Авторы

С современных позиций проанализирован материал по токсикологии фторацетата с целью возможного поиска решения проблемы терапии острых отравлений.

Предложен новый метод анализа высокотоксичного соединения — фторацетата натрия, методами газовой хроматографии с ионизационно-пламенным и масс-селективным детектированием в биологических пробах и воде. Метод основан на упаривании пробы досуха, этилировании сухого остатка этиловым спиртом в присутствии серной кислоты. Селективное определение фторацетата натрия в воде возможно с чувствительностью 0,001 мкг/мл, предел обнаружения в плазме крови и гомогенатах тканей, соответственно 0,01 мкг/мл и 0,01 мкг/г.

Анализ данных литературы показал, что наночастицы обладают более высокой токсичностью по сравнению с обычными микрочастицами, способны проникать в неизмененном виде через клеточные барьеры, а также через гематоэнцефалический барьер в центральную нервную систему, циркулировать и накапливаться в органах и тканях, вызывая более выраженные патоморфологические поражения внутренних органов, а также обладают длительным периодом полувыведения. Токсичность наночастиц определяется их формой и размерами, при этом мельчайшие наночастицы веретонообразной формы вызывают более разрушительные эффекты в организме, нежели подобные им частицы сферической формы, при воздействии на организм отчетливо прослеживается связь «доза-эффект». Классические органы-мишени для наночастиц в зависимости от пути поступления — легкие, печень, почки, головной мозг, желудочно-кишечный тракт.

Предпринята попытка определения вклада циркуляторной гипоксии, клеточного звена гемостаза и нейротоксиэстеразы в реакцию организма на низкоуровневое воздействие фосфорорганических соединений (ФОС). В эксперименте изучены диизопропилфторфосфат, вызывающий отставленную нейропатию у человека и фосфакол (параоксон) не обладающий подобным эффектом. Проведено исследование активности эстераз холинэргической и нехолинэргической природы в плазме, в мозгу и в тромбоцитарной фракции крови; способности перитонеальных макрофагов к генерации активных форм кислорода; агрегационной активности тромбоцитов; влияния на функцию эндотелия сосудов. Полученные данные свидетельствуют о развитии неспецифической резистентности организма при хроническом действии ФОС. В то же время, очевидны качественные и количественные отличия в характере действия различных ФОС на разные звенья этого процесса.

В результате длительных экспериментов на белых крысах с использованием перорального пути поступления растворов Vx в дозах от 1·10-3 до 1·10-7 мг/кг разработана модель хронической интоксикации Vx, воспроизводящей основные звенья патогенеза интоксикаций.

На основании полученных результатов с привлечением данных литературы предлагается вероятный механизм развития ФОС-индуцированной хронической патологии, заключающийся в первичном фосфорилировании белковых молекул, функциональных нарушениях на клеточном уровне с последующим развитием иммунореактивных и гипоксических/ишемических процессов.

Выявлены низкомолекулярные пептиды плазмы крови крыс, которые могут претендовать на роль биомаркеров острой и субхронической интоксикации ФОС. Обнаружен пептид с молекулярной массой 2245,1 Да SFSYKPRAPSAEVEMTAYVL, который присутствовал в плазме контрольных животных и отсутствовал в плазме крыс с острой или субхронической интоксикацией ФОС, а также через 1 месяц восстановительного периода. Идентификация пептида показала, что он является частью альфа-1-макроглобулина плазмы крыс. Предлагаются механизм образования данного пептида в плазме контрольных крыс и возможные причины его отсутствия в плазме отравленных животных. Кроме того, обнаружены и идентифицированы другие пептиды, которые могут быть новыми маркерами интоксикации ФОС.

Сформулированы основные задачи по медико-гигиеническому сопровождению уничтожения химического оружия, направленные на минимизацию рисков для здоровья человека и окружающей среды.

Оценку безопасности при работе с наноматериалами целесообразно проводить поэтапно, начиная с изучения и описания физико-химических параметров, строения и формы наночастиц, методов исследования наночастиц и наноматериалов. Следующий этап — изучение токсичности и опасности, описание возможных источников и путей поступления наночастиц в окружающую среду, а также путей миграции в окружающей среде. Итогом решения данной проблемы становится разработка алгоритма эффективной системы по обеспечению безопасности работ с НЧ и наноматериалами, который представляет собой поэтапный план мероприятий на несколько лет.

В статье отражены вопросы обеспечения санитарно-эпидемиологической безопасности окружающей и производственной среды, а также здоровья населения и персонала при функционировании и ликвидации объектов уничтожения химического оружия. Представлены направления работ, проводимых в ФГУП «НИИГПЭЧ» ФМБА России по данной проблеме и полученные результаты.

Исследован профиль экскреции биомаркеров отравляющих веществ кожно-нарывноо действия (ОВ КНД) после интоксикации крыс люизитом и ипритно-люизитной смесью дозой 1,6 мг/кг. Проведена оценка возможности определения биомаркеров люизита в организме после проведения антидотной терапии унитиолом. Установлено, что экскреция 2-хлорвиниларсонистой кислоты (ХВАК) происходит гораздо активнее в первые двое суток после введения унитиола в сравнении с экскрецией в отсутствие антидотной теапии. Показано, что наиболее значимым ретроспективным биомаркером при установлении факта воздействия ипритно-люизитной смеси на организм является ХВАК, которая была достоверно идентифицирована в моче спустя 77 суток после экспозиции, в то время как метаболиты сернистого иприта (СИ) – тиодигликоль (ТДГ), тиодигликоль сульфоксида (ТДГО) – и -лиазные метаболиты не определяются в рамках разработанных процедур уже через 7 суток.

В статье рассмотрены примеры оптимизации разрабатываемого нового подхода к токсиколого-аналитическому скринингу при анализе биологических жидкостей пациентов с различными симптомами острого отравления. Используемая процедура включает: анализ методом газовой хроматомасс-спектрометрии (ГХ-МС) паровой фазы над образцом в режиме твердофазной микроэкстракции и обработанных дериватизирующими агентами экстрактов из крови и мочи, а также автоматическую интерпретацию полученных масс-хроматограмм. Особенностями используемого подхода являются обнаружение в скрининге легколетучих соединений при парофазном анализе, а также оптимизированные методы дериватизации аналитов для повышения возможностей их идентификации без использования стандартных соединений. Ключевым моментом скрининга является совмещение высокой производительности за счет автоматизированной обработки и интерпретации результатов ГХ-МС анализа и надежности за счет снижения вероятности ошибок, как первого, так и второго рода.

Определение в образцах крови (плазмы, сыворотки) фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) или их фторпроизводных, регенерированных из состава фосфилированных аддуктов с белками крови действием фторид-иона, является общепризнанным методом установления факта воздействия ФОВ на организм человека. В настоящей работе показана возможность высокочувствительного определения ФОВ (зарин, зоман) и фторпроизводного российского VX-(RVX-G) путем оптимизации процедуры подготовки проб плазмы крови к анализу и использования газовой хроматографии в сочетании с высокоселективными детекторами. В анализе зомана успешно применен метод твердофазной микроэкстракции. Метод твердофазной экстракции полимерными сорбентами на основе сверхсшитого сополимера стирола и метакрилата показал эффективность при анализе зомана, зарина и RVX-G. Продемонстрировано преимущество тандемной масс-спетрометрии и масс-спектрометрии высокого разрешения в детектировании ФОВ и их фторпроизводных, реактивированных из состава белковых аддуктов в плазме крови.

Впервые исследовано влияние зарина (GB), зомана (GD) и российского вещества Vx (RVX) без применения и с применением антидотных препаратов (карбоксим или карбоксим в смеси с атропином) на качественный и количественный состав свободных и этерифицированных жирных кислот (СЖК и ЭЖК, соответственно) плазмы крови. Введение крысам доз GB и GD на уровне DL50 вызывает уменьшение концентраций СЖК в плазме крови через 3 часа. Через 24 часа уровень СЖК возвращается к норме. Введение 2 0.4DL50 RVX обусловливает повышенный уровень ЭЖК и СЖК в плазме крови в течение недели, в том числе обогащение полиненасыщенными кислотами фракции СЖК. Антидотная терапия нормализует динамику СЖК и ЭЖК, но не предотвращает изменения их уровней в первые часы. RVX в отличие от фосфорорганических пестицидов на уровне DL50 ингибирует ацетилхолинэстеразу (АХЭ), но не влияет на липидный обмен в первые 24 часа.

Исследовано влияние реактиватора холинэстераз карбоксима на возможность определения маркеров VR (О-изобутил-S-(2-диэтиламиноэтил)метилтиофосфоната) в биопробах, полученных в остром эксперименте in vivo после отравления крыс в дозе 2 0,4ЛД50 с интервалом 1 час. Установлено, что ацетилхолинэстераза (АХЭ) является более чувствительным биомаркером по сравнению с бутирилхолинэстеразой (БХЭ) плазмы крови. Использование карбоксима приводит к реактивации АХЭ в течение 3-х часов после отравления, тогда как в отсутствие терапии реактивация происходит в течение 3-х дней. Регенерация фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) из состава белковых аддуктов плазмы крови с помощью фторид-иона в условиях эксперимента была возможна в течение 7 дней независимо от применения антидота. Влияние реактиватора на экскрецию продуктов гидролиза VR оказалось значительным. Через сутки после отравления и введения карбоксима О-изобутилметилфосфонат (ИбМФК) был идентифицирован в моче на уровне 17 нг/мл, в то время как в образцах мочи животных, не получавших реактиватор, на уровне 7,4 нг/мл; через трое суток ИбМФК был определен только в моче животных, не получавших антидот, на уровне 1 нг/мл. Также установлено, что содержание свободных и этерифицированных жирных кислот в плазме крови животных, не получавших антидот, становится максимальным на 7 сутки после отравления и, таким образом, может дополнить комплекс токсикодинамических показателей отравления VR.

Подходы к оценке рисков при работе с наночастицами и наноматериалами как в странах Европейского Союза, так и в Российской Федерации, в принципе, аналогичны. Никаких специфических процедур при оценке риска при работе с наночастицами и наноматериалами не предусмотрено. Все подходы основаны на использовании тех же методов и приемов, как и для оценки веществ в микро- или макроформах (за исключением нановолокон). Однако в подходах стран к основам гигиенического регламентирования имеются определенные различия, которые подробно рассмотрены в представленной статье.

Использование каталитических свойств реактивных углеродсодержащих наноматериалов, их композитных соединений с кварцем, оксидами металлов и кремния для нейтрализации и деструктивной сорбции высокотоксичных химических соединений может быть положено в основу создания новых средств защиты от поражений высокотоксичными химическими соединениями. Первые работы по исследованию влияния излучения мощного СО2-лазера ( =10 μ) на строение и свойства шунгита проводились в АО «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова». Поверхность обработанного лазерным излучением шунгита почти в 2 раза превышает поверхность природного шунгита, увеличивает его каталитическую активность. Элементный состав шунгитового материала не претерпевает значительных изменений после проведения лазерной обработки. Лазерная обработка шунгита повышает его способность очищать загрязненную воду от радикальных и ион-радикальных частиц, нейтрализуют токсические вещества в воде и воздухе. Активированные наночастицы шунгитового углерода обладают биоцидным действием, снижают гибель животных, увеличивают продолжительность жизни животных при накожной аппликации иприта.

Исследовано влияние антидота пеликсима на возможность определения маркеров фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) G-типа - зарина и зомана в биопробах, полученных в остром эксперименте in vivo после отравления крыс ФОВ в дозах 0.5 ЛД50. Установлено, что введение эквитоксических доз зомана и зарина приводит к снижению активности АХЭ мембран эритроцитов вплоть до 7 дней после отравления. Результат действия пеликсима на восстановление активности ацетилхолинэстеразы (АХЭ) эритроцитов наиболее выражен через сутки после отравления зарином. Регенерация ФОВ из состава белковых аддуктов плазмы крови с помощью фторид-иона в условиях эксперимента была возможна в течение периода до 7-ми дней после отравления зоманом без применения антидотной терапии и 3-х дней с применением терапии; при отравлении зарином - в течение 3-х дней независимо от применения антидота. Влияние антидота на экскрецию продукта гидролиза зарина – О-изопропилметилфосфоната (ИМФК) оказалось значительным, в то время как на экскрецию гидролитического метаболита зомана О-пинаколилметилфосфоната (ПМФК) введение антидота влияния не оказывало. Через сутки после отравления и введения пеликсима ИМФК был идентифицирован в моче на уровне 15.3 нг/мл, в то время как в образцах мочи животных, не получавших антидот, на уровне 55.0 нг/мл; через трое суток ИМФК был определен только в моче животных, получавших антидот, на уровне 4.9 нг/мл. Содержание ПМФК в моче животных, получивших антидот составляло 44 нг/мл через сутки после отравления, без антидота – 53 нг/мл, через 3 суток - 12 и 14 нг/мл, соответственно. Таким образом, влияние антидота на профиль экскреции гидролитических метаболитов значительнее для зарина, чем для зомана.

Впервые исследовано хроническое ингаляционное воздействие низких концентраций алифатических углеводородов (УВ) на метаболические профили низкомолекулярных органических соединений, в том числе свободных (СЖК) и этерифицированных (ЭЖК) жирных кислот головного мозга и печени крыс. В качестве аналитических методов были использованы газовая и жидкостная хроматомасс-спектрометрия. Перечень УВ включает гексан, гептан, октан, нонан и декан в различных соотношениях. Выявлены изменения профилей низкомолекулярных соединений головного мозга при воздействии смеси УВ в концентрации 160 ± 20.5 мг/м3 в течение 90 суток, в то время как воздействие смеси УВ в более низких концентрациях - 31.4 ± 5.6 мг/м3 и 5.2 ± 1.08 мг/м3, приводит лишь к незначительным изменениям профилей. Выявлено значительное повышение концентраций лизофосфолипидов, в основном лизофосфатидилхолинов, в экстракте из головного мозга и плазме крови. Повышение содержания лизофосфолипидов в тканях мозга можно рассматривать как следствие деструкции клеточных мембран, характерной для нейродегенеративных процессов. В то же время, повышение концентрации лизофосфатидилхолинов в мозге сопровождается статистически значимым уменьшением концентрации глицерол-3-фосфата и не сопровождается изменениями концентраций глицерофосфохолина, глицерофосфоэтаноламина, холина, ацетилхолина, СЖК или лизофосфатидной кислоты. Показано, что концентрации лизофосфатидилхолинов и лизофосфатидилэтаноаминов, отнесенные к концентрациям глицерофосфохолина и глицерофосфоэтаноламина в плазме крови, могут служить потенциальными маркерами влияния УВ на головной мозг.

Проведены экспериментальные исследования по оценке токсичности и опасности смеси предельных углеводородов С1-С5 при загрязнении атмосферного воздуха. Показано, что смесь является малотоксичной при однократном воздействии, не оказывает раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки глаз, Limac смеси С1-С5 по резорбтивному эффекту установлен на уровне 25300 мг/м3, по рефлекторному эффекту – 3100 мг/м3. В хроническом непрерывном 90-суточном эксперименте при действии смеси обнаружены проявления хронической интоксикации – нарушения функционального состояния нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем, биохимических процессов, пороговая концентрация смеси составила 255,7 мг/м3. По итогам проведенных исследований обоснованы гигиенические нормативы (ПДКс.с., ПДКм.р.) и класс опасности смеси предельных углеводородов С1-С5 в атмосферном воздухе населенных мест.

Проведена оценка токсичности и опасности смеси нормальных предельных углеводородов С6-С10 (гексан, гептан, октан, нонан, декан) при однократном и хроническом поступлении в организм. Показано, что по параметрам острой токсичности смесь является малоопасной, обладает умеренно выраженным раздражающим действием на слизистую оболочку глаз и кожу лабораторных животных и слабым кожно-резорбтивным эффектом. Порог однократного ингаляционного действия (Limac) по резорбтивному эффекту установлен на уровне 5250 мг/м3. При длительном 90-суточном ингаляционном непрерывном воздействии смесь С6-С10 в концентрации 160 мг/м3 оказывала нейротоксическое, гепатотоксическое, эмбриотоксическое действие. Пороговая концентрация смеси в хроническом эксперименте (Limch) установлена на уровне 31,4 мг/м3, недействующая – 5,2 мг/м3. Пороговая концентрация смеси по рефлекторному действию определена на уровне 280 мг/м3. По итогам проведенных исследований смесь предельных углеводородов С6-С10 отнесена к 3 классу опасности, обоснованы предельно допустимые концентрации (ПДК) в атмосферном воздухе населенных мест - среднесуточная по резорбтивному эффекту – 5 мг/м3, максимальная разовая по рефлекторному действию – 50 мг/м3.

Проведено изучение токсичности и опасности 16 хладонов, являющихся представителями различных галогенпроизводных предельных углеводородов (фторпроизводные метана, этана, пропана, бутана). Показано, что исследуемые хладоны по параметрам острой токсичности относятся к малотоксичным и малоопасным веществам (4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007). Наименее токсичны полностью фторированные углеводороды: тетрафторметан, гексафторэтан, октафторпропан, декафторбутан. В клинической картине острого отравления превалируют признаки наркотического эффекта. Величины Limас определены для фторуглеводородов в диапазоне 750 - 180 мг/л, для смешанных фторхлорсодержащих углеводородов – до 100 мг/л (45, 80 мг/л), фториодуглеводородов (пентафториодэтана) – 10,5 мг/л. Основными критериальными тестами являлись показатели состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Длительное воздействие изучаемых соединений (хладоны №№ 32, 125, 227, 218, 31-10) вызывали выраженные изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем, состава периферической крови, нарушения метаболических процессов. Гигиенические нормативы для большинства исследуемых хладонов в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.) утверждены на уровне 3000 мг/м3, 4 класс опасности, пары, в атмосферном воздухе населенных мест среднесуточная ПДКс.с. – 10 (20) мг/м3, максимальная разовая ПДКм.р. - 100 мг/м3, рефлекторно-резорбтивное действие, 4 класс опасности.

Оценивали влияние агонистов арилгидрокарбонового рецептора (FICZ и ITE), а также липополисахарида при токсическом действии бенз(а)пирена в клетках гепатомы человека линии HepaRG. В качестве маркеров генотоксического действия бенз(а)пирена определяли активные формы белков ключевых стресс-активируемых киназных каскадов и системы репарации ДНК. Липополисахарид в смеси с бенз(а)пиреном усиливает токсичность бенз(а)пирена и снижает активацию белков системы репарации ДНК ниже контрольного уровня. Агонисты арилгидрокарбонового рецептора (FICZ и ITE) проявляют цитопротекторное действие на фоне токсичности бенз(а)пирена, усиливают активацию киназы Akt1 и снижают уровень активации белка р53 и чекпойнт-киназ Chk1 и Chk2. Таким образом, FICZ и ITE снижают генотоксичность бенз(а)пирена.

С использованием газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-селективным детектированием (ГХ-МС и ВЭЖХ-МС, соответственно) установлен метаболизм не изученного ранее хладона RL 316 (1,4-дихлор-1,1,2,3,4,4-гексафторбутена-2, далее – ДХГФ ). В образцах крови и мочи крыс обнаружены и идентифицированы два летучих метаболита, являющихся продуктами восстановительного замещения атомов хлора: 1-хлор-1,1,2,3,3,4,4,4-октафторбутан и 1-хлор-1,1,2,3,4,4-гексафторбутен-2. Всего в результате исследований выявлено и идентифицировано 15 различных ранее неизвестных метаболитов. Установлено, что основным направлением метаболизма ДХГФ является образование аддуктов с глутатионом, и их дальнейшая деградация до цистеиновых и ацетилцистеиновых аддуктов. Также, среди продуктов распада аддуктов выявлены 4-метилсульфил-1-хлор-1,1,2,3,4,4-гексафторбутен-2, 4-метил-сульфинил-1-хлор-1,1,2,3,4,4-гексафторбутен-2 и 1,1,3,4,4-пентафтор-1,4-дихлор-бутантион-2 который оказался наиболее чувствительным биомаркером. Показано, что при поступлении ДХГФ в организм не происходит его биоактивация с образованием лабильных тиокетенов которые являются основной причиной мутагенного и канцерогенного действия некоторых галогенуглеводородов. Метаболическое профилирование плазмы крови позволило выявить потенциальные метаболические маркеры воздействия ДХГФ в концентрации 18.8 мг/м3: отношение концентраций гулоновой кислоты и мио-инозитолфосфата. Сочетание определения химических маркеров – неметаболизированной формы ДХГФ и 1,4-дихлор-1,1,3,4,4-бутантиона-2 с определением обнаруженных метаболических маркеров позволит более точно оценивать полученную дозу или уровень воздействия ДХГФ на организм людей контактирующих с ним.

Проведена оценка токсичности и опасности диоктилтерефталата (ДОТФ) в острых, подострых и хроническом экспериментах, установлены основные параметры токсикометрии. В результате выявлено, что диоктилтерефталат при однократном поступлении в организм является малотоксичным и малоопасным, не обладает кожно-резорбтивным и раздражающим действием на кожу лабораторных животных и слизистые оболочки глаз. Порог однократного ингаляционного действия диоктилтерефталата установлен на уровне 300 мг/м3 по изменению функционального состояния ЦНС, миокарда и гематологических показателей. В подострых 30-суточных экспериментах (при внутрижелудочном введении, ингаляционном воздействии и накожных аппликациях) не обнаружено выраженных кумулятивных свойств вещества. В хроническом 4-месячном ингаляционном эксперименте воздействие аэрозоля ДОТФ в концентрации 96,8 мг/м3 вызывало у подопытных животных нарушение функционального состояния ЦНС, миокарда, изменения гематологических, биохимических показателей, газового и кислотно-основного состояния крови, морфологические изменения в легких и сердце. Эмбриотоксического, генотоксического и гонадотоксического эффекта не выявлено. В качестве порога хронического действия ДОТФ - Limch принята величина 18,6 мг/м3, концентрация 3,4 мг/м3 явилась недействующей. По результатам проведенных исследований обоснована ПДК в воздухе рабочей зоны 3,0 мг/м3, 3 класс опасности, п+а.