CC BY
73
Результаты и обсуждение
При 2-недельном воздействии как при жизни, так и при вскрытии у животных всех исследованных групп видимые изменения не наблюдали, тогда как при 2-месячном воздействии модельных вод у мышей, получавших нанотрубки в максимальной концентрации, отмечали явления диспепсии, а при вскрытии - жировую дистрофию печени.
Показано, что через 2 нед (см. таблицу) в тонком отделе кишечника животных, получавших модельную воду с максимальным содержанием (0,5 мг/л) углеродных нанотрубок, по отношению как к интактным животным (рис. 1), так и к мышам, получавшим воду с мелкодисперсным углем в максимальной концентрации, происходило достоверное увеличение числа деструктурированных ворсин за счет отрыва верхушки ворсин и в меньшей степени за счет изменения их конфигурации (рис. 2). Кроме того, у отдельных животных (у 1 или 2 из групп) отмечалась тенденция к увеличению выраженности деструктурированности ворсин и пролиферации эпителиоцитов. Все остальные изученные в этой опытной группе показатели достоверно не менялись.
Величины показателей как при низкой концентрации нанотрубок, так и в группах, получавших с водой мелкодисперсный уголь в двух исследованных концентрациях, не отличались от аналогичных величин у интактных животных (см. таблицу), что позволило нам изучить пролонгированное воздействие нанотрубок, по-
требляемых с водой в максимальной концентрации при их 2-месячном воздействии.
Показано, что 2-месячное воздействие нанотрубок в максимальной концентрации приводит к значительному увеличению числа деструктурированых ворсин (рис. 3, 4), достоверно выраженному по отношению не только к интактной, но и к опытной группе, подвергавшейся 2-недельному воздействию нанотрубок в этой же концентрации, а также к достоверному увеличению пролиферации эпителиоцитов (рис. 5). Следовательно, при воздействии максимальной из изученных концентраций углеродных нанотрубок происходят значительные изменения в тонкой структуре ворсинок тонкой кишки, наиболее выраженные при пролонгировании воздействия.
Можно предположить, что нанотрубки или их осколки, попадая в кишечник, повреждают часть ворсин тонкой кишки, в результате чего в месте повреждения развивается компенсаторная пролиферация эпителиоцитов, приводящая к деструктурированности ворсин.
Литер атур а
1. Бонашевская Т.И., Беляева Н.Н., Кумпан Н.Б., Панасюк Л.В. Морфофункциональные исследования в гигиене. - М.: Медицина, 1984.
2. Онищенко Г.Г., Арчаков А.И., Бессонов В.В. и др. // Гиг. и сан. - 2007. - № 6. - С. 3-10.
Поступила 20.02.12
© Н.А. МАРТЫНОВА, Л.Г ГОРОХОВА, 2012 УДК 613.632-092.9
Н.А. Мартынова, Л.Г. Горохова
токсикологическая характеристика индола как основа его гигиенического регламентирования
НИИ комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний СО РАМН, Новокузнецк
Изучены токсические свойства индола. Установлено, что индол по величине LD50 относится к умеренно опасным веществам: LD 00 индола при введении в желудок для крыс и мышей составляет соответственно 1200 и 750 мг/кг. Индол обладает слабой способностью к кумуляции, оказывает выраженное раздражающее действие на глаза и умеренное - на кожу, а также неизбирательное раздражающее действие на дыхательные пути: Limjr находится на уровне Limac (77,8 мг/м3). Ориентировочный безопасный уровень воздействия индола в воздухе рабочей зоны 1 мг/ м3.
Ключевые слова: индол, токсикологическая характеристика, гигиеническое регламентирование
N. A. Martynova, L. G. Gorokhova - TOXICOLOGICAL INDOLE CHARACTERISTIC AS A BASIS FOR ITS HYGIENIC BRINGING UNDER REGULATIONS
Federal State Budgetary Establishment Research Institute for Complex Problems of Hygiene and Occupational Diseases of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences, Novokuznetsk, Russia
The toxic properties of indole have been studied in terms of LD50 indole was established to refer to moderately hazardous substances: in case of indole introducing into the stomach in rats and mice, DL50 is 1200 mg/kg and 750 mg/kg respectively. Indole has a weak ability to cumulation, and has a strong irritant effect to the eyes and a moderate one to the skin. Indole has indiscriminate irritating effect on the respiratory tract: Limir is at Limac (77,8 mg/m3). The occupational exposure of indole in the working area is 1 mg/m3.
Key words: indole, toxicological characteristic, hygienic bringing under regulations
Мартынова Н.А. - канд. мед. наук, ст. науч. сотр. лаб. прикладных гигиенических исследований ([email protected]); Горохова Л.Г. - канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. экспериментальных гигиенических исследований ([email protected]).
Объем производства химико-фармацевтической промышленности существенно ниже, чем других отраслей. Однако это производство имеет ряд таких особенностей, как использование большого количества разнообразных видов химического сырья, многообразие промежуточ-
61
[гиена и санитария 6/2012
ных продуктов синтеза лекарственных средств, прерывистый и многостадийный характер технологических процессов, несовершенство в ряде случаев технологических схем действующих производств, что может привести к значительным выбросам вредных веществ в воздух рабочей зоны и атмосферу [2].
Важнейшей мерой борьбы с профессиональными заболеваниями является гигиеническая регламентация вредных веществ в воздухе рабочей зоны (установление ПДК, ориентировочного безопасного уровня воздействия - ОБУВ), профилактическая роль которой заключается не только в обеспечении достаточно безопасных концентраций вредных веществ в воздухе, но и возможности систематического контроля за состоянием воздушной среды органами санитарного надзора [5].
Нами изучены токсические свойства индола, используемого в парфюмерной и фармацевтической промышленности, с целью его гигиенического регламентирования в воздухе рабочей зоны.
Индол представляет собой кристаллический порошок бледно-желтого цвета с резким характерным запахом, растворим в горячей воде, этиловом спирте, эфире, ацетоне, бензоле.
Н
Структурная формула индола
Молекулярная масса 117,15; температура плавления 52-53°С; температура кипения 253-254°С. Расчетная плотность паров 0,026 мм рт. ст., насыщающая концентрация 166 мг/м3 при 20°С [1].
Сведения о токсичности индола, приведенные в доступной литературе, недостаточны [3, 6, 7].
Материалы и методы
Экспериментальные исследования проведены на беспородных белых мышах и крысах обоего пола, морских свинках и кроликах. Животные содержались в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище в соответствии с правилами, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей (Страсбург, 1986), и Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 № 755).
Токсические свойства, опасность и характер биологического действия индола изучали в соответствии с Методическими указаниями к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны (№ 2163-80).
Для изучения характера токсического действия и выявления наиболее чувствительных показателей при проведении 4-х недельного подострого эксперимента (введение 0,1 LD50 5 раз в неделю) использовали следующие показатели: массу тела, суммационно-пороговый показатель (СПП), двигательную активность в лабиринте [4], артериальное давление, ЭКГ, ректальную температуру, активность трансаминаз, щелочной фосфатазы и а-амилазы, концентрацию холестерина, триглицеридов, глюкозы, мочевины, билирубина общего и конъюгированного, общего белка в сыворотке крови, спонтанный
диурез, относительную плотность мочи, содержание белка в моче, клинический анализ крови. Полученные данные обработаны методом вариационного анализа (t-критерий Стьюдента).
Определение индола в воздухе затравочных камер при ингаляционных затравках проводили газохроматографическим методом.
Результаты и обсуждение
Величина средней смертельной дозы (LD50) индола при введении в желудок в виде масляной эмульсии для крыс-самцов и мышей-самок составила соответственно 1200 (857,1-1680) и 820 (630,8-1066)мг/кг (метод Лит-чфилда и Вилкоксона), для крыс-самок и мышей-самцов - 1500 и 750 мг/кг соответственно (метод Deichmann и Le Blanc), что позволяет, согласно требованиям ГОСТа 12.1.007-76, отнести индол к веществам III класса опасности (умеренно опасные). Существенные различия в видовой и половой чувствительности животных к индолу не отмечены, так как коэффициенты видовых различий (1,6 для самцов и 1,83 для самок) и коэффициенты половой чувствительности (1,25 для крыс и 1,09 для мышей) - менее 3 ед.
Клиническая картина острого отравления у мышей и крыс была однотипной и характеризовалась угнетением, тремором, периодическими клонико-тоническими
Таблица 1
Биохимические показатели мочи и сыворотки крови крыс при подостром отравлении индолом
Показатель Группа Срок исследования
животных через 2 нед через 4 нед
Исследование мочи
Концентрация Опыт 0,521 ± 0,108* 0,868 ± 0,172*
белка в моче, г/л Контроль 0,239 ± 0,089 0,439 ± 0,077
Общее содержание белка в Опыт 2,232 ± 0,389* 2,564 ± 0,391**
моче, мг Контроль 0,963 ± 0,173 1,269 ± 0,152
Исследование сыворотки крови
Активность АСТ, Опыт 1,99 ± 0,084*** 1,99 ± 0,074***
ммоль/(ч • л) Контроль 1,49 ± 0,075 1,49 ± 0,063
Активность АЛТ, Опыт 1,25 ± 0,170* 1,27 ± 0,115***
ммоль/(ч • л) Контроль 0,71 ± 0,110 0,62 ± 0,050
Активность Опыт 271,0 ± 8,605** 282,5 ± 11,96**
а-амилазы, ед. акт/мл Контроль 226,8 ± 9,708 237,8 ± 8,28
Мочевина, Опыт 5,3 ± 0,269 5,9 ± 0,164***
ммоль/л Контроль 5,3 ± 0,270 4,9 ± 0,122
Триглицериды, ммоль/л Опыт 0,78 ± 0,051 0,67 ± 0,054**
Контроль 0,71 ± 0,076 0,45 ± 0,054
Белок, г/л Опыт 69,1 ± 1,983 67,4 ± 1,622*
Контроль 70,3 ± 3,122 62,4 ± 0,826
Глюкоза, Опыт - 7,7 ± 0,222***
ммоль/л Контроль - 6,2 ± 0,261
Билирубин Опыт 7,2 ± 1,098* -
конъюгированный, мкмоль/л Контроль 3,8 ± 0,461 -
П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 2 отличие от контроля достоверно: * - прир < 0,05, ** - прир < 0,01, *** - прир < 0,001.
62
Таблица 2
Показатели функционального состояния крыс при однократной ингаляционной затравке пылью индола
Группа животных и концентрация, мг/м3
Показатель контроль опыт (17,5 мг/м3) опыт (77,8 мг/м3) опыт (321,5 мг/м3)
Интегральные показатели
Частота дыхания в минуту 159,0 ± 8,730 141,2 ± 5,686 117,9 ± 6,79** -
СПП, В 4,7 ± 0,213 4,6 ± 0,310 4,2 ± 0,250 2,9 ± 0,295***
Температура тела,°С 38,2 ± 0,083 38,1 ± 0,082 35,7 ± 0,350*** 34,0 ± 0,293***
Вертикальная двигательная активность, ед. 10,2 ± 0,997 9,2 ± 0,646 1,7 ± 0,559*** 2,2 ± 1,245***
Интегральный показатель активности, ед. 13,9 ± 0,261 14,9 ± 0,314* 12,5 ± 0,817 11,6 ± 0,915*
Исследование сыворотки крови
Активность АСТ, ммоль/(ч-л) 1,64 ± 0,080 1,69 ± 0,095 1,62 ± 0,069 2,11 ± 0,037***
Активность АЛТ, ммоль/(ч-л) 0,58 ± 0,057 0,51 ± 0,074 0,59 ± 0,064 1,23 ± 0,078***
Активность а-амилазы, ед. акт/мл 230,9 ± 8,960 232,8 ± 7,061 247,3 ± 5,733 291,3 ± 16,81**
Триглицериды, ммоль/л 0,56 ± 0,071 0,70 ± 0,049 - 0,73 ± 0,049
судорогами, шаткой походкой, слабостью задних конечностей, снижением температуры, сукровичными выделениями из носа и гибелью, преимущественно в течение 1-х суток после отравления.
LD50 индола при внутрибрюшинном введении для мышей составляет 316 мг/кг [7], что позволяет отнести его к малотоксичным соединениям по классификации К.К. Сидорова (1973).
Однократная и десятикратная ингаляции паров индола (по 2 ч в день) при максимально возможном насыщении (расчетная концентрация 166 мг/м3) в условиях статической затравки при 20°С не вызывали гибель мышей, изменения СПП, температуры и массы тела. В процессе затравки у отдельных животных дыхание было более поверхностным и редким по сравнению с контролем.
Индол оказывает выраженное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз: при внесении в конъюнктивальный мешок глаза кроликов 50 мг вещества развивался острый кератоконъюнктивит, проходящий в течение 1 нед.
Индол оказывает умеренное местное раздражающее действие на кожу: двадцатикратные 4-часовые аппликации 30% мази вещества на кожу морских свинок вызывали гиперемию и отек кожи, образование кровянистых корочек. Аппликации мази индола на хвосты крыс не оказывали местное раздражающее действие, не вызывали признаки интоксикации и гибель животных. В процессе затравки у подопытных крыс отмечалось увеличение двигательной активности в лабиринте, а также снижение температуры тела по сравнению с контролем, что свидетельствует о слабом кожно-резорбтивном эффекте индола.
Изучение сенсибилизирующего действия в опытах на морских свинках методом многократных эпикутанных аппликаций не выявило аллергенные свойства индола.
Индол обладает слабой способностью к кумуляции: гибель животных при введении суммарной дозы, рав-
ной 5,26 DL50, не отмечена, коэффициент кумуляции (К ) - более 5 (метод Lim et al., 1961).
В подостром эксперименте, проведенном с целью изучения характера токсического действия индола, было выявлено отставание подопытных животных в приросте массы тела от контрольных, снижение у них температуры тела. В разные сроки затравки отмечено повышение активности аспартат- и аланинами-нотрансферазы, а-амилазы, увеличение концентрации мочевины, глюкозы, триглицеридов, общего белка и конъюгированного билирубина в сыворотке крови, а также увеличение содержания белка в моче (табл. 1). Указанное свидетельствует о нарушении функционального состояния печени, почек и поджелудочной железы.
Для определения порога острого действия (Limac) индола в условиях динамического ингаляционного воздействия в опытах на крысах были испытаны концентрации 321,5, 77,8 и 17,5 мг/м3. Результаты эксперимента представлены в табл. 2. Для оценки состояния животных были использованы показатели, оказавшиеся наиболее чувствительными при проведении подострого эксперимента. Из таблицы видно, что индол в концентрации 17,5 мг/м3 вызывал лишь увеличение интегрального показателя двигательной активности крыс, что позволяет расценивать эту концентрацию как близкую к недействующей. При воздействии индола в концентрации 321,5 мг/м3 у части животных была выражена клиника отравления (снижение активности, тремор). У животных также выявлены снижение температуры тела, СПП, двигательной активности в лабиринте, увеличение активности транс-аминаз и а-амилазы, концентрации триглицеридов в сыворотке крови, что позволяет считать эту концентрацию действующей. За Limac принята концентрация 77,8 мг/м3, при которой выявлено урежение дыхания, снижение температуры тела и вертикальной двигательной активности.
Порог раздражающего действия (Lim.) индола, по-видимому, находится на уровне Limac (77,8 мг/м3), поскольку при концентрации 17,5 мг/м3 урежение дыхания у крыс не наблюдалось, что свидетельствует о неизбирательном раздражающем действии индола на дыхательные пути.
Среднее значение ОБУВ, рассчитанного по уравнениям, рекомендованным Методическими указаниями по установлению ориентировочных безопасных уровней воздействия вредных веществ в воздухе рабочей зоны (№ 4000-85) с учетом LD50, Limac, Limir, составляет 2,2 мг/м3. Однако учитывая то, что, по данным литературы [6], вдыхание паров индола в концентрации выше 1 мг/м3 может привести к отрицательным субъективным ощущениям (головная боль, тошнота), мы рекомендовали ОБУВ индола в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3 с пометкой «требуется специальная защита кожи и глаз», агрегатное состояние - пары + аэрозоль.
63
[гиена и санитария 6/2012
Литер атур а
1. Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде.-Л.: Химия, 1985.
2. БуровЮ.В., РожновГ.И. //Гиг и сан. - 1995. -№ 4. - С. 21-25.
3. ГороховаЛ.Г., МартыноваН.А. // Актуальные вопросы профпатологии, гигиены и экологии человека: Материалы XLV науч.-практ. конф. / Под ред. В.В. Захаренкова. - Кемерово: Примула, 2010. - С. 97-101.
4. Навакатикян М.А., Платонов Л.А. //Гиг. и сан. - 1988. - № 2. - С. 60-62.
5. Общая токсикология / Под ред. Б.А. Курляндского. - М.: Медицина, 2002.
6. Сгибнев А.К., Орлова Т.А. // Проблемы космической биологии (сборник). - М.: Наука, 1971. - Т 16. - С. 190-195.
7. Adler Terrine K., Adrien Albert // J. Med. Chem. - 1963. - Vol.6, N 5. - P. 480-483.
Поступила 21.02.12
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2012 УДК 614.37-078
Г.И. Корчак, Е.В. Сурмашева, А.И. Михиенкова, Н.А. Никонова, Л.И. Романенко, З.А. Олийнык, А.К. Горваль,
М.А. Росада
ИЗУЧЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ СВОЙСТВ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА В ВИДЕ
коллоидного раствора и в матрице высокодисперсного кремнезема
ГУ Институт гигиены и медицинской экологии им. А.Н. Марзеева НАМИ Украины, Киев
В ходе экспериментального исследования установлено, что полученные химическим методом коллоидный раствор наночастиц (НЧ) серебра (Ag) и композит на его основе в матрице высокодисперсного кремнезема с размером частиц 8-12 нм и концентрацией НЧ в базовом растворе 0,0016% (0,016 мг/см3) проявляли высокую антимикробную активность относительно тест-микроорганизмов E. coli, P. aeruginosa, S. aureus и C. albicans, которая зависела от ряда факторов. Изучены бактерицидные свойства ткани, импрегнированной НЧ Ag. В качестве стабилизирующих веществ использовали смесь поверхностно-активного вещества доде-цилсульфата натрия и полимера поливинилпирролидона. Перед началом исследования был подобран эффективный нейтрализатор. Установлены сроки сохранения антимикробной активности опытных образцов, а также показана их стабильность на протяжении длительного срока наблюдения (24 мес). Изучено влияние органического загрязнения на антимикробную активность образцов.
На основании полученных результатов разработан алгоритм изучения антимикробных свойств нанопрепаратов.
Ключевые слова: наночастицы серебра, высокодисперсный кремнезем, стабильность антимикробной активности, методический подход
G. I. Korchak, E. V Surmasheva, A. I. Mikhienkova, N. A. Nikonova, L. I. Romanenko, Z. A. Oliynyk, A. K. Gorval’,
M.A. Rosada - THE STUDY OF ANTIMICROBIAL PROPERTIES OF SILVER NANOPARTICLES IN THE FORM OF A COLLOIDAL SOLUTION IN THE MATRIX OF FINELY DISPERSED SILICA
State Institution O.M.Marzeev Institute of Hygiene and Medical Ecology of Ministry of Health of Ukraine, Kiev, Ukraine
In the experimental study obtained with chemical method colloid solution of nanoparticles (NPs) of silver (Ag) and a composite on his base in the matrix of finely dispersed silica with particle size of 8-12 nm and NPs concentration in basic solution of 0,0016% (0, 016 mg/cm3) were established to exhibit high antimicrobial activity against the test organisms: E. coli, P. aeruginosa, S. Aureus and C. Albicans, which depended on a set of factors. Antibacterial properties of tissue impregnated with Ag-NPs were studied. As stabilizing substances a mixture of surface-active substance sodium dodecyl sulfate and polymer polyvinylpyrrolidone was used. Before the beginning of the study effective neutralizer was tailored. Times ofpreservation of antimicrobial activity of test samples have been established, and also their stability throughout long term of supervision (24 months) has been shown. Effect of organic pollution on antimicrobal activity of the samples has been studied. Based on obtained. results the algorithm of the study of antimicrobial properties of nanopreparations has been elaborated
Key words: silver nanoparticles, finely dispersed silica, stability of antimicrobial activity, methodical approach
В последние 30 лет наблюдается интенсивное развитие нанотехнологий. Эффекты, которые можно получить при применении наночастиц (НЧ), зависят от технологии синтеза НЧ, их размера, формы, концентрации,
Корчак Г.И. - д-р мед. наук, гл. науч. сотр. (galynakorchak@ ukr.net); Сумашева Е.В. - д-р мед. наук, зав. лаб. санитарной микробиологии ([email protected]); Михиенкова А.И. - науч. сотр. диссертант ([email protected]); Никонова Н.А. -канд. биол. наук, вед. науч. сотр. ([email protected]); Романенко Л.И. - науч. сотр ([email protected]); Олийнык З.А. - науч. сотр.; Горваль А.К. - канд. биол. наук, ученый секретарь (health. [email protected]); Росада М.А. - канд. мед. наук, докторант.
химической природы стабилизатора, стабильности коллоидной системы, вида микроорганизмов, химической природы композиций на основе НЧ и пр. [1].
Несмотря на обилие данных литературы по изучению антимикробных свойств наноматериалов, отсутствуют конкретные требования к проведению подобных исследований, что в определенной степени не позволяет получать объективные данные и прежде всего провести сравнительный анализ активности изучаемых препаратов.
В данной работе сделана попытка обосновать методический подход к изучению антимикробных свойств НЧ серебра (Ag), на основании которых предложен алгоритм выполнения подобных научных практических задач.
64
