Механизм воздействия на организм некоторых химических веществ широко используемых в промышленности

Становление и  развитие отечественной токсикологии ПМ происходило в60-х годах в лабораториях Московского научно-исследовательского института гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им.А.Н. Марзеева, ОНПО « Пластополимер» и кафедры коммунальной гигиены Ростовского-на-Дону мединститута. Этот этап развития токсикологии ПМ связан с интенсивной разработкой принципов и  методов оценки готовых изделий из ПМ, исследованием токсичности вытяжек и комплекса газовыделений из различных материалов. Учеными ВНИИГИНТОКС впервые предложены нормативы, ограничивающие миграцию вредных веществ из ПМ в воздух и воду. Первые нормативы миграции компонентов ПМ  в модельные растворы были обоснованы в Московском научно-исследовательском институте гигиены им.Ф.Ф. Эрисмана. Важным условием становления токсикологии ПМ было успешное развитие токсикологии пестицидов и творческое использование идей ее основоположников акад. Л.И. Медведя и проф. Ю.С. Кагана. Методические основы токсикологического изучения ПМ отражают более чем двадцатилетний опыт отечественных исследований в этой области с учетом принципов и методов оценки токсичности и опасности химических веществ, апробированных в зарубежной практике.

Токсикологические исследования ПМ на современном этапе  включает оценку токсичности мигрирующих из них веществ на клеточном и субклеточном уровнях, в том числе изучение отдаленных эффектов, зависимостей доза-эффект и время-эффект, оценку поведенческих реакций, состояния иммунологической реактивности организма и другие исследования. Большое значение для теории и практики токсикологии ПМ имеет анализ ряда актуальных вопросов токсикологии. Важнейшим аспектом теории и практики оценки токсичности и опасности химических загрязнителей окружающей среды является проблема критериев вредности, тесно связанная с проблемой установления пороговости различных воздействий на организм.

В токсикологии ПМ, как и вообще в коммунальной токсикологии, любое достоверное  и сохраняющееся отклонение показателя жизнедеятельности организма может  рассматриваться как проявление вредного действия вещества. Как подчеркивает И.В. Саноцкий (1977), в условиях быта изменение химического состава среды обитания до такой степени, что оно «замечается» организмом, во многих случаях недопустимо, так как возможность круглосуточного воздействия веществ способствует материальной кумуляции и, вероятно, снижает пределы истинной адаптации. Указанный критерий вредности можно объяснить проживанием в жилых помещениях детей, стариков и больных, чего нет в условиях производства. В то же время И.В. Саноцкий и И.П. Уланова(1975) считают неоправданным существование двух подходов к пониманию критериев вредности, применяющихся в промышленной и коммунальной токсикологии. Первый подход ставит население в неблагоприятное положение, когда только возникшее заболевание может заставить пересмотреть существующие гигиенические регламенты. Во втором случае отмечается тенденция к неоправданному занижению гигиенических нормативов, что как следствие вызывает необоснованные расходы. Преодоление указанного противоречия лежит на пути совершенствования методов оценки значимости наблюдаемых сдвигов.

В настоящее  время предложено несколько классификаций  критериев вредности. Однако любая  из них условна и неполна. В  соответствии с современным уровнем  развития гигиенической науки в качестве критериев вредности могут рассматриваться изменения, происходящие на молекулярном, клеточном, органном, организменном и социальном уровнях. С той или иной мерой условности выделяют общебиологические критерии вредности. Рассматривая в рамках  целостного организма отдельные его системы, участвующие в поддержании гомеостаза, можно выделить биохимические, физиологические, иммунологические, морфологические и другие критерии вредности.

Общебиологические критерии вредности:1) сокращение средней  продолжительности жизни, 2)нарушение физического развития, 3) изменение деятельности WYC? 4) нарушение способности к адаптации в среде обитания.

Критерии, характеризующие  психо-социальные нарушения:1) нарушение  психических функций( памяти, восприятия речи, мышления), 2) угнетение эмоциональной сферы, 3) нарушение межличностных отношений, 4) снижение способности к творческой производственной деятельности, 5) нарушение динамического стереотипа поведения.

Нарушение репродуктивной функции: 1) изменения генетического  материала, 2) влияние на сперму, 3) плодовитость и бесплодие, 4) пре- и постимплантационная гибель или задержка развития, 5) биохимические, физиологические и поведенческие изменения у потомства, 6) уродства и другие пороки развития.

Канцерогенное действие: 1) возникновение опухолей, 2) учащение случаев спонтанных опухолей и сокращение латентного периода их развития, 3) возникновения опухолей в иной, чем в контроле, локализации.

Физиологические критерии вредности:1) функциональная деятельность физиологических систем (ЦНС,сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и т.д.) 2) функция приспособительных (регуляторных) механизмов, 3) преждевременное старение, 4) биологические ритмы, 5) поведенческие реакции.

Биохимические критерии вредности: 1) биохимические константы тканей, 2) нарушение структуры и пространственной организации нуклеиновых кислот и их химическая модификация.

Иммунологические  критерии вредности(Г.И. Виноградов,1979):1) неспецифические показатели иммунологической реактивности,2) антитела как специфический фактор иммунитета перчувствительность немедленного типа,4) гиперчувствительность замедленного типа.

Метаболические  критерии вредности:1) скорость метаболизма и выведения вещества в зависимости от его дозы. 2) накопление вещества в критических органах в зависимости от дозы, 3) появление в крови органотропных ферментов, 4)угнетение активности или поражение ключевых ферментов метаболических систем (Л.А.Тиунов, В.В.Кустов,1970),5) активность микросомальных ферментов печени, 6) изменение активности ферментов лизосомального происхождения в сочетании с эффектом лабилизации мембран лизосом (Р.В.Меркурьева,1977),7) компенсаторное увеличение активности ферментной системы для которой яд является субстратом,8)нарушения взаимодействия ферментных систем.

Морфологические критерии вредности (Т.И.Бонашевская,1981):1) деструктивные и дистрофические изменения клеточных структур,2) содержание биополимеров в клетках, 3)сдвиги в ферментных системах клеток при гистоэнзимологическом анализе,4) функциональная активность внутриклеточных органелл при электронно-микроскопическом анализе,5) активация ДНК-синтезирующей функции клетки,6) процессы микроциркуляции в органах,7) повышение индекса дегрануляции тучно-клеточной системы.

 Статистические критерии вредности (В.О. Шефтель, Р.Е.Сова,1976): 1) для жестких биологических показателей( коэффициент вариации<=10%) критический уровень значимости сдвига по Стьюденту-0,1,2) для пластичных биологических показателей ( коэффициент вариации 10-40%) критический уровень значимости сдвига-0,05, 3) для высокопластичных биологических показателей ( коэффициент вариации>40%) критический уровень значимости сдвигпа-0,01.

Как подчеркивает Н.А.Толоконцев (1973), количественная определенность параметров токсичности важна не только с токсикологической точки зрения (например, обоснование ПДК или ДУ), но имеет и биологическое значение. С помощью количественных критериев токсичности устанавливаются связи в зависимости между структурой и биологическим влиянием химических веществ, что наряду с изучением механизмов воздействия яда с организмом дает представление о функциях и возможностях биологических систем вообще.

Сведения  о некоторых полимерных материалов.

1. полиолефины

1.1.1. полиэтилен

Белый твердый  материал. Молекулярная масса, строение и свойства П. определяются способом получения. В зависимости от давления, при котором проводится полимеризация, получают П. высокого давления (ПЭВД), или П. низкой плотности, П. низкого давления (ПЭНД) и П. среднего давления (ПЭСД). ПЭНД и ПЭСД называют также П. высокой плотности. С увеличением плотности  П. возрастает его химическая стойкость. П. широко применяют для изготовления тары и упаковки для пищевых продуктов, в медицине и быту. Трубы из П. используют для устройства водопроводов, водопроводных вводов в дома, для временного водоснабжения объектов, для транспортировки различных реагентов при обеззараживании питьевой воды, для обсадных труб рубчатых колодцев, в качестве фильтров скважин питьевого водоснабжения, при устройстве дождевальных установок, в системах орошения и дренажа, для водопоя скота на выгонах и т.д. За рубежом применяют трубопроводы из П. для транспортировки молока. Из П. изготавливают емкости для лекарств, катетеры, зонды и т.п. Применение в медицине по сравнению с другими ПМ часто предпочтительнее.

1.1.1.1. Полиэтилен высокого давления

Санитарно-химическое исследование. Современные способы получения П. и других полиолефинов не исключают возможности их загрязнения веществами, используемыми в синтезе этих материалов- растворителями, катализаторами, промывными агентами, различными примесями к сырью. Обнаружена миграция из П. метанола  и изопрапанола бензина, полициклических ароматических углеводородов. Катализаторы, как правило, не вымываются, но их присутствие в материале снижает эффективность стабилизаторов, ускоряет окислительную деструкцию полимера и способствует изменению его цвета в процессе эксплуатации. Имеются указания  и на возможность миграции формальдегида из П., однако уровень миграции вряд ли имеет гигиеническое значение. Из ПЭВД могут выделяться в контактирующие с ним жидкие среды незначительные количества низкомолекулярных соединений, как правило, в безопасных для здоровья концентрациях, но придающих посторонние прикусы и запахи. Существуют прямая зависимость между содержанием в полиолефинах низкомолекулярной фракции и запахом изделий. При удалении низкомолекулярной фракции запах полностью исчезает.

Изделия из ПЭВД не рекомендовано применять в  пищевой промышленности для упаковки жиров и жиросодержащих пищевых  продуктов. Жесткие изделия из ПЭВД используются только при комнатной температуре. Некоторые пленки не изменяют органолептические свойства модельных сред при 90С.

Острая  токсичность. Затравка белых крыс эмульгированным (эмульгатор ОП-7) порошком нестабилизированного ПЭВД в дозе 1,156 г/кг не привела к гибели животных (26, с 95). Введение белым крысам 2,5г/кг порошка измельченного ПЭВД в виде взвеси в подсолнечном масле не вызвало никаких изменений в общем состоянии и поведении животных в течение 14 дней наблюдения. Патоморфологических изменений во внутренних органов не было (27, с123).

Подострые отравления. Исследована токсичность яблочного сока, расфасованного в пакеты из ПЭВД марки П-20-20Т, со вторичной упаковки на основе целлофана и фольги. Перед расфасовкой материал подвергается температурному воздействию. Спаиваемый животным сок хранился в пакетах 3-6 мес. Затравка продолжалась 3мес. Общие состояния и прирост массы тела не отличались от контроля. Не было нарушений антитоксической функции печени и патологических изменений во внутренних органах.

Хроническое отравление. При введении водных вытяжек из ПЭ-пленок, из которых выделялось незначительное количество окисляющихся и бромирующихся веществ, у белых крыс в течение всего эксперимента не отмечено изменений в общем состоянии и приросте массы тела, в составе перифирической крови, функции печени, безуслонорефлекторной деятельности и массовых коэффициентов внутренних органов (26, с.95). Белым крысам в течение 15 мес вводили вытяжки из модифицированнтго ПЭВД, одновременно водные и масляные. Входящие в состав материала азодикарбонамид и стеарат кадмия в воду не переходят. Токсическое действие не обнаружено(11, с.87).Белые крысы самцы в течение года получали вместо воды водяные вытяжки из ПЭВД, стабилизированного газовым канальным техническим углеродом. В течение всего эксперимента не наблюдали изменений в общем состоянии, приросте массы тела, составе периферической крови, фагоцитарной активности лейкоцитов, показателях хронаксиметрии, синтетической и антитоксической функциях печени и др. Массовые коэффициенты и гистологические строение внутренних органов не имели существенных различий с контролем (27, с.123). Водные вытяжки из нестабилизированного ПЭВД, окрашенного пигментом фталоцианиновом голубым в 12-месячном токсикологическом эксперименте не вызывали у белых мышей и крыс изменений в изучавшихся показателях и гистологическом строении внутренних органов (3, с.38)

Мутагенное  действие. Гранулы и пленки из ПЭВД выдерживали в воде, 0,9%-м растворе NaCl, 15 и50%-м спирте, 3%-й уксусной кислоте в арахисовом масле при 50С(72ч) и 121С(30мин). Мутагенность экстрактов на штаммах S.typhimurium не выявлена.

Пенолполиэтилен (пеноплен, ППЭ)

Получается введением  в ПЭВД вспенивающих агентов, активаторов  и др.( азодикарбонамида, цинка оксида, цинка стеарата). Может быть использован для изготовления прокладок при укупорке напитков, упаковки продуктов.

Санитарно-химическое исследование. Не указывает на органолептические свойства вытяжек при температуре от -15 до +100С. Миграция низкомолекулярных соединений не обнаружена.

Хроническое отравление. Белые крысы получали водные и масляные вытяжки из пленки ППЭ в течение 15 мес. Вредное влияние не обнаружено.

С гигиенической  точки зрения, в качестве порофора целесообразно применять гидрокарбонат  натрия или лимонную кислоту. В пищевой промышленности до 80С рекомендуется применять сшитый ППЭ с показателем текучести расплава до 2, до 100С- пленку «пеноплен».

Полиэтилен  среднего давления. (ПЭСД)

Санитарно-химическое исследование. Газохроматографически обнаружено, что бензин (растворитель) переходит в воду из ПЭСД только при 60С и экспозиции не менее 3 сут, причем ПЭСД, не выделяющий определяемых остатков бензина, не имеет запаха. Удалить бензин можно прогревом в течение 3ч (остаточное давление 10-20мм.рт.ст.). Окисляемость водных вытяжек из нестабилизированного ПЭСД достигает 3,2, а из стабилизированного-2,5мг О2/л. В перенасыщенных вытяжек из нестабилизированного ПЭСД находили Cr в количестве 0,005-0,007мг/л (при 60с) и Al в количестве 0,002-0,008 мг/л

Вкус, запах и  рН вытяжек практически не изменялись. Из полимера с зольностью до 0,3% в модельные среды Cr не выделяется; отмечена миграция его в 0,1н. раствор HCl. С увеличением содержания хрома белый цвет ПЭСД изменяется от сероватого до коричневого, особенно при стабилизации фенольными антиоксидантами, эффективность которых при этом снижается. Полициклические ароматические углеводороды могут мигрировать из ПЭСД при 50С в жировые вытяжки. Однако содержание безапирена в ПЭСД в 2 раза ниже, чем в ПЭВД или ПП

Острая  токсичность. Введение белым мышам 2,5 г/кг порошкообразного ПЭСД (зольность 0,03 и 0,7%) в виде взвеси в подсолнечном масле не вызывает явлений интоксикации и изменений в гистологическом строении внутренних оргвнов.

Хроническое отравление.На белых мышах и крысах исследовали токсичность водных вытяжек из пленки нестабилизированного ПЭСД. Санитарно-химическое исследование вытяжек обнаружило незначительное увеличение окисляемости, а также следы Cr и Al. При употреблении в течение 1,5 лет у крыс не найдено никаких изменений по сравнению с контролем. У мышей-незначительное отставание в приросте массы тела и изменение условно-рефлекторной деятельности. Не обнаружено гистологических изменений во внутренних органах, связанных с воздействием вытяжек. Показана безвредность водных и жировых вытяжек из ПЭСД (зольность до 0,04%) в 14-месячном токсикологическом эксперименте.