Експрес-оцінка хімічних факторів водного та повітряного середовища на підставі еритроцитарної моделі - Автореферат

Результати гігієнічних та екологічних спостережень за станом забруднення головних обєктів навколишнього середовища (повітря, води та грунту) в Україні свідчать, що ситуація може бути кваліфікована як екстремальна (Кундієв Ю.І., Гончарук Є.Г. та ін., 1995). Сучасні підходи до гігієнічної оцінки якості середовища вимагають включення до системи гігієнічного контролю великої кількості різноманітних біоіндикаторів, використання біотестування. Зростання антропогенного навантаження на джерела водопостачання, низька ефективність роботи водопровідних очисних споруд, часто незадовільний стан систем розподілу води обумовлюють необхідність пошуку альтернативних рішень забезпечення населення нашої країни якісною водою та її гігієнічної оцінки на різних етапах водопідготовки (Волощенко О.И„ Прокопов В.А. и др., 1991; Прокопов В.А., Тетенева И.А. и др., 1995). Удосконалення еритроцитарних тестів для гігієнічної оцінки хімічних факторів навколишнього середовища з використанням математичного моделювання сприятиме оптимізації методів токсикологічних досліджень, що є актуальним для токсикології та гігієни. Визначити закономірності ізольованої дії (залежності "час - ефект" та "концентрація - ефект") деяких хімічних факторів навколишнього середовища (продуктів хлорування та озонування води, органічних розчинників, солей важких металів) на гемотоксичність з використанням еритроцитарної моделі in vitro.Були використані наступні методики: визначення кислотної резистентності еритроцитів (Базарнова М.А 1982), визначення вмісту окси-, дезокси-та метгемоглобіну (Кушаковский М.С., 1968; Benesch R.Е., Benesch R.Е., Yung S., 1973), напівкількісне дослідження мутагенності хімічних речовин (Ames et al., 1973) з використанням двох тест-штамів Salmonella typhymurium (ТА 100 і ТА 98) та печінкової фракції 8-9, отриманої від 6 самців щурів лінії Вістар. В цілому досліджено 19 хімічних речовин, які були переважно водними або убіквітарними забруднювачами (ацетат свинцю, бензальдегід, бензол, біхромат калію (БК), бутанол-І, гідрохінон, дихлоретан, монохлороцтова кислота (МХО), нітрат свинцю, нітрат церію, оцтова кислота (ОК), селеніт натрію, тетрахлорид вуглецю (ТХВ), фенол, формальдегід, фурфурол, хлоралгідрат, хлорид лантану, хлорид стронцію), 7 типів проб води, котрі були одержані на різних етапах водопідготовки (вихідна вода (ВВ), хлорування (дози активного хлору 5 мг/л та 10 мг/л), озонування (дози озону 4,25 мг/л та 6 мг/л), відстоювання, фільтрація, вторинне озонування та вторинне хлорування), 6 типів проб аерозольної частини атмосферного повітря міст України (Донецьк, Маріуполь, Рівне, Севастополь, Сєверодонецьк, Суми). На підготовчому етапі досліджень була визначена оптимальна концентрація гемолітичного розчину (0,0001 н НСІ) та проведені експерименти з вивчення можливої дії ДМСО (в концентраціях 5, 10, 15, 20, 25та 30мкл/л), котрий є розчинником проб води та повітря, на процес гемолізу еритроцитів. Показник часу 50%-го гемолізу для речовин цієї групи був або суттєво більшим за контрольний (наприклад, для нітрату свинцю у концентраціях 4 мг/мл (3 хв), 2 мг/мл (3,97 хв), 1 мг/мл (3,585 хв) контроль (1,76 хв)) або взагалі не міг бути визначений (Див. Найбільша вираженість цього ефекту спостерігалася при використанні дози активного хлору 5 мг/л (проба 2-вихідна вода (ВВ) 5 мг/л активного хлору), котра майже вдвічі прискорювала гемоліз еритроцитів (Т50 - 1,6 хв; проба 1 - 2,51хв, контроль - 3,1 хв), тоді як доза 10 мг/л активного хлору - проба 3 (Т50 - 1,9 хв) та озонування (проба 4 - ВВ 4,25 мг/л озону, Т50 = 2,21 хв; проба 5 - ВВ 6 мг/л озону, Т50 = 2,46 хв) були менш токсичними.Випробувані у роботі методи визначення кислотної резистентності еритроцитів та вмісту окси-, дезокси-та метгемоглобіну дозволяють дати порівняльну експрес-оцінку гемотоксичності індивідуальних хімічних речовин-забруднювачів і проб водного та повітряного середовища невідомого складу. Були розраховані інтегральні показники гемолізу та виявлена математична залежність їх від концентрації. При позитивному типі реагування (бензальдегід, монохлороцтова та оцтова кислоти, фенол, формальдегід, фурфурол) домінує процес безпосереднього руйнування еритроцитарної мембрани з подальшим виходом вмісту клітини назовні. При негативному типі (ацетат свинцю, бензол, бутанол-1, гідрохінон, дихлоретан, нітрат свинцю, селеніт натрію, тетрахлористий вуглець, хлорид стронцію) гемоліз клітин відсутній та, можливо, має місце процес ущільнення мембран еритроцитів. При нейтральному (біхромат калію, нітрат церію, хлоралгідрат, хлорид лантану) спостерігається відсутність явних ознак впливу на гемоліз еритроцитів у порівнянні з контролем.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

1. Випробувані у роботі методи визначення кислотної резистентності еритроцитів та вмісту окси-, дезокси- та метгемоглобіну дозволяють дати порівняльну експрес-оцінку гемотоксичності індивідуальних хімічних речовин-забруднювачів і проб водного та повітряного середовища невідомого складу.

2. Були розраховані інтегральні показники гемолізу та виявлена математична залежність їх від концентрації. Встановлено існування трьох типів залежності резистентності еритроцитів від концентрації хімічної речовини (позитивного, негативного та нейтрального), котрі звязані з різними механізмами дії. При позитивному типі реагування (бензальдегід, монохлороцтова та оцтова кислоти, фенол, формальдегід, фурфурол) домінує процес безпосереднього руйнування еритроцитарної мембрани з подальшим виходом вмісту клітини назовні. При негативному типі (ацетат свинцю, бензол, бутанол-1, гідрохінон, дихлоретан, нітрат свинцю, селеніт натрію, тетрахлористий вуглець, хлорид стронцію) гемоліз клітин відсутній та, можливо, має місце процес ущільнення мембран еритроцитів. При нейтральному (біхромат калію, нітрат церію, хлоралгідрат, хлорид лантану) спостерігається відсутність явних ознак впливу на гемоліз еритроцитів у порівнянні з контролем. Визначення вмісту лігандних форм гемоглобіну доповнює визначення кислотної резистентності еритроцитів при вивченні гемотоксичності хімічних забруднювачів. Особливо це має значення для солей важких металів, котрі, за даними нашого дослідження, здатні гальмували процес гемолізу еритроцитів.

3. Доведені зміни гемотоксичності та потенційної мутагенності води в залежності від стадії водопідготовки (на прикладі питної води, що отримана із Київського водопроводу у літній період 1996 року). При хлоруванні питної води у дозі 5 мг/л активного хлору показники гемотоксичності були максимальними (вірогідне перевищення контролю майже вдвічі), рівень мутагенності за тестом Еймса у 11,5 разів перевищував контроль.

4. Озонування питної води (яка була отримана із Київського водопроводу у літній період 1996 року) поліпшувало показники гемотоксичності та потенційної мутагенності у порівнянні із хлоруванням. Використання озону для знезаражування зменшувало рівень гемотоксичності води у 1,5 рази та її потенційну мутагенність у 3,8 рази у порівнянні із хлоруванням.

5. За результатами досліджень гемотоксичності проб атмосферного повітря 6 міст України (Донецьк, Сєверодонецьк, Рівне, Маріуполь, Суми, Севастополь) найбільш несприятливим виявилось повітря міст Маріуполя (показники гемолізу у 1,4 рази перевищували контроль). Донецька ( у 1,3 рази), Сєвєродонецька (у 1,2 рази). Показники гемолізу проби аерозольної частини повітря міста Севастополь відповідали контрольним.

6. За допомогою розробленої нами методики розрахунку параметрів гемотоксичності речовин-забруднювачів води та повітря були встановлені їх мінімальні гемолітичні концентрації, які можуть бути використані як допоміжні характеристики при гігієнічній оцінці речовин з явним гемолізуючим ефектом.

1. Слюсаренко А.В., Дуган А.М. Корреляция между общей токсичностью и потенциальной мутагенностью на примере исследования проб воды из Днепровского водопровода // Доклады академии наук. - 1998. - № 11. - С. 187 - 191.

2. Слюсаренко А.В. Исследование закономерностей изолированного действия приоритетных водных и воздушных загрязнителей на моделях системы крови // Проблеми екологічної медичної генетики і клінічної імунології. Збірник наукових праць. Вип. 3. - Луганск, 1997. - С. 151-155.

3. Слюсаренко А.В., Дуган А.М. Оценка общей токсичности и потенциальной мутагенности на примере исследований проб воды из Днепровского водопровода // Вісник проблем біології і медицини. - 1998. - Вип. 19. - С. 100 - 105.

4. Слюсаренко А.В. Использование эритроцитарной модели для гигиенической характеристики приоритетных веществ-загрязнителей воды и воздуха // Гигиена населенных мест. Сборник научных трудов Научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. А.Н.Марзеева и Центра медицинской генетики. - Киев. - 1998. - С.362 - 366.

5. Слюсаренко А.В., Елизаров В.А. Прогнозирование токсикологических параметров веществ на основе метода определения скорости гемолиза эритроцитов и математического моделирования // Вісник проблем біології і медицини. - 1998. -Вип. 19. - С. 105 - 108.

6. Слюсаренко А.В. К вопросу о закономерностях изолированного действия приоритетных загрязнителей водной и воздушной среды на моделях системы крови // Галицький лікарський вісник. - 1998. - №1, Т. 5.- С. 72 - 75.

7. Слюсаренко А.В. Оценка общетоксического действия водных загрязнителей на моделях системы крови //Актуальные вопросы гигиены окружающей среды. Сборник научных трудов Научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. А.Н.Марзеева. - Киев. - 1995. - С. 150-153.

8. Слюсаренко Г. В. Біотестування загальнотоксичної безпеки на моделях крові // Тези доповідей XIII зїзду гігієністів України "Пріоритетні проблеми гігієнічної науки, медичної екології, санітарної практики та охорони здоровя". - Київ: Академія медичних наук України, Наукове товариство гігієністів України. - 1995. -С. 190