CC BY
5
УДК 615.918:546.224-3 1
3. П. Григоревская
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НЕПРЕРЫВНОГО И ПРЕРЫВИСТОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СЕРНИСТОГО ГАЗА НА ОРГАНИЗМ ЖИВОТНЫХ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Как известно, в условиях эксперимента невозможно моделировать всего многообразия вариабельности концентации атмосферных загрязнений. Поэтому для оценки интермиттирующего действиях таких загрязнений весьма полезно выяснять общие закономерности их непрерывного и прерывистого влияния (Г. И. Сидоренко и М. А. Пинигин, 1969, 1972; Н. А. Толоконцев, 1973, и др.), а для сравнительной оценки постоянного и прерывистого действия химических веществ целесообразно использовать зависимость «концентрация — время» (М. А. Пинигин, 1970). Однако до сих пор преимущественно изучались вещества, относящиеся к неэлектролитам (Е. Н. Буркацкая и В. И. Матюшина, и др.). Выявленные при этом закономерности не могут быть полностью перенесены на вещества, относящиеся к электролитам, которые составляют значительную долю в общем объеме выбросов атмосферных загрязнений. В связи с этим нашей задачей являлось сравнительное изучение постоянного и прерывистого действия сернистого ангидрида с использованием зависимости «концентрация — время».
Животные, подвергавшиеся непрерывному и прерывистому воздействию сернистого газа, находились в 100-литровых камерах с торфяными подстилками, обеспечивающими наиболее удовлетворительные условия их содержания (В. А. Попов). Сернистый газ получали и дозировали по общепринятой методике. Контроль за концентрациями осуществляли колориметрическим методом (М. В. Алексеева), в подострых опытах — 2— 3 раза в день, в хронических — ежедневно. Эксперимент проведен на 560 крысах-самцах. Изучено влияние непрерывной ингаляции сернистого газа в 5 концентрациях (45, 30, 20, 10 и 2 мг/м3), а прерывистой — в одной (20 мг/м3) с 5 вариантами режима воздействия. При первом режиме длительность повторных воздействий составляла 16 ч и длительность перерывов между ними — 8 ч. В других случаях длительность повторных воздействий составляла 24 ч, а длительность перерывов — соответственно 12, 24, 48 и 72 ч (для краткости в последующем режимы будут обозначаться дробью, в которой числитель соответствует длительности повторных ингаляций, а знаменатель — длительности интервалов между ними).
Для выяснения зависимости «концентрация — время» в процессе непрерывной и прерывистой затравки животных мы стремились установить время наступления определенных токсических эффектов. При этом в случае прерывистой ингаляции время наступления эффекта учитывали в 2 вариантах: «чистое» — суммарное время всех затравок и «общее» — суммарное время всех затравок и перерывов. Ввиду того что при установлении зависимости «концентрация — время» постоянной величиной является эффект, а концентрация и экспозиция варьируют, длительность экспериментов была различной. Так, непрерывное воздействие высоких концентраций сернистого газа (45 и 30 мг/м3) было ограничено 5 и 13 ч, а относительно низких (2 мг/м3) — 3436 ч. Длительность опытов по изучению прерывистого действия также зависела от режима ингаляции вещества и колебалась от 192 до 3350 ч.
Для характеристики влияния непрерывной и прерывистой ингаляции сернистого газа использовали следующие показатели — поведение и вес животных, соотношение хронаксий мышц-антагонистов, активность холинэстеразы цельной крови, количество эритроцитов, лейкоцитов и гемо-
глобина в крови, а также проводили патоморфологическое исследование органов животных. Указанные тесты, позволяющие судить о состоянии центральной нервной системы и системы крови, широко применялись и ранее при изучении влияния сернистого ангидрида (Т. А. Быстрова; Н. В. Волкова; К. А. Буштуева; Е. В. Елфимова и М. И. Гусев, и др.). Ввиду того что О. П. Шаламберидзе и М. И. Мамацашвили установили гонадотоксиче-ское действие сернистого газа, мы изучали также функциональное состояние сперматозоидов (время подвижности, осмотическая и кислотная резистентность) и их патологические формы.
При непрерывной ингаляции сернистого газа в концентрациях от 20 до 45 мг/м3 у животных в первые часы наблюдались беспокойство и озлобленность, которые в дальнейшем сменялись вялостью и гиподинамией. Аналогичное поведение отмечалось и у животных, подвергавшихся прерывистому воздействию вещества в концентрации 20 мг/м3. Длительная непрерывная ингаляция (3436 ч) сернистого газа в концентрации 2 мг/м3 не вызвала существенных изменений в общем состоянии и поведении подопытных животных. Вместе с тем у них по сравнению с контрольными животными зарегистрировано достоверное уменьшение веса (Р<0,05), чего не было выявлено при непродолжительном воздействии высоких концентраций вещества. Усиление воздействия сернистого газа с увеличением сроков ингаляции подтверждается и тем, что при его длительном прерывистом введении
24 24 \
48 и -72" в концентрации 20 мг/м3 наступало достоверное (Р<0,05) различие
веса у подопытных и контрольных животных, хотя непрерывная непродолжительная (168 ч) ингаляция той же концентрации вещества не вызвала таких различий.
При изучении других показателей биологического действия сернистого газа установлено, что непродолжительное постоянное вдыхание этого вещества в концентрациях 45 и 30 мг/м3 сопровождается понижением количества эритроцитов и гемоглобина, а также уменьшением кислотной резистентности сперматозоидов. Однако более низкие концентрации (20, 10 и 2 мг/м3) вызывали противоположные изменения этих показателей, что обнаруживалось и при прерывистой ингаляции вещества во всех изученных режимах. Изменения белой крови фиксировались лишь при прерывгстых 24-часовых воздействиях изучаемого вещества с перерывами 24, 48 и 72 ч, когда отмечалось достоверное увеличение содержания лейкоцитов у подопытных животных по сравнению с контролем. Подсчет патологических форм сперматозоидов и определение их осмотической резистентности не выявили достоверных различий у подопытных и контрольных животных при постоянной и прерывистой ингаляции сернистого ангидрида.
В отличие от перечисленных выше показателей во всех случаях постоянного и прерывистого воздействия сернистого газа у животных снижалось соотношение хронаксий мышц-антагонистов, повышалась активность хо-линэстеразы цельной крови и сокращалось время движения сперматозоидов. При. этом время наступления определенных токсических эффектов (достоверное обратное соотношение хронаксий мышц-антагонистов, увеличение активности холинэстеразы цельной крови и сокращение времени движения сперматозоидов) возрастало по мере снижения концентраций вещества в воздухе. Это может быть выражено графически в нормальном масштабе кривыми типа гипербол, апроксимирующихся на сетке с логарифмическим масштабом прямыми, но имеющими изгиб (рис. 1 и 2).
Как видно на рис. 1, точки, отражающие время наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов и повышение активности холинэстеразы цельной крови, в первом приближении принадлежат одной линии, плечи которой наклонены к оси абсцисс под разным углом при действии относительно высоких (45—20 мг/м3) и относительно низких (10— 2 мг/м3) концентраций. По показателю времени движения сперматозоидов
(см. рис. 2) углы наклона прямых, составляющих кривую «концентрация —
*
Рис. 1. Время наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов (0,87—0,8) и повышения активности холинэстеразы цельной крови (на 25—30%).
1 — соотношение хроиаксиП; 2 — активность холинэстеразы.
Рис. 2. Время наступления сокращения времени движения сперматозоидов (на 25—30%).
время», также различны при высоких и относительно низких концентрациях. Неодинаковый угол наклона отрезков, составляющих кривую «концентрация — время», вероятно, обусловлен различием в механизме действия сернистого газа на организм в зависимости от его концентрации и, в частности, резко выраженным раздражающим действием высоких концентраций вещества.
Следует отметить, что время наступления определенных токсических эффектов увеличивается в тем большей степени, чем значительнее снижаются концентрации сернистого газа. Так, при снижении концентрации его в 22,5 раза (с 45 до 2 мг/м3) время наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов возросло в 712 раз (с 3 до 2136 ч). Возрастание времени непропорционально степени изменения концентраций сернистого газа в воздухе ведет по мере их снижения к увеличению суммарных доз, вызывающих равный эффект, что и подтверждено нами при расчете этих доз. Известно, что суммарная доза при ингаляционном поступлении вещества является функцией концентрации вещества в воздухе, объема легочной вентиляции, длительности экспозиции и скорости накопления яда в организме (Е. И. Люблина и соавт.). Приняв объем легочной вентиляции животных и скорость накопления вещества в организме во всех случаях неизменными, мы определяли суммарную дозу как произведение концентрации вещества на время его ингаляции.
Установлено, что при общем увеличении суммарных доз по мере снижения концентраций от 45 до 2 мг/м3 суммарные дозы, вызывающие обратное соотношение хронаксий мышц-антагонистов и повышение активности холинэстеразы цельной крови, возрастали меньше (соответственно в 31 и 20 раз), чем суммарные дозы, вызывающие изменения времени движения сперматозоидов. Так, суммарная доза, поступившая в организм животных при ингаляции сернистого ангидрида в концентрации 2 мг/м3 в течение 3436 ч, превысила суммарную дозу, поступившую при его ингаляции в концентрации 45 мг/м3, в 286 раз; однако даже при этом не наблюдалось ста-
4 2400г
• Ю 20 30 40 50 60 7О
Длительность перерывов (в ч)
Рис. 3. «Чистое» (-4) и «общее» (Б) время наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов (0,87—0,8) при воздействии сернистого газа в концентрации 20 мг/м8 в различных режимах.
Время наступления эффемто (в ч)
«Чистое» и «общее» время наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов (0,87—0,8) при прерывистом воздействии сернистого газа в концентрации 20 мг/м3 в различных режимах
Режим воздействия Средняя концентрация (в мг/м)' Время наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов (в ч) Обратное соотношение хронаксий мышц-антагонистов Степень достоверности по отношению к контролю
длительность отдельного воздействия (в ч) длительность отдельного перерыва (в ч)
«чистое» «общее»
16 24 24 24 24 8 12 24 48 72 13,3 13,3 10,0 6,6 5,0 128 172 192 336 552 192 264 360 950 2102 0,86^0,028 0,85^0,032 0,83^0,024 0,86^0,037 0,85^0,022 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001
тистически достоверных изменений времени движения сперматозоидов (267 мин в опыте и 297 мин в контроле; Р<0,05).
Таким образом, можно считать, что снижение воздействующей концентрации сернистого газа в целом способствует усилению компенсаторных возможностей организма, причем компенсаторные процессы системы, обеспечивающей подвижность сперматозоидов, увеличиваются в большей степени, чем в центральной нервной системе.
Сравнительное изучение влияния различных режимов ингаляции сернистого ангидрида в концентрации 20 мг/м3 позволило установить, что прерывистое воздействие менее опасно, чем постоянное действие той же концентрации. На это указывает, в частности, увеличение «чистого» и «общего» времени наступления определенного токсического эффекта по сравнению с тем, что мы отмечали при непрерывной ингаляции вещества. В качестве примера на рис. 3 показано изменение «чистого» и «общего» времени наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов (0,87—0,8) в зависимости от длительности перерывов между повторными воздействиями. Как видно на рис. 3, время появления указанного явления увеличивается тем значительнее, чем длительнее перерывы между повторными воздействиями сернистого газа. Ослабление токсического эффекта по мере увеличения отдельных перерывов можно объяснить уменьшением кумулятивного эффекта. Коэффициент кумуляции, выраженный в виде отношения «чистого» времени при прерывистом воздействии ко времени наступления эффекта при непрерывной ингаляции вещества в той же концентрации, колебался в нашем случае от 2 до 6 соответственно увеличению длительности перерывов от 12 до 72 ч.
Следовательно, прерывистое действие сернистого газа по сравнению с непрерывным действием его в той же концентрации сопровождается ослаблением токсического эффекта. Однако это не дает оснований для того, чтобы считать, что интермиттирующее действие этого вещества также будет сопровождаться ослаблением токсического эффекта. Как известно, интермиттирующее действие токсического эффекта может оцениваться лишь при равенстве концентраций, действовавших непрерывно и прерывисто. В связи с этим мы рассчитали средние концентрации сернистого ангидрида для каждого из вариантов режимов, изученных в эксперименте, и провели графическое сравнение зависимости «концентрация — время» при постоянном и интермиттирующем воздействии вещества. В качестве примера в таблице приведено время наступления обратного соотношения хронаксий мышц-антагонистов у белых крыс при различных средних концентрациях сернистого газа, поступавшего в организм животных при разных режимах.
Тем не менее следует отметить, что при средней концентрации 13,3 мг/м3, которая в случае интермиттирующего действия соответствует 24-часовым ингаляциям сернистого газа с 12-часовыми перерывами, время наступления
эффекта практически совпадает с временем наступления его при постоянном действии. Возникло предположение, что при уменьшении длительности отдельных воздействий при одной и той же средней концентрации сернистого газа возможно усиление эффекта. С целью проверки этого предположения животные были подвергнуты 16-часовым воздействиям сернистого газа прн средней концентрации 13,3 мг/мя. Результаты опыта в сравнении с результатами предыдущих исследований показали, что с уменьшением длительности повторных воздействий при одной и той же средней концентрации происходит сокращение времени наступления обратного соотношения хро-наксий мышц-антагонистов. Вместе с тем время появления повышенной активности холинэстеразы цельной крови и сокращения длительности движения сперматозоидов увеличивается.
Таким образом, при интермиттирующем действии сернистого газа с относительно непродолжительными ингаляциями и такими же перерывами по некоторым показателям возможно усиление его токсического эффекта. Отсюда следует, что санитарный контроль загрязнения атмосферного воздуха сернистым ангидридом на основе его среднесуточной ПДК необходимо проводить с учетом характера вариабельности его концентраций, так как в противном случае количественная оценка степени загрязнения воздуха будет недостаточно точной.
Выводы
1. Зависимость времени наступления обратного соотношения хронак-сий мышц-антагонистов, повышения активности холинэстеразы цельной крови и сокращения времени движения сперматозоидов от концентрации сернистого газа в воздухе может быть представлена в виде гипербол, которые апроксимируются на логарифмической сетке кривыми, состоящими из двух прямых отрезков, что, по-видимому, обусловлено некоторым различием механизма действия сернистого ангидрида при разных концентрациях.
2. По мере снижения концентраций сернистого газа компенсаторные возможности организма возрастают, что подтверждается увеличением суммарных доз вещества, вызывающих равный эффект.
3. Прерывистое действие сернистого газа по сравнению с непрерывным действием той же концентрации его ведет к ослаблению токсического эффекта в связи с уменьшением кумулятивных способностей вещества по мере увеличения длительности перерывов между повторными ингаляциями.
4. Интермиттирующее действие сернистого газа может сопровождаться как ослаблением, так и усилением токсического эффекта в зависимости от характера этого действия — при непродолжительных повторных ингаляциях и таких же перерывах между ними токсический эффект по некоторым показателям сильнее, чем при постоянном воздействии.
5. Возможность изменения степени вредного влияния сернистого ангидрида при интермиттирующем действии обусловливает необходимость учета характера вариабельности его концентраций при санитарном контроле за загрязнением атмосферного воздуха этим веществом на основе среднесуточной ПДК.
ЛИТЕРАТУРА. Алексеева М- В. Определение атмосферных загрязнений. М., 1963, с. 45. — Б у р к а ц к а я Е. Н., Матюшина В. И. В кн.: Гигиена применения, токсикология пестицидов и клиника отравлений. Киев, 1968, в. 6, с. 698. — Буштуева К-А. В кн.: Биологическое действие и гигиеническое значение атмосферных загрязнений. М., 1966, с. 142. — Быстрова Т. А. В кн.: Вопросы гигиены. М., 1959, с. 85.— Волкова Н. В. Труды Ленинградск. сан.-гиг. мед. ин-та. Л., 1960, т. 58, с. 126. — Елфимова Е. В., Гусев М. И. Гиг. и сан., 1969, № 2, с. 3. — Люблина Е. И., М и н к и н а Н. А., Р ы л о в а М. Л. Адаптация к промышленным ядам как фаза интоксикации. Л., 1971. — Мамацашвили М. И. Гигиеническая оценка СОг и СО как атмосферных загрязнений. Автореф. дисс. докт. Тбилиси, 1971.— П и н и г и н М. А. Вестн. АМН СССР, 1972, № 1, с. 82. — О н ж е. В кн.: Материалы Юбилейной научной конференции мед. факультета Ун-та дружбы народов. М., 1970, с. 133.—
м
Попов В. А. Гиг. и сан., 1972, №3, с. 83.— Сидоренко Г. И., Пини-г и н М. А. Там же, 1969, № 10, с. 94. — О н и же. Там же, 1972. № 3, с. 93. — Т о -локоицев Н. А. В кн.: Количественная токсикология. Л., 1973, с. 17. — Ш а л а м-беридзе О. П Гигиеническая и токсикологическая оценка С02 и N02 как атмосферных загрязнений. Автореф. дисс. докт. Тбилиси, 1970.
Поступила 16/V 1974 г.
COMPARATIVE TOXICOLOGICASSESSMENTOFPERSISTENT AND INTERMITTENT ACTION OF SULFUROUS GAS ON THE BODY OF ANIMALS
Z. P. Grigorevskaya
The results of a comparative study of the persistent and intermittent action on the body of animals of sulfurous gas at single concentration revealed the existence of a definite relationship «concentration-time». The finding was that in the second case the toxic effect is weaker than in the first one. At the same time the intermittent action, depending on its character, may cause both weakening and aggravation of the toxic effect.
УДК 11 2.01 5.1 + 612.015.6:677.164.13 1.014.424
В. В. Минаев, H. В. Жданович, доктор мед. наук Ю. Ф. Удалое, О. И. Базилевич
ВЛИЯНИЕ ПОЛЯ СВЧ НА АКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ФЕРМЕНТОВ И УРОВЕНЬ ПИРИДОКСИНА В ОРГАНАХ БЕЛЫХ КРЫС
Рязанский медицинский институт им. И. П. Павлова
Источники поля сверхвысокой частоты (СВЧ) находят все более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, на транспорте и в быту. Представители ряда профессий систематически работают в условиях вероятного воздействия на организм этого производственного фактора. Известно, что поле СВЧ обладает биологическим действием, вызывает функциональные и морфологические изменения. Описаны клинические проявления хронического воздействия поля СВЧ на организм, изменение обмена (3. В. Гордон и Е. А. Лобанова; Н. А. Гельфон и М. Н. Садчикова; В. А. Сынгаевская и соавт.; Н. В. Успенская; Roberts и Cook, и др.).
Некоторые симптомы хронического действия поля СВЧ имеют удивительное сходство с проявлением частичного дефицита витаминов группы В и витамина Е (3. В. Гордон). Одним из авторов этой статьи (Ю. Ф. Удалов) вместе с Н. С. Монастырским показано, что обеспеченность организма лиц, работающих в условиях воздействия поля СВЧ, некоторыми витаминами группы В ниже, хотя они получали одинаковый с контрольной группой рацион. Многие авторы отмечают специфическое влияние электромагнитных волн сверхвысоких частот на витаминный обмен. Это обстоятельство и послужило основанием для изучения данного вопроса в эксперименте.
Исследования проведены на 48 белых крысах-самцах весом 140—150 г. Все они находились на стандартном брикетированном рационе. Для создания недостаточности пиридоксина 24 животным ежедневно вводили 4-дезок-снпиридоксин (по 25 мг/кг) в течение 15 сут. Половину животных из каждой группы подвергали ежедневному (в течение 15 дней) воздействию поля СВЧ на частоте 2000 мГц (длина волны 15 см) при плотности потока мощности (ППМ) 570 мкВт/см2 с 3-часовой экспозицией. В крови животных определяли уровень пиридоксина микробиологическим методом (Е. Н. Одинцова), в сыворотке крови и органах (мозг, печень, почки, сердце, мышцы) — активность аспартат-аминотрансферазы и аланин-аминотрансферазы (Reit-man и Frankel); кроме того, в органах изучали активность сукцинатдегидро-геназы (Кип и Abood).
Результаты определения в крови и органах содержания пиридоксина представлены в табл. 1. Эти данные свидетельствуют о снижении содержания пиридоксина в органах животных, подвергавшихся воздействию поля
