CC BY
13
то — 8400 м2/га, процент застройки—181, средняя этажность—10,3 При этом на территории комплекса участки для игр и отдыха располагаются с таким расчетом, что имеется потенциальная возможность инсоляции в течение 3 часов в близполуденное время в расчетный период. Жилые помещения в большинстве зданий обращены на юг, юго-запад и юго-восток. На север, северо-восток и северо-запад ориентированы главным образом подсобные помещения.
Следует также подчеркнуть, что инсолируемые территории в комплексе максимально защищены от господствующих южных ветров.
Таким образом, предлагаемое решение в определенной мере смягчает противоречие между требованиями инсоляции и плотностью застройки. Этого достигают, главным образом изменяя структуру жилых образований и перераспределяя назначение территорий, входящих в жилой комплекс.
ЛИТЕРАТУРА
Генералов А. А. Гиг. и сан., 1959, № 4, с. 18. — 3 а б а л у е в а А. П., Тал а-н о в а И. К. В кн.: Здоровье человека на Крайнем Севере. М., 1963, с. 76. — Яковлев Б. А. Климат Мурманской области. Мурманск, 1961.
Поступила 23/VII 1966 г.
INSOLATION CONDITIONS ON THE TERRITORY OF THE KOLA PENINSULA AND THE PECULIARITIES OF LOCAL TOWN BUILDING
G. I. Muravieva, I. A. Nerush
The paper deals with one of the most urgent questions of town building in the Extreme North, i. e. the effect of the specificity of solar and ultraviolet radiation on the planning and building of residential districts. A hygienic assessment is made of the ultraviolet radiation and specific recommendations are given as to the orientation of the public buildings and the apartment houses under conditions of the Kola peninsula. Besides, a factual experimental design of a residential comlex for Murmansk is discussed.
УДК 616.24-003.662-092:9-09*.?
О ЗНАЧЕНИИ СИЛАНОЛЬНЫХ ГРУПП ГИДРАТИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНЕЗЕМА В ПАТОГЕНЕЗЕ СИЛИКОЗА
(Экспериментальное исследование)
Г. В. Аронова, Б. Т. Величковский, Б. А. Кацнельсон, Г. В. Белобрагина, П. С. Старков, Л. В. Беззаботнова
Свердловский научно-исследовательский институт гигиены труда и профпатологии
Отсутствие обоснованных представлений о причинах особой фибро-генности кремнезема препятствует созданию стройной теории патогенеза силикоза. Критический анализ соответствующего литературного материала с учетом современных суждений о физико-химических свойствах кремнезема позволил подтвердить гипотезу о связи фиброгенного действия его пылевых частиц с силанольными группами на их поверхности (Б. Т. Величковский и Б. А. Кацнельсон). Однако дальнейшему развитию этих взглядов препятствовало то, что не было прямых экспериментальных доказательств важной роли, приписываемой силанольным группам в происхождении силикоза. Исследование, результатам которого посвящено настоящее сообщение, имело целью восполнить этот пробел.
Исходный образец кварцевой пыли удалось получить путем размола горного хрусталя в виброистирателе с последующей очисткой соляной кислоты от образовавшейся при этом примеси железа и отмыванием следов кислоты водой. Этот образец был подвергнут обработке три-метилхлорксиланом, которая, согласно работам А. В. Киселева и его сотрудников (1960, 1962), приводит к замещению водорода гидроксилов на поверхности кремнезема триметилсилильными группами, т. е. к стойкому химическому разрушению силанольных групп (по И. Ю. Бабкину). Обработку проводили при 55 и 150°.
Степень замещения силанольных групп определяли с помощью химического сжигания. Поверхность первого образца оказалась покрытой метильными группами на 73,9%, а второго — на 199%, иными словами покрытие второго образца, по крайней мере на отдельных участках поверхности, было толще, чем монослой. Поэтому второй образец был включен в опыт для характеристики биологической агрессивности самих метальных групп.
Подтверждением происшедшего химического модифицирования поверхности служит изменение некоторых физико-химических свойств пыли. Так, если на гидратированной поверхности исходного образца стойко сорбируется 70 мкг меди или 50 мкг никеля (на 100 мг пыли) из растворов CuS04 и NiCl2, то хемосорбции этих ионов на поверхности модифицированных образцов не удалось уловить вовсе.
Интересно отметить, что Clayes и Quinot придают хемосорбции двухвалентных ионов и в особенности меди на кварце особое значение в механизме последующей сорбции белков и других компонентов протоплазмы, а отсюда и в развитии силикоза.
Смачиваемость исходного образца, измеренная по методу М. Е. Липец в модификации М. Т. Беркович, составила за 2 суток 96,6%, а образцов, модифицированных при 55 и 150°, — соответственно 17 и 12%. Переход кремнекислоты из пыли в раствор Рингера оказался в результате обработки триметилхлорсиланом существенно сниженным.
Дисперсность всех образцов совпадала, количество частиц разных размеров было следующим: 68,3% — 1 мк, 23% — 1—2 мк, 7,1% — 2—4 мк, 1,3%—4—6 мк и 0,3%—6—10 мк.
В эксперименте использовано 228 белых крыс-самок, которые были разделены на группы: одна из них служила контрольной, другие получали интратрахеально по 50 мг исходной либо модифицированной пыли в виде взвеси в 1 мл физиологического раствора. Крыс всех серий обезглавливали через 2, 4 и 6 месяцев после введения пыли одновременно с контрольными.
В каждый срок часть животных использовали для гистологического исследования (окрашивание производили гематоксилин-эозином и по ван Гизону), другую часть — для определения сырого веса трахеоброн-хиальных лимфатических узлов, сырого и сухого веса легких, содержания в них оксипролина по Neuman и Logan в модификации Chvapil, суммарных липидов путем экстрагирования сухой ткани эфиром в аппарате Сокслета и количества пыли по Stacy и King.
Динамика веса тела подопытных крыс за время эксперимента не отличалась от контроля.
При гистологическом исследовании легких крыс, запыленных исходным кварцем через 2 месяца после ингаляции, наблюдалось типичное для экспериментального силикоза развитие узелкового и межуточного процесса. Через 4 месяца после запыления в легких появлялись типичные силикотические узелки со значительным количеством коллагеновых волокон, часто — с некробиотическими центрами; такие узелки нередко I образовывали конгломераты (рис. 1). Коллагеновые волокна возникали также в перегородках и лимфатических узлах.
Через 2 месяца после введения кремнезема, обработанного триме-тилхлорсиланом при 150°, в легких обнаруживалось незначительное количество небольших узелков без четких контуров, почти без коллагена. Виднелись скопления макрофагов, содержащих пыль. В меньшей степени была выражена гиперплазия легочного лимфатического аппарата. Пара-трахеальные лимфатические узлы были слегка гиперплазированы, но без развития узелков. Через 4 и 6 месяцев после запыления гистологические изменения остались теми же. Не прогрессировали с нарастанием срока и изменения в легких крыс под воздействием пыли кремнезема, обработанного при 55°; через 2 месяца после его введения изменения оказались
Рис. 1. Конгломерат силикотических узелков с выраженным склерозом легких крысы через 4 месяца после интратрахеального введения исходной кварцевой пыли.
Окраска по аан Гизону, ув. 90Х.
примерно такими же, как и после введения исходного кварца, но через 4 месяца и в особенности через 6 месяцев они были гораздо ближе к тем, которые вызваны кремнеземом, обработанным при 150°. Развития скле-розированных силикотических узелков, межуточного склероза легких и склероза лимфатических узлов не наблюдалось (рис. 2).
Дополнительный материал для суждения о влиянии обработки триметилхлорсиланом на силикозоопасность кварцевой пыли дают результаты количественного определения ее. Мы приводим данные о содержании пыли только в левых легких крыс, так как здесь расхождения в средней концентрации ее, обнаруженной к моменту забоя по группам, оказались менее существенными, чем в правых легких. Данные о проникновении пыли в правые легкие животных выявляют (даже более наглядно) те же закономерности в отношении всех показателей реакции на пыль, что и в левых легких, однако эти закономерности менее убедительны ввиду большего среднего количества исходной пыли во все сроки по сравнению с модифицированными образцами.
Goldstein и соавторы; Chvapil и другие исследователи отмечают, что вес легких, в особенности отнесенный к единице веса тела крыс, — ценный критерий интенсивности пневмокониотического процесса. Об этом свидетельствует и наш опыт экспериментального изучения действия
Рис. 2. Клеточные узелки в легких крысы через 6 месяцев после интратрахеального введения кварцевой пыли, обработанной три-метилхлорсиланом при 55°. Окраска гематоксилин-эозином, ув. 90Х.
различных видов минеральной пыли на легкие. Как сырой, так и сухой вес легких крыс, запыленных немодифицированным кремнеземом (1-я группа), уже через 2 месяца оказался достоверно более высоким, чем в контрольной группе, по абсолютным и относительным показателям (см. таблицу).
Вес левых легких подопытных и контрольных крыс в разные сроки эксперимента
X и Сырой вес легких Сухой вес легких
5 х О X а a к Группа 3 а. X и a (в мг) (в мг) « а?
с« и о с. * а сх —
О г- 2 ч и о абсолют- на 100 г абсолют- на 100 г v 5 w с* Ч х
U т а X Я" ° т ¡at ный веса тела ный веса тела
2 1-Я 10 219,5 755,4- 0,344- 165,8- 0,076- 8,0
2-я 10 231,0 615,2- 0,271' 129,8' 0,057' 4,0
3-я 10 238,5 535,2' 0,227' 119,2' 0,050' 6,2
Контрольная 9 226,6 536,8 0,241 111,2 0,049 —
4 1-я 12 242,0 928,1- 0,387- 215,0- 0,089- 10,0
2-я 12 234,0 614,6-' 0,262-' 135,7' 0,059 •' 6,9
3-я 12 222,0 543,7' 0,246-' 122,8' 0,055' 10,5
Контрольная 11 268,6 407,3 0,186 129,4 0,044 —
6 1-я 5 259,0 1047,6- 0,406- 225,9- 0,088- 8,5
2-я 15 256,7 647,6-' 0,252-' 147,6-' 0,057-' 7,3
3-я 16 238,0 690,0-' 0,291-' 147,5-' 0,062-' 5,7
Контрольная 5 269,0 497,9 0,191 107,7 0,041
Примечание. Точкой отмечены показатели опытных групп, достоверно (Р<0,05) отличающиеся от соответствующего контрольного, а знаком (')—показатели 2-й и 3-й ^ групп, достоверно отличающиеся от соответствующего показателя 1-й группы в тот же период. Значение Р определялось по критерию / Стьюдента.
Весовые же характеристики легких крыс, запыленных кварцем, обработанным при 55° (2-я группа) и 150° (3-я группа), были достоверно выше контрольных частично через 4, а частично через 6 месяцев. Однако и в эти сроки они оставались менее высокими (чаще всего достоверно), чем в 1-й группе. Те же показатели 2-й и 3-й группы практически не отличались друг от друга.
Для сравнительной оценки кониозоопасности пыли в эксперименте на животных очень важны также данные об увеличении веса трахео- < бронхиальных лимфатических узлов. Чем выше агрессивность минеральной пыли, тем большая часть ее выводится из легких небронхоген-ным путем (Б. Т. Величковский и Б. А. Кацнельсон, Gross). Кроме того, степень увеличения веса лимфатических узлов свидетельствует не только о количестве пыли, попавшей в них, но и о реакции на нее.
Средний сырой вес лимфатических узлов подопытных и контрольных крыс был определен нами только через 4 и б месяцев после запы-ления. В первом случае он был равен 167,9 мг в 1-й группе, 43,4 мг во 2-й, 46,5 мг в 3-й и 40,1 мг в контрольной группе, а во втором случае — соответственно 339,6, 72,6 и 50,1 и 72 мг. Таким образом, оба модифицированных образца в отличие от исходного кварца, вызвавшего резкое и прогрессирующее увеличение веса лимфатических узлов, не оказали никакого влияния на этот показатель.
Если нарастание веса легких при экспериментальном пневмоконио-зе отражает фиброзный процесс и пролиферативную реакцию на пыль, -то увеличение (по сравнению с возрастным контролем) абсолютного ■содержания суммарного оксипролина по Хвапилу служит прямым показателем интенсивности новообразования коллагена и накопления пре-коллагеновых белков и полипептидов. Судя по нашим наблюдениям, через 2 месяца под воздействием пыли этот показатель был еще примерно одинаков у животных всех 3 опытных групп, оставаясь лишь слегка и статистически недостоверно более высоким, чем в контрольной группе (рис. 3). В дальнейшем, однако, в 1-й группе происходило существенное нарастание его, так что через 4 и 6 месяцев после запыления содержание оксипролина было достоверно выше, чем в контрольной группе, а в последний срок — достоверно выше, чем во 2-й и 3-й группах, взятых порознь. Что касается каждой из этих групп, то, как видно из рис. 3, нарастание того же показателя в них происходило чрезвычайно , медленно, причем отличие опытных групп от контрольной во все сроки оставалось недостоверным.
Так называемое относительное содержание оксипролина (в пересчете на 100 мг сухого веса ткани) зависит не только от интенсивности фиброгенеза, но и от темпов нарастания веса легких в связи с проли-феративными и иными изменениями. Поэтому данный показатель, как отмечают Б. С. Родюна, Antweiler с соавторами и другие исследователи, а также по опыту нашей лаборатории, может быть в относительно ранние сроки снижен по сравнению с контролем, а в более поздние сроки длительно не отличаться от него. При этом начальное снижение этого показателя тем заметнее, чем силикозоопаснее пыль (например, при сравнении кварца и тридимита, по данным Б. А. Кацнельсона и 1 JI. Г. Бабушкиной). В связи с этим интересно отметить, что в нашем эксперименте тенденцию к такому сдвигу через 2 и 4 месяца после запыления удалось наблюдать только в 1-й группе.
Б. А. Кацнельсон и соавторы, Л. Г. Бабушкина обосновали использование суммарного содержания липидов в легких как ценный критерий для сравнительной оценки фиброгенности минеральных пылей. Этот критерий оказался более ранним и более чувствительным к незначительным различиям в содержании кремнезема в пыли, чем содержание оксипролина. В настоящем эксперименте это было вновь подтвер- t ждено; кварцевая пыль (1-я группа) уже через 2 месяца после введения,
когда нарастание оксипролина еще не было выражено, вызвала заметное и статистически достоверное нарастание содержания липидов по сравнению с контролем. В последующие сроки такое нарастание продолжалось, тогда как во 2-й группе оно было выражено слабее, а в 3-й группе через 4 и 6 месяцев содержание липидов практически оставалось то же, что и через 2 месяца после запыления (рис. 4).
Что касается абсолютного содержания липидов во все сроки эксперимента и абсолютного содержания оксипролина в последние два, то здесь отмечалось некоторое различие между 2-й и 3-й группой: кремнезем, обработанный триметилхлорсиланом при 150°, вызывал
мкг 3000л
2000-
<000
месяцы
Рис. 3. Динамика нарастания абсолютного содержания оксипролина в легких крыс контрольной группы (К), а также крыс, запыленных исходным кварцем (/) или кварцем, обработанным триметилхлорсиланом при 55° (//) либо при 150° (111).
По оси абсцисс — срок после введения пыли: на оси ординат — содержание оксипролина (в мкг).
Рис. 4. Динамика нарастания абсолютного содержания липидов в легких крыс. По оси абсцисс — срок после введения пыли, по оси ординат — содержание липидов (в мг). Остальные обозначения те же, что на рис. 3.
меньшую реакцию, чем кремнезем,, обработанный при 55°. Однако эти различия были недостоверны.
Оценивая все рассмотренные количественные различия между 1-й группой, с одной стороны, и 2-й и 3-й группами — с другой, следует подчеркнуть, что характер и выраженность такого несходства не зависят от того, насколько близко совпадают данные о среднем количестве тех или иных видов пыли в исследовании легких (см. таблицу). Поэтому не приходится сомневаться в том, что эти различия связаны с разными физико-химическими свойствами исследованных видов пыли. Об этом свидетельствуют и рассмотренные выше гистологические данные, указывающие на качественные различия изменений, вызываемых в легких исходными и модифицированными образцами кварца.
Существенно важно, что наблюдалась практически одна и та же степень угнетения фиброгенных свойств кварца, когда пылевые частицы были покрыты целиком инертной пленкой метильных радикалов, когда была замещена лишь основная масса силанольных групп и химическое покрытие не занимало всей поверхности пылевых частиц.
Полученные нами результаты доказывают, что особые фиброген-ные свойства пылевых частиц кремнезема обусловлены наличием силанольных групп на их гидратированной поверхности. Эти данные открывают перспективу дальнейших исследований в 2 направлениях.
2 Гигиена и санитария № 3
17
Во-первых, необходимо изучать интимный механизм первичного взаимодействия силанольных групп с биосубстратом, т. е. изучать на молекулярном уровне то первое столкновение инертной, неживой материи с живой, с которого, собственно, и начинается развитие силикоза. Во-вторых, требуется изыскать пути и методы блокирования силанольных групп на поверхности пылевых частиц в момент их образования с целью уменьшения фиброгенности этих частиц.
Выводы
1. Гистологические и биохимические данные, а также изменения веса легких подопытных животных показывают, что стойкое химическое замещение силанольных групп на поверхности кварцевой пыли путем обработки триметилхлорсиланом резко подавляет ее фиброгенные свойства.
2. Фиброгенные свойства кремнезема обусловлены наличием свободных силанольных групп его поверхности.
ЛИТЕРАТУРА
Бабкин И. Ю. Энергия адсорбции и адсорбционные равновесия на химически модифицированном кремнеземе. Автореф. дисс. канд. М., 1962. — Бабушкина Л. Г. О некоторых изменениях липидного обмена при экспериментальном и клиническом силикозе. Дисс. канд. Свердловск, 1965. — Б е р к о в и ч М. Т., Б у х м а и Я. 3. Промышленная пыль. Свердловск, 1960. — Величковский Б. Т., Кац нельсон Б. А. Этиология и патогенез силикоза. М., 1964. — Кацнельсон Б. А., Бабушкина Л. Г., Величковский Б. Т. Бюлл. экспер. бнол., 1964, №6, с. 49. — Киселев А. В., Королев Л. Я., Петрова Р. С. и др. Коллоидный ж., 1960, № 6, с. 671. — Кисе-лев А. В. Там же, 1962, № 2, с. 185. — Родк1на Б. С. Укр. 6ioxiM. ж., 1961. № 5, с. 745. — Antweiler Н., Bauraann Н., Schiller Е., Beithr. Silikose—Forsch., 1962, N 75, S. 59. — С h v а р i 1 М„ Ibid., 1960, N 64, S. 1. — С 1 а у e s Ch„ Q и i n о t E„ Bull. Soc. Chim. biol. (Paris), 1956, v. 38, p. 1063. — G о 1 d s t e i n В., Webster J., Sichel H. S., Brit. J. exp. Path., 1962, v. 43, p. 38, —Gross P., Hlth Phys., 1964, v. 10, p. 995. — Neuman R. E., Logan M. A., J. biol. Chem., 1950, v. 184, p. 299.— S t а с у В. D., К i n g E. J., Brit. J. industr. Med., 1954, v. 2, p. 192.
Поступила 24/V 1965 г.
THE SIGNIFICANCE OF S1LANOL GROUPS ON HYDRATED SURFACES OF SILICA IN THE PATHOGENESIS OF SILICOSIS Experimental investigation
G. V. Aronova, В. T. Velichkovsky, B. A. Katsnelson, G. V. Belobragina, P. S. Starkov, L. V. Bezzabotnova
The hazard of silicosis development was studied by means of intratracheal introduction to rats of plain quartz dust and of that treated with trimethylchlorsilane at 55 of 150°. The histological picture, the weight kinetics of lungs and tracheobronchial lymhatic glands, the shifts in the oxyproline and lipids content of lungs, all point to pronounced inhibition of the fibrogenic activity of silicon due to a stable chemical substitution of silanol on its surface. The investigation results obtained confirm the hypothesis concerning the important role of free silanol groups in the pathogenesis of silicosis.
