CC BY
6
',1.1ч (¡12.в.022.014.4в:547.332-т-«13.в32:547.5321-07:в16-055.5/.7
Е. Г. Фельдт
ОЦЕНКА МУТАГЕННОЙ ОПАСНОСТИ БЕНЗОЛА И РЯДА ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ
НИИ общей и коммунальной гнгкены им. Л. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Учет мутагенных эффектов химических соединений — обязательная составная часть их гигиеничс-кого регламентирования. Однако в настоящее время ПДК ряда веществ установлены без учета этого эффекта, хотя в экспериментах на различных тест-объектах установлена их способность повышать частоту мутаций. К таким соединениям относятся бензол и толуол 1131. Одним из факторов, указывающих на возможную мутагенную активность вещества, является его сходство по химическому строению с известными мутагенами 111. Это определяет неооходимость анализа мутагенности производных бензола.
Цель работы — изучение мутагенной активности ^>нзола и ряда его производных в опытах на мышах при пероральном поступлении.
Цитогенетические эксперименты проведены на самцах неинбредных мышей SHК массой 20—25 г (по 5—8 животных в группе). В опытах по учету доминантных летальных мутаций (ДЛМ) использованы гибриды F, (СВА ХС57В1/6) обоего пола массой 22—25 г.
В работе изучены химически чистые бензол, толуол, ксилол, нитробензол, этилбензол, хлорбензол и псевдокумол (производства Союзхимреак-тив). Вещества растворяли в подсолнечном масле и вводили мышам зондом внутрижелудочно в 4—5 дозах от 0,001 до 0,2 LD60 в цитогенетических экспериментах и от 0,001 до 0,05 LD50 — в опытах по учету ДЛЛ\. LD50 изученных веществ для белых мышей при пероральном поступлении взяты из литературы: бензола 4600 мг/кг 110], толуола 7000 мг/кг 1101, ксилола 4300 мг/кг 1101, нитробензола 600 мг/кг 141, этилбензола 3500 мг/кг 1101, хлорбензола 2300 мг/кг 181. LDi0 псевдокумола ранее не определяли, поэтому мы рассчитали ее по формуле: lg LD5O=0,50 lg CL50+2,55 I9J; CL60 вычисляли, исходя из концентрации, вызывающей боковое положение у мышей при двухчасовой ингаляции 1101. Контрольные животные получали внутрижелудочно 0,20 мл подсолнечного масла. Для каждого теста дозы веществ и длительность воздействия выбирали согласно рекомендациям В. С. Журкова 15).
Для анализа частоты ретикулоцитов костного мозга с микроядрами вещества вводили животным за 30 и 6 ч до умерщвления. Препараты клеток костного мозга готовили по методике W. Schmid [151 с модификациями. Учитывали частоту поли-хроматофильных эритроцитов с микроядрами на 1000 полихроматофильных эритроцитов. Параллельно регистрировали количество нормохром-ных эритроцитов с микроядрами и без них.
При анализе хромосомных аберраций в клетках костного мозга вещества вводили десятикратно с интервалом 24 ч. Животных забивали черее 6 ч после последнего введения. Препараты метафазных хромосом клеток костного мозга готовили по стандартной методике. На каждую мышь анализировали по 100 метафаз, учитывая одиночные и парные фрагменты, хроматидные и хромосомные обмены.
В опытах по учету ДЛМ исследуемые вещества вводили самцам мышеи ежедневно в течение 5 нед. В каждой группе было по 17—20 животных. После окончания затравки к каждому самцу на'неделю подсаживали по 3 интактные самки. Их вскрывали на 15—17-й день беременности и подсчитывали количество живых (А) и мертвых (Б) эмбрионов, на основании чего получали показатель постимплан-тационной смертности А:(А + Б).
Статистическую обработку данных микроядерио-го теста проводили по критериюСтыодента с использованием предварительного пребразования показателей каждого животного 171. Сравнение частоты клеток с аберрациями и показателей постимплан-тационной смертности в опыте и контроле проводили по критерию х- Пирсона, расчет коэффициентов уравнений регрессии — по методу наименьших квадратов.
В микроядерном тесте бензол, толуол, ксилол изучали в дозах 8, 40, 200 и 1000 мг/кг, нитробензол — 0,8, 4, 20 и 100 мг/кг, этилбензол — 6,6, 28, 140 и 760 мг/кг, хлорбензол — 3,2, 16, 80 и 400 мг/кг, псевдокумол — 6,2, 31,2, 156 и 780 мг/кг.
Из 7 изученных в дозах от 0,001 до 0,2 LD^ веществ только бензол и толуол вызывали повышение частоты полихроматофильных эритроцитов с мнкроядрами.
При воздействии бензола частота полихроматофильных эритроцитов с микроядрами возрастала с увеличением дозы (см. таблицу). Зависимость эффекта от дозы удовлетворительно описывалась уравнением: ¡/=0,445+0,0015.*, где х — доза бензола (в мг/кг); у — процент полихроматофильных эритроцитов с мнкроядрами.
Частота нормохромных эритроцитов с микроядрами в костном мозге экспериментальных животных при воздействии всех изученных доз бензола статистически не отличалась от контроля и была близка к спонтанному уровню микроядер в полихроматофильных эритроцитах. R. Miller 1141 предлагает использовать значение частоты нормохромных эритроцитов с микроядрами в качестве индивидуального отрицательного контроля у жи-
Частота эритроците* с микроядрами в костном мозге мышей после двукратного введения бензола и толуола
Вещество, доза (мг/кг) Числе Количество полихроыатофильных эритроцитов Количество норыохромных эритроцитов
животных проанализировано с микроядрами, %±т проанализировано с ыикроядрамн, %±т
Контроль 5 5000 0,40±0,09 5152 0,29±0,07
Бензол: 8 40 200 1000 6 6 6 5 6000 6000 (»00 5000 0,37±0,08 0,65±0,10* 0,72±0,11* 1,92±0,19** 5758 8041 8796 11608 0,21±0.06 0,25±0,06 0,28±0,06 0,40±0,06
Контроль 6 6000 0,15±0,05 5302 0,22±0,06
Толуол: 8 40 200 1000 6 6 6 6 6000 6000 6000 6000 0,18±0,06 0,20±0,06 0,57±0,10** 0,42±0,08** 4789 5377 6593 5460 0,32±0,08 0,15±0,05 0,23±0,06 0,35±0,08
* Р<0,05.
•• /><0,01.
вотных, которым введен мутаген. Сравнение частоты микроядер в юных и зрелых эритроцитах при действии дозы 40 мг/кг позволяет установить значимость различий (<=4,77, сН=5, /><0,01), несмотря на отсутствие ее при сравнении частоты полнхро-матофильных эритроцитов с микроядрами у животных опытной и контрольной групп вследствие высокой частоты встречаемости ретнкулоцитов с микроядрами у интактных животных.
Толуол с увеличением дозы также вызывал повышение частоты полихроматофнльных эритроцитов с микроядрами (см. таблицу). В диапазоне доз до 200 мг/кг зависимость эффекта от дозы описывалась уравнением: г/=0,151 Ч-0,002лт, где х — доза толуола (в мг/кг); у—процент полихроматофнльных эритроцитов с микроядрами. Минимально эффективной оказалась доза 200 мг/кг. Процент нор-мохромных эритроцитов с микроядрами при действии всех изученных доз толуола не отличался от такового в контроле.
В подострых экспериментах с последующим ме-тафазным анализом аберраций хромосом в клетках костного мозга изучены следующие дозы веществ: толуола 1, 5, 25, 125, 250, 500 и 1000 мг/кг. ксилола 1, 5, 25, 125 и 625 мг/кг, нитробензола 0,1, 0,5, 2,5, 12,5 и 62,5 мг/кг.
Ни одно из перечисленных веществ не вызывало повышения частоты клеток с аберрациями в костном мозге мышей. Цитогенетическое действие бензола при пероральном поступлении изучено нами ранее 161. Минимально действующей была доза 20 мг/кг. Зависимость частоты хромосомных аберраций от дозы бензола носила линейный характер.
По тесту учета ДЛМ при воздействии бензола (5, 20, 80, 320 мг/кг) и толуола (5, 25, 125, 375 мг/кг) все изученные показатели (постимилантационная
смертность, число имплантации, живых и мертвых эмбрионов на одну беременную самку) подопытных животных не отличались от контроля.
В соответствии с принципами оценки мутагенной опасности химических соединений при их гигиеническом регламентировании, разработанными В. С. Журковым 15], вещества, не проявившие активности в опытах на млекопитающих, могут быть регламентированы без учета мутагенности. Для соединений, давших эффект в экспериментах на млекопитающих, обязательно определение допустимой дозы
МДДчут
мутагена по формуле: ддмут= 2ооо ' где
МДДмут — минимально действующая доза мутагена.
Полученные нами результаты свидетельствуют об отсутствии мутагенности ксилола и других производных бензола в соматических клетках млекопитающих, в связи с чем регламенты ксилола,^ ннтро-, этил- и хлорбензола могут считаться надежными в генетическом отношении.
Допустимая по мутагенному действию концентрация бензола (2 мг/кг), рассчитанная по данной формуле, превышает существующий норматив в 4 раза (ПДК бензола для воды водных объектов 0,5 мг/л) и подтверждает его надежность в генетическом отношении 161.
Толуол в проведенных по полной схеме экспериментах на мышах проявил эффект только в остром опыте при учете частоты ретнкулоцитов костного мозга с микроядрами. Метафазный анализ аберраций хромосом не выявил цитогенетической активности толуола, хотя изученные дозы были на уровне и выше эффективных в остром опыте. Различие в результатах двух тестов, возможно, связано с
^¡Им, что толуол в высоких дозах вызывает нарушения митоза.
Сходный эффект наблюдался при изучении мутагенной активности окиси этилена, в опытах на млекопитающих [121. При парентеральном введении вещества отмечено повышение частоты микроядер в клетках костного мозга и гепатоцитах крыс и не найдено повышения уровня аберраций хромосом в клетках костного мозга мышей.
Учитывая, что, по данным литературы, при других путях поступления (ингаляционном и подкожном) толуол повышает частоту хромосомных нарушений в клетках костного мозга млекопитающих 12, 3, 11), мы определили его допустимую дозу по мутагенному действию на основании результатов острого опыта, исходя из минимально действующей дозы 200 мг/кг. ДДмут толуола составила 1 мг/кг (или 20 мг/л), что существенно выше его ПДК для водных объектов (0,5 мг/л).
Полученные нами данные по оценке мутагенной активности бензола и ряда его производных позволяют предположить наличие связи мутагенности ^соединений бензольного ряда и химического строения. Введение в ароматическое кольцо метильной группы приводит к резкому снижению цитогенети-ческой активности; наличие 2 или 3 метнльных, этильной группировки, нитрогруппы или атома хлора способствует снятию мутагенных свойств.
Выводы. 1. В экспериментах на мышах при пероральном поступлении бензол давал выраженный цитогенетический эффект в соматических клетках и не индуцировал мутаций в половых клетках самцов. Толуол проявил активность в микроядерном тесте, но не индуцировал аберраций хромосом в клетках костного мозга и мутаций в половых клетках самцов мышей.
2. Установленные допустимые по мутагенному действию концентрации бензола и толуола (2 и 20 мг/л соответственно) превышают ПДК этих веществ для воды водных объектов (0,5 мг/л для обоих соединений), что свидетельствует о надежности существующих регламентов бензола и толуола в генетическом отношении.
3. Гигиенические нормативы ксилола, нитро-, Ь^этил- и хлорбензола, установленные без учета
мутагенности, могут считаться надежными в генетическом отношении в связи с отсутствием мута-
генной активности этих веществ в соматических клетках млекопитающих. Гигиенический норматив псевдокумола может быть установлен без учета мутагенных свойств.
Литература
1. ВОЗ. Оценка и тестирование лекарств на мутагенность. Принципы и проблемы. М., 1971.
2. Доброхотов В. Б. — Гиг. и сан., 1972, № 10, с. 36—
39.
3. Доброхотов В. Б., Еникеев М. И. — Там же, 1977, № I, с. 32—34.
4. Егоров Н. А. Гигиеническое обоснование некоторых расчетно-экспериментальных методов прогнозирования безвредных уровней содержания веществ в воде водоемов. Автореф. дне. канд. М., 1980.
5. Журков В. С. — В кн.: Медицинские проблемы охраны окружающей среды. М., 1981, с. 88—95.
6. Журков В. С., Фельдт Е. Г., Косяков В. В. — Бюл. эк'спер. бнол., 1983, № 12. с. 72—73.
7. Журков В. С., Фельдт Е. Г.— В кн.: Охрана окружающей среды в связи с использованием промышленных отходов в народном хозяйстве. Пермь, 1984, с. 38—39.
8. Измеров И. Ф., Саноцкий И. В., Сидоров К. К. Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии. М., 1977.
9. Красовский Г. Н., Жолдакова 3. И., Егорова Н. А. — В кн.: Проблема пороговости в токсикологии. М., 1979, с. 27—50.
10. Лазарев Н. В., Левина Э. Н. Вредные вещества в промышленности. Л., 1976.
11. Ляпкало А. А. — Гиг. труда, 1973, № 3, с. 24—29.
12. Лярский П. П., Юрченко В. В., Журков В. С. и др. — Гиг. и сан., 1983, № 1, с. 23—26.
13. Dean В. J. — Mutat. Res., 1978, v. 47, p. 75—97.
14. Miller R. C. — Environ. Hlth Perspect., 1973, v. 6, p. 167—170.
15. Schmid W. — Mutat. Res., 1975. v. 31, p. 9—15.
Поступила 23.01.85
Summary. Mutagenic activity of benzene, toluene, xylene, nitrobenzene, ethylbenzene, chlorobenzene and pseudo-cumene was studied in experiments on random-bred mice, using micronuclear test and metaphase analysis of chromosomal aberrations in bone marrow cells, with regard to dominant lethal mutations in male sex cells. Benzene had a pronounced cytogenetic effect in somatic cells, inducing, however, no mutations in male sex cells. Toluene activity was revealed only in micronuclear test. Other benzene derivatives were devoid of cytogenetic activity in somatic cells of mammals. It is established that current hygienic norms for benzene and its derivatives are reliable from a genetic point of view.
