CC BY
9
УДК в14.7:в«)-07:в12.017.2-06*
Ю. И. Прокопенко
ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА К ВОЗДЕЙСТВИЮ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ V
СРЕДЫ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сыснна АМН СССР, Москва
Советская гигиеническая наука считает основой профилактики создание оптимальных для человека условий окружающей среды, в частности строгую регламентацию содержания в ней вредных веществ, однако еще не всегда возможно полностью оградить человека от их неблагоприятного влияния. В этих случаях вредные вещества, действуя на органнзм продолжительное время, могут вызывать различные неблагоприятные эффекты, заключающиеся в первую очередь в развитии адаптивных реакций, нарастании компенсаторных процессов в ряде органов н систем, снижении устойчивости организма к отрицательным воздействиям. На основании современных представлений о патогенезе развития заболеваний можно полагать, что конечный результат указанного взаимодействия факторов окружающей среды и организма человека во многом определяется состоянием защитных систем организма, обеспечивающих его устойчивость и в конечном счете выход из преморбндного состояния (Г. И. Сидоренко и Ю. И. Прокопенко; С. М. Павленко). В связи с этим представляются обоснованными и актуальными наряду с общепринятыми методами профилактики проблема повышения резистентности организма к химическим загрязнениям окружающей среды, поиск средств повышения резистентности и расшифровки механизмов их действия. Принципиальная возможность повышения резистентности организма к неблагоприятным воздействиям путем активация его защитно-приспособи-тельных механизмов доказана рядом исследований (Ф. 3. Меерсон; Л. X. Гаркавн и соавт., и др.). Однако в литературе имеются ограниченные сведения о возможных путях повышения активности защитно-приспособительных механизмов в отношении действия химических соединений, содержащихся в окружающей среде.
Решение указанных вопросов имеет важнейшее теоретическое и практическое значение и должно осуществляться в первую очередь путем использования природных факторов, являющихся жизненно необходимыми для нормального функционирования организма и оказывающих адаптоген-ное действие. Среди таких природных факторов наиболее изученным и апробированным является длинноволновое УФ-излученне (УФИ) солнца и искусственных источников (Х=280—400 нм).
Результаты исследования УФ-излучения в экспериментальных и натурных условиях свидетельствуют о его благоприятном действии на организм, заключающемся в повышении активности симпа-
тико-адреналовой системы, неспецифической иммунологической реактивности, нормализации фос-форно-кальциевого обмена и др. При использовании искусственного УФ-излучения в условиях УФ-дефицита (северные районы страны, безоконные и бесфонарные здания) установлен его высокий профилактический эффект, приводящий в конечном счете к снижению общей заболеваемости населения.
Указанные свойства УФИ позволили нам сформулировать рабочую гипотезу, в развитие которой в нашем институте в течение последних 10 лет проводились экспериментальные исследования, направленные на изыскание путей повышения адаптационных возможностей организма к действию химических загрязнений окружающей среды, изучение механизмов защитно-приспособительных реакций и их количественную оценку. В связи с этим мы поставили перед собой задачу разработать экспериментальную систему поиска и оценки средств повышения резистентности организма к химическим загрязнениям окружающей среды. Экспериментальной основой для разработки указанной системы явилось изучение эффектов сочетаниого действия УФИ и ряда химических соединений, оказывающих различное и наиболее типичное для химических загрязнений окружающей среды биологическое действие — общетоксическое, канцерогенное, эмбриотокснческое и аллергенное. В эксперименте использовали искусственные источники длинноволнового УФИ (Х.=280—320 нм), в частности эритемные лампы ЛЭ-30. Дозы УФИ рассчитывали с учетом его поглощения шерстным покровом лабораторных животных. Эритемная доза для крыс составила 120 Вт/мин на 1 м2, для мышей — 60 Вт/мин на 1 м2. УФ-поток измеряли с помощью прибора УФИ-65. Контролем эритемного эффекта служили видимые изменения на открытой поверхности кожи животных. В качестве модельных химических соединений, вызывающих указанные неблагоприятные эффекты, использовали анилин, хлорофос, нитраты, тетраэтнлсвинец (ТЭС), бенз(а)-пирен (БП), нитрозодиметиламин (НДМА), ди-нитрохлорбензол (ДНХБ), парафенилендиамин (ПФДА), формальдегид, циклофосфамид. Важно отметить, что, помимо непосредственных исследований эффектов сочетанного действия, изучали влияние УФИ на течение самого изучаемого патологического процесса (канцерогенного, мутагенного и аллергенного), воспроизводимого в эксперименте в виде известных и апробированных в патофизио-
логии экспериментальных моделей. Использовали модели опухолевого процесса в виде перевивных опухолей, генетических нарушений — в виде спонтанных мутаций, воспроизводимых в инбридинге, №аллергенного процесса — в виде анафилактического шока. Эти экспериментальные модели позволили составить мнение о характере и возможных механизмах влияния УФИ на патогенез заболева- . нии, состояние защитно-приспособительных механизмов и сопоставить полученные данные с теми, которые характеризовали эффект сочетанного действия УФИ с химическими веществами. В процессе исследований влияния УФИ на специфические и общетоксические эффекты химических соединений решались вопросы, связанные с изучением возможных механизмов адаптогенного действия УФИ, в частности определяли изменения,^ системе красной крови и тесно связанной с ней системе тканевого дыхания, в системе мнкросомального окисления, содержании сиалопротеидов, глюкуроновых кислот, лизосомальных ферментов. Кроме того, исследовали состояние системы неспецифическон иммунологической реактивности и противоопухолевой резистентности, показатели роста индуцированных опухолей, применяли аллергологические и генетические тесты.
В результате исследований установлена принципиальная возможность повышения устойчивости организма к химическим загрязнениям окружающей среды, оказывающим как общетоксическое, так г и специфическое действие (канцерогенное, мутагенное, эмбриотоксическое, аллергенное).
Адаптогенный эффект УФИ проявлялся в уменьшении объема перевивных опухолей (сарком Иен-сена и 45), числа индуцированных БП опухолей кожи, в том числе и в более выраженном снижении частоты злокачественных опухолей, удлинении латентного периода их образования, сокращении числа индуцированных НДМА опухолей печени. При этом отмечена более высокая по сравнению с изолированным действием канцерогенов активность микросомального аппарата печени: большее содержание в микросомальной фракции печени цито-хрома р-450, повышенная активность гидролитических ферментов эндоплазматнческой сети глюкозо-6-фосфатазы и ацетилэстеразы печени и сыворотки крови. Установлены также более высокие показатели активности ферментов тканевого дыхания, в частности менее выраженное, чем при изолированном действии, уменьшение содержания анодных фракций одного из важнейших ферментов гликолиза — цитоплазматической ЛДГ с одновременным снижением активности катодных фракций. Кроме того, установлены более высокие показатели активности фермента СДГ в лимфоцитах крови и соотношения этого фермента с а-глицерофосфатдегидро-геназой. Адап'гогенный эффект проявлялся также в ( менее выраженных изменениях функционального состояния лизосом, тестируемого по активности маркерного фермента лизосом — {5-галактозида-зы.
Выявленные сдвиги при сочетанном воздействии УФИ и химических канцерогенов имеют противоположную направленность тем изменениям, которые наблюдаются и, вероятно, лежат в основе патогенеза развития опухолей (С. Е. Манойлов; В. М. Поляков и соавт.; В. А. Кобляков и А. Ю. Коляда; Барпп; ОкНа и соавт.; Р15?.ег-БгаСаг).
До настоящего времени в литературе отсутствовали сведения о возможности повышения устойчивости организма в отношении химических соединений, вызывающих генетические нарушения. Вместе с тем установленные механизмы адаптогенного действия УФИ на химические канцерогены позволили нам сделать предположение о том, что эти же механизмы могут лежать в основе повыч шения адаптационных возможностей организма и в отношении .генетических нарушений, вызываемых химическими соединениями. Исследования с использованием модели генетических нарушений, воспроизводимых в инбридинге на 4 поколениях животных (мыши линии Бальб), показали, что УФ-облученне в субэритемной дозе заметно (в 4 раза) снижает число мертворожденных животных, ускоряет постнатальное развитие. Для решения вопроса о возможных механизмах установленного адаптогенного эффекта изучено сочетанное действие УФИ и формальдегида, оказывающего эмбриотоксическое действие, и циклофосфамида, дающего мутагенный эффект. Оказалось, что субэритемиая доза УФИ заметно уменьшает эмбриотоксическое действие формальдегида на уровне 10—100 ПДК. Однако мутагенный эффект циклофосфамида, определяемый по числу хромосомных аберраций, достоверно не изменяется под влиянием УФ-облучения животных. Полученные данные еще раз свидетельствуют о возможном участии в механизмах адаптогенного действия УФИ системы микросомального окисления и стабильности биологических мембран, поскольку эмбриотоксический эффект химических соединений во многом определяется функциональным состоянием указанных систем.
В эксперименте нами также установлена возможность повышения активности защитно-приспособительных механизмов в развитии аллергии. Это проявилось в снижении степени анафилактического шока при сенсибилизации организма лошадиной сывороткой и ПФДА, отсутствии положительной кожной аллергической реакции при сенсибилизации ДНХр, повышении гексеналметаболизирующей активности печени. Содержание Ы-ацетилнейрамино-вой кислоты в печени, коже, сыворотке крови и гек-созогликопротеинов в сыворотке крови было таким же, как у интактных (несенсибилизированных) животных.
С целью получения количественной характеристики эффектов сочетанного действия УФИ и химических веществ — загрязнителей окружающей среды — проведены эксперименты различной продолжительности (острые, подострые и хронические), в которых химические вещества использовали в
УФ -Оефицит УР-олтиим
УФ-иэбыток К •
'/г 3/4
Рис. 1. Зависимость Ьоза — эффект сочетанного действия
УФИ и 1/1в химических веществ. По оси абсцисс — эритемныо дозы: по оси ординат: / — количество мотгемоглобина (в г%). // —количество холинэстеразы (в усл. ед.); / — анилин: 1 — хлорофос. 3 — нитраты.
различном диапазоне доз: от пороговых (1, 10 и 100 ПДК) до смертельных (1/10—*/во Що)- В результате исследований установлены общие закономерности влияния различных доз УФИ (0,25, 0,5, 0,75, 1,5 3, и 6 эритемных доз) на динамику и степень токсического действия химических соединений. Так, УФИ .в зависимости от дозы изменяет степень токсического действия химических соединений: эффект сочетанного действия субэритемных доз (1/2—3/4 эритемной дозы) характеризуется антагонизмом, т. е. увеличением резистентности организма к химическим веществам, эффект их сочетанного действия (3—6 эритемных доз) — потен-циированием, т. е. повышением чувствительности организма к химическим веществам. Установленная зависимость доза — эффект сочетанного действия УФИ и химических веществ носит параболический характер (рис. 1) и математически описывается следующей формулой:
У = о + Ьх + сх*+ х + р|01 .
Полученные экспериментальным путем коэффициенты сочетанного действия на основе зависимости типа доза — время позволили определить значения
Рис. 2. Номограммы коэффициентов запаса К на ПДК химических веществ при различных уровнях естественного УФ-облучения населения. 1 — 3 — классы опасности.
и построить номограммы коэффициентов запаса на ПДК химических веществ, дифференцированные по«, территориям с различным уровнем природного УФИ (рис. 2).
Обнаружена также закономерность изменения"Ч степени адаптогенного действия УФИ в зависимости от дозы химического вещества. Например, по мере увеличения дозы химического вещества с порогового уровня до сублетального адаптогенный эффект (оцениваемый как соотношение изоэффек-тивных доз химических веществ при изолированном и сочетанном действии) снижался с 10 до 2. Важным являе^-ся также и то, что степень адаптогенного действия УФИ не меняется по мере увеличения длительности воздействия, например с 2 до 7 мес. Это связано с тем, что в результате воздействия субэритемной дозы УФИ ускоряется развитие процессов адаптации к химическим веществам и они завершаются в более ранние сроки, чем при изолированном действии химического вещества.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о принципиальной возможности повышения резистентности организма р химическим загрязнениям окружающей среды и дают некоторые представления о механизмах повышения резистентности и величине адаптогенного эффекта, что является научным обоснованием для проведения УФ-облучения населения с целью профилактики неблагоприятного действия химических загрязнений окружающей среды и разработки методической схемы экспериментальной оценки адап-тогенных свойств природных факторов окружающей среды в отношении неблагоприятного действия химических загрязнений.
Литература. Г аркави Jt. X., Квакина Е. Б., Уко-лова М. А. Адаптационные реакции и резистентность организма. Ростов н/Д., 1977.
Кобляков В. А., Коляда А. Ю.— Вопр. мед. химии, 1978, № 1, с. 113—118.
Манойлов С. Е. Биохимические основы злокачественного роста. Л., 1971.
Меерсон Ф. 3. Общий механизм адаптации и профилактики. М.. 1973.
Павленко С. М,— Сов. мед., 1980, № 10, с. 93—9Z.
Поляков В. М., Ланкин В. 3., Гуревич С. М.— Докл. АН СССР, 1976, т. 226, Jfe 2, с. 471—473.
Сидоренко Г. И., Прокопенко Ю. И.— Вести. АМН СССР, 1976, № 4, с. 13—22.
Fiszer-Szafar В. — Р кн.: Структура и функции лизосом. М.. 1976. с. 9—11.
Saprin А. N.— In': Jron and Cooper Protei-ns. New York, 1976, 314—320.
Okita K., Nöda K-, Fukumoto J. et al.— Jap. J. Cancer Res., 1976, v. 67, p. 899—902.
Поступила 29.01.81
Summary. It is shown that the body resistance to chemical pollutants in the environment can be enhanced through the use of one of the widely distributed natural factor, ultraviolet radiation. The mechanisms by which the resistance is enhanced have been studied and the magnitude of enhancement has been estimated quantitatively.
