CC BY-ND
21
16
ЗНиСО ФИШ №2 (251)
УДК 614.3
ОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ И МЕХАНИЗМАХ КАНЦЕРОГЕННОЙ ОПАСНОСТИ НИТРОЗОСОЕДИНЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Л.В. Белова, А.П. Захаров, Т.Ю. Пилькова ГБОУ ВПО Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова
Минздрава России, г. Санкт-Петербург
Предложен подход к идентификации канцерогенной опасности нитрозосоединений при употреблении белоксодержащих продуктов питания, основанный на определении гидрофильно-липофильного баланса обнаруженных нитрозосоединений и оценке их комплексообразующей способности. Ключевые слова: нитрозосоединения, канцерогенная опасность, пищевые продукты
L.V.Belova, A.P.Zakharov, T.Yu.Pilkova □ IDENTIFICATION AND MECHANISMS OF THE CARCINOGENIC RISKS CAUSED BY NITROZO COMPOUNDS IN ASSESSMENT OF FOOD SAFETY □ FSEI Northwestern state medical University named after I.I.Metchnikov, Ministry of Health, Russia, Saint Petersburg □ Approach to identification of cancerogenic danger of nitrozosoyedineniye at the use of protein-bearing food is offered and it is based on definition of hydrophilic and lipophilic balance of the found nitrozosoyedineniye and an assessment of their kompleksoobrazuyushchy ability. Key words: nitrozo compounds, carcinogenic risk, foodstuff
Одной из особенностей нитрозосоединений является возможность их образования из предшественников в продуктах питания, а также в организме человека. Интенсивное применение азотсодержащих удобрений и производных нитрозо-мочевины в качестве пестицидов может по пищевой цепи приводить к значительному накоплению нитратов и эндогенных нитрозосоединений в продуктах питания животного и растительного происхождения [2, 3]. Оценку риска здоровью при воздействии вредных веществ принято проводить в соответствии с методикой, изложенной в руководстве Р 2.1.10.1920—04, что важно и для этой группы веществ [5].
Целью нашей работы являлась оценка первой стадии взаимодействия нитрозоаминов с фрагментами биологически активных молекул с образованием донорно-акцепторного комплекса. Поскольку прогнозирование канцерогенной опасности зависит от величины гидрофильно-липофильного баланса субстрата обусловливающую возможность возникновения алкильного радикала, ответственного за запуск цепной реакции образования алкилгуанидина, у исследованных нитрозоаминов определяли коэффициент распределения в системе октанол—вода. Устойчивость алкильного радикала значительно выше в липидах по сравнению с водными системами, что потребовало отдельного рассмотрения гидрофильных и гидрофобных соединений. Скорость дальнейшего процесса канцерогенеза зависит от многих факторов, которые трудно прогнозировать из-за невозможности их контроля.
При выполнении работы проводили определение комплексообразующей способности нитрозо-соединений методом обращенной хроматографии (ОГХ), разработанной для продуктов питания [1]. Также для учета влияния липофильности нитро-зоаминов измеряли константы распределения в системе октанол—вода и рассчитывали по Ганчу показатели гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). Для установления зависимости острой пе-роральной токсичности и величины ГЛБ от ком-плексообразующей способности, характеризующей неканцерогенный эффект, проводили статистическую обработку данных с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel.
Метод обращенной хроматографии (ОГХ), используемый для прогнозирования комплексообразующей способности токсикантов, разработан и апробирован в ходе исследований токсичности более 700 органических соединений различных классов [4]. Для проведения процесса ОГХ применяли газовый хроматограф для определения физико-химических характеристик вещества, имеющий систему термостатирования. В газоабсорбционной хроматографии для ее обращенного варианта, когда тест-система (ТС) является смесью алкана и арена, а в качестве жидкой фазы используют вредное вещество в поглотительном растворе, хроматографическая система подчиняется закону Рауля с учетом неидеальности межчастичных взаимодействий. При этом удельный объем удерживания является кинетической характеристикой равновесного процесса взаимодействия между молекулами вредных веществ и активным центром фермента, а термодинамическая характеристика — энергия этого взаимодействия определяется точнее, чем при токсикометрическом эксперименте на животных. Экспериментально были определены для нитрозосоединений удельные объемы удерживания компонентов ТС гексана и бензола в этих соединениях и рассчитаны хро-матографические параметры токсичности (ХПТ — ^ "Мэ/Уб ), отражающие донорно-акцепторные межмолекулярные взаимодействия, а также показатели гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ = ^Р — С(октанол)/Св). Ассоциативные связи определяли с помощью корреляционного анализа и при их наличии получали регрессионные уравнения.
Обработка экспериментальных данных не позволила сделать достоверный вывод о наличии корреляционной зависимости между острой пе-роральной токсичностью для крыс (LD5o) и показателем ГЛБ, так как коэффициент корреляции (г) составил 0,02. Этот факт потребовал отдельного рассмотрения гидрофильных и гидрофобных соединений. Действительно, между lgLD50 гидрофильных токсикантов (^Р < 0) и константой Ганча наблюдается хорошая корреляция (г = 0,85), которую можно описать линейным уравнением вида lgLD50 = —1,22 ^Р + 1,28, что свидетельствует о росте энергии донорно-акцепторного взаимодей-
Февраль №2 (251) знсо
17
ствия между нитрозосоединением и активным центром фермента в водной среде. При этом та же рГ зависимость для гидрофобных соединений имеет антибатный характер lgLD50 =+0,42 lgP + 1,75 с = г = 0,74, связанный с различным знаком коэффи-ЕЕ циентов линейных уравнений. Поскольку эндогенное образование вторичных ^нитрозоаминов происходит в печени при дезаминировании аминокислот, фоновое содержание в крови гидрофильного нитрозодиметиламина и гидрофобного диэтиламина (2,0 и 0,5 мкг/см3) повышается до 4,4 и 2,6 мкг/см3 после приема испытуемыми животного и растительных белков [6]. Обработка экспериментальных данных для гидрофильных и гидрофобных вторичных ^нитрозоаминов показала наличие линейной зависимости между ком-плексообразующей способностью и показателем ГЛБ: ХПТ = -0,212 ^Р + 1,218 с коэффициентом корреляции (г), равным 0,75, которая показывает снижение комплексообразующей способности нитрозаминов с увеличением их гидрофобно-сти. Это свидетельствует о том, что увеличение растворимости в водной среде приводит к росту энергии донорно-акцепторного взаимодействия между нитрозосоединением и активным центром фермента. Для гетероциклических и циклических вторичных ^нитрозоаминов с большей растворяющей способностью в водной среде линейная зависимость описывается зависимостью ХПТ = -0,230 ^Р + 1,210 с существенно лучшим г = 0,8, что предполагает отдельное рассмотрение острой пероральной токсичности для гидрофильных соединений. Зависимость острой пероральной токсичности для крыс (LD5o) от комплексообра-зующей способности для гидрофильных нитро-зосоединений с ^Р < 0 можно описать линейным уравнением: ^ LD5o = -1,44 ХПТ + 4,06 с коэффициентом корреляции, равным 0,75. Ранее был предложен механизм токсического и канцерогенного воздействия диалкилнитрозоаминов, в котором предполагалось воздействие оксидазами ми-кросом в печени на вторичные ^нитрозоамины с образованием нестабильного алкильного радикала, хорошо взаимодействующего с липидами. Последующее алкилирование атома кислорода в С6-фрагменте ДНК и приводит, по мнению авторов, к их канцерогенному действию. Проведенное изучение поведения диалкилгидразинов, образующихся в результате восстановления вторичных ^нитрозоаминов, проявляющих окислительно-восстановительную двойственность, ФАД.Н или НАД.Н позволяет объяснить большую активность нитрозосоединений в водной среде. Ранее структурным методом было показано, что в нитрозоами-дах длина связи N-N равна (1,427 ± 0,002) А, близка к такой же связи в гидразине (1,449 ±0 ,004) А, и существенно больше связи С^ в амидах, в частности производных мочевины 1,34. Зависимость
острой токсичности пероральной для крыс (LD50) от константы Ганча для метильных производных гидразина с lgP < 0 превосходно характеризуется линейным уравнением: lg LD50 = —1,04 lgP + 4,06. Алкильные производные гидразина существенно токсичнее нитрозоаминов, в частности, LD50 для диметилгидразина равен 122 мг/кг, а канцерогенное действие может быть выражено при направлениях деятельности. Алкильные производные гидразина могут также нитрозироваться в печени с образованием азоалкильного радикала, более устойчивого в водной среде, что позволяет объяснить канцерогенную активность гидрофильных нитрозосоединений. Алкилзамещенные гидразины считаются проканцерогенными веществами, из которых образуются метаболиты, включающие цепной процесс канцерогенеза [7].
Таким образом, предложен подход к идентификации канцерогенной опасности, которая основана на определении комплексообразующей способности нитрозосоединений, определяющей скорость восстановительного взаимодействия до органических гидразинов, метаболирующих под влиянием различных факторов до стабильных в гидрофобной среде радикалов и запускающих процесс опухолеобразования. Прогнозирование токсичности производных гидразина, являющихся продуктами метаболизма нитрозосоединений с сохранением цепного механизма канцерогенеза, применимо при определении качества пищевых продуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белова Л.В., Захаров А.П., Маймулов В.Г. Способ определения пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии: Патент на изобретение РФ №2175768. Бюлл. изобр. № 31, 2001.
2. Голованов И.Б., Цыганкова И.Г. //Журнал общей химии. 1999. Т. 69. № 8. С. 1275—1279.
3. Зайцева Н.В., Устинова О.Ю., Землянова М.А. Совершенствование стратегических подходов к профилактике заболеваний, ассоциированных с воздействием факторов среды обитания / Н.В. Зайцева, О.Ю. Устинова, М.А. Землянова //Здоровье населения и среда обитания. 2013. № 3 (240). С. 7—9.
4. Захаров А.П., Пономарева Р.П., Бельская Е.Ю. и др. // Мечниковские чтения—2011: матер. 84-й конф. СПб: СП ГМА им. И.И. Мечникова, 2011. С. 78.
5. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду: Р 2.1.10.1920—04.
6. Фролова О.А., Карпова М.В. Оценка риска развития канцерогенных и неканцерогенных эффектов при употреблении продуктов питания //Гигиена и санитария. 2012. № 5. С. 107—108.
7. Юрченко В.А. Эндогенное образование канцерогенных нитрозаминов. Дис. ... канд. биол. наук. М., 1987.
Контактная информация:
Белова Людмила Васильевна, тел.: 8 (812) 545-13-39, е-mail: [email protected] Contact information: Belova Lyudmila, рЬопе: 8 (812) 545-13-39, е-mail: [email protected]
18
ЗНиСО Февраль №2 (251)
УДК 614.3
ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ РИСКОВ ЗДОРОВЬЮ ДЕТСКОГО НАСЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ КОНТАМИНАЦИЕЙ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В РЕГИОНЕ
А.В. Истомин, Ю.Ю. Елисеев, Ю.В. Елисеева ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов
Представлен анализ региональных особенностей контаминации продовольственного сырья и пищевых продуктов токсичными элементами, нитратами, хлорорганическими пестицидами. Рассчитана и оценена экспозиция контаминантами пищевых продуктов местного производства на различные возрастные группы детей и подростков. Определен наибольший вклад основных групп продуктов в общее значение экспозиции на детей и подростков. Установлены уровни неканцерогенных и канцерогенных рисков для здоровья детского населения, связанных с поступлением химических контаминантов с местными пищевыми продуктами. Обнаружены различия в формировании величин рисков для здоровья в связи с использованием продовольственного сырья и потреблением пищевых продуктов в зависимости от возраста детей. Ключевые слова: риск, пищевые продукты, контаминанты.
A.V. Istomin Yu.Yu. Yeliseyev, Yu.V. Yeliseyevci □ CONDITIONALITY OF RISKS TO HEALTH OF THE CHILDREN'S POPULATION CHEMICAL KONTAMINATION OF FOODSTUFF IN THE REGION □ FSEI HPE Saratov state medical University named after V.I. Razumovskiy, Ministry of Health, Russia, Saratov □ The analysis is submitted to regional features of a kontamination of food staples and foodstuff by toxic elements, nitrates, organochlorine pesticides. The exposition by contaminants of foodstuff of local production on various age groups of children and teenagers is calculated and estimated. The greatest contribution of the main groups of products to a general meaning of an exposition on children and teenagers is defined. Levels of not cancerogenic and cancerogenic risks for health of the children's population, the chemical contaminants connected with receipt with local foodstuff are established. Distinctions in formation of sizes of risks for health in connection with use of food staples and consumption of foodstuff depending on age of children are found. Key words: risk, foodstuff, contaminants.
Обеспечение гигиенической безопасности пищевых продуктов входит в число приоритетных задач государственной политики в области здорового питания [1, 2, 8, 10—13, 16]. В современных условиях пищевые продукты содержат различные количества контаминантов, в ряде случаев — ниже уровня установленных гигиенических нормативов [3]. Однако некоторые контаминанты в конкретных видах продовольственного сырья и продуктов даже в пределах допустимых уровней оказывают нагрузку на организм человека, в связи с чем необходим постоянный мониторинг качества и безопасности продуктов [2, 9].
Подавляющее большинство подобных исследований осуществляется преимущественно на моделях крупных промышленных центров [14, 15], в то же время они не теряют своей актуальности и в городах с меньшей численностью населения. С точки зрения специализации, немалая часть таких городов выполняет аграрную функцию, при этом, как правило, среди населения увеличивается степень удовлетворения пищевых потребностей за счет продукции местного производства. Это приобретает особую актуальность в связи со вступлением Российской Федерации во Всемирную торговую организацию (2012 г.), в результате чего в приоритет ближайших семи лет переходного периода поставлено интенсивное развитие отечественной пищевой и перерабатывающей промышленности, контроль качества и безопасности конечной продукции.
В Саратовском регионе в связи с изменяющимися социально-экономическими условиями произошли существенные изменения качественной полноценности и показателей безопасности питания. Вместе с тем остаются малоизученными вопросы контаминации местных продуктов питания, особенностей формирования рисков для здоровья в связи с использованием продовольственного сырья и потреблением пищевых продуктов в зависимости от возраста детей [4—7].
Целью исследования явилась оценка риска для здоровья детей при алиментарном поступлении контаминантов с пищевыми продуктами, производимыми в Саратовском регионе.
Материалы и методы исследования. Оценка гигиенической безопасности продовольственного сырья и продуктов, выращенных и произведенных в Саратовской области, проводилась на основании лабораторных исследований содержания свинца (РЪ), кадмия (Сё), ртути (Щ), мышьяка (Лб), хлорорганических пестицидов (ГХЦГ, ДДТ и его метаболиты), нитратов. Всего проанализированы 3 619 проб продовольственного сырья и пищевых продуктов (мясо, яйца куриные, молоко, овощи, хлеб и хлебопродукты, мед пчелиный, масло подсолнечное). Исследования выполнялись на базах аккредитованных лабораторий ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Саратовской области», ФГУ ГСАС «Саратовская», ООО «Стандарт» в соответствии с действующими нормативными документами и стандартами. Полученные результаты исследований дополнялись данными информационного фонда социально-гигиенического мониторинга по качеству и безопасности пищевого сырья и продуктов питания в Саратовской области ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Саратовской области» и Управления Роспотребнадзора по Саратовской области за 2010—2012 гг.
Результаты и их обсуждение. Анализ данных о содержании токсичных металлов в пищевых продуктах местного производства не выявил превышений ПДК (табл. 1). Медианные концентрации, выраженные в долях от допустимых уровней, составили: свинца в хлебе и хлебопродуктах — 0,10; овощах — 0,20; мясе — 0,20; сыром молоке — 0,28; яйцах — 0,11; меде пчелином — 0,23 и масле подсолнечном — 0,19; кадмия в хлебопродуктах — 0,20; овощах — 0,30; мясе — 0,18; молоке — 0,17; яйцах — 0,10; меде — 0,14 и масле подсолнечном — 0,04; ртути в хлебопродуктах — 0,13; овощах — 0,045; мясе — 0,05 и молоке — 0,04; мышьяка в хлебе и
