Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиенические аспекты токсикологии ряда стеаратов металлов (токсикодинамика, нормирование, прогнозирование)

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ

Киевский научно-исследовательский институт гигиены труда и профессиональных заболеваний_

На правах рукописи

УДК 614.7:547.25+615.917:547.25+547.25

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТОКСИКОЛОГИИ РЯДА СТЕАРАТОВ МЕТАЛЛОВ (ТОКСИКОДИНАМИКАг НОРМИРОВАНИЕ,

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ]

«

14.00.07 — Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Киев —1892

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте медико-экологических проблей ¡33 Украины.

Научные руководители:

Официальные оппонентн:

доктор медицинских наук, профессор И.И. Трахтенберг кандидат медицинских наук, доцент Н.Г. Проданчук

Член-корр. АН Нкраины, доктор недицинских наук, профессор B.C. Каган доктор недицинских наук, профессор А.П. Яворовский

Ведущая организация: Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний АМН России (г. Москва).

Защита состоится "__1992 года на

заседании специализированного Совета Д 088.18.01 при Киевском научно-исследовательском институте гигиены труда и профзаболеваний 113 Украины по адресу: 252033, г. Киев, ул. Саксаганского, 75.

С диссертацией мовно ознакомиться в библиотеке Киевского НИИ гигиены труда и профзаболеваний МЗ Зкраинн.

Автореферат разослан "—" мая 1992 г.

Ученый секретарь

специализированного Совета,

кандидат медицинских наук А.И. Ковалева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■" ; Актуальность темы. В рамках гигиенического обеспечения ускорения научно-технического прогресса на современном этапе перед гигиеной труда и промышленной токсшсологией стоят задачи углубления теории и методологии обоснования принципов и методов гигиенического регламентирования неблагоприятного воздействия химических факторов производственной среды, содействия внедрению в практику народного хозяйства высокоэффективных средств, обладающих минимальной токсичностью и не представляювдх профессиональной и экологической опасности (Е Ф. Измеров, 1984, 1989; Ю. И. Кундиев, 1988; И. В. Саноцкий, 1986; Г. И. Сидоренко, 1985, 1991; И. М. Трахтвнбзрг, 1991).

Актуальность указанных задач еще более значима в условиях дальнейшего ежегодного увеличения производства продукции химической и нефтехимической промышленности, в том числе и выпуска стабилизаторов полимеров, к разряду которых относятся кальциевые, бариевые, свинцовые и другие соли стеариновой кислоты. Вместе с тем, не все применяемые в народном хозяйстве стеараты металлов, а области их применения не ограничиваются только вышеуказанными, исследованы достаточно полно в токсикологическом отношении. Сведения о токсичности ряда из них, в первую очередь лишь начинающих находить свое применение в промышленности (к примеру, стеарат серебра) , в литературе отсутствуют. Не изучены особенности механизма их токсического действия, что не позволяет обосновано регламентировать эти соединения, а также осущэствлять разработку профилактических мероприятий.

Интенсивное развитие химической промышленности, увеличение количества вновь синтезируемых соединений и в связи с этим возрастающее влияние вредных химических веществ на организм челозе-ка выдвигают задачу разработки ускоренных методов прогнозирования токсичности и безопасных уровней воздействия этих вешэств. Среди осноеных направлений, по которым идет разработка ускоренных методов обоснования безопасных уровней воздействия, наиболее широко используются методы, основанные на соотношении ПДК и параметров токсикометрии. Исследования же на основе данных, полученных з опытах m vitro на объектах разной сложности биологической организации (культуры клеток, гидроСионты, изолирование органы, клеточные фракции и др.).. проЕодятся недостаточно, хотя и имеиг определен-

ныо преимущества.

Отсутствие информативных сведений о токсичности, степени опасности, токсикодинамике стеаратов свинца, бария, серебра, цинка и кальция, необходимых для разработки профилактических мероприятий, обеспечения безопасных условий при их производстве и применении, а также неразработанность методических подходов и способов прогнозирования в ряду стеаратов металлов послужили основанием для выполнения настоящего исследования.

Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в изучении токсикологических свойств, токсикодинамикн ряда широко применяемых в промышленности стеаратов металлов, их гигиеническом нормировании в воздухе рабочей вони и атмосферном воздухе населенных мест, и разработке•на этой основе методических подходов к прогно-вированию параметров токсикометрии и безопасных уровней воздействия для вновь внедряемых з народное хобяйство стеаратов металлов.

Достижение поставленной цели осуществлялось путем решения следующих задач:

- исследование на лабораторных животных токсических свойств стеаратов свинца, бария, серебра, цинка, кальция с целью создания массива токсикологических данных;

- изучение особенностей локализации и механизма токсического действия стеаратов металлов;

- обоснование гигиенических нормативов (ПДК и ОБУВ) стеаратов металлов в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населенных мест;

- изучение in vitro токсичности стеаратов металлов для культуры клеток и выявление корреляции между параметрами токсикометрии, гигиеническими регламентами и показателями цитотоксичности;

- разработка модели прогнозирование параметров токсикометрии

и гигиенических регламентов'стеаратов металлов по их цитотоксичности;

- сравнительная оценка эффективности различных моделей прогнозирования параметров токсикометрии и гигиенических регламентов в ряду стеаратов металлов.

Научная новивна и теоретическая значимость работы. Впервые подучена комплексная токсикологическая характеристика стеаратов свинца, Варвд, серебра, цинка и кальция.

- б -

Впервые изучено токсическое действие стеаратов металлов па культуру клеток и дана количественная математическая оценка зависимости между параметрами токсикометрии, гигиеническими нормативами и цитотоксичностью.

Выявлена высокая корреляционная связь между рядом изученных показателей и нормативов, на основании чего предложены уравнения, при помогай которых с высокой степенью достоверности и надежности прогнозируются параметры токсикометрии (DLgQ в/б, Lim ас) и гигиенические нормативы (ОБУВ р. з.) в ряду стеаратов металлов.

Показаны высокая надежность и точность прогнозирования токсичности и степени опасности стеаратов металлов по данным краткосрочных экспериментов на лабораторных животных, данным о токсичности для перевиваемой культуры клеток и ,недостоверность результатов прогнозирования по простым физико-химическим свойствам.

Показано, что в связи с особенностями распределения и метаболизма стеараты металлов вызывают изменения проницаемости клеточных и митохондриальных мембран ткани миокарда, в сеязи с чем было обращено внимание на необходимость выявления нарушений со стороны сердечно-сосудистой системы работающих на производстве стеаратов металлов.

Дана санитарно-гигиеническая оценка условий труда рабочих, занятых в производстве стеаратов свинца, бария, цинка и кальция.

Практическая значимость работы заключается в том, что научно обоснованы и законодательно утверждены ЫЗ СССР ( N 5800-91 от 11.09.91 и N 6056-91 от 20.11.91) 10 гигиенических регламентов -предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны и ориентировочные безопасные уровни воздействия в атмосферном воздухе населенных мест стеаратов свинца, бария, серебра, цинка и кальция, имеюшие важное практическое значение для разработки технологического процесса, проектирования среднегоннагаого и многотоннажного производства, расчета норм предельно допустимых выбросов (ГОШ) и временно согласованных выбросов (ВСВ), нормирования платы за выбросы вредных веществ в атмосферу и послужившие надежной основой для разработки комплекса профилактических мероприятий.

Материалы по токсичности и П2К указанных стеаратов металлов включены в технологические регламенты их получения.

Методические указания по измерению концентраций стеаратов ме-

- Б -

таллов используются при контроле уровня запыленности стеаратами металлов воздуха производственных помеп^ний, уровня 8агрявнения ими атмосферного воздуха в жилых массивах и при осуществлении Государственного санитарного над8ора при производстве и применении указанных соединений в различных областях промышленности.

Разработка методических подходов к прогнозированию и обоснованию ГЩК вновь синтезируемых сгеаратов металлов позволит проводить исследования по гигиенической- регламентации по краткой схеме, что значительно уменьшит материальные затраты на их проведение и со}фатиг сроки внедрения в производство новых перспективных соединений.

В ходе токсикологических и других медико-биологических исследований в Научно-исследовательском институте медико-экологических проблем МЗ Украины, Черновицком государственном медицинском институте широко используются разработанные нами автоматизированное рабочее место токсиколога (АРМТ) и оригинальный пакет прикладных программ статистической обработки данных токсикологических и фармакологических экспериментов.

Разработанные нами установка для комплексного измерения поведенческих реакций у белых крыс, приспособление для записи ЭКГ у мелких лабораторных животных бев их предварительной наркотизации, шприц многократного применения для внутрижелудочного введения лабораторным животным труднорастворимых порошкообразных веществ используются в четырех лабораториях НИИ медико-экологических проблем Ш Украины и на них выданы свидетельства о рацпредложении ( N 4/91, 2/91, 3/91 от 14.01.91).

Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждены на Всесоюзной научно-практической конференции "Медикотэколо-гические проблемы охраны вдоровья матери и ребенка" (Черновцы, 1990), Всесоюзной научной конференции "Актуальные проблемы лекарственной токсикологии" (Москва, 1990), III съезде анатомов, гистологов, эмбриологов и топографоанатомов Украинской СССР "Актуальные вопросы морфологии" (Черновцы, 1990), научно-практической конференции "Актуальные проблемы развития медицинской науки в современных условиях" (Львов, 1990), секции "Промышленная токсикология" Проблемной комиссии "Научные основы гигиены труда и профпатологии" (Москва, 1990 г.), XII съезде гигиенистов Украины "Современные

проблемы гигиены, экологии и охраны здоровья" (Одесса, 1991), Всесоюзной конференции "Достижение биотехнологии - агропромышленному комплексу" (Черновцы, 1991), Всесоюзной научной конференции "Медико-биологические и гигиенические аспекты охраны окружающей среды на предприятиях медицинской промышленности" (Москва, 1991), 3-й Всесоюзной конференции по фармакокинетике "Современное состояние и перспективы развития фармакокинетики" (Москва, 1991), Республиканском учебном семинаре-совещании для специалистов по гигиене труда (Черновцы, 1991), научно-практических-семинарах НИИ МЭП КЗ Украины 1990, 1991).

Публикации. Ш материалам, рассмотренным в настоящей работе, опубликовано 15 научных работ в журналах, сборниках, материалах съездов и конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа излояена на 174 страницах машинописи и включает введение, обзор литературы, обоснование методов и объемов исследований, 4 главы собственных исследований, заключение, внедрение результатов работы в практику, список литературы и приложения. Она содержит 90 страниц основного текста, 28 таблиц, 26 рисунков, графиков и микрофотографий. Указатель литературы включает 159 наименований работ (111 отечественных и 48 иностранных).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Еысокая надежность и точность прогнозирования токсичности и безопасных уровней воздействия в ряду стеаратов металлов возможны как по моделям с использованием данных краткосрочных экспериментов на лабораторных лошотных, так и на основании данных о токсичности для перевиваемой культуры клеток типа Rh. Прогноз на основании данных о цитотоксичности в ряде случаев определяет более до-

.стоверные и надежные результаты, чем при прогнозировании на основании данных краткосрочных экспериментов на лабораторных тавотных и физико-химических показателей.

2. Стеараты свинца, бария, серебра, цинка и кальция обладает различной степенью токсичности и опасности (от чрезвычайной степени опасности у стеарата свинца до малой степени опасности у стеа-рата кальция), не раздражают кожные покровы, проявляют слабое кок-но-резорбтивное действие, не способны вызывать сенсибилизацию организма

3. Необходим контроль за состоянием сердечно-сосудистой системы работающих на производстве стеаратов металлов, что обусловлено мембранотоксическим действием этих соединений на клетки миокарда. 4. Обоснованными и адекватными являются следующие гигиенические нормативы допустимого содержания в воздухе рабочей зоны: для стеарата кальция - 10 мг/м3, стеарата цинка - 4 мг/м®, стеара-

о "о

та бария - 2 мг/м , стеарата серебра - 2 мг/м , стеарата свинца - 0.02 мг/м3.

Объем и методы исследования. Для решения поставленных задач

был использован комплекс токсикологических, физиологических, биохимических, патоморфодогических, гигиенических, статистических методов исследования и биотестирование ка культуре клеток.

Изучение токсичности и опасности стеаратов свинца, бария, серебра, цинка и кальция проведено при различных путях,их поступления в организм (введение в желудок, внутрибрюшяно, ингаляция, нанесение на кожу и слизистые оболочки глаз) в различных кратно-стях воздействия (однократное, повторное, субхроническое) в соответствии с "Методическими указаниями к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны" (1980). В эксперименте всего использовано: 1716 крыс, 430 мышей, 100 морских свинок и 30 кроликов.

Оценка состояния организма лабораторных животных, подвергавшихся воздействию стеаратов металлов, производилась при помоши комплекса специфических и интегральных показателей.

Набор избранных специфических показателей характеризовал функциональное состояние ряда органов и систем: печени, почек, нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем, системы крови. С этой целью изучались частота сердечных сокращений, амплитуда зубцов Р, й, Г к продолжительность интервалов И?, РС), ОТ, ОИБ на ЭКГ, поведенческие реакции (горивонтальная двигательная активность, вертикальная двигательная активность, норковый рефлекс, эмоциональная реактивность, интегральная поведенческая активность), мышечная работоспособность (струнный тест), ОПП, частота дыхания, биохимические показатели плавмы крови, крови (аланинаминотрансфераза, аспартаташнотрансфераза, ла'тгатдегидрогеназа, И-ацетилнейрамино-вая кислота, глюкоза, мочевина, креатинин, каталаза, сукцинатде-гидрогенава, гемоглобин). и печени белых крыс (глутатион восстанов-

ленный, глутатион-5-трансфераза, каталаза, М-ацетилнейраминовая кислота, лактатдегидрогеназа), морфологические показатели периферической крови (гемоглобин, лейкоциты, эритроциты, лимфоциты, моноциты, эозинофилы, палочкоядерные и сегментоядерные нейтрофилы) и коэффициенты масс внутренних органов (печени, почек, сердца, легких, селезенки, надпочечников, гонад). На протяжении периода исследований велось изучение интегральных показателей (изменения веса животных, потребления лабораторными животными воды и корма).

Для повышения качества и надежности проводимых исследований, интенсификации и совершенствования токсикологических экспериментов нами разработано и применено автоматизированное рабочее место токсиколога (АРШ). Последнее является определенным этапом на пути создания многоцелевого компьютерного обеспечения комплекса токсикологических исследований, проводимых в рамках международного стандарта Рациональной лабораторной практики (Ш3).

Мембранотоксическое действие стеаратов металлов оценивалось по уровню М-ацетилнейраминовой кислоты, активности аланинамино-трансферазы, аспартатаминотрансферазы, лактатдегидрогеназы, сор-битолдегидрогеназы в плазме крови, содержанию М-ацетилнейрамино-вой кислоты в печени, а также по уровню АлАТ, АсАТ и ДДГ в ткани сердца лабораторных тавотных.

В производственных условиях на базе основного производителя стеаратов металлов Ставропольского НПО "Люминофор" проведены гигиенические исследования, включавшие изучение загрязнения воздуха рабочей зоны стеаратами металлов (1336 проб), характеристик микроклимата (184 замеров), производственного шума, а также анализ заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

Изучение цитотоксического действия стеаратов металлов проводи. лось методом двукратных серийных разведений на перевиваемой культуре клеток типа № (линия эмбриональных клеток почек человека), выращенной в стандартных условиях и образовавшей монослой. Выбор данной культуры клеток обусловлен ее высокой чувствительностью к действию различных химических веществ, достаточно высокой степенью воспроизводимости получаемых результатов, происхождением ее из клеток организма человека, сравнительной легкостью культивирования. Установление корреляции между цитотоксическим действием стеаратов металлов л их показателями токсикометрии производилось

на ПЭВМ IВМ РС АТ при помощи пакетов прикладных программ по математической статистике. Свяэи между рассматриваемыми параметрами, а также полученные уравнения регрессии характеризовались коэффициентом корреляции (г), его достоверностью (Р), средним квадрати-ческим отклонением построенных линий регрессии (Бух).

Весь полученный экспериментальный материал подвергался статистической обработке методом вариационной статистики с использова-' нием ^критерия Стьюдента на ЛЭВМ I ВМ РС АТ с применением разработанного наш оригинального пакета прикладных программ.

Для разработки математических моделей прогнозирования параметров токсикометрии и безопасных уровней воздействия использовались корреляционный и регрессионный методы статистической обработки материала.'

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

1. Токсикологическая характеристика стеаратов свинца, бария, серебра, цинка и кальция

Основные параметры токсикометрии изученных стеаратов металлов представлены в табл. 1. Как видно иа приведенных в таблице данных, по величине среднесмертельной дозы при введении в желудок стеара-ты кальция, цинка, свинца и серебра относятся к 4 классу опасности (ГОСТ 12.1.007-76), стеарат бария - к 3 классу опасности. При введении в брюшную полость стеарат кальция относится к практически нетоксичным веществам, стеараты цинка, свинца, серебра,' бария - к ыалотоксичным веществам. К этим соединениям отсутствует видовая и половая чувствительность (ЕВЧ < 1. 36, КПЧ < 1. 5) .

Картина острого отравления'при воздействии стеаратов металлов характеризовалась уменьшением двигательной активности, вялостью, понижением реакции на внешние раздражители, изменением частоты дыханий.. Выраженность указанных явлений вависила от вводимого вещества и его дозы .

.Определить среднесмертедьные концентрации изучаемых стеаратов металлов не представилось возможным, т.к. максимально изученные концентрации указанных соединений (635 - 3316 мг/м3) гибели животных ее вызывали.

Стеараты кальция, цинка, свинца и серебра обладает слабо выраженными кумулятивными свойствами (Ссигп по Цт и соавт. > 6). Стеарат бария имеет выраженные кумулятивные свойства (Ссшл 1.38), что

Таблица 1.

Основные параметры токсикометрии стеаратов свинца, бария, серебра, цинка и кальция

Параметры Отеарат Сгеарат Стеарат Стеарат Стеарат

свинца бария серебра цинка кальция

DL5q (мг/кг) крысы (в/ж) 12428.3 2506. 2 6960.1 >10000 >10000

мыши (в/ж) 10428. 3 1832. 2 6178.1 >10000 >10000

мыши (в/б) 312. 6 319. 1 468. 9 353. 5 1851. 4

S 1.92 2. 75 1.45 1.79 0.47

i/dl50 i/dl50.s dl84/dl16 0. 003 0. 002 3.55 0.003 0.-001 6.52 0.002 0.001 2.18 0.002 0.001 3.11 0. С005 0. 0004 2.14

кпч 1.32 1.48 1.37 - -

квч 1.19 1.36 1.13 - -

Ccum (Lim) 6.27 1.38 > 8 > 8 > 6

ЕГ50 (в/ж) Icum (в/ж) 208. 43 0. 84 68.31 0.23 32.32 • 0.01 - -

ЕТ50 (в/б) Icum (з/б) 170. 22 0.71 74. 93 0.24 31.93 0.05 33.08 0.02 113.140.25

о Lim ас (мг/м ) 15.0 40.6 40.0 55.0 100.0

ПДКр.з. (мг/м3) 0. 02 2 2 4 10

Класс опасности I III III ' III IY

ОБУВа. в. (мг/м3) 0. 0003 0. 004 0.005 0.0С5 0.02

согласуется с данными литературы (JLC. Митина, 1974) и подтверждается рассчитанными наш при помаши 13ЭШ IBM PC AT средним временем гибели (ЕТ50) и индексом кумуляции по Игабскому (Icum).

Проведенное нами изучение местного действия Еещэств на слизистые оболочки глаза показало, что сгеарагы металлов (за исключением стеаратов серебра и цинка) при.однократном воздействии не оказывают раздражающего действия на конъюнктиву глаза. При 20-ти кратном нанесении веществ на'кожу белых крыс отмечено отсутствие кожно-раздражающего действия и наличие слабого кожно-ре8орбтивно-го действия (гибель животных отсутствовала, но наблюдались статистически достоверные изменения ряда' изученных интегральных и специфических показателей).

Патогистологические исследования органов белых крыс, подвергнутых 20-ти кратному накожному воздействию стеаратов металлов показали, что стеарат свинца при минимальном местном воздействии приводит к усиленному гемолизу, вызывая гемосидероз селезенки, а также стимулирует пролиферативную активность гепатоцитов (пролиферация ядер) и респираторного эпителия (папиллярные разрастания на слизистой мелких бронхов); стеарат кальция вызывал дегенеративно-воспалительную реакцию в печени (гепатоз) и в миокарде (яекорона-рогенные повреждения); стеарат серебра наряду с гепатозом и антигенной стимуляцией селезенки приводит к отеку дермы; стеарат бария вызывал выраженную дистрофию эпидермиса с нарушением процессов ороговения и морфологические признаки гепаторенальных повреждений (гидропическая и зернистая дистрофия органов).

При исследовании сенсибилизирующего действия стеаратов металлов на морских свинках при подкожном введении веществ с полным адьювактом Срейнда на основании кожных тестов, реакций агломерации лейкоцитов и дегрануляции тучных клеток соединительной ткани сделан вывод об отсутствии у изученных стеаратов металлов способ-' ности сенсибилизировать органивы.

Низкая биологическая активность аниона, близкая токсичность изученных стеаратов металлов и неорганических соединений этих металлов, высокий процент содержания катиона в молекуле стеаратов (к примеру, стеарат свинца - 31 7. ), быстрая декомпозиция органических соединений металлов под воздействием солнечных лучей делают оправданной при нормировании изучаемых стеаратов металлов ори-

ентацию на действующие ЦЦК неорганических производных металлов (в. пересчете на металл), преимущественно групповые.

О учетом вышесказанного, на основании полученных экспериментальных данных, сопоставления с неорганическими соединениями металлов, входящих в молекулу изучаемых стеаратов, результатов проведенных расчетов величин ОБУВ обоснованы предельно допустимые концентрации стеаратов свинца, бария, серебра, цинка и кальция в воздухе рабочей зоны и ориентировочные безопасные уровни воздействия этих соединений в атмосферном воздухе населенных мест (табл. 1). Величины ЩЙ' и ОБУВ утверждены в законодательном порядке Минздравом СССР (И 5800-91 от 11.09.91 и N 6056-91 от 20.11.91).

Проведенные в производственных условиях на базе основного производителя стеаратов металлов Ставропольского ШО "Люминофор" санитарно-гигиенические исследования условий труда рабочих при производстве стеаратов кальция, цинка, бария, свинца подтвердили высокую гигиеническую значимость, надежность и адекватность разработанных нами гигиенических нормативов допустимого содержания стеаратов металлов в воздухе рабочей зоны и комплекса санитарно-техни-ческих, организационно-технологических и лечебно-профилактических мероприятий по улучшению условий труда работающих в производстве стеаратов металлов.

2. Особенности локализации и механизма действия стеаратов металлов

В настоящее время получает распространение представление о клеточных мембранах как уникальном месте проявлений токсических эффектов металлов (М.Е Чекунова, А. Д. Фролова, 1986; ЕА. Ершов, Т. В. Плетенева, 1989), в связи о чем наш исследования особенностей локализации и механизма действия стеаратов металлов были направлены, в первую очередь, на изучение их мембранотоксического эффекта как вероятного ззена в механизме действия указанных веществ.

Определение в плазме крови.активности цитозольной ЛДГ - универсального биохимического критерия оценки неблагоприятного воздействия ксенобиотиков, свидетельствующего об изменении проницаемости клеточной плазматической мембраны многих органов и тканей -выявило ее увеличение при воздействии стеаратов металлов в раз-

. - 14 -

личных концентрациях. Активность АсАГ в плазме крови -возрастала при воздействии стеарата цинка во всех изученных концентрациях, ■стеарата свинца - в концентрациях 15 и 70 мг/м3 и стеарата бария - в концентрации 79 мг/м3. В то же время активность АлАТ была увеличенной при воздействии этих солей только в наивысших концентрациях. Как известно, уровень АсАТ в животном организме достигает наивысшей отметки в ткани миокарда, поэтому возрастание ее активности в плазме крови при стабильном уровне наиболее активно функционирующей в печени АлАТ свидетельствует о лабилизации клеточных мембран сердечной мышцы. Отсутствие цитолиза гепатодатов подтверждается и тем, что активность специфичного индикатора повреждения клеток печени - сорбитолдегидрогенааы оставалась неизменной во всех исследованных вариантах. Определение содержания Н-адетилней-раминовой кислоты - важнейшего компонента олигосахарвдной составляющей мембранных гдикопротеинов и ганглиозидов - показало повышение ее уровня в плазме крови. При этом ее количество в печени достоверно не изменялось.

Установленные аффекты в определенной степени могут объясняться . особенностями метаболизма изученных соединений. Общеизвестно, что высшие жирные кислоты (ШК), к которым относится и стеариновая кислота, являются важнейшим источником биологически доступной энергии. Обладающие хорошо выраженной способностью преодолевать клеточную плазматическую мембрану ВЖК в организме с высокой'скоростью транспортируется, как правило, в виде своих соединений с металлами, в такие активно функционирующие ткани, как сердечная и скелетные мышцы, которые поглотают и используют жирные кислоты в качестве главного вида "топлива". Б последних в результате осуществления последовательности реакций, обеспечивающих проникновение ВЖК с длинной углеродной цепочкой (в т.ч. стеариновой кислоты) черев мембранный барьер в мктохондриальный матрикс, в межмембранном пространстве митохондрий'Происходит освобождение в активной форме ранее связанных металлов. Дальнейшие развитие, степень и характер токсического действия стеаратов металлов обусловлены, главным образом, биологической значимостью и физико-химическими свойствами их металдосоставляппрй.

Поскольку только сердцу свойственен постоянно идущий полностью аэробный обмен, вследствие чего в клетках сердечной мышцы митохон-

дрии занимают почти половину объема, что намного бодаше, чем в клетках печени и скелетной мускулатуры, мы предположили, что подобное явление со стеаратами металлов в наибольших масштабах будет протекать 'в миокарде. Для подтверждения этого нами была изучена активность АсАТ, АлАТ и ЛДГ в ткани сердца белых крыс. Выявлено статистически значимое уменьшение активности АсАТ (на 15,0 7., Р < 0.05) и АлАТ (на 22,5 2, Р < 0.001), чт.о подтверждает высказанное предположение об избирательной локализации мембранотоксического действия стеарзгов металлов.

Полученные данные о мембракотоксическом действии стеаратов металлов в ткани миокарда подтверждены результатами проведенных нами электрокардиографических, гистологических и. морфологических исследований.

Проведенные исследования позволяют сделать заключение о том, что стеараты металлов вызывают изменения проницаемости клеточных и митохондриальных мембран ткани миокарда, что обусловлено влиянием закономерностей межтканевого распределения и внутриклеточного метаболизма стеариновокислого радикала на точки приложения мембранотоксического действия металлов, входящих в состав данных соединений. Этот вывод, с нашей точки зрения, имеет важное гигиеническое значение, поскольку требует выявления, ранней диагностики и профилактики нарушений со стцрокы сердечно-сосудистой системы рабочих на производстве стеаратов металлов.

3. Токсичность стеаратов металлов для культуры клеток типа прогнозирование' параметров токсикометрии и гигиенических • нормативов стеаратов металлов- на основании их цитотоксич-ности

Изученные стеараты металлов обладают цитотоксической активностью, выраженность и характер которой различны у равных стеаратов. Так, минимальная цитолитическая концентрация (МЦЛ) стеарата свинца составляет 312.5 мкг/мл, стеарата бария - 625.0 мкг/мл, стеарата серебра - 78.13 мкг/мл, стеарата цинка - 1250.0 мкг/мл, стеарата кальция - 2500.0 мкг/мл. При воздействии стеарата свинца в концентрации 312,5 мкг/мл отмечено наличие очагового цитолиза с потерей клетками полигональной формы, уменьшением их в размерах, округлением и сморщиванием. Стеарат кальция в концентрациях 2500 мкг/мл

и выше вызывал сплошной цитолиз монослоя с сохранением единичных округленных клеток. При воздействии стеарата бария в концентрация 625 мкг/мл наблюдался цитопатический эффект в виде, появления округ ленньй и сморщенных' клеток с более выраженной грануляцией их цитоплазмы. Отеарат серебра приводил к обильному цитолйзу, оставшиеся клетки резко уменьшались в размерах, округлялись и разобщались.

Анализ зависимости мелиу ВДЛ и параметрами токсикометрий выявил высокие и достоверные корреляционные связи. Наиболее сильно коррелирует ВДЛ с Lim ас (г - 0.98, Р < 0.01), DL5Q в/б (Г - 0.88, Р < 0,05) и ЩЩ р.8. (г - 0.87, Р < 0,05). Отмечено линейное увеличение токсичности (в первую очередь при ингаляции и введении в брюшную полость) и соответственно уменьшение величин гигиенических регламентов стеаратов металлов при увеличении их цитотоксично-сти (рис. 1).

На основании проведенного корреляционного анализа подучены регрессионные уравнения для расчета параметров токсикометрии и ПДК. стеаратов металлов по величине их минимальной цитолитической концентрации (ЩЛ):

lgDL5Q (в/б.мг/кг) - 1,596 1гВД(мкг/мл) - 1,829 (1)

(п - 5, г - 0.88, Р < 0.05, Syx - 0.45) lgLlm ао (мг/м3) - 0,852 1еЩЛ(мкГ/ыл) - 0,877 (2)

(п - 5, г - 0.98, Р < 0.01, Syx - 0.08) 1 еЦДКр.8. (ыг/м3) - 2,093 1йЩЖмкг/мл) - 6,012 (3) (п - 5, г - 0.87, Р < 0.05, Syx - 0.68) где п - число наблюдений, г - коэффициент корреляции, Р - его достоверность, Syx - среднее квадратическое отклонением построенных лйний регрессии.

Величины среднего квадратического отклонения Построенных линий регрессий свидетельствуют о, требуемой точности и надежности 'разработанной модели (Г.Н. Красовский, 1979; К. К. Сидоров, 1986; A.ILXaieño, 1990), в связи с чем при помопй предложенных уравнений можно с достаточной точностью и надежностью прогнозировать в ряду стеаратов металлов параметры токсичности (DLgg в/б, Lim ас) й гигиенические регламенты (ПДКр. з.).

Рис. 1. Зависимость между Lim ас, ПДК p.e. стеаратов металлов и их минимальной цитоли-. тической концентрацией (ЫЦЛ); 1 - стеарат кадмия, 2 - стеарат свинца, 3 - стеарат бария, 4 - стеарат цинка, 5 - стеарат кальция

- 18 -

4. Сравнительная оценка различных моделей прогнозирования параметров токсикометрии стеаратов металлов и их предельно допустимых концентраций в воздухе рабочей зоны

Паралельно проведенному прогнозированию параметров токсикометрии и гигиенических регламентов стеаратов металлов по их цитоток-сичности изучено эффективность и других моделей прогнозирования, в первую очередь наиболее часто применяемых в токсикологических экспериментах. Такими моделями служили прогноз параметров токсикометрии и гигиенических регламентов стеаратов металлов по их физико-химическим свойствам (молекулярная масса, температура кипения, температура плавления), по данным краткосрочного эксперимента на лабораторных жиеотных (среднесмертельные дозы при внутрижелудоч-ном и внутрибрюшинном воздействии, пороги однократного ингаляционного действия) и по комбинации указанных моделей.

На рис. 2 и 3 представлены результаты сравнительной оценки различных моделей прогнозирования среднесмертельных доз при внутрижелудочном и внутрибрюшинном воздействии, порогов однократного ингаляционного действия, предельно допустимых концентраций в воздухе рабочей зоны. Как видно из приведенных рисунков, прогнозирование с использованием данных цитотоксичности имеет результаты не менее достоверные, чем использование для этих целей параметров токсикометрии, полученных в краткосрочных экспериментах на лабораторных животных, и простых физико-химических показателей. К примеру, степень корреляции между Lim ас и МЦЛ (г - 0.98, Р < 0.01) выше степени корреляции между Lim ас и DLgg при внутрижелудочном и внутрибрюшинном введении (г -0.68, Р > 0.05 и г - 0.85, Р < 0.05 ). Аналогичная закономерность наблюдается и при прогнозировании величины ЩЩ по цитотоксичности (г - 0.87, Р < 0.05) и токсич-■ ности при внутрижелудочном и внутрибрюшинном введении (г - 0.23, Р > 0.05 и г - 0.63, Р > 0.05 ). В данном случае необходимо подчеркнуть, что из-за недостаточности выраженности связи между ПДК и DL50 (в/ж и в/б), между ПДК и простыми физико-химическими показателями невозможно с достаточной степенью надежности прогнозировать величину ЦЩ по DL5Q и простым физико-химическим свойствам, тогда как используя данные цитотоксичности это возможно. Аналогично, нельзя провести прогнозирование среднесмертельных доз при

I

Рис. 2 Сопоставление результатов прогнозирования среднесмертельных доэ стеаратов металлов при внутрижелудочном (0Ь50С1)) и внутрибрюшинном (01.50(2)) воздействии по их физико-химическим показателям (молекулярная масса (М.Ш.), температура плавления (Т. г>1.)), цитотоксичности (КСЬ), комбинации цитотоксичности и молекулярной массы (1), комбина-щи цитотоксичности и температуры плавления (2); г - коэффициент корреляции, * - Р < 0.05

5885889

ШЗ Ы.т. ЕЮ ит 1С

ГО О

Рио. 3. Сопоставление различных моделей прогновирования 1л т ао и ПДК р. в. отеаратов металлов: по простым физико-химическим свойствам (молекулярная масса /Ни/, .температура плавления /Т. р1. / , температура кипения /Т. кир./), по данным краткосрочного эксперимента на лабораторных животных (01_50 в/ж /Ы50 1/, 0Ь50 в/б /0150 2 /), по их цитотоксичности

(МСЬ); г - коэффициент корреляции, * - Р < 0.05, ** - Р < 0.01 ■<

внутрибрюсинном введении по физико-химических свойствам и можно это сделать с достаточной степенью достоверности (Р < 0.05) по цитотоксичности.

Установлено отсутствие-достоверной корреляционной зависимости между параметрами токсикометрии, гигиеническими регламентами и изученными физико-химическими показателями (г от 0.05 до 0.44, Р > 0. 05). Также показана сравнительно низкая эффективность использования различных вариантов комбинаций указанных трех моделей (г от 0. 53 до 0. 81, Р > 0. 05).

Отмеченная достоверная корреляционная связь между ГЩК и ас (г - 0.92, Р < 0.01), Ьтаси ДЛс0 В/б (г - 0.85, Р < 0.05) положена в основу полученных нами регрессионных уравнений:

ПЛК (мг/м3) •- 2. 593 1 е и т ас - 4. 025 ( 4 )

(п-6, г-0. 922, Бух-0.24, Р < 0.01)

2еЫш ас (мг/м3) - 0,4091 2дЛД50(в/б,мг/кг) + 0,4273 ( 5 ) (п-6, г - 0.85, 5ух - 0.47, Р < 0.05), которые наряду с уравнениями 1, 2, 3 рекомендуются для прогнозирования параметров токсикометрия и гигиенических нормативов в ряду стеаратов металлов.

Необходимо отметить, что применение ранее рекомендованкх рядом авторов (к примеру, Е. II Люблина, А. А. Голубев, 1967) и методических указаний ("Методические указания по применению расчетного метода обоснования ОБУВ вредных веществ в воздухе рабочей зоны", 1977) уравнений для г тнозирования ПДК р. з. малорастворимых соединений металлов дает положительных результатов при-прогнозировании гигиенических регламентов в ряду стеаратов металлов в связи с отсутствием в этом случае необходимой степени достоверности и надежности (г < 0.53, Р > 0.05).

Поскольку, как установлено, надежное и точное прогнозирование параметров токсикометрии и гигиенических нормативов в ряду стеаратов металлов возможно лишь по двум моделям: с использованием данных краткосрочных экспериментов на лабораторных животных и на основании данных о токсичности для перевиваемой культуры клеток типа (последняя в ряде случаев определяют более достоверные и надежные результаты), при проведении токсиколого-гигиенических исследований среди вновь внедряемых в народное хозяйство стеаратов металлов наиболее целесообразно и эффективно использовать именно

эти модели прогнозирования, включая и предложенные нами конкретно для ряда стеаратов металлов уравнения.

При этом необходимо, с нашей точки зрения, придерживаться следующей последовательности в использовании предложенных моделей прогноза. Вначале - на этапе научных испытаний целесообразно производить прогнозирование токсичности новых стеаратов металлов по данных их цитотоксичности, что позволит еще до стадии опытного и полупромышленного производства исключить из применения наиболее токсичные и опасные соединения. Потом прогнозирование по цитотоксичности позволит на значительно меньшем количестве лабораторных животных, что очень важно в условиях нарастания экономических и, в большей степени, этических проблем в экспериментальном использовании животных, определить основные параметры токсикометрии (это для стеаратов металлов в/б и Иш ас). На основании последних и данных цитотоксичности при помощи предложенных нами уравнений и следует производить расчеты величин безопасных уровней действия для новых стеаратов металлов.

ВЫВОДЫ

1. Стеараты металлов обладают цитотоксической активностью, выраженность и характер которой различны у разных стеаратов. Существует высокая и устойчивая корреляционная связь между минимальной цитолитической концентрацией стеаратов металлов и их порогом острого ингаляционного действия (г - 0.98, Р < 0,01), среднесмертель-ной дозой при внутрибрюпинном воздействии (г - 0.88, Р < 0,05) и предельно допустимой концентрацией в воздухе рабочей зоны (г -0.87, Р < 0,05).

2. Модель прогнозирования токсичности и безопасных уровней воздействия стеаратов металлов' с использованием перевиваемой культуры клеток типа йп обеспечивает высокую надежность и точность прогноза, который в ряде случаев определяет более достоверные результаты, чем в случае прогнозирования на основании данных краткосрочных экспериментов ка лабораторных животных и физико-химических показателей.

3. Изученные стеараты металлов обладают различной степенью токсичности и опасности - стеарат свинца относится к чрезвычайно•

опасным веществам (I масс опасности по ГОСТ 12.01.007-76), стеа-раты бария, серебра и цинка являются умеренно опасными веществами (III класс опасности)', стеарат кальция относится к малотоксичным веществах! (IY класс опасности).

4. Стеараты кальция, цинка, бария, серебра, свинца не раздражают кожные покровы, обладают (.за исключением стеарата бария) слабо выраженными кумулятивными свойствами, проявляют слабое ксжно-резорбтивное дейсггие, не вызывают сенсибилизации организма

5. Необходим контроль за состоянием, сердечно-сосудистой системы работающих на производстве стеаратов металлов, что обусловлено мембранотоксическим действием этих соединений на клетки миокарда

6. Обоснованными и адекватными являются следующие гигиенические нормативы предельно допустимого содержания в воздухе рабочей зоны: для стеарата кальция - 10 мг/м3 (аэрозоль, IY класс опасно-

о

сти), стеарата цинка - 4 мг/м (аэрозоль,111 класс опасности),

о

стеарата бария - 2 мг/м (аэрозоль, III класс опасности), стеарата серебра - 2 мг/м3 (аэрозоль, III класс опасности), стеарата

о

свинца - 0.02 мг/м° (аэрозоль, I класс опасности). Адекватность и надежность указанных выше гигиенических нормативов подтверждена данными санитарно-гигиенических исследований условий труда работающих при получении стеаратов металлов.

7. Научно обоснованными являются ориентировочные безопасные • уровни воздействия (ОБУВ) в атмосферном воздухе населенных мест стеаратов кальция - 0,02 мг/м3 (в пересчете на кальций), цинка -

0.005.мг/м3 (в пересчете на цинк), серебра - 0,005 мг/м3 (в пересчете на серебро), бария - 0.004 мг/м3 (в пересчете на барий), . свинца - 0.0003 мг/м3 (в пересчете на свинец).

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дейнека С. Е. , МакоганчуТс М. В , Кучурян JL Д. Экспериментальная токсикологическая оценка ряда солей металлов, как факторов производственной среды // Медико-экологические проблемы охраны здоровья матери и ребенка: Матер. Всесокв. научно-практич. конф. 13-14 июня 1990. - Черновцы, 1990. - С. 104-105.

2. Дейнека С. Е. К вопросу о половой чувствительности к ряду про-

мышленных химических веществ и новых противомикробных фуран-■

- 24 -

содержащих соединений // Там же. - С. 104.

3. Денека Е. Р., Бесидинский Е JL , Дейнека С. Е. , Давыденко К С. Морфологические изменения в органах самок белых крыс при накожном нанесении стеаратов металлов // Там же. - С. 106.

4. Проданчук Е Г., Дейнека С. Е. , Вилыпанский Е. Я. Пакет программ статистической обработки данных токсикологических и фармакологических экспериментов // Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции "Актуальные проблемы лекарственной токсикологии". -Москва, 1990,- II часть,- С. 236.

5. Дейнека С. Е. Экспериментальные данные о влиянии стеаратов металлов на поведенческие реакции лабораторных животных. / НИИ токсикометрии МЗ СССР. -Черновцы, 1990. -15 с. - Библиография: 10 назв.-Рус.-Деп. в УкрНИИНТИ 13.12.90 N 2046-УкЭО.

6. Проданчук Н. Г., Денека Е.Т., дейнека С. Е. , Еесидинский Е И. , ДаЕЫденко И. С. Попытка количественной оценки патоморфологичес-ких признаков с целью их дальнейшего компьютерного учета и обработки //Тезисы докладов III съезда анатомов, гистологов, эмбриологов и топографоанатомов Украинской ССР "Актуальные Еопросы морфологии".-Черновцы, 1990,- С. 243-244

7. Дейнека С. Е. , Петруник И. 0. К вопросу использования культур клеток при гигиеническом регламентировании солей металлов // Актуальные проблемы развития медицинской науки в современных условиях: Тез. докл. обласной научно-практич. конференции. -Львов, 1990. С. 38-39.

8. Дейнека С. Е. Сравнительное изучение местного раздражающего и кожно-резорбтивного действия стеаратов металлов в ходе их гигиенического регламентирования / НИИ токсикометрии МЗ СССР. -Черновцы, 1991.-19 е. - Библиография: 9 назв.-Рус.-Деп. в УкрНИИНТИ 28.01. 91 N 179-Ук91.

9. Дейнека С. Е. , Хлус К. Н. Стеараты металлов как химические загрязнители производственной и окружающей среды // Тезисы докладов XII съезда гигиенистов Украины "Современные проблемы гигиены, экологии и охраны здоровья". - Одесса, 2-5 октября 1991 г. - Киев. - 1991. - С. 193-194.

10. Дейнека С. Е. Интегральная оценка влияния биотехнологических продуктов и ксенобиотиков на поведенческие параметры лабораторных животных // Тезисы докладов Есесоюзной конференции

"Достижения биотехнологии - агропромышленному комплексу", 1418 октября 1991 года, Черновцы, Украина - Черновцы: ЧТУ, 1991. - Т. 2. - С. 57. •

И. Дейнека .С. Е. Сравнительная оценка результатов прогнозирования токсичности и степени опасности малорастворимых солей металлов // Медико-биологические и гигиенические аспекты охраны окружающей среды на предприятиях медицинской промышленности: • Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. 2-5 декабря 1991. - Москва -1991.

12. Проданчук Е Г. , Дейнека С. Е. , Петруник К 0. Прогнозирование токсичности и степени опасности солей металлов на основании их цитотоксичности // Там же.

13. Дейнека С. Е., Проданчук Н. Г. , Шелифост А. В. Автоматизированное рабочее место токсиколога // Там гэ.

14. Хлус K.R , Дейнека O.E. , Цыганова A.A. Экспериментальные дачные к токсикокинетике стеаратов металлов // Тезисы докладов 3-й Всесоюзной конференции по фармакокинетикз "Современное состояние и перспективы развития фармакокинетики". - Москва

- 1991. - С. 142.

15. Дейнека С. Е., Проданчук Е Г. , Кисилюк R JL Экспериментальные данные о влиянии стеаратов свинца, бария, серебра, цинка и кальция на сердечнососудистую систему // Гигиена труда и профзаболевания. - 1991. - -¡5 9. - С. 41-42.