Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Токсиколого-гигиеническая характеристика блоксополимеров окиси этилена и пропилена в целях нормирования их в воде водных объектов

На правах рукописи

ШЕВЧЕНКО ВАЛЕРИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЛОКСОПОЛИМЕРОВ ОКИСИ ЭТИЛЕНА И ПРОПИЛЕНА В ЦЕЛЯХ НОРМИРОВАНИЯ ИХ В ВОДЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

14.00.07-Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Ростов-на-Дону - 2004

Работа выполнена в Харьковском государственном медицинском университете.

Научным руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Жуков Виктор Иванович. Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Боков Алексей Николаевич; доктор медицинских наук, профессор Нефедов Петр Владимирович.

Ведущая организация: Московская государственная медицинская академия им. И.М. Сеченова.

Защита состоится г. в ^<9 часов на заседании

диссертационного совета Д 208.082.01 при Ростовском государственном медицинском университете (344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, 29).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ростовского государственного медицинского университета.

Автореферат разослан » кЛ>Л 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

Н.Я. Корганов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Продолжающаяся химизация народного хозяйства является закономерной чертой научно-технического прогресса и ведет к интенсивному использованию во всех основных отраслях промышленности химических соединений различной природы. В настоящее время охрана среды обитания человека от антропогенного загрязнения является одной из важнейших экологических проблем во всех развитых странах. Вопросы безопасности окружающей среды тесно связаны с охраной водных объектов, атмосферного воздуха, почвы. Одним из самых существенных источников загрязнения окружающей и производственной среды является химическая промышленность и, в частности, предприятия органического синтеза, темпы раз-• вития которых создают значительную угрозу генофонду, флоре и фауне. Особую гигиеническую проблему составляют сточные воды, загрязненные химическими веществами, которые, поступая в водоемы, способны вызывать серьезные затруднения в снабжении населения доброкачественной водой и использовании водоемов для оздоровительных целей (О.В. Зайцева и соавт., 2000).

К недостаточно изученным в гигиеническом отношении соединениям относятся монометиловый и бутилаллиловый эфиры полиолов на основе окиси этилена и пропилена, а также их ацетали. Эта группа соединений широко используется для получения пластмасс, полиуретанов, эпоксидных смол, клеев, лаков, эмалей, гидравлических и тормозных жидкостей и др. Отдельные представители данной группы соединений используются в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности (А.Я. Цыганенко и соавт., 2001). По данным технического регламента на одну тонну готовой продукции образуется около 50 м3 сточных вод, которые способны поступать в источники хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. В имеющейся литературе не нашли должного отражения сведения о биологической активности и влиянии монометилового и бутилаллилового эфиров полиолов на основе окиси этилена и пропилена, а также их ацеталей на условия водопользования и здоровье населения. Все это не позволяет прогнозировать их вредное воздействие на водоемы, здоровье населения в процессе производства и в случае попадания исследуемых веществ в источники водоснабжения. Отсутствие этих положений и гигиенических нормативов определило актуальность настоящей работы.

Актуальность темы подчеркивается также тем, что работа проводилась в пределах комплексной государственной программы 0.10.04. (№ госрегистрации 01860021125); научно-технической программы 020 «Новые химические материалы»; приоритетной научно-технической темы ХГМУ «Обоснование донозологических показателей оценки гомеостати-ческой функции организма в условиях воздействия вредных факторов окружающей и производственной среды» и приоритетной отраслевой научно-технической темы «Научное модели

структурно-метаболических нарушений в организме в результате воздействия вредных факторов, как прогностической основы диагностики доно-зологических состояний» (№ госрегистрации 0199 Ш01763).

Цель и задачи исследования. Целью работы явилось составление прогноза потенциальной опасности монометилового, бутилаллилового эфиров полиолов на основе окиси этилена и пропилена и их ацеталей для человека и окружающей среды и разработка предельно допустимых концентраций в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить качественную и количественную гидролитическую деструкцию, трансформацию и стабильность изучаемых веществ в водных растворах.

2. Обосновать токсиколого-гигиеническую характеристику продуктов гидролитической деструкции исследуемых полиолов.

3. Раскрыть особенности механизма биологического действия монометилового, бутилаллилового эфиров полиолов на основе окиси этилена и пропилена и их ацеталей с использованием данных, полученных на молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, системном и организменном уровнях.

4. Изучить отдаленные последствия влияния изучаемых полиолов на организм.

5. Обосновать предельно допустимые концентрации монометилового, бутилаллилового эфиров полиолов и их ацеталей в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения.

Научная новизна полученных результатов. Научная новизна состоит в том, что работа позволила выявить особенности механизма биологического действия монометилового, бутилаллилового эфиров полио-лов на основе окиси этилена и пропилена и их ацеталей; сходство и различия патогенетических звеньев структурно-метаболических нарушений. Впервые получена комплексная гигиеническая характеристика новых перспективных химических соединений, составлен прогноз их неблагоприятного воздействия на водоем и здоровье населения. Результаты позволили получить данные о потенциальной опасности продуктов гидролитической деструкции и трансформации полиолов на основе окиси этилена и пропилена.

Установлены максимально недействующие концентрации изучаемых веществ, не нарушающие процессы самоочищения водоемов, не влияющие на органолептические свойства воды и организм теплокровных животных с учетом формирования возможных отдаленных эффектов и развития иммунологической недостаточности.

Практическая значимость полученных результатов. Результаты исследований положены в основу разработки четырех гигиенических нор-

мативов в качестве предельно допустимых концентраций полиолов на основе окиси этилена и пропилена в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, которые используются при осуществлении предупредительного и текущего санитарного надзора (ГН 7.1.5.689-98 МЗ Россия, М.. 1998). Материалы исследований включены в виде отдельных разделов по санитарной охране водоемов в "Методические рекомендации по устройству, оборудованию и содержанию производств ПАВ и CMC", утвержденных Министерством химической и нефтеперерабатывающей промышленности (М., 1990).

Основные положения и выводы используются на Шебекинском химзаводе, НПО "Синтез ПАВ" (г. Шебекино, Россия), ПО "Капролак-там" (г. Дзержинск, Россия), а также в учебном процессе на медико-профилактическом факультете Харьковского государственного медицинского университета.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации доложены и обсуждены на следующих съездах, конференциях, симпозиумах: региональной конференции, посвященной 70-летию санитарной службы на Украине (Харьков, 1993); областной конференции гигиенистов и санитарных врачей (Харьков, 1994); межрегиональной научно-практической конференции гигиенистов и санитарных врачей (Харьков - Белгород, 1998); X Международной научно-технической конференции «Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов» (Щелкино, АР Крым, 2002); XI Международной научно-технической конференции «Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов» (Бердянск, 2003), XIV съезде гигиенистов Украины «Гигиеническая наука и практика на рубеже столетий» (Днепропетровск, 2004).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, главы - обзор литературы, главы - объекты, материалы и методы исследования, 3 глав собственных исследований, обсуждения результатов исследования, выводов, списка литературы. Список литературы включает 296 источников, из них - 56 иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 43 таблицами и 8 рисунками.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ. Результаты диссертационной работы нашли отражение в двух отчетах плановых институтских тем.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Предельно допустимые концентрации ацеталя монометилового эфира полиоксиэтиленгликоля (Л-501-2-100), бутилаллилового эфира по-лиоксипропиленоксиэтиленгликоля (Л-1601-2-50 "Б"), бутилаллилового эфира полиоксиэтиленоксипропиленгликоля (Л-2501-2-50), монобутилового эфира полиоксипропиленоксиэтиленгликоля (Л-1601-2-50 "Р") находятся соответственно на уровнях: 1,0; 0,3; 0,1; 0,1 мг/л. Лимитирующий органолептический признак вредности - пенообразование.

2. Особенности механизма биологического действия изучаемых ксенобиотиков заключаются в стимуляции свободнорадикального перекисного окисления липидов, ингибировании антиоксидантной системы, нарушении окислительно-восстановительных процессов, биоэнергетики и окислительного фосфорилирования, которые привели к тканевой гипоксии и, как следствие, развитию деструктивных и дистрофических процессов внутриклеточных структурно-функциональных единиц.

3. Токсиколого-гигиеническая характеристика продуктов гидролитической деструкции и трансформации испытуемых веществ заключается в полит-ропном характере их действия на организм теплокровных и более высокой степени токсичности и опасности метаболитов.

ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выбор группы полиолов на основе окиси этилена и пропилена, как объектов настоящего исследования, в значительной мере обусловлен необходимостью получения их комплексной токсиколого-гигиенической характеристики и составления профилактических мероприятий, направленных на охрану водных объектов и здоровья населения.

В качестве объектов исследования выбрано четыре полиола на основе окиси этилена и пропилена, представленных НПО "Полимерсинтез" (г. Владимир, Россия) с заданными техническими и физико-химическими характеристиками. Техническое название веществ и их торговая марка -«Лапролы».

Исследованию подвергнута следующая группа полиолов - Лапрол 501-2-100 (Л-501-2-100) - ацеталь монометилового эфира полиоксиэти-ленгликоля; Лапрол 1601-2-50"Б" (Л-1601-2-50"Б") - бутилаллиловый эфир полиоксипропиленоксиэтиленгликоля; Лапрол 2501-2-50 (Л-2501-2-50) - бутилаллиловый эфир полиоксютиленоксипропиленгликоля; Лапрол 1601-2-50Т" (Л-1601 -2-50"Р") - ацеталь монобутилового эфира полиоксипропиленоксиэтиленг-ликоля.

Изучение влияния веществ на органолептические свойства воды (запах, привкус, прозрачность, цвет), исследование пенообразующей способности проведено в соответствии с Методическими указаниями № 1296-75.

В основу определения влияния веществ на процессы самоочищения водоёмов положены общепринятые методики (Ю.Ю. Лурье, А.И. Рыбникова, 1974). Изучение влияния веществ на санитарный режим водоёмов проведено по следующим показателям: БПК5 и БПК20*, содержание растворенного в воде кислорода, активная реакция среды (рН), динамика процессов минерализации (NH3, NO2 и NO3), развитие и размножение дафний (Daphnia magna), водорослей, сапрофитной и условно-патогенной микрофлоры.

Стабильность и трансформация соединений в водной среде изучены в соответствии с «Методическими указаниями по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водо-

ёмов» (М., 1975) и рекомендациями Б.М. Штабского, В.М. Федоренко (1982), В.В. Бочарова и соавт. (1988). Использовались косвенные методы оценки стабильности по запаху, привкусу, пенообразованию, выживаемости дафний, а также прямой метод - с помощью газожидкостной хроматографии (Р.Н. Мокеева и соавт., 1979).

Для изучения влияния веществ на водные объекты дополнительно использовались «Методические указания по санитарно-микробиологическому анализу поверхностных водоёмов» (М., 1981) и «Методические указания к экспериментальному изучению процессов трансформации химических веществ при их гигиеническом регламентировании в воде» (М., 1984).

* - перечень использованных сокращений представлен в конце автореферата.

Санитарно-токсикологические исследования по установлению параметров токсичности полиолов выполнены на белых крысах, белых мышах по методу Кербера, Беренса-Шлоссера, на морских свинках - по Дейхману и Ле Бланку (М.Л. Беленький, 1963) с учётом методических указаний О.Н. Елизаровой (1971).

Вещества вводились в желудок в чистом виде с помощью металлического зонда. Влияние веществ в острых опытах испытывалось как при однократном, так и многократном введении (О.Н. Елизарова, 1971). Наблюдение за животными велось до 15 дней. Регистрировалось время гибели животных и суммарное количество введенного вещества. Оценка результатов проводилась на основании среднего эффективного времени гибели животных (Г.Н. Кра-совский, 1982). Погибшие и выжившие животные на протяжении указанных сроков наблюдения подвергались патолого-анатомическому вскрытию.

Кумулятивные свойства исследуемых веществ изучались на белых крысах в соответствии с рекомендациями Г.Н. Красовского (1982).

Подострый токсикологический эксперимент продолжительностью 1,5 месяца был проведен на белых крысах. Использовались следующие дозы веществ - 1/10; 1/100; 1/1000 и 1/10000 ДЛ50. Для выявления качественных сторон токсического действия изучаемых полиолов оценивались интегральные и специфические тесты на уровне целостного организма, а также показатели, характеризующие состояние отдельных органов, систем и функций. Применялись тесты, позволяющие судить о состоянии биоэнергетики, окислительного фосфорилирования, оксидантной и антиоксидантной систем и окислительно-восстановительных процессов в организме.

О состоянии ОВП судили по динамике активности ряда ферментов: ка-талазы, пероксидазы, ЛДГ, МДГ, СДГ, АлТ, АсТ, ЩФ, КФК, ФФК, ГПО, которые определяли унифицированными клиническими методами по прилагаемым инструкциям на полуавтоматическом анализаторе PF-901 фирмы Labsystem (Финляндия) и выражали в мкат/л.

Накопление в организме продуктов ПОЛ оценивали по интенсивности БХЛ крови, мочи, гомогенатов внутренних органов (Ю.А. Владимиров,

А.И. Арчаков, 1972; Я.И. Серкиз и соавт., 1989), а также содержанию в сыворотке крови диеновых коньюгатов (А.Б. Каухин, Б.С. Ахметова, 1987), малонового диальдегида (Т.Н. Федорова и соавт., 1983).

Для более полного раскрытия механизма биологического действия по-лиолов дополнительно изучалось состояние биомембран клеток печени и эритроцитов, нейромедиаторный статус, оксидантная и антиоксидантная системы, микросомальное окисление ксенобиотиков, их биотрансформация, ток-сикодинамика и токсикокинетика.

Для разделения фосфолипидов мембран эритроцитов и гепатоцитов на фракции использовали метод двухмерной тонкослойной хроматографии (V.E. Vashovsky, T.A Terekkiove, 1979). Идентификацию фосфолипидов проводили с использованием стандартных растворов фосфолипидов и оценивали по количеству неорганического фосфора (R.M. Brockhuse, 1974). Соотношение фосфолипидных фракций рассчитывали в процентах. Для изучения фос-фолипидного состава эритроцитов определяли ФХ, СМ, ФС, ЛФС, ФЭА В печени дополнительно изучали - ЛФЭА, ФИ, фосфатидную кислоту, кардио-липин.

Активность аденилатциклазной системы в мембранах микросом печени и мозга крыс изучали по стандартной методике cAMP Ria Kit (Чехословакия). Об активности системы судили по уровню цАМФ в надосадочной жидкости.

Содержание циклических нуклеотидов в плазме крови и органах белых крыс проведено радиоиммунологическим методом с использованием наборов реактивов фирмы Amersham International pi. (Великобритания). Метод основан на конкурентных отношениях трайсера и нерадиоактивного антигена в реакции с антителами. Определение активности велось с использованием жидкостного сцинтиляционного счетчика СБС-2 по общепринятой методике.

Изучение микросомального окисления имеет большое значение в раскрытии молекулярных механизмов биологического действия, кинетики и ток-сикодинамики чужеродных химических соединений. Состояние микросо-мального окисления оценивалось по дыхательной и ферментативной активности, содержанию цитохромов b5, P-450. Мембраны ЭПР выделяли по методу S.A. Komoth, К.А. Narayan (1972). Содержание белка в суспензии микросом определяли модифицированным методом Лоури (Р. П. Марцишаускас и соавт., 1975). Потребление кислорода суспензией регистрировали с помощью закрытого платинового кислородного электрода Кларка (S.L. Clark, 1964) на полярографе "ПА-3" (ВНР). НАДФН-цитохром-с-редуктазную и НАДН-цитохром-с-редуктазную активности регистрировали на двухлучевом спектрофотометре "Specord UV Vis" (ГДР) при длине волны 550 нм по методу L. Ernster et al. (1962). Содержание цитохромов b5 и Р-450 в суспензии микросом определяли по методу Т. Omura, R. Sato (1964). При этом измерение содержания цитохромов Ь5 основывалось на определении разницы в поглощении окисленной и восстановленной форм гемопротеина, а содержание

цитохрома Р-450 - на измерении величины поглощения комплекса восстановленного цитохрома Р-450 с окисью углерода. Содержание цитохромов определялось с помощью двухлучевого регистрирующего спектрофотометра «Specord UV Vis". Для определения скорости реакции окислительного деме-тилирования, субстратом которой был ксенобиотик -/7-нитроанизол, суспензию микросом добавляли в среду инкубации, инициируя её внесением НАДФН. Реакцию останавливали добавлением раствора трихлоруксусной кислоты. Смесь обрабатывали щелочью, осаждали белок центрифугированием и спектрофотометрически определяли Л-нитрофенол при длине волны 436 нм на спектрофотометре.

Содержание адреналина, норадреналина, ДОФА, ДА, серотонина, тирозина и триптофана в печени и головном мозге определяли по методу Y. Endo, Y.A. Ogura (1975). Для связывания биогенных моноаминов и их предшественников была использована карбоксиметилцеллюлоза фирмы Reanal (емкость 0,6-0,8 мэкв/г). Окисление катехоламинов и ДОФА проводили методом G. Slabo et al. (1983). Спектрофлуориметрическое определение уровней биогенных моноаминов и их предшественников осуществлялось на спектрофотометре MPF-4 фирмы ''Хитачи" после колоночной хроматографии по калибровочным кривым.

По окончании подострого токсикологического эксперимента определялись коэффициенты массы внутренних органов (О.Н. Елизарова, 1971), последние окрашивались гематоксилин-эозином и подвергались гистологическому исследованию по общепринятым методикам.

Состояние обмена нуклеиновых кислот (РНК, ДНК) изучали на препаратах, окрашенных галлоцианином по Эйнарсону (Э. Пирс, 1962). Для определения содержания липидов проводилась окраска Суданом IV. Морфометри-ческие измерения проведены с помощью окуляр-микромера ОИ-18. При фиксации, проводке, окраске серийных срезов руководствовались общепринятыми методами (О.В. Волков, Ю.К. Елецкий, 1982; А. Хэм, Д. Кормак, 1982).

Гистохимическому исследованию подвергались печень, почки, селезенка, головной мозг, надпочечники. Органы замораживались в жидком азоте. После этого материал переносился в криостат, при температуре — 18 °С готовились срезы толщиной 10 мкм. В этих срезах определялась активность ферментов ЛДГ, СДГ, МАО, а-ГФДГ, Г-6-ФДГ. В гистохимических реакциях определения дегидрогеназ акцепторами электронов от окисляемого субстрата служат соли тетразолия, которые при восстановлении приобретают другую окраску (М. Диксон, Э. Уэбб, 1966). Оценка ферментативного статуса основывалась на подсчёте количества гранул продукта реакции и оценивалась визуально по методу L. Astaldi, L. Vergo (1957), а также цитофотометрически (В.В. Соколовский и соавт., 1975) и выражалась в единицах оптической плотности. При определении активности МАО в качестве субстрата был использован солянокислый триптамин, а в качестве акцептора водорода - нитроси-ний тетразолий.

Для более тонкой оценки структур клеток органов использовалась электронная микроскопия. Исследованиям на электронном микроскопе ПЭМ-100 подвергались печень, надпочечники, селезенка, то есть органы, которые играют ключевую роль в детоксикации ксенобиотиков.

С целью обоснования метаболизма полиолов в организме белых крыс осуществляли сбор мочи экспериментальных животных и определяли в ней продукты метаболизма испытуемых веществ методом газожидкостной хроматографии (Р.Н. Мокеева и соавт., 1979).

В основу изучения отдалённых последствий и специфических эффектов были положены «Методические рекомендации по оценке влияния факторов окружающей среды на иммунологическую реактивность организма» (Киев, 1976), «Методические указания по изучению эмбриотоксического действия химических веществ при гигиеническом обосновании их ПДК в воде водных объектов» (М., 1984), «Методические указания по изучению гонадоток-сического действия химических веществ при гигиеническом нормировании в воде водоёмов» (М., 1981), «Методические указания по изучению мутагенной активности химических веществ при обосновании их ПДК в воде» (М., 1986), «Методические указания по изучению аллергенного действия при обосновании предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоёмов» (М., 1984), методические указания «Методы экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию с целью гигиенического нормирования» (М., 1978), «Методические указания к экспериментальному изучению аллергенных свойств химических ингредиентов атмосферных загрязнений» (Киев, 1968) и др.

Влияние полиолов на состояние гуморального и клеточного иммунитета изучали на белых мышах. По окончании подострого опыта мышей иммунизировали эритроцитами барана, на 4-6-е сутки после введения Т-зависимого антигена выделяли селезенку, определяли селезеночный индекс (%), общее количество ядросодержащих клеток в селезенке и число ядро-содержащих клеток на мг ткани органа, количество розеткообразующих клеток, реакцию бласттрансформации лимфоцитов в ответ на митоген-ный стимул ФГА и специфический аллерген, показатель повреждения ней-трофилов (Е.Ф. Чернушенко, Л.С. Когосова, 1981; Г.Ф. Фримель, 1987; Р.В. Петров, 1994; И.Р. Бариляк, 1998), гемолизинпродуцирующую функцию ядросодержащих клеток по общепринятым методикам (Н. Dijk, N. Bloksma, 1977). Состояние напряженности иммунных реакций изучали и на мышах гибридной линии (CBA-C57BL)Fi при пероральном воздействии веществ. Антителообразующую способность оценивали по уровню накопления в селезенке гемолизинпродуцирующих клеток по методу N.K. Jerne, A.A. Nordin (1963).

Гомотрансплантационную активность клеток лимфатических узлов оценивали по уровню ингибиции аллогенного эндоколониеобразования у мышей линии BALB/C (Л.А. Данилова и соавт., 1978). Функциональную

активность Т- и В-лимфоцитов определяли по индексу стимуляции клеток лимфатических узлов и спленоцитов митогенами ФГА (Difko) и ЛПС ("Sigma") в реакции бластрансформации (X. Шютт, 1987; D. Eidinger, I. Gery, С. Elleman, 1977).

Экспрессию на лимфоцитах селезенки Е,. -Fe-, C3- рецепторов изучали в реакциях Е-, ЕА-, ЕАС-розеткообразования (М. Jondal et al., 1978; М. Miyama et al., 1978; Т. Liradsten et al., 1980). Антигенсвязывающую способность лимфоцитов исследовали в реакции иммунного розеткообра-зования (X. Зауэр, 1937). Способность Т- и В-лимфоцитов к кооперативному взаимодействию при реализации гуморального иммунитета исследовали в системе переноса интактных клеток костного мозга (5-106) и ти-моцитов (1-107) летально (8,5 Гр) облученным животным (H.N. Claman et al., 1966). Число антител образующих клеток в селезенке животных реципиентов после иммунизации эритроцитами барана определяли на 6-е сутки методом N.K. Jerne, A.A. Nordin, 1963. Синтез ДНК и белка в лим-фомиелоцитных клетках селезенки интактных животных и животных, иммунизированных эритроцитами барана, изучали по уровню включение in vitro радиоактивных предшественников ""Н-тамилина, 14С-

гидролизата белка (Д. Кеннел, 1970).

Результаты исследований были статистически обработаны с помощью критерия Стьюдента с использованием ЭВМ. В экспериментальной части работы для получения необходимого фактического материала было использовано 1140 белых крыс, 258 белых мышей, 40 морских свинок, 16 кроликов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Деструкция и трансформация полиолов на основе окисиэтилена и пропилена в воде водных объектов

Природа выявленных продуктов деструкции полиолов подтверждена совпадением времени удерживания индивидуальных веществ с временем удерживания идентифицируемых компонентов на колонках с неподвижными фазами 20 % полиэтиленгликольадипината и 20 % (3-метокси- ((З-цианэтокси)-диэтилового эфира на целите 545. После 6 - месячной экспозиции водных растворов полиолов с исходной концентрацией соединений 4,0 г/л обнаруживались следующие продукты деструкции и трансформации: гексан, гептан, октан (углеводороды), уксусный, пропионовый альдегиды; ацетон; метанол, этанол, изобутанол; метилэтилкетон, этилацетат, диоксан и др. Количественное их содержание для изучаемых полиолов представлено в табл. 1.

Результаты количественной деструкции свидетельствуют о том, что полиолы на основе окиси этилена и пропилена практически не подвергаются деструкции и трансформации. На 10-й месяц в водных растворах содержались вещества в концентрациях, превышающих 55 % и более их исходного количества. Наиболее стабильными в водной среде были полиолы Л-2501-2-50 и

Л-1601-250Т", менее устойчивым - Л-501-2-100. Период полураспада не удалось установить на протяжении 10-ти месяцев ни для одного из исследуемых соединений.

Таблица 1

Коэффициенты распределения (К) и количественные данные о содержании летучих продуктов гидролитической деструкции (мг/л, 80 "С, 10-й месяц эксперимента)

Продукты деструкции К Вещества

Л-501-2- 100 Л-1601-2-50"Р" Л-2501-2-50 Л-1601-2-50"Б"

Углеводороды: 4,2 0,03 0,3 0,26 0,25

Уксусный альдегид 15,4 0,8 0,7 1,2 0,53

Пропионовый альдегид 14,8 0,08 0,12 0,05 0,03

Ацетон 48,9 0,5 1,6 0,7 0,46

Метанол 372,0 159,0 125,0 14,4 18,2

Этанол 151,0 0,23 0,13 0,18 0,04

Изобутан 87,0 16,5 0,3 1,9 1,2

Метилэтилкегон 20,0 1,26 0,14 0,15 0,15

Этилацетат" 30,0 0,02 0,02 0,03 0,02

Диоксан 55,0 25,0 0,08 0,47 0,28

Нецдентифицирован-ный компонент - - - - -

% содержания исследуемых веществ 50,2 67,9 76,3 70,2

Изопропиловый спирт 44,0 0,25 0,8 0,15 0,017

Масляный альдегид 2,42 0,47 31,0 20,6 14,5

Кротоновый альдегид 31,5 0,25 1,0 0,9 0,08

Основными промежуточными продуктами деструкции и трансформации полиолов являются более токсичные соединения - альдегиды, спирты, кетоны. Суммарно их концентрации в водных растворах значительно превышали концентрации остальных метаболитов. Результаты исследований многих авторов подтверждают наличие у этих соединений радиомиметических эффектов, то есть свойств, способных имитировать или усиливать эти эффекты (А.И. Кузин и соавт., 1966; А.И. Кузин, В.А Копылов, 1983; А.И. Кузин, 1986; Н.Г. Проданчук, И.В. Мудрый, 2002). Продукты распада полиолов способны оказывать очень широкий спектр действия на различные органы, системы и функции организма; они являются потенциально опасными в плане индукции возможных отдаленных эффектов. Лимитирующий признак вредности метаболитов гидролитического окисления полиолов - санитарно-токсикологический.

Анализ данных литературы, касающихся воздействия на организм теплокровных продуктов деструкции, позволяет сделать вывод, что в ос-

и

нове обнаруженных изменений лежит свободнорадикальная патология, пусковым звеном которой являются радиотоксины (свободные радикалы, перекиси, альдегиды, кетоны, спирты). С гигиенических позиций важным является наличие в продуктах деструкции углеводородов, которые, как известно, могут при определенных условиях трансформироваться в хлорированные углеводороды, являясь тем самым потенциальным источником мутагенов и канцерогенов.

Обнаруженные изменения важны при составлении прогноза неблагоприятного воздействия полиолов на санитарное состояние водоемов, условия водопользования и здоровье населения, а также для разработки комплекса профилактических мероприятий.

Обоснование безвредных уровней содержания исследуемой группы полиолов на основе окиси этилена и пропилена в воде водных объектов

Первым этапом экспериментов явилось исследование стабильности исследуемых полиолов в воде водоёмов и влияния их на органолептические свойства воды. Установлена высокая стабильность всех испытуемых соединений, их концентрации на 15-е сутки составляли от 50 до 90% от исходной концентрации 20 мг/л.

Результаты исследования органолептических свойств воды обнаружили, что полиолы способны оказывать отрицательное воздействие на эстетические показатели воды: придавать специфический горько-вяжущий привкус и запах нефтепродуктов. На прозрачность и цвет воды вещества в концентрациях до 50,0 мг/л влияния не оказывают. В концентрациях от 0,1 мг/л и выше вызывают образование пены. Определены пороговые концентрации, которые образуют у стенок цилиндра мелкопузырчатую пену высотой 1 мм на следующих уровнях: 1,0; 0,3; 0,1 и 0,1 мг/л соответственно для Л-501-2-100, Л-1601-2-50"Б", Л-1601-2-50"Р' и Л-2501-2-50. Лимитирующий органолептический признак вредности - пенообразование.

Полиолы на основе окиси этилена и пропилена в определенных условиях могут влиять на процессы естественного самоочищения водоёмов. Результаты воздействия на кислородный режим водоёмов, биохимическую потребность кислорода, процессы аммонификации и нитрификации показали их однотипное влияние на динамику этих показателей. В большей степени на БПК влияют Л-501-2-100 и Л-2501-2-50. Пороговая концентрация установлена на уровне 40,0 мг/л.

В концентрациях до 20,0 мг/л вещества не оказывают влияние на содержание растворенного в воде кислорода. При всех испытанных концентрациях, а также в контроле, с 1 по 3-й сутки наблюдался нарастающий дефицит, переходящий в накопление растворенного кислорода до уровня его исходного содержания. Пороговая концентрация по влиянию

на растворенный в воде кислород установлена на уровне 20,0 мг/л для Л-501-2-100, Л-2501-2-50 и 40,0 мг/л для Л-1601 -2-50"Р", Д-1601 -2-50"Б".

Исследуемая группа соединений при содержании в модельных водоемах в концентрации до 20,0 мг/л не оказывает воздействия на процессы аммонификации ни в отношении накопления аммиака, ни в отношении изменения скорости его окисления сравнительно с контролем. В концентрациях 20,0 мг/л и более они незначительно задерживают окисление аммонийных соединений в воде.

Процессы динамики образования нитритов и нитратов также не нарушались в концентрациях веществ 5,0; 10,0 и 20,0 мг/л. При более высоком содержании полиолов отмечалось незначительное торможение процессов минерализации по сравнению с показателями контрольного водоема (2-5 суток).

Во всех испытанных концентрациях полиолов: 5,0; 10,0; 20,0; 40,0 и 60,0 мг/л не наблюдалось превышения пределов рН воды (8,0-8,5), установленных "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами".

Вещества в концентрациях до 10 мг/л не вызывали гибели и нарушения размножения дафний. Пороговая концентрация по этому показателю установлена на уровне 10 мг/л.

Результаты анализа влияния на санитарный режим водоёмов показали возможность неблагоприятного воздействия исследуемых веществ на различные процессы самоочищения. Полиолы способны повышать биохимическое потребление кислорода, снижать содержание растворённого в воде кислорода, тормозить минерализацию органических веществ, стимулировать размножение сапрофитной микрофлоры, оказывать токсическое влияние на рост и размножение водных организмов. Во всех случаях концентрация 10,0 мг/л не влияла на естественные процессы самоочищения водоёмов.

Изучение биологического действия включало установление параметров токсичности, видовой чувствительности, клинической картины острого отравления и проведение подострого опыта при пероральном пути поступления в организм экспериментальных животных полиолов.

В клинической картине острого отравления преобладали симптомы нарушения центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Гибель белых крыс и мышей наблюдалась в первые трое суток наблюдения.

На основании параметров токсичности данная группа соединений относится к умеренно и малотоксичным соединениям (3-4 класс опасности), не обладающим видовой чувствительностью. Среднесмертельные дозы для белых крыс находились на следующих уровнях: 3,46; 3,85; 5,17 и 8,0 г/кг массы животного соответственно для Л-501-2-100, Л-1601-2-50"Б", Л-1601-2-50"Р' и Л-2501-2-50. Близкими по уровням ДЛ50 установлены величины на белых

мышах и составляли соответственно 4,12; 4,36; 5,83 и 9,12 г/кг массы животного (табл. 2).

Таблица 2

Параметры токсичности полиолов (по Керберу)

Вещество Л-501-2-100 Л-1601-2-50"Б" Л-1601-2-50ЧГ Л-2501-2-50

Вид животных Белые крысы Белые мыши Белые крысы Белые мыши Белые крысы Белые мыши Белые крысы Белые мыши

ДЛо 1,00 1,00 1,00 1,00 2,00 2,00 5,00 5,00

8 & ° а х ДЛ5о 3,46 4,12 3,85 4,36 5,17 5,83 8,00 9,12

■5Й ^ 5 5 О. § я о с ?■ ДЛ,оо 5,00 5,00 8,00 8,00 8,00 8,00 15,0 15,0

ЕТ50 ,час 18,7 15,4 14,2 17,3 21,2 17,5 26,3 29,2

Кк 9,8 9,17 7,13 11,15

Класс опасности 3 3 3 3 4 4 4 4

При вскрытии животных, погибших в ближайшие сутки после затравки, макроскопические изменения были идентичными: полнокровие внутренних органов, вздутие желудка, петель тонкого и толстого кишечника.

Исследуемые вещества обладают слабо выраженными кумулятивными свойствами. Коэффициенты кумуляции по методу Г.Н. Красовского (1970) определены на следующих уровнях: Л-501-2-100 - 9,8; Л-1601-2-50"Б" - 9,17; Л-1601-2-50"Р" -7,13; Л-2501-2-50 -11,15.

Полиолы Л-501-2-100, Л-1601-2-50"Б", Л-1601-2-50"Р" и Л-2501-2-50 не оказывают раздражающего действия на кожные покровы, слизистые и конъюнктиву глаз экспериментальных животных.

При оценке эффекта проникновения веществ через неповрежденную кожу с использованием метода БХЛ выявлено, что интенсивность ХЛ сыворотки крови опытных животных увеличивалась, начиная с первого часа аппликации. Это дало основание использовать данный метод в токсиколого-гигиенических исследованиях для экспресс-оценки эффекта проникновения веществ через неповрежденную кожу. Гибели животных в эти сроки наблюдения не отмечалось.

В подостром опыте на белых крысах установлено, что полиолы на основе окиси этилена и пропилена в 1/10 и 1/100 ДЛ50 снижают процент прироста массы, содержание гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов (Р < 0,05). В динамике отмечалось изменение активности церулоплазмина, каталазы, пе-

роксидазы, КФК, ХЭ, АХЭ, Г-6-ФДГ, МДГ, ЛДГ, ГПО, АсТ, АлТ, ЩФ, а-ГБДГ, у-ГТ и содержания в крови холестерина, 8Ы-групп, гаптоглобина, глутатиона, а в надпочечниках витамина С. К окончанию опыта эти показатели, как правило, снижались. Более токсичным в подостром опыте оказался Л-501-2-100. Выраженность нарушений в динамике наблюдения активности ферментов имеет тесную дозовую зависимость. Действующая доза определена на уровне 1/10 ДЛ50; пороговая - 1/100 ДЛ5о; недействующая - 1/1000 ДЛ50. Общими особенностями биологического действия веществ является нарушение окислительно-восстановительных процессов, биоэнергетики, окислительного фосфорилирования, которые при соответствующих условиях приводят к патологии жизненно важных органов, функций и систем организма.

Гистохимически в печени, почках, головном мозге, сердце, селезенке, надпочечниках под влиянием полиолов Л-501-2-100 и Л-1601-2-50"Б" наблюдалось достоверное изменение активности ЩФ, ЛДГ, МДГ, СДГ, Г-6-ФДГ. Результаты опытов показали, что исследуемые соединения в 1/10 и 1/100 ДЛ5о снижали активность в органах ЛДГ, МДГ, СДГ, Г-6Ф-ДГ и повышали активность ЩФ в почках, надпочечниках, селезенке. Дистрофические изменения обнаруживались в печени, почках, надпочечниках и селезенке. Степень повреждающего действия имеет дозовую зависимость. В большей мере обнаружены" изменения у групп животных, подвергавшихся воздействию Л-501-2-100, Л-1601-2-50"Б". В меньшей мере повреждающее действие оказывали Л-1601-2-50"Р" и Л-2501-2-50. Недействующей дозой для всех полиолов была 1/1000 ДЛ5о.

Исследование отдаленных последствий влияния полиолов на организм теплокровных животных установило, что гонадотоксическое действие проявляется в нарушении функциональной активности сперматозоидов - снижении осмотической резистентности и кислотной устойчивости сперматозоидов, их количества, времени подвижности и коэффициентов массы семенников при воздействии 1/10 и 1/100 ДЛ50 (рис. 1).

Морфологическая оценка сперматогенного эпителия обнаружила снижение индекса сперматогенеза, числа канальцев с 12-й стадией мейоза, нор-

мальных форм сперматогоний и увеличение канальцев со слущенным эпителием под влиянием полиолов в 1/10 и 1/100 ДЛ50 (Р < 0,05) (рис. 2). Изучение влияния на гонады самцов показало, что испытуемые соединения при концентрации 1/10 и 1/100 ДЛ5о оказывают угнетающее действие на функциональное состояние сперматозоидов и сперматогенез. Во всех случаях доза 1/1000 ДЛ^ была недействующей.

Исследование эмбрионального материала обнаружило снижение веса плодов, увеличение веса плацент и общей эмбриональной гибели за счет до- и постимшантационной гибели.

Тератогенное действие исследуемых соединений не обнаружено. Установленные нарушения эмбрионального материала проявлялись на уровне общетоксического действия. Вещества в 1/10 и 1/100 ДЛ5о вызывают хромосомные аберрации в виде делеций, дицентриков, разрывов, транслокаций и снижают митотическую активность красного костного мозга. Пороговая доза определена на уровне 1/100 ДЛ50. Недействующей во всех случаях была 1/1000 ДЛ5о. Несколько более токсичным был Л-501-2-100.

Специфических отдаленных эффектов у полиолов на основе окиси этилена и пропилена не установлено.

Соединения не вызывали аллергических проявлений в организме. Иммунологические реакции РСАЛ, РСПБ, РСЛЛ оказались отрицательными в условиях накожного и внутрикожного тестирования.

Иммунологическая перестройка организма белых крыс под влиянием полиолов в 1/10 и 1/100 ДЛ50 характеризовалась увеличением количества зрелых клеток плазмоцитарного ряда. Плазмобласты встречались в виде единичных клеток, несколько в большем количестве наблюдались незрелые плазматические клетки. Вещества приводили к снижению селезеночного индекса, общей клеточности, количества клеток на 1 мг ткани селезенки мышей линии СБА/Ьас. Недействующей дозой была 1/1000 ДЛ50.

Вещества нарушали дифференцировку иммуноцитов, белковый и нуклеиновый обмены в лимфомиелоидных клетках и ингибировали интенсификацию этих процессов при антигенной стимуляции. Полученные

данные указывают на неспецифический характер действия веществ на иммунобиологическую реактивность организма. Во всех случаях доза 1/1000 ДЛ5о не влияла на состояние иммунобиологической реактивности.

Анализ результатов по гигиеническому нормированию группы по-лиолов на основе окиси этилена и пропилена в воде водоёмов позволяет сделать следующие выводы: соединения относятся к высокостабильыым и в этой связи требуется высокоэффективная степень очистки сточных вод, содержащих данные вещества; в определённых концентрациях могут изменять органолептические свойства воды, придавая ей специфический запах и привкус, не оказывая влияние на прозрачность и мутность воды; обладают способностью к пенообразованию и их пороговые концентрации по этому признаку составляют 1,0; 0,3; 0,1 и 0,1 мг/л соответственно для Л-501-2-100, Л-1601-2-50"Б", Л-1601-2-50"Р" и Л-2501-2-50; в концентрациях более 10 мг/л нарушают процессы естественного самоочищения водоёмов: повышают БПК, снижают содержание растворенного в воде кислорода, тормозят процессы минерализации органических соединений; лимитирующий показатель вредности для всех соединений - органо-лептический (пенообразование).

Нормируемые величины (ПДК) находятся на уровнях: Л-501-2-100 -1,0 мг/л; Л-1601-2-50"Б" - 0,3 мг/л; Л-1601-2-50"Р" - 0,1 мг/л; Л-2501-2-50-0,1 мг/л.

Медико-биологические аспекты изучения механизма биологического действия полиолов на основе окиси этилена и пропилена

Учитывая, что продукты деструкции и биотрансформации полио-лов являются радиомиметиками, поиск критериально-значимых показателей предпатологического состояния организма проводили, исследуя метаболические и структурно-функциональные состояния клеточных мембран и механизмов регуляции жизнедеятельности клеток органов-мишеней. В первую очередь исследовались фракции фосфолипидов мембран эритроцитов и гепатоцитов. Результаты опытов показали однонаправленное действие полиолов на липидную часть мембран. Наблюдалось повышение содержания лизоформ, что указывает на структурную поломку мембран и ускорение свободнорадикального ПОЛ (Н.П. Таранова, 1988). Изучаемые соединения способны изменять соотношение фракций липидов (рис. 3,4).

В современных условиях воздействия на организм факторов окружающей и производственной среды для оценки его резервных возможностей, степени устойчивости к неблагоприятному воздействию наиболее адекватны методы изучения модифицирующего действия загрязнителей на уровне мик-росомальной оксидазной системы с параллельным исследованием возможного неблагоприятного эффекта на уровне мембраноструктурированных фер-

ментов (Г.И. Сидоренко, 1998). В этой связи изучалось влияние веществ на состояние электронно-транспортных систем микросомального окисления (НДДФН-связываюшая система с цитохромом Р-450 в качестве конечного звена и НАДН-система, связанная с цитохромом Ь5 в качестве акцептора электронов).

Результаты показали, что все полиолы повышали активность деметила-зы, НАДФН-цитохром с- и НАДН-вдтохром с-редуктаз, содержание цито-хрома Р-450, стимулировали скорость эндогенного дыхания, окисления НАДФН, окисления НАДФН в присутствии ЭДТА и скорость ПОЛ (табл. 3). Полученные данные позволяют судить о влиянии соединений на систему микросомального окисления.

Исследованиями установлено, что полиолы увеличивали содержание МДА (в среднем на 47 %) и ДК (в среднем на 51 %) в сыворотке крови экспериментальных животных, а также интенсивность БХЛ гомогенатов внутренних органов и сыворотки крови (табл. 4).

Таблица 3

Влияние полиолов на активность системы микросомального окисления активность микросом печени крыс (М±т, 1/100 ДЛ5о)

Показатели Контроль Вещества

Л-501-2-Ю0 Л-1601-2-50"иБ" Л-1601-2-50"Р"

Деметилаза (нмоль р-нитро-фенола/мин/мг белка) 6,69 ± 0,64 16,2+1,7* 18,4+1,8* 16,2+1,3*

НДДФН-цитохром с-редук-таза (нмоль ци-тохрома с/мин/мг белка) 202,0 ± 24,3 260,9+14,3* 280,5 + 24,8* 275,3 + 22,7*

НАДН- цитохром с-ре-дуктаза (нмоль цито-хрома с/мин/мг белка) 955,1 ± 183,3 1415,3+ 102,4* 1390,9 + 74,6* 1356,4 + 72,8*

Скорость эндогенного дыхания (нмоль 02) 1,40 ±0,35 3,30 + 0,46* 3,20+1,09* 2,70 + 0,60*

Скорость окисления НАДФН (нмоль 02) 3,32 ± 0,41 6,50+1,40* 5,26 + 0,30* 7,0+1,73*

Скорость окисления НАДФН в присутствии ЭДТА (нмоль 02) 2,91 ± 0,52 4,30 + 0,80* 4,80 + 0,20* 4,30 + 0,84*

Скорость перекисного окис-ления (нмоль 02) 0,42 ±0,11 2,80 + 0,36* 2,46 + 0,17* 1,90 + 0,53*

Цитохром Ь5 (нмоль/мг белка) 0,62 ±0,10 0,63 + 0,14 0,59 + 0,15 0,57 + 0,14

Цитохром Р-450 (нмоль/мг белка) 0,95 ±0,21 1,72 + 0,03* 1,58 + 0,14* 1,70 + 0,22*

Примечание. Различия статистически достоверны: * - Р < 0,05.

Таблица 4

Влияние полиолов на интенсивность биохемилюминесценшго гомогенатов внутренних органов и сыворотки крови белых крыс (имп/с, 1/100 ДЛ5о, М±т)

Вещество Печень Почки Сердце Надпочечники Селезенка Головной мозг Кровь

Контроль 831,3 + ±26,4 663,4 ± ±27,2 779,2 ± ±32,2 484,0 ± ±32,3 691,6 ± ±40,1 570,9 ± ±33,3 830,9 ± ±27,9

Л-501-2-100 1199,2+ ±50,6 * 838,0 ± ± 54,2 * 910,6 ± ±44,9* 762,2 ± ± 48,2 * 980,2 ± ±61,8* 822,0 ± ±70,1* 1019,3 ± ± 70,6 *

Л-1601-2-50 «Б» 1150,8+ +60.7 * 940,5 ± ±49,7* 1009,0 ± ± 73,5 * 801,2 ± ± 58,0 * 991,3 ± ± 58,2 * 853,6 ± ± 64.0 * 980,3 ± ± 64,3 *

Л-1601-2-50 «Р» 1112,2± +41,5* 1252,1 ± ± 45,0 * 1010,4± ± 70,3 * 819,3 ± ±36,2* 950,3± ± 66,0 * 880,1 ± ±60,2* 1031,3 ± ± 57,0 *

_Окончание табл. 4

Вещество Печень Почки Сердце Надпочечники Селезенка Головной мозг Кровь

Л-2501-2-50 1284,0 + ±35,2* 966,2 ± ±67,1 1001,0 + ± 55,2 * 800,4 ± ±61,5* 886,4 ± ± 40,4 * 900,8 ± ±81,3* 996.0 ± ±55,0*

Примечание. Различия статистически достоверны: * - Р < 0,05.

Соединения приводили к ингибированию активности ангиоксидангной системы (табл. 5), которое обусловлено накоплением в организме продуктов ПОЛ - перекисей, гидроперекисей, свободных радикалов, малонового диаль-дегида и диеновых конъюгатов.

Таблица 5

Влияние полиолов на активность антиоксидантной системы (1/100 ДЛ50,М±т)

Показатели Вещества

Л-501-2-100 Л-1601-2-50 «Б» Л-1601-2-50 «Р» Л-2501-2-50 Контроль

ВИ-гругти (мг %) 65,3 + ±3,4* 52,5 ± ±6,0* 54,2 ± ±4,8* 56,3 + ±3,9* 92,6 ± ±10,5

Глутатион (мг %) 5,25 ± ± 0,55 * 6,15 + ± 0,74 * 3,56 ± ± 0,32 * 4,24 + ± 0,50 * 10,2 ± ±0,90

Витамин С, надпочечники (мг%) 35,0 + ±2,5* 29,4 + + 1,9* 32,0 ± ±2,8* 31,3 ± ±2,6 20,1 + ±2,8

Гаптоглобин (г/л) 1,28 + ±0,22* 1,32 + ±0,19* 1,35 ± ±0,17* 1,30 ± ±0,18* 2,00 ± ±0,25

Глутатионпероксид аза (ммоль ОВИ/л ЭМ. 39,6 + ±2,5* 39,9 ± ±2,6* 40,7 ± ±3,1* 42,5 + ±3,5* 57,6 ± ±2,5

Примечание. Различия статистически достоверны: * -Р < 0,05.

Результаты исследований свидетельствуют, что полиолы обладают мембранотропным действием, в результате чего нарушается биоэнергетика, окислительное фосфорилирование и ОВП. Можно предположить единый механизм этих изменений - это ускорение перекисного окисления липидов и снижение активности антиоксидантной системы. Действие полиолов может потенцироваться продуктами биотрансформации (альдегидами, кетонами, спиртами).

Известно, что регулирующее действие внеклеточных сигналов на клетку опосредуется цАМФ при участии связанной с мембраной аденилатцикла-зой. Изменение активности этой системы внутриклеточной передачи является показателем глубоких метаболических нарушений. Полиолы снижали актив-

ность АЦ и содержание внутриклеточного медиатора цАМФ, повышая при этом активность ГЦ и содержание цГМФ в коре головного мозга животных (рис 5)

Кроме того, в печени экспериментальных животных наблюдалось увеличение содержания адреналина, серотонина и снижение ДОФА, ДА и триптофана. Динамика норадреналина в печени не изменялась во всех группах животных. В головном мозге изменения были менее выражены и характеризовались увеличением содержания норадреналина и серотонина. Остальные показатели (ДОФА, дофамин, адреналин, триптофан) не отличались от контроля. Результаты показывают большое сходство действия полиолов на адренергическую, дофаминергическую и серотонинергическую системы (табл. 6). Эти данные хорошо согласуются с предыдущими исследованиями по влиянию полиолов на фосфолипидный состав эритроцитов, гепатоцитов, микросомальное окисление, динамику ферментативного статуса и антиоксидантной системы.

Таблица 6

Влияние полиолов на содержание биогенных моноаминов в печени и головном мозге (1/100 ДЛ50,мкг/г ткани)

Вещество ДОФА Дофамин Норадре-налин Адреналин Триптофан Серотонин

Печень

Контроль 4,0 + 0,3 1,8 ±0,15 0,8 + 0,1 02 + 0,015 14,0 ±1,5 3,1 ±0 25

Л-501-2-100, 2,2 ±0,15* 0,9 ±0,08* 1,4 ±0,15* 0,18 ±0,02 24,0 ±2,2* 9,1 ±0,8*

Л-1601-2-50"Б" 1,8 ±0,17* 1,0 ±0,09* 1,5 ±0,1* 0,2 ±0,015 27,4 ± 2,8 * 8,8 ± 0,75 *

Л-1601-2-50"Р" 2,0 ±0,18* 0,8 ± 0,07 * 1,6±0,15* 0,25 ± 0,03 22,5 ± 2,3 * 8,1 ± 0,6 *

Окончание табл. 6

Вещество ДОФА Дофамин Норадре-налин Адреналин Триптофан Серото-нин

Головной мозг

Контроль 2,О±О,15 3,6+0,25 0,8+0,1 0,11 +0,02 6,0+0,7 3,2+0,4

Л-501-2-100, 1,9+0,18 6,4+0,5* 1,45+0,17* 0,13+0,009 9,3+0,85* 5,1+0,45*

Л-1601-2-50"Б" 2,1+0,19 7,2+0,6* 1,5+0,13* 0,10+0,007 10,5+0,9* 7,2+0,6*

Л-1601-2-50"Р" 2,2+0,2 6,8+0,7* 1,6+0,15* 0,12+0,008 9,7+0,95* 6,8+0,7*

Примечание. Различия статистически достоверны: * - Р < 0,05.

Полученные результаты исследования позволяют заключить о существенном напряжении адаптационных механизмов, направленных на поддержание гомеостаза.

Метаболические и токсикокинетические свойства изучаемых соединений хорошо согласуются с выявленными дистрофическими и деструктивными нарушениями внутренних органов. Ультрамикроскопические исследования установили изменения структуры мембран митохондрий, эндоплазмати-ческой сети, рибосом, аппарата Гольджи и их функции. Нарушения касались напряжения биосинтетических, биоэнергетических процессов внутриклеточных органелл. Динамика метаболических сдвигов четко отражалась на состоянии структурных единиц клетки.

Анализируя в целом полученные результаты, можно выделить следующие основные патогенетические звенья механизма биологического действия полиолов. Являясь биологически активными соединениями, полиолы стимулировали процессы свободнорадикального ПОЛ, вызывая при этом накопление в организме перекисей, гидроперекисей, свободных радикалов, диеновых конъюгатов, малонового диальдегида. Вместе с тем, в результате мик-росомального окисления полиолов образуются альдегиды, спирты, кетоны, то есть вещества, обладающие радиомиметическим эффектом. Продукты ПОЛ и метаболиты биотрансформации понижали активность антиоксидантной системы, инактивировали маркерные мембранные ферменты, нарушали структуру мембран, что блокировало нейрогуморальную регуляцию процессов внутриклеточного метаболизма. Эти изменения привели к нарушению биоэнергетики, биосинтетических процессов и окислительного фосфорилирова-ния. Обладая радиомиметическими свойствами, полиолы на основе окиси этилена и пропилена стимулировали в организме свободнорадикальную патологию, которая представляет собой концептуальную модель механизма их биологического действия. Основные её положения сводятся к первичности нарушения структурной организации биологических мембран, в том числе генетического аппарата, с последующим изменением их функции.

Последовательное решение поставленных в настоящем исследовании задач позволило обосновать особенности механизма биологического действия полиолов, получить комплексную токсиколого-гигиеническую характеристику, определить степень влияния веществ и продуктов их деструкции и трансформации на санитарный режим водоёмов, органолептические свойства воды и обосновать безвредные уровни в качестве предельно допустимых концентраций в воде водных объектов.

ВЫВОДЫ

1. Полиолы Л-501-2-100; Л-1601-2-50"Б"; Л-1601-2-501?"; Л-2501-2-50 являются высокостабильными соединениями, в определённых концентрациях способны изменять органолептические свойства воды, нарушать процессы самоочищения водоёмов, стимулировать и подавлять рост и размножение сапрофитной микрофлоры, водных ор1анизмов (дафний), тем самым оказывая отрицательное влияние на условия водопользования.

2. На основании параметров токсичности исследуемая группа соединений относится к умеренно и малотоксичным веществам (3-4-й класс опасности), не обладающим видовой и половой чувствительностью, кожно-раздражающими и кумулятивными свойствами (коэффициенты кумуляции во всех случаях больше 5). Кожно-резорбтивные свойства присущи всем соединениям в слабой степени.

3. При длительном поступлении в организм полиолы на основе окиси этилена и пропилена подавляют гуморальный и клеточный иммунитет, изменяют иммунобиологическую реактивность организма. Сенсибилизирующими и аллергенными свойствами исследуемые вещества не обладают. В основе подавления гуморального и клеточного иммунитета лежат механизмы нарушения окислительно-восстановительных процессов, биоэнергетики, окислительного фосфорилирования, нарушение синтеза РНК, ДНК и белка.

4. Специфическими отдаленными эффектами (гонадотоксический, эм-бриотоксический, мутагенный, тератогенный) полиолы не обладают.

5. В подостром токсикологическом опыте в дозах 1/10 и 1/100 ДЛ50 по-лиолы снижают активность антиоксидантной системы и нарушают биоэнергетику, окислительное фосфорилирование. Недействующей дозой явилась 1/1000 ДЛ50.

6. Являясь высокостабильными соединениями, полиолы на основе окиси этилена и пропилена подвергаются медленной гидролитической деструкции, период полураспада их составляет более одного года. Метаболиты по-лиолов являются более токсичными низкомолекулярными соединениями и относятся к высокотоксичным соединениям, обладающим радиомиметическими свойствами, способными повреждать все органы, системы и функции, вызывая в организме свободнорадикальную патологию.

7. Основные патогенетические звенья механизма биологического действия полиолов заключаются в интенсификации процессов свободнорадикаль-ного перекисного окисления липидов, истощении антиоксидантной системы, нарушении структурно-функциональных единиц мембран, нейрогуморальной регуляции внутриклеточного метаболизма, что приводит к снижению биоэнергетики, биосинтетических процессов и окислительного фосфорилирова-ния.

8. Обладая радиомиметическими и мембранотропными свойствами, по-лиолы стимулируют в организме свободнорадикальную патологию, которая представляет собой ключевое звено механизма биологического действия исследуемых веществ.

9. Лимитирующий признак вредности веществ, при обосновании ПДК их в воде, органолептический, способность образовывать пену в водных растворах. Предельно-допустимые концентрации установлены на уровне 1,0; 0,3; 0,1; 0,1 мг/л соответственно для Л-501-2-100; Л-1601-2-50"Б"; Л-1601-2-50Т"; Л-2501-2-50.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вашук НА, Брянцев О.Н., Шевченко В.Г. Влияние полиолов на иммунологическую реактивность организма в связи с проблемой санитарной охраны водоёмов // Ж. Медицина сегодня и завтра. - 2003. - № 2. - С. 17-21.

2. Зовский В.Н., Шевченко В.Г. Динамика аминокислотного состава плазмы крови подопытных животных под воздействием простых полиэфиров // Матер. X междунар. Научно-техн. конф.: Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Щелкино АР Крым. - 2002. - Т. 1. - С. 92-95.

3. Зовский В.Н., Богданова И.В., Шевченко В.Г. Состояние гормонального статуса белых крыс под воздействием простых полиэфиров при пе-роральном их поступлении в организм // Матер. X междунар. научно-техн. конф.: Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Щелкино АР Крым. - 2002. - Т. 1. - С. 116-118.

4. Биологическая активность блоксополимеров окиси этилена и пропилена в условиях краткосрочных экспериментов / О.В. Зайцева, В.Г. Шевченко, Н.Г. Щербань, О.А. Логачева // Матер. X междунар. научно-техн. конф.: Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Щелкино АР Крым. - 2002. - Т. 2. - С. 45-46.

5. Гидролитическая деструкция и трансформация блоксополимеров окиси этилена и пропилена в связи с проблемой санитарной охраны водоёмов / О.В. Зайцева, В.Г.Шевченко, Н.Г. Щербань, В.И. Жуков, О.А Логачева // Матер. X междунар. научно-техн. конф.: Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Щелкино АР Крым. - 2002. - Т. 2. - С. 393-394.

6. Шевченко В.Г. Влияние блоксополимеров окиси этилена и пропилена на органолептические свойства воды и санитарный режим водоёмов // Матер. X междунар. научно-техн. конф.: Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Щелкино АР Крым. - 2002. - Т. 2. - С. 410-412.

7. Отдалённые последствия влияния полиоксипропиленполиолов в связи с гигиеническим нормированием их в воде водоёмов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения / НА Вашук, В.П. Кучеренко, В.Г. Шевченко, Н.В. Малик, О.Н. Брянцев // Матер. XI междунар. научно-техн. конф.: Экология' и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Бердянск. - 2003. - Т. 4. - С. 1008-1010.

8. Гигиеническая характеристика сточных вод производств полиокси-пропиленполиолов и методов очистки / НА Вашук, В.П. Кучеренко, В.Г. Шевченко, Н.Г. Щербань // Матер. XI междунар. научно-техн. конф.:

Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Бердянск. - 2003. - Т. 4. - С. 1010-1014.

9. Влияние полиоксипропиленполиолов на состояние микросомалыюй оксигеназной системы гепатоцитов белых крыс в подостром опыте / О.Н. Брянцев, В.И. Жуков, В.Г. Шевченко, В.П. Кучеренко, Н.Г. Щербань, НА Ващук // Матер. XI междунар. научно-техн. конф.: Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. -Бердянск.-2003.-Т. 1.-С. 155-160.

10. Влияние олигомеров на структурно-функциональное состояние биомембран / В.И. Пивень, В.И. Жуков, Н.Г. Щербань, О.Н. Брянцев,

B.Г. Шевченко, В.П. Кучеренко // Сб. науч. тр. Федерального научного центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана: Региональные гигиенические проблемы и стратегия охраны здоровья населения. - Старый Оскол. - 2004. - Вып. 10. -

C. 163-170.

11. Влияние олигомеров на состояние антиоксидантной системы / В.И. Пивень, В.И. Жуков, НА Ващук, О.Н. Брянцев, В.Г. Шевченко, АН. Ломакин // Сб. науч. тр. Федерального научного центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана: Региональные гигиенические проблемы и стратегия охраны здоровья населения. - Старый Оскол. - 2004. - Вып. 10. - С. 170-175.

12. Влияние эфиров глицерина и полиоксипропиленгюлиолов на орга-нолептические свойства воды и санитарный режим водоёмов / И.В. Завгород-ний, НА Ващук, ВА Зайцев, В.Г. Шевченко // Матер. XIV съезда гигиенистов Украины: Гигиеническая наука и практика на рубеже столетий. - 19-21 мая 2004. - Днепропетровск. - Т. 1. - С. 128-133.

13. Шевченко В.Г. Влияние блоксополимеров окиси этилена и пропилена на органолептические свойства воды и санитарный режим водоёмов // Матер. XIV съезда гигиенистов Украины: Гигиеническая наука и практика на рубеже столетий. - 19-21 мая 2004. - Днепропетровск. - Т. 1. - С. 133-135.

14. Оценка состояния здоровья рабочих химического производства с помощью хемилюминесцентных методов исследования / Л.А. Бондаренко, В.П. Кучеренко, О.Н. Брянцев, В.Г. Шевченко // Матер. XIV съезда гигиенистов Украины: Гигиеническая наука и практика на рубеже столетий. - 19-21 мая 2004. - Днепропетровск. - Т. 2. - С. 163-165.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АлТ - аланинаминотрансфераза ACT - аспартатаминотрансфераза

АТФ - аденозинтрифосфорная кислота

АХЭ - ацетилхолинэстераза

АД - аденилатциклаза

БПК - биохимическое потребление

кислорода БХЛ — биохемилюминесценция

а-ГБДГ -а-

гидроксибутиратдегидрогеназа Г-6-ФДГ -глюкозо-6-

фосфатдегидрогеназа у-ГТ - глюгаматтрансфераза ГЦ - гуанилатциклаза ДА -дофамин ДНК -дезоксирибонуклеиновая кислота

ДОФА -диоксифенилаланин KJI - кардиолипин КФК - креатинфосфокиназа

ЛДГ -лактатдегидрогеназа

ЛФХ - лизофосфатидилхолин

ЛФЭА - лизофосфатидилэтаноламин

МАО - моноаминоксидаза

МДА - малоновый диапьдегид

МДГ - мапатдегидрогеназа ОВП - окислительно-восстановительные процессы

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПОЛ - перекисное окисление липидов РНК - рибонуклеиновая кислота РСАЛ - реакция специфической агломерации лейкоцитов

-реакция специфического повреждения базофилов - реакция специфического лизиса лейкоцитов

РСПБ РСЛЛ

СДГ - сукцинатдегидрогеназа

СМ - сфингомиелин

ФФК - фосфофруктокиназа

ФИ - фосфатидилинозитол

ФС - фосфатидилсерин

ФХ - фосфатидилхолин ФЭА - фосфатидилэтаноламин цАМФ - циклический аденозинмонофос-фат

цГМФ - циклический гуанозинмонофосфаг ЦНС - центральная нервная система ЦХО - цитохромоксидаза ЩФ - щелочная фосфатаза ЭПР - эндоплазматический ретикулум

Подписано к печати 1.10.2004 г.

Объём -1,75 печ. л. Уч.-изд. л. - 1,5

Формат бумаги 60x84 '/16

Цена договорная Тираж 100 экз. Зак. 2/49-2004

Типография ХВУ, ул. Сумская, 77/79

Р23 302

г

РНБ Русский фонд

2005-4 • 23157