нарастанию вредного воздействия соответствует снижение kAB, т. е. если kAB< 1, то наблюдается потенцирование вредного действия; если kAB>\, то имеет место снижение вредного действия веществ по сравнению с суммацией. <£Для удобства дальнейших рассуждений представим коэффициент парного взаимодеиствия kAB в виде произведения двух коэффициентов — kA/B и kB/A. Пусть первый из них, kA/B, характеризует изменение вероятности СРС под воздействием вещества А, а другой, kB/A, — под воздействием вещества В. Будем считать, что «частное» воздейст-
вие вещества А на клетки изменилось в связи с тем, что на те же клетки оновременно действует вещество В, так что вероятность СРС стала равной:
р А/В = кА/В'Р А- (3)
Здесь кА/в — «частный» коэффициент парного взаимодействия, а косая черта в индексе означает «при учете влияния».
Аналогично «частную» вероятность СРС под воздействием вещества В, изменившуюся под влиянием вещества А, обозначим так:
рв/а — кв/л'рв- (4)
Обратим внимание на то, что коэффициенты «частного» взаимодействия представляют собой условные величины, введенные для удобства рассуждений. Их нельзя определить по данным проведенных опытов. Однако это обстоятельство не говорит о неправильности пути вывода, так как «частные» коэффициенты исчезнут в результирующих формулах (10) и (12). В них участвуют только коэффициенты парного взаимодействия, значения которых можно определить, используя формулу (2).
С использованием введенных «частных» коэффициентов формулу (2) можно представить в виде:
РЛВ = ЬА,В-кВ/А-РА-РВ = СА,В-РА)-(кВ,А-Рв)- <5>
Пусть теперь к веществам А и В добавлено вещество С и для каждой пары этих веществ, будем предполагать, известны все коэффициенты парного взаимодействия кАВ, и составляющие их «частные» коэффициенты:
,1А/В> кВ/А< кА/С' кС/А' кВ/С' кС/В• ^
Если коэффициенты парного взаимодействия не меняются при тройственном взаимодействии, то частная вероятность СРС для вещества А, определяемая ранее по формуле (3), возрастает из-за наличия вещества С еще в кА/с раз, т. е. составит:
РА/ВС = кА/С'РА/В ~ кА/В'кА/С'РА • О)
Аналогичные выражения частных вероятностей СРС могут быть записаны для веществ В и С, и тогда вероятность СРС при совместном действии трех веществ можно записать подобно тому, как это сделано для двух веществ в формуле (5): в виде произведения частных вероятностей:
РАВС~ Р А/ВС ' Р В/АС' Р С/ АВ = (кА/В'кА/С'Рл)Х
Х(кВ/А-кВ/С-РВУ(кС/А-кС/В-Рс)- (8)
Перепишем это выражение так:
РАВС ~ (кА/В'кВ/А)'(кА/С'кС/А)'(кВ/С'кС/в)Х
ХРа-РВ-РС■ (9)
Сравнивая формулы (9), (5) и (2), легко видеть, что произведения в скобках представляют собой коэффициенты парного взаимодействия
кА/в, кА/с и квс, оценки которых можно найти по данным опытов.
Итак, если при тройственном взаимодействии величины кАВ, кАС и квс не меняются, то вероятность СРС при совместном действии трех веществ можно рассчитать по формуле:
РАвс = кАвс-Рл-Рв-Рс = = кАВ.кАС.квС-РА-Рв-Рс, (Ю)
где кЛВс — коэффициент тройственного взаимодействия. Таким образом, в этих условиях
клвс = кАв-кАс-квс. (11)
Проводя аналогичные рассуждения для случая добавления четвертого вещества — О, получим формулу для расчета вероятности СРС при совместном действии 4 веществ [аналогично формуле 10)]:
Рлвсй = кАВсъ-Рл-Ри-Рс-Ро = = кАвкАскАг>квсквоксвРлРцРсРо, ('2)
откуда (аналогично формуле 11):
кАВсъ — кАв-кАС-кАо-квс-кво-ксо- (13)
Фактические значения коэффициентов множественного взаимодействия ¿ляс 11 к<Авсо можно найти ио опытным данным с использованием формул (10) и (12), зная частости СРС при изолированном действии всех веществ и частость СРС при их совместном тройственном или четверном действии. Кроме того, формулы (10) и (12) дают возможность рассчитать оценки вероятности СРС клеток при тройственном и четверном взаимодействии по данным об изолированном и парном взаимодействии вредных веществ. Отметим еще раз, что при этом предполагается неизменность коэффициентов парного взаимодействия.
Теперь перейдем к экспериментальным данным. Здесь будет показано, что получаемые в опытах частости СРС при тройственном и четверном взаимодействии в большинстве случаев выше теоретических значений, находимых по формулам (10) и (12), т. е. вредный эффект совместного действия нескольких веществ при увеличении их количества нарастает медленнее, чем это было бы при постоянстве коэффициентов парного взаимодействия. Сравнение фактических значений коэффициентов множественного взаимодействия ДО' с теоретическими значениями к, найденными по формулам (11) и (13), позволит оценить величину изменений коэффициентов парного взаимодействия при множественном взаимодействии.
В таблице приведены фактические (полученные по результатам опытов) частости СРС и их среднеквадратические отклонения двух линий клеток под влиянием указанных вредных веществ (солей Си, РЬ, 2п, Сс1), взятых по отдельности и во всех возможных комбинациях. Для каждой комбинации веществ частости определены по пяти повторностям. Приведены также теоретические значения этих частостей, полученные по форму-
Экспериментальные и теоретические данные о СРС культуры клеток под воздействием вредных веществ в различных сочетаниях
Вредные вещества и их сочетания % о Я, % | 1 к л-Ф/л
Фибробласты китайского хомячка
Си РЬ 2\\ СА Си -Н РЬ Си + 2 п Си + СА РЬ + гп РЬ + Сс1 211 ф Сс1 76,6 64,5 77,8 58,4 49.3 41.8 72,2 51,0 49.9 55.4 2,8 2,5 1,8 3.2 1.5 1,7 3,9 2.3 2.6 3,0 1,00 0,70 1,61 1,02 1,33 1,22 . «
Среднее 1,15
Си + РЬ + 2п Си + РЬ + Сс1 Си 2\\ + С<1 РЬ -г 2п + С(1 72.3 50.4 47,4 63,2 1,9 1,8 3,9 1,6 27,3 61,6 47,9 48,1 1,88 1,75 1,36 2,16 0,71 2,13 1,38 1,61 2,65 0,82 0,99 1,34
Среднее 1,79 1,47 1,22
Си + РЬ 2п + СА 52,6 3,2 Нер-2 41,5 2,34 1,85 1,2(Й
Си РЬ 2п СА Си + РЬ Си 4- г п Си 4- Сс1 РЬ 4- 2\\ РЬ + Сс1 2п 4- Сс1 87.7 66,6 90,6 58,5 51.8 43,2 44,5 60, 1 43.2 63.3 1,4 2,1 1,7 1,4 3.4 1.5 2,2 1,0 2,1 2,2 0,89 0,54 1,61 1,00 1,11 1,19
Среднее 1,06
Си + РЬ 4~ 2п Си 4- РЬ 4- Сс1 Си 4- 2п 4- Сс1 РЬ 2\л 4- С<3 39.2 60.3 38,0 46.4 1,8 1,7 1,0 1,0 25,4 54,3 48,7 46,6 0,74 1,77 0,82 1,31 0,48 1,59 1,05 1,32 1,54 Ы* 0,78 1,00
Среднее 1,16 1,11 1,05
Си 4- РЬ 4- 2п 4-Сс1 38,0 2,4 31,8 1,23 1,03 1,19
лам (10) и (12), и значения коэффициентов парного и множественного взаимодействия.
Данные, приведенные в таблице, показывают следующее: а) фактическая частость СРС клеток при совместном действии 3 и 4 веществ в большинстве случаев выше ее теоретического значения, рассчитанного в предположении о постоянсУ ве коэффициентов парного взаимодействия. Следовательно, вредный эффект нескольких совместно действующих веществ однонаправленного действия в наших опытах нарастает медленнее, чем это можно было бы ожидать, исходя из эффектов попарного взаимодействия; б) соотношение фак-
тического и теоретического значений коэффициентов тройственного и особенно четверного взаимодействия в среднем больше единицы. Это свидетельствует о том, что значения парных коэффициентов взаимодействия при множественном взаимодействии не сохранялись. Их изменение происходило преимущественно в таком направлении, при котором совместный вредный эффект дейст-
t'ющиx веществ снижался по сравнению с рас-тным; в) в работе [7] было высказано предположение, что эффект воздействия нескольких вредных факторов, оказывающих однонаправленное действие, при увеличении их числа возрастает лишь до определенного предела. Если закономерность, указанная в п. а, при дальнейшем увеличении числа веществ не изменится на противоположную, то, как показывают ориентировочные расчеты по формулам, аналогичным (10) и (12) для большего числа веществ, можно ожидать, что при постановке опытов в указанных условиях этот предел будет достигнут при 5—6 веществах.
Проверка этого вывода является задачей дальнейшей работы.
Литература
1. Григорьева К- В., Зонова И. П.. Горячева И. Г. II Гиг. и сан.— 1984 — № 6, — С. 8—11.
2. Кононов В. Л. //Там же. — 1980. — № 6. — С. 59—61.
3. Нагорный П. Л. Комбинированное действие химических веществ н методы его гигиенического изучения. — М., 1984.
4. Рубинштейн Д. J1. Общая физиология. — М., 1947.
5. Уэбб Л. Ингибиторы ферментов и метаболизм: Пер. с англ.— М„ 1965.
6. Фридлянд С. А., Рублева Ж Н. // Гиг. и сан.— 1958.— № П. —С. 12—16.
7. Хвастунов Р. М. //Там же. — 1985. — № 11, —С. 41—43.
8. Черкинскчй С. Н. //Там же. — 1957. — № 8. — С. 3—9.
9. Packham Е. D., Duxfury С. L.. Mayfield С. Т. // Bull, environment. Contain. Toxicol.— 1982.—Vol. 26. N 6.— P. 739—746.
Поступила 08.04.88
S ti in m a r y. The experiments on the impact of 4 noxious substances (copper, lead, zinc and cadmium salts) were carried out separately and in all possible combinations on 2 pure lines of cell culture. It was found out that a detrimental combined effect grew more slowly than one could expect proceeding from theoretical assumptions. The technique for calculating the maximum effect of the combination of noxious substances was proposed.
Гк 613.648-1 613.646]-07-092.9
Т. И. Левдик, 3. И. Калмыкова, Л. И. Фетисова, И. Б. Ерыгина, А. В. Даценко, И. П. Иванов
ВЛИЯНИЕ ПОНИЖЕННОЙ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА НА ПОВЕДЕНИЕ ПЛУТОНИЯ-239 В ОРГАНИЗМЕ И ЕГО БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
В холодный период года, особенно в отопительный сезон, в производственных помещениях проявляется действие такого неблагоприятного фактора, как пониженная относительная влажность воддуха [4]. Сведения о биологическом действии и йЬведенин 239Ри при ингаляционном поступлении его в организм в условиях повышенной сухости воздуха в литературе отсутствуют. В связи с этим в настоящем сообщении приводятся результаты изучения влияния пониженной относительной влажности воздуха (10—15 %) на систему крови, морфологические изменения в легких и некоторые морфофункциональные показатели реакций легочного и общего иммунитета при поражении
239Ри
Исследования проведены па 180 крысах-сам-цах линии Внстар с начальной массой тела 185 г, из которых 20 животных служили интактным контролем. 120 крыс получили однократно инга-лационно нитрат 239Pu (рН 1,5) в количестве 0,6— 1,у кБк и были разделены на 2 группы. Животных 1-й группы подвергали воздействию пониженной относительной влажности воздуха (10— 15 % при температуре сухого термометра 27± ±0,5 °С), что в дальнейшем описывается как действие сухого воздуха. Животных помещали в климатическую камеру без пищи и воды ежедневно
на 6 ч (по 5 дней в неделю) в течение 4 мес. Животных 2-й группы, получивших 239Ри, содержали при 25—55 % относительной влажности воздуха (при температуре сухого термометра 22±0,8 °С в холодный период), но также без гшщи и воды по 6 ч в день. Животные 2 контрольных групп (по 20 крыс в каждой) находились в климатических камерах при пониженной или нормальной относительной влажности воздуха (адекватный контроль). У животных всех групп определяли массу тела при жизни и селезенки при забое. Из каждой группы животных умерщвляли (под хлор-алгидратовым наркозом — 1 % раствор внутри-брюшинно) по 5—7 крыс через 1, 2 и 4 мес от начала воздействия сухого возуха и спустя 4 мес после его прекращения (в опыте с ^'Ри спустя 8 мес) для радиометрического, гематологического и гистологического исследований. Перед забоем брали кровь из хвостовой вены, после забоя костный мозг из бедра для подсчета клеток. Материал для морфологического исследования фиксировали в 10% нейтральном формалине, заливали в парафин, срезы окрашивали гематоксилином Гар-риса и эозином, метиловым зеленым и пиронином по Курнику. Морфометрические исследования тимуса и селезенки проводили с применением окулярной сетки Автандилова, число тучных клеток
