Цитотоксичность пыли алмазоносного карьера трубки «Удачная» Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

УДК 616.24-003.656-057-092

ЦИТОТОКСИЧНОСТЬ ПЫЛИ АЛМАЗОНОСНОГО КАРЬЕРА

ТРУБКИ «УДАЧНАЯ»

© 2010 Г.Е. Миронова1, Л. Д. Олесова2, З.Н. Кривошапкина2, Е.И. Семенова2,

А. С. Гольдерова2

1 Северовосточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск

2 Якутский Научный центр комплексных медицинских проблем СО РАМН

Поступила в редакцию 30.09.2010

В статье рассматривается негативное действие пыли, образующейся при добыче алмазов в Республике Саха (Якутия). Показана умеренная фиброгенность пыли карьера трубки «Удачная».

Ключевые слова: горнорабочие, пыль, пневмофиброз

Горнорабочие алмазодобывающего комплекса Республики Саха (Якутия) подвергаются воздействию таких неблагоприятных факторов, как высокая запыленность, шум, локальная вибрация, наличие в атмосфере вредных газов [2]. Труднодоступность мерзлых пород, определяющих необходимость применения буровзрывных способов добычи, невозможность применения влажного метода обеспыливания при отрицательных температурах окружающей среды, и низкое содержание влаги в атмосферном воздухе отягощают условия труда горнорабочих [3, 7]. Концентрация пыли может колебаться от единиц до сотен миллиграммов в 1 м3. Средняя концетрация пыли в воздухе карьера трубки «Удачная» составляет 38,6 мг/м3 с превышением ПДК пыли от 2 до 6 мг/м3. Очень высокая запыленность, достигающая 400-500 мг/м3 и более, наблюдается при сухом бурении, взрывных и погрузочно-транспортировочных работах, поэтому пыль является одним из ведущих факторов, оказывающих отрицательное воздействие на организм горнорабочих. Фиброзные изменения легких, развивающиеся при длительном вдыхании минеральной пыли, послужили в свое время морфологическим обоснованием для выделения самостоятельной нозологической

Миронова Галина Егоровна, доктор биологических наук, профессор кафедры высокомолекулярных соединений органической и биологической химии. E-mail: mirogalin@mail.ru

Олесова Любовь Дыгыновна, заведующая лабораторией биохимических механизмов адаптации. E-mail: oles59@mail.ru

Кривошапкина Зоя Николаевна, старший научный сотрудник отдела изучения механизмов адаптации. E-mail: atec@mail.ru

Семенова Евгения Ивановна, младший научный сотрудник отдела изучения механизмов адаптации Гольдерова Айталина Семеновна, кандидат биологических наук, главный научный сотрудник отдела изучения механизмов адаптации. E-mail: hoto68@mail.ru

формы профессиональной патологии - пнев-мокониоза, то есть «запыленного легкого» [4]. Поэтому особый интерес вызывает химический состав и характер биологического воздействия техногенной пыли, образующейся при вскрышных работах на алмазоносных карьерах на органы дыхания человека и животных.

Целью настоящей работы явилась оценка фиброгенности пыли, образующейся при вскрышных работах карьера трубки «Удачная» алмазодобывающего комплекса Якутии.

Материал и методы. Оценка влияния техногенного пылевого загрязнения производилась в условиях эксперимента на 96 животных (крысах-самцах в возрасте 3-4 месяца). Из них 48 были запылены пылью трубки «Удачная», 24 - пылью люберецкого кварца. Контрольную группу интактных животных составили 24 крысы. Для создания модели экспериментального силикоза нами была использована порода (известняк слабоглинистый) карьера алмазоносной трубки «Удачная». Пыли вводились интратрахиально в количестве 20 мг и 50 мг в 1 мл физиологического раствора. Развитие силикоза у крыс оценивалось в сроки 3 недели, 3 месяца и 6 месяцев после введения пыли. Биологическое действие пыли определяли по следующим показателям: массе легких (сырых и сухих), трахеобронхиальных лимфоузлов и содержанию в сухом остатке легких суммарного оксипролина (Stegemann, 1975) и общих ли-пидов (Вознесенская Т.А. и др., 1986). Химический состав пыли карьера трубки «Удачная» был определен рентгено-флуоресцентным методом на квантометре СРМ-I. Результаты исследований обработаны с применением пакета программ «SРSS 11.5» для Windows 2000 и представлены в виде M±m, M - среднее, m -

1861

ошибка среднего. Для оценки статистической значимости различий между средними величинами применяли критерий Стьюдента. Различия считали значимым при р<0,05.

Результаты и обсуждение. Согласно полученным данным, качественный состав пыли породы (известняк слабоглинистый) состоит из 10 оксидов: 8Ю2, ТЮ2, Л120з, Ре2О3, МпО, MgO, СаО, Ш2О, К2О, Р2О5 (табл. 1).

Таблица 1. Процентное соотношение химического состава компонентов пыли карьера трубки «Удачная» и люберецкого кварца

Карьер Порода 8102 Т1О2 А12О3 Ре20з МпО Mg0 СаО Ка20 К2О Р2О5

Удачная Известняк слабоглинистый 30,15 0,43 8,38 4,04 0,05 7,30 21,32 0,13 4,47 0,07

Люберецкий Люберецкий кварц 97,78 0,03 1,11 0,07 - 0,04 0,06 0,04 0,10 0,02

Процентное соотношение составляющих компонентов этой породы выглядит следующим образом: в основном преобладают оксиды кремния и кальция (30,15 и 21,32% соответственно), далее примерно одинаковый процент приходится на оксиды алюминия и марганца (8,38 и 7,85% соответственно), по 4% приходится оксиду железа и калия. Наименьшую долю в составе известняка слабоглинистого занимают оксиды титана, фосфора, натрия и магния (0,43%, 0,13%, 0,07% и 0,05% соответственно). Химический состав кварца люберецкого карьера, использованного в качестве стандартного образца сравнения при изучении фиброгенных свойств кварсодержащих пылей алмазодобывающих карьеров, характеризовался преобладанием содержания оксида кремния (97,78%). На долю остальных оксидов (примесей) приходится 1,47 %.

Содержание суммарного оксипролина -маркера интенсивности развития пневмофиброза

в сухом остатке легких экспериментальных животных, при введении 20 мг пыли в зависимости от срока увеличивалось от 3,92±0,06 до 7,85±0,49 мг/г ткани. При введении 50 мг пыли- от 4,07±0,36 до 7,96±0,35 мг/г ткани динамика изменения общих липидов в тканях легких крыс имела сходный характер: содержание общих липидов увеличивалось в зависимости от сроков, и к 6 месяцам имело наиболее высокое значение. Масса легких в группах крыс, запыленных различными дозами пыли на сроке 6 месяцев была повышенной по сравнению с предыдущим сроками. Нарастание массы легких в группе крыс, запыленных 50 мг пыли, было более выраженным (р<0,05), чем в группе животных, запыленных 20 мг. Это свидетельствует о наличии фиброзирующих процессов в легких, интенсивность которых возрастала к 6 месяцам от начала эксперимента (рис. 1).

16 14 12 10 8 6 4 2 0

I Суммарный оксипролин Общие липиды

5?

3 недели

й

й

3 месяца

6 месяцев

140 120 100 80 60 40 20 0

Рис. 1. Содержание общих липидов и суммарного оксипролина (мг/г) в сухом остатке легких экспериментальных животных

Введение пыли люберецкого кварца вызывало резкое увеличение суммарного окси-пролина от 5,58±0,23 мг/г до 15,0±0,36 мг/г, что в 2 раза выше показателей опытной пыли (Р<0,05). Содержание общих липидов в тканях

легких также увеличилось в зависимости от срока с 75,40±9,59 до 126,3±9,72 мг/г ткани (Р<0,05)

Результаты биохимических исследований были подтверждены морфологическими

1862

данными. В легких крыс, запыленных слабоглинистым известняком из карьера трубки «Удачная» признаки пневмосклероза наблюдались на сроке 6 месяцев в виде округлых гранулем и тонких коллагеновых волокон. В отличие от пыли из карьера «Удачный»

люберецкий кварц вызывал формирование выраженного пневмофиброза. В гистологических препаратах легких этих крыс содержались многочисленные, толстые коллагеновые волокна.

Таблица 2. Данные о развитии экспериментального пневмокониоза, обусловленного введением кварцсодержащих пылей карьера трубки «Удачная» (в мг)

Группа Доза Кол- Срок Показатели пнефмофиброза

пы- во в

ли крыс неде- масса сухих масса сухих содержание Содержание

(мг) (ед) лях легких, мг лимфоузлов, мг суммарного оксипролина, мкг/г общих ли-пидов легких, мкг/г

контрольная - 8 3 360±16 9,01±0,01 3,45±0,23 43,88±4,68

пневмокониоз, обусловленный введением пыли

известняк 20 8 3 443±14* 43,12±6,9* 3,92±0,06 55,98±2,25

слабо -глинистый

известняк 50 8 3 560±36* 43,08±6,52* 4,07±0,36 62,49±4,01

слабо -глинистый

Люберецкий 20 8 3 561±24* 30,67±5,22* 5,58±0,23* 75,40±9,59*

кварц

контрольная - 8 12 401±34 11,45±0,41 3.49±0,43 53,25±9,18

известняк 20 8 12 548±36* 40,27±4,23* 5,31±0,24 59,08±3, 98

слабо-глинистый

известняк 50 8 12 615±20* 39,02±3,28* 5,45±0,35 69,04±3,23*

слабо-глинистый * *

Люберецкий 20 8 12 874±51* 64,62±9,73* 7.22±0,74* 123±9,22*

кварц

контрольная - 8 24 476±91 4,30±0,11 50,67±3,17

известняк 20 8 24 694±29** 7,85±0,49 ** 66,39±4,21*

слабо-глинистый *

известняк 50 8 24 781±22** 7,96±0,35** 69,18±4,12*

слабо-глинистый *

Люберецкий 20 8 24 1228±17* 15,07±0,36* 126,3±9,72*

кварц

Примечание: * - р<0,05 по сравнению с контролем; ** - р<0,05 по сравнению с соответствующими показателями у крыс, запыленных люберецким кварцем

Полученные нами данные о фиброген-ных свойствах кварцсодержащих пылей алмазодобывающей промышленности не противоречат результатам, полученным Малошенко А. А., в работах которого пыль золотоносных шахт Якутии охарактеризована, как слабофиб-рогенная. Умеренная фиброгенность пыли карьера трубки «Удачная» является одной из причин относительно низкой заболеваемости горнорабочих пылевым бронхитом. По данным медико-биологических исследований заболеваемость бронхо-легочными болезнями среди рабочих ГОК «Удачный» ниже, чем заболеваемость болезнями желудочно-кишечного тракта, нервной системы, и опорно-двигательного аппарата (Отчет, 2004). При этом заболевания органов дыхания у рабочих ГОКа «Удачный» чаще встречаются у высоко-стажированных рабочих, имеющих северный

стаж более 15 лет, что соответствует литературным данным [2, 6]. Вместе с тем высокая запыленность рабочей зоны является причиной того, что заболевания верхних дыхательных путей по обращаемости среди горнорабочих занимают первое место (18,3%). Кроме того, высокая заболеваемость органов зрения среди горнорабочих также свидетельствует о неблагоприятном влиянии пыли, образующейся при добыче алмазов, на слизистые оболочки: по обращаемости в структуре заболеваемости болезни органов зрения занимают 4 место (Отчет, 2004).

Выводы: химический состав пыли открытых карьеров алмазодобывающей промышленности Севера (на примере карьера трубки «Удачная») характеризуется относительно низким содержанием двуокиси кремния (30,15%) в отличие от люберецкого кварца

1863

(97,78%) и наличием оксидов - MnO и Fe2O3, которых нет в составе люберецкого кварца. Техногенное пылевое загрязнение открытых карьеров алмазодобывающего комплекса вызывает развитие пневмофиброза. Экспериментальный пневмофиброз, обусловленный ин-тратрахиальным введением известняка слабоглинистого, характеризуется относительно мягким течением, медленным прогрессирова-нием процесса, по сравнению с люберецким кварцем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Агиевич, А.А. Заболеваемость горнорабочих Заполярья, работающих на станках глубокого бурения НКР-100М / А.А. Агиевич // Вопросы профилактики заболеваний у рабочих ведущих отраслей промышленности Крайнего Севера. - М., 1985. С. 37-42.

2. Безродных, А.А. Оздоровление условий труда в глубоких карьерах / А.А. Безродных, Г.Н. Герман, В.Д. Миллер // Гигиена и санитария. 1981. №11. С. 73-75.

3. Безродных, А.А. Профессиональные и «парапро-фессиональные» заболевания рабочих горнодобывающей промышленности Крайнего Севера /А.А. Безродных // Гигиена труда и проф. заболев. 1982. №8. С. 15-19.

4. Величковский, Б.Т. Экологическая пульманология (роль свободнорадикальных процессов / В.Т. Величковский. - Екатеринбург, 2003. 141 с.

5. Герман, Г.Н. Роль производственно-профессиональных и климатогеографических условий в формировании состояния здоровья горнорабочих Севера на примере Якутского региона: автореф. дис...докт. мед. наук: 14.00.07. Ин-т гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана. М., 1987. 48 с.

6. Дордина, С.Г. Хронические профессиональные и неспецифические заболевания легких у горнорабочих Крайнего Севера: Автореф. дис....канд. мед. наук. - М., 1983.

7. Миронова, Г.Е. Хронический обструктивный бронхит в условиях Крайнего Севера (значение антиоксидантного статуса и антиоксидантной терапии) / Г.Е. Миронова, Е.П. Васильев, Б.Т. Величковский. - Красноярск, 2003. 169 с.

DUST CYTOTOXICITY OF DIAMOND SUBSTITUTE "UDACHNAYA"

© 2010 G.E. Mironova1, L.D. Olesova2, Z.N. Krivoshapkina2, E.I. Semenova2,

A.S. Golderova2

1 North-East Federal University named after M.K. Ammosov, Yakutsk

2 Yakutsk Scientific Centre of Complex Medical Problems SB RAMS

In article negative action of the dust formed at extraction of diamonds in Republic Sakha(Yakutia) is surveyed. The moderate fibrogenesis of dust from diamond substitute "Udachnaya" is shown.

Key words: miners, dust, pneumofibrosis

Galina Mironova, Doctor of Biology, Professor at the Department of High-molecular Connections of Organic and Biological Chemistry. E-mail: mirogalin@mail.ru

Lyubov Olesova, Chief of the Laboratory of Biochemical Mechanisms of Adaptation. E-mail: oles59@mail.ru

Zoya Krivoshapkina, Senior Research Fellow at the Department of Studying the Mechanisms of Adaptation. E-mail: atec@mail.ru Evgeniya Semenova, Minor Research Fellow at the Department of Studying the Mechanisms of Adaptation

Aytalina Golderova, Candidate of Biology, Main Research Fellow Research Fellow at the Department of Studying the Mechanisms of Adaptation. E-mail: hoto68@mail.ru

1864