CC BY
6
бен Ж., Бернар Ж. и др.: Пер. с англ.— М., 1983,— Т. 2,- С. 688—699.
20. Штанников Е. В.. Луцевич И. Н. // Гиг. и сан,— 1982.— № 4,— С. 20-23.
21. Ali Mahmood. Riley J. P. 11 Water Res.— 1989,— Vol. 23, N 9.— P. 1099 - 1106.
22. Aulicino F. A.. Zirolamo J., Maneini L. // Boll. Soc. ital. Biol, sper.— 1990,— Vol. 66, N 6.— P. 575—580.
23. Baldry M. Z.C.. Fräser J. L. 11 Ind. Biocides.— Chichester, 1988,— P. 91 — 116.
24. Beech J. A., Draz R., Ordaz C.. Palomegne В // Amer. J. publ. Hlth. 1980,—Vol. 70, N I.— P. 79—82.
25. Crandall R. A. // J. environm. Hlth.— 1986,— Vol. 49, N 1,—P. 16—23.
26. Daudner L. К // Csl. Hyg.— 1989,— Vol. 34, N 6,— P. 331—337.
27. Dieter von Hermann H. // Z. Wasser- u. Abwasser-Forsch.— 1988,— Bd 21, N 4,— S. 140—144.
28. Jackson D. E., Larson R. A., Snoeying V. L. // Water Res.— 1987,— Vol. 21, N 7,— P. 849—857.
29. Jessen H.-J. // Z ges. Hyg.- 1984,— Bd 30, N 2,— S. 111 — 114.
30. Dowdy В.. Carlisle D.. Laseler J. Z. 11 Science.— 1975.— Vol. 187,— P. 75-77.
31. Heiz G. R„ Hgu B. Y. 11 Limnol. Oceanogr.— 1978.— Vol. 23, N 5.— P. 858—869.
32. Kanazawa S„ Filip Z. Ц Higiene.— 1987,— Vol. 184, N I.— P. 24—33.
33. Kamei Jasuku, Jambo Norihito, Kaneko Atsushi // J. Jap. Water Works Ass.—1989,—Vol. 58, N 2 — P. 21—29.
34. Kaminski L. V., Low E. // Forum Städte Hyg.— 1984.— Vol. 35, N 1,— P. 19—21.
35. Keswick В. H., Fujvoka R. S„ Loh P. C., Burbank N. C. // J. Water Pollut. Control Fed.— 1980,— Vol. 52, N 10.-P. 2581—2588.
© С. E. ДЕП УДК 615.917:1
В последнее время при гигиеническом нормировании промышленных ядов большое значение придается исследованиям их токсикодинамики, процессов распределения токсических веществ в организме и механизма действия, являющихся надежной основой для установления безопасного уровня воздействия [11]. Вместе с тем особенности токсикодинамики целого ряда веществ, нашедших широкое применение в народном хозяйстве, остаются малоизученными. До конца не выясненными остаются детали механизмов токсического действия органических соединений металлов. Характер последнего определяется разнообразными факторами, в число которых входят физико-химические свойства указанных соединений и их компонентов, биологическая значимость катионов и степень вовлеченности анионного компонента в метаболические процессы, особенности кинетики и механизмов их прохождения через организм (в немалой степени определяющие точки приложения — мишени повреждающего действия).
В настоящее время получает распространение
36. Larbrigi L. // Rrv. Sei. cand.— 1989,— Vol. 2, N 2,— Р. 295—306.
37. Lawrence У., Capelli F. P. // Sei. Total Environ.— 1977.— Vol. 7, N 2,- P. 99-108.
38. Lehmann R. H. // Ind. Biocides.— Chichester, 1988.— P. 68-90.
39. Macaigne F., Couprie В., Ripert C. // Bull, franc. Mycol. med.— 1990,— Vol. 19, N 2,— P. 225—228.
40. Martiny H„ Brust H, Rüden H // Z. Hyg.— 1990,— Bd 190, N 1—2.— S. 39—50.
41. Mücke W. // Ann. Inst, super, sanita.— 1990.—Vol. 25, N 2,— P. 197—201.
42. Ohren J. A., Wik J. // Water Supply.— 1986,— Vol. 4, N 3,— P. 69—79.
43. Ridway J. W. // Revival Injures Microbes.— London, 1984,— P. 373.
44. Rocheleau S., Desjardins R., Lafrance F., Briire F. // Sei. Techn. Hau.—1986.—Vol. 19, N 2.—P. 117—128.
45. Rook J. ].. Grass А. A., Van der Heijden B. G. Ц J. environm. Sei.— 1978,—Vol. А13, N 2,- Р. 91 — 116.
46. Salamah А. А. // Microbiologica.— 1990.—Vol. 13, N 3.— Р. 263—266.
47. Sceholer H. F.. Schopp D. // Forum Städte Hyg.— 1984,— Vol. 35, N 3,— P. 109—111.
48. Staheli T. // Gesundheitstechnik.— 1973.— Bd 7, N 10.— g 201-_208
49. Von Dneszelu // Water Res.—1981.—Vol. 15, N 7,— P. 803-804.
50. Zemke V., Podgorsek L., Schoenen D. // Zdl. Hyg. Umwelt-med.— 1990.- Bd 190, N 1-2,- S. 51—61.
51. Zierler S.. Feingold L., Danley R. A., Craun G. // Arch. . environm. Hlth.— 1988,— Vol. 43, N 2.— P. 195—200.
Поступила 16.08.91
представление о клеточных мембранах как уникальном месте проявлений токсических эффектов металлов [2]. Наши исследования токсикодинамики широко применяемых в различных областях народного хозяйства стеариновокислых солей бария, кальция, свинца и цинка были направлены в первую очередь на изучение их мембранотокси-ческого эффекта, как вероятного звена в механизме действия указанных веществ.
Исследования проведены на 320 беспородных самцах белых крыс массой 180—200 г, подвергавшихся однократной 4-часовой ингаляционной затравке стеаратами: бария в концентрациях 15,6; 40,5 и 79 мг/м3 (или соответственно 3,1; 8,1; 15,8 мг/м3 в пересчете на барий); кальция — 50, 75, 100 мг/м3 (или 3,2; 4,7; 6,3 мг/м3 в пересчете на кальций); свинца — 2,7; 15; 70 мг/м3 (или 1,38; 7,65; 35,7 мг/м3 в пересчете на свинец), цинка — 19,3; 55; 113,7 мг/м^ (или 1,9; 5,5; 11,4 мг/м3 в пересчете на цинк). Мембранотоксическое действие оценивалось по содержанию N-ацетилнейра-миновой кислоты [10], активности аланинамино-трансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы
Гигиена труда
IHEKA. К Н ХЛУС. 1992 S47.I3.0IS.07
С. Е. Дейнека, К. Н. Хлус СТЕАРАТЫ МЕТАЛЛОВ — НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ТОКСИКОДИНАМИКИ
НИИ медико-экологических проблем Минздрава СССР, Черновцы
Биохимические показатели плазмы крови и печени белых крыс, подвергнутых однократному ингаляционному воздействию стеаратов
металлов (ж±5лг. л=10)
Вещество Концентрация. мг/м3 ЛДГ СДГ АЛТ ACT N-ацетилнейраминовая кислота
м кМ/мл *ч плазма крови. мг/100 мл печень, мг/100 г
Стеарат кальция 50 8,13±0,14 — 2,06±0,05 — 226.0±6,8 90,1 ±2,1
75 8,01 ±0,13 0,59±0,18 2,00±0,08 4,53±0,20 228.0±3,9 89,3±2,5
100 8,41 ±0,09* 0,61±0,15 1,93±0,14 4,57±0.18 250,0±5,0* 88,6±3,3
Контроль 8,06±0,09 0,52±0,17 1,94 ±0,14 4,85±0,20 227,0±8.2 88,3±7,1
Стеарат бария 15,6 8,20±0,15 0,70±0,13 2,44±0,16 4,30±0,25 269,0±7,2 97,3±3,3
40,5 8,23±0,13 1,14±0,31 2,31±0,19 4,59±0,26 283,0±7,6* 103,7±4,8
79 8,52±0,10* 0,49±0,12 2,74±0.22* 4,82±0,19* 282,0±4,5* 94,4±2,4
Контроль 8,03±0,09 0,69±0,12 2,10±0,12 4,10±0,11 249,0±7,7 106,0±6,7
Стеарат цинка 19,3 8,53±0,12* — 1,85±0,13 5,13±0,12* 301,0±10,2* 103,2±4,2
55 8,40±0,14* 0,77±0,15 2,24±0,13 5.05±0,18* 265,0±9,9* 103,3±2,5
113,7 8,81 ±0,13* 0,78±0,17 2,38±0,14* 5,18±0,13* 229,6±6,7* 107,1 ±2,9
Стеарат свинца
Контроль 7,95±0,08
2,7 15 70
8,22±0,11
8,54±0,13*
8.85±0,18*
0,62±0,14
0,70±0,14 0,71±0,13 0,79±0,18
1,92±0,09
2,05±0,15 2,12±0,13 2,43±0,08*
4,40±0.12
4,88±0,18
5.17±0,09*
5,29±0,11*
203,0±5,6
218,0±7,6 247,0± 1,5* 270,0±9,9*
102,3±3,8
107,0±4,3 117,0±3,7
Контроль 8,10±0,12 0,60±0,15 2,08±0,14 4,35±0,20 219,0±7,3 105,0±4,8
Примечание. Звездочка - достоверные различия с контролем (р<0,05); прочерк исследования не проводили.
(ACT), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), сорбитде-гидрогеназы (СДГ) [4] в плазме крови, содержанию N-ацетилнейраминовой кислоты в печени, а также по содержанию АЛТ, ACT и ЛДГ в ткани сердца.
Параллельно проводились по общепринятым методикам электрокардиографические и гистологические исследования. Определение в плазме крови активности цитозольной ЛДГ — универсального биохимического критерия оценки неблагоприятного воздействия ксенобиотиков, свидетельствующего об изменении проницаемости клеточной плазматической мембраны многих органов и тканей, выявило ее увеличение при воздействии стеаратов металлов в различных концентрациях (см. таблицу).
Активность ACT в плазме крови возрастала при воздействии стеарата цинка во всех изученных концентрациях, стеарата свинца — в концентрациях 15 и 70 мг/м3 и стеарата бария—в концентрации 79 мг/м!. В то же время активность АЛТ была увеличена при воздействии этих солей только в наивысших концентрациях. Как известно, наиболее высокая активность ACT обычно отмечается в ткани миокарда, поэтому возрастание ее активности в плазме крови при стабильном уровне наиболее активно функционирующей в печени АЛТ свидетельствует о лабилизации клеточных мембран сердечной мышцы. Отсутствие цитолиза гепатоцитов подтверждается и тем, что активность специфичного индикатора повреждения клеток печени — СДГ — оставалась неизменной во всех исследованных вариантах воздействия.
Важное значение для оценки общетоксического и мембранотоксического действия ксенобиотиков имеет определение содержания N-ацетилнейраминовой кислоты — важнейшего компонента олиго-сахаридной составляющей мембранных гликопро-
теинов и ганглиозидов, которые входят в состав специфических рецепторных участков и во многом определяют межклеточные взаимодействия. Повышение ее содержания в плазме крови было значительным при воздействии стеаратов цинка и свинца и несколько менее выраженным при воздействии стеаратов бария и кальция, при этом содержание [М-ацетилнейраминовой кислоты в печени достоверно не изменялось.
Установленные эффекты в определенной степени могут быть объяснены особенностями метаболизма изученных соединений. Общеизвестно, что высшие жирные кислоты (ВЖК) являются важнейшим источником биологически доступной энергии в организме животных. Основной их переносчик в крови — сывороточный альбумин, каждая молекула которого способна довольно прочно связать 3—9 молекул ВЖК [ 1 ]. В этой форме последние доставляются в такие активнофункционирую-щие ткани, как сердечная и скелетные мышцы, которые поглощают и используют жирные кислоты в качестве главного источника энергии. Важнейший процесс деградации ВЖК — совокупность реакций р-окисления — осущестатяется в матрик-се митохондрий, чья внутренняя мембрана непроницаема для жирных кислот с длинной углеродной цепочкой (в том числе для стеариновой кислоты) [1, 5]. Данные кислоты могут пройти в матрикс только в виде ацилкарнитинов, образующихся под действием присутствующей в наружной и внутренней митохондриальных мембранах группы ферментов. В результате осуществления этого процесса в цитозоле и межмембранном пространстве митохондрий происходит освобождение в активной ионной форме ранее связанных металлов.
Поскольку только сердцу свойствен постоянно идущий полностью аэробный обмен, вследствие чего в клетках сердечной мышцы митохондрии
занимают почти половину объема, что намного больше, чем в клетках печени и скелетной мускулатуры [1,5], мы предположили, что подобное явление в наибольших масштабах будет протекать в миокарде. Для подтверждения этого нами была изучена активность ACT, АЛТ и ЛДГ в ткани сердца белых крыс при воздействии одного из изучаемых стеаратов металлов (внутрибрюшинное введение стеарата цинка в дозе 180 мг/кг или 18 мг/кг в пересчете на цинк). Выявлено статистически значимое уменьшение активности ACT (на 15,0 %, р<0,05) и АЛТ (на 22,5%, р<0,001), что подтверждает высказанное предположение об избирательном мембранотоксическом действии стеаратов металлов. Снижение активности ЛДГ не было достоверным, что можно объяснить компенсаторной ее активацией избыточным количеством ионов экзогенного цинка, так как ЛДГ является Zn2+-3a-висимым ферментом.
Анализ полученных результатов показывает, что стеариновокислый кальций обладает наименее выраженным мембранотоксическим действием. Видимо, это является следствием того, что кальций относится к физиологически необходимым макроэлементам и организм животных способен регулировать его обмен в зависимости от поступления извне. Са2+обладает высоким сродством к гидрок-сильным группам углеводов, благодаря чему он способен прочно связываться с гликопротеидами мембран [2]. Главной кальцийрегулирующей системой в миофибриллах миокарда являются митохондрии, которые играют роль быстродействующего буфера в поддержании его оптимальной концентрации в цитозоле [1—3, 5]. Возрастание содержания Са2+ в митохондриях при избыточном поступлении его соединений в организм приводит к увеличению митохондриального объема, повышению проницаемости мембран митохондрий и даже их разрушению (причем известно, что митохондрии сердца могут обратимо набухать в гораздо меньших масштабах, чем митохондрии печени). Но в конечном счете механизм токсического действия Са2+ во всех случаях сводится к нарушению трансмембранного ионного равновесия и изменению проводимости клеточных мембран [2].
Ионы Ва2+ на метаболическом уровне не проявляют какой-либо специфичной токсичности, существенно отличающейся от таковой для Са2+ [2, 12]. Одинаковыми механизмами регулируются кинетика и содержание этих элементов в животном, организме. В то время барий отличается некоторыми важными физическими и химическими свойствами (электроотрицательностью, энергией гидратации ионов, устойчивостью комплексных соединений и др.), что, по-видимому, и определяет большую, как установлено в нашем эксперименте, мембранотоксичность стеарата бария по сравнению с таковой стеарата кальция.
Механизмы токсичности свинца подробно исследованы на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях [2]. Наибольшее количество РЬ*+ в клетке связывается с митохондриальными (для гепатоцитов, например, эта величина достигает 85 %) и клеточными мембранами [2]. Взаимодействие этого элемента с сульфгидрильными, фосфатными и карбоксильными группами плаз-малеммы увеличивает ее жесткость, снижает устойчивость к осмотическому шоку, блокирует
активные центры, изменяет проницаемость. Сходные явления наблюдаются при атаке РЬ2+ на мембрану митохондрий, лизосом и других субклеточных структур [13], что согласуется с результатами проведенных исследований.
Несмотря на то что цинк относится к необходимым физиологическим элементам (он входит в состав активных центров около 80 ферментов) [6, 9] и в организме существует отлаженная цинкрегули-рующая система, мы выявили выраженный мем-бранотоксический эффект стеариновокнслого цинка, что подтверждается результатами других исследований [6—8]. Воздействие 1г\2+ приводит к лабилизации мембран лизосом и митохондрий клеток различных органов и тканей, нарушению прочности связи ряда ферментов с мембранами. Ионы цинка оказывают ингибирующее действие на дыхательную и фосфорилирующую активность митохондрий печени и сердца через механизм конкурентного вытеснения железа из железопротеидов дыхательной цепи, а также угнетают многие ферменты животных тканей. Таким образом, одним из биохимических механизмов неблагоприятного действия Zп2+ можно считать его влияние на функцию мембран ряда субклеточных структур.
Полученные данные о мембранотоксическом действии изученных стеаратов металлов в ткани миокарда хорошо согласуются с результатами проведенных нами электрокардиографических (достоверные изменения частоты сердечных сокращений, продолжительности интервала <3—Т и высоты зубца на ЭКГ), гистологических (дегенератив-но-воспалительная реакция в миокарде) исследований и учтены при гигиеническом регламентировании указанных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населенных мест.
Выводы. 1. Стеараты металлов обладают мембранотоксическим действием, количественные и качественные особенности которого обусловлены главным образом биологической активностью и физико-химическими свойствами входящих в их состав металлов.
2. Точки приложения токсического действия стеаратов металлов определяются закономерностями межтканевого распределения и внутриклеточного метаболизма жирнокислотного радикала.
3. В связи с особенностями распределения и метаболизма стеараты металлов вызывают в первую очередь изменения проницаемости клеточных и митохондриальных мембран ткани миокарда.
Литература
1. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки.— В 5 томах.— М„ 1987.
2. Ершов Ю. А., Плетенева Т. В. Механизмы токсического действия неорганических соединений.— М., 1989.
3. Кальцийрегулирующая система в норме и патологии.— Ереван, 1988.
4. Лабораторные методы исследования в клинике / Под ред. В. В. Меньшикова,—М., 1987.
5. Ленинджер А. Митохондрия, — М„ 1966.
6. Леонов В. А., Дубина Т. Л. Цинк в организме человека и животных.— Минск, 1971.
7. Меркурьева Р. В., Красовский Г. Н.. Бурмантова Н. П. 11 Гиг. и сан,— 1980,—№ 1,—С. 25—28.
8. Меркурьева Р. В., Красовский Г. //., Коганоаа 3. И. и др. // Там же.— 1979,—№ 10,— С. 17—20.
9. Москалев Ю. И. Минеральный обмен.— М., 1985.
10. Скорняков В. И. Саянин А. В., Кожемякин Л. А. // Лаб. дело,— 1989 - № 2,— С. 32—34.
11. Уланова И. П., Авилова Г. Г. // Гиг. труда.— 1988. № 2.- С. 22-25.
12. Venugopal В.. Luckey Т. D. Metal Toxicity in Mammals.— New York, 1978,— Vol. 2.
13. Victory Г., VanderA. G., Mouw D. R. 11 Amer. J. Physiol.— 1979.- Vol. 237,— P. F398—F407.
Поступила 16.07.91
Summary. Changes in the membrane permeability caused by metal stearates were noted.
© Р. К ПРУУЛ, 1992
УДК 613.632:547.313.21:646.631-07:1616-092:612.6.05
Р. К. Пруул
ВЛИЯНИЕ ТЕТРАХЛОРЭТИЛЕНА НА ГЕНЕТИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ
РАБОЧИХ ХИМЧИСТОК
Институт экспериментальной и клинической медицины. Таллинн
Параллельно с химизацией всех отраслей народного хозяйства растет число проблем, стоящих перед медицинской токсикологией. Одной из таких проблем является выявление ранних и скрытых проявлений действия токсических веществ на организм. Важность и актуальность этой проблемы не могут вызывать сомнения, так как она включает не только своевременное распознавание профессиональных отравлений, но и выявление вредного действия на генетический аппарат человека.
Целью настоящей работы явилось изучение мутагенной активности мочи рабочих химчисток, подвергающихся воздействию тетрахлорэтилена (ТХЭ). В ранее проведенных исследованиях отмечена определенная зависимость содержания ТХЭ в моче от его концентрации в воздухе [4].
Установлено также, что поступление ТХЭ через органы дыхания зависит от характера выполняемой работы [10]. ТХЭ реагирует в организме с нуклеофильными частями клетки, например с ДНК. При алкилировании белков могут образовываться соляная кислота и хлорирован* ные альдегиды [6].
Женщины более подвержены влиянию ТХЭ, чем мужчины. По данным Датского регистра рака, стандартизированный показатель смертности от рака печени составляет у женщин 3,4, а 95 % доверительные границы данного показателя у работниц химчисток равны 1,4—7,0. Ожидаемое число случаев рака у мужчин составляет 1,1 [9]. Воздействие ТХЭ увеличивает вероятность развития спонтанных абортов [6, 7, 11]. Известно также, что ТХЭ может поступать в организм детей с грудным молоком [8].
Вычищенная одежда сохраняет в волокнах материала довольно большое количество ТХЭ [5] и может являться источником поступления ТХЭ в окружающую среду. ТХЭ способен накапливаться в продуктах питания [5]. Наиболее высокие количества ТХЭ обнаруживаются в продуктах, содержащих жировые вещества [12].
Исследовали мочу, которую собирали в течение рабочего времени. Пробы транспортировали при низкой температуре и хранили до обработки в холодильной камере при температуре —20 °С. Концентрирование и выделение мутагенных веществ из мочи проводили по методике [13]. Исследуемые вещества адсорбировали на неполярном адсорбенте, пропуская пробу через колон-
ку, наполненную полимером стиролдивинилбен-зена ХАД-2.
Наполнитель промывали несколько раз, тщательно перемешивая, сначала в 10-кратном объеме ацетона, затем в метаноле и в дистиллированной воде. Хранили в воде при 4 °С. Применяли стеклянные колонки с внутренним диаметром 0,7 см. Для анализа одной пробы брали 0,7 г сухого наполнителя, высота загрузки колонки составляла 4 см. Скорость протекания мочи устанавливали на уровне 2—3 мл/мин. Все операции проводили при комнатной температуре. Адсорбированные компоненты элюировали ацетоном, который затем выпаривали.
В качестве индикаторных организмов использовали мутантные, ауксотрофные по гистидину штаммы ТА98 и ТА100 Salmonella typhimurium. Выращивание микроорганизмов проводили по методике [3].
Микробы выращивали на чашках Петри с 30 мл 2 % минимального агара. Агар автоклавировали при 1 атм в течение 20 мин. К расплавленному агару в стерильных условиях прибавляли следующие компоненты питательной среды: 300 мл 2 % агара, 100 мл буфера Stm, 10 мл 20 % раствора глюкозы, 1 мл 2 % раствора сульфата магнезии. Раствор глюкозы автоклавировали при 0,5 атм 20 мин.
Буфер Stm с pH 7,2 готовили по следующему рецепту:
C6H507Na3-5,5 Н20 (2 г); К2НР04-3 Н20 (42 г); КН2Р04 (18 г); (NH4)2S04 (4 г); Н20 (1 л).
Микробы выращивали в питательном бульоне, который готовили из сухой порошковой среды.
На каждую чашку Петри с минимальной средой выливали тонким слоем агар с добавками ги-стидина и биотина. 0,6 % полужидкий агар готовили в бидистиллированной воде и автоклавировали. К 2 мл расплавленного агара прибавляли 0,1 мл бульонной культуры микроорганизмов и 0,1 мл изучаемых веществ, выделенных из мочи. Выделенный остаток растворяли в диме-тилсульфоксиде. Для каждой исследуемой пробы параллельно готовили 3 чашки Петри. Чашки с микробами инкубировали при температуре 37 °С в течение 48 ч. После этого подсчитывали ревертантные колонии микробов. Для контроля определяли спонтанные ревертантные ко-
