CC BY
9
2. Защитный эффект зависит от срока введения антиметаболита перед рентгенооб-лучением.
3. Отмечены видовые различия в защитном действии азагуанина на выжива емость,. среднюю продолжительность жизни и уровень лейкоцитов крови облученных мышей и крыс.
4. Установлена ЬБ6о азагуанина на белых беспородных мышах. Показано отсутствие его влияния на артериальное давление и дыхание котов. Азацитидин обладает выраженной токсичностью у мышей.
ЛИТЕРАТУРА
Беленький М. Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Рига, 1959. — Рейхард П. В кн.: Нуклеиновые кислоты. М., 1957, с. 223. — У р б а х В. Ю. Биометрические методы. М., 1964. —Abrams R., Arch. Biolchem.,. 1951, v. 33, p. 436. — Balis M. E. et al. J. Am. Chem. Soc., 1951, v. 73, p. 3319. — Bennett L. L. et al. Cancer Res., 1950, v. 10, p. 644. —Finkelstein M., Thomas P. A., Ibid., 1952, v. 12, p. 524. — M a t t h e w s R. E. F., J. gen. Microbiol.,. 1953, v. 8, p. 277. —Mitchell J. H. et al. Cancer. Res., 1950, v. 10, p. 647. -Pasternak С. A., H a n d s с h u m а с h e r R. E., J. biol. Chem., 1959, v. 234, p. 2992. — Schindler R., Welch A. D., Biochem. Pharmacol., 1958, v.18, p. 132. —Straus B. et al. Blood, 1950, v. 5, p. 1059.
Поступила 25/X 1966 r-
\
УДК 615.9-015.1:546
О ЗАВИСИМОСТИ ТОКСИЧНОСТИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ОТ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ АТОМОВ1
Канд. мед. наук С. В. Суворов
Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожной гигиены, Москва
В связи с успехами современной химии, атомной физики и промышленной токсикологии закономерны попытки ряда авторов выявить и количественно оценить связь токсичности химических элементов с их местом в периодической системе Д. И. Менделеева. В последние годы появились интересные экспериментальные и теоретические работы (Bienvenu, Norfe, Cier, Saccardo; E. И. Люблина, и др.), в которых подтверждается связь токсичности с отдельными физико-химическими свойствами элементов, являющимися функциями порядкового номера элемента в системе Д. И. Менделеева (потенциал первичной ионизации атома, величина атомного радиуса и др.).
Особый интерес представляет связь токсичности с наиболее важной функцией порядкового номера элемента —электронным строением атома. Е. И. Люблина (1965) обратила внимание на то, что у особо токсичных 2 элементов (Си, As, Se, Cd, Те и др.)€первое квантовое число наружной оболочки составляет не менее 4 и эти оболочки неблизки к заполнению — нет не только р°, но и р6; нет также и р2». Смежная с наружной d-оболочка целиком или почти целиком заполнена (d10, d"). У наименее токсичных элементов целиком заполнены внешние и внутренние оболочки (например, у Не, Ne, Ar, Кг, Хе) или к этой структуре добавлен один электрон во внешней оболочке (у Li, Na, К, Rb, Cs).
И. Т. Брахнова и Г. В. Самсонов предприняли попытку дальнейшего развития представлений о связи токсичности элементов с их электронным строением. Для анализа такой связи привлекаются данные проф. Г. В. Самсонова3 о роли образования стабильных кон-
1 По поводу статьи И. Т. Брахновой и Г. В. Самсонова «О зависимости токсичности некоторых химических веществ от электронного строения». Порошковая металлургия, 1966, № 9, с. 101—109 (ИПМ АН УССР).
2 Критерием токсичности для лабораторных животных служила ЬО50 растворимых и более или менее однотипных соединений.
3 Г. В. Самсонов. Роль образования стабильных алектронных конфигураций
в формировании свойств элементов и соединений. Изд. Института порошковой металлур-
гии АН УССР, 1965.
фигурации в формировании свойств химических элементов и соединений (условия их образования, возбуждения и др.)- В целом нельзя не согласиться с авторами в том, что, по-ви-димому, имеется тенденция ослабления токсичности веществ с увеличением возможности образования стабильных электронных конфигураций, а следовательно, с возрастанием их энергетической стабильности и снижением способности к возбуждению локализованных электронов на химические и биохимические процессы.
На примере неметаллов и полуметаллов (элементы с внешними ер-электронами), для которых указанные представления разработаны наиболее полно, видно, что энергетическая стабильность однотипных электронных конфигураций уменьшается с ростом главного квантового числа ер-электронов Так, в IV группе (главная подгруппа) наиболее стабильна ер-конфигурация у углерода (преобладают ер3- и ер2-состояния). У последующих элементов этой подгруппы происходит ослабление электронных конфигураций, завершающееся практической ликвидацией стабильности у свинца, с чем может быть связано легкое возбуждение нелокализованных электронов при химических и биохимических процессах. Для наглядности приводим структуру элементов указанной подгруппы (табл. 1).
Таблица 1
Структура элементов главной IV подгруппы периодической системы
«С я Ч Н Распределение электронов по слоям
АТОМН1 номер и « К ь м N О Р
$ * Р 3 Р (1 • Р а X р а Г 5 р
6 с 2 2 2
14 Б; 2 2 6 2 2
32 йе 2 2 6 2 6 10 2 2
50 Бп 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 2
82 РЬ 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 2 2
Для других ер-элементов, например элементов главных подгрупп III, IV, V и VI, характерна та же зависимость, а именно возрастание способности к переходу электронов в нелокализованное состояние в связи с ростом главного квантового числа, с чем можно связывать возрастание химической активности и токсичности элементов (в группе — сверху вниз).
Интересна точка зрения Г. В. Самсонова об уменьшении химической активности металлов (эр- и 1ес1-элементов) с ростом стабильности соответствующих (1-конфигураций электронов 2. Об этом свидетельствует ослабление токсичности внутри побочных подгрупп от титана к гафнию, от ванадия к танталу, от хрома к вольфраму.
Более низкую токсичность кислорода и халькогенидов Б, Бе, Те (VI группа) по сравнению с токсичностью элементов подгруппы азота (V группа) И. Т. Брахнова и Г. В. Самсонов объясняют тем, что способность последних оказывать вреднее воздействие может быть связана с отдачей и приемом, а у халькогенидов — только с приемом электронов; иначе говоря, халькогениды вовлекаются в некоторые обменные процессы, связанные с приемом электронов биосубстратом. Рост энергетической стабильности, как правило, наблюдается при появлении вакатных Г-уровней (например, в группе азота у БЬ) и вообще с ростом главного квантового числа с!- и 5-электронов (например, в той же группе у ВО или в указанных выше группах металлов (от ванадия к танталу и др.). Признавая ценность теоретических положений, развиваемых Г. В. Самсоновым, мы не можем, однако, признать правильным анализ материалов различных токсикологических исследований, приводимый, как пишут авторы, для «внесения известной ясности в вопрос о природе и степени токсичности химических элементов». В основу этих рассуждений ими положено сравнение ЬЭ6о и ПДК веществ как мерило «биологического действия».
Нам кажется, что ни Ь06о, ни тем более предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ в воздухе производственных помещений не могут служить надежным мерилом биологического действия. По-видимому, произошло смешение 2 понятий — токсичности и биологического действия веществ. В данном случае следовало бы сосредоточить внимание только на токсичности веществ и связи ее с изменением энергетической стабильности электронных структур. Однако и при этом нельзя упускать из виду того обстоятельства, что зависимость уровня ПДК от электронной структуры веществ окажется совершенно различной в том случае, если речь идет о сравнении разнородных групп веществ, таких, как газы и пары неорганических веществ, неэлектролиты, пыль фиброгенного действия, аэрозоли металлов. Ведь одни вещества вызывают преимущественно фиброгенное действие, другие — острое токсическое, а третьи — интоксикацию при длительном поступлении их
1 Энергетическая стабильность ер-конфигураций возрастает за счет ер-перехода в ряду превращений е2р->ер-»ер2-»ер3.
2 В порядке нарастания энергетической стабильности <1-конфигурации располагаются так: <1°, с!», (I10.
7* 99
малого количества (кумулятивное действие). Поэтому нельзя сравнивать, как это делают И. Т. Брахнова и Г. В. Самсонов, токсичность углерода и кремния со свинцом, ссылаясь сперва при оценке элементарных углерода и кремния на морфологические изменения в легких («скопление альвеолярных макрофагов и слабо выраженный фиброз»), а затем при оценке свинца на общетоксическое действие (привлекаются сведения в таком объеме, как «связывание SH-групп, появление патологических изменений со стороны нервной системы, крови и сосудов, паренхиматозных органов и др.»), а также на LD50 ацетата свинца, заимствованную у Bienvenu и др. Понятно, что сравнение ПДК углерода и свинца (соответственно 10 и 0,01 мг/м3) с электронным строением этих элементов неосновательно, поскольку сопоставляются неоднородные предметы и их признаки.
Вообще нельзя признать правильным сравнение токсичности элементов, сопоставляя в одном ряду элементы и различные их соединения. Так, внутри VI группы авторы статьи сравнивают «кислород, соединения серы (1), селен, теллур», внутри III группы — «твердые соединения бора (!)», а также А1+3, Ga+3, In+3 и Т1+1 (т. е. А1г (S04)3,GaCl3, InCls и ТС1 из опытов Bienvenu и соавторов) и т. д. Видимо, надо сравнивать что-то одно: острое токсическое действие или способность к кумуляции, или фиброгенное действие и т. д. При таком подходе становится оправданным использование LD60 как показателя острого токсического действия. Примером однородного материала для сравнений могут служить частично используемые в обсуждаемой статье данные Bienvenu, Norfe, Cier (табл. 2). Цифровые результаты их работы воспроизведены нами в табл. 2. Авторы располагают 42 катиона в порядке нарастания токсического действия (LD50), проявлявшегося в течение 30 дней после однократного внутрибрюшинного введения их мышам-самцам швейцарской линии, весившим 21—22 г. По данным указанных экспериментаторов, анионы (сульфат, хлорид, в отдельных случаях ацетат, нитрат и оксалат), вводившиеся в составе веществ с указанными катионами, не влияли существенно на показатели токсичности.
Таблица 2
Сравнение токсичности катионов (по Bienvenu и др.)
Символ эле- Относитель- Символ эле- Относитель-
мента и его ная токсич- мента и его ная токсич-
валентность ность валентность ность
Na I 44,52 + 0,72 1,0 Се III 0,397 + 0,090 112,1
Li I 14,26 + 0,1 3,1 РЬ II 0,370+0,10 120,3
Rb I 9,50 + 0,25 4,6 Со II 0,350 + 0,009 127,2
NH4 I Cs I 9,07+0,09 4,9 Бп II 0,346+0,011 128,6
8,67+0,16 5,1 Бг IV 0,291+0,035 152,9
К I 8,31+0,17 5,3 Уо II 0,276+0,010 161,3
Sr II 5,73+0,16 7,7 Ва II 0,258+0,011 172,5
Mg II 3,59+0,13 12,4 йа III 0,210 + 0,017 212,0
Ca II 2,50 + 0,06 17,8 Ъъ II 0,180+0,010 247,3
H I 1,101+0,044 40,4 Би IV 0,177+0,009 251,5
ZrO II 0,961+0,002 46,3 Аи III 0,173 + 0,007 257,3
Cr III 0,900 + 0,090 49,4 В1 II 0,150 + 0,020 296,8
Th IV 0,887+0,110 50,1 N1 II 0,135 + 0,008 329,7
Aln II 0,800 + 0,060 55,6 АЙ1 0,129+0,003 345,1
A1 III 0,800 + 0,060 55,6 Ре I 0,100 + 0,002 445,2
Fe II 0,700 + 0,080 63,6 Р1 I 0,031+0,004 1» 623,5
I III 0,660 + 0,012 67,4 Си II 0,045+0,003 ¿989,3
Sc III 0,617+0,010 72,1 Cd II 0,031+0,001 1349,0
Pd II 0,589 +0,002 75,5 Ли III 0,0234+0,0009 1824,5
La III 0,493+ 0,017 90,3 ио» II 0,0207+0,0043 2144,5
Fe III 0,420 + 0,010 106,0 неи 0,0195 + 0,0006 2283,0
Если расположить эти катионы в порядке нарастания атомного номера элементов и сопоставить с их электронной структурой, как мы делаем в табл. 3, то представится возможность более наглядно продемонстрировать черты периодичности острой токсичности катионов (принимая во внимание пропуски номеров из-за неполного охвата элементов), а в ряде случаев и влияние особенностей конфигурации элементов на их токсические свойства (№ 30, 48 и 80).
В заключение мы хотим отметить, что разработка вопроса о связи токсичности веществ со степенью энергетической стабильности электронных конфигураций их атомов послужит более глубокому пониманию связи физико-химических свойств веществ и токсичности. В связи с этим работа И. Т. Брахновой и Г. В. Самсонова весьма существенна. Очевидно и то, что для обстоятельного разрешения вопроса понадобится получить однородный материал по токсичности веществ. Осуществление поставленных авторами задач требует также дальнейшей разработки самих представлений об энергетической стабильности электронных конфигураций этих элементов.
Таблица 3
Сравнение относительней токсичности натисков и их глектренного строения
Симюл элемента Атомный номер Относительная токсичность катиона Распределение электронов по энергетическим уровням
К L М N О Р Q
5 2s 2р 3s Зр 3d 4s 4р 4d 4f 5s 5р 5d 5f 6s 6Р 6d 7s
Н 1 40,4 1
Li 3 3,1 2 1
Be 4 296,8 2 2
Na 11 1.0 2 2 6 1
Mg 12 12,4 2 2 6 2
A1 13 55,6 2 2 6 2 1
К 19 5,3 2 2 6 2 6 , . 1
Ca 20 17,8 2 2 6 2 6 2
Sc 21 72,1 2 2 6 2 6 1 2
Cr 24 49,4 2 2 6 2 6 5 1
Ma 25 55,6 2 2 6 2 6 5 2
Fe'" 26 106,0 2 2 6 2 6 6 2
Fe" 26 63,6 2 2 6 2 6 7 2
Co 27 127,2 2 2 6 2 6 7 2
Ni 28 329,7 2 2 6 2 6 18 2
Cu" 29 989,3 2 2 6 2 6 10 1
Zn 30 247,3 2 2 6 2 6 10 2
Ga 31 212,0 2 2 6 2 6 10 2 1
Pb 37 4,6 2 2 6 2 6 10 2 6 • • ■ 1
Sr 28 7,7 2 2 6 2 6 10 2 6 2
Y 39 67,4 2 2 6 2 6 10 2 6 1 2
Zr 40 46,3 2 2 6 2 6 10 2 6 2 2
Pb 46 75,5 2 2 6 2 6 10 2 6 10 0
Ag 47 345,2 2 2 6 2 6 10 2 6 10 1
Cd 48 1349 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2
In 49 1824,5 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 1
Su 50 128,6 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 2
Cs 55 5,1 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 6 # . ф 1
Ba 56 172,5 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 6 2
Za 57 90,3 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 6 1 2
CI 58 112,1 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 2 6 2
Pt 78 623,5 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 9 1
Au 79 257 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 1
Hg 80 2283 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 2
T) 81 445,2 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 2 1
Pb 82 120,3 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 2 2
Th 90 50,1 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 2 6 2 2
UOj 92 2144,5 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 3 2 6 1 2
ЛИТЕРАТУРА
Б р а х н о в а И. Т., Самсонов Г. В. Порошковая металлургия, 1966, № 9, с. 101.
Поступила 27/1 1967 г.
АННОТАЦИИ
ж
УДК 615.777.25-099
B.C. Айзенштадт, А. М. К л и м к и н а. О токсичности трихлорэтилфосфата (Куйбышевский научно-исследовательский институт эпидемиологии и гигиены и Куйбышевская областная санэпидстанция).
Опыты поставлены на 315 белых мышах, 72 белых крысах, 12 морских свинках и 2 кроликах. В остром опыте животным через зонд в желудок вводился трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) в чистом виде или в смеси с подсолнечным маслом; в подостром и хроническом экспериментах
