Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Токсиколого-гигиенические аспекты действия полигексаметиленгуанидин гидрохлорида - нового препарата полигуанидинового ряда

министерство здравоохранения и недишнскои проыышленности российской федерации иркутский государственный недидинскии институт

^ он

На правах рукописи

¡/'Г 5:,.

муратова наталья михаиловна

ТОКСИКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ ПОЛИГЕКСАНЕТИЛЕНГУАНИДИН ГИДРОХЛОРИДА - НОВОГО ПРЕПАРАТА ПОЛИГУАНИДИНОВОГО РЯДА

(14. 00. ОТ - Гигиена)

автореферат

диссертации

на соискание ученой степени кандидата недишшских наук

Иркутск, 1994

\

Рабога выполнена в Институте гигиены труда и профессиональных заболеваний Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН.

Научные руководители:

член-корреспондент РАМН, профессор С.И.Колесников ;

доктор медицинских наук, профессор Б.Г.Осипенко;

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор А.Н.Литвинцев ; •

кандидат медицинских наук, доцент И.П.Панкратов ;

Ведущая организация - Институт молекулярной патологии и экологической биохимии СО РАМН,

Защита диссертации состоится " " в час. на заседании специализированного Ученого

Совета (К_084,26,01) Иркутского медицинского института.

Адрес: 664003, г.Иркутск, ул.Красного Восстания, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского медицинского института.

Автореферат разослан " "

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат медицинских наук, доцент Г.А.Шилин

ОБЩ ХАРАКЖИбТИКАРАВД

. Актуальность работы: Среди химических веществ,' синтезированных за пооледние годы, внимание специалистов привлекают полимерные гуанидиновые препараты, хорошо зарекомендовавшие себя как перспективные антисептики. Результатом отечественных разработок • в.этом направлении явилось создание' солей полигексаматиленгуани-дина. чСреди них наибольшее значение приобрёл полигексаметилен-' гуанидин гидрохлорид (технологическое название "метацид гидрохлорид"), выпускающийся в условиях промышленного производства. В настоящее время препарат-рекомендован к использованию 8 качестве дезинфицирующего средства, а также вещества многоцелевого назначения; Такое применение метацида гидрохлорида стало возможным вследствие его высокой биологической активности', но это же, в овою очередь, требует углублённого изучения возможной опасности для человека. , .

Внедрение метацида гидрохлорида в народное хозяйство сопровождалось токоиколого-гйгиеническими мероприятиями, 'которые к ■ моменту наотоящей работы были выполнены не в'полном объёме. ..Так, развёртывание его промышленного производства не сочвтаЛооь с оа-нитарноггигиенической оценкой условий труда, хотя данное производство впервые внедрллорь в нашей стране. Между тем, предвари--тельное знакомство о тёхнбдогичеоким процессом выявило ряд производственных вредностей, -в том чиоле, опаонооть ингаляционного воздействия метацида гидрохлорида, на работающих, в литературе сведения о токсичности метацида гидрохлорида при ингаля-■ ционном отравлении отсутствуют, нет санитарно-гиги ениче ского ■ регламента содержания вещества в воздухе рабочей зоны. Сведения о токсических свойствах при пероральном и наложном- воздействии недостаточны. Одновременно в литературе имеется 'многочисленная, но разрозненная информация о выраженных биологических, в том числе, токсических свойствах различных гуанидинсодержащих; ве^ ществ. .

В этой связи актуально дальнейшее токсиколого-гигиеническое исследование метацида гидрохлорида, включающее в себя санитарно-• гигиеническую оценку условий труда при его промышленном производстве, а также изучение в экспериментальных условиях особенностей биологического действия вещества как представителя клао-са гуанидинсодержащих полимеров. В ходе последних было -целесообт

разным уточнение и обобщение литературных данных о биологических свойствах гуанидинсодержащих веществ для выявления наиболее характерных реакций организма на воздействие веществ данного класса. Сопоставление таких данных с экспериментально установленными биологическими свойствами метацида гидрохлорида существенно дополнило бы информацию о биологических особенностях гуанидинсо-держащих соединений, что, в свою очередь, позволило бы понять некоторые аспекты механизма интоксикации этим веществом. Это также способствовало бы разработке гигиенического регламента метацида гидрохлорида в воздухе рабочей зоны, обеспечивающего безопасность для человека этого вещества в условиях его промышленного производства.

Цель и задачи исследования^ 'Вышеизложенная информация определила цель настоящей работы - оценка опасности метацида гидрохлорида на основе гигиенического исследования условий труда при его промышленном получении, а также•экспериментального изучения токсикологии вещества с последующим анализом возможных аспектов патогенеза.

В ходе работы-предполагалось решение следующих задач:

1. Дать гигиеническую оценку условиям труда при промышленном получении метацида гидрохлорида.

2. Исследовать особенности биологического действия метацида гидрохлорида при различных путях поступления в организм (ингаляционном, пероральном, накожном) и уровнях воздействия.

3. Изучить токсические эффекты вещества • (общетоксическое, раздражающее, сенсибилизирующее, мутагенное, эмбриотоксическое•действие ) с.последующим анализом некоторых аспектов патогенеза.

Научная новизна исследования. В результате анализа условий труда впервые развёрнутого в России промышленного производства метацида гидрохлорида выделены основные производственные факторы и степень их опасности для здоровья работающих.

В экспериментальных условиях при ингаляционном отравлении установлен политропный характер ответных биологических реакций организма животных на моделируемую интоксикацию.

Увиление перекисного окисления липидов при интоксикации ме-тацидом гидрохлоридом - один из первичных механизмов реализации его биологического действия, лежащий в основе патогенетических реакций.

Проявленный спектр биологических реакций метацида гидро-

хлорида позволяет очитать его типичным представителем, веществ гуанилинового ряда.

умеренная опасность метацида гидрохлорида даёт основание рекомендовать производные полигвксаметиленгуанидина для дальнейших исследований как перспективные препараты с целью внедрения их в народное хозяйство.

Практическая значимость работы. Даны гигиенические рекомендации по улучшению условий труда при промышленном получении метацида гидрохлорида.

Результаты исследований использованы при обосновании предельно допустимой концентрации (ПДК) аэрозоля метацида гидрохлорида в воздухе производственных помещений - 2 мг/м3. Материалы к обоснованию 1Щ метацида гидрохлорида в воздухе рабочей зоны одобрены Учёным советом института гигиены труда и проф. заболеваний ВСНЦ СО РАМН 30.10.1991г. и представлены к рассмотрению в Комиссию по утверждению гигиенических регламентов химических веществ в воздухе рабочей зоны.

Основные полояения диссертации, выносимые на защиту:

1. Гигиеничеокие условия труда работников промышленного" производства метацида гидрохлорида являются вредными и опасными (3 степень вредности).

2. Метацид гидрохлорид - умеренно токсичное вещество (3 класс опасности), проявляет общетоксическое и раздражающее действие, выраженность которых прямо зависит от уровня и продолжительности воздействия.

3. В механизме развиващейся интокоикации важную роль играют нарушение центральной регуляции, развитие гипоксии, мвыбрано-повреждающее действие вещества.

• 4. Одним из первичных аспектов библогического действия метацида гидрохлорида являлось' усиление перекисного окисления ли-пидов - универсального механизма реализации биологического действия гуанидинсодержащих веществ.

Апробация работы, ооновные материалы диссертации доложены и обсуждены: На Заседании Ученого совета Института гигиены труда и проф.заболеваний Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (Ангарск, 1991) ;

Научно-практической конференции молодых ученых (Ангарск, 1990, 1992); Объединённой научной сессии НИИ и ВУЗов медико-биологического профиля.(Иркутск, 1991); Гигиенической Проблемной комиссии (Иркутск, 1993).

Публикации.' Основное содержание диссертации опубликовано в 6 печатных работах.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 19о страницах машинописи, включает 48 таблиц и ¿5 рисунков. Состоит из 5 глав, содержащих обзор литературы, описание материалов и методов исследования, результаты собственных исследований, обсуждение результатов и выводы, информацию о внедрении результатов исследования в практику. Указатель литературы содержит наименование работ отечественных и иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. объём, материал и методы исследования.

Этапность, характер и объём исследований представлены на рисунке I.

Для гигиенической оценки условий труда с помощью инструментальных методов определяли параметры микроклимата (влажность, температура, скорости движения воздуха), а также уровни шума и освещённости. Проводили санитаржнхимический контроль'состояния воздушной среды в помещениях цеха, для чего измеряли содержание аммиака, хлористого аммония, гексаметилендиамина, метацида гидрохлорида. Концентрации последнего изучали по методу Лисецкой Л.Г. (1992), основанном на фотометрическом определении метацида гидрохлорида после реакции диаз о сочетания с пара-нитрофеншщиа-зонием.

При проведении токсикологических исследований использовали промышленный образец метацида гидрохлорида из партии продукции, выпускаемой Покровским заводом биопрепаратов. Препарат• соответствовал требованиям Технических условий (ТУ 10-09-481). Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии установлено отсутствие примесей в используемом образце.

Для постановки опытов использовали 727 белых беспородных крыс, 142 белые нелинейные мыши, 52 мыши линии СВА.ХС57/Ш6, 64 морские свинки светлой масти, 6 кроликов породы "Шиншилла". Для исследований на микроорганизмах использовали штамыш $цЬлопеиа-

Общая схема токсиколого-гигиенических исследований

Санитарно-гигиеническая оценка условий труда промышленного производства метацида гидрохлорида

Экспериментальное изучение особенностей биологического действия вещества______

Обзор литературных данных о биологических свойствах гуанидинсо-держащих соединений

Обсуждение некоторых аспектов патогенеза действия метацида гидрохлорида

Биохимические аспекты механизма интоксикации метацида гидрохлорида

Патофизиологические аспекты механизма интоксикации метацида гид-" рохлорида

Общетоксическое действие

Оценка токсичео-ких свойств в условиях острого перорального отравления^_

Оценка токсических свойств в условиях острого ингаляционного отравления

Оценка токсических свойств в условиях подострого перораль-ного отравления

Оценка, токсических свойств в условиях хронического ингаляционного отравления

Оценка токсических свойств в условиях кожно-резорбтивного отравления_

Специфические эффекты_

Оценка раздра-жаыцих свойств на кожу, глаза, дыхательную сио-тему

Оценка сенсибилизирующих свойств

Отдаленные екты

Оценка мутагенной активности_

Оценка эбриоток-сического действия

1

01 I

Поисковые исследования к механизму токсического действия метацида гидрохлорида_

Внедрены гигиенические рекомендации в условиях производства Обоснована 1ЩК метацида гидрохлорида в воздухе рабочей зоны Предложена схема механизма действия метацида гидрохлорида

iythlwrlm Tk 97 - 84 штамма, ТА. 98 - 96.штаммов, ТА 100 - 84 штамма. Выбор биологических объектов исследования определялся конкретными задачами эксперимента, а также возможностью экстраполяции полученных данных на человека. При выборе методов исследования исходили из имеющейся в литературе информации об особенностях биологического действия гуанидинсодержащих веществ.

Оценку общего состояния подопытных животных осуществляли по их внешнему виду, динамике прироста массы тела. Функциональное состояние нервной системы исследовали при помощи суммацион-но-порогового показателя (Сперанский С;В., 1965) и поведенческих реакций - "норковый рефлекс", тест "вставание" (Балынина Е.С., 1978). В периферической крови изучали морфологический сос тав, определяя количество эритроцитов, .ретикулоцитов, лейкоцитов с процентным соотношением грануло- и агранулоцитов.

О состоянии обменных процессов в организме судили, определяя в крови биохимические показ^дели: активность пероксидазы (Попов Т.А.', 1971), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Захарьин Ю.А., 1967), аспартатаминотрансферазы (Меньшиков В.В., 1973) ; содержание альбуминов (Лукичёва Т.И., 1987), оксипролина (Тевя-нец С.С., 1985), общих липидов (Биотест "Общие липиды"), неэс-терифицированных жирных кислот (Портяная Н.И., 1990), ß -ли-попротеидов (Ледвина М. ,.1960), малонового диальдегида (Гонча-ренко М.С., 1985). В моче определяли содержание 4-аминоантипи-рина- (Попов Т.А., 1977), белка (Хеш ,-1951), хлоридов (Меньшиков В.В. ,1987), тиосоединений(Коконов М.Т.1965).

В печени животных с помощью гистохимических реакций в срезах, приготовленных из нефиксированной ткани органа е криостат! определяли активность сукцинат- и лактатдегидрогеназы (Пирс, 1962), щелочной и кислой фосфатазы (Берстон М., 1965), содержание гликогена и нейтральных липидов (Меркулов Г.А., 1969). На парафиновых срезах печени, лёгких, почек, изготовленных при обычной гистологической проводке, иммуногистохимическим м'етодо] определяли активность глутатион-редуктазы (Глазырин А.Л., Колесников С.И., 1990).

Внутренние органы забитых и павших животных подвергали гистологическому исследованию, для чего фиксировали их в 10% нейтральном формалине, после проводки заливали в парафин, готовили срезы толщиной 5 микрон, окрашивая их гематокейлин-эог;

зином, а также по методу Ван-Гизон.

Анализ результатов исследования осуществляли,-испольЕсуя статистические методы. В условиях острвго перорального отравления животных изучение зависимости между логарифмами доз и про-битами наблюдавшихся эффектов с помощью графиков (метод Литч-филда-Уилкоксона) позволило определить параметры токсикометрии (Д^»» охарактеризовать видовые и половые различия

чувствительности животных к данному препарату.

■ Изучение результатов физиологических, гематологических, биохимических исследований осуществляли с помощью общепринятых расчётов-групповых среднеарифметических, среднеквадратичных отклонений, а также ошибок средних; Достоверность различий оценивали по ■£ -критерию Стыодента. При наличии достоверных различий дополнительно применяли метод однофакторного дисперсионного анализа, который позволял оценить силу влияния химичеокого фактора на результативный признак, установить ошибку оценки силы влияния и достоверность силы влияния.

Оценку результатов гистохимических реакций проводили полуколичественными методами.

Исследование раздражающих свойств метацида гидрохлорида осуществляли, используя "Методические указания к постановке исследований по изучению раздражающих свойств и обоснованию предельно допустимых концентраций избирательно действующих веществ в воздухе рабочей зоны". С этой целью воздействовали веществом на кожу, глаза,, дыхательную систему. Оценку функционального состояния дыхательной системы проводили после однократного ингаляционного воздействия на уровне действующей, пороговой, подпороговой концентраций по общетоксическому эффекту путём регистрации частоты дыхания животных, а также изучения клеточной реакции дыхательной системы по методу еСс( и ёгпе^ег-

Для исследования сенсибилизирующих свойств вещества группу морских свинок сенсибилизировали максимальной дозой, не вызвавшей в предварительных исследованиях выраженного контактного дерматита, с последующим внесением разрешающей дозы. Аллерго-тестирование осуществляли методом внутрикожных аллергических проб и аллергологических реакций ¿л м-Ь-о : цщ и рсал.

Для оценки потенциальной мутагенной активности метацида гидрохлорида использовали тест Эймса на индикаторных штаммах

№пи>пе№а. ^ШлиЛим зд 97, ТА. 98, ТА 100;'.Растворы метацида гидрохлорида готовили в стерильной дистиллированной воде в стандартных концентрациях 0,1 ;1,0:.Я0,0 ;Т00,0 51000,0 мкг/мл. В пробирки о агаром вносили ОД мл суспензии бактерий и 0,'5 мл микросомальной активирущей смеси. Индукцию ферментов микросо-мального окисления осуществляли с помощью предварительного введения крысам смеои полихлорированных бифенилов отечественного производства оовола, однократно внутримышечно в дозе 300 мг/кг за 5 суток до забоя-; Использовали варианты с полной и неполной микросомольной активирующей смесью. В I мл полной микросомальной активирующей смеси содержалось 6 мг белка фракции ¿-9, 4 мМ ШМ, 5 мМ глюкозо-6-фоофата, 33 мМ М¿ЛЬ и 0,2 И фоо-фатного буфера (рН= 7,4 до I мл)'; При составлении неполной микросомальной активирующей смеси вместо кофактора добавляли соответствующее количество растворителя кофактора.

Все добавки делали на слой минимального агара в чашках Пётри. Учёт результатов осуществляли через 48-72 часа инкубации; В контрольном варианте в слой верхнего ролужидкого агара вместе с суспензией бактерий вносили полную и неполную микросо-мальные активирующие смеси и соответствующий объём растворителя.

Эксперимент сопровождали положительным контролем. В этом качестве использовали вещества, индуцирующие мутации у соответствующих штаммов тестеров при наличии или отсутствии условий активации; В вариантах с неполной активирующей смесью для штамма ТА. 98 использовали ДПДТШ» для' штамма ТА. 100 - азид натрия, для штамма ТА. 97 - 9-аминоакридин, Активность фракции £ -9 контролировали, используя в вариантах о полной и неполной мик-росомальннми активирующими смесями йромид этидия для штамма ТА. 98. В контрольном и опытном вариантах использовали по 3 чашки. Эксперимент повторяли дважды. Результаты учитывали при наличии мутагенного эффекта во всех вариантах позитивного контроля. Обработку результатов исследования проводили с помощью метода множественных сравнений Даннета. •

Для оценки мутагенной активности метацида гидрохлорида, кроме исследований на микроорганизмах, использовали микроядерный тест на полихроматофильных эритроцитах при субхроническом • отравлении мышей-самцов гибридов первого поколения СВА.ХС57/В16. Подопытным животным вводили внут-рижалудочно водный раствор,мё-.

тацида гидрохлорида в объёме 0,5 мл. Контрольные животные в соответствующих условиях получали воду. Испытанные дозы составили 1/5, 1/50, 1/500 Эксперимент продолжали 10 дней. По окончании его животных забивали через 24 и 48 часов. Готовили мазки костного мозга, в которых анализировали 1000 клеток от каждого животного. Учитывали ДНК-содержащие образования, сформированные ацентрическими фрагментами хромосом и отставшими хромосомами, не'вошедшими во время деления в дочерние ядра.

Эмбриотоксическое действие вещества изучали согласно методическим рекомендациям "Методы экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию" 197'? ■ год.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЗДШИЕ

В процессе гигиенических исследований в производственных помещениях отмечали допустимую для данного времени года температуру, оптимальный уровень влажности. Скорость движения воздуха превышала допустимое значение в 10 раз. Санитарно-химичео-кий контроль воздуха рабочей зоны выявил существенную загрязнённость химическими веществами, что связано с несовершенством и несоблюдением технологического регламента; При загрузке сырья в смеситель отмечали превышение в 2-2,5 раза ПДК хлористого-аммония. При отсасывании образующегося в ходе синтеза аммиака регистрировали 3-кратное превышение ПДК аммиака в воздухе рабочей зоны. Превышение в 3 раза ПДК гексаметилендиамлна определяли при разливе в лотки метацида гидрохлорида. Установлена возможность ингаляционного воздействия на работающих метацида гидрохлорида в виде аэрозоля дезинтеграции, происходившая при дроблении и фасовке готового продукта. Ситуацию отягощали периодически происходившие аварийные выбросы аммиака в воздух рабочей зоны, а также некоторые технологические операции, например, очистка изнутри реактора после опорожения и застывания метацидной массы. В.этих условиях контакт рабочих с веществом приобрел более существенный характер. Создавались условия для утечки химических веществ в другие производственные помещения. В процессе работы рабочими используются средства индивидуальной защиты (фильтрующий противогаз с коробкой "А" и "В", респираторы, су-

конные и'хлопчатобумажные костшы, 'рукавицы; резиновые сапоги

Совокупная'оценка производственных; факторов в' соотвёто'тв с "Гигиенической классификацией • труда 4137-86" позволила охарактеризовать условия труда работников, производства метаци, гидрохлорида как вредные и опасные 3 степени, то есть имеющие максимальную степень вредности. В этой связи, были предложены, руководством завода приняты для внедрения гигиенические рекомендации, направленные на обеспечение безопасных условий труд

Возможность контакта "человека с метавддом гидрохлоридом : производственных условиях', а также недостаточная изученность токсикологических аспектов' действия вещества предопределили экспериментальные исследования токсичности метацида гидрохлор: да.. Учитывались также литературные • данные - о выраженных биолог: ческих, в том числе, токсических свойствах, гуанидинсодержащих соединений. Ожидаемые результаты исследований могли расширить представления о биологических свойствах метацида гидрохлорида дать оценку опасности вещества при ингаляционном поступлении : организм, рекомендовать безопасный в этих условиях для челове: уровень воздействия.

В условиях острого перорального отравления белых беспоро, ных крыс х и мышей в интервале доз от 50 до 1500 мг/кг развившиеся .реакции организма указывали на/политропность действия метацида гидрохлорида. .В пользу возможной нейротоксичности вещества свидетельствовали наблвдавшиеся клонико-тонические судор ги, изменённый характер дыхания, циркулвдорные сосудистые рао-стройсздаа; на чувствительность к воздействию дыхательной сист мы указывала морфологическая картина отёка легочной паренхимы Некробиотические изменения паренхимы печени и почек в сочетая с выраженными гемодинамическими нарушениями отразили возможность повреждения этих органов. Гибель животных могла происходить вследствие выраженной гипоксии, обусловленной нарушениям: гемодинамики, а также повреждением в лёгких аэрогематического барьера с последующим недостаточным поступлением в кровь кислорода.' Не исключена возможность непосредственного токсического влияния метацида гидрохлорида на структуру отмеченных органов.

Статистическая обработка результатов данного опыта методом пробит-анализа Литчфилда-Уилкоксона позволила установить <

- п -

помощью графика зависимость частоты гибели животных от величин . испытанных доз и определить параметры острой токсичности (рис4.-2 и 3). Д^д Для крыо-самок составила 540 мг/кг ;крыс-самцов -700 мг/кг ; мышей-самок - 370 мг/кг ; мышей-самцов - 620 мг/кг.' Такие величины среднесмертельных доз характеризовали метацид гидрохлорид при остром внутрижелудочном введении как умеренно ¡токсичное вещество 3 класса опасности, не имеющее различий в половой и видовой чувствительности животных ("Классификация опасности промышленных химических соединений").

В условиях острого ингаляционного отравления белых беспородных крыс (оамок и самцов) гибели животных не происходило ■• вследствие технической недостижимости смертельных концентраций. Испытанные уровни воздействия (56,0; 8Д; 0,8 мг/м3) вызвали в организме животных широкий спектр биологических реакций. Изменялось состояние нервной системы, о чём свидетельствовало увеличение скорости суммации..подпороговых импульсов и угнетение некоторых поведенческих реакций (тест "вставание"), изменение состояние гемодинамики в органах (лёгкие, селезёнка, печень). В лёгких и почках усиливались десквамативные процессы бронхиального и тубулярного эпителия. Изучение биохимических систем организма показало изменение состояния обменных процессов (рис.4 и 5). Со стороны белкового обмена отмечали изменения каталитической активности'ферментов (окислительно-восстановительных и гидролитических), а также варьирование аминокислотного (акси-пролин) и белкового состава плазмы (альбумины). Изменения липи--дного обмена характеризовались накоплением продуктов деструкции липидов, при этом внимание обращало усиление перекисного окисления липидов (свободные жирные кислоты, малоновый диальдегид). Изучение состояния углеводного обмена показало возможность изменения отдельных стадий окислительного и гликолитического превращений глюкозы вследствие изменения ферментативной активности (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа). С помощью однофакторного дисперсионного анализа изучали степень влияния вещества на выраженность найденных биологических эффектов. Установлена высокая степень влияния метацида гидро- . хлорида на переокисление липидов в мембранах. В меньшей степени отмечено влияние вещества на состояние ферментативных про-.. цессов, а также содержание белков плазмы. Доказан вклад веще.о-

Рис. г.

График зависимости выраженности смертельных эффектов от уровня воздействия метацида гидрохлорида при остром пероральном отравлении мышей (самок и самцов)

Рис.. Ъ.

График зависимости выраженности смертельных эффектов от уровня воздействия метацида гид-

рохлорида при остром пероральном отравлении

Рис. 4.

Состояние биохимических показателей крови в условиях острого ингаляционного отравления метацидом гидрохлоридом

— 56,0 мг/м"

— 8,1 мг/м° -0,8 мг/м3

Сроки оСсле;ованкя

Рис. 5.

оостояние гистохимических показателей е печени в условиях острого ингаляционного отравления метацидом гидрохлоридом

56,0 мг/м" 8,1 мг/м3

о.

а е-еа х з-

л ,

Ж'

со

мда - малоновый диальдегид;

гб^дг - глюкозо-б-фосфатдегидрогеназа;

нэжк - неэстерифицйрованные жирные кислоты;

оке - оксипролин;

альб - альбумин;

пер - пероксидаза;

едг - сукцинатдегидрогеназа;

лдг - лактатдегидрогеназа;

щф - щелочная фосфатаза;

кф - кислая пюсФатаза;

гли - гликоген.'

тва в развитие функциональной неустойчивости нервной системы.

В качестве, реакций, имевших для организма токсическое значение в условиях однократного ингаляционного отравления животных, рассматривались функциональные нарушения нервной системы; клеточные десквамативные процессы в лёгких и почках; мем-браноповрежданцее действие; угнетение ферментативных процессов, отразившихся на эффективности антиперекисной защиты, гликолиза, лимоннокислого цикла, гидролитических превращениях фоофорных эфиров. Наличие прямой количественной зависимости "доза-эффект" способствовали выбору порога острого ингаляционного действия метацида гидрохлорида на уровне концентрации 8,1 мг/м3. Зона острого ингаляционного действия, вычисленная отношением г

составила значение больше 54. По данным параметрам в соответствии с "Классификацией опасности промышленных химических соединений" метацид гидрохлорид при остром ингаляционном отравлении характеризовался мало токсичным веществом и относился к 4 классу опасности?

В условиях подострого перорального отравления белых бео-породных крыс (самок) метацидом гидрохлоридом в дозах 54 и 27 мг/кг гибели животных не происходило, что указывало на отсутствие материальной кумуляции вещества. Действие его на организм отличалось политропностью. Точками приложения действия яда следует считать нервную систему, систему периферической крови, печень, почки'; В пользу чувствительности нервной системы свидетельствовали изменение способности нейронов к суммации подпоро-говых импульсов, нестабильность поведенческих реакций, наличие в органах гемодинамических расстр^йотр, признаки воспалительной реакции (СОЭ, лейкоцитоз). В периферической крови отмечали функциональные нарушения клеток крови в виде биохимических изменений, изменения белкового-состава плазмы. В печени гемососу-дистые расстройства в виде очагов полнокровия синусоидов и центральных вен сочетались с изменениями некоторых биохимических показателей. В почках в корковом слое наблюдали дистрофически измененный канальцевый эпителий.'Биохимические эффекты вещества характеризовались дезорганизацией ферментативных процессов (рис;б). Отмечена недостаточность антиперекисной защиты (перок-сидаза), нарушение функции пентозного цикла (глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа), изменение окислительных превращений в цикле. Кребса (сукцинатдегидрогеназа). Изменения в содержании белков

Рис.6.

Состояние биохимических показателей в биологических жидкостях в условиях подострого перораль-ного отравления метацидом гидрохлоридом

ш

03 О 8 К Ж

е-1 аз

О ЕС

аз х

3 ч аз аз а я

>,

к

X

к

х аз

4 х т ж

аз

п) в

ч л

х ж

О аз

й

160

Состояние биохимических показателей в .биологических жидкостях в условиях хронического ингаляционного отравления метацидом гидрохлоридом

мпя

4-аш

'-л .....,-

I месяц

-лп

С<ч|г1£дгСб^щ^ 2 месяц ••

иесяк

Сроки обследования

-1 О ~ 2,9 мг/м~

----> Г» - 0,5 мг/м"3

-----, О - 0,06 мг/к3

мда - малоновыи диальдегид; нзжк - незстери^ицирснанные

жирные кислоты: /-лп - Я-липопротеиды; альб -'альбумины; аст - аспартатаминотранс^ераза; гбфдг - глюкозо-б-^ос^атдегид-

рогеназа; 4-аап - 4-аминоантипирин; тс - тиосоединения; бел - белок.

шхазмы (альбумины) сочетались с усилившимся распадом белков (тиосоединения)г Имело место-уоиление перекионого окисления ли-пидов (малоновый диальдегид), сила влияния вещества на выраженность данного' эффекта вновь оказалась наиболее высокой'. Это в условиях многократного воздействия способствовало появлению признаков повреждения мембран (выход в плазму крови аспартата-минотрансферазы), развитию дистрофических и некротических изменений в паренхиме печени и почек, что, в свою очередь, отразило способность метацида гидрохлорида к функциональной кумуляции. Последнее подтверждала установленная в условиях заданного воздействия щуплая количественная зависимость выраженности биологической активности вещества от уровня и продолжительности отрав--• ления.

С учётом сказанного, токсикологическое значение для организма 'могли иметь функциональные нарушения нервной системы; воспалительные, дистрофические и некротические процессы, мембра-ноповреэдавдее действие, усиление белкового распада, угнетение ферментативной активности, отразившейся на эффективности анти-перекисной защиты, пентозного цикла. Выражены приспособительные процессы, например, усиленное расходование гликогена в сочетании с повышенной интенсивностью окислительных превращений в цикле Кребса, пентозном цикле,.усиление активности процессов биотрансформации в печени;- В совокупности происходившие процессы позволяли оценить состояние организма в условиях подострого перорального отравления метацидом гидрохлоридом как состояние компенсированной адаптации.

В условиях хронического ингаляционного отравления белых ■ беспородных крыс (самок и самцов) метацидом гидрохлоридом в концентрациях 2,9; 0,5; 0,06 мг/м3 реакции организма вновь отразили политропность действия вещества. Реакции со стороны нервной системы проявились в виде изменённой способности нейронов к суммации подпороговых импульсов; нарушении, основанной на ориентировочно-безусловном рефлексе, поведенческой,деятельности; усилении возбудимости и агрессивности животных. В периферической крови прослеживали тенденцию к анемии, разнонаправленные и кратковременные- количественные изменения грануло- и агранулоци-тов. В лёгких описывали плазморрагии и катарально-дескваматив-ные процессы бронхиального эпителия, в печени - сочетание реге-

неративных и дистрофических процессов в паренхиме, в почках -локальные мелкоочаговые некрозы паренхимы в корковом слое. Со стороны биохимических систем отмечали активацию системы микро-сомальных моноокоигеназ, усилившееся переокисление липидов, повышенный распад белков, варьирование каталитической активности ферментов, отразившегося на со<$ознии пентозного цикла, гликолиза, лимоннокислого цикла (рис.7). Использованием дисперсионного анализа показана высокая степень влияния вещества на усиление перекисного окисления липидов. Особенностью этого эффекта в условиях хронического ингаляционного отравления явилось иницииро- -вание его к концу 3 месяца воздействия, что могло объясняться истощением антиоксидантных систем организма, отразившей способ-' ность вещества к функциональной кумуляции. Кумулятивные свойства метацида гидрохлорида проявились также в виде некоторых морфологических изменений, например, выраженности десквамативно-атрофических процессов бронхиального эпителия, признаков дистрофических и некротических изменений в паренхиме и почек.

Учитывая высокую биологическую активность метацида гидрохлорида в условиях хронического ингаляционного поступления в организм животных, в качестве токсических реакций рассматривалось нарушение функционального состояния нервной системы, обусловившее расстройство центральной регуляции, а также некоторых видов поведенческой деятельности; усиление сосудистой проницаемости; катарально-десквамативные, дистрофические и некротические процессы; повышенный распад белков. В большей степени эти эффекты проявились при максимальном уровне воздействия. Вместе с тем, некоторые реакции имели для организма приспособительное значение, например, усиление биотраноформации ксенобиотика, повысившийся уровень окислительных и гликолитических превращений. С учётом сказанного, порог хронического ингаляционного-действия метацида гидрохлорида рекомендован на уровне 2,9 мг/м3. Величина зоны хронического ингаляционного действия , вычисленная отношением — и равная 2,7, свидетельствовала о наличии у вещества выраженной способности к функциональной кумуляции. По данным параметрам в соответствии с "Классификацией опасности промышленных химических соединений" метацид гидрохлорид при хроническом ингаляционном отравлении являлся умеренно токсичным веществом и относился к 3 классу опасности.

При многократном нанесении на кожу метавдца гидрохлорида в дозе,-'не вызвавшей в предварительных исследованиях у белых беспородных крыс (самок и самцов) местных реакций, выявлена способность вещества к резорбции. В пользу этого свидетельствовали реакции организма в виде усиления перекисного окисления липидов, а также повышенного белкового распада;

Таким образом, в проведённых исследованиях метацид гидрохлорид оказывал общетоксическое действие на организм. Оно проявилось в виде непосредственных и опосредованных биологических эффектов, реализовавшихся на различных структурно-функциональных уровнях. Характерными биологическими реакциями, лежавшими в основе токсических эффектов, являлись усиление перекисного окисления липидов, изменение каталитической активности-ферментов, повышенный распад белков, нарушение сосудистой проницаемости, гемодинамические расстройства, изменение функционального состояния нервной системы; Следствием их явилось повреждение биологических мембран; нарушение некоторых метаболических реакций, например, в механизме антиперекисной защиты, гликолиза, гекса*-.зомонофосфатного шунта, лимоннокислого цикла, гидролитических превращений, фосфорных эфиров органических веществ; дистрофические, некротические, катарально-десквамативные процессы; нарушение центральной регуляции, а также некоторых видов поведенческой деятельности; В целом биологические реакции при разных режимах воздействия имели однотипный характер, в то же время выраженность их варьировала, так как прямо зависела от уровня и продолжительности воздействия. Проявленные биологические свойства метацида гидрохлорида во многом совпадали с описанными в литературе свойствами других изучавшихся гуанидинсодернащих веществ ( ßaint P.P. -, 1990; CaUahoti Ä*. • , 1989; CKafko C.g., 1982; Cohtou , 1968; te p- y 1987; JlfüHStatL ,

1980; Mofi A, etat. t 1987). 5то подтверждало ранее высказанное предположение, что биологические особенности метацида гидрохлорида во многом определялись-входящей в его состав высокореакционной гуанидиновой группой.

Установлено выраженное раздражающее действие вещества на слизистую глаз кроликов (кератит), умеренно выраженное раздражающее действие на кожу свинок (эритематозно-отёчный дерматит), раздражение дыхательных путей, способствующее, функциональным

нарушениям. Однако вещество не являлось избирательно действующим раздражающим ядом, так как зона раздражающего действия была больше I.

При исследовании сенсибилизирующих свойств метацида гидрохлорида показано отсутствие достоверных различий между подопытной и контрольной группами морских свинок. В то же время у небольшой части подопытных животных отмечали развитие повышенной чувствительности, что свидетельствует о слабо выраженных сенсибилизирующих свойствах вещества.

При исследовании мутагенных. свойств метацида гидрохлорида в тесте Эймса на микроорганизмах, а также при субхроническом отравлении линейных мышей с последующим анализом полихромато-фильных эритроцитов результаты исследования свидетельствовали о невыраженности у вещества' мутагенной активности;"

Изучение эмбриотоксического действия метацида гидрохлорида после ингаляционного отравления крыо-самок на протяжении всего периода беременности с'последующим изучением эмбрионального материала и потомства свидетельствовало об отсутствии эбриотокси-ческих свойств вещества.

Информацияполученная при экспериментальном исследовании токсических свойств метацида гидрохлорида (табл.1), способствовала выбору коэффициента запаса, равного 2 и дальнейшему общепринятому расчёту предельно допустимой концентрации вещества в воздухе рабочей зоны: Х'пСек ЛДК в возд. раб. зоны = Коэф.зап. = 2,ЛГ//м

Предельно допустимая концентрация метацида гидрохлорида в воздухе рабочей зоны составила 2,0 мг/м3 с отметкой (+) (опасно при попадании в глаза, на кожу). В соответствии■с "Классификацией опасности промышленных химических соединений" по данному параметру метацид гидрохлорид является умеренно токсичным веществом и относится-к 3 классу опасности.

На основе полученных экспериментальных данных нами проанализированы возможные аспекты механизма действия метацида гидрохлорида. Одним из них, вносившим существенный вклад в развитие интоксикации, являлось повреждение биологических мембран вследствие усиления переокисления липидов. Результаты исследований свидетельствовали о его высоком уровне при различных условиях интоксикации метацидом гидрохлоридом. По аналогии с

Таблица I

с

Классификация опасности ыетацида гидрохлорида в условиях экспериментального воздействия

Условия воздействия Характеристика токсических Класс опасност свойств и параметры токсикометрии

Исследование общетокеического действия вещества

Острое пероральное отравление Д1сп(крысы-самки) - 540мг/кг Мел (крысы-самцы) - 700мг/кг Д1сп (мыши-самки) 370мг/кг ДХ^д(мыши-самцы)-•620мг/кг 3 класс опасности (умеренно опасное)

Острое 'ингаляционное отравление ¿т^г 8.1 мг/м3 4 класс оп ности(мало токсичное)

Подострое пероральное отравление Обладает способностью к функциональной кумухяпии

Хроническое ингаляционное о.травлекие Зил^т 2,9 мг/м 2,7 Ооладает способностью к функциональной кумухяпии 3 класс оп ности (уме но токенчн

Кожно-резорбтивкое отравление Обладает способностью к резорбции

Исследование раз дражадщеге-. действия вещества

Накожные аппликации

Внесение в глаз

Острое ингаляционное отравление

Эритематозйо-отёчный дерматит Обладает вы Кератит

¡¿щ? 56,0 мг/м3 1

ныыи р&здра ми свойства но не являе избиратель?: ствутощим ра жающим ядру

Исследование сенсибилизирующих свойств вещества

Накожные аппликации Достоверные различия по резуль-^ Слабо выра с последующим введе- татаы внутрикожных проб и аллер-ные сенсиС нием разрешающей дозы гологических реакции (а отсут-зирующие

ствовали, однако у части живот- .ства ных отмечали развитие повышенной _чувствительности к веществу _

_Исследование мутагенной активности вещества_

Тест Эймса на микроорганизмах Микроядерный тест на мышах_

Мутагенные ства отсут вали

Исследование эмбриотоксического действия вещества

Ингаляционное отравление на уровне пороговой концентрации по общетоксическому эФЬекту_

Эмбриотокс кие свойс^

0тсутств01

изучавшимися ранее гуанидинсодержащими веществами мы могли предположить, что этот эффект мог происходить вследствие повреждения в мембранах стабильности липо-протеидных комплексов, обусловленного способностью гуанидиновой группы к образованию сильных водородных связей (Ханштейн и Хатефи, 1975). Определённый вклад в развитие свободно-радикальных процессов вносило генерирование активных радикалов. Таким радикалом мог быть супероксид-анион-радикал, генерирующийся в системе детоксикации ядов в печени на цитохромё Р-450, осуществляющем биотраноформацию ксенобиотиков. Высокая реакционная способность этого радикала позволяет ему быть одновременно и окислителем- и восстановителем, то есть активно вмешиваться в биохимические процессы в клетке, приводя их.к дезорганизации. В физиологических условиях супероксид-анион-радикалы с помощью фермента супероксидцисмутазы превращаются в перекись водорода, которая утилизируется пероксидаза-ми. Интоксикации метацидом гидрохлоридом протекали, сопровождаясь снижением пероксидазной активности. Это неизбежно должно иметь своим следствием угнетение процессов превращения образующейся перекиси в воду. Таким путём создавались условия для реакции Хабера-Вайса между супероксид-анион-радикалами и накапливающейся перекисью водорода (ЗклЬтгА. с1 а£. , 1978):

°2 + Н2°2-"°2 + ~0Н + *0Н

Образующийся в ходе реакции гидроксил-радикал (ОН*) является одной из наиболее активных форм кислорода и, как правило, служит непосредственным инициатором свободно-радикальных процессов перекисного окисления липидов .в мембранных структурах клетки.

Таким образом, в развивающейся интоксикации метацидом гидрохлоридом первичное действие вещества могло реализовываться в виде повреждения биологических мембран вследствие усиления перекисного окисления липидов, что могло происходить при нарушении стабильности липо-протеидкых комплексов, а также генерировании активных радикалов (табл.2). ■

Наряду с реакциями, развивающимися .на молекулярном уровне, в патогенезе интоксикации определённую роль играли системные реакции организма, обусловленные функциональными нарушениями нервной системы. В литературных сообщениях ряда авторов ми. &., 1980; с1аС., 1907) подчёркивалась способность гуани-

диновых веществ оказывать токсическое действие на состояние

Таблица 2

Метацид гидрохлорид

Возможная схема некоторых аспектов механизма действия метацида гидрохлорида

______ Л

Метаболизм и(или) активация пот- ^

реоления Оо 2 тканях

Флаво-протеид

' гёмо-"

протеид

'изиологический путь

Нарушение

стабильности

ЛПК

Реакция Хабера-Вайса:

_-.Ж_

¿дологические мемОраны

СРД.тт о Перок- гт п „-силаза н2

патология

Повреждение процессов синтеза Гет

Перекисное окисление ли-пидов, деградация мембран

Дезорганизация | окислительно-восста-.новительных и гидро-литических.реакций

Усиление катаболи-ческих процессяв

Нарушение функций

нервной "системы (изменение состояния процессов центральной регуляции и поведенческой деятельности)

Функциональные нарушения дыхательной системы (повреждение аэро-$пителиально£о и азоогемати-ческого барьеров)

Гипоксия тканей

функциональные нарушения в периферической крови Хгемолиз усиление сосудистой проницаемости, изменение белког вого состава

Изменение состояния иммунореактив-ности

Функциональные нарушения в печени (дистрофические изменения в паренхиме, гемодинами-чески<з нарушения

Функциональные нарушения в почках (дистрофические из-некротические изменения в паренхиме, нарушение ген¿динамики)

Изменение состояния обменных процессов

/

нервной системы путём блокирования ГАМК-рецепторов и ингибиро-вания ацетилхолинэстеразы, а также повреждения мембран нервных клеток вследствие усиления перекионого окисления липидов. В наших исследованиях функциональные нарушения нервной системы проявились в виде изменения способности нейронов к суммации подпорого-вых импульсов; нарушении некоторых видов поведенческой деятельности, например, основанных на ориентировочно-безусловном рефлексе; дисбалансе процессов возбуждения и торможения. Это являлось неблагоприятным фактором при осуществлении высшей нервной деятельности, а также процессов центральной регуляции. Последнее проявилось в виде опосредованных нарушений гомеоста-за (кратковременные и разнонаправленные изменения морфологического состава периферической крови), патологических висцеральных рефлексов (расстройства гемодинамики).

Вцё одним-важным патогенетическим фактором при интоксикации метацидом гндрохлоридом являлось развитие в организме гипоксии. Этому способствовали расстройства кровообращения, обусловленные снижением эффективности центральной регуляции; функциональные нарушения эритроцитов, проявившиеся в виде биохимических изменений; повреждения аэрогематкческого барьера, имевшиеся при некоторых условиях экспериментального воздействия. Эти процессы, ухудшая транспорт кислорода в ткани, негативно влияли на трофику тканей.

"В целом проявленные патогенетические реакции, включавшие-повреждение биологических мембран, недостаточность интегра-гивных и транспортных систем организма, свидетельствовали о нарушении клеточных и внеклеточных механизмов регуляции метаболических процессов. Следствием этого являлось ухудшение трофики тканей, что мы могли наблюдать в виде дистрофических, некротических, десквамативных процессов. В конечном счёте происходившее в результате этих реакций нарушение функции легло в основу политропности действия метацида гидрохлорида. Учитывая, что биологические особенности вещества были типичны для соединений гуанидинового ряда, мы полагали, что изложенные представления о механизме интоксикации метацидом гидрохлоридом в определенной степени могли дополнить известные сведения о патогенезе действия гуанидиновых соединений.

ВЫВОДЫ

. I. Условия труда рабочих производства метацида гидрохлорида с гигиенической точки зрения являются максимально вредными и опасными (3 степень вредности).

2. Метацид-гидрохлорид характеризуется высокой биологической активностью. Она проявилась в виде усиления перекисного окэдзления липидов, изменения каталитической активности ферментов, повышенного распада белков, усиления сосудистой проницаемости / нарушений гемодинамики, функциональных реакций нервной-системы и была- типичной для класса гуанидинсодержащих веществ.

■ 3. Метацид гидрохлорид обладает ■ общетоксическим и раздражающим действием. Выраженность токсических эффектов прямо зависела от уровня и продолжительности воздействия. Кумулятивные свойства проявились в виде функциональной кумуляции. "

4. Общетоксическое действие вещества характеризовалось функциональными нарушениями со стороны нервной системы, системы крови, лёгких, печени, почек. В основе их лежали повреждение мембран; дезорганизация окислительно-восстановительных и гидролитических процессов; усиление катаболических реакций белков; дистрофические, некротические,;десквамативные процессы; повышение сосудистой проницаемости; гемодинамические расстройства.

5. Раздражающее действие проявилось в виде кератита, эри'' тематозно-отёчного дерматита, функциональных нарушений дыхательной системы. Однако, вещество не являлось избирательно действующим раздражающим ядом, так как зона раздражающего действия была больше I.

6. Сенсибилизирующие свойства имели слабую выраженность, проявляясь у небольшой части подопытных животных в виде повышенной чувствительности к веществу;

7. Мутагенная активность и эмбриотоксические свойства при исследованных режимах воздействия не установлены.

8. Учитывая политропность действия метацида гидрохлорида, в 'патогенезе интоксикации особое значение придавали мембрано-повреждающему действию вещества, нарушению центральных регулирующих влияний, развитию гипоксии.

9. В основе свободно-радикальных процессов перекисного окисления липидов может лежать повреждение липо-протеидных комплексов в мембранных структурах клетки, а также генерирование активных радикалов, происходившее в условиях нарушенных метаболических процессов по механизму реакции Хабера-Вайса;

СПИСОК РАБОТ, О ПУЕЯИЮ ВАННЫХ II) ТШЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Биохимические механизмы защиты организма от токсического действия полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида; //Материалы симпозиума по экологии и токсикологии. Сборник тезисов "Проблемы токсикологии и прикладной экологии".-Ленинград,1991-63 стр.

2. Оцннка токсичности ПГМГТХ в условиях острого отравления животных. //Сборник тезисов докладов 3 Объединённой научной сессии всех НИИ и ВУЗов медико-биологического профиля г.Иркутска "Последствия и прогноз взаимодействия человека с окружающей средой". - Иркутск, 1992.- стр.49.

3. Исследование сенсибилизирующих свойство новых антимикробных препаратов, //сборник тезисов докладов 3 Объединённой -научной сессии всех НИИ и ВУЗов медико-биологического профиля г.Иркутска "Последствия и прогноз взаимодействия человека с окружающей средой". - Иркутск, 1992. - стр.49.

4. Экспериментальное изучение раздражающих свойств метацида. //Сборник тезисов докладов "Современные проблемы и методические подходы изучения влияния факторов производственной и окружающей среды на здоровье человека". - Ангарск, 1993. - 240 стр.

5. Исследование общетоксического действия метацида в'эксперименте. //сборник тезисов докладов "Современные проблемы и методические подходы изучения влияния факторов производственной и окружающей среды на здоровье человека". - Ангарск, 1993. -242 стр.

6. К оценке опасности полигексаметиленгуанидин гидрохлори--да - нового антисептического препарата. //Бюллетень 00 РАМН.-Новосибирск, 1994г. (в печати).