Западно-Казахстанский государственный медицинский университет имени Марата Оспанова мз рк мамырбаев А. А. Токсикология хрома и его соединений актобе-2012
|
|
Скачать 3.42 Mb.
|
|
Мутагенное и канцерогенное действие Эмбриотропное и гонадотропное действие |
| Глава 6. Отдаленные эффекты действия хрома и его соединений Изучение отдаленных эффектов самых разнообразных химических веществ – необходимый этап исследований при их токсикоментрии. Экспериментальное изучение отдаленных последствий влияния химических соединений на организм является обязательным элементом токсикологической оценки новых химических веществ. Оно является важным также для уже известных соединений, если существуют экспериментальные и клинико-статистические данные о возможном развитии специфических эффектов в отдаленные сроки, или если с ними контактируют большие контингенты, а надежные данные о безопасности в указанном отношении уровней содержания их во внешней среде отсутствуют. В указанном аспекте для хрома и его соединений изучение отдаленных эффектов и накопление соответствующего экспериментального материала весьма актуальная проблема. Методы, известные в общей онкологии, генетике, физиологии, морфологии, эмбриологии, биохимии, молекулярной биологии достаточно широко используются при изучении отдаленных эффектов. В то же время практические задачи профилактической токсикологии, касающиеся установления минимально эффективных уровней воздействия и необходимость прогнозирования отдельных видов отдаленных эффектов для человека не только по качественным, но и количественным критериям, вносят существенные коррективы в методологию экспериментального изучения отдаленных эффектов. Исследования этих эффектов рекомендуется проводить на уровне порогов острого и хронического действия, а в ряде случаев – подпороговых уровней. Для обоснования безвредных уровней содержания химических соединений, обладающих отдаленными эффектами в объектах окружающей среды, необходимо определить избирательность (специфичность) действия. В свою очередь, мера избирательности (специфичности) действия определяется по величине зоны специфического действия, то есть по отношению порога интегрального действия (острого хронического) к порогу специфического действия (мутагенного, канцерогенного, эмбриотропного, гонадотропного). Величина данного показателя (зона специфического действия) положена в основу классификации промышленных ядов по отдаленным, в том числе мутагенным, эффектам [72]. Согласно этой классификации выделяется 4 группы промышленных ядов: 1) чрезвычайно опасные с величиной зоны специфического действия более 100 и рекомендуемым коэффициентом запасом 100; 2) высокоопасные с зоной специфического действия от 10 до 100 и таким же коэффициентом запаса; 3) умеренно опасные с зоной от 1 до 10 и коэффициентом запаса до 10; 4) малоопасные с зоной от 0,1 до 1. Мутагенность соединения учитывается только в том случае, если порог по мутагенному эффекту был ниже порога по общетоксическим интегральным показателям. От этого зависит тактика изучения мутагенности: вещество испытывается в дозах на уровне порога, в 10 раз выше и в 10 и 100 раз ниже. ^ В 60-70 годах прошлого столетия были разработаны и стандартизованы методы учета мутаций в соматических и зародышевых клетках многих представителей живого мира и определена генетическая активность химических веществ разных классов и предназначения. Наиболее полно общие подходы к выявлению мутагенов, оценки их опасности для человека и принципам контроля за мутагенами в окружающей среде были рассмотрены Международной комиссией по защите от мутагенных и канцерогенных соединений. В докладах этой комиссии были определены роль вновь возникших мутаций в заболеваемости населения и стратегия изучения мутагенной активности химических соединений, рассмотрены подходы к контролю и ограничению контакта человека с мутагенами. Эксперты ВОЗ рекомендовали основы стратегии скрининга мутагенов среди вновь синтезированных химических веществ, рассмотрели основные методы и тест-системы оценки генотоксичности in vivo и in vitro, а также подходы к интерпретации результатов тестирования (ВОЗ, 1985). В то же время эти разработки имеют рекомендательный характер, поэтому системы оценки мутагенности в разных странах различаются, но в главном имеют много общего. Прежде всего, это наличие этапности исследований с разными задачами каждого этапа и соответственно разным набором используемых методов, позволяющее оптимально решить главную задачу – быстро и квалифицированно выявить мутагены и определить степень их опасности для соматических и зародышевых клеток человека. На первом этапе (этапе выявления мутагенов) используют вне экспериментальный прогноз, то есть анализируют результаты предшествующих исследований мутагенности, канцерогенности, тератогенности и других опасных биологических характеристик веществ, близких изучаемому веществу по химической структуре, физико-химическим параметрам и др. С целью первичного просеивания (скрининга) возможных мутагенов в экспериментах обычно используют краткосрочные тесты для учета генных мутаций для микроорганизмов (тест Эймса сальмонелла/микросомы), на плодовой мушке дрозофиле или в культуре клеток млекопитающих in vitro. В случае получения позитивных ответов, на втором этапе, вещество подвергается исследованию с использованием преимущественно методов учета мутаций на соматических и зародышевых клетках млекопитающих и человека. К этим методам относятся учет хромосомных аберраций в клетках костного мозга млекопитающих и клетках человека, микроядерный тест, учет доминантных летальных мутаций в зародышевых клетках мышей или крыс, транслокационный тест, учет индукции ДНК-повреждений и систем репарации в клетках человека или млекопитающих и другие методы, а также методы учета генных мутаций. Международная программа по оценке экспресс методов [258] показала, что нет отдельной тест-системы, которая бы имела достаточно высокий уровень надежности, чтобы могла быть использована одна без помощи других систем. Поэтому необходимо использовать комплекс тестов, чтобы избежать не только ошибочных отрицательных, но и ошибочных положительных результатов [259]. Указанное объясняется тем фактом, что большинство тест-систем определяет лишь один тип генетических повреждений у определенного штамма микробов, линии и типе клеток, обладающих специфическими особенностями функционального или морфологического состояния. Естественно поэтому, что на таких штаммах микробов или линиях клеток, имеющих своеобразный, зачастую извращенный метаболизм или патологию структуры, выявляются положительные результаты при изучении большинства химических соединений. Многоплановые и интересные научные сведения получены при изучении мутагенного действия соединений хрома на бактерии [260]. В работе применялись соединения Cr(VI) – хроматы натрия, калия, бихроматы калия, натрия, аммония и Cr(III) – хромово-калиевые квасцы, «сухой хромовый дубитель», сульфат и хлорид хрома в концентрации 100 до 104 М. Соли Cr(VI) в сублетальных (103,5 М) и летальных (103 М) концентрациях обладают выраженным генетическим эффектом: ингибируют процессы генетического обмена у бактерий при конъюгации, обладают poI-активностью, увеличивают частоту мутирования. В то же время Сr(VI) не активен в чашечных тестах на реверсии к протопрофности на амбер- и охремутантах эшерихий А2 и WWI. Ионы Сr(VI) индицируют у бактерий нерепарабельные и репарируемые ДНК – полимеразой предлетальные повреждения. Ионы Сr(VI) и Cr(III) во всех изученных концентрациях (102-104 М) оказались неактивными в качестве элементаров плазмин и конвертирующих фагов in vivo и in vitro. Соли Cr(III) при pH 7,0-9,0 малотоксичны для бактерий, не обладают poI- и иvг-активностью и не оказывают влияния на процессы генетического обмена у бактерий при конъюгации. Зависимость частоты доминантных летальных мутаций (ДЛМ) от концентрации бихромата калия и продолжительности экспозиции была показана в дальнейших исследованиях [261]. В качестве тест-объекта использован классический объект генетических исследований Д. melanogaster, линия Д-32, характеризующаяся максимально низким спонтанным уровнем мутации. Эксперименты поставлены по схеме, позволяющей регистрировать частоту ДЛМ в ряду поколений. В питательную среду бихромат калия добавлялся в концентрациях 0,2, 0,4, 0,8, 1,0, 2,0, 3,0 процентного водного раствора и учитывали частоту РЭЛ, ПЭЛ и общую частоту ДЛМ в течение 20, 30, 40 и более часов; определяли уровень выживаемости яиц в кладках для каждой концентрации. Анализ частоты индуцированных бихроматом калия ДЛМ, в первом поколении показывает статистически значимое увеличение частоты ДЛМ при всех изученных концентрациях бихромата калия по сравнению с уровнем контроля. Причем с увеличением концентрации хрома возрастает и частота ДЛМ. Повышение мутагенности бихромата калия коррелирует с продолжительностью экспозиции, в частности, через 144 часа после воздействия, выявлен максимальный мутагенный эффект. Выявлена также увеличенная частота мутаций в ряду последующих поколений. Исследования мутагенности хрома на Д. melanogaster методом ДЛМ, в аналогичных условиях опыта, показали, что при воздействии бихроматом калия мутагенный эффект оказывается в линейной зависимости от концентрации и экспозиции, а мутагенный эффект хлористого хрома оказывается в нелинейной зависимости [262]. При этом концентрационная зависимость мутагенного эффекта хлористого хрома в значительной степени варьирует от типа и состава питательной среды. В частности, при использовании в качестве питательной среды сахара мутагенный эффект хрома выявляется при более низких концентрациях, чем бихромата калия. Вместе с тем, отмечается эффект насыщения дозы, то есть при дальнейшем увеличении концентрации хрома не наблюдалось возрастания мутационного эффекта. Показано, что значительная доля спонтанного мутационного процесса обусловлена мобильными элементами, способных перемещаться в пределах генома клетки [263, 264]. На штаммах бактерий и плазмид (Еcoli C600 (pSA 2001) – (Rp4ts 12) : : Ap2 (Tп 1); MC 4100 lac : : Tп 9) была изучена возможность перемещения мобильных генетических элементов (транспозонов) при действии хрома. При этом ставилась задача изучить влияние бихромата калия на процесс индукции транспозиции и вырезания транспозонов Tп 1 и Тп 9. Использовали следующие концентрации бихромата калия – 3,0, 7,5, 15,0 мкг/мл [265]. Бихромат калия в концентрациях 7,5, 15,0 мкг/мл вызывает индукцию процесса транспозиции, что указывает на нарушение защитных механизмов клетки, ограничивающих частоту перемещения транспозонов. При обработке бихроматом калия (0,6% раствор бихромата калия; линия дрозофил – меллер-5 (М-5), низкомутабельная линия Д-32) мужских половых клеток на премейотической, мейотической и постмейотической стадиях сперматогенеза возникают, наряду с хромосомными и хроматидные, сцепленные с полом рецессивные летальные мутации [266]. Частота хроматидных мутаций во всех сериях опытов колеблется от 0,48% до 1,75% и она достоверно меньше частоты хромосомных мутаций (от 0,97% до 3,05%). В виду низкой мутабильности мушек дрозофил (линии Д-32), регистрируемая частота хромосомных и хроматидных мутаций в опытных образцах указывает на то, что почти все мутации индуцированы бихроматом калия. Поправка на спонтанную мутабильность практически не вносит больших изменений в результаты опытов. Изучение генотоксического потенциала солей хрома, молибдена, вольфрама на растительных тест-системах (Традесканция клона, Crepis capillaries L, Соя (Glycine max (L.) Merill)) выявило не только мутагенное действие, но и особенности изолированного и комбинированного влияния этих химических веществ. Проведенные исследования по тестированию солей тяжелых металлов на 3 растительных объектах установили наличие выраженного генотоксического эффекта у бихромата калия; анализ спектра хромосомных аберраций показал, что основную долю нарушений составляют одиночные и парные фрагменты. Несмотря на то, что каждая из тест-систем обладает различной чувствительностью, видо- и даже тканеспецифичностью, была установлена схожая картина изменений. Самой высокой генетической активностью среди этих тяжелых металлов обладает бихромат калия. В субтоксических концентрациях соли молибдата натрия и вольфрамата натрия оказывали модифицирующее действие, которое приводило к усилению мутагенной активности бихромата калия [267]. Исследование комбинированного мутагенного действия хрома и марганца на модели микробных мутаций также показало наличие модифицирующего действия этих металлов относительно друг друга [268]. Хромовый ангидрид, также как и бихроматы и монохроматы натрия и калия, способен индуцировать при поступлении в организм аберрации хромосом и приводить к изменению их числа [269]. Опыты были проведены на крысах, которым внутрибрюшинно вводился хромовый ангидрид в концентрациях 0,1, 1,0, 10,0 мг/кг. Исследование клеток костного мозга показало, что величина митотического индекса, при использованных концентрациях хромового ангидрида, практически не изменяется. Максимальная частота индуцированных хромом аберрантных клеток отмечается при концентрации 0,1 мг/кг, а при концентрации 1 мг/кг эти показатели заметно ниже. Основным типом аберрации хромосом являются одиночные фрагменты и единичные ацентрические кольца. Хромовый ангидрид заметно влияет и на частоту анеуплоидных клеток. Эти данные подтверждают наличие цитогенетической активности у хромового ангидрида. Высоким мутагенным потенциалом обладают, в основном, соединения Cr(VI), а соединения Cr(III) генетически малоактивны. В то же время, в производственных условиях возможно изменение их валентности, влекущее за собой усиление мутагенной опасности Cr(III) [20]. Способность хрома и его соединений к биоаккумуляции, возрастающее увеличение поступающих в организм доз хрома приводят к усилению их мутагенной активности [20]. Однократное внутрибрюшинное введение самцам мышей малых доз бихромата калия не индуцирует доминантные летальные мутации и хромосомные аберрации в клетках костного мозга. Однако, продолжительное (в течение 24 дней) введение той же дозы приводит к значительному увеличению числа доминантных летальных мутаций. Аналогично этому введение крысам бихромата калия (интратрахеально в дозе 1 мг/кг или с пищей по 0,2 мл 5% раствора) не вызывало мутагенного эффекта при однократном воздействии; при введении в течение года приводило к увеличению числа анеуплоидных клеток, хромосомных аберраций, вариациям в степени спирализации хромосом костного мозга [270, 271]. Вышеприведенные научные факты доказывают, что Cr(III), наряду с Cr(VI), способен оказывать мутагенное воздействие на клетки млекопитающих. Новый шаг в оценке генотоксичности Cr(III) был сделан в последующих работах, в которых было показано, что это химическое вещество приводит к изменениям со стороны соматических и зародышевых клеток, проявляющихся в виде внутрихромосомных структурных перестроек (сестринские хроматидные обмены) и хромосомных аберраций [272, 273]. Генотоксичность Cr(III) доказана также в опытах на тест-системах [274] и нарушениях процессов репликации ДНК [275], выполненных in vitro. При обследовании рабочих, контактирующих с хромом, выявлен повышенный уровень хромосомных нарушений (аберрации хромативного и обменного типов, разрывы хромосом в центромерном участке) в лейкоцитах периферической крови [271]. Цитогенетические исследования работающих, имеющих контакт с соединениями хрома разной валентности, показали, что уровень хромосомных аберраций в лейкоцитах периферической крови у них не отличался в зависимости от контакта с хромом разной валентности и значительно превышал контрольный [271, 276]. Повышение уровня хромосомных аномалий коррелировало с продолжительностью работы на данном предприятии. Обследования стажированных рабочих, контактирующих с хромом, выявило наличие колебаний в количестве клеток с аберрациями хромосом от 6,5% до 9,2%, причем среди них имели место как хромосомные (40%), так и хроматидные (60%) аберрации. Прямое цитогенетическое обследование рабочих показало, что все изученные соединения хрома (в том числе Cr(VI), Cr(III)) индуцируют аберрации хромосом, уровень которых прогрессивно нарастает с увеличением длительности контакта. Авторы высказывают точку зрения, что частота выявления хромосомных аберраций определяется, по-видимому, степенью кумуляции хрома в органах и тканях. Оценка сестринских хроматидных обменов (СХО) в лимфоцитах рабочих хромового производства показала, что количество СХО в клетках колебалось в профессиональных группах рабочих от 2 до 32, в контрольной – от 2 до 25. Показатели среднего числа СХО на клетку различались между индивидами в обеих группах и варьировали от 9,01 до 18,55 и от 8,07 до 9,38, соответственно. Общая частота СХО в группе рабочих достоверно превышает этот показатель в контрольной группе: 11,17 ± 0,54 СХО на клетку против 8,65 ± 0,49 [277]. Цитогенетический анализ выявил, что основными типами повреждения хромосом в опытной группе были одиночные и парные ацентрические фрагменты, редко встречались хроматидные и хромосомные обмены [278]. Среднее число сестринских хроматидных обменов на клетку в группе рабочих хромового завода составило 11,3, а в контрольной – 8,7. При сравнении частот хромосомных аберраций и СХО у каждого индивида обнаружено 4 варианта комбинации значений этих показателей: высокая частота хромосомных аберраций, как с высоким, так и низким уровнем СХО и, наоборот. Работами зарубежных авторов были изучены многие аспекты генотоксичности хрома и его соединений. На самых разнообразных тест-системах была показана не только мутагенность хрома и его соединений, но и чувствительность и специфичность используемых методов [279-286]. При этом был установлен широкий спектр как структурных, так и количественных изменений мутационного процесса в соматических и зародышевых клетках млекопитающих и человека [287-292]. Учет мутагенного действия хрома и его соединений на микроорганизмах и культуре клеток млекопитающих in vitro, а также учет хромосомных аберраций в клетках костного мозга млекопитающих и клетках человека, транслокационный тест, учет индукции ДНК-повреждений и системы их репарации в клетках человека и млекопитающих позволяет с большой аргументацией констатировать факт генотоксичности хрома и его соединений. Цитогенетические исследования на культурах клеток человека (лимфоциты периферической крови и эмбриональные фибробласты) позволяют учесть характер и частоту изменений нормального набора хромосом под влияние химического агента [293] и представляют определенную ценность при клиническом обследовании рабочих химических производств. Высокой чувствительностью обладает метод исследования СХО, который также рекомендуется при клинико-гигиенической апробации ПДК [294]. В то же время существует мнение о нецелесообразности использования метода учета СХО для мониторинга профессионально экспонированных групп из-за его высокой селективности по отношению к мутагенам. Оценка микроядер, являющихся результатом структурных и численных хромосомных аберраций, рекомендуется для использования в эпидемиологических исследованиях в качестве индикатора химического мутагенеза. Разрывы и репарация повреждения ДНК – обычно преходящий феномен, возникающий в момент воздействия мутагенов и обычно вскоре исчезающий, что делает его условно пригодным для популяционного мониторинга мутаций, но и полезным для оценки генетического статуса организма и его чувствительности к действию химических факторов внешней среды. Высокой чувствительностью, простотой и экономичностью отличается метод исследования состояния митоза в различных органах экспериментальных животных. Основное следствие патологии митоза – возникновение мутаций и анеуплоидия. Патология митоза может быть связана с повреждением хромосом, повреждением митотического аппарата, нарушением цитотомии [295]. Патология митоза развивается вследствие нарушения биохимических процессов в клетке, и, следовательно, отражает цитотоксическое действие изучаемых химических агентов. Не исключено, что мутагенное действие хрома и его соединений, во многом определяется их общетоксическим и специфическим действием, приводящим к значительным нарушениям биохимических, биофизических, иммунологических процессов в организме. Вместе с тем, при анализе митоза выявляются все виды генетических повреждений, что позволяет оценить мутагенную (цитогенетическую) опасность изучаемого соединения. Современная методическая база позволяет обнаруживать не только геномные и хромосомные мутации, но и генные мутации. Однако эти методы, касающиеся оценки генных мутаций, чрезвычайно сложны и остаются малопригодными для рутинного мониторинга. Этиологическая связь соматических генетических повреждений с началом развития опухолей позволяет рекомендовать мутагенные тесты в качестве индикатора возможной бластомогенной активности химических соединений. Анализ данных по параллельному исследованию указанных эффектов показывает, что цитогенетический эффект в соматической ткани (костный мозг) проявляется значительно раньше и на более низких уровнях воздействия, когда бластомогенный эффект (на адекватных статистических группах) выявить не удалось [72]. Среди других цитогенетических методов, имеющих наибольшее прогностическое значение в отношении бластомогенного эффекта выделяют – СХО и микронуклеус-тест [296. 297]. Бластомогенный эффект химических соединений характеризуется их способностью вызывать у человека развитие доброкачественных или злокачественных опухолей. Наличие выраженных мутагенных свойств у хрома и его соединений, широкий спектр общетоксического и специфического действия позволяют, в определенной мере, экстраполировать эти данные на канцерогенез и бластомогенез. Вещество считается канцерогенным, если оно вызывает у животных опухоли, не встречающиеся спонтанно, повышает частоту спонтанных опухолей или их множественность, или сокращает латентный период их появления. Абсолютное большинство химических канцерогенов являются по существу преканцерогенами, из них в организме вначале образуются промежуточные продукты, которые превращаются в конечные канцерогены. Несмотря на огромное разнообразие химических канцерогенов (преканцерогенов) их конечным канцерогенным метаболитам присущи определенные свойства: 1) электрофильность, 2) мутагенность, 3) способность вызывать репарацию ДНК, 4) способность вызывать саркомы на месте введения, 5) короткий период полураспада [298]. В канцерогенном эффекте соединений металлов большое значение имеют их растворимость, величина частиц, распределение в тканях, способность длительно задерживаться в органах, особенности выведения. Ряд соединений металлов признаны в качестве доказанных или вероятных канцерогенов человека – это соединения мышьяка, бериллия, кадмия, никеля и, в том числе, хрома [299-304]. По данным Международного агентства по изучению рака (IARC) для человека канцерогенными являются соединения мышьяка (рак легких и кожи), хрома (рак легких и верхних дыхательных путей), никеля и кадмия (рак предстательной железы). Канцерогенными для животных и потенциально опасными для человека признаны соединения свинца, кобальта, железа, марганца и цинка. Эксперты международного агентства по изучению рака относят хром и его соединения к 1 группе канцерогенного риска для человека. Независимый институт в рамках ВОЗ, занимающийся вопросами промышленной экологии и экотоксикологии (OECD), оценивая эффекты избирательной токсичности хрома заключает что этот металл приводит к развитию рака легких, злокачественных новообразований в желудочно-кишечном тракте, возникновению дерматитов (OECD, Paris, 1991, Зеленый мир, 1996, №2). Фундаментальными токсикологическими работами по исследованию химического канцерогенеза было показано наличие зависимости доза-время-эффект в канцерогенезе [305-308]; математический анализ этой зависимости позволил получить ее количественное выражение, а также значение эффективных доз и концентраций [307, 309]. В химическом канцерогенезе, также как и при интоксикации, существуют такие количества вещества, которые при длительном воздействии не вызывают новообразований, превышающих уровень спонтанного канцерогенеза [72, 307]. Иначе говоря, продемонстрирована возможность установления минимально действующего (порогового) количества канцерогенного агента [72, 311]. Трудности оценки канцерогенности металлов для человека заключаются в том, что эти соединения редко встречаются в чистом виде и каждый химический элемент имеет свои отличительные физико-химические свойства, особенности биотрансформации и канцерогенного действия. Тем более, что в канцерогенезе огромная роль отводится ее модификаторам – коканцерогенам, промоторам и антиканцерогенам. Модификаторы канцерогенеза особенно важны для понимания механизмов развития злокачественных опухолей у животных и человека. По мнению исследователей, модификаторам канцерогенеза принадлежит решающая роль в возникновении опухолей человека, вызываемых малыми дозами канцерогена, которые сами по себе могут оказаться недостаточными для развития новообразования. Вопрос о связи канцерогенного действия хрома и его соединений с развитием тех или иных злокачественных новообразований доказан в ряде исследовательских работ. Однократное интратрахеальное введение 50 мг пыли окиси хрома крысам-самцам вызывало (через 11-20 месяцев после введения) развитие злокачественных опухолей у 20,6% животных, в том числе в 4 случаях – саркомы легкого, в 1-ом – саркомы мягких тканей бедра, в 1-ом – генерализованного ретикулосаркоматоза и в 1-ом – аденокарциномы толстого кишечника. При введении в трахею 20 мг пыли окиси хрома опухоли обнаружены у 33,3% крыс, в том числе в 5-ти случаях – саркомы легкого, в 1-ом – саркома подкожной клетчатки. Сроки появления и развития опухолей у животных, получавших меньшую дозу хрома, оказались более длительными (17-21 месяц), чем у крыс получавших 50 мг окиси хрома. Злокачественные опухоли (саркома легких) возникали у крыс после однократного введения в брюшину 20 мг пыли окиси хрома в физиологическом растворе и после двухкратного интраплеврального введения 5 мг окиси хрома в 0,6 мл физиологического раствора в 20% и 17,6% случаях соответственно, то есть пыль окиси хрома вызывает у значительного числа крыс злокачественный, преимущественно саркоматозный, рост тканей. Высказывается предположение, что канцерогенное действие оказывают не только шестивалентные соединения хрома, но и окись хрома, металлический хром и обоженная хромовая руда, причем наиболее канцерогенными являются соединения хрома, растворимые в кислотах, но нерастворимые в воде [17]. В условиях эксперимента с однократным введением 2 мл 2,5% раствора хромовой кислоты в семенники петуха было выявлено развитие опухоли (тератомы) семенника через 166 дней с многочисленными метастазами в брюшине [312]. Заболеваемость первичным раком легких среди рабочих предприятий по производству хроматов значительно выше соответствующих показателей у рабочих других отраслей промышленности и населения. Рак легких, бронхов и верхних дыхательных путей, возникший после контакта с хромом в производственных условиях, относят к числу профессиональных заболеваний [17, 18, 313, 314]. После оздоровления условий труда частота развития злокачественных новообразований снижается [17, 315]. Повышенная смертность от рака легких наблюдалась у рабочих по производству пигментов на основе хроматов [316]. Обследование рабочих завода ферросплавов показало, что за 15 лет смертность от рака у рабочих этого завода была существенно выше, чем у остального населения: среди лиц в возрасте 50-59 лет у мужчин – в 3,3 раза, у женщин – в 7,9 раза; в возрасте 30-39 лет – в 2,6 и 2,8 раза соответственно. Особенно высокая смертность от рака отмечена у рабочих шихтоподготовительного цеха в возрасте 50-59 лет: она была в 9 раз выше общегородской смертности от рака. Средний стаж работы заболевших составлял 15 лет, минимальный – 9 лет. Наибольший удельный вес среди всех случаев смерти от рака приходился на новообразования желудка – 37% и рак легких – 15,8%. Эти показатели были выше, чем у городского населения: у мужчин в возрасте 50-59 лет – в 6,6 раза; в возрасте 30-39 лет – в 4,4 раза. При всех локализациях раковых опухолей средний возраст рабочих, умерших от рака, был значительно ниже, чем у жителей города – 49,4 и 62,9 года, соответственно [317, 318]. Наблюдение за больными, у которых в последствии развился рак легких показало, что все они ранее страдали токсическим бронхитом и пневмосклерозом. Ведущими симптомами были: кашель, боль в груди и начальные симптомы пневмонии. Течение заболевания очень быстрое из-за развития множественных метастазов и резкого нарастания легочно-сердечной недостаточности. Патоморфологическими исследованиями показано, что рак развивается на фоне двустороннего диффузного хронического эксудативно-продуктивного бронхита с формированием бронхиолоэктазов, эмфиземы и пневмосклероза. Патолого-анатомическое исследование трупов 14 человек, длительно контактировавших с хромом, показало постоянство структурных нарушений стенки бронхиального дерева. Ведущим патологическим процессом было хроническое воспаление бронхов, дистрофия клеток эпителия слизистой оболочки бронхов, атрофия эластического каркаса хрящевого скелета, гиперсекреция и застой слизи в бронхиальных железах. Морфологические изменения в виде микрополипоза и множественных очагов плоскоклеточной метаплазии слизистой оболочки крупных бронхов рассматривают как предраковое состояние при развитии профессионального бронхогенного рака легкого [319]. Аналогично этому, эрозии, полипоз и язвенные поражения слизистой оболочки желудка, сопутствующие интоксикации хромом, могут в последующем служить причиной развития рака желудка, частота которого среди рабочих хромовых производств выше, чем среди остального населения [320]. В производстве хромовых солей отмечена повышенная смертность и от раковых заболеваний желудка. Существует прямая зависимость канцерогенной опасности хромовых производств от длительности контакта с Cr(VI) и степени его воздействия. В анамнезе лиц, занятых в производстве дихромата, часто отмечались рак кожи, перфорация носовой перегородки, дерматиты [321]. Летальный период развития опухолей колебался от 15 до 27 лет. Получены новые данные по канцерогенному действию хрома [322], где установлено, что рак легкого, вызванный хроматами, связан с прогрессирующим метилированием некоторых генов-супрессоров опухолей, которые, в свою очередь, способствует геномной нестабильности. Анализ приведенного фактического материала, касающегося физико-химических свойств хрома и его соединений, особенностей транспорта и тканевого накопления, диссоциации внутри клеток в виде свободных ионов, высокое сродство к функциональным биохимическим группировкам показывает, что эти свойства хрома и его соединений могут определять не только параметры общей токсичности и специфичности, но и избирательность мутагенного и канцерогенного действия. Вышеприведенные литературные сведения достаточно убедительно указывают на то, что этот металл, при повышенном поступлении в организм, является канцерогенным и приводит к развитию злокачественных новообразований у млекопитающих и человека. ^ Проблема изучения влияния тяжелых металлов на эмбриогенез стала особенно остро в связи с данными медицинской статистики многих стран об увеличении случаев врожденных уродств, неблагоприятного течения беременности и мертворождаемости. Среди факторов, влияющих на эмбриогенез, функционирование мужских и женских половых желез существенное значение принадлежит хрому и его соединениям, в условиях их поступления в организм в повышенных дозах. В эмбриогенезе млекопитающих отмечаются наиболее чувствительные периоды, когда воздействие различных факторов среды легко затормаживает развитие и при этом наблюдается гибель эмбриона или возникают аномалии развития. Первый «критический период» у зародышей млекопитающих связан с имплантацией бластоцисты, второй «критический период» - это формирование аллонтоидальной плаценты. При этом, наибольшая чувствительность развивающегося эмбриона наблюдается в период активного органогенеза. В то же время, в последние годы ученые все больше сходятся на том, что критические периоды существуют на протяжении всей беременности, так как в этот период происходит постоянная закладка органов, их рост и дифференцировка тканей. В экспериментальной тератологии сложились ряд четких положений, согласно которым главными механизмами аномалий развития могут быть мутации, хромосомные аберрации в клетках плода, митотический блок, недостаток нормальных предшественников нуклеиновых кислот, энергетический голод, осмотический дисбаланс, блок ферментных систем, изменения клеточных мембран и др. Основными проявлениями повреждающего действия на эмбрион являются физиологические нарушения, задержка развития, уродство и гибель плода и потомства. Данные о влиянии хрома на эмбриогенез и гонадотоксичность немногочисленны. Тем не менее, имеющийся экспериментальный и клинический материал с большой убедительностью свидетельствует о эмбрио- и гонадотропном действии хрома и его соединений. Наблюдение за самками крыс, которые в течение 2 месяцев перед спариванием подвергались ингаляционному (ежедневно, по 5-6 часов в день или в той же дозе с пищей) воздействию соединений трех- или шестивалентного хрома позволило выявить снижение частоты зачатий по сравнению с контролем. Число зачатий в контроле составило 92%; у крыс, получавших хром с пищей – 80%; у крыс, подвергавшихся ингаляции трехвалентного и шестивалентного хрома – 66% и 50% соответственно. Длительность беременности была в среднем одинакова у крыс всех групп, однако, число крысят в помете и средний вес плодов были ниже у крыс, получавших хром. Содержание хрома в плаценте подопытных животных 1,5-2 раза больше, чем в контроле [323, 324]. Однократное внутрижелудочное введение бихромата калия в дозе 0,05 мг/кг в критические периоды эмбрионального развития вызывало уменьшение количества животных в помете, снижение веса крысят при рождении, увеличение количества резорбций, общей, пре- и постимплантационной смертности [325]. При введении беременным самкам золотистого хомячка хромового ангидрида в дозах 5, 7, 10, 15 мг/кг у эмбрионов отмечается расщепление твердого неба, дефекты костной системы, гидроцефалия. Максимальная из испытанных доз (15 мг/кг) в 75% случаев вызывает постимплантационную гибель эмбрионов [326]. Тератогенность шестивалентного хрома была также показана в эксперименте на крысах [327]. В дальнейших исследованиях также была доказана эмбриотоксичность хрома. Моделирование хромовой интоксикации у крыс-самцов осуществляли путем ежедневного внутрибрюшинного введения бихромата калия в течение 60 дней (25 мкг/кг); самкам бихромат калия вводился внутрибрюшинно ежедневно в той же дозе в течение 15 дней. Сроки затравки учитывали у данных экспериментальных животных течение периода сперматогенеза и эстрального цикла. По окончании введения бихромата калия самок подсаживали к самцам на 10 дней [328]. По завершении эксперимента, при подсчете количества желтых тел, мест имплантации и количества живых плодов, был рассчитан индекс беременности, до- и постимплантационная эмбриональная гибель, а также общая эмбриональная гибель плодов. Развитие хромовой интоксикации сопровождается достоверным уменьшением индекса фертильности (на 28%), индекса гестации (на 17%); произошло увеличение числа плодов, имеющих кровоизлияния (на 108%). Эмбриотоксичность хрома была выявлена также в исследованиях, проведенных Шейко Л.Д. с соавт. [329]. Эксперименты проведены на половозрелых крысах-самцах, которым ежедневно внутрибрюшинно вводился бихромат калия (из расчета 0,028, 0,28, 2,8 мг/кг) на протяжении всей величины сперматогенного цикла (48-50 дней). Изучение эмбрионального материала от интактных самок после скрещивания с «затравленными» самцами свидетельствует о снижении процента беременностей и количества живых плодов; увеличении резорбированных эмбрионов, показателей общей эмбриональной, доимплантационной и, особенно, постимплантационной гибели животных по отношению к контролю. Оценка исследования гонадотропного действия тяжелых металлов сопряжена с необходимостью изучения состояния сперматогенеза, которая включает в себя значительное количество тестов, касающихся морфологического исследования состояния сперматогенного эпителия [330]; оценку состояния яичников рекомендуется проводить в стадии эструс или проэструс в связи с необходимостью дальнейшего подсчета структурно-функциональных элементов в яичнике и исследования активности гонадотропной функции гипофиза; определяют также отношение массы обоих яичников к массе тела [331, 332]. Интегральной оценкой воздействия тяжелых металлов на половую функцию является оценка фертильности, которая включает в себя выявление индекса фертильности, индекса гестации, индекса выживаемости и индекса лактации. Пероральное введение кроликам и собакам в течение 3-545 дней субтоксических доз бихромата калия (в виде 0,1% раствора вместе с пищей) вызывало значительные морфологические изменения в гонадах. У самцов на 180 день и в более поздние сроки опыта в стенках семенных канальцев и семявыводящих протоков, в участках разрастающейся соединительной ткани отмечено накопление кислых мукополисахаридов. Выявленные атрофия эпителия и дистрофические изменения клеток Сертоли и Лейдига расценены как следствие снижения внутрисекреторной и спермообразующей функции семенников. В те же сроки опыта в яичниках самок выявлены склеротические и атрофические изменения. Разрастающаяся фиброзная ткань вызывала нарушение процессов формирования и созревания приморбиальных фолликулов. Указанные изменения сопровождаются дисгормональными расстройствами и могут служить причиной нарушения репродуктивной функции при хромовой интоксикации [238, 333]. У самцов крыс был выявлен прямой токсический и мутагенный эффект на гонады при внутрибрюшинном поступлении бихромата калия в течение уже одного сперматогенного цикла в большом диапазоне доз (1/10, 1/100, 1/1000 от ЛД50). При исследовании эпидидимальных сперматозоидов отмечается тенденция к снижению общей концентрации клеток и статистически значимое увеличение морфологически аномальных форм во всех подопытных группах. В мазках из гомогената семенников выявляется уменьшение общей популяции герминативных клеток в семенных канальцах; изменение процессов деления и дифференцировки клеток, отражающиеся в увеличении количества аберрантных митозов и мейозов, доли многоядерных половых клеток и сперматид, содержащих микроядра [329, 334-336]. Авторы приходят к выводу, что в указанных условиях эксперимента одним из возможных механизмов гонадотоксичности шестивалентного хрома является активация процессов перекисного окисления липидов и подавление систем антиоксидантной защиты в тканях семенников [337]. Изучение репродуктивной функции самок рыжей полевки на территориях природных биогеохимических провинций по хрому, кобальту и никелю показало увеличение количества и размеров фолликулов в яичниках неполовозрелых самок рыжей полевки, связанное с действием солей хрома на гонадотропную функцию гипофиза и интенсификацию функции щитовидной железы [338]. При этом у исследуемых животных обнаружено увеличение индекса надпочечника, снижение индекса упитанности и гепатосупраренального коэффициента с усилением функции коры надпочечников. Клинические наблюдения указывают на повышенную общую и гинекологическую заболеваемость женщин-работниц хромовых производств, увеличение которой связывается с непосредственным воздействием хрома на организм. Было установлено, что у женщин с повышенным содержанием хрома в ретроплацентарной крови роды протекали с осложнениями. Самым частым из осложнений в родах у работниц хромового производства были разрывы промежности, преждевременное отхождение вод, слабость родовой деятельности и гипотоническое кровотечение; при беременности у этих работниц чаще наблюдались поздние токсикозы и угроза прерывания беременности [339]. Было установлено, что среднее количество хрома в моче у работниц хромового производства выше, чем допустимая норма во всех трех триместрах [340]. В первом и втором триместрах беременности при осложненном течении ее содержание хрома составило 25,4 и 25,3 мкг/л, а при нормальном течении беременности соответственно 16,0 и 20,3 мкг/л (допустимая норма хрома от 0 до 15 мкг/л). В дальнейших исследованиях было показано, что содержание хрома в моче при всех гинекологических заболеваниях у работниц хромового производства значительно выше, чем в контрольной группе [341]. Так, концентрация хрома в моче у этих работниц с фибромиомой матки составило 38,3 ± 9,1 мкг/л, а у женщин контрольной группы – 8,2 ± 2,8 мкг/л; при эрозиях шейки матки соответственно 22,4 ± 4,8 мкг/л и 4,4 ± 1,9 мкг/л; при нарушениях менструального цикла – 16,9 ± 5,3 и 7,8 ± 1,7 мкг/л. Оценка генеративной функции женщин хромового производства показала, что из числа обследованных женщин 83% страдало заболеваниями органов гениталий: у 31% выявлено нарушение овариально-менструального цикла, у 30% выявлены эрозия шейки матки и кольпиты, у 15% диагностированы воспаления придатков матки, у 11% установлена фибромиома матки [342]. Изучение осложнений беременности и родов у обследованных позволило выявить высокую частоту невынашивания беременности, возникновение поздних токсикозов. В родах у них отмечалась слабость родовой деятельности, кровотечения в послеродовом и раннем послеродовом периоде. Высокий уровень вторичного бесплодия у женщин, занятых на хромовом производстве, увязывается с нарушением функции яичников, проявляющейся в гипоэстрогенемии [343]. У этой категории женщин, имеющих длительный производственный контакт с хромом и его соединениями, показатели шеечного индекса и концентрации прогестерона были ниже, чем в контрольной группе. Различные формы нейро-эндокринных нарушений выявлены у работниц ПО «Хромпик» уже в молодом, детородном возрасте, что обуславливают высокую частоту гормонозависимых опухолей [344]. Изменения в репродуктивной системе (нарушение менструального цикла, развитие гормонозависимых опухолей и хронических воспалительных заболеваний матки и ее придатков) оказывают отрицательное влияние на течение беременности, состояния фетоплацентарной системы и плод. Длительное наблюдение за беременными женщинами – работницами хромового производства и беременными женщинами, проживающими в непосредственной близости от завода, позволило выявить повышенное содержание хрома в крови и моче у обследованных женщин по сравнению с женщинами контрольной группы. На 32 неделе беременности содержание хрома в крови составляло у женщин-работниц 247,9 мкг%; у женщин, проживающих вблизи завода – 119,9 мкг% и в контроле – 18,7 мкг%, а в моче – 99,8 мкг/л и 47-4,5 мкг/л соответственно. В венозной пуповинной крови содержание хрома составило соответственно: 175,5 и 66,4 мкг% против 37,4 мкг% в контроле. Уровень хрома в плаценте обследованных женщин составлял соответственно 16,2; 1,79 и 4,0 мкг%, а в грудном молоке – 11,9; 2,0 и 3,09 мкг%. Эти данные указывают на то, что хром способен проникать через плаценту и поступать в грудное молоко, а также в организм плода и ребенка [345, 346]. У работниц хромового производства отмечена высокая частота акушерской патологии и токсикозов беременности. Исследование содержания хрома в тканях плода и плаценты (абортивный материал), полученных на 12 неделе беременности у женщин-работниц хромового производства и женщин, не контактирующих с хромом показало, что в подопытной группе содержание хрома в тканях плода составляло 114 мкг%, плаценты – 13,5 мкг%, при 9,28 и 3,0 мкг% в контроле. Следовательно, несмотря на незначительное число работ в области изучения эмбриотропного и гонадотропного действия хрома и его соединений, по этой проблеме существует определенная системность исследований, даже несмотря на то, что токсикологические и клинические наблюдения проводились в разные годы и независимо друг от друга. Приведенный научный материал обеспечил возможность определить одно из главных звеньев, ответственных за развитие акушерско-гинекологической патологии. В экспериментальных опытах убедительно показано, что хром и его соединения обладают выраженным эмбриотропным, тератогенным и гонадотропным действием. Последнее и лежит в основе особенностей клинического течения гинекологических заболеваний, осложнений беременностей и родов у работниц хромовых производств. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям