Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Экспериментальное обоснование подходов к биологической профилактике вредных эффектов органических загрязнителей среды обитания и их комбинаций с токсичными металлами

На правах рукописи

МИНИГАЛИЕВА Ильзира Амировна

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОДХОДОВ К БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОФИЛАКТИКЕ ВРЕДНЫХ ЭФФЕКТОВ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ИХ КОМБИНАЦИЙ С ТОКСИЧНЫМИ МЕТАЛЛАМИ

14.00.07-Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва- 2009

003466209

Работа выполнена в ФГУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека и ФГУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Научные руководители:

Академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор

Ракитский Валерий Николаевич Доктор биологических наук Дегтярева Тамара Дмитриевна

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор

Доктор медицинских наук, профессор

Юдина Татьяна Васильевна Королев Алексей Анатольевич

Ведущая организация: Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» РАМН

Защита состоится «23»апреля 2009 г. в 12.00 часов, на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.208.107.01 при Федеральном научном центре гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана по адресу: 141000, Московская область, г. Мытищи, ул. Семашко, д.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального научного центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана

Автореферат разослан «Яо » г.

Ученый секретарь Совета

по защите докторских и кандидатских диссертаций

доктор медицинских наук, профессор ^¿Ш ШушковаТ.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Данные социально-гигиенического мониторинга по ряду индустриальных регионов Российской Федерации (Г.Г.Онищенко, 20042007; А.И. Потапов, 2007; А.Г. Уралыпин, 2001; Б.И.Никонов и соавт., 2004; М.П. Грачева и соавт., 2007 и др.) свидетельствуют о стабильном уровне загрязнения среды обитания в целом химическими вредными веществами.

Для эколого-гигиенической ситуации промышленных зон Уральского региона, в том числе, города Нижний Тагил Свердловской области по данным гигиенических исследований (С.А. Чеботарькова и соавт., 2004; 2006; C.B. Кузьмин и соавт., 2005; В.В. Вепринцев, 2005), к приоритетным загрязнителями среды обитания могут быть отнесены токсичные металлы такие как свинец, марганец, ванадий, хром, а также мышьяк и органические вещества - бензо(а)пирен, фенол, формальдегид, нафталин, обладающие общетоксическим, канцерогенным, мутагенным и другими эффектами вредного влияния на организм.

Все возрастающая многофакторная химическая нагрузка на население высоко индустриализированных зон делает актуальной проблему повышения устойчивости организма с помощью биопротекгоров, разрешенных Министерством здравоохранения и социального развития РФ к длительному применению в эффективных дозах (биологическая профилактика).

За последние годы была создана общая теория биологической профилактики хронических интоксикаций неорганическими соединениями (Б.А. Кацнельсон, Т.Д. Дегтярева, Л.И. Привалова и соавт., 1999-2006), положенная в основу создания биопрофилактических комплексов, повышающих резистентность организма к вредному действию металлов и их комбинаций, которые наиболее широко используются в рамках программ реабилитации здоровья населения (в первую очередь, детского) экологически неблагополучных городов Свердловской области (Б.И.Никонов и соавт., 2004; C.B. Кузьмин и соавт., 2004; В.Б. Гурвич и соавт., 2004).

Вместе с тем, проблема разработки подходов к биологической профилактике токсических эффектов, развивающихся под влиянием органических ядов, таких как формальдегид, фенол и нафталин, при изолированной экспозиции последних, так и при комбинированном воздействии их с токсичными металлами (например, нафталина и/или фенола и свинца, нескольких металлов и бензо(а)пирена) до настоящего времени является мало изученной.

Анализ механизмов и кинетики детоксикации изучаемых органических веществ в организме позволяет прийти к выводу о целесообразности усиления механизмов биотрансформации органических ядов, способствующих их обезвреживанию и образованию продуктов, активно выводимых из организма. К ним относятся, прежде всего, влияние на такие фазы детоксикации как биотрансформация ксенобиотиков с помощью активизации комплекса реакций конъюгации (глутатионовой, сульфатной, с аминокислотами), функционирования оксидаз со смешанными функциями, обеспечивающих процессы конъюгации, а также активация антиоксидантной системы.

В частности, представляет интерес изучение биопротекторного действия комплекса аминокислот, являющихся исходными в биосинтезе глутатиона, а именно метионина (или цистеина), глутаминовой кислоты и глицина. Помимо повышения таким путём резерва глутатионовой конъюгации, представляется возможным достигнуть добавлением серусодержащей аминокислоты (метионина) - повышения резерва сульфатной конъюгации, а глутаминовой кислоты как ключевого участника цикла трикарбоновых кислот - усиленного образования АТФ, необходимой для энергообеспечения всех процессов конъюгации. Ослабление вредного действия супероксидов и перекисей, помимо антиоксвдантного действия тех же серусодержащей и глутаминовой кислот, целесообразно включить в биопрофилактический комплекс (БПК) дозированные витамины (А, Е, С) и селен, обладающих целенаправленной антиоксидантной активностью.

В сочетание с ранее апробированными средствами, направленными на торможение вредных эффектов действия металлов (глутаминовая кислота, пектиновый энтеросорбент, поливитаминно-минеральные комплексы, металлы-антагонисты и др.), эффективность которых была неоднократно показана как при изолированном действии таких металлов как свинец, хром, а также мышьяк, так и их комбинации с кадмием, медью и др. (Б.А. Кацнельсон и соавт., 1999-2006). Вместе с тем присутствие в составе комбинации, марганца и ванадия, обосновывает необходимость включение в биопрофилактические комплексы, наряду с биопротекторами широкого спектра действия, также таких, которые будут наиболее эффективны.

В связи с вышеизложенным необходимость разработки подходов и экспериментальной апробации предлагаемых на их основе конкретных технологий биологической профилактики вредных эффектов наиболее распространенных органических соединений и их комбинации с некоторыми металлами для снижения неблагоприятных для организма последствий экспозиции к ним определяет актуальность проведенного исследования.

Исследования проводились в соответствии с отраслевыми научно-исследовательскими программами «Системная разработка мероприятий по гигиенической безопасности России» (2001-2005 гг.) и «Гигиеническая безопасность России: проблемы и пути обеспечения» (2006-2010 г.г.); Областной государственной целевой программы «Экология и природные ресурсы Свердловской области» на 2004-2007 г.г. (утв.ежегодными Постановлениями Правительства Свердловской области от 01.07.2003 г. № 393-ПП, от 17.01.2005 № 15-ППот 30.06.2005 г № 524-ПП; от 21.06.2006 г. № 53 8-ПП соответственно); «Комплексного плана мероприятий по реабилитации здоровья населения, проживающего на экологически неблагополучных территориях Свердловской области на период до 2015 года» (Постановление Правительства Свердловской области от 16.08.05. N 665-ПП).

ЦЕЛЬ исследования. Экспериментально обосновать подходы к биологической профилактике вредных эффектов органических загрязнителей и их комбинаций с металлами, характерных для загрязнения среды обитания выбросами предприятий чёрной металлургии и автотранспорта.

Задачи исследования:

1. Проанализировать данные гигиенических исследований и установить приоритетные загрязнители среды обитания г. Нижний Тагил.

2. С использованием экспериментальной модели изолированной субхронической интоксикации формальдегидом, нафталином и фенолом установить влияние биопрофилактических комплексов.

3. Изучить токсическое действие комбинации нафталина, фенола и свинца с оценкой профилактической эффективности используемых биопротекторов.

4. Исследовать токсические эффекты комбинации токсичных металлов, мышьяка и бензо(а)пирена с оценкой профилактической эффективности используемых биопротекторов.

( 5. Изучить эффективность применения биопрофилактического комплекса для отдельных групп детского населения, проживающих на территории г. Нижний Тагил, с целью разработки рекомендаций по их применению.

Научная новизна полученных результатов состоит в том, что в эксперименте:

- получены данные о механизмах комбинированного действия нафталина, фенола и свинца;

- оценена эффективность комплекса биопротекторов, направленного как на ослабление токсического действия свинца, так и на повышение эффективности естественных механизмов и кинетики детоксикации изучаемых органических веществ;

- показана антитоксическая эффективность биопрофилактического комплекса при

воздействии комбинации токсичных металлов(марганец, ванадий, свинец, хром), а также мышьяка и бензо(а)пирена.

Дополнены основные подходы к биологической профилактике вредных эффектов органических загрязнителей среды обитания и их комбинаций с металлами.

Практическая значимость и внедрение результатов исследования.

- Разработаны комплексы средств биологической профилактики, позволяющие снизить риск развития вредных эффектов некоторых органических соединений и многокомпонентных комбинаций металлов.

- Материалы исследований использованы при выполнении муниципальной комплексной программы «Оздоровление окружающей среды и населения города Нижний Тагил (2002-2005 годы)», утвержденной Решением Нижнетагильской городской думы № 1186 от 24.12.01 г.

- Внедрен в лечебно-профилактический процесс ДОУ г. Нижнего Тагила апробированный комплекс средств биопрофилактики. Курсы массовой биопрофилактики проведены в 2006-2008 г.г. для 4516 детей, выявившие их эффективность по результатам медицинского обследования детей.

- С участием автора подготовлено пособие для врачей, утвержденное на федеральном уровне «Подходы к организации массовой биологической профилактики вредного влияния химического загрязнения среды обитания на здоровье детского населения и к оценке ее эффективности (опыт Свердловской области). (Утв. секцией «Гигиена» Ученого Совета МЗ РФ 15.12.2005, протокол № 6).

- Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре гигиены и экологии ГОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия» Росздрава и на курсах усовершенствования врачей по гигиене и профпатологии при Екатеринбургском медицинском научном центре профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора и цикле

тематического усовершенствования «Система реабилитации здоровья населения, проживающего на экологически неблагополучных территориях».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Комплекс биопротекторов, направленных на основные системы биотрансформации, лежащие в основе детоксицирующего метаболизма формальдегида, фенола или нафталина, обладает защитным эффектом, что выражается в оптимизации показателей токсикокинетики и токсикодинамики.

2. При комбинированном действии свинца с нафталином и фенолом наибольший детоксикационный эффект достигается при использовании биопрофилактического комплекса, направленного как на повышение элиминации свинца из организма, так и на активацию биохимической системы детоксикации органических ядов.

3. При действии многокомпонентной комбинации металлов (марганец, ванадий, хром, свинец), мышьяка и бензо(а)пирена значительный корригирующий эффект получен при использовании комплекса биопротекторов, способствующих выведению ядов из организма, компенсирующих метаболические нарушения и повышающих неспецифическую резистентность организма

Апробация материалов диссертации. Материалы работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы профилактической медицины, среды обитания и здоровья населения промышленных регионов России» (Екатеринбург, 2004); Всероссийском симпозиуме «Канцерогенная опасность в различных отраслях промышленности» (Екатеринбург, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Роль государства и бизнеса в охране здоровья населения промышленных городов» (Екатеринбург, 2006); Региональной научно-практической конференции «Интеграция образования, науки и практики в укреплении здоровья и обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения» (Екатеринбург, 2007); заседаниях Городской Думы г. Нижний Тагил (2005-2006 г.); Первой конференции

8

молодых ученых и специалистов ФГУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотребнадзора «Актуальные проблемы гигиены и профпатологии» (Екатеринбург, 2008); Международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека (Санкт-Петербург, 2008); Ш Съезде Токсикологов России ( Москва, 2008).

Диссертация апробирована на межотдельческой научной конференции Федерального научного центра гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана 6 февраля 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 181 страницах и состоит из введения, главы «Материал и методы исследования», 2-х глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы. Работа иллюстрирована 10 рисунками и 12 таблицами. Список литературы содержит 279 наименований, в том числе 185 отечественных и 94 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Материал и методы исследования. Для решения поставленных цели и задач использованы гигиенические, токсикологические, биохимические, цитологические, химические, математические методы исследования. Основные направления, объекты и объем исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Основные направления, объекты и объем исследований

Направления исследований, объекты Показатели Количество определений

Экспериментально-токсикологическая оценка эффективности биопрофилакгических средств на аутбредных белых крысах Параметры токсикометрии (установление величин лд 50) 15

Интегральные показатели (масса тела, СПП, норковый рефлекс) 1090

Клинико-лабораторные показатели (гемоглобин, эритроциты) 500

/ Биохимические показатели (МДА, общий белок, АЛТ, ACT, восст. глутатион, холестерин, креатинин, Д-АЛК, кальций, мочевина, щелочная фосфатаза, у-глутамилтрансфераза, билирубин) 4460

Цитохимические показатели (СДГ) 250

Цитологические показатели (лейкоцитарная формула, ретикулоциты) 750

Цитологический состав БАЛЖ в опытах in vivo 100

Химико-аналитические методы (атомно-абсорбционный, масс-спектрометрии, спектрально-флуоресцентный анализ, высокоэффективный жидкостной хроматографии, газо-жидкостной хроматографии) Химические (содержание формальдегида в воздухе затравочной камеры) Уровни тяжелых металлов, бензо(а)пирена, фенола, нафталина, формальдегида и муравьиной кислоты в моче. 25 1120

Математико-статистические методы Статистическая обработка данных 8310

Экспериментальные исследования включали: 15 серий острых и 6 субхронических опытов на 370 аутбредных белых крысах-самках с исходной массой тела 170-220 г, которые содержались в стандартных условиях вивария.

Перечень серий экспериментов с распределением в них животных приводится в таблице 2.

Общая схема испытания перечисленных биопрофилактических комплексов состояла в следующем. Крысы делились на необходимое количество подопытных групп, первая из которых затравлялась тем или иным органическим соединением или комбинацией металлов, вторая и последующая - с первого дня затравки получала корригирующие биопрофилакгические средства. В каждой серии опытов выделялась группа интактного контроля, которой вводили физиологический раствор в том же объеме, что и подопытным крысам, а также в ряде случаев - так называемые группы «контроль на БПК» с целью оценки влияния изучаемых средств на здоровый организм.

Таблица 2

Состав биопрофилактических комплексов

№ БПК Состав биопрофилактического комплекса Токсические вещества Число животных

1 Глутаминовая кислота, глицин, метионин формальдегид 70

2 Глутаминовая кислота, глицин, метионин, поливитаминно-полиминеральный комплекс «Витрум Кидс» фенол или нафталин 110

3 Пектиновый энтеросорбент и глюконат кальция нафталин-свинец 65

4 Глутаминовая кислота, глицин, метионин, поливитаминно-полиминеральный препарат «Витрум Кидс», пектиновый энтеросорбент и глюконат кальция нафталин-фенол-свинец 60

5 Глутаминовая кислота, пектиновый энтеросорбент, поливитаминно-минеральный препарат «Пиковит», препарат «Йодомарин», витамин С, глюконат кальция и глицин марганец-ванадий-свинец-хром-мышьяк и бензо(а)пирен 90

В целом в эксперименте на животных испытывались 5 теоретически обоснованных комплексов биопрофилактических средств при различных субхронических интоксикациях. Токсические факторы и изучаемые комплексы биопротекторов приводятся в таблице 3.

Таблица 3

Токсические факторы и испытываемые комплексы биопротекторов

Токсические факторы Комплексы биопротекгоров

Ингаляция формальдегида в концентрации 12,8 ±0,69 мг/м3 -10 недель • глицин • метионин • глутаминовая кислота

Внутрижелудочное (в/ж) введение фенола или нафталина в дозах 28,8, и 87,5 мг/кг, соответственно, - 6 недель • глицин • метионин • глутаминовая кислота • «Витрум Кидс»

Внутрижелудочное введение нафталина в дозе 87,5 мг/кг, и внутрибрюшинное введение РЬ в дозе 11 мг/кг- 6 недель • пектиновый энтеросорбент • глюконат кальция

Комбинация свинец-нафталин-фенол (в/бр, в/ж) соответственно, в дозах 11, 87,5, 28,8, мг/кг - 6 недель • глицин • метионин • глутаминовая кислота • «Витрум Кидс» • пектиновый энтеросорбент

• глюконат кальция

Однократное интратрахеальное введение бензо(а)пирена 10мг на крысу и б-недельное в/бр введение комбинации металлов: марганец-ванадий- свинец-хром и мышьяка в дозе 8,3 мг/кг (1/10 ЛД50 смеси) • пектиновый знтеросорбент • глюконат кальция • глутаминовая кислота • глицин • Витамин С • «Пиковит» • «Йодомарин»

Перечень, дозировки и способы введения изученных биопротекторов приводятся в таблице 4.

В течение экспериментального периода велось наблюдение за общим состоянием и динамикой прироста массы тела. В конце эксперимента в периферической красной крови определяли содержание эритроцитов, лимфоцитов, нейтрофидов, эозинофилов и гемоглобина общепринятыми методами. Для изучения функционального состояния центральной нервной системы использовали определение величины суммационно-порогового показателя (СПП) и показателя "норковый рефлекс" (Метод.реком. № 2166-80,- Киев. 1980).

Таблица 4

Перечень и дозировки биопрофилактических средств, _используемые в эксперименте__

Биопрофилактические средства Суточные дозы Способ введения в организм

Натрия глутаминат (натриевая соль глутаминовой кислоты) 800 мг/кг, 10-14 мл в сутки в виде 1,5 % раствора по глутаминовой кислоте В питье ad libitum, взамен воды

Смесь свекловичного и яблочного пектина 1000 мг/кг Употреблялась, как добавка. в пищевой рацион крыс

Поливитаминно-полиминеральный препарат «Витрум Кидс» (витамины А, Е, С, группы В, кальций, магний, фосфор, железо, селен и др.) 4 таблетки препарата растворялись в 50 мл дистиллированной воды у вводились внутрижелудочно крысам в объеме 1 мл. В желудок в виде раствора однократно

Йодомарин в дозе 4 мкг (в 1 мл воды) на крысу, из расчета 4-кратной суточной потребности крысы в йоде (1-2 мкг) В желудок в виде раствора однократно

Глицин дозе 12 мг на крысу В желудок в виде раствора однократно

Кальций: - Глюконат кальция 600 мг/кг В порошкообразном виде как добавка в пищевой рацион

Метионин в дозе 50 мг на крысу В желудок в виде раствора однократно

Витамин С в дозе 5 мг на крысу растворялся в препарате "Пиковит" В желудок в виде раствора однократно

Поливитаминно-полиминеральный препарат «Пиковит» (витамины А, Дз, С, Вь В2, В6, В12, В5, никотинамид, фолиевая кислота и минералы Са, фосфор) 1 пастилка на 5 крыс В желудок в виде раствора однократно

Показателями состояния печени служили: содержание общего белка и соотношение альбуминов и глобулинов в сыворотке крови - альбумин-глобулиновый индекс; активность аланинаминотрансферазы (АлТ) и аспартатаминотрансферазы (АсТ) в сыворотке крови и их соотношение-коэффициент де Ритиса (В.В. Меньшиков, 1987). Для оценки общего состояния биоэнергетического и окислительно-восстановительного обмена использовали цитохимическое определение активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) лимфоцитов крови (Р.П. Нарциссов, 1975), а также определение уровня восстановленного глутатиона в гемолизате крови (B.C. Асатиани, 1965), с учётом его особой роли в детоксицирующем метаболизме изучаемых органических токсикантов. Помимо этого, оценивались также: уровни креатинина и копропорфирина в моче; общего холестерина в сыворотке крови; активность креатинкиназы и у-глутамшпрансферазы в сыворотке крови (Тест-системы), спектр аминокислот в сыворотке крови на атоматическом анализаторе аминокислот ААА-339 (Чехословакия), содержание дельта-аминолевулиновой кислоты (H.A. Павловская, 1980) и копропорфирина (В.В.Меньшиков, 1987) в моче крыс и др. Исследовалась кинетика выведения с мочой металлов (марганец, свинец, хром), а также бензо(а)пирена, фенола, и нафталина. Биомаркером экспозиции и показателем направленности биотрансформации формальдегида служило суточное

13

выведение с мочой формальдегида и муравьиной кислоты. Статистическая обработка материала осуществлялась с вычислением ^критерия Стьюдента.

Результаты исследования и их обсуждение.

Общий анализ полученных данных позволяет утверждать, что используемые в составе биопрофилактических комплексов препараты оказывают специфические эффекты, направленные на механизмы, лежащие в основе детоксицирующего метаболизма изучаемых органических ядов.

Так, на фоне действия формальдегида с защитой биопрофилактическим комплексом (ВПК) в составе глутаминовой кислоты, глицина и метионина, отмечалась благоприятная для организма токсикокинетическая направленность ВПК, в частности, увеличивалось отношение муравьиной кислоты к формальдегиду; чем выше такое отношение, тем благоприятнее для организма (таблица 5).

Таблица 5

Содержание формальдегида и муравьиной кислоты в моче крыс (зйв,), мг/л

Группа крыс Формальдегид Муравьиная Отношение

кислота муравьиной

кислоты к

формальдегиду

Формальдегид 0,0037±0,0006+ 0,030б±0,00381" 8,27±0,004

Формальдегид + ВПК 0,0033*0,0005 0,1195±0,0206" Зб,21±0,021

Контроль на ВПК 0 0 0

Интактный контроль 0 0 0

Примечание: "*"- отличие от группы «формальдегид», статистически значимое при Р<0,001; отличия всех показателей группы «формальдегида» от группы <г интактный контроль», значимые при Р<0,001.

О благоприятном значении полученных токсикокинетических сдвигов свидетельствует уменьшение под влиянием ВПК изменений ряда показателей состояния организма, вызванных затравкой формальдегидом (таблица 6).

Таблица б

Некоторые показатели состояния организма крыс, подвергавшихся субхронической затравке формальдегидом без защиты и на фоне приема БПК (глутамнновая кислота, _глицин, метионин) (х±8„) __

Показатель Контроль Контроль на Формаль Формальде-

интакгный БПК дегид гид +БПК

Копропорфирин, нмоль/л 67,6±18,9 58,2±18,8 29,6±8,8* 40,8±7,8

Активность СДГ, число гранул в 724,7 729,6 639,9 735,0

50 лимфоцитах ±13,7 ±16,4 ±22,4* ±19,4*

СПП, сек. 11,3±1,7 12,1±1,2 15,б±1,3* 13,5±1,0

Восстановленный глутатион в 0,4 0,31 0,16 0,25

гемолизате крови, мМ/л ±0,02 ±0,02* ±0,02* ±0,03'*

Альбумины в сыворотке крови, г/л 32,7±2,0 28,4±4,3 47,0±2,1* 27,5±4,0"

Примечание: "*" - изменение статистически значимо в сравнении с интактным контролем; "»" - изменение статистически значимо в сравнении с группой "формальдегид " (Р < 0,05)

На фоне затравки экспериментальных животных фенолом прием биопрофилактического комплекса, оказывал наиболее благоприятное действие на состояние показателей нервной системы (показатели СПП и норковый рефлекс), печени и почек (показатели - билирубин и мочевина). Коррекция уровня восстановленного глутатиона (рис.1), а также активности у-глутамилтрансферазы (рис.2.) с помощью БПК представляет значительный интерес и указывает на то, что используемые в составе биопрофилакгического комплекса препараты оказывают специфические эффекты, направленные на механизмы, лежащие в основе детоксицирующего метаболизма фенола.

контроль интактный

фонол+БПК

фенол

11111 ¡63 067 0,802 ±0,047

¡0,53:

±0,06

.....""........... г-' Ч" .. . ............. о, ..г ±о

* * ч ! ч,

0,1 0,2 0,3 0,4 0.5 0,6 0,7 0,8 0,9 ммоль/л

Рис. 1 Содержание восстановленного глутатиона в гемолизате крови у крыс, подвергавшихся субхронической затравке фенолом на фоне приема БПК

контроль интакгный

фенол+БПК

фенол

( ' • ч

1 | 1

14,в

27,; ±7,5

' 37,7 .±7,7

10 15 20 25 30 нмоль/(с*л)

Рис. 2. Содержание у - глутамилтрансферазы в сыворотке кровя у крыс, подвергавшихся субхронической затравке фенолом на фоне приема БПК

На фоне, в целом, позитивных токсикодинамических эффектов БПК заметное снижение элиминации фенола с мочой, должно расцениваться как показатель того, что этого вещества за весь период затравки в нём накопилось меньше (рис.3).

Рис.3. Содержание общего фенола в моче крыс, подвергавшихся затравке фенолом на фоне приема БПК

На фоне изолированного субхронического воздействия нафталина БПК также способствовал коррекции токсикодинамических показателей. При этом отмечается положительное действие БПК на уровни активности СДГ лимфоцитов крови и восстановленного глутатиона, что подтвердило выдвигаемую гипотезу о благоприятном введении его предшественников.

На этом фоне значение снижения под влиянием БПК содержания нафталина в моче (таблица 7) может расцениваться также, как и в случае фенола.

Таблица 7

Содержание нафталина (свободного и общего) в моче крыс, подвергавшихся субхронической затравке нафталином на фоне биопрофилактического комплекса - БПК (глутаминовая кислота, глицин, метионин и «Витрум Кидс»), (х±8х)_

Груша Нафталин свободный мкг в сут. Нафталин Общий мкг в сут. Разность общ. и св. нафталина

Контроль 0 0 0

Нафталин 0,83±0,43 376,1±79,8* 375,3±79,9

Нафталин +БПК 1,31±0,89 237,22±78,23* 235,91±78,42

Примечание: « *» - статистически значимое различие с контролем (Р < О,05)

При комбинированной затравке нафталином и свинцом биопрофилактический комплекс (в состав которого входили только два биопротектора, обладающие исключительно противосвинцовой направленностью

- пектин и кальций) оказывал положительное влияние на изучаемые токсикодинамические сдвиги, а также на токсикокинетику нафталина.

Рис.4 Содержание общего нафталина в моче крыс, подвергавшихся затравке нафталином и свинцом на фоне приема БПК

контроль нафталин нафталин* РЬ

ннтактны й

контроль иитактяы м

нафталин

н а ф т ал н н+ РЬ+ БПК

нафталин +РЬ

+ Е П К

Рис.5 Содержание свободного нафталина в моче крыс, подвергавшихся затравке нафталином и свинцом на фоне приема БПК

Как видно из рис. 4 и 5, при действии комбинации свинца и нафталина происходит резкое снижение элиминации общего нафталина с мочой по сравнению с ее уровнем при затравке только нафталином, в то время как выведение

свободного нафталина увеличивается. Этот эффект может трактоваться как результат ожидавшегося ослабления конъюгации, и тем самым, почечной элиминации нафталина, предварительное окисление которого тормозится в результате подавления свинцом синтеза цитохрома Р450.

При защите с помощью БПК от токсического действия именно свинца этот эффект снижения элиминации общего нафталина значительно ослаблен, а о том, что это связано вероятнее всего с улучшением процесса конъюгации, свидетельствует одновременное снижение элиминации свободного нафталина по сравнению с той, которая имеет место при действии комбинации нафталин-свинец, но без защиты биопрофилактическим комплексом

Под влиянием комбинации свинец-нафталин-фенол происходило изменение показателей красной и белой крови, нарушение функции печени и почек, порфиринового обмена. При этом развиваются не только отрицательные изменения, характерные для токсического действия фенола или нафталина, но появляются специфические признаки свинцовой интоксикации. Под влиянием приема биопрофилактического комплекса часть из исследуемых тестов дает тенденцию к нормализации (таблица 8).

Таблица 8

Показатели состояния организма крыс, подвергавшихся субхронической затравке токсичной комбинацией свинсц-нафталин-фенол на фоне приема БПК (глутаминовая кислота, глнцин, метионин, «Витрум Кидс», пектин, глюконат кальция) (Х±8х)

Показатели Контроль Интактный Нафталин + Фенол + РЬ Нафталин + Фенол + РЬ + БПК

Регикулоциты, %а 37,8 ±1,9 104,3±7,9* 92,6 ± 6,9*

Глобулины в сыворотке крови, г/л 49,2 ±4,3 38,31 ±4,63 47,1 ± 1,98

Активность креатинкиназы в сыворотке крови, нмоль/(с -л) 203,6 ±38,1 277,4 ± 57,3*» 185,7 ±39,3

Мочевина в моче, мМоль/л 2,571±0,241 1,448±0,22б* 1,696±0,352

Щелочная фосфатаза в сыворотке крови, нмоль/(с -л) 1569,0±125 1920,0 ±208 1793,0 ±125

у-глутамилтрансфераза в сыворотке крови, нмоль/(с -л) 27,5 ±7,5 20,95 ±5,04 26,07 ±7,56

Примечание «*» - изменение статистически значимо в сравнении с интактным контролем; «'» -изменение статистически значимо в сравнении с группой «свинец- нафталин- фенол +БПК» (Р < 0,05)

Помимо описанных выше экспериментов, одной из задач работы являлся подбор комплекса биопротекторов, эффективных при длительном воздействии комбинации марганца, ванадия, свинца, хрома, мышьяка и бензо(а)пирена.

Таблица 9

Некоторые показатели состояния организма крыс, подвергавшихся субхронической затравке токсичной комбинацией металлов и бензо(а)пирена на фоне приема БПК (глутаминовая кислота, пектин, «Пиковит», витамин С, глицин, йодомарин, глюконат кальция) (Х±вх)

Показатели Контроль интакгный Токсичная комбинация Токсичная комбинация +БПК

Общий белок в сыворотке крови, г/л 77,28±1,49 71,49*±1,93 79,05±2,11

Активность АлТ в сыворотке крови, ммоль/чл 0,27 ±0,024 0,19* ±0,030 0,22 ±0,032

Активность СДГ, число гранул в 50 лимфоцитах 653,6 ±19,74 671,0 ±18,99 755,6** ±29,38

Лимфоциты в крови, % 68,38±1,80 59,9*±3,40 66,1±2,87

Восстановленный глутатион в гемолизате крови, моль/л 0,557 ±0,1 0,485 ±0,03 0,527 ±0,05

Примечание: «*» - изменение статистически значимо в сравнении с интактным контролем; «»» - изменение статистически значимо в сравнении с группой «токсичная комбинация» (Р < 0,05)

Как видно из таблицы 9, введение в организм животных биопрофилахгического комплекса на фоне затравки способствовало задержке развития комбинированной интоксикации, что выражалось, прежде всего, в определенной коррекции токсикодинамических показателей, характеризующих функциональное состояние печени, биоэнергетического и порфиринового обмена, а также восстановленного глутатиона в гемолизате крови.

Концентрация металлов в моче, измеренная в конце экспериментального периода, под влиянием БПК была заметно снижена. Учитывая позитивный результат биопрофилакгаки по токсикодинамическим показателям, такое снижение (как и в экспериментах с фенолом и нафталином) может быть расценено не как показатель задержки металлов в организме, а как свидетельство того, что на протяжении всего затравочного периода транс-кишечная экспозиция организма к металлам была ослаблена (в результате применения энтеросорбента), а их

элиминация повышена как через кишечник под влиянием сорбента, так и, возможно, через почки за счет ослабления их повреждения металлами (рис. 6).

контроль токсичная токсичная

ннтактный комбинация комбинациям-

ВПК

Рис. 6 Содержание металлов в моче крыс, подвергавшихся субхронической затравке токсичной комбинацией на фоне приема БПК

Рис.7 Содержание бензо(а)пирена в моче крыс, подвергавшихся затравке токсичной комбинацией на фоне приема БПК

Принципиально иначе обстоит дело с трактовкой межгрупповых различий по концентрации в моче бензо(а)пирена, поскольку в условиях нашего эксперимента в лёгких было создано стабильное депо однократно введенного бензо(а)пирена, и всасывание его в кровь под влиянием БПК едва ли могло измениться. На фоне

такой постоянной экспозиции преобладало усиление элиминации (вероятно, за счёт повышения резервов процесса конъюгации), и концентрация бензо(а)пирена в моче в конце экспозиции была выше, чем без применения БПК (рис.7).

Результаты исследований позволяют утверждать, что выдвинутые нами гипотезы нашли подтверждение в проведенных экспериментальных исследованиях. Подходы к биологической профилактике вредных эффектов изученных органических соединений (формальдегид, фенол, нафталин) и их комбинаций с токсичными металлами заключаются в использовании биопротекторов, обладающих способностью: а) к воздействию на механизмы биотрансформации и элиминации токсических веществ (токсикокинетические воздействия); б) к устранению или снижению функциональных нарушений, вызванных токсикантом (токсикодинамические воздействия); в) к повышению устойчивости организма к действию вредного вещества.

Апробированный БПК (глутаминовая кислота, пектиновый энтеросорбент, глицин, метионин, поливитаминно-полиминеральный препарат Витрум Кидс, препарат кальций+витамин С) внедрен в практику работы ДОУ г. Нижнего Тагила. В 2006-2008 г.г. курсы массовой биопрофилактики были проведены для 4516 детей этого города.

Выводы.

1. Анализ результатов изучения химического загрязнения объектов среды обитания г. Нижний Тагил показал, что к приоритетным загрязнителям по превышению предельно допустимых концентраций относятся в атмосферном воздухе: бензо(а)пирен - в 2 раза от ПДК сс, фенол - в 4,6 раза от ПДКмр, формальдегид - в 8,86 от ПДКмр, хром - в 5,53 от ПДК мр; в воде: марганец - в 1,7 раза; по приземным концентрациям в воздухе: нафталин - в 7,2 раза, фенол - в 3,2 раза, формальдегид -в 1,9 раза, марганец - в 2,6 раза от ПДКмр. Свинец, мышьяк и ванадий, среднее содержание которых в почве находится на уровне выше 0,1 ПДК,

отнесены к приоритетным загрязнителям по критериям потенциальной опасности для здоровья населения.

2. Экспериментально доказано, что комплексное применение биопротекторов оказывает положительное влияние на токсикокинетику ксенобиотиков, способствуя усиленному выведению токсикантов из организма (содержание в моче формальдегида увеличивается - в 1,1 раз, общего фенола - в 1,6 раз и общего нафталина - в 1,5 раза), и токсикодинамику органических ядов (коррекция показателей состояния нервной системы, печени, биоэнергетического обмена).

3. Наибольший детоксикационный эффект при субхроническом воздействии комбинации свинца-нафталина, а также свинца-нафталина-фенола достигается при применении специально подобранных биопрофилактических комплексов для ослабления вредного действия свинца и активации биохимической системы детоксикации органических соединений, вызывающих снижение содержания в моче общего фенола в 3,1 раза, общего нафталина - в 4,8 раза на фоне улучшения показателей токсикодинамики.

4. При комбинированном влиянии многокомпонентных комбинаций металлов (марганец, ванадий, свинец, хром), мышьяка и бензо(а)пирена значительный коррегирующий эффект наблюдается при использовании биопрофилактического комплекса, направленного на изменение преимущественного пути выведения металлов (снижение содержания в моче свинца в 1,9 раза, хрома- в 1,2 раза, марганца - в 1,6 раза в результате повышения их элиминации через кишечник на фоне применения энтеросорбента) и усиление выведения бензо(а)пирена из организма и, как следствие, компенсацию токсикодинамических нарушений (по показателям белковообразовательной и ферментной функции печени, активности сукцинатдегидрогеназы в лимфоцитах крови, восстановленного глутагиона в гемолизате крови и др.).

5. В результате экспериментальных исследований установлено, что комплексное использование специально подобранных биопротекторов с разными

механизмами действия, является наиболее эффективным для снижения вредных эффектов органических ядов и их комбинаций с токсичными металлами.

6. Реализация курсов контролируемой и массовой биопрофилактики для детей, посещающих дошкольные образовательные учреждения г. Нижнего Тагила, способствует значительной положительной динамике в состоянии здоровья у более 80% детей.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д., Привалова Л.И., Кузьмин C.B., Денисенко С.А., Береснева О.Ю., Содобоева Ю.И., Гурвич В.Б., Малых О.Л., Минигалиева И.А. /Дальнейшее развитие экспериментального обоснования и практического применения биологической профилактики вредных эффектов загрязнения среды обитания в городах Свердловской области // Экологические проблемы промышленных регионов: Матер. Всерос. конф. - Екатеринбург, 2004. - С. 150.

2. Минигалиева И.А. / Биологическая профилактика вредных эффектов комбинации токсичных металлов и бензо(а)пирена (экспериментальное исследование) // Окружающая среда и здоровье: Матер. Всерос. науч. -практ. конф. молодых учёных и специалистов, 19-22 мая, г. Суздаль,-Суздаль,- 2005.- С.468-470.

3. Кацнельсон Б.А., Береснева О.Ю., Минигалиева И.А., Дегтярёва Т.Д., Макаренко Н.П., Слышкина Т.В. / Влияние комплекса биопротекторов на токсичность и мутагенность некоторых металлов и бензо(а)пирена при их комбинированном воздействии // Канцерогенная опасность в различных отраслях промышленности: Сб. науч. тр. Всерос. симпозиума, 6-7 декабря, 2005 г. -Екатеринбург, 2005. - С.89-92.

4. Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д., Привалова Л.И., Кузьмин C.B., Денисенко С.А., Береснева О.Ю., Солобоева Ю.И., Минигалиева И.А. / Биологическая профилактика как комплексное воздействие, повышающее резистентность организма к действию вредных химических факторов производственной и окружающей среды // Вестник Уральской Медицинской Академической науки. - 2005. - № 2. - С. 70-76.

5. Минигалиева И.А., Дегтярёва Т.Д., Макаренко Н.П., Брезгина C.B. / Повышение устойчивости организма к токсическому воздействию некоторых органических загрязнителей среды обитания, типичных для металлургических городов, и их комбинации с токсичными металлами // Роль государства и бизнеса в охране здоровья населения промышленных городов: Матер. Всерос. науч.-пракг. конф. - Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та.- 2006.- С. 46-47.

6. Минигалиева И.А., Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д., Слышкина Т.В., Рыжов В.В. / Экспериментальное испытание комплекса биопротекторов от токсических эффектов формальдегида // Токсикологический вестник. - 2006. - № 5. - С. 13-17.

7. Дегтярева Т.Д., Кацнельсон Б.А., Минигалиева И.А., Привалова Л.И., Береснева О.Ю., Береснева Т.А., Слышкина Т.В., Макаренко Н.П., Солобоева Ю.И., Брезгина C.B., Рыжов В.В. / Биологическая профилактика вредных эффектов комбинированного действия некоторых токсичных металлов и органических загрязнителей среды обитания // Гигиена и санитария. -2007.-№3.-С. 37-41.

8. Минигалиева И.А., Дегтярёва Т.Д., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Береснева О.Ю.,

Слышкина Т.В., Макаренко Н.П. / Экспериментальное испытание эффективности биопрофилактического комплекса, тормозящего развитие вредных эффектов комбинации токсичных металлов и бензо(а)пирена // Уральский медицинский журнал: Гигиена и эпидемиология. - 2007. - № 11 (39).- С. 25-29.

9. Минигалиева И.А., Дегтярева Т.Д., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Слышкина Т.В. / Подходы к биологической профилактике вредных эффектов некоторых органических загрязнителей и их комбинаций с токсичными металлами // Матер. I Конф. молодых ученых и специалистов ФГУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора. - Екатеринбург, 2008. - С. 63-71.

10. Мвнигалиева ИЛ., Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д., Привалова Л.И., Киреева Е.П., Береснева О.Ю., Береснева Т.А. / Подходы к комплексной биологической профилактике вредных эффектов некоторых органических загрязнителей среды обитания // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2008. - № 3 (23). - С.44-44.

11. Дегтярева Т.Д., Кацнельсон Б.А., Минигалиева И.А., Береснева Т.А. / Токсические эффекты комбинации свинца, нафталина и фенола и их торможение комплексом биопротекгоров // Тезисы докладов 3-го съезда токсикологов России.- 2008. -С. 90-92.

Отпечатано в полном соответствии с качеством

представленного оригинал-макета Подписано в печать 16.03 2009. Формат 60x90 1/16 Бумага 80 г/м2 Ризография. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 106.

Издательство Московского государственного университета леса 141005, Мытищи-5, Московская обл., 1-ая Институтская, 1, МГУЛ E-mail: izdai@mgul.ac.ru

Актуальность проблемы. Данные социально-гигиенического мониторинга по ряду промышленных регионов Российской Федерации [35, 39, 77, 105, 108, 124, 125, 146, 152, 180] свидетельствуют о стабильном уровне загрязнения среды обитания вредными химическими веществами.

Для экологической ситуации в промышленных зонах Уральского региона, а также ряда других территорий России с развитой производственной базой особое значение имеет одновременное наличие в среде обитания многокомпонентных комбинаций токсичных металлов (свинец, хром, медь, кадмий, никель и др.), мышьяка и ряда органических соединений в различных соотношениях, создаваемое заводами черной металлургии, химическими, горнодобывающими, машиностроительными и другими предприятиями, а также автотранспортом. Широкий спектр неблагоприятных эффектов хронической экспозиции к перечисленным химическим загрязнителям, обладающим общетоксическим, канцерогенным, мутагенным и другими видами вредного влияния на организм, создает реальный риск ухудшения здоровья населения (в первую очередь, детского, начиная с внутриутробного возраста), а бензо(а)пирен в сочетании с рядом других канцерогенных ПАУ, а также при совместном действии с металлами-канцерогенами (хром, мышьяк, кадмий и др.) является фактором онкологического риска.

Как доказано эпидемиологическими исследованиями, под влиянием этих факторов растет заболеваемость и теми болезнями, которые хотя и не носят характера специфических интоксикаций, но могут отражать стертые формы их проявления и/или быть связаны с вызываемыми ими нарушениями общей сопротивляемости организма, истощением защитно-приспособительных механизмов [49, 80].

В число крупных экологически неблагополучных городов России, входит, в частности, город Нижний Тагил Свердловской области. По данным многосредовой оценки риска [25, 113, 172, 205] для данного города приоритетными загрязнителями среды обитания выступают такие токсичные металлы как марганец, ванадий, хром, свинец, а также мышьяк и органические вещества - бензо(а)пирен, фенол, формальдегид, нафталин.

Все возрастающая многофакторная токсическая нагрузка на жителей высоко индустриализированных зон делает актуальной проблему повышения устойчивости организма к ней с помощью биопротекторов, разрешенных Министерством здравоохранения и социального развития РФ к длительному применению в эффективных дозах (биологическая профилактика).

За последние годы на базе обоснованных теоретических принципов биологической профилактики и общей методологии экспериментального изучения биопрофилактических комплексов были испытаны различные способы повышения резистентности организма к действию хорошо и плохо растворимых соединений свинца, мышьяка, хрома, марганца, а также комбинаций токсичных металлов (например, свинца-мышьяка-меди-кадмия; свинца-мышьяка-хрома-кадмия и других) в соотношениях, характерных для загрязнения среды обитания в некоторых городах Свердловской области. В качестве биопротекторов испытывались глутаминат натрия, сапарал, отдельные витамины и витаминно-минеральные препараты, пектиновые энтеросорбенты, пищевые кальциевые добавки, биотические дозы меди и йода, а также различные комплексы этих средств [13, 14, 16, 61, 67, 68, 181]. Благодаря этим работам была создана общая теория биологической профилактики хронических интоксикаций неорганическими соединениями. Она послужила основой создания тех биопрофилактических комплексов (БПК), которые нашли наиболее широкое практическое применение в рамках программ реабилитации здоровья населения (в первую очередь, детского) экологически неблагополучных городов Свердловской области [101, 127, 131, 146].

Вместе с тем, проблема биологической профилактики токсических эффектов органических ядов (фенол, нафталин, формальдегид и др.), как при изолированной токсической экспозиции к ним, так и при их характерном для многих промышленных зон комбинированном воздействии в сочетании с неорганическими соединениями ряда токсичных металлов (например, фенола и/или нафталина и свинца, нескольких металлов и бензо(а)пирена и др.) разработана недостаточно. Помимо этого, в состав ранее изученных металлокомбинаций не включались марганец и ванадий, по отношению к которым средства биопрофилактики не испытывались. Особое значение формальдегида в качестве приоритетного загрязнителя промышленных и транспортно напряжённых городских зон подчеркивает актуальность поиска средств биопрофилактики хронических вредных эффектов этого токсического вещества.

В доступной нам научной литературе имеются ссылки лишь на единичные экспериментальные работы, указывающие на защитное действие экзогенного восстановленного глутатиона при интоксикациях фенолом и формальдегидом [38]. Фактически отсутствуют данные об опыте использования комплекса биопротекторов для профилактики вредных эффектов изучаемых органических токсикантов, учитывающего для одного и того же вещества важное значение нескольких механизмов биотрансформации, а также совместного влияния многокомпонентных комбинаций металлов и органических ядов.

Вместе с тем, теоретический анализ естественных механизмов и кинетики детоксикации перечисленных органических веществ в организме позволяет прийти к выводу о целесообразности воздействия на механизмы биотрансформации (метаболизма) органических ядов, которые способствуют их обезвреживанию и образованию продуктов, активно выводимых из организма. К ним относятся, прежде всего, влияние на такие фазы детоксикации как биотрансформация ксенобиотиков с помощью комплекса реакций конъюгации (глутатионовой, сульфатной, с аминокислотами), функционирование оксидаз со смешанными функциями, обеспечивающих процессы конъюгации, а также активация антиоксидантной системы.

В частности, представляет интерес испытание биопротекторного действия комплекса аминокислот, являющихся исходными в биосинтезе глутатиона, а именно метионина (или его метаболического предшественника, цистеина), глутаминовой кислоты и глицина. Помимо повышения таким путём резерва глутатионовой конъюгации, представляется возможным достигнуть за счёт серусодержащих аминокислот (цистеина или метионина) - повышения резерва сульфатной конъюгации, а за счёт глутаминовой кислоты как ключевого участника цикла трикарбоновых кислот - усиленного образования АТФ, необходимой для энергообеспечения всех процессов конъюгации. Для защиты от образования (в процессе окислительного метаболизма названных веществ) супероксидов и перекисей, помимо антиоксидантного действия тех же серусодержащих и глутаминовой кислоты, целесообразным может быть включение в БПК (биопрофилактический комплекс) витаминов (А, Е, С) и малых доз селена, обладающих целенаправленной антиоксидантной активностью.

Кроме того, возможно использование [14, 61] в составе биопрофилактических комплексов и ранее апробированных средств, направленных на торможение вредных эффектов токсического действия металлов (глутаминат, пектиновый энтеросорбент, поливитаминно-минеральные комплексы, металлы-антагонисты и др.), эффективность которых была неоднократно показана как при изолированном действии таких металлов как свинец, хром, а также мышьяк, так и их комбинации с кадмием, медью и др. Вместе с тем, присутствие в составе комбинации, которую предполагается исследовать, марганца и ванадия, диктует необходимость включения в 1 биопрофилактические комплексы, наряду с биопротекторами широкого спектра действия, также таких, которые направлены на наиболее важные звенья токсикодинамики этих металлов.

В связи с вышеизложенным, необходимость разработки подходов и экспериментальной апробации предлагаемых на их основе конкретных технологий биологической профилактики вредных эффектов наиболее распространенных органических соединений и их комбинации с некоторыми металлами для снижения неблагоприятных для организма последствий экспозиции к ним определяет актуальность проведенного исследования.

Исследования проводились в соответствии с отраслевыми научно-исследовательскими программами «Системная разработка мероприятий по гигиенической безопасности России» (2001-2005 гг.) и «Гигиеническая безопасность России: проблемы и пути обеспечения» (2006-2010 гг.); Областной государственной целевой программы «Экология и природные ресурсы Свердловской области» на 2004-2007 гг. (утв. ежегодными Постановлениями Правительства Свердловской области от 01.07.2003 г. № 393-ПП, от 17.01.2005 № 15-ПП от 30.06.2005 г № 524-ПП; от 21.06.2006 г. № 538-ПП соответственно); «Комплексного плана мероприятий по реабилитации здоровья населения, проживающего на экологически неблагополучных территориях Свердловской области на период до 2015 года» (Постановление Правительства Свердловской области от 16.08.05. № 665-ПП).

Цель исследования. Экспериментально обосновать подходы к биологической профилактике вредных эффектов органических загрязнителей и их комбинаций с металлами, характерных для загрязнения среды обитания выбросами предприятий чёрной металлургии и автотранспорта.

Задачи исследования:

1. Проанализировать данные гигиенических исследований и установить приоритетные загрязнители среды обитания г. Нижний Тагил.

2. С использованием экспериментальной модели изолированной субхронической интоксикации формальдегидом, нафталином и фенолом установить влияние биопрофилактических комплексов.

3. Изучить токсическое действие комбинации нафталина, фенола и свинца с оценкой профилактической эффективности используемых биопротекторов.

4. Исследовать токсические эффекты комбинации токсичных металлов, мышьяка и бензо(а)пирена с оценкой профилактической эффективности используемых биопротекторов.

5. Изучить эффективность применения биопрофилактического комплекса для отдельных групп детского населения, проживающих на территории г. Нижний Тагил, с целью разработки рекомендаций по их применению.

Научная новизна полученных результатов состоит в том, что в эксперименте:

- получены данные о механизмах комбинированного действия нафталина, фенола и свинца;

- оценена эффективность комплекса биопротекторов, направленного как на ослабление токсического действия свинца, так и на повышение эффективности естественных механизмов и кинетики детоксикации изучаемых органических веществ; показана антитоксическая эффективность биопрофилактического комплекса при воздействии комбинации токсичных металлов (марганец, ванадий, свинец, хром), а также мышьяка и бензо(а)пирена.

Дополнены основные подходы к биологической профилактике вредных эффектов органических загрязнителей среды обитания и их комбинаций с металлами.

Практическая значимость и внедрение результатов исследования

Разработаны комплексы средств биологической профилактики, позволяющие снизить риск развития вредных эффектов некоторых органических соединений и многокомпонентных комбинаций металлов.

Материалы исследований использованы при выполнении муниципальной комплексной программы «Оздоровление окружающей среды и населения города Нижний Тагил (2002-2005 годы)», утвержденной Решением Нижнетагильской городской думы № 1186 от 24.12.01 г.

- Внедрен в лечебно-профилактический процесс ДОУ г. Нижнего Тагила апробированный комплекс средств биопрофилактики. Курсы массовой биопрофилактики проведены в 2006-2008 гг. для 4516 детей, выявившие их эффективность по результатам медицинского обследования детей.

- С участием автора подготовлено пособие для врачей, утвержденное на федеральном уровне «Подходы к организации массовой биологической профилактики вредного влияния химического загрязнения среды обитания на здоровье детского населения и к оценке ее эффективности (опыт Свердловской области). (Утв. секцией «Гигиена» Ученого Совета МЗ РФ 15.12.2005, протокол №6).

- Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре гигиены и экологии ГОУ ВПО Уральская государственная медицинская академия Росздрава, на курсах усовершенствования врачей по гигиене и профпатологии и цикле тематического усовершенствования «Система реабилитации здоровья населения, проживающего на экологически неблагополучных территориях» при ФГУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Комплекс биопротекторов, направленных на основные системы биотрансформации, лежащие в основе детоксицирующего метаболизма формальдегида, фенола или нафталина, обладает защитным эффектом, что выражается в оптимизации показателей токсикокинетики и токсикодинамики.

2. При комбинированном действии свинца с нафталином и фенолом наибольший детоксикационный эффект достигается при использовании биопрофилактического комплекса, направленного как на повышение элиминации свинца из организма, так и на активацию биохимической системы детоксикации органических ядов.

3. При действии многокомпонентной комбинации металлов (марганец, ванадий, хром, свинец), мышьяка и бензо(а)пирена значительный корригирующий эффект получен при использовании комплекса биопротекторов, способствующих выведению ядов из организма, компенсирующих метаболические нарушения и повышающих неспецифическую резистентность организма.

Апробация материалов диссертации.

Материалы работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы профилактической медицины, среды обитания и здоровья населения промышленных регионов России» (Екатеринбург, 2004); Всероссийском симпозиуме «Канцерогенная опасность в различных отраслях промышленности» (Екатеринбург, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Роль государства и бизнеса в охране здоровья населения промышленных городов» (Екатеринбург, 2006); # Региональной научно-практической конференции «Интеграция образования, науки и практики в укреплении здоровья и обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения» (Екатеринбург, 2007); заседаниях Городской Думы г. Нижний Тагил (2005-2006 г.); Первой конференции молодых ученых и специалистов ФГУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотребнадзора «Актуальные проблемы гигиены и профпатологии» (Екатеринбург, • 2008); Международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека (Санкт -Петербург, 2008); III Съезде Токсикологов России (Москва, 2008).

Диссертация апробирована на межотдельческой научной конференции Федерального научного центра гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана 6 февраля 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 работ. Личный вклад автора. Личный вклад автора в планирование, организацию, проведение исследований, анализ и изложение материала по всем разделам работы в целом составляет 85 %.

Выводы

1. Анализ результатов изучения химического загрязнения объектов среды обитания г. Нижний Тагил показал, что к приоритетным загрязнителям по превышению предельно допустимых концентраций относятся в атмосферном воздухе: бензо(а)пирен - в 2 раза от ПДК сс, фенол - в 4,6 раза от ПДКмр, формальдегид - в 8,86 от ПДКмр, хром - в 5,53 от ПДК мр; в воде: марганец - в 1,7 раза; по приземным концентрациям в воздухе: нафталин - в 7,2 раза, фенол - в 3,2 раза, формальдегид -в 1,9 раза, марганец - в 2,6 раза от ПДКмр Свинец, мышьяк и ванадий, среднее содержание которых в почве находится на уровне выше 0,1 ПДК, отнесены к приоритетным загрязнителям по критериям потенциальной опасности для здоровья населения.

2. Экспериментально доказано, что комплексное применение биопротекторов оказывает положительное влияние на токсикокинетику ксенобиотиков, способствуя усиленному выведению токсикантов из организма (содержание в моче формальдегида увеличивается - в 1,1 раз, общего фенола -в 1,6 раз и общего нафталина - в 1,5 раза), и токсикодинамику органических ядов (коррекция показателей состояния нервной системы, печени, биоэнергетического обмена).

3. Наибольший детоксикационный эффект при субхроническом воздействии комбинации свинца-нафталина, а также свинца-нафталина-фенола достигается при применении специально подобранных биопрофилактических комплексов для ослабления вредного действия свинца и активации биохимической системы детоксикации органических соединений, вызывающих снижение содержания в моче общего фенола в 3,1 раза, общего нафталина - в 4,8 раза на фоне улучшения показателей токсикодинамики.

4. При комбинированном влиянии многокомпонентных комбинаций металлов (марганец, ванадий, свинец, хром), мышьяка и бензо(а)пирена значительный корригирующий эффект наблюдается при использовании биопрофилактического комплекса, направленного на изменение преимущественного пути выведения металлов (снижение содержания в моче свинца в 1,9 раза, хрома - в 1,2 раза, марганца - в 1,6 раза в результате повышения их элиминации через кишечник на фоне применения энтеросорбента) и усиление выведения бензо(а)пирена из организма и, как следствие, компенсацию токсикодинамических нарушений (по показателям белковообразовательной и ферментной функции печени, активности сукцинатдегидрогеназы в лимфоцитах крови, восстановленного глутатиона в гемолизате крови и др.).

5. В результате экспериментальных исследований установлено, что комплексное использование специально подобранных биопротекторов с разными механизмами действия, является наиболее эффективным для снижения вредных эффектов органических ядов и их комбинаций с токсичными металлами.

6. Реализация курсов контролируемой и массовой биопрофилактики для детей, посещающих дошкольные образовательные учреждения г. Нижнего Тагила, способствует значительной положительной динамике в состоянии здоровья у более 80 % детей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Воздействию вредных неорганических и органических веществ, в том числе рассмотренных в данной диссертации, подвергаются многочисленные контингенты общего, в том числе детского, населения, проживающего на территориях, которые находятся под влиянием атмосферных выбросов, промышленных стоков, твердых отходов, создаваемых заводами черной металлургии, химическими, горнодобывающими, машиностроительными и другими предприятиями, а также автотранспортом.

Широкий спектр неблагоприятных для здоровья эффектов хронической экспозиции к изучаемым экотоксикантам, а также высокая распространенность загрязнения ими среды обитания делают актуальной задачу поиска препаратов, которые являясь безвредными при длительном применении, способствовали бы, с одной стороны, ускорению детоксицирующих окислительных процессов и выведению ядов или их метаболитов из организма с образованием малотоксичных, легко выводимых из организма соединений, а с другой -ослаблению вызываемых ими патологических изменений. С этой целью используются методы и средства биологической профилактики, направленной на повышение устойчивости организма к вредному действию неорганических и органических веществ.

За последние годы была создана общая теория биологической профилактики хронических интоксикаций неорганическими соединениями, положенная в основу создания биопрофилактических комплексов, повышающих резистентность организма к вредному действию металлов и их комбинаций, которые наиболее широко используются в рамках программ реабилитации здоровья населения (в первую очередь, детского) экологически неблагополучных городов Свердловской области.

Вместе с тем, проблема разработки подходов к биологической профилактике токсических эффектов, развивающихся под влиянием таких органических ядов как формальдегид, фенол и нафталин, как при изолированной токсической экспозиции последних, так и при комбинированном воздействии их с неорганическими соединениями ряда токсичных металлов (например, фенола и/или нафталина и свинца, нескольких металлов и бензо(а)пирена и др.) до настоящего времени является мало изученной.

В связи с этим целью выполненной работы явилось теоретическое обоснование и экспериментальная апробация подходов к биологической профилактике вредных эффектов некоторых органических соединений и их комбинаций с металлами, характерным для загрязнения среды обитания выбросами предприятий чёрной металлургии и автотранспорта.

Поставленные в работе задачи решались на моделях экспериментальных изолированных (на примере формальдегида, фенола, нафталина) или комбинированных (металлы и органические вещества) интоксикаций. Для профилактики развития вредных эффектов изучаемых токсикантов подбирались препараты (разрешенные к широкому применению МЗ и CP РФ), при выборе которых учитывались токсикодинамические и токсикокинетические особенности конкретного вещества и обосновывались предпосылки к поиску и испытанию теоретически возможных биопротекторов.

В качестве основных подходов к выбору биопротекторов нами были обозначены следующие. Используемые фармакологические препараты (или БАДы) должны обладать способностью: а) к воздействию на механизмы биотрансформации ядов (токсикокинетические воздействия); б) к устранению или снижению функциональных нарушений, вызванных токсикантом (токсикодинамические воздействия); в) к повышению устойчивости организма к действию вредного вещества.

При этом нами было обращено внимание на то, что при действии на организм органических веществ, в частности, формальдегида и фенола имеющих в своем составе реакционноспособные группы (ОН, СООН, NH2, SH), в целом включаются три основные биохимические системы: система микросомальных монооксигеназ, обеспечивающих протекание первой фазы биотрансформации; система ферментов, обеспечивающих реакции конъюгации т. е. основная фаза детоксикации); система ферментативной и неферментативной антирадикальной и антиперекисной защиты [38].

Важное значение при этом приобретают реакции конъюгации: глюкуронидная, сульфатная и глутатионовая. Известно, что соотношение между различными типами конъюгации зависит от химической структуры вещества, его дозы и достаточности запасов конъюгирующих агентов (восстановленного глутатиона, сульфированных аминокислот и др.), которые могут в результате интоксикации истощаться. В частности, альдегиды, к которым относится формальдегид, вступают в реакции конъюгации с SH-группой глутатиона.- глутатионовая конъюгация. Важной особенностью всех механизмов конъюгации является то, что все они протекают с потреблением энергии, то есть с участием макроэргов (АТФ, АДФ).

Длительное действие ксенобиотиков, вступающих в реакции с глутатионом, чаще всего приводит к истощению эндогенных запасов этого трипептида, уровень которого зависит от скорости его синтеза и скорости его распада, а также от систем, регулирующих соотношение его окисленной и восстановленной форм. Это, в свою очередь, приводит к затруднению реакций детоксикации (при рассмотрении! которых постоянно отмечается участие в этих процессах глутатиона) и проявлению токсического действия ксенобиотика.

Для увеличения запасов восстановленного глутатиона в организме нами использовался не сам его препарат (как это ранее предпринималось исследователями), не относящийся к фармакопейным, а предпринималась попытка стимулировать его синтез путем введения средств, усиливающих его синтез, то есть исходных аминокислот (глутаминовая кислота, глицин, метионин как предшественник цистеина).

Помимо повышения таким путём резерва глутатионовой конъюгации, представлялось возможным достигнуть за счёт серусодержащих аминокислот (цистеина и метионина) - повышения резерва сульфатной конъюгации, а за счёт глутаминовой кислоты как ключевого участника цикла трикарбоновых кислот -усиленного образования АТФ, необходимой для энергообеспечения всех процессов конъюгации. Для защиты от образования (в процессе окислительного метаболизма названных веществ) супероксидов и перекисей, помимо антиоксидантного действия тех же серусодержащих и глутаминовой кислоты, в биопрофилактический комплекс включались витамины, обладающие антиоксидантной активностью (А, Е, С) и малые дозы селена.

Помимо этого нами проводилось также исследование эффективности комплексов биопротекторов для торможения вредного действия свинца (как наиболее распространенного экотоксиканта) и органических веществ, в частности, нафталина и фенола, а также комбинации ряда металлов (свинец, марганец, ванадий, хром), мышьяка и бензо(а)пирена.

При этом имелись предпосылки ожидать, что свинец, тормозящий активность цитохрома Р450, может повлиять неблагоприятно на кинетику детоксикации нафталина (как и других ПАУ). В связи с этим нами проводилась экспериментальная проверка этой гипотезы и одновременно - попытка ослабить действие комбинации нафталин-свинец действием БПК противосвинцовой направленности. Кроме того, испытывалось действие комбинации нафталина, фенола и свинца и защита от него под влиянием БПК, направленного как на профилактику токсического действия свинца, так и на повышение естественных механизмов и кинетики детоксикации указанных органических веществ.

При субхроническом воздействии комбинации металлов и бензо(а)пирена в состав биопрофилактических комплексов включались и ранее апробированные средства [15, 67, 68, 128], направленные на торможение вредных эффектов токсического действия металлов (глутаминовая кислота, пектиновый энтеросорбент, поливитаминно-минеральные комплексы, металлы-антагонисты и др.), эффективность которых была неоднократно показана как при изолированном действии таких металлов как свинец, хром, мышьяк, так и их комбинации с кадмием, медью и др. Однако в связи с присутствием в составе исследуемой токсической комбинации металлов марганца, ванадия в биопрофилактические комплексы включали, наряду с биопротекторами широкого спектра действия, также такие, которые направлены на наиболее важные звенья токсикодинамики указанных металлов. В частности, защита от токсического действия ванадия обосновывала дополнение поливитаминного комплекса повышенной дозой аскорбиновой кислоты, а специфическое для марганца повреждение центральной нервной системы - дополнение его глицином.

Как указывалось в главе 1, защита от токсического действия металлов приводит и к снижению их мутагенности, а следовательно - канцерогенности. Наряду с этим, обезвреживание мутагенных/канцерогенных ПАУ связано с активным окислительным метаболизмом, общий уровень которого в организме, как известно, связан с функциями щитовидной железы, которые, как было показано ранее, угнетаются при металл оинтокасикации (в особенности, свинцовой) и корректируются препаратами йода. К тому же, в Свердловской области загрязнение окружающей среды токсичными металлами сочетается с дефицитом йода и эндемией зоба. Поэтому можно считать целесообразным включение в состав биопрофилактического комплекса (БПК) препарата йода. Препарат активно используется в настоящее время для профилактики йоддефицитных состояний, в том числе, рекомендуется детям.

Таким образом, в эксперименте на животных испытывалась эффективность ряда БПК при различных субхронических интоксикациях:

1) для профилактики токсических эффектов формальдегида - комплекс биопротекторов, состоящий из глутаминовой кислоты, глицина и метионина;

2) для профилактики вредных эффектов фенола или нафталина - БПК, включающий глутаминовую кислоту, глицин, метионин и поливитаминно-минеральный препарат с витаминами А, Е, С и селеном;

3) для профилактики вредных эффектов комбинации нафталина и свинца -БПК с включением противосвинцовых протекторов пектина и кальция;

4) для профилактики вредных эффектов комбинации фенола-нафталина-свинца - БПК, состоящий из глутаминовой кислоты, глицина, метионина и поливитаминно-минерального препарата, включающего витамины А, Е, С и селен, а также пектина и глюконата кальция.

5) для профилактики вредных эффектов комбинации металлов: марганец-ванадий-свинец-хром, мышьяка и бензо(а)пирена, характерной для загрязнения среды обитания в городе Нижнем Тагиле, биопрофилактический комплекс (БПК), состоящий из глутаминовой кислоты, пектинового (яблочно-свекловичного) энтеросорбента, поливитаминно-минерального комплекса "Пиковит" с добавлением повышенной дозировки витамина С, препаратов йода и кальция, а также глицина.

Исследования совместного , влияния перечисленных препаратов, объединенных в биопрофилактический комплекс, при воздействии указанных многокомпонентных комбинаций в соответствии с задачами, поставленными в данной работе, в известной нам литературе не проводилось.

Результаты опытов по созданию моделей экспериментальных интоксикаций изучаемыми соединениями показали, что примененные нами уровни доз и концентраций, а также сроки воздействия токсикантов приводят к развитию характерных признаков интоксикации ими и могут являться базовыми для использования биопрофилактических комплексов, с целью коррекции вызываемых вредных эффектов.

Общий анализ полученных данных позволяет утверждать, что используемые в составе биопрофилактических комплексов препараты оказывают специфические эффекты, направленные на механизмы, лежащие в основе детоксицирующего метаболизма изучаемых органических ядов.

Так, на фоне действия формальдегида БПК в составе глутаминовой кислоты, глицина и метионина, которые являются предшественниками (последний - через цистеин) трипептида y-glu-cys-gly (известного как восстановленный глутатион), отмечалась благоприятная для организма токсикокинетическая направленность биопрофилактического комплекса. В частности, происходило увеличение отношения муравьиной кислоты к формальдегиду (концентрация в группах «формальдегид» и «формальдегид + БПК» соответственно равнялась 8,27±0,004 и 36,21±0,021 при Р<0,001).

Как уже указывалось в Главе 3, основным путём метаболизма формальдегида является его окисление до муравьиной кислоты, а затем - до СОг, выводимого лёгкими. Лишь очень малая часть муравьиной кислоты (в виде натриевой соли) выводится почками, однако концентрация её в моче имеет существенное значение, если не в токсикокинетическом балансе, то в качестве: (а) биомаркёра экспозиции к формальдегиду, а при заданной экспозиции - (б) в качестве косвенного критерия интенсивности окислительного метаболизма формальдегида. Оценка этой интенсивности важна потому, что альтернативой его является взаимодействие формальдегида с белками и нуклеиновыми кислотами, лежащее в основе его токсичности. Таким образом, можно полагать, что чем выше отношение муравьиной кислоты к формальдегиду в моче, тем благоприятнее для организма.

О благоприятном, в целом, значении полученных токсикокинетических сдвигов говорит и то, что под влиянием БПК уменьшились сдвиги ряда показателей состояния организма, вызванные затравкой формальдегидом. В частности, в числе наиболее важных положительных сдвигов, отмечалось корригирующее действие БПК на состояние нервной системы (уровни СПП и «норкового рефлекса»), окислительно-восстановительного обмена (активность СДГ лимфоцитов крови), уровень восстановленного глутатиона в гемолизате (определяющий способность эффективно осуществлять детоксикацию ксенобиотика) и малонового диальдегида в сыворотке крови (указывающий на состояние перекисного окисления липидов) и другие (см. Главу 3). Кроме того, происходило, хотя и статистически недостаточно значимое, но всё же однонаправленное повышение уровня глутаминовой кислоты, цистеина, метионина, а также аспарагиновой кислоты, у-аминомасляной кислоты, изолейцина, лейцина, фенилаланина, орнитина.

В совокупности, анализ полученных результатов свидетельствует о заметном протекторном действии комплексного применения препаратов глутаминовой кислоты, глицина и метионина на состояние организма, как по токсикодинамическим, так и по токсикокинетическим показателям, характерным для действия формальдегида.

На фоне затравки экспериментальных животных фенолом прием биопрофилактического комплекса, в состав которого вошли глутаминовая кислота, глицин, метионин и поливитаминный комплекс «Витрум Кидс», оказывал наиболее благоприятное действие на состояние показателей нервной системы (показатели СПП и норковый рефлекс), печени и почек ( показатели -билирубин и мочевина). Коррекция уровня восстановленного глутатиона, а также активности гамма-глутамилтрансферазы с помощью БПК представляет значительный интерес и указывает на то, что используемые в составе биопрофилактического комплекса препараты оказывают специфические эффекты, направленные на механизмы, лежащие в основе детоксицирующего метаболизма фенола.

На фоне, в целом, позитивных токсикодинамических эффектов БПК заметное снижение элиминации фенола с мочой, оцененной только в конце затравки, не может быть эффектом, приводящим к усиленной задержке яда в организме. Оно должно расцениваться как показатель того, что этого вещества 1 за весь период затравки в нём накопилось меньше (в результате стимулированного метаболизма и элиминации), а -это через снижение концентрации в центральном кинетическом пуле (то есть в крови) закономерно отражается снижением её в моче.

На фоне субхронического действия только нафталина были получены статически значимые сдвиги (в сравнении с группой "интактный контроль") лишь для 3-х показателей (уровень СПП, активность АлТ в сыворотке крови и СДГ в лимфоцитах крови), а остальные показатели имели лишь тенденцию к их отрицательным сдвигам (см. Главу 3). Однако прием биопрофилактического комплекса, аналогичного тому, что применялся при затравке фенолом, способствовал их коррекции и давал положительную - динамику. При этом нельзя не отметить также благоприятное действие БПК на уровень восстановленного глутатиона и активность СДГ лимфоцитов крови (трактовка этих показателей приведена выше).

На этом фоне значение снижения под влиянием БПК содержания нафталина в моче может расцениваться также, как в случае фенола (см. выше), то есть как свидетельствующим, о меньшем содержании его в организме к концу периода затравки в результате благоприятного влияния на метаболизм и связанную с ним конъюгацию и, следовательно, элиминацию.

При комбинированной затравке нафталином и свинцом биопрофилактический комплекс, в состав которого входили только два протектора, обладающие исключительно противосвинцовой направленностью -пектин и кальций, с тем, чтобы его действие было направлено только на защиту от свинца и не включало механизмов, имеющих отношение также к защите от нафталина. В результате такой ограниченный БПК оказывал положительное влияние не только на токсикокинетику, но и на изучаемые токсикодинамические сдвиги. Так, на фоне действия свинца и нафталина происходило резкое снижение элиминации общего нафталина с мочой по сравнению с ее уровнем при затравке только нафталином без свинца, а выведение свободного нафталина увеличивалось. Этот эффект может трактоваться как результат ожидавшегося ослабления конъюгации, и тем самым, почечной элиминации нафталина, предварительное окисление которого тормозится в результате подавления свинцом синтеза цитохрома Р450. Однако под действием БПК происходит ослабление токсического действия свинца, что приводит к повышению в два раза элиминации общего нафталина.

Вместе с тем, затравка нафталином и свинцом приводила к появлению специфических сдвигов, характерных для действия свинца (анемия, ретикулоцитоз, повышение уровня копропорфирина и дельта-AJIK в моче) и отсутствовавших при изолированном введении нафталина. Прием БПК на фоне затравки практически не приводил к статистически значимой коррекции перечисленных выше показателей, однако оказывал определённое положительное влияние на уровень «норкового рефлекса», активность СДГ лимфоцитов крови, количество лимфоцитов и нейтрофилов в крови. На остальные из изучавшихся показателей БПК значительного положительного влияния не оказывал.

Под влиянием комбинации фенол-нафталин-свинец происходило изменение показателей красной и белой крови, нарушение функции печени и почек, порфиринового обмена. Сравнительный анализ функциональных (токсикодинамических) нарушений различных показателей при изолированном воздействии фенола или нафталина, комбинации нафталина-свинца или фенола-нафталина-свинца указывает на их преобладание при последней комбинации. При этом развиваются' не только отрицательные изменения, характерные для токсического действия фенола или нафталина, но появляются специфические признаки свинцовой интоксикации. Под влиянием приема биопрофилактического комплекса БПК (включившего в себя комплексы, испытанные при затравке фенолом или нафталином и нафталином-свинцом), часть из исследуемых тестов дает тенденцию к нормализации. Это характерно для таких показателей как масса тела крыс, содержание ретикулоцитов и лимфоцитов в крови, уровень глобулинов в сыворотке крови, мочевины и креатинина в моче, активности креатинкиназы и глутамилтрансферазы в сыворотке крови.

При этом нельзя не отметить, что активность креатининкиназы, повышенная при воздействии токсичной комбинации, статистически значимо снижается и приближается к контрольному уровню при приеме БПК. Активность этого энзима может повышаться, в том числе, при напряжении процессов энергообеспечения тех или иных субклеточных структур, причиной которого могут служить нарушения окислительно-восстановительных процессов, разобщение процессов окисления и фосфорилирования, характерные для фенола и нафталина. Вместе с тем, под влиянием препаратов, входящих в БПК, видимо, развивается благоприятный характер сдвига в энергообеспечении.

Помимо этого, можно наблюдать, что ингибирование гамма-глутамилтрансферазы (хотя и не являющееся статистически значимым) при воздействии БПК устраняется. Как уже упоминалось в главе «Материал и методы исследования», одним из механизмов увеличения ее активности является индукция синтеза ферментов «de novo».

При приеме БПК на фоне затравки отмечается определенная коррекция спектра аминокислот в крови. Так, увеличивается содержание глютамина, глицина, ближе к норме становится уровень цистеина и метионина, изолейцина и лейцина. Общая сумма аминокислот приближается к величине, регистрируемой в контрольной группе, уровень мочевины также увеличивается.

Помимо описанных выше экспериментов, одной из задач работы являлся подбор комплекса биопротекторов, эффективных при длительном воздействии комбинации свинца, марганца, ванадия, хрома, мышьяка и бензо(а)пирена.

Введение в организм животных биопрофилактического комплекса на фоне затравки способствовало задержке развития комбинированной интоксикации, что выражалось, прежде всего, в определенной коррекции токсикодинамических показателей (отмеченных как статически значимые, а также имеющие тенденцию к отрицательным сдвигам), характеризующих функциональное состояние печени (уровень общего белка, активность АлТ), биоэнергетического (активность сукцинатдегидрогеназы в лимфоцитах крови) и порфиринового обмена (дельта-AJIK в моче), уровня кальция и холестерина в сыворотке крови, а также восстановленного глутатиона в гемолизате крови.

Помимо этого, происходило усиление выделения Б(а)П с мочой, а выведение металлов снижалось. Такое снижение может быть результатом того, что на протяжении всего затравочного периода экспозиция была ослаблена (в результате применения энтеросорбента), а элиминация повышена как через кишечник под влиянием сорбента, так и, возможно, через почки за счет ослабления их повреждения металлами). Под влиянием БПК отмечалось также наличие определенного пульмонопротекторного действия биопрофилактического комплекса, что может быть обусловлено присущим глутаминовой кислоте антицитотоксическим действием [94].

Таким образом, испытанный биопрофилактический комплекс способствовал задержке развития вредных эффектов комбинации металлов и бензо(а)пирена как по токсикокинетическим, так и токсикодинамическим эффектам.

В целом обобщение полученных данных указывает на благоприятное действие изученных биопрофилактических комплексов при изолированном воздействии формальдегида, фенола или нафталина, а также комбинации нафталина-свинца, фенола-нафталина-свинца, металлов и Б(а)П. Результаты исследований позволяют утверждать, что выдвинутые нами гипотезы нашли подтверждение в проведенных экспериментальных исследованиях. Помимо этого, нужно отметить, что в целом теоретические принципы и подходы к биологической профилактике вредных эффектов неорганических ядов могут быть распространены и на органические соединения (формальдегид, фенол, нафталин), а также их комбинации с металлами. В частности, они должны включать воздействия а) направленные на основные системы биотрансформации органических ядов и выведения метаболитов из организма, т.е. токсикокинетические воздействия, б) на основные токсикодинамические звенья и в) повышение резистентности организма к токсическому действию яда.

Описанные в Главах 3-4 положительные результаты экспериментального исследования эффективности биопрофилактических комплексов при комбинированном воздействии органических токсикантов и металлов, приоритетных для загрязнения среды обитания города Нижнего Тагила, явились основанием для организации и проведения контролируемого курса биопрофилактики на группах детей, посещающих дошкольные образовательные учреждения (ДОУ).

Для проведения работы по согласованию с Управлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Свердловской области в г. Нижний Тагил былй выбраны 2 ДОУ, расположенные в зоне примерно одинакового техногенного загрязнения и мало различающиеся по социальному составу детских контингентов и по уровню их содержания и медицинского обслуживания.

С целью оценки эффективности биопрофилактики одна из групп (45 детей) получила курс биопрофилактики, а другая - явилась «группой сравнения» (41 ребенок), которая в качестве «плацебо» принимала глюкозу с витамином С в таблетках. После завершения работы эта группа получила тот же биопрофилактический комплекс.

Использованный БПК был, в основном, аналогичен испытанному в эксперименте, и включал в себя пищевую профилактическую смесь на яблочном пектине, препараты «Метионин» и «Глицин», глутаминовую кислоту, поливитаминно-полиминеральный комплекс «Витрум Кидс», препарат «Витакальцин». Прием препаратов детьми осуществлялся в течение 5 недель по 5 раз.в неделю, кроме выходных дней.

До начала курса биопрофилактики и после его окончания эффективность БПК оценивали по состоянию органов дыхания, опорно-двигательного аппарата, желудочно-кишечного тракта, нервной системы, мочеполовых органов, а также по клинико-лабораторным и иммунологическим показателям.

По данным медицинского осмотра, проведенного педиатрами и невропатологами ММУ ГДБ № 2 г. Нижнего Тагила, применение курса биопрофилактики способствовало положительному влиянию на показатели общего самочувствия и состояния здоровья детей. Так, уменьшилась либо нивелировалась патологическая симптоматика со стороны желудочно-кишечного тракта (проявления болевого синдрома, нарушение стула, избирательность в пище, пониженный аппетит) у 83,3% детей, у которых эти признаки имелись перед проведением курса. Врачами-неврологами была отмечена положительная динамика ряда симптомов у детей, имевших ту или иную патологию нервной системы (уменьшились проявления астено-невротического синдрома, как правило, выражающегося в виде повышенной утомляемости, повышенной нервозности и нарушении сна). У многих детей произошла коррекция поведения, смягчились проявления синдрома гиперактивности с дефицитом внимания у 92,1 % из тех, у кого эти симптомы наблюдались перед проведением курса. Напротив, в группе детей, получавших «плацебо», число детей без видимых изменений состояния здоровья, за период наблюдения, по перечисленным выше симптомам составило 74,3 %, а у 14,3 % -отмечено его ухудшение. Различия между группами по проценту детей с положительной динамикой статистически значимы.

Из лабораторных показателей, оценивающих токсические эффекты металлов (в первую очередь, свинца), отмечалось в основной группе детей статистически значимое повышение содержания гемоглобина в крови (в 1,17 раза), цветового показателя (в 1,2 раза) и активности сукцинатдегидрогеназы лимфоцитов крови (в 1,16 раза), в то время как эти же показатели в группе сравнения остались на исходном уровне или даже снизились. Помимо этого, у детей, принимавших биопрофилактический комплекс, резко повысилось содержание гамма-интерферона в моче в 10,7 раз (чего не отмечалось в группе сравнения), несколько повысилось содержание в слюне секреторного иммуноглобулина А (в 1,17 раза) и лизоцима (в 1,2 раза) при противоположной тенденции в группе сравнения. С этими эффектами можно сопоставить то, что за период наблюдения в основной группе было значительно меньше, чем в группе сравнения, случаев острых респираторных заболеваний.

В целом, полученные результаты показали, что проведение курса биопрофилактики на основе испытанного комплекса средств для детей, подвергающихся неблагоприятному воздействию токсичных металлов и органических веществ, является целесообразным способом защиты от связанных с ними вредных эффектов, а апробированный комплекс биопротекторов может быть рекомендован к широкому внедрению как на территории г. Нижний Тагил, так и на других территориях с аналогичным характером химического загрязнения окружающей среды. Курсы массовой биопрофилактики в 2006-2008 годах проведены для 4516 детей, посещающих ДОУ г. Нижнего Тагила.