CC BY
10
DYNAMICS OF DISSOCIATION IN PLANTS OF CERTAIN ORGANIC TOXIC SUBSTANCES INTRODUCED WITH SEWAGE IRRIGATION
L. R. Polischuk, S. V. Polischuk
The paper presents results of analyses of corn and potatoes that were grown under conditions of irrigation with model sewage containing aromatic hydrocarbons. The organic substances investigated were found capable to accumulate in plants. The process of dissociation
dC
of the investigated substances may be represented by a first order reaction: —Kt.
УДК 613.63:612.351.1!
Канд. мед. наук Т. А. Попов
ЗНАЧЕНИЕ ОКСИДАЗ СМЕШАННОЙ ФУНКЦИИ ПЕЧЕНИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ
Всесоюзный научно-исследовательский институт гигиены и токсикологии пестицидов, полимерных и пластических масс, Киев
Среди актуальных вопросов гигиенической токсикологии особо выделяется определение границ безвредного действия химических факторов внешней среды. Установление порогов вредности химических веществ в конкретных условиях представляет значительные трудности, так как при этом необходимо учитывать адаптационные возможности организма. Применительно к токсическим воздействиям приспособительные реакции организма состоят в интенсификации синтетической активности, приводящей к восстановлению поврежденных структур, активации обезвреживания, включении обходных путей биотрансформации и др. (И. В. Саноцкий и И. П. Уланова; Д. С. Саркисов и соавт.).
Известно, что чужеродные для живого организма химические соединения — ксенобиотики (от греческого xenos — чужой и bios — жизнь) подвергаются метаболическому превращению, направленному в основном на снижение их биологической активности и удаление. Эта прижизненная функция химической защиты осуществляется с помощью гидроксилирующей ферментной системы эндоплазматического ретикулума печени. Ввиду неспе-цифичности и разнообразия реакций (ациклическое окисление, О-дезалки-лирование, N-дезалкилирование, дезаминирование, окислительная десуль-форацня), которые катализируют, эту ферментную систему называют и ок-сидазами смешанной функции — ОСФ (Д. В. Парк; А. И. Арчаков). ОСФ рассматривают как универсальный и основной адаптационно-приспособительный механизм защиты высших животных (Williams; Durham; Г. H. Красовский и соавт., 1971). В зависимости от строения, дозы и кратности поступления, ксенобиотики могут индуцировать или ингибировать ОСФ. Следовательно, такие актуальные вопросы современной гигиены и токсикологии, как адаптация и комбинированное действие, связаны непосредственно с гидроксилирующей системой эндоплазматического ретикулума печени.
Результаты исследований, опубликованные за последние годы, дают основание считать, что видовые, возрастные, половые и индивидуальные различия в чувствительности животных к токсическому воздействию связаны с неодинаковой активностью ОСФ (Г. Н. Красовский и соавт., Iori и соавт.; Schenkman и соавт.). То, что в ряде случаев отдаленные последствия химических воздействий связаны не непосредственно с поступающими в организм веществами, а с их метаболитами, значительно расширяет биологическое и медицинское значение ОСФ. Таким образом, достаточная по объему и методически корректно полученная информация об активности этой ферментной системы может служить не только ключом к расшифровке механизмов, лежащих в основе процессов адаптации, комбинированного действия бластомогенеза, аллергизации, мутагенеза, но и научным обосно-
ванием токсикологических понятий «коэффициент экстраполяции», «коэффициент запаса», а также базой для определения их количественных значений при гигиеническом нормировании. Интерес к ОСФ значительно возрастает и в связи с тем, что их активностью можно управлять, вызывая индукцию или угнетение путем введения соответствующих препаратов. Несмотря на возрастающий интерес к этому вопросу, существующие методы для оценки активности ОСФ не удовлетворяют современным требованиям гигиенической токсикологии. Наибольшей популярностью пользуется определение демитилирующей способности микросомальной фракции гомоге-натов печени. N-деметилирование аминопирина широко применяется для оценки активности ОСФ печени подопытных животных (Kinoshita и соавт.; Kinoshita и Du Bois, 1970; У. А. Кузьминская; П. В. Сергеев и соавт.) или биопунктата печени людей (Schoene и соавт.). Недостатком этого метода является то, что полученные результаты можно отнести только к моменту изъятия печени — получению биопунктата. Кроме того, выделение микросом связано с нарушением интегральной структуры клеток и приводит к искажению стехиометрии субстратов и продуктов ферментативных реакций. Наконец, формальдегид, по накоплению которого судят об активности ОСФ, является конечным продуктом ряда других метаболических процессов. Сказанное объясняет значительную вариабельность результатов, полученных данным методом. Известные способы оценки активности ОСФ в целом организме тоже не отвечают современным требованиям. Один из них— продолжительность гексеналового сна — хотя и нетрудоемок в опытах на крысах, однако дает значительную вариабельность результатов, что затрудняет их интерпретацию.
Определение активности ОСФ печени у людей связано с получением биопсийного материала (Schoene и соавт.), а это технически трудно осуществимая и небезопасная манипуляция. К более доступным методам следует отнести определение динамики снижения концентрации аминопирина в крови после пероральной нагрузки (Iori и соавт ). При этом требуется многократная экстракция аминопирина из крови, что заведомо снижает точность и воспроизводимость метода и, кроме того, взятие крови из вены в динамике делает его непригодным для широкого применения.
Исходя из этого, мы разработали новые методические подходы для оценки активности ОСФ печени подопытных животных и людей. В условиях эксперимента оценку можно проводить на уровне органа (перфузия изолированной печени) и целого организма. Возможности оценки активности ОСФ печени крыс в динамике путем нагрузки аминопирином (внутрибрюшинное введение из расчета 20 мг/кг) с последующим определением его основных метаболитов в моче разработанным нами колориметрическим методом описаны ранее (Т. А. Попов и О. Б. Леоненко). Сравнение результатов, полученных указанным методом, с данными об активности ОСФ микросомальной фракции гомогенатов печени, проведенное в специальной серии опытов, выявило несколько более высокую чувствительность предлагаемого нами метода. Кроме того, его преимуществами являются лучшая информативность (одновременная оценка деметилирующей и ацетилирующей способности в динамике), достоверность (оценка проводится по истинным метаболитам, а не по формальдегиду, образовавшемуся из отцепившихся метиль-ных групп) и сохранение подопытных крыс с возможностью проводить исследование по ходу хронического эксперимента на одних и тех же животных. С точки зрения гигиенической токсикологии, несмотря на указанные преимущества, метод не обеспечивает полностью информации об ОСФ. Для изучения более тонких механизмов функциональной перестройки в процессе адаптации к химическим воздействиям целесообразно применение метода перфузии изолированной печени.
Искусственное кровообращение печени (перфузия) полностью изолирует печень от центральных регуляторных механизмов и создает условия, при которых метаболические процессы подчиняются только автономным
регулирующим механизмам органа (Т. А. Попов, 1975). Таким образом, создаются условия для изучения токсикокинетики и токсикодннамики ксенобиотиков, оценки роли центральных и клеточных механизмов адаптации к химическим воздействиям (Т. П. Попов и соавт., 1976). Возможности этого методического подхода для выявления структурно-функциональных реакций организма, направленных на сохранение гомеостаза, изучены в специальной серии экспериментов.
Опыты проводили на половозрелых беспородных крысах-самцах, которых распределили на 12 групп по 6 животных. Крысам первых 6 групп вводили перорально ежедневно фосфорорганический пестицид дурсбан (ДБ) из расчета 5 мг/кг, а крысам 7—12-й групп из расчета 1 мг/кг. На 2, 4, 8, 15, 30 и 60-е сутки от начала введения пестицида проводили перфузию печени 4 крыс из каждой группы и контрольных животных. Искусственное кровообращение изолированного органа осуществляли с помощью сконструированной нами установки (Т. А. Попов, 1975а). Техника операции и обеспечение нормальных физиологических условий перфузируемой печени описаны ранее (Т. А. Попов и соавт., 1976а).
Процессы биотрансформации ДБ изучали в условиях перфузии печени у крыс, на которых воздействовали двумя дозами этого же пестицида в разные сроки. Раствор химически чистого препарата добавляли к перфузату из расчета 10 мкг/мл. ДБ и его основные метаболиты определяли методами газовой и тонкослойной хроматографии, активность холинэстеразы (ХЭ) в перфузате — по методу НезЫп. Материал для исследований — перфузат брали за печенью до и на 5,15 и 30-й минуте после подключения органа к искусственному кровообращению. Таким образом можно было оценивать токсикокинетику ДБ (по снижению его концентрации в перфузате, накоплению Р-0 аналога ДБ и их деалкилированных производных) и токсикоди-намику (по росту угнетения ХЭ). Становится очевидным, что подобно реакциям, применяемым для определения активности ферментов, при перфузии печени крысы подается субстрат и определяется продукт реакции. Преимущество перфузии изолированного органа состоит в возможности следить за динамикой нескольких процессов, осуществляемых с помощью ОСФ, параллельно по субстрату и продукту ферментативных реакций (в случае окислительной десульфурации и дезалкилирования) в условиях, максимально приближенных к физиологическим.
Анализ полученных данных показал, что повторяющееся поступление ДБ приводит вначале (2-е сутки) к замедлению, а затем к ускорению процессов биотрансформации в печени. До 15-х суток ответная реакция организма состоит в усилении активности ОСФ. На это указывает быстрый начальный рост (5-я минута перфузии) Р-0 аналога с последующим снижением, задержкой или несущественным повышением его концентрации. Ежедневное поступление ДБ в течение 30 и 60 сут приводит к изменению путей его биотрансформации. К этим срокам, кроме деалкилирования Р-О аналога, происходит и деалкилирование самого ДБ. Рост степени угнетения ХЭ при отсутствии изменений или даже снижении концентрации Р-О аналога можно отнести за счет антихолинэстеразной активности дезалкилирован-ных метаболитов.
Таким образом, полученные нами данные показали, что одним из механизмов адаптации теплокровных животных к воздействию эфиров тио-фосфорной кислоты является перестройка путей его биотрансформацин, причем перестройка состоит как в усилении основного пути — окислительной десульфурации, так и в увеличении удельного веса других реакций, осуществляемых с помощью ОСФ и приводящих к детоксикации.
Специфичность, высокая чувствительность (1 мкг/мл) и воспроизводимость (коэффициент вариабельности ниже 1%) разработанного нами метода оценки активности ОСФ печени живого организма, а также предва-
Сравнение диагностической значимости разных методов оценки функционального состоянии
печени
Нарушения, выявленные с помощью определения
Группа исследованных клинико-лабораторных методов реогепатографии активности ОСФ*
абс. % абс. % абс. %
1-Я (п=7) 2-я (1=17) 3-я (п= 18) 3 10 15 42,8 58,0 83,3 6 ИЗ 10 9 ИЗ 10 60 90 7 17 18 100 100 100
Примечание. Прочерк — не исследовано, звездочка — у 42 из 45 обследованных.
рительная аппробация на экспериментальных животных позволили перейти к клиническим испытаниям х.
Исследовано 45 человек, имеющих профессиональный контакт с пестицидами: цинебом (12 человек) и комплексом хлор- и фосфорорганических соединений (33 человека). Обобщение данных, проведенных на современном уровне клинико-лабораторных исследований (реогепатография, определение активности ряда ферментов и др.), позволило диагностировать у 22 человек токсический гепатит преимущественно легкой степени и у 9 воспалительные изменения и дискинетические нарушения желчевыводящих путей. Клинико-лабораторные данные о патологии гепатобилиарной системы у 14 человек отсутствовали.
Основные метаболиты аминопирина (АП): 4-аминоантипирин (4ААП) и Ы-ацетил-4-аминоантипирин (М-АцААП), а также их сумму определяли в трех порциях мочи, выделенной в течение суток после однократного приема АП из расчета 6 мг на 1 кг веса, что соответствует средней терапевтической дозе и ниже максимально однократной.
Анализ динамики выведения основных метаболитов и их суммы показал, что только у 3 из 45 обследованных полученные результаты не отличались существенно от средней нормы. Последняя была определена на основании данных параллельно проведенных исследований у 15 человек (8 женщин и 7 мужчин), находящихся в хорошем состоянии и не имеющих контакта с пестицидами. Результаты, полученные у остальных 42 (93,3%) человек, позволили выявить 3 основные группы. Характерным для 1-й группы (7 человек) являлось резкое (почти в 3 раза) повышение выделения 4ААП за счет Ы-АцААП при сохранении нормальных значений суммы. Повышение 4ААП во 2-й группе (17 человек) составляло 50% (Р<б,05); параллельно наблюдалось снижение Ы-АцААП и суммы (Р<0,05). Сокращение выделения последней на 37% (Ж0.05) у обследованных 3-й группы (18 человек) происходило за счет Ы-АцААП (выделенные количества 4ААП не отличались от контроля).
Анализ историй болезни показал, что лица 1-й группы имеют сравнительно небольшой (3—5 лет) стаж работы с комплексом хлор- и фосфорорганических пестицидов. Между обследованными 2-й и 3-й групп не было четких различий по продолжительности профессионального контакта с пестицидами. Следует отметить, однако, что по характеру выделения метаболитов АП с мочой все работающие с цинебом отнесены к 3-й группе.
Сравнение результатов оценки активности ОСФ у лиц 3 исследованных групп с результатами наших предыдущих экспериментов ранее (Т. А. Попов и О. Б. Леоненко) позволило интерпретировать полученные данные.
1 Исследования проведены в клинике нашего института совместно с канд. мед. наук Л. М. Каскевич сотрудником ВНИИГИНТОКС (Киев).
Так, резкое повышение продукта N-деметилирования 4ААП у лиц 1-й группы указывало на значительное напряжение адаптационных механизмов. У лиц 2-й группы, вероятно, имелось некоторое угнетение активности ОСФ в сочетании с перестройкой путей биотрансформации ксенобиотиков. Показатели лиц 3-й группы указывают на значительное угнетение активности ОСФ печени. Как уже отмечалось, большинство этих людей (12 из 18) имели производственный контакт с цинебом. Последний, как известно, метаболи-зируется в организме с выделением CS2, являющегося ингибитором ОСФ.
Анализ результатов, полученных при сравнении диагностической значимости разных методов оценки функционального состояния печени (см таблицу), убедительно показывает, что активность ОСФ может служить тестом для выявления доклинических форм патологии этого органа.
Выводы
1. При решении ряда актуальных вопросов гигиенической токсикологии встала проблема получения информации об активности ОСФ печени экспериментальных животных и людей.
2. Разработанный нами метод оценки активности ОСФ печени людей и подопытных животных в динамике путем нагрузки аминопирином с последующим определением его метаболитов в моче обладает рядом преимуществ по сравнению с другими.
3. Применение этого метода позволяет выявить доклинические формы токсико-химического повреждения печени, отличить компенсаторно-приспособительные реакции от выраженной патологии и решить ряд вопросов профотбора.
4. Использование данного метода у экспериментальных животных в сочетании с новым методическим подходом к изучению процессов биотрансформации ксенобиотиков перфузией печени крысы дает возможность выявить некоторые механизмы адаптации, их значимость при разных уровнях и сроках воздействия.
ЛИТЕРАТУРА. Арчаков А. И. Микросомальное окисление. М., 1975.— К р а с о в с к и и Г. Н., Ш и г а н С. А. и др. — В кн.: Научные основы современных методов гигиенического нормирования химических веществ в окружающей среде. М., 1971, с. 68—70. — Красовскин Г. Н., Ш и г а н С. А. и др. — В кн.: Итоги науки и техники. Проблемы токсикологии. Т. 6, М., 1974, с. 15—82. — Кузьминская У. А. Биохимическая характеристика субклеточных структур печени при воздействии пестицидов. Автореф. дис. докт. Киев, 1975. — П а р к Д. В. Биохимия чужеродных соединений. М., 1973. — Попов Т. А., ЛеоненкоО. Б. — В кн.: А1атема-тическне модели в биологии и исследование физиологических систем. Киев, 1975, с. 100— 117. — Попов Т. А.—Там же, с. 92—100.—Он же.—«Бюлл. экспер. биол.», 1975, №3, с. 122—124. — П о п о в Т. А., А и т о м о и о в Ю. Г., К о т о в а С. Б. В кн.: Математическая теория биологических процессов. Калининград, 1976, е. 266— 267. — Попов Т. А., Великий H. Н., П а р х о м е ц П. К- — «Укр. 61ох1м. ж.», 1976, т. 48, с. 202—208.—С а и о ц к и й И. В., Уланова И. П. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений. М., 1975. — Саркисов Д. С., Пальцын А. А., В т ю р и н Б. В. Приспособительная перестройка биоритмов. М., 1975, с. 184.—Сергеев П. В., Хал и-л о в Э. М. и др. — «Бюлл. экспер. биол.», 1976, .У» 3, с. 299—301. — Durham W. F.— In: Pesticide Residues. Geneve, 1968, p. 21 —103. — H e s t г i n S.—«J. biol. Chem.», 1949, v. 180, p. 249—261. — J о г i A., Di Salle E., Q u a d г i A. — «Pharmacology», 1972, v. 8, p. 273—279. — К i n о s h i t a F. К., F r a w 1 e y J. P., Du Bois K. P. — «Toxicol, appl. Pharmacol.», 1966, v. 9, p. 505—513. — SchenkmanJ. В., Frey I., R e m m e г H. et a. — «Molec. Pharmacol.», 1967, v. 3, p. 516—525. — S с h о -ene В., F 1 e i s с h m a n n R. A., R e m m e г H. «Europ. J. clin. Pharmacol.», 1972, v. 4, p. 65—73. —Williams R. T. — «Arch. environ. Hlth», 1963, v. 7, p. 612.
Поступила 2/VII 1976 r-
THE SIGNIFICANCE OF OXIDASES OF THE MIXED LIVER FUNCTION IN SOLVING CERTAIN PROBLEMS OF HYGIENIC TOXICOLOGY
T. A. Popov
The paper demonstrates the possible use of the method elaborated by the author for assessing the activity of oxidases of the mixed function of the liver of man and experimental animals in solving certain important problems of hygienic toxicology. The use of this method together with perfusion of the isolated liver of rats made it possible to reveal certain mechanisms of body adaptation of warm-blooded animals to chemical actions.
УДК 812.017.1-06:613.1
Канд. мед. наук Г. И. Виноградов
ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИЙ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА ПРИ СОЧЕТАННОМ ДЕЙСТВИИ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Киевский научно-исследовательский институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
В последние годы в гигиенических исследованиях видное место начинает занимать изучение сочетанного действия различных факторов окружающей среды (В. В. Кустов и соавт.; Г. И. Сидоренко, Е. И. Коренев-ская; Н. А. Толоконцев и В. Я- Русин, и др.), однако в доступной литературе мы не встретили данных, относящихся к иммунологическим аспектам этой проблемы. В связи с этим целью настоящих исследований явилось изучение закономерностей иммунных реакций организма, возникающих в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ) при различных плотностях потока энергии и наиболее распространенных загрязнителей атмосферного воздуха, какими являются формальдегид и окись углерода.
Эксперимент проведен на 100 морских свинках со средним весом 250— 300 г, находившихся в одинаковых условиях содержания и кормления. Животные были распределены на 3 серии. В I серию (контроль) мы отнесли интактных животных, животных, подвергавшихся изолированному воздействию электромагнитной энергии и подвергавшихся изолированному действию формальдегида или окиси углерода. Во II серию включены морские свинки, на которых воздействовали химические вещества на фоне предварительного облучения, в III — животные, которых облучали после предварительной затравки изучаемыми химическими веществами.
По условиям опыта облучение морских свинок ЭМП СВЧ-энергии проводили с помощью магнетронного генератора «Луч-58» в течение 1 мес по 7 ч ежедневно при уровнях плотности потока энергии (ППЭ) 50 и 5 мкВт/см2, т. е. тех, которые наиболее часто определяются в населенных пунктах.
Животных затравливали химическими веществами в специальных камерах, где была создана постоянная концентрация формальдегида на уровне максимальной разовой ПДК — 0,038 мг/м3, окиси углерода 3,0 мг/м3. Воздействию формальдегида и окиси углерода животных подвергали в течение 1 мес по 7 ч ежедневно.
Влияние сочетанного действия химических веществ и электромагнитной энергии на иммунную систему организма регистрировали по следующим показателям: завершенности фагоцитарной реакции (по В. М. Берман и Е. М. Славской), титру комплемента в сыворотке крови (по 100% гемолизу), титру комплементсвязывающих антител в реакции связывания комплемента на холоду (по общепринятой методике), степени дегрануляцин ба-зофилов (непрямой тест Шелли), показателю повреждения нейтрофилов (по В. А. Фрадкину).
В качестве антигена в иммунологических реакциях использовали водно-солевой экстракт ткани легких животных-доноров, затравленных формаль-
