УДК 616,43:613,63-057,36:623,428,83

ИЗМЕНЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ У РАБОТАЮЩИХ С ВЫСОКОТОКСИЧНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

А.А. Белов

НИИ проблем военной медицины ВС Украины

Химические вещества, как возмущающие факторы внешней среды, имеют ряд особенностей, главная из которых состоит в том, что попадая в организм, они нарушают "химическую чистоту" внутренней среды и уже на этой стадии приходят в соприкосновение с "первым эшелоном" защиты — гомеостатическими механизмами детоксикации. Вмешиваясь в молекулярные механизмы функционирования биохимических систем (рецепторов, ферментов, биологических мембран), химические агенты изменяют процессы клеточного и тканевого гомеостаза, что приводит к функциональным нарушениям на соответствующих уровнях, а при дальнейшем воздействии они способны формировать патологические состояния и "патологические системы" [5]. Это отностится не только к пороговым и близким к пороговым, но и к токсичным концентрациям ксенобиотиков. Относительно воздействия химических факторов малой интенсивности показано, что при длительном воздействии различных токсических веществ в концентрациях не вызывающих внешне обнаруживаемого эффекта, выявляются скрытые изменения ряда физиологических, нейрогуморальных и биохимических показателей функций отдельных органов и систем [12].

В основе этих изменений лежат не грубые соматические нарушения, а преимущественно весьма тонкие, рефлекторно-обменные сдвиги, возникающие прежде всего как результат воздействия токсичных веществ на интерорецепторы, особенно тканевые, обладающие высокой чувствительностью к изменениям тканевого обмена. Нарушения синтеза тканевых белков и сдвиги в ферментативной активности под влиянием токсических воздействий малой интенсивности выявляются раньше, чем морфологические признаки деструкции [13—15].

Как известно, 1,1 диметилгидразин (1,1 ДМГ), входящий в состав компонентов ракетного топлива (КРТ), представляет собой высокотоксичное соединение, обладающее сильным местно-раздражающим и выраженным резорбтивным действием [6]. При острых отравлениях данным веществом на первый план выступают симптомы поражения ЦНС (судорожный эффект) и в меньшей степени — печени. При хронических интоксикациях преобладают признаки поражения печени и в меньшей степени других систем (центральной нервной, сердечно-сосудистой, выделительной, кроветворной) [2]. Патогенез поражений производными гидразина очень сложный и реализуется путем повреждения биохимических реакций почти всех изученных видов обмена. Однако среди множества биохимических процессов, повреждаемых гидразинами, можно выделить круг реакций, имеющих непосредственную связь с возникновением и развитием ведущих патогенетических эффектов отравления. К ним в первую очередь следует отнести энзимы, катализирующие процессы окисления, переаминирования, дезаминирования и фосфорилирования. Блокирование ферментов опосредовано взаимодействием гидразинов с кофакторами по типу образования гидрозонов, хелатов и восстановления активных функциональных групп [10]. Кроме вышеперечисленных механизмов, реализация токсического эффекта производных гидразина также осуществляется благодаря промежуточным соединениям радикальной природы. Главным из них являются супероксидные радикалы, которые образуются при биотрнсформации гидразинов в микросомах печени. Эти радикалы могут давать различные токсические эффекты, в том числе и усиливать процессы ПОЛ [1].

Итак, при хронических воздействиях 1,1 ДМГ наибольшие изменения развиваются в паренхиме печени. Ее функции, такие как антитоксическая, экскреторная, гликогенообразовательная, дезаминирующая нарушаются. Эти нарушения проявляются сдвигами различных биохимических показателей крови и характеризуются повышением содержания билирубина в крови; гиперферментемией и ростом активности трансаминаз; снижением общего белка, уменьшением активности щелочной и кислой фосфотаз; нарушением окисления углеводов с замедлением распада их в тканях. [2, 7].

Материалы и методы

Целью нашего исследования явилась оценка биохимических показателей крови у военных специалистов работающих с высокотоксичными КРТ (концентрации 1,1 ДМГ в воздухе рабочей зоны составляли 50—80 ПДК). Нами обследовано 28 военных специалистов, имевших контакт с КРТ в течение 2,5 мес (основная группа). Средний возраст в данной группе составил 33,6 года. Контрольная группа, 20 здоровых испытуемых, достоверно не отличалась от основной по возрасту и половому составу и не имела контакта с КРТ в процессе своей профессиональной деятельности.

У 80 % обследованных военнослужащих основной группы сразу же после прекращения контакта с КРТ в моче был выделен 1,1 ДМГ по методу, основанному на развитии окрашенного комплекса при взаимодействии 1,1 диметилгидразина с тринатрийпентацианоаминоферратом [3, 17].

Забор крови для биохимических исследований осуществляли до начала работ по сливу КРТ и после его завершения. Кровь брали утром натощак из кубитальной вены, в количестве 10 мл без консерванта. После охлаждения кровь центрифугировали на протяжении 20 мин (при 1500 об/мин). Полученную сыворотку отбирали в сухую, химически чистую пробирку и после транспортировки исследовали на биохимическом анализаторе"Specific beizic" фирмы Коне (Финляндия) с помощью стандартных наборов и реактивов данной фирмы. Определяли содержание общего билирубина, общего белка, мочевины, креатинина, альбуминов, глобулинов, общего холестерина, глюкозы, активность ферментов (АсАТ, АлАТ, a-амилазы, гамма-глутамилтранспептидазы — g-ГТП, лактатдегидрогеназы — ЛДГ, креатининфосфокиназы — КФК, щелочной фосфотазы), а также содержание микроэлементов (Са²⁺, Mg²⁺, Р и др.). Величины биохимических показателей крови в норме взяты нами из литературы. Цифровые данные статистически обработаны на ПВЭМ РС/АТ 486 с помощью программы Microsoft Eхcel (версия 5.0).

Результаты и обсуждение

Данные, полученные у лиц основной и контрольной групп до и после контакта с 1,1-диметилгидразином приведены в таблице. Большинство биохимических показателей находилось на уровне физиологической нормы, за исключением содержания альбуминов и глобулинов. Со стороны отдельных биохимических показателей также имели место изменения, близкие или выходящие за пределы физиологических колебаний.

Согласно данным литературы, отклонения от нормального содержания мочевины в сыворотке крови зависят от скорости процессов ее синтеза и выделения. Содержание мочевины в сыворотке крови обследованных основной группы перед контактом с КРТ было достоверно ниже, чем в контроле. После прекращения контакта с КРТ уровень содержания мочевины в крови основной группы еще более снизился и достоверно отличался не только от контроля, но от исходных показателей. Учитывая отсутствие у обследуемых явных нарушений выделительной функции почек, можно предположить, что это снижение связано с угнетением синтеза мочевины в печени. Содержание креатинина в сыворотке крови человека относительно постоянно, повышение наступает лишь при потере значительного количества нефронов, когда полностью исчерпаны функциональные резервы органа [9]. Содержание креатинина в крови обследованных основной группы до и после контакта с КРТ было достоверно ниже, чем в контрольной группе. После прекращения контакта с КРТ уровень креатинина в основной группе практически не отличался от исходных данных.

Содержание общего белка и глюкозы у лиц основной группы после прекращения контакта с КРТ в сравнении с исходными данными и контролем не изменилось. Однако содержание альбуминов в основной группе до контакта с КРТ и после его завершения было ниже уровня физиологической нормы и группы контроля (p< 0,05), а глобулинов выше контроля и физиологических колебаний. Таким образом, выявленная умеренная диспротеинемия может быть расценена как начальная фаза нарушения белкового обмена.

Содержание общего холестерина в крови обследованных основной группы достоверно повышалось по сравнению с контрольной группой.

Увеличение содержания общего билирубина в крови человека может быть обусловлено многими причинами, но основными из них являются поражение паренхимы печени (в том числе и токсическое) с нарушением ее билирубин выделительной функции, повышенный гемолиз эритроцитов, нарушение оттока желчи из желчных путей и тд.;

Содержание общего билирубина в сыворотке крови лиц основной группы после прекращения контакта с КРТ достоверно увеличилось по сравнению с исходными данными и контролем, что по данным некоторых авторов [2, 4], может быть единственным проявлением токсического повреждения печени при работе с КРТ. Активность аминотрансфераз (АсАТ, АлАТ) в основной группе перед началом работ с КРТ достоверно была выше, чем в контрольной группе, но находилась в пределах физиологических колебаний. После прекращения контакта с КРТ активность аминотрансфераз не изменялась. В тоже время коэффициент де Ритиса до и после прекращения контакта с КРТ в основной группе был равен 1,11, а в контрольной 1,29, что может свидетельствовать о неблагоприятных изменениях в клетках паренхимы печени.

Изменения активности ЛДГ и КФК имеют место при различных патологических состояниях, в том числе и тяжелых формах химической патологии [5]. Активность этих ферментов к концу работ по сливу КРТ в основной группе достоверно не изменялась. Вместе с тем, активность ЛДГ в основной группе была достоверно выше на всех этапах работ по сравнению с контрольной группой.

В основной группе достоверно снижалась активность щелочной фосфотазы к концу рабочего цикла, что, по данным литературы [16], является характерным для интоксикаций производными гидразина и может указывать на снижения синтеза фермента в тканях под действием токсического агента. Определенный интерес представляет характер изменений а-амилазы у военных специалистов в рабочем цикле. Как уже говорилось, производные гидразина, в том числе и 1,1 ДМГ нарушают окисление углеводов с замедлением распада их в тканях и снижение уровня инсулина в крови [7]. По-видимому, и снижение активности a-амилазы, катализирующей гидролиз крахмала, также связано с этим механизмом токсического воздействия гидразинов.

После прекращения контакта с КРТ у обследуемых основной группы в сыворотке крови достоверно повысился уровень g-ГТП в сравнении с исходными показателями и контролем. Данный фермент катализирующий перенос глютаминовой группы с гамма-глютаминпептида на акцепторный пептид или a-аминопептид, по данным литературы является более чувствительным показателем нарушения в клетках печени, чем АлАТ, АсАТ и щелочная фосфотаза. g-ГТП принимает непосредственное участие в реакциях глютаминовой конъюкции, составляющих вторую фазу биотрансформации липидорастворимых ксенобиотиков [5].

Ряд авторов считает активацию g-ГТП маркером специфического действия нитрозосоединений, которые, в частности, образуются при окислении 1,1 ДМГ (нитрозодиметиламины). Это связано с особенностями химического строения, механизма токсического действия и биотрансформации в эндоплазматическом ретикулуме печени токсических веществ данного класса [11].

Особого внимания заслуживает факт уменьшения содержания кальция в крови обследуемых основной группы к концу работ. По современным представлениям [5], ионы кальция способны вызвать глубокие изменения внутриклеточного метаболизма и приводить к появлению некротических очагов и гибели клетки. В условиях воздействия на клеточные мембраны высоких концентраций супероксидных радикалов, ионы Са²⁺ способны устремляться внутрь клеток [8]. В нашем случае, высокую концентрацию супероксидных радикалов создает 1,1 ДМГ в процессе его биотрансформации в эндоплазматическом ретикулуме [1]. Увеличение Са²⁺ в цитозоле приводит к активации ряда Са-зависимых ферментов. Одним из них является нейтральная протеаза; при увеличении ее активности ускоряется расщепление белков мембран, что приводит к деструкции белкового цитоскелета. Кроме того, увеличение внутриклеточного уровня Са²⁺ сопровождается повышением активности ряда фосфолипаз, расщепляющих липидную составляющую мембран и липокиназ, ответственных за первичное окисление липидов [8]. Можно с известным основанием предположить, что уменьшение уровня Са²⁺ в сыворотке крови обследованных основной группы происходило по подобным механизмам и сопровождалось изменениями внутриклеточного метаболизма.

Выводы

1. У военнослужащих, контактирующих с высокотоксичными КРТ в процессе профессиональной деятельности, возникают вялотекущие патологические процессы в клетках печени.
2. Изменения биохимических показателей крови являются проявлением патогенеза хронической интоксикации 1,1 диметилгидразином и, по-видимому, являются причиной возникновения и развития патологических состояний в организме военных специалистов, контактирующих с высокотоксичными КРТ.

ЛИТЕРАТУРА
1. Авакян А.Х. Новые молекулярные критерии оценки токсического действия производных гидразина. Активные формы кислорода как ключевые агенты в механизме токсичности // Фармакол. и токсикол. —1990. —Т. 53, N 1. —С. 70—73.
2. Богданов Н.А. Патология, клиника и терапия поражений жидкими ракетными топливами. —Ленинград: ВМОЛА, 1970. —С. 36—38.
3. Гадаскина И.Д., Филов В.А. Превращение и определение промышленных органических ядов в организме. —Ленинград: Медицина, 1971. —С. 290—292.
4. Гембицкий Е.В., Клинцевич Г.Н. Влияние неблагоприятных факторов военного труда на состояние здоровья военнослужащих. Военно-медицинский журнал. —1983. N 40. —С. 20—23.
5. Голиков С.Н., Соноцкий И.В., Тиунов Л.А. Общие механизмы токсического действия. Ленинград: "Медицина" —1986. —С. 24—25.
6. Заугольников С.Д. Токсикология жидких ракетных топлив. Лекция, ВМОЛА, Л., 1964. —С. 4—6.
7. НДМГ. Токсикология, гигиена и профпатология / Под ред. С.Т. Заугольникова Москва: "Институт биофизики" —1982. —С. 263.
8. Евстегнеева Р.П., Волков И.М., Чудинов В.В. Витамин Е как универсальный антиоксидант и стабилизатор биологических мембран / Биологические мембраны. —1998. —Т. 15, N 2. —С. 124—125.
9. Лабораторные методы исследований в клинике, справочник под ред. В.В.Меньшикова. М. Медицина, —1987. —С. 36.
10. Портянная Н.И., Осипенко Б.Г., Москадынова Г.А., Новохатский Н.К. и др. К биохимическому механизму токсического действия гидразинов. 1-й съезд токсикологов России. Тезисы докладов. Москва, 1998. —С. 306.
11. Тутельян В.А., Лашаева Н.В. О механизме острого токсического действия N-нитрозодиметиламина. / Фармакол. и токсикол. —1983. —Т. 46, N 2. —С. 111—114.
12. Трахтенберг И.М., Сова Р.Е., Шефтель В.О., Оникиенко Ф.А. "Проблемы нормы в токсикологии". Москва, "Медицина". —1991. —С. 16—18.
13. Трахтенберг И.М. Всесоюзная учредительная конференция по токсикологии. М. —1980. —С. 78—79.
14. Трахтенберг И.М. Проблемы гигиены и токсикологии пестицидов. Киев. —1981. —Ч. 2. —С. 8—14.
15. Трахтенберг И.М., Тимофеевская Л.А., Квятковская И.Я. Методы изучения хронического действия химических и биологических загрязнителей. Рига. Зинатие. —1983. —С. 170.
16. Элертс Д.Л., Горштейн Э.С., Дудник Л.Б., Майоре А.Я., Кремане Г.З., Великанова О.В. Влияние введения солянокислого гидразина на перикисное окисление липидов и содержание цитохрома Р-450 в микросомах печени крыс. Изменения липидного обмена при патологии внутренних органов. Рига. Зинатие, —1984. —С. 136—141.
17. Pinkerton M.K., Lawer I.M., Ph. Diamond, Thomaz A.A. // Amer. Industr. Hyg. Assoc. I. —1963. —V. 24. —P. 3, 239.