CC BY
5
установленные в опытах на этих животных, нельзя перенести на человека. Экстраполяция-такой закономерности возможна только после проведения тождественных исследований с определением скорости поступления яда в кровь человека, что является недопустимым по вполне понятным причинам.
Выводы
1. При воздействии окиси углерода в дозе 2 мг!л отмечается следующее распределение животных по скорости поступления яда в кровь: белые мыши, хомяки, белые крысы, кошки, собаки, морские свинки, кролики. Это обусловлено прежде всего различным сродством гемоглобина к окиси углерода и неодинаковой скоростью поступления яда в кровь, что зависит в свою очередь от обмена веществ, веса тела, частоты пульса и дыхания.
2. В условиях острого воздействия окиси углерода при одинаковом содержании яда в крови видовые различия в известной мере нивелируются: при 20—30% содержании СОНЬ у большинства видов животных отмечаются первые признаки отравления, при 40—50% — боковое положение и при 60—75 — гибель.
3. Проведение экспериментальных исследований по нормированию острых воздействий окиси углерода на самых чувствительных млекопитающих — белых мышах н крысах — может гарантировать безопасность человеку.
ЛИТЕРАТУРА. Гилула И. О. Окись углерода и ее влияние на центральную нервную систему. Харьков — Киев, 1931. — Е л и з а р о в а О. Н. Фармакол. и токсикол., 1949, № 2, с. 55. — К р а с о в с к и й Г. Н. В кн.: Гигиеническая оценка химических факторов внешней среды. М., 1967, с. 59. — Л и б е р м а н С. С. Фармакол. и токсикол., 1947, № 3, с. 20. — Пухов В. А. Бюлл. экспер. биол., 1965, № 11, с. 32. — Тиунов Л. А. В кн.: Общие вопросы промышленной токсикологии. М., 1967, с. 55. — Тиунов Л. А., Кустов В. В. Окись углерода. М., 1969. — Уланова И. П. Зависимость биологического действия от химической структуры разных классов галоидосодержащих углеводородов (К проблеме оценки опасности промышленных ядов). Дисс. докт. М., 1971. — Флюри Ф., Церник Ф. Вредные газы. М., 1938. — Штурм И. Я- Физиол. ж. СССР, 1938, т. 24, с. 624. — Эде р е Ш., Истэн М. Химическое оружие и его токсическое действие. М., 1939. — F i п с k P.A., Milit. Med.,. 1966, v. 131, р. 1513.
Поступила 29/1 1973 г.
УДК 612.01S.3-087.45-019
В. Ф. Дричко, Д. К• Попов
ПЕРЕНОС МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ С137 И Sr»° С ЖИВОТНЫХ НА ЧЕЛОВЕКА
Институт радиационной гигиены Министерства здравоохранения РСФСР, Ленинград
Вопрос о переносе метаболических параметров радиоактивных изотопов с животных на человека имеет прямое отношение к экстраполяции биологического действия радиоактивных изотопов на животный организм в филогенетическом ряду. В настоящее время накоплен обширный материал, позволяющий не только оценить величину экстраполяци-онного множителя, но и попытаться объяснить его природу. В нашей работе обсуждаются некоторые возможные пути решения этого вопроса.
Не подлежит сомнению, что метаболизм элементов, в том числе Cs137 и Sr90, жестко связан с интенсивностью обмена веществ в организме: 80% энергии обмена веществ расходуется на поддержание постоянства температуры тела (А. А. Кудрявцев). Обмен теплом между телом и окружающей средой пропорционален площади поверхности тела (s) и обратно пропорционален его объему (к). Таким образом, интенсивность (/) обмена веществ в организме пропорциональна отношению s/v. Поскольку плотность тела теплокровных близка
к единице, то —ß~, где В — вес тела — наиболее просто определяемый параметр организма.
Величина некоторых параметров минерального метаболизма пропорциональна интенсивности обмена веществ и, следовательно, обратно пропорциональна весу организма. Для таких параметров метаболизма Cs137 и Sr90, как концентрации изотопов в тканях, всасывание и секреция с молоком Sr"°, справедливо соотношение (А. Я. Коготков и соавт.):
А —aß-", (1>
где А — исследуемый параметр; о и л — постоянные, причем величина п близка к 1.
Вместе с тем величина таких параметров, как период полувыведения и кратность накопления, обратно пропорциональна интенсивности обмена веществ и, следовательно, пропорциональна весу организма. В этом случае верно соотношение:
А = а-Вп. (2>
Например, зависимость кратности накопления (Q) и периода полувыведения (7") Cs137
•от веса организма, выраженного в граммах, по данным, приведенным Л. А. Булдаковым ■и Ю. М. Москалевым, описывается формулами:
(2 = 0,787-В».364,
(3)
Т = 0,975-В0,635.
Таким образом, из соотношений (I) и (2) следует, что формула переноса метаболических параметров с организма животных на человека имеет вид:
•^чел= ^жнв (~п •
\ "жив /
/ Вчея \±п
Множитель -к- является экстраполяционным коэффициентом (л).
\ °жив /
Вид экстраполяционного множителя зависит от того, какие параметры используются .для описания интенсивности обмена веществ в организме. Справедливо предположение, что вес съедаемой животными пищи сбалансирован со скоростями обменных процессов и, в частности, со скоростями минерального обмена таким образом, что чем меньше вес животного, тем больше пищи требуется на единицу веса для поддержания постоянства температуры тела. Следовательно, можно записать, что I~, где т — вес рациона животного.
В этом случае экстраполяционный множитель для пересчета кратности накопления и периода полувыведення Сб137 равен:
_ (В//7»р)чед /еч
Т1-(В/тр)жщ,-
7] оказывается равным 5 при переходе от крысы к человеку.
Очевидно, соотношения (4) и (5) справедливы не только для параметров метаболизма Бг90 и Се137, но и для параметров метаболизма их макроаналогов в организме — кальция и калия соответственно. Тогда с учетом коэффициента дискриминации (О«/,) в звене желудоч-но-кишечный тракт — кровь экстраполяционные коэффициенты для переноса метаболических параметров Бг'0 и Се137 можно выразить, например, через отношение кратностей накопления макроаналогов в организме животных и человека:
• <6>
Комбинация соотношений (1) и (5) дает еще 1 выражение для вычисления экстраполяционного коэффициента.
Все приведенные уравнения удовлетворительно связывают экспериментальные метаболические параметры Бг'0 и Се137 в организмах крысы и человека. Обилие вариантов выражений для вычисления экстраполяционного коэффициента объясняется, во-первых, значительной вариабельностью экспериментальных значений рассматриваемых параметров и, во-вторых, неопределенностью зависимости интенсивности обмена веществ от достаточно легко определяемых параметров организма, таких, как вес организма, рациона и т. д. По-видимому, интенсивность обмена веществ, определяемая, например, через тепловой поток между организмом и окружающей его средой, будет зависеть от параметров организма, формируемых на более глубоких уровнях его организации. Спрашивается, на каком уровне организации — клеточном, тканевом или организменном — появляется проблема переноса метаболических параметров минеральных элементов и их радиоизотопов.
Рассмотрим этот вопрос на примере такого параметра, как период полуобмена Се137 в организме крысы и человека. Кинетику обмена Се137 на клеточном уровне можно рассмотреть на примере ячейки, моделирующей клетку, погруженную в среду, содержащую постоянную концентрацию (С0)С5137. Накопление изотопа внутри ячейки при этом описывается формулой:
С, = с0£- (1-е-*.'). (7)
1где С| — концентрация изотопа внутри ячейки; к2 — постоянные обмена потоков, направленных внутрь и из ячейки соответственно.
Период полуобмена дается уравнением (А. А. Веренинов):
™ 0,693 0,693 — ' РУ
1 ■/, =—г---р—
1), (8)
где Я — коэффициент проницаемости изотопа через поверхность ячейки; о — обмен ячейки; $ — поверхность ячейки; V — потенциал на поверхности ячейки; /? — газовая постоянная; Т — абсолютная температура; Я — число Фарадея.
Величина — пропорциональна линейному размеру ячейки и зависит от ее геометрической формы. Например, в случае цилиндрической формы ячейки при условии, что
V г
высота цилиндра много больше его диаметра, -у = -у , где т — радиус цилиндра. В виде
цилиндра можно представить волокна мышечной ткани, в которой в основном аккумулируется Се137. Размеры поперечников мышечных волокон крысы и человека находятся в пределах 10—100 мк. Величины мембранных потенциалов мышечных волокон крысы и человека также мало отличаются друг от друга (А. А. Веренинов). Поскольку механизм проницаемости ионов через клеточные мембраны всех видов животных считается одинаковым, предполагать различия и в величинах коэффициентов проницаемости мышечных волокон разных животных нет оснований. Таким образом, с той степенью точности, с какой соотношения (7) и (8) удовлетворяют обмену Сб13 7 в изолированном мышечном волокне, можно утверждать, что величина периода полуобмена Се137 на клеточном уровне не зависит от того, из ткани какого животного выделена клетка.
Косвенным доказательством может служить постоянство отношений периодов полуобмена Се137 и ИЬ8' на клеточном и организменном уровнях (см. табл.):
В ткани целого организма диффузионный путь иона отличается от его пути в изолированном волокне, где иону требуется пересечь только 1 мембрану, чтобы выйти в раствор. В ткани ион должен из клетки попасть в кровяное русло — в капилляр, причем действующий в данный момент. Капиллярная сеть может быть настолько густой, что каждое волокно можно условно разбить на несколько (л) отдельных объемов, из которых ионы выходят в капилляр. В этом случае радиус предполагаемого объема выве-
дения можно представить формулой: Г1 .
Раз-
Отношение периодов Мышечное волокно крысы 1 Организм крысы 1 Организм человека (радиационная дозиметрия)
Тс* Тяъ 1,7 1.4 1.5
1 В работе принимали участие В. И. Рязанов и С. И. Рушоник.
мер предполагаемого объема выведения формируется усредненной по всей ткани густотой капиллярной сети.
Накопление Се137 организмом крыс хорошо описывается с помощью дифференциальных соотношений, рассматривающих диффузию ионов внутри объема заданной геометрии (В. Ф. Дричко). При этом максимальный период полувыведения Се"7, коэффициент диффузии (£>) и радиус усредненного диффузионного объема (гсвязаны соотношением:
(9,
где Л' — число, зависящее от геометрии диффузионного объема.
Поскольку основным диффузионным препятствием транспорту ионов является клеточная мембрана, естественно предположить, что величина коэффициента диффузии иона в ткани не зависит ст того, рассматривается ли диффузия в целойткани или в изолированном волокне. Учитывая, что коэффициенты диффузии и проницаемости связаны соотношением 0=а -Я, где а — толщина мембраны, и подставив уравнение (8) в уравнение (9), получаем:
т = (10)
а-Л»
1/2
Единственным тканевым параметром, влияющим на период полувыведения Сб137 из организма, является л2, определяемый густотой капиллярной сети. Остальные параметры в соотношении (10) являются клеточными и не зависят от вида животного. Из этого уравнения получаем экстраполяционный коэффициент:
( "жив \2
\ "чел / '
(И)
где Тчол и Тжив — периоды полувыведения Сэ137 нз организма человека и животного; л^л и лжпв — параметры, характеризующие густоту капиллярной сети в мышечной ткани человека и животного соответственно. Вероятно, густота капиллярной сети в организме пропорциональна интенсивности обмена веществ и, следовательно, обратно пропорциональна периоду полувыведения, как это следует из уравнения (10).
Выводы
1. Различия в величинах параметров минерального метаболизма в организме животных и человека возникают на тканевом уровне.
2. Точность переноса метаболических параметров с организма животных на человека зависит от точности представления зависимости интенсивности обмена веществ от анатомо-физиологических параметров организма.
4 Гигиена и санитария № 11
97
ЛИТЕРАТУРА. Булдаков Л. А., Москалев Ю. Н. Проблемы распределения и экспериментальной оценки допустимых уровней Сэ137, Бг80, Ии106. М., 1968. — Веренинов А. А. В кн.: Руководство по цитологии. М. — Л., 1966, т. 2, с. 6.—Дричко В. Ф. Дискриминация щелочных элементов разными тканями крыс при нормальном и повышенном содержании цезия в рационе. Автореф. дисс. канд. Л., 1972. — Коготков А. Я., Булдаков Л. А., Буров Н. И. Радиобиология, 1971, в. 4, с. 624. — Кудрявцев А. А. Методы исследования газового и энергетического обмена у сельскохозяйственных животных. М., 1951.
Поступила 29/1 1973 г.
Из практики
УДК 614.73:[6Н.777 + в28.19
77. М. Виндюков, Г. Л. Сардарова, К- В. Кутаков
ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ КАНЦЕРОГЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ
Московская областная санэпидстанция
В общем балансе водных ресурсов Московской области основное место занимают подземные воды. Жители 170 городов и рабочих поселков (кроме городов Ступино и Дубна) и более 60% всего сельского населения используют в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения артезианские воды. Это обусловлено не только наличием большого запаса подземных воды хорошего качества, но и ограниченным количеством воды открытых водоемов, на которых почти повсеместно затруднена организация зон санитарной охраны. Это и определило углубленное изучение нами состояния использования и охраны подземных вод.
В Московской области постоянно функционирует свыше 4000 артезианских скважин. В процессе изучения, проводившегося более 15 лет, на отдельных участках подземных горизонтов установлено изменение качественного состава вод по химическим показателям, вызванное различными причинами. Прежде всего отмечено, что интенсивная эксплуатация подземных вод в районах расположения густой сети скважин влечет за собой необычно быстрое обновление запасов воды в горизонте, что усиливает растворимость водовмеща-ющих пород. Происходящие при этом изменения состава артезианских вод не связаны с загрязнениями с поверхности. Однако развивающаяся на обширной территории депрессия создает условия и для ускоренного проникновения в артезианский горизонт воды из вышележащих водоносных горизонтов загрязненных поверхностных вод. В результате резкого расширения зоны депрессии в сфере возможных влияний на подземные воды нередко оказываются поверхностные источники загрязнений, находившиеся за пределами ориентировочно установленных границ 2-го пояса зоны санитарной охраны подземных вод.
Как известно, в многочисленных химических отходах производства содержатся и полициклические углеводороды (ПАУ). Индикатором для группы канцерогенных углеводородов часто принимается бенз(а)пирен (БП). Учитывая это. Институт экспериментальной и клинической онкологии АМН СССР совместно с санитарной службой Московской области в течение нескольких лет проводил исследования на присутствие БП в воде ряда водоисточников. При этом изучено содержание БП в подземных артезианских водах. Были избраны 3 района, отличающиеся друг от друга по гидрогеологическим условиям и по сложившейся санитарной обстановке на поверхности.
Район № 1 — контрольный объект наблюдений — характеризуется надежным водоупорным перекрытием над артезианским горизонтом (пачка плотных глин мощностью 60— 80 м) при глубине залегания вод 180—200 м и отсутствии интенсивных источников загрязнения на поверхности. Многолетние лабораторные исследования показали, что бактериальные и физико-химические свойства воды (исследования на БП ранее не проводились) в этом районе отличаются стабильностью и отвечают требованиям ГОСТ «Вода питьевая».
Район № 2 имеет те же гидрогеологические условия (залегание артезианских вод на глубине 200 м, пачка перекрывающих плотных глин достигает 50—70 м), но в результате аварии здесь произошло интенсивное разовое загрязнение артезианского горизонта (непосредственно через скважину) производственными сточными водами, содержащими фенол в высоких концентрациях. После аварийной ситуации содержание фенола в артезианских водах, распространившееся в радиусе более 5 км, регистрировалось в течение года. В 1972 г. фенол в воде горизонта не обнаруживался.
