ОРИГІНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

ПОЛІХЛОРОВАНІ БІФЕНІЛИ В ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ І РАЦІОНАХ

В.І. Смоляр, доктор мед. наук, професор,
Г.І. Петрашенко, кандидат мед. наук

Національний університет харчових технологій, Київ
Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя, Київ


РЕЗЮМЕ. В статье приведены данные о содержании полихлорбифенилов в пищевых продуктах и рационах.

SUMMARY. The contents of polychlorbifenils in foodstaffs and diets have been produced in this article.


Останнім часом зросла увага фахівців в галузі харчової токсикології до долі хлорованих біфенілів (ПХБ) — стійких хлорованих ароматичних вуглеводнів, здатних кумулютватися в організмі людини і передаватися по ходу харчових ланцюгів. Основним джерелом надходження ПХБ в організм людини є харчові продукти. ПХБ широко використовуються в промисловості та електротехніці, забруднюють водне середовище, харчові продукти і є причиною харчових отруєнь епідемічного характеру.

Основні джерела викидів цих токсичних речовин — це металургійні комбінати, целюлозно-паперове виробництво, автотранспорт, виробництво органічного синтезу, процеси спалювання промислових та побутових відходів.

Відомі прояви гострого отруєння ПХБ: ураження шкіри (хлоракне, гіперкератоз, гіперпігментація), подразнення очей і верхніх дихальних шляхів, травного каналу, дегенеративні зміни печінки, збільшення в сироватці крові загальних ліпідів, тригліцеридів і холестерину, геморагічне запалення сечовивідних шляхів, збільшення виведення з сечею глутарової кислоти, неврологічні порушення (головний біль, сенсорні порушення).

ПХБ, що використовуються в промисловості, є складовою сумішшю ізомерів, які розрізняються в залежності від кількості атомів хлору та їхнім положенням в біфенільному ядрі. Розчинність їх у воді залежить від вмісту хлору в молекулі і коливається від 0,007 до 0,2 мг/л. ПХБ добре розчинні в жирах і органічних розчинниках, здатні протягом тривалого часу накопичуватися в ґрунті і донних відкладеннях. Процес біологічного розкладу ПХБ проходить дуже повільно, а у сполук, в молекулі яких міститься 4–5 і більше атомів, заміщених на хлор, він взагалі неможливий. Фотодеградація ПХБ проходить в дуже обмежених кількостях, ПХБ не піддаються гідролізу і окисленню, вони стійкі до дії кислот і лугів та високої температури.

Значна стійкість ПХБ, високі діелектричні властивості, пластичність та адгезивність зумовлюють широке використання їх у різних галузях промисловості. Через свою стійкість до високої температури вони знайшли широке використання в електротехнічній промисловості як діелектрики. Їх використовують також як пластифікатори і мастила.

Світове виробництво ПХБ становить мільйони тонн. Вміст ПХБ у навколишньому середовищі в кінці ХХ ст. оцінювався приблизно у 300 тисяч тонн, з яких 230 тисяч тонн приходилися на океани. Тепер їхній вміст у навколишньому середовищі багаторазово зріс, найбільше в промислових регіонах країн, особливо в США.

Перші вимірювання вмісту ПХБ у навколишньому середовищі були виконані у 1975 році після того, як світова наукова громадськість підняла тривогу з приводу небезпеки забруднення ними навколишнього середовища, особливо після катастрофи в м. Севезо (Північна Італія), де на хімічному заводі внаслідок термічного розкладення ПХБ виник аварійний викид діоксину, який привів до численних жертв і супроводжувався тривалим забрудненням навколишнього середовища.

Основні проблеми пов'язані з біонакопиченням цих стійких сполук в організмі, а також з можливістю утворення в разі нещасних випадків, зокрема пожеж, надзвичайно стійких і токсичних ароматичних сполук — діоксинів і фуранів. Діоксини, поряд з гострою токсичною дією, мають і різноманітну хронічну дію, зокрема канцерогенну і тератогенну.

З 209 теоретично можливих ізомерів ПХБ, які відрізняються один від одного за кількістю атомів хлору в молекулі (від моно- до декахлорбіфенілів) і розташуванням їх в біфенільному ядрі, практично в суміші, що утворюється, міститься близько 100 ізомерів. В експериментах на тваринах характер та інтенсивність токсичної дії деяких, окремо виділених ізомерів, виявились подібними, внаслідок чого правомірним є вивчення токсичних властивостей усіх компонентів ПХБ в цілому.

У дослідах на тваринах було доведено, що ПХБ легко всмоктуються і надходять до організму при нашкірному, інгаляційному та пероральному використанні. Токсикологічні дослідження показали, що ЛД50 більшості ПХБ коливається від 1 до 10 г/кг. Клінічна картина гострого отруєння тварин при внутрішньошлунковому введенні ПХБ характеризується зменшенням споживання корму та маси тіла, зниженням больової чутливості, олігурією, порушенням координації, комою [2].

Летальні і сублетальні дози викликають прогресуючу депресію із зниженням рухової активності та діарею; летальний кінець виникає через кілька днів. Найчутливіші до ПХБ мавпи і норки. У мавп виникають набряки, облисіння, з'являються вугрі — ознаки, найбільш близькі до симптомів, які виникають у людей при отруєнні ПХБ.

Дія ПХБ характеризується політропністю. Нетривале і особливо хронічне введення тваринам різних доз ПХБ приводить до порушення функції і структури багатьох органів. Найбільш виражені зміни, які проявляються індукцією активності мікросомальних ферментів, і, перш за все, оксидаз зі змішаною функцією, що відіграють провідну роль у знезараженні токсичних речовин, зареєстровані в печінці.

ПХБ гальмують окисне фосфорилювння в організмі, блокуючи АТФ-азну активність в печінці, нирках, тканинах головного мозку, в еритроцитах.

Вивчено вплив ПХБ на систему крові. Споживання людиноподібними мавпами ПХБ на рівні 100–300 частин на 1 мільйон протягом 2–3 місяців викликає зменшення вмісту гемоглобіну, гематокриту та білків крові; при дії менших концентрацій виявляли анемію, гіпопротеїнемію та гіпоплазію кісткового мозку.

ПХБ мають виражену ліпофільність, тому проявляють здатність накопичуватись в багатих на ліпіди клітинах печінки, головного мозку, нирок, легень.

Токсичність ПХБ зв'язана також із їхнім впливом на репродуктивну функцію. Показано, що середні рівні ПХБ в крові жінок, вагітність яких закінчилась викиднями, значно вищі, ніж у жінок з доношеною вагітністю. Негативна дія ПХБ на репродуктивну функцію жінок встановлена також в епідеміологічних дослідженнях [1]. Молоко годуючих матерів в Японії містить ПХБ у середньому 32 мкг/кг. Тому вагітним жінкам і годуючим матерям рекомендовано вживати якнайменше риби або зовсім її не вживати.

Найбільш хлоровані ПХБ (більш як 50% хлору за молекулярною масою) є гепатоканцерогенами. В окремих модельних системах високохлоровані ПХБ діють як промотори злоякісних новоутворень та гепатокарцином [2].

Екскреція ПХБ з організму відбувається, головним чином, через травний канал і лише незначна частина їх виділяється із сечею.

В крові населення усієї Землі виявляють ПХБ усіх ступенів хлорованості від 2 до 5 мкг на 1 кг маси тіла. У жировій тканині концентрація ПХБ майже у 1000 разів вища (близько кількох мг/кг), ніж в інших тканинах організму. Вміст ПХБ в ліпідах материнського молока має той самий порядок. Період напіввиведення ПХБ з організму людини становить 2,6–4,8 років.

Вважають, що основний механізм дії ПХБ полягає у фіксуванні їх особливим рецептором цитоплазми. Комплекс з фіксуючого білка і молекули діючої речовини впливають на нуклеїнові кислоти, активуючи кодування певних білків. Таким чином, виникає низка токсичних симптомів, зокрема порушення імунних функцій організму.

Одним з ранніх, дуже чутливих показників біологічної дії ПХБ, є індукція цитохром Р-450-вмісної монооксигеназної системи печінки. В.О. Тутельян і співав. [6] показали, що введення в організм суміші ПХБ викликає виразну індукцію системи цитохрому Р-450 в печінці нащадків щурів. Автори вважають, що при цьому найбільше збільшується вміст цитохрому Р-450с, індукованого ксенобіотиками метилхолантренового типу. Відомо, що при участі цитохрому Р-450с багато ксенобіотиків метаболізуються з утворенням канцерогенних продуктів. Отже, потрапляння в організм матері суміші ПХБ може підвищувати ризик хімічного канцерогенезу у нащадків. Значний вплив суміші ПХБ на МОС (монооксигеназну систему) печінки нащадків при трансплацентарному надходженні з молоком матері необхідно враховувати при токсикологогігієнічному оцінюванні і розробленні регламентів їхнього вмісту в харчових продуктах та інших об'єктах навколишнього середовища.

Токсична дія ПХБ на людину вперше описана в Японії у 1968 році при масовому отруєнні рисовою олією, забрудненою ПХБ. Захворювання одержало назву "хвороба Юшо". ПХБ, які використовували для очистки рисової олії, потрапили до неї внаслідок псування апаратури. Постраждало 1788 людей. Вміст ПХБ в олії коливався від 2000 до 3000 мг/кг; у окремих осіб в організм потрапило 500–800 мг ПХБ протягом кількох тижнів. Симптоми підгострого отруєння проявлялись з перших днів і виражались у появі нудоти, втомлюваності, порушення функції печінки, набряків на ногах і ураженні шкіри у вигляді хлоракне та гіперпігментації. Спостерігали також явища подразнення з боку очей і верхніх дихальних шляхів.

У робітників, які стикалися з ПХБ в промислових умовах, найчастіше виникають хлоракне, а також неврологічні явища у вигляді головного болю, втомлюваності, гіперстезії в кінцівках, а також болю в суглобах (без ознак артриту). Можливе безсоння, втрата пам'яті, атаксія і гіпертензія [4, 5]. Біохімічно реєструють зниження активності декарбоксилази уропорфірину — ферменту, що бере участь в синтезі гема. Внаслідок цього в сечі підвищується рівень уропорфірину.

У п'яти жінок, які отруїлись ПХБ в Японії, було зареєстровано 17 вагітностей, з яких чотири закінчилися викиднями, одна — народженням мертвої дитини, у двох випадках — діти прожили менш як шість місяців, і лише 10 народжених виявились життєздатними (прожили більш як шість місяців). Маса тіла у шести з 12 дітей, які народилися живими, була зменшеною (менш як 2,5 кг). При годуванні дітей материнським молоком інтоксикація ПХБ значно збільшувалась, рівень ПХБ в крові дітей інтенсивно підвищувався, діти відставали у фізичному розвитку. Встановлено, що середня кількість викиднів у жінок, які вживали рисову олію з високим вмістом ПХБ, становила 294 випадків на на 1000 вагітностей (по країні — лише 57 на 1000). Смертність дітей до 1 року, народжених жінками, які вживали рисову олію з високим вмістом ПХБ, збільшилась до 16,7 на 1000 (по країні становила лише 6,8 на 1000 дітей).

Найменша доза ПХБ, яка викликала симптоми інтоксикації у людей, становила 0,10 мг на 1 кілограм маси тіла на добу протягом 50 днів (табл. 1).

Забруднення атмосферного повітря ПХБ в різних країнах становить кілька нанограмів на 1 м3 і не перевищує 50 нг/м3; забруднення поверхневих вод коливається від кількох нг до 500 нг/л (в промислових зонах). Максимальне забруднення грунту та шламів — від 0,1 до 60 мг/кг. Значна концентрація ПХБ виявлена у жирі балтійських тюленів (більш як 10 мг/кг), в тканинах не хижих птахів (1–2 мг/кг). В 1 кг харчових продуктів вміст ПХБ може досягати кількох сотень мікрограмів, зокрема в свинячому салі — від 10 до 500 мкг/кг, у яловичині — від 10 до 700 мкг/кг, в зернових продуктах — до 6 мкг/кг, в картоплі — менш як 1 мкг/кг (табл. 2).

В зв'язку з високими ліпофільними властивостями ПХБ мають тенденцію до накопичення в тканинах риб. Тому рівень ПХБ в гідробіонтах розглядають як один з найважливіших критеріїв забруднення навколишнього середовища. За даними Н.В. Жерко і Л.Н. Довбушевої [7] високі концентрації ПХБ характерні для риб пелагіалі Середземного моря (240–660 нг/г сирої маси). Особливо значний вміст ПХБ в печінці та м'язах риб (у камбали — 942 нг/г та 105 нг/г відповідно); у нирків і карасів (р. Дунай) вміст ПХБ досягає 1602 нг/г. Вміст ПХБ в рибах Арктики — найбільший (досягає 11000 мкг/г). Згідно з дослідженням К. Еллера та співавт. [8], риба, виловлена в гирлі р. Неман (Литва), вміщує такі кількості ПХБ (мкг/кг): лящ — 6,7–57,4 (в середньому 21,4); плотва — 28,6–34,6 (в середньому 31,0); лосось — 24,2–449,4 (в середньому 135,7). Помічена тенденція до акумулювання найменш метаболічно активних орто- і орто-пара-заміщених ПХБ. Показано, що вміст ПХБ в цілій тушці риби у 1,5 рази вищий, ніж у філе [8]. Це свідчить про накопичення ПХБ у підшкірному жирі. Тому автори рекомендують знімати шкіру з підшкірним жиром перед вживанням риби в їжу. Показано, що у підшкірному шарі дельфінів і риб в атлантичному океані вміст ПХБ за період з 1993 по 1996 роки порівняно з 1988–1992 роками підвищився майже у 2 рази.

Встановлений істотний зв'язок між кількістю вживання м'яса моржів, тюленів, китів і високим рівнем ПХБ (1316 нг/г ліпідів) в крові. Вміст ПХБ в крові рибаків-любителів порівняно із загальною популяцією збільшився у 9,7 раза. Виявлена затримка фізичного розвитку дітей ескімосів, в крові яких знаходиться до 500 мкг/л ПХБ.

Крім риби, молочні і м'ясні продукти також містять ПХБ (табл. 2). Допустимі рівні ПХБ в різних продуктах харчування коливаються від 0,3 до 1,5 мг/кг (табл. 3). Допустима добова доза (ДДД) ПХБ для людини становить 5 мкг/кг маси тіла або 350 мкг/добу для людини масою 70 кг.

В США і Франції використання ПХБ дозволяється лише в закритих системах, в Японії — заборонено взагалі.

1979 року на о. Тайвань зареєстрована "хвороба Ю-Ченг", викликана вживанням рисової олії, забрудненої ПХБ і продуктами їхнього термічного розкладу. Характерними симптомами були акне (запалення сальних залоз), гіперпігментація шкірних покривів і нігтів, набряк повік з випадінням вій і припиненням виділення сліз, а також збільшення кількості викиднів, передчасні пологи, мала маса новонароджених і підвищена смертність дітей віком до 1 року. Мінімальна доза ПХБ, яка викликала симптоми інтоксикації, становила 0,1 мг/кг маси тіла на добу протягом 50 діб. Постраждало 2060 людей. Встановлено, що вміст ПХБ в плазмі крові дітей, які народилися у матерів, хворих на "хворобу Ю-Ченг", був значно вищим, ніж у інтактних дітей. Ці дані свідчать про легке проникнення ПХБ через плацентарний бар'єр і акумулювання їх організмом плода.

Рівень ПХБ в материнському молоці може використовуватися як індикатор забруднення ними навколишнього середовища. В США у 70-х роках ХХ ст. близько 30% проб жіночого молока містили ПХБ (максимальна концентрація — 56,3 мкг/л), в Канаді — 98% проб (максимальна концентрація — 68 мкг/л; середня — 12 мкг/л). Оскільки значні кількості ПХБ виділяються з материнським молоком, діти є однією з основних груп ризику у відношенні впливу цих ксенобіотиків [10, 11]. Межа безпеки для новонароджених дітей, які одержували ПХБ з молоком матері, невідома. У Канаді прийнята гранична концентрація сумарного вмісту ПХБ в материнському молоці на рівні 20 мкг/л.

Доведено, що в пробах материнського молока з економічно розвинених країн (Японія, США) поліхлорованих діоксинів та дибензофуранів знайдено більше, ніж в пробах материнського молока з Індії. Зроблено висновок, що ступінь забруднення материнського молока відображає рівень локального забруднення в більшій мірі, ніж глобальне забруднення повітряного середовища.

З 75 можливих хлор-ізомерів діоксину найтоксичнішим є 2,3,7,8-тетрахлордибензо-пара-діоксин (ТХДД) [12–15]. Не дивлячись на давнє вивчення цієї речовини, принцип її шкідливої дії на людину до цього часу не з'ясовано. Відома картина гострого отруєння цією речовиною: ураження шкіри (хлоракне, гіперкератоз, гіперпігментація), подразнення очей і верхніх дихальних шляхів, дегенеративні зміни в печінці, збільшення в крові активності трансамінази і вмісту жирів та холестерину, подразнення травного каналу, геморагічне запалення сечовивідних шляхів, посилена екскреція з сечею глутарової кислоти, пов'язані із нейрологічними порушеннями статева імпотенція та головний біль, сенсорні порушення, периферійна нейропатія [16, 18] У дослідах на тваринах виявлені імуносупресивні явища та збільшення пухлин у нащадків [19, 20].

Горіння чи вибухи великих трансформаторів або конденсаторів супроводжуються утворенням трициклічних ароматичних поліхлорованих біфенілів, деструкція яких при 500–750°С, у свою чергу, приводить до утворення поліхлорованих дибензодіоксинів та дибензофуранів, відомих високою токсичністю для людини. У пожежників, які перенесли 15-хвилинну інгаляцію продуктів горіння, через 2–3 місяців з'явились виражена втомлюваність, мускульна слабкість, головний біль і болі у суглобах. У наступні тижні приєднались втрата пам'яті, безсоння, порушення рівноваги і гіпертензія. Обстеження виявило порушення чуттєво-моторної сфери [21].

Розраховано, що щорічно доросла людина споживає з їжею 0,2 нг 2,3,7,8-ТХДД. Найбільший вміст 2,3,7,8-ТХДД виявлений в жировій тканині ветеранів війни у В'єтнамі, які безпосередньо контактували з "оранжевим агентом" (до 55 частин на 1 трильйон).

Вивчався вміст ПХБ в харчових продуктах. У Польщі середнє споживання ПХБ становило 8,5–11 мкг на людину. Причому надходження ПХБ з рибою і рибними продуктами становило в середньому 27–49% від загальної кількості ПХБ, з молоком і продуктами з нього — 19–22%. Середнє надходження ПХБ з рибою у Польщі оцінили як 2,3–5,8 мкг на людину [8].

Вивчений вміст ПХБ в харчових раціонах (табл. 4); він коливається в різних країнах від кількох десятих мікрограмів до 260 мкг.

Отже, ПХБ мають спорідненість до жиророзчинних субстанцій, забруднення ними може відбуватися на будь-якому відрізку харчового ланцюга. В організмі людини ПХБ викликають індукцію активності мікросомальних ферментів, в першу чергу оксидаз зі змішаною функцією, що відіграють провідну роль у знезараженні токсичних речовин. ПХБ гальмують окисне фосфорилювання, блокують АТФ-азну активність в організмі, що приводить до порушення енергетичного забезпечення. Вони діють як промотори злоякісних новоутворень, викликають гепатокарциноми. Одночасно в організмі виникає синдром патологічних реакцій, зокрема нейротоксичні реакції — зниження пам'яті, особливо у дітей, розвиток депресивних станів.

Превентивні заходи повинні бути спрямовані на зменшення вживання жирів, зокрема тваринних. З цією метою окремі країни Європи та США запровадили національні програми щодо збільшення виробництва і вживання знежирених харчових продуктів. У США з 1999 року введена програма з оптимізації шкільних сніданків, згідно якої зменшено вживання продуктів з високим вмістом жиру. Так, жирність молока для шкільних сніданків зменшена з 3,5 до 2,5%. Впровадження цієї програми супроводжувалось зменшенням енергетичної цінності харчового раціону на 10%.

Література
1. Воронова Л.Д. Полихлорированные бифенилы в мониторинге природной среды // Влияние промышл. предприятий на окружающую среду. —М, 1987. —С. 53–60.
2. Крятов И.А., Авхименко М.М., Цапкова Н.Н. Полихлорированные бифенилы и диоксины — опасные и персистентные загрязнители окружающей среды // Гигиена и санитария. —1991. —№5. —С. 68–72.
3. Roussean M. Les P.C.B. et leurs substitus // Preventique. —1989. —№26. —C. 47–53.
4. Phillips D.L., Smith A.B., Burse V.W., Steele G.K., Needham L., Hannon W.H. Half-life of polychlorinated biphenyls in occupationally exposed workes // Arch. Environ. Health. —1989. —Vol.44, №6. —C. 351–354.
5. Leoni V., Fabiani L., Marinelli G., Puccetti G., Farsitani G.F., De Carolis A., Cappa F., Barbati D. PCB and other organochlorine compounds in blood of women with or without miscarriage: a hypothesis of correlation // Ecotoxicol. and Environ. safety. —1989. —Vol.17, №1. —C. 1–11.
6. Тутельян В.А., Чичиманова Г.В., Сороковая Г.К. Состояние монооксигеназной системы печени крыс в онтогенезе при воздействии полихлорированных дифенилов // Гигиена и санитария. —1991. —№9. —С. 44–49.
7. Жерко Н.В., Добушева Л.Н. Полихлорированные бифенилы в рыбах Средиземного моря // Эксперимент. водная токсикология. —1990. —№14. —С. 35–38.
8. Эллер К., Стукас Р., Маскялюнас Е. Полихлорированные бифенилы в гидробионтах бассейна Немана // Питание и здоровье. Ташкент. —1991. —T.2. —С. 15–18.
9. Falandycz J. Oszacowanie spozycia polichlorowanych dwufenyli w rybach w Polsce // Kocz. Panst. Zakl. hig. —1988. —39, №6. —C. 450–453.
10. Frank R., Braun H.E. HCB and DDE residues in milk supplies of Ontario, Canada 1985–1986 // Bull. Environ. Contam. and Toxicol. —1989. —Vol.42, №5. —C. 666–669.
11. Falandysz J. Oszacowanie wielkosci spozycia polichlorowanych dwufenyli w Polsce // Kocz. Panst. Zakl. hig. —1988. —39, №5. —C. 366–373.
12. Проданчук Н.Г., Балан Г.М. Продукты питания и риск развития интоксикации диоксинами и диоксиноподобными соединениями // Проблеми харчування. —2005. —№3. —С. 5–18.
13. Смоляр В.І., Петрашенко Г.І. Діоксини і фурани в харчових продуктах і раціонах // Проблеми харчування. —2005. —№2. —С. 21–25.
14. Abel J. Intoxication beim 2,3,7,8-TCDD // VDJ–Ber. —1987. —№634. —C. 487–501.
15. Neubert D. Medizjnsche Schbebfolgerungen und Vorschlage Zur abschatzung und Expositigh qegenuber PCDDs und PCDFs // VDJ–Ber., 1987. —№634. —C. 665–674.
16. Schecter A., Ryan J.J., Constable J.D. Chlorinated dioxins and dibenzofurans in human milk from Japan, India and the USA // Сhemosphere, 1989. —Vol.18, №1–6. —C. 975–980.
17. Dioxine in foodstuffs // Chem. Brit. —1990. —Vol.26, №7. —C. 645.
18. Speter A., Constable J.D., Bandert J.V., Tong H. Elevated body burdens of 2,3,7,8- tetrachlorodibenzodioxin in adipose tissue of U.S. Vietnam veterans // Chemosphere. —1989. —Vol.18, №1–6. —C. 421–438.
19. Webb D.B. PBB: an environmental contaminant in Michigan // J. Community Psychol. —1989. —Vol.17, №1. —C. 30–46.
20. Цырлов И.Б. Хлорированные диоксины: биологические и медицинские аспекты // Новосибирск: изд-во ГПНТБ СО АН, 1990. —209 с.
21. Kilburn K.H., Wazsaw R.H., Shields M. Neurobehavioral dysfunction in firemen exposed to polychlorinated biphenyls: possible improvement after detoxification // Arch. Environ. health. —1989. —Vol.44, №6. —C. 345–350.


| Зміст |