CC BY
479
УДК 615.9:547.379.3:591.3:57.081
Н.М. Мещакова, В.В. Бенеманский
ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДИМЕТИЛДИСУЛЬФИДА С УЧЕТОМ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ОТДАЛЕННЫХ ЭФФЕКТОВ*
АФ-НИИ медицины труда и экологии человека ГУ НЦ МЭ ВСНЦ СО РАМН (Ангарск)
Дана токсикологическая, оценка диметилдисульфида (ДМДС) — основного компонента метилсерни-стых соединений, загрязняющих воздух рабочей зоны, в процессе производства сульфатной целлюлозы. Установлено, что ДМДС относится, к умеренно-токсичным, веществам., оказывает, слабое сенсибилизирующее действие, на уровне безопасных по общетоксическому действию доз не вызывает специфических отдаленных эффектов. Предложена величина предельно допустимой, концентрации ДМДС для. воздуха рабочей зоны, на уровне 1,5 мг/м3 (IIIкласс опасности).
Ключевые слова: диметилдисульфид, биологическое действие, отдаленные эффекты
BIOLOGICAL INFLUENCE ASSESSMENT OF DIMETHYLDISULFIDE TAKING INTO ACCOUNT SPECIFIC POSTPONED EFFECTS
N.M. Meshchakova, V.V. Benemanskij
Research Institute of Industrial Medicine and Human Ecology, Branch of Scientific Centre of Medical
Ecology, Eastern-Siberian Scientific Centre of RAMS, Angarsk
A toxicological assessment of dimethildisulfide (DMDS) which, is a principal component of methilsulfuric compounds polluting working area air in production process of sulphate cellulose has been given. DMDS was found to be a mild, toxical substance and. it exerts a week sensitive influence and. doesn't give specific postponed. effects at the safe dose levels based, on well-known toxical effects. A limited, allowed, concentration level of DMDS for working zone air at the level 1.5 mg/m3 (danger class III) has been offered.
Key words: dimethildisulfide, biological effect, postponed effects
Диметилдисульфид (ДМДС) (СН3 — 8 — 8 — СН3) — жидкость желтоватого цвета с неприятным запахом, хорошо растворяется в органических растворителях. Молекулярная масса 94,20, плотность
1,046 г/см3 при 20 °С, температура кипения 118 °С.
ДМДС является одним из основных компонентов метилсернистых соединений (МСС), загрязняющих воздух рабочей зоны в процессе производства сульфатной целлюлозы [1, 2]. По литературным данным [6] ДМДС обладает умеренной токсичностью, умеренно-раздражающим действием на слизистую глаз, невыраженной кумуляцией. Пороговая концентрация ДМДС по субъективным ощущениями и общетоксическому действию — 3,5 мг/м3. Вместе с тем, до настоящего времени отсутствовали сведения о возможности проявления отдаленных эффектов при воздействии ДМДС, что не позволяло в полной мере судить о его биологической безопасности и, следовательно, регламентировать его содержание в воздухе рабочей зоны.
Учитывая это, а также данные наших исследований о неблагоприятном влиянии МСС на состояние специфических функций женщин-работниц сульфатцеллюлозного производства, проявляющиеся значительной частотой нарушений менструального цикла, течения беременности и родов, отклонений в состоянии здоровья новорожденных [4, 5], нами проведены дополнительные исследо-
* В статье использованы материалы Г.Д. Хомуева, А.В. Ли-зарева, Л.М. Соседовой, В.В. Ильиной, Н.М. Муратовой.
вания по оценке биологического действия ДМДС с учетом отдаленных эффектов — гонадотоксического, эмбриотоксического и мутагенного.
МЕТОДИКА
В исследованиях использован образец вещества, синтезированный в лаборатории сераоргани-ческого синтеза Института Химии СО РАН.
Исследования выполнены на 345 белых крысах обоего пола, 40 мышах, 48 морских свинках и 6 кроликах породы Шиншилла в условиях острых, по-дострых и хронических опытов при ингаляционном воздействии, введении в желудок, нанесении на кожу и слизистые оболочки глаз. Ингаляционные затравки животных проводили при динамической подаче в камеры ДМДС, концентрацию которого в воздухе затравочных камер определяли газохроматографическим методом [3].
Определение параметров токсикометрии при однократном воздействии ДМДС у животных проводилось по методу Кербера, Литчфилда и Уилкоксона. Кумулятивные свойства ДМДС изучали при повторном введении в желудок белых крыс доз 1/10 и 1/20 ЭЬ50.
В хроническом опыте ингаляционные затравки проводили по 4 часа 5 раз в неделю в течение 4-х месяцев. Животных обследовали через 1, 3 и 4 месяца и через месяц после воздействия (восстановительный период).
Выбор показателей интоксикации осуществлялся с учетом данных литературы о биологическом действии МСС на организм [7].
Исследование местного раздражающего, кож-но-резорбтивного, сенсибилизирующего действия, эмбриотоксического и гонадотоксического эффектов ДМДС изучали в соответствии с утвержденными методическими указаниями и рекомендациями. Мутагенное действие оценивали в подостром опыте методом доминантных летальных мутаций [6].
Материалы обработаны общепринятыми методами вариационной статистики.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Определение параметров острой токсичности при внутрижелудочном введении ДМДС и определение половой чувствительности проводилось на двух видах животных — белых крысах и мышах.
Установлено, что у белых мышей отмечалась более выраженная чувствительность к действию ДМДС. У белых крыс-самцов и самок величины среднесмертельных доз существенно не отличались, что свидетельствует об отсутствии различий в чувствительности к острому воздействию ДМДС у животных разного пола (табл. 1).
Клиническая картина острого отравления у крыс и мышей была одинакова и характеризовалась малоподвижностью, заторможенностью, боковым положением и гибелью от остановки дыхания. При патоморфологическом исследовании у животных наблюдалось застойное венозное полнокровие в легких, печени и почках. При микроскопическом исследовании отмечались очаговые проявления гемморагической пневмонии, дистрофические поражения сердечной мышцы, клеток печени и эпителия извитых канальцев почек.
В опытах на кроликах и морских свинках установлено, что ДМДС оказывает умеренно-выраженное раздражающее действие на слизистую оболочку глаз и кожу. Выявлено слабое сенсибилизирующее действие вещества. Так, при постановке кожной пробы через 30 мин. после введения 0,1 мл разрешающей дозы ДМДС у животных видимой реакции не наблюдалось, что свидетельствовало об отсутствии повышенной чувствительности немедленного типа. При учете реакции через 24 часа у двух из десяти морских свинок выявлен отек и эритема кожи на месте инъекции. Показатель повреждения нейтрофилов (ППН), а также реакция специфической агломерации лейкоцитов (РСАЛ) свидетельствовали об отсутствии аллергической перестройки организма.
Мутагенное действие ДМДС изучали в подо-стром опыте на уровне высоких доз (1/20 ЭЬ50). Установлено, что общая эмбриональная смертность в подопытной группе составила 35,6 % в контроле —
20,6 %; доимплантационная смертность в подопытной группе — 13 %, в контрольной — 14,8 %, постимплан-тационная гибель — 25,3 % и 7,7 % соответственно (р <0,1). Полученные данные свидетельствуют об отсутствии проявления мутагенного действия ДМДС.
При оценке кумулятивных свойств вещества установлено, что при отсутствии материальной кумуляции при действии ДМДС отмечаются явления функциональной кумуляции, проявляющиеся активацией процессов перекисного окисления липи-
дов (ПОЛ), увеличением содержания тиосоедине-ний в моче, усилением монооксигеназной активности печени.
Хроническое ингаляционное воздействие осуществляли на уровнях 6,7 ± 0,4 мг/м3 (I группа),
11,6 ± 0,7 мг/м3 (II группа) и 66,4 ± 6,8 мг/м3 (III группа).
Через месяц после воздействия во всех группах животных отмечалось снижение содержания гемоглобина крови, снижение активности перок-сидазы крови, увеличение аминоантипирина в моче (III группа) и усиление монооксигеназной активности печени (II группа). При морфологических и гистохимических исследованиях внутренних органов изменений не выявлено.
Через три месяца от начала ингаляционного воздействия спектр изменений биохимических и морфологических показателей у животных III группы (66,4 мг/м3) значительно расширился. Статистически значимые изменения в этой группе животных отмечены по 9 показателям, тогда как у животных I группы отклонения не выявлены, а у животных II группы отмечалось увеличение содержания малонового диальдегида в сыворотке крови.
Через 4 месяца ингаляционного воздействия у животных всех подопытных групп отмечались отклонения в биохимических, гематологических и морфологических показателях. Выраженность этих изменений соответствовала зависимости доза
— эффект. При микроскопическом исследовании внутренних органов у животных III группы обращали на себя внимание деструктивно-воспалительные изменения бронхов и альвеол, нарушение гемодинамики и углеводно-липидного обмена в печени, гемодинамические расстройства, явления белковой дистрофии в почках.
При исследовании животных после восстановительного периода (5 месяцев после начала интоксикации), в основном все вышеупомянутые изменения в организме животных нормализовались. Однако, у животных III группы (66,4 мг/м3) еще отмечалось снижение содержания гемоглобина крови, увеличение содержания малонового диальдегида и усиление монооксигеназной активности печени.
Таким образом, испытанные при хроническом воздействии концентрации ДМДС можно охарактеризовать как: 66,4 мг/м3 — действующая; 11,6 мг/м3
— минимально-действующая; 6,7 мг/м3 — пороговая.
Исследование эмбриотоксического действия при хроническом ингаляционном поступлении в организм беременных крыс ДМДС показало, что вещество в концентрациях 6,7—11,7 мг/м3 не оказывает существенного влияния на показатели эмбриогенеза. В то же время, при концентрации ДМДС на уровне 66,4 мг/м3 отмечается тенденция к увеличению числа резорбированных плодов, увеличению постимплатантационной гибели, уменьшению среднего веса и роста эмбрионов.
Исследование гонадотоксического действия проведено на половозрелых белых крысах-самцах при внутрижелудочном введении ДМДС в дозах 1/10 и 1/20 ЭЬ50 в течение 30 дней.
Таблица 1
Параметры острой токсичности ДМДС при однократном внутрижелудочном введении
Животные Параметры токсичности,
По Керберу ОЬ50 По Литчфилду и Уилкоксону
ОЦа ОЬ50 и ее границы О1-84
Крысы-самцы 1107,50 940 1100 (763,88-1584,00) 1300
Крысы-самки 755,00 600 760 (524,10-1102,0) 960
Мыши-самцы 381,25 220 350 (250-490) 560
Таблица 2
Показатели состояния гонад у крыс-самцов после 30-дневного перорального введения ДМДС
Определяемые показатели Группы животных
1/10 О1-50 1/20 ОЬ5о контроль
Вес животных, г 240,0 ± 9,0 232,0 ± 12,0 241,0 ± 8,0
Вес семенников, г (левый и правый) 2,94 ± 0,07 2,88 ± 0,08 3,03 ± 0,08
Весовой коэффициент семенников 1,22 ± 0,06 1,24 ± 0,06 1,26 ± 0,03
Объем левого семенника, мл 1,42 ± 0,07 1,44 ± 0,06 1,47 ± 0,05
Подвижность сперматозоидов, мин 50,0 ± 17,0* 135,7 ± 12,0 153,0 ± 8,0
Индекс сперматогенеза 3,27 ± 0,1 3,71 ± 0,2 3,73 ± 0,3
Примечание: * - изменения статистически значимы при р < 0,05.
Таблица 3
Показатели, характеризующие токсичность и опасность ДМДС
Показатели Величина Класс опасности
Д1_50 мыши в 350 мг/кг III
Д1-50 крысы в 1100 мг/кг III
Д1-50 крысы $ 760 мг/кг III
С1_50 мыши 12,3 мг/л III
С1_50 крысы 15,8 мг/л III
итас 1,65 мг/м3* -
Ксит С_50/ _1тсИ 2 358 -
Эдс С1_50/ итас > 54,0 IV
ит* 6,7 мг/м3 -
Сенсибилизация Слабо выражена -
Эмбриотоксический эффект 66,4 мг/м3 Тенденция
Гонадотоксический эффект > 110,0 мг/кг -
Мутагенный эффект Не выявлен -
Канцерогенный эффект Не исследован -
Примечание: * - по литературным данным.
Установлено (табл. 2), что ДМДС в дозе 1/10 ЭЬ50 в значительной мере сокращает время подвижности сперматозоидов. При воздействии ДМДС в дозе 1/ 20 ЭЬ50 также отмечается тенденция к сокращению времени подвижности сперматозоидов. Обращает на себя внимание снижение индекса сперматогенеза при воздействии ДМДС в дозе 1/10 ЭЬ50. При морфологическом исследовании у животных этой группы чаще, чем в других группах, в семенниках встречались канальцы со слущенным эпителием, а также опустошенные канальцы. В одном случае из восьми, в просвете канальцев встречались гигантские много-
ядерные клетки. Подобного рода изменений ни в контроле, ни в группе, подвергавшейся воздействию ДМДС в дозе 1/20 ЭЬ50, не выявлено.
Таким образом, ДМДС в высокой дозе (1/10 ЭЬ50) оказывает слабое ганадотоксическое действие, проявляющееся снижением времени подвижности сперматозоидов и тенденцией к снижению индекса сперматогенеза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате экспериментальных исследований установлено, что ДМДС, наряду с неприятным за-
пахом, обладает токсическим действием. Вещество умеренно опасное, не обладает мутагенным эффектом, оказывает слабое сенсибилизирующее действие. При концентрации 66,4 мг/м3 проявляет слабое гонадотропное и эмбриотоксическое действие, а на уровне безопасных по общетоксическому действию доз не вызывает специфических отдаленных эффектов (табл. 3). При отсутствии материальной кумуляции проявляет признаки функциональной кумуляции, заключающиеся в активации процессов ПОЛ, накоплении тиосоединений в моче, усилении монооксигеназной активности печени.
При хроническом ингаляционном воздействии ДМДС на уровне 66,4 — 11,6 мг/м3 и пероральном поступлении отмечено его политропное действие с влиянием на белковый и липидный обмен, синтез гемоглобина; наблюдаются дегенеративно-воспалительные процессы в легких, печени и почках. В то же время отмечается стимуляция метаболических процессов в печени. Пороговая концентрация в хроническом эксперименте установлена на уровне 6,7 мг/м3.
Принимая во внимание полученные результаты исследований, принята величина коэффициента запаса, равная 5, с учетом которой предложена величина предельно допустимой концентрации ДМДС в воздухе рабочей зоны, равная 1,5 мг/м3 (III класс опасности).
ЛИТЕРАТУРА
1. Вопросы медицины труда на целлюлознобумажных предприятиях Восточной Сибири / Н.М. Мещакова, Т.М. Моглиценко, Р.И. Фельд-
ман и др. // Региональные проблемы гигиены и экологии человека (сборник научно-практических статей). — Ангарск — Иркутск, 1998. — С. 73-81.
2. Гигиена труда в целлюлозно-бумажной промышленности / Г.В. Селюжицкий, А.М. Гарбуз, Н.П. Кандыбор и др. — М.: Лесная промышленность, 1989. — 216 с.
3. Методические указания на методы определения вредных веществ в воздухе. — Вып. XV. — М., 1979. — С. 93 — 96.
4. Мещакова Н.М. Профессиональный риск и формирование нарушений репродуктивного здоровья женщин-работниц сульфатцеллюлозных производств / Н.М. Мещакова, В.С. Рукавишников, С.И. Кулинич // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН.
— 2003. — № 2. — С. 58 — 62.
5. Мещакова Н.М. Состояние генеративной функции у женщин-работниц, занятых в производстве сульфатной целлюлозы / Н.М. Мещакова // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. — 2001. — №2 (16).
— С. 110—113.
6. Определение мутагенных и бластомогенных свойств новых химических веществ: Метод. рекомендации / Под ред. академика А.П. Шицковой. — М., 1983.
7. Селюжицкий Г.В. Экспериментальные данные к обоснованию ПДК метилмеркаптана, диме-тилсульфида и диметилдисульфида в воздухе рабочей зоны целлюлозно-бумажных предприятий / Г.В. Селюжицкий // Гигиена труда. — 1972. — № 6. — С. 46 — 47.
