Інститут гігієни та медичної екології

ім. О.М.Марзеєва АМН України

Павлович Лілія Вікторівна

УДК 614.71:546.4/.7

БІОЛОГІЧНА ДІЯ ОЦТОВОКИСЛИХ КАЛЬЦІЮ, КОБАЛЬТУ І ЦИНКУ ТА ЇХ ГІГІЄНІЧНЕ НОРМУВАННЯ В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ НАСЕЛЕНИХ МІСЦЬ

14.02.01 – гігієна

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому державному медичному університеті ім.М.Горького МОЗ України

Науковий керівник:

доктор медичних наук, професор Гринь Микола Васильович, Донецький державний медичний університет ім.М.Горького МОЗ України, м. Донецьк, професор кафедри гігієни.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук Томашевська Людмила Анатоліївна, Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзеєва АМН України, м. Київ, провідний науковий співробітник;

доктор медичних наук, професор Попович Микола Олексійович, Київська медична академія післядипломної освіти МОЗ України ім. П.Л.Шупіка, завідувач кафедри.

Провідна установа:

Харківський державний медичний університет МОЗ України, кафедра гігієни та екології № 2, м. Харків

Захист відбудеться “ 6 ” березня 2001 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.604.01 в Інституті гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзеєва АМН України за адресою: 02660, м. Київ-94, вул. Попудренка, 50.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзеєва АМН України: м. Київ, вул. Попудренка, 50.

Автореферат розісланий “ 26 ” січня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради | Селезньов Б.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сучасному етапі розвитку науки і техніки повсюдна хімізація всіх галузей народного господарства та сфери побуту привела до появи в навколишньому середовищі величезної кількості хімічних сполук. Як наслідок, в біосфері циркулює багато токсичних речовин, з якими людина стикається вперше. Однак, наші знання про можливі наслідки впливу їх на теплокровний організм часто недостатні, особливо для тих речовин, з якими людина не зустрічалася раніше в процесі своєї еволюції. У зв’язку з цим, однією з найважливіших проблем сучасності, що стоїть перед людством, є охорона навколишнього середовища і, зокрема, повітряного басейну населених місць. Останній по праву вважається однією з основних складових природно-екологічного середовища і є найбільш істотним чинником, що впливає на здоров’я населення (Сердюк А.М., 1998; Ляшенко В.І., 1999; Barbone F. et al., 1995).

У зв’язку з цим треба зазначити, що проблема профілактики несприятливого впливу на організм хімічних забруднювачів виробничого і навколишнього середовища набула величезного соціально-гігієнічного та медико-біологічного значення (Сидоренко Г.И., 1986; Трахтенберг І.М., 1987; Шандала М.Г., 1988). До теперішнього часу нагромадилася значна кількість даних про істотний негативний вплив потенційно небезпечних токсичних речовин, зокрема металів та їх сполук, на умови життя і стан здоров’я населення (Трахтенберг И.М. и др., 1991; Буштуева К.А., 1971; Krop Josef J., 1993). Тому якщо не піддавати їх дію ретельному моніторингу, а використання – постійному контролю, вони можуть завдати серйозної шкоди навколишньому середовищу та здоров’ю людини (Сидоренко Г.И., 1975; Нагорна А. та ін., 1992; Hauspile R. et al., 1984).

Економічна криза та спад промислового виробництва в Україні привели до деякого зниження викидів шкідливих речовин в повітряний басейн. Однак, сумарний рівень забруднення атмосферного повітря, особливо у великих містах, значний. Це може бути пов’язане з тим, що на підприємствах збільшується кількість технологічних зупинок, під час яких токсичні речовини потрапляють в довкілля, обминаючи очисні споруди (Присяжнюк В.Є. та ін., 1999).

З метою виключення несприятливого впливу ксенобіотиків на організм людини в нашій країні створена система попереджувальних заходів, серед яких одним з найважливіших є гігієнічна регламентація хімічних сполук в об’єктах навколишнього середовища, в тому числі і в атмосферному повітрі населених місць.

Науковою основою проведення профілактичних заходів щодо запобігання шкідливому впливу хімічних речовин і охорони повітряного басейну житлових масивів від забруднення є гранично допустимі концентрації (ГДК) ксенобіотиків в атмосферному повітрі, своєчасність гігієнічного регламентування яких багато в чому визначає ефективність санітарного нагляду в області охорони атмосферного повітря.

Одними з антропогенних забруднювачів атмосферного повітря житлових масивів є ацетати металів, зокрема кальцію, кобальту і цинку. Інтенсивне поширення останніх в об’єктах навколишнього середовища зумовлене їх широким використанням в різних галузях народного господарства (Лазарев Н.В., Гадаскина И.Д., 1977; Левина Э.Н., 1977; Русин В.Я., 1977; Филов В.А. и др., 1989).

Виробництво і використання названих хімічних сполук пов’язане з пилоутворенням і надходженням аерозолів ацетатів кальцію, кобальту та цинку в атмосферне повітря населених місць, що може стати причиною виникнення в теплокровному організмі патологічних станів або створити умови для їх розвитку.

За даними літератури солі кальцію, кобальту і цинку здатні надавати несприятливий вплив на організм, який виявляється в розвитку патологічних зсувів з боку ряду систем та органів (Domingo J.L. et al., 1985; Авцин А.П. и др., 1991; Chandra R.K.,1984; Люблина Е.И. и др., 1983).

Однак до цього часу не вивчена біологічна дія оцтовокислих сполук кальцію, кобальту і цинку при їх хронічному цілодобовому інгаляційному надходженні в теплокровний організм в малих концентраціях. Не описаний вплив даних ксенобіотиків на репродуктивну функцію чоловічого та жіночого організмів, а відсутність гігієнічних регламентів даних сполук в атмосферному повітрі населених місць перешкоджає проведенню контролю за джерелами викиду в атмосферу і розробці профілактичних заходів. Сказаним і визначається актуальність проведеної роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Робота виконувалася в плані НДР Донецького державного медичного університету ім. М.Горького “Вивчення біологічної дії хімічних сполук та їх гігієнічне регламентування в атмосферному повітрі населених місць” (№ держреєстрації 0194V030712). Автор була співвиконавцем роботи та безпосередньо вивчала характер біологічної дії оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку при одноразовому пероральному та хронічному цілодобовому інгаляційному надходженні в теплокровний організм, вплив даних ксенобіотиків на репродуктивну функцію чоловічого та жіночого організмів.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи було виявлення характеру біологічної дії оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку, визначення їх недіючих рівнів та обґрунтування гігієнічних регламентів ксенобіотиків в атмосферному повітрі населених місць.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні основні задачі:

1. Встановити параметри гострої токсичності оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку.

2. Вивчити характер біологічної дії оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку в умовах хронічного цілодобового інгаляційного надходження в організм експериментальних тварин.

3. Виявити можливість виникнення гонадотоксичного та ембріотоксичного ефектів при хронічному респіраторному надходженні оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку в організм.

4. Визначити недіючі рівні оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку при хронічному інгаляційному надходженні в організм.

5. Науково обґрунтувати орієнтовно безпечні рівні впливу (ОБРВ) та гранично допустимі концентрації (ГДК) оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку в атмосферному повітрі населених місць.

Об’єкт досліджень – оцтовокислі кальцій, кобальт та цинк як забруднювачі атмосферного повітря.

Предмет досліджень – біологічна дія оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку на теплокровний організм.

Методи досліджень. В дисертаційній роботі використовувалися хімічні, токсикологічні, гематологічні, біохімічні, фізіологічні, ембріотоксичні, гонадотоксичні, морфометричні, патоморфологічні та статистичні методи досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше експериментально встановлені параметри гострої токсичності оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку для розрахунку орієнтовно безпечних рівнів впливу даних хімічних сполук в атмосферному повітрі населених місць.

Виявлено політропний характер біологічної дії оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку при їх хронічному цілодобовому респіраторному надходженні в теплокровний організм в низьких концентраціях.

Вперше встановлено недіючі рівні оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку при хронічному цілодобовому респіраторному надходженні в організм експериментальних тварин в загальнотоксичному, ембріотоксичному та гонадотоксичному експериментах.

Доведено неспецифічний вплив оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку на репродуктивну функцію чоловічого і жіночого організмів.

Практичне значення роботи. Результати досліджень покладено в основу наукового розрахунку орієнтовно безпечних рівнів впливу оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку в атмосферному повітрі житлових масивів. ГДК оцтовокислого кальцію затверджена наказом МОЗ України № 8 від 15 січня 1997 року. ГДК оцтовокислих кобальту та цинку затверджені МОЗ Росії (ГН 2.1.6.695 – п.263; ГН 2.1.6.695 – п. 568 відповідно). Затверджені гігієнічні нормативи оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку увійшли до “Збірника важливих офіційних матеріалів з санітарних і протиепідемічних питань” (Київ, 1998) та списку “Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия загрязняющих веществ (ОБУВ) в атмосферном воздухе населенных мест (Донецьк, 1998).

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведені експерименти по вивченню гострої дії ацетатів кальцію, кобальту і цинку при їх пероральному надходженні в організм експериментальних тварин, контролювався рівень концентрацій твердих аерозолів ксенобіотиків в затравочних камерах, організоване проведення вивчення гематологічних, біохімічних, специфічних ембріо- та гонадотоксичних показників. Власноручно виконано більше 3500 токсикологічних, хімічних, біохімічних, гематлогічних, морфомеричних, ембріотоксичних та гонадотоксичних досліджень. Проведена статистична обробка отриманого матеріалу, всі дані експериментальних досліджень зведені в таблиці, узагальнені, описані та інтерпретовані автором. В дисертації не використані ідеї та розробки, що належать співавторам опублікованих праць.

Апробація результатів дослідження. Матеріали дисертації викладено і обговорено на: 1. Обласній науковій конференції “Достижения молодых ученых-специалистов – в практику здравоохранения“ (Донецьк, 1990); 2. Обласній науковій конференції, присвяченій 60-річчю Донецького медичного інституту ”Медицинская наука – здравоохранению Донбасса“ (Донецьк, 1990); 3. Конференції молодих вчених та спеціалістів (Донецьк, 1990); 4. Науково-практичній конференції, присвяченій 70-річчю від дня організації санітарних органів України “Актуальные вопросы гигиены и эпидемиологии Донбасса“ (Донецьк, 1993); 5. Науковій конференції молодих вчених і фахівців, присвяченій 65-річчю Донецького медичного університету (Донецьк, 1996); 6. Ювілейній науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю кафедри гігієни і екології людини “Гігієнічні проблеми охорони здоров’я населення” (Дніпропетровськ, 1997); 7. Науковій конференції, присвяченій 100-річчю кафедри загальної гігієни Львівського державного медичного університету ім.Данили Галицького “Гігієнічні проблеми сучасного суспільства” (Львів, 1999); 8. Конференції, присвяченій “Актуальним питанням профілактичної медицини Донбасу“ (Донецьк, 1999).

Підсумки досліджень апробовані на спільному засіданні кафедр гігієни, гігієни та екології, соціальної медицини та організації охорони здоров’я з курсом історії медицини Донецького державного медичного університету ім. М.Горького (2000 р.).

Публікації. Результати дисертації опубліковано у 8 статтях в наукових журналах і збірках наукових робіт та в 8 тезах доповідей на наукових конференціях.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, 5 розділів, узагальнення, висновків, списку використаних джерел літератури та додатків. Список включає 228 джерел вітчизняної та іноземної літератури. Робота виклидена на 250 сторінках машинописного тексту, з них основного тексту – 129 стор., 39 таблиць на 45 стор., 20 рисунків на 7 стор. Додаток включає 32 таблиці фактичного матеріалу та документи про впровадження в практику.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Об’єкти та методи дослідження. Експериментальні дослідження по встановленню параметрів гострої токсичності оцтовокислих сполук кальцію, кобальту та цинку виконані на безпородних білих щурах та мишах (Елизарова О.Н., 1971), оцінку кумулятивних властивостей проводили за методом Lim R. et al. (1961). Математичне прогнозування орієнтовно безпечних рівнів впливу ксенобіотиків в атмосферному повітрі населених місць проводилося у відповідності з “Методическими указаниями по установлению ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест” (1982).

Характер біологічної дії оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку в хронічному експерименті вивчався на білих щурах-самцях, які зазнавали тримісячного цілодобового інгаляційного впливу полютантів. Динамічна респіраторна затравка експериментальних тварин проводилася в камерах об’ємом 0,3 м-3, які обслуговували вентилятори високого тиску. Для подачі пилу сполук Са, Со та Zn в затравочні камери застосовували дозатори пневмовібраційного типу. Визначення концентрацій ксенобіотиків здійснювали за допомогою методів, розроблених спільно з аналітичним відділом Донецького ВНДІреактивелектрон.

Для оцінки біологічної дії ацетатів кальцію, кобальту та цинку при їх хронічному цілодобовому інгаляційному надходженні в організм експериментальних тварин використовували гематологічні (кількість еритроцитів, гемоглобіну та лейкоцитів в периферичній крові), фізіологічні (визначення сумаційно-порогового показника), біохімічні (активність каталази, аспартат- (АсАТ) та аланінамінотрансферази (АлАТ) сироватки крові, вміст загально білка, сечовини, загальних ліпідів, токоферолу в сироватці крові, ?-ліпопротеїдів низької щільності в гемолізаті крові, сульфгідрильних груп крові, дієнових кон’югатів в плазмі крові та гомогенаті печінки, швидкість спонтанного та аскорбат-залежного перекисного окислення ліпідів в мембранах еритроцитів та гомогенаті печінки, рівень малонового диальдегіду в останньому, процент перекисного гемолізу еритроцитів крові) та морфологічні методи дослідження Морфологічні дослідження виконано на кафедрі гістології Донецького державного медичного університету ім.М.Горького під керівництвом професора Е.Ф.Баринова.

.

Таблиця 1

Об’єм проведених досліджень та кількість використаних експериментальних

тварин при вивченні біологічної дії ацетатів кальцію, кобальту та цинку

як забруднювачів атмосферного повітря

Фрагмент досліджень | Об’єм досліджень | Кількість експериментальних тварин

Визначення параметрів гострої токсичності та коефіцієнту кумуляції | 220 | 180 білих щурів

112 білих мишей

Визначення концентрацій ацетатів в затравочних камерах | 660 хімічних досліджень–

Вивчення біологічної дії ксенобіотиків при хронічному цілодобовому інгаляційному надходженні | 6048 фізіологічних, гематологічних та біохімічних досліджень

720 морфологічних досліджень | 288 білих щурів

Вивчення ембріотоксичної дії ацетатів | 4200 біохімічних та гематологічних досліджень

840 морфологічних досліджень

2636 морфометричних досліджень | 120 самок білих щурів

1048 ембріонів

Вивчення гонадотоксичної дії оцтовокислих сполук | 720 морфометричних досліджень

216 морфологічних досліджень | 72 самці білих щурів

Для більш поглибленого вивчення несприятливого впливу ацетатів кальцію, кобальту та цинку при хронічному інгаляційному надходженні в теплокровний організм в програму наших досліджень було включено оцінку можливих гонадо- та ембріотоксичних ефектів, що можуть виникати при респіратор ному впливі вказаних ксенобіотиків. Експерименти проведено у відповідності з методичними рекомендаціями Гофмеклера В.А. та співавт. (1978). Дані експериментальних досліджень підлягали статистичній обробці з оцінкою вірогідності відмінностей за t-критерієм Стьюдента.

Результати досліджень та їх обговорення. Першим етапом вивчення біологічної дії оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку було визначення впливу даних ксенобіотиків при їх одноразовому пероральному надходженні в організм експериментальних тварин. Результати дослідження параметрів гострої токсичності полютантів дозволили визначити средньосмертельні концентрації даних ксенобіотиків, чисельні вирази яких склали: для ацетату кальцію: білі щури – 6,320±0,700 г•кг-1; білі миші – 6,980 ± 0,983 г•кг-1; для ацетату кобальту: білі щури – 0,187 ± 0,050 г•кг-1; білі миші – 0,242 ± 0,062 г•кг-1; для ацетату цинку: білі щури – 0,278 ± 0,049 г•кг-1; білі миші – 0,305 ± 0,065 г•кг-1. Ацетати кальцію, кобальту і цинку при внутрішньошлунковому надходженні згідно з класифікацією хімічних речовин за ступенем токсичності (ГОСТ 12.1.007-76) відносяться: оцтовокислий кальцій – до малотоксичних сполук, оцтовокислі кобальт та цинк – до помірнотоксичних сполук. Відмінностей видової чутливості ацетатів Са, Со та Zn не виявлено.

На період проведення досліджень з обґрунтування гранично допустимих концентрації полютантів для задоволення потреб санітарної практики в гігієнічних регламентах були розраховані орієнтовно безпечні рівні впливу (ОБРВ) даних сполук в атмосферному повітрі населених місць: для оцтовокислого кальцію – 0,100 мг•м-3; для оцтовокислого кобальту – 0,003 мг•м-3 і для оцтовокислого цинку – 0,005 мг•м-3.

При вивченні кумулятивних властивостей ацетатів кальцію, кобальту та цинку із застосуванням тесту “субхронічної токсичності“ встановлено, що оцтовокислий кобальт відноситься до класу сполук з помірною кумуляцією, а оцтовокислі кальцій і цинк – до класу сполук зі слабковираженою кумуляцією.

Як відомо, критеріями оцінки атмосферного повітря служать гранично допустимі концентрації, за допомогою яких здійснюється державний контроль за станом природного середовища і джерелами забруднення, проводяться заходи щодо запобігання шкідливого впливу ксенобіотиків на здоров’я населення (Сидоренко Г.И., 1986; Сидоренко Г.И., Можаев Е.А., 1987). Виходячи з цього, однією з головних задач профілактичної медицини є вивчення характеру біологічної дії хімічних сполук, які можуть викликати в теплокровному організмі різноманітну патологію (Крыжановская М.В., 1997). Характеристика біологічної дії передбачає визначення концентрацій ксенобіотиків, які не викликають порушень функціонального стану органів і систем теплокровного організму при різних шляхах надходження.

Біологічна оцінка впливу низьких концентрацій ацетатів кальцію, кобальту і цинку при тривалому цілодобовому інгаляційному надходженні в організм проведена на безпородних білих щурах, що зазнавали тримісячного хронічного респіраторного впливу ксенобіотиків в концентраціях відповідно для оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку: 0,4760 ± 0,0180 мг•м-3; 0,0520 ± 0,0024 мг•м-3; 0,2730 ± 0,0053 мг•м-3 – перші групи; 0,1170 ± 0,0040 мг•м-3; 0,0150 ± 0,0008 мг•м-3; 0,0790 ± 0,0032 мг•м-3 – другі групи і 0,0490 ± 0,002 мг•м-3; 0,0028 ± 0,0002 мг•м-3; 0,0190 ± 0,0008 мг•м-3 –треті групи тварин. Контролем були інтактні гризуни, які знаходилися в аналогічних умовах. Контрольні та дослідні проби оброблялися одночасно, приймаючи до уваги добові та сезонні коливання біоритмів експериментальних тварин.

Закономірності біологічної дії оцтовокислых кальцію, кобальту та цинку на теплокровний організм були досліджені в ході загальнотоксичного експерименту. При цьому встановлено, що вказані сполуки в концентраціях 0,4760 мг•м-3; 0,0520 мг•м-3 і 0,2730 мг•м-3 відповідно при хронічному цілодобовому інгаляційному надходженні в організм білих щурів викликали у останніх порушення лейко-, гемо- та еритропоезу. Так, відзначена гіперлейкемія у відповідь на чотиритижневий інгаляційний вплив ацетату кальцію. При вдиханні експериментальними гризунами ксенобіотиків спостерігалася аналогічна динаміка вмісту білих кров’яних тілець для ацетатів кобальту і цинку: вірогідне зниження кількості лейкоцитів після одного місяця від початку експерименту та статистично значуща гіперлейкемія в кінці третього місяця експозиції. Хронічний цілодобовий інгаляційний вплив всіх ксенобіотиків, що вивчались, викликав у експериментальних тварин перших груп статистично значуще зниження кількості еритроцитів крові, яке спостерігалося для оцтовокислих Са та Со в останні терміни експозиції, а для ацетату цинку – в кінці першого місяця експозиції. Виключення склало лише одноразове вірогідне зростання кількості червоних кров’яних тілець у білих щурів, які вдихали ацетат кобальту на протязі одного місяця.

Експериментальні дані свідчать про те, що ацетати Са, Со та Zn в більшості випадків є стимуляторами, що забезпечують підвищення каталітичної активності ряду ензимів (каталази, аланінамінотрансферази та аспартатамінотрансферази). Потрібно зазначити, що в початкові терміни експерименту (2 тижні експозиції) ферментативна активність каталази крові при вдиханні білими щурами перших груп всіх ксенобіотиків вірогідно знижувалася. Подальше інгаляційне надходження ацетатів металів в організм експериментальних тварин спричиняло статистично значуще посилення каталітичної активності даного ензиму. Підвищення активності каталази можна розглядати як компенсаторну реакцію організму у відповідь на токсичну дію ксенобіотика.

Аналізуючи активність трансаміназ потрібно зазначити, що дія полютантів спричиняла зміни мембран клітин і клітинних органел, внаслідок чого відбувався витік ферментів, особливо аспартатамінотрансферази, з печінки у позаклітинну рідину і кров, що спричиняло підвищення активності даних ензимів в сироватці крові майже на протязі всього експерименту. Виключення склала лише активність АсАТ при інгаляційному впливі ацетату цинку, яка на протязі трьох місяців експерименту була на рівні контролю. Таким чином, отримані дані певною мірою вказують на гепатотропний характер дії ацетатів кальцію, кобальту і цинку.

Дані результатів підпорогових імпульсів білих щурів перших експериментальних груп, які вдихали пил ксенобіотиків дозволили встановити розвиток гальмових процесів в центральній нервовій системі тварин під впливом ацетату кальцію на протязі всього експерименту і оцтовокислого кобальту в початкові терміни експозиції. Ацетат цинку, навпаки, спричиняв прискорення проведення нервового імпульсу, яке було статистично значущим після закінчення одного місяця експерименту.

Як відомо, специфічним і одним з найбільш чутливих тестів при встановленні токсичної дії металів на теплокровний організм є визначення вмісту сульфгідрильних груп крові (Соколовский В.В., 1979; Давлетов ЭГ., Сорокина В.С., 1979). Як показали наші дослідження, вдихання ацетатів кальцію і кобальту білими щурами перших груп викликало статистично значущий підйом рівня тіолових сполук в крові в різні терміни експерименту. Інгаляційне надходження оцтовокислого цинку, навпаки, приводило до різкого зниження рівня даного біологічного антиокислювача в гемолізаті крові тварин на протязі трьох місяців експозиції. При блокуванні SН-груп сірковмісні ферменти втрачають свою активність, а тіолові групи легко приєднуються до реакційно здатних груп альдегідів і деяких кислот (Торчинский Ю.М., 1971; Борзунова Е.А. и др., 1987). Як показали наші експерименти, при інгаляційному впливі оцтовокислого цинку відзначалося посилення вільнорадикальних процесів, що могло бути однією з причин зниження рівня сульфгідрильних груп в гемолізаті крові експериментальних тварин.

Слід зазначити, що вдихання ацетатів кобальту і цинку в концентраціях 0,0150 мг•м-3 і 0,0790 мг•м-3 супроводжувалося гіпопротеїнемією в сироватці крові експериментальних тварин, яка в окремі періоди досліджень була статистично значущою. Вплив же оцтовокислого кальцію, навпаки, викликав в даній біологічній рідині гризунів першої групи стійку гіперпротеїнемію, що змінялася зниженням рівня загального білка в даній біологічній рідині тільки після закінчення двох місяців експозиції.

Встановлено, що вдихання ксенобіотиків гризунами перших груп викликало вірогідні зсуви вмісту в сироватці крові сечовини, яка є одним з кінцевих продуктів обміну простих білків, загальних ліпідів та ?-ліпопротеїдів низької щільності. Причому статистично значуще зростання рівня сечовини в сироватці крові експериментальних тварин спостерігалося при впливі всіх ацетатів після закінчення двох тижнів експозиції. Надалі рівень сечовини в сироватці крові білих щурів при вдиханні ацетату кальцію стабілізувався і не відрізнявся від контролю, оцтовокислого цинку – навпаки різко знизився. Стійке вірогідне підвищення рівня сечовини збереглося тільки при інгаляційному впливі ацетату кобальту.

Дані літератури свідчать про те, що механізм токсичної дії багатьох несприятливих чинників навколишнього середовища пов’язаний з посиленим утворенням перекисей ліпідів, під дією яких виникають пошкодження клітинних мембран (Сидоренко Г.И., Меркурьева Р.В 1981; Владимиров Ю.А., 1989; Ivanov V. et al., 1989). Перекисне окислення ліпідів (ПОЛ) стосується найважливіших фізико-хімічних властивостей мембран різної клітинної локалізації, спотворює білково-ліпідні взаємодії, що може стати причиною інактивації перекисями ліпідів активних центрів мембранозв’язаних ферментів і розчинних ферментних систем. Істотна роль ПОЛ в механізмах напруження і зриву адаптаційних реакцій при дії екстремальних чинників на організм дозволили нам використати дані показники як чутливі тести при вивченні загальнотоксичної дії ацетатів кальцію, кобальту та цинку.

Проведені дослідження показали, що інгаляційний вплив ацетатів кальцію, кобальту і цинку призводив до значної активації процесів перекисного окислення ліпідів у тварин перших груп. Остання проявлялася зростанням рівня проміжного продукту ПОЛ – дієнових кон’югатів в плазмі крові та гомогенаті печінки, посиленням швидкості спонтанного та аскорбатзалежного ПОЛ в мембранах еритроцитів крові та гомогенаті печінки, а також збільшенням в останньому одного з кінцевих продуктів ПОЛ – малонового диальдегіду в різні періоди експозиції.

Деякими дослідниками відзначена наявність тісного зв’язку між змінами показників перекисного окислення ліпідів і рівнем антиоксидантів при різноманітній патології (Абрамов Ж.И. и др., 1985; Голиков П.П. и др. 1987). Як відомо, коли в організмі знижується рівень біоантиоксидантів, в ньому накопичуються продукти ПОЛ, послаблюється стійкість до несприятливих факторів, які активують радикальні реакції.

В результаті проведених досліджень встановлено, що посилення процесів перекисного окислення ліпідів в органах експериментальних тварин супроводжувалося статистично значущим зниженням рівня токоферолу в сироватці крові (при інгаляційному впливі оцтовокислых кальцію і цинку). Можливо, посилення вільнорадикальних процесів і накопичення в організмі гідроперекисей, дієнових кон’югатів та малонового диальдегіду привело до підвищеного витрачання токоферолу як стабілізатора окислювально-відновних процесів. Вдихання ацетату кобальту навпаки спричиняло накопичення цього ендогенного антиоксиданту в плазмі крові до кінця тримісячного інгаляційного впливу.

Результати наших досліджень показали досить високу чутливість методів визначення накопичення в організмі продуктів вільнорадикального окислення ліпідів, що ще раз підтверджує доцільність використання вивчення процесів ПОЛ в токсикологічних експериментах і їх високу чутливість до зсувів, які відбуваються в організмі під впливом хімічних сполук.

В морфологічній картині внутрішніх органів білих щурів перших груп виявлено значні зміни, причому міра вираженості останніх збільшувалася з подовженням термінів інгаляційного впливу. Найбільш глибокі порушення клітинних структур мали місце в органах дихання, головному мозку, нирках, печінці та серці.

Реакція експериментальних тварин у відповідь на хронічне надходження оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку в концентраціях 0,1170 мг•м-3; 0,0150 мг•м-3 і 0,0790 мг•м-3 носила майже аналогічний характер. Однак, зміни гематологічних, фізіологічних та біохімічних показників, а також морфологічної картини внутрішніх органів були менш виражені. У гризунів третіх експериментальних груп у всі періоди досліджень всі показники, що вивчалися не відрізнялися від контролю.

Дослідження репродуктивної функції самок білих щурів, вагітність яких проходила на фоні хронічного цілодобового інгаляційного впливу пилу ацетатів кальцію, кобальту і цинку на рівнях відповідно: 0,5190 ± 0,0275 мг•м-3; 0,0570 ± 0,0010 мг•м-3; 0,3300 ± 0,0139 мг•м-3 – перші групи; 0,1060 ± 0,0065 мг•м-3; 0,0150 ± 0,0006 мг•м-3; 0,0860 ± 0,0450 мг•м-3 – другі групи та 0,0540 ± 0,0051 мг•м-3; 0,0014 ± 0,0001 мг•м-3; 0,0200 ± 0,0020 мг•м-3 – треті групи тварин показало, що тритижневе респіраторне надходження пилу ацетатів в організм самок перших груп приводило до зміни найбільш чутливих тестів ембріотоксичної дії – зростанню загальної ембріональної смертності, перед- і постімплантаційної загибелі плодів. Крім того, зафіксовано підвищення числа мертвих та резорбованих плодів на одну самку (при вдиханні ацетату кальцію), зниження вагових коефіцієнтів яєчників, краніокаудальних розмірів плодів та середнього діаметра плаценти (при надходженні оцтовокислого кобальту), зниження вагових коефіцієнтів яєчників, середньої маси ембріонів та підвищення середньої маси плаценти (інгаляція оцтовокислим цинком).

В ході експерименту зафіксовані зміни біохімічного статусу організмів самок білих щурів та їх ембріонів, про що свідчить дисбаланс гематологічних показників, вмісту загального білка, сечовини, загальних ліпідів, сульфгідрильних груп, а також дестабілізація ряду ферментних систем. Крім того відзначена активація вільнорадикальних процесів як в організмі самок, так і в біологічних матеріалах ембріонів.

Дані морфологічних досліджень органів і тканин самок гризунів перших груп, які на протязі всього періоду вагітності вдихали аерозолі ацетатів кальцію, кобальту і цинку та їх плодів показали, що дані полютанти викликають значні порушення гістологічної картини головного мозку, органів дихання, печінки, надниркових залоз та нирок.

Респіраторне надходження ацетатів кальцію, кобальту і цинку на рівнях 0,1060 мг•м-3; 0,0150 мг•м-3 і 0,0860 мг•м-3 відповідно в організм вагітних самок білих щурів викликало менш виражені зміни показників репродуктивної функції самок експериментальних тварин, а також біохімічних та гематологічних показників як організмів самок, так і плодів, що розвивалися на фоні хронічної інгаляційної інтоксикації ксенобіотиками. У гризунів третіх груп будь-яких істотно значущих розладів специфічних функцій жіночого організму, а також зсувів біохімічних та гематологічних показників не виявлено.

Концентрації ацетатів металів в затравочних камерах при проведенні гонадотоксичного експерименту були аналогічні тим, які використовувалися в загальнотоксичному досліді. Оцінюючи вплив ксенобіотиків на репродуктивну функцію самців білих щурів потрібно зазначити, що хронічний тримісячний вплив ацетатів кальцію, кобальту і цинку спричиняв у тварин перших груп вірогідне (р < 0,05) збільшення кількості патологічних форм сперматозоїдів на фоні зниження загального числа останніх (затравка ацетатами кальцію і кобальту) і падіння осмотичної резистентності сперматозоїдів (експозиція оцтовокислим кобальтом). Крім того, у даних щурів після тримісячного вдихання ацетатів зафіксовані морфологічні зміни в статевих органах (сім’яних залозах, сім’яних пухирцях, простаті), зниження в порівнянні з контролем індексів сперматогенезу та кількості канальців з клітинами, що діляться. У тварин других груп зміни були менш виражені, а у самців третіх груп всі показники репродуктивної функції не відрізнялися від контрольних.

За результатами проведених досліджень встановлено, що гонадотоксичний і ембріотоксичний ефекти проявлялися на одному рівні з загальнотоксичним, що вказує на відсутність специфічного ембріо- та гонадотоксичного впливу ацетатів кальцію, кобальту та цинку.

Одержані експериментальні дані свідчать про те, що ацетати кальцію, кобальту і цинку є політропними отрутами. Зміни показників функціонального стану організмів білих щурів для всіх сполук не носили однонаправленого характеру, що може бути зумовлене ведучою роллю в механізмі токсичної дії ксенобіотиків катіонів металів.

Таким чином, проведені дослідження дозволили вивчити загальні закономірності гострої інтоксикації оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку, дослідити біологічну дію вищеназваних сполук в хронічному експерименті, виявити можливість виникнення віддалених наслідків їх впливу (ембріо- та гонадотоксичний ефекти) та обґрунтувати для практики державного санітарного нагляду гранично допустимі концентрації названих ксенобіотиків в атмосферному повітрі населених місць, що є основою заходів щодо попередження несприятливого впливу вивчених сполук на здоров’я населення. Середньодобові гранично допустимі концентрації полютантів в атмосферному повітрі населених місць запропоновані та затверджені на рівнях:

- оцтовокислий кальцій – 0,050 мг•м-3 – 3 клас небезпеки;

- оцтовокислий кобальт – 0,001 мг•м-3 (в перерахунку на кобальт) – 2 клас небезпеки;

- оцтовокислий цинк – 0,005 мг•м-3 (в перерахунку на цинк) – 3 клас небезпеки.

ВИСНОВКИ

1. Оцтовокислі кальцій, кобальт та цинк є політропними отрутами. При хронічному цілодобовому респіраторному надходженні в теплокровний організм вони викликають зміну в ЦНС, каталітичної активності ряду ензимів, порушення білкового та ліпідного обмінів, дисбаланс гематологічних показників та вмісту сульфгідрильних груп, активацію процесів перекисного окислення ліпідів, пошкодження морфологічної структури внутрішніх органів.

2. Оцтовокислі кальцій, кобальт та цинк при внутрішньошлунковому надходженні в теплокровний організм згідно з класифікацією хімічних речовин за ступенем токсичності (ГОСТ 12.1.007-76) відносяться: кальцій – до малотоксичних сполук, кобальт і цинк – до помірнотоксичних сполук.

3. Вираженість патологічних зсувів в організмі експериментальних тварин при хронічному цілодобовому інгаляційному надходженні даних ксенобіотиків визначається рівнями впливу полютантів. За загальнотоксичним ефектом концентрації ацетатів кальцію, кобальту і цинку відповідно 0,4760 мг•м-3, 0,0520 мг•м-3 та 0,2730 мг•м-3 є діючими; 0,1170 мг•м-3, 0,0150 мг•м-3 та 0,0790 мг•м-3 – пороговими, а 0,0490 мг•м-3, 0,0028 мг•м-3 та 0,0190 мг•м-3 – недіючими.

4. За ембріотоксичним ефектом концентрації оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку відповідно є: 0,5190 мг•м-3, 0,0570 мг•м-3 та 0,3300 мг•м-3 – діючими, 0,1060 мг•м-3, 0,0150 мг•м-3 та 0,0860 мг•м-3 – пороговими, а 0,0540 мг•м-3, 0,0014 мг•м-3 та 0,0200 мг•м-3 – недіючими.

5. За впливом на репродуктивну функцію самців рівні ксенобіотиків: 0,4760 мг•м-3, 0,0520 мг•м-3 та 0,2730 мг•м-3 є діючими, 0,1170 мг•м-3, 0,0150 мг•м-3 та 0,0790 мг•м-3 – пороговими, а 0,0490 мг•м-3, 0,0028 мг•м-3 та 0,0190 мг•м-3 – недіючими (для оцтовокислих кальцію, кобальту та цинку відповідно).

6. Гонадотоксичний та ембріотоксичний ефекти при хронічному інгаляційному надходженні ацетатів кальцію, кобальту і цинку проявляються на одному рівні з загальнотоксичною дією, що свідчить про відсутність специфічного ембріо- та гонадотоксичного впливу вказаних ксенобіотиків.

7. На основі співставлення недіючих концентрацій за результатами загальнотоксичного, гонадотоксичного та ембріотоксичного експериментів з урахуванням інтегрального показника небезпеки і коефіцієнта запасу запропоновані середньодобові гранично допустимі концентрації ксенобіотиків в атмосферному повітрі населених місць на рівнях: для оцтовокислого кальцію – 0,050 мг•м-3 – III клас небезпеки; для оцтовокислого кобальту – 0,001 мг•м-3 (в перерахунку на кобальт) – II клас небезпеки; для оцтовокислого цинку – 0,005 мг•м-3 (в перерахунку на цинк) – III клас небезпеки.

СПИСОК ОСНОВНИХ РОБІТ,

ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Говорунова Н.Н., Павлович Л.В., Бессмертный А.Н., Беседина Е.И., Дудалева Л.С. Биологическое влияние ацетата кальция и его гигиеническое нормирование в атмосферном воздухе населенных мест // Гиг. нас. мест. – 1991. – Вып. 30. – С. 90-94.

2. Гринь Н.В., Павлович Л.В., Говорунова Н.Н., Бессмертный А.Н., Беседина Е.И. Динамика показателей функционального состояния организма белых крыс при изучении общетоксического действия ацетата кобальта // Гиг. и сан. – 1992. – № 11-12. – С. 22-24.

3. Говорунова Н.Н., Гринь Н.В., Павлович Л.В., Бессмертный А.Н., Баринов Э.Ф., Николаенко О.И. Изучение эмбриотоксического действия ацетата кальция при круглосуточном ингаляционном поступлении в организм // Гиг. и сан. – 1993. – № 1. – С. 17-18.

4. Гринь Н.В., Павлович Л.В., Говорунова Н.Н., Бессмертный А.Н., Беседина Е.И. Экспериментальное изучение ингаляционного воздействия уксуснокислого кальция на организм // Гиг. и сан. – 1993. – № 3. – С. 8-9.

5. Гринь Н.В., Павлович Л.В., Говорунова Н.Н. Гигиеническое нормирование ацетата цинка в атмосферном воздухе населенных мест // Вестн. гиг. и эпид. – 1998. – Т. 2, № 2. – С. 122-125.

6. Павлович Л.В. Биологическое действие и гигиеническое регламентирование ацетатов кальция, кобальта и цинка в атмосферном воздухе населенных мест // Вестн. гиг. и эпид. – 1999. – Т. 3, № 1. – С. 22-26.

7. Гринь Н.В., Павлович Л.В., Галета С.Г. Отдаленные последствия хронического ингаляционного воздействия ацетатов кальция, кобальта и цинка // Гиг. нас. мест. – 1999. – Вып. 35. – С. 46-53.

8. Гринь Н.В., Павлович Л.В. Влияние уксуснокислого цинка на репродуктивную функцию самцов белых крыс // Вестн. гиг. и эпид. – 1999. – Т 3, № 2. – С. 22-23.

9. Гринь Н.В., Павлович Л.В. Биологическое действие уксуснокислого кальция в концентрациях, превышающих его предельно допустимый уровень // Вестн. гиг. и эпид. – 1998. – Т 2, № 1 (3). – С. 12-13.

10. Павлович Л.В. Состояние процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в организме плодов белых крыс, развивавшихся на фоне химической нагрузки уксуснокислым кобальтом // Тез докл. научн. конф. молодых ученых и специалистов. – Донецк, 1990. – С.86.

11. Павлович Л.В., Беседина Е.И., Дудалева Л.С. К механизму биологического действия уксуснокислого кальция // Тез. докл. обл. научн. конф. “Достижения молодых ученых-медиков – в практику здравоохранения”. – Донецк, 1990. – С. 29-30.

12. Говорунова Н.Н., Гринь Н.В., Бессмертный А.Н., Беседина Е.И., Павлович Л.В., Дудалева Л.С. Гигиеническая оценка биологического действия уксуснокислого кобальта с целью нормирования в атмосферном воздухе // Тез. докл. обл. научн. конф., посвященной 60-летию Донецкого медицинского института. – Донецк, 1990. – С. 110.

13. Павлович Л.В., Гринь Н.В. К вопросу о механизме токсического действия на теплокровный организм уксуснокислого кобальта // Тез. докл. научно-практ. конф., посвященной 70-летию со дня организации санитарных органов Украины. – Донецк, 1993. – С.73.

14. Павлович Л.В. Изучение общетоксического действия уксуснокислого цинка при круглосуточном ингаляционном поступлении в теплокровный организм // Сб. науч. трудов молодых ученых и спец., посвящ. 65-летию Донецкого медицинского университета. – Донецк, 1996. – С. 178-180.

15. Павлович Л.В. Динамика перекисного окисления липидов при экспериментальной интоксикации организма уксуснокислым кальцием //Матер. ювіл. наук.-практ. конф., присвяченій 75-річчю кафедри гігієни і екології людини “Гігієнічні проблеми охорони здоров’я населення” – Дніпропетровськ, 1997. – С.154-156.

16. Павлович Л.В. Деякі біохімічні зрушення в теплокровному організмі при хронічній інтоксикації оцтовокислим цинком //Тез. допов. наук. конф., присвяченої 100-річчю кафедри загальної гігієни Львівського державного медичного університету ім. Данила Галицького. – Львів, 1999. – С. 92-93.

Павлович Л. В. Біологічна дія оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку та їх гігієнічне нормування в атмосферному повітрі населених місць. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 14.02.01 – гігієна. – Інститут гігієни та медичної екології ім.О.М.Марзеєва АМН України, Київ, 2001.

Дисертація присвячена вивченню біологічної дії оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку та експериментальному обґрунтуванню гігієнічних регламентів вказаних сполук в атмосферному повітрі житлових масивів. Встановлені параметри гострої токсичності оцтовокислих кальцію, кобальту і цинку при їх одноразовому пероральному надходженні в організм теплокровних. Виявлена біологічна дія ксенобіотиків в умовах хронічного цілодобового інгаляційного впливу на організм експериментальних тварин. Досліджено можливість виникнення віддалених наслідків їх впливу (ембріо- і гонадотоксичні ефекти). На основі отриманих експериментальних даних науково обґрунтовано гранично допустимі концентрації названих ксенобіотиків в атмосферному повітрі населених місць, які становлять: для оцтовокислого кальцію – 0,050 мг•м-3; оцтовокислого кобальту – 0,001 мг•м-3 та оцтовокислого цинку – 0,005 мг•м-3 .

Ключові слова: оцтовокислі кальцій, кобальт та цинк, біологічна дія, гігієнічні регламенти.

Pavlovich L.V. A Biological Effect of Acetates of Calcium, Cobalt and Zink and Their Hygienic regulation in the Atmospheric Air of Populated Areas. – Manuscript.

The Thesis for a Postgraduate Degree of a Candidate of Biological Sciences. Speciality: 14.02.01.– Hygiene. A.N.Marzeyev Institute of Hygiene and Medical ecology of AMS of Ukraine, Kyiv, 2001.

The thesis deals with studying a biological effect of acetate of calcium, cobalt and zink and with the experimental substantiation of hygienic regulations of the above mentioned compound in the atmospheric air of populated areas. The parameters of severe toxicity acetate of calcium, cobalt and zink in case of their single per os entering the warm-blooded organism have been established. A biological action of xenobiotics under the conditions of chronic diurnal entering the experimental animal organisms has been determined. A possibility of appearance of follow-up consequences of their action (embryo- and gonadotoxic effects) has been studied. On the basis of the obtained experimental findings, maximum allowable concentrations of the given xenobiotics in the atmospheric air of populated areas which make up 0,05 mg·m-3