|
ЕКОЛОГІЧНА ТОКСИКОЛОГІЯ УДК 615.076.9 ИЗУЧЕНИЕ ТЕРАТОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫЛ.В. Марцонь, к.м.н., Н.А. Корнута, к.б.н. Институт экогигиены и токсикологии им. Л.И. Медведя, г. Киев Изучение ответных реакций плода и новорожденного на повреждающее воздействие многочисленных факторов окружающей среды является актуальной проблемой профилактической медицины. Обоснованность проведения данных исследований не подлежит сомнению. Особенно важно проведение таких широкомасштабных медико-биологических и социальных исследований в Украине. Это связано со сложившейся неблагоприятной экологической ситуацией в течении последних десяти лет, включая последствия аварии на ЧАЭС. В Украине ежегодно рождается 45 тыс. детей с врожденными аномалиями развития, что отрицательно отражается на показателях темпов прироста населения. Среди патологии этого класса особое внимание заслуживают врожденные гидроцефалии, аномалии сердца и системы кровообращения, вывихи бедра и дисплазии суставов, крипторхизм. К сожалению, тенденция увеличения количества случаев врожденных аномалий наблюдается из года в год, что, в свою очередь, требует разработки более активных профилактических мероприятий. Среди многочисленных факторов окружающей среды, воздействующих на развивающийся плод, немаловажная роль отводится химическим соединениям, стойко загрязняющих среду обитания человека. К таким химическим соединениям относятся пестициды. В процессе их синтеза и применения в народном хозяйстве они поступают в различные среды (воздух, вода, пищевые продукты, почва) и постоянно загрязняют их. Изучение тератогенной активности пестицидов является частью комплексных исследований, проводимых в Институте в рамках профилактической токсикологии сектором экспериментальной тератологии. Учитывая сложность данной проблемы (при ежегодном синтезе 200 новых химических соединений), работа сектора экспериментальной тератологии проводится в следующих направлениях: 1. Работа по оценке тератогенной активности факторов окружающей среды на лабораторных животных, а также изучение некоторых сторон механизма действия; 2. Научно-методическая работа, направленная на разработку научно обоснованных методических подходов и критериев оценки при изучении тератогенной активности; 3. Экспертная работа, задача которой является научно-обоснованный анализ предоставляемой информации фирмами-производителями для разрешения или запрещения внедрения химических соединений в народное хозяйство Украины; 4. Работа по подготовке специалистов по экспериментальной тератологии. Экспериментальная работа, проводимая в Институте в течение десятилетий, позволила оценить тератогенную активность более 70 химических соединений (пестициды, полимерные соединения, красители, лекарственные препараты и др.). В процессе проведения таких исследований нами было установлено, что наиболее выраженной тератогенной активностью среди пестицидов обладал хемостерилянт диматиф, алкилирующее соединение на основе этиленимина. Характерными проявлениями для данного тератогена является более выраженная чувствительность плодов мужского пола. У этих плодов значительно снижается масса тела, а около половины из них имели одну или несколько аномалий развития. Среди таких аномалий развития были экзенцефалия, незаращение брюшной стенки, дефект межжелудочковой перегородки сердца, гидроцефалия, псевдоанэцефалия, Spina bifida occulta, нарушение оссификации скелета, обширные кровоизлияния различной локализации. Мы намеренно остановились столь подробно на перечислении выявленного спектра аномалий развития, чтобы продемонстрировать изменения, вызываемые сильным тератогеном. Далее по активности воздействия пестицидов на эмбриональное развитие лабораторных животных следуют производные тио- и дитиокарбаминовой кислоты (цинеб, цирам, манеб, поликарбацин). В процессе проведения данных экспериментов нас заинтересовал такой факт, что наибольшим эмбриотоксическим эффектом обладал манеб, наименее токсический из перечисленных выше препаратов. Учитывая их структурную близость, нами было высказано предположение, что выраженность эмбриотоксического действия связана с присутствием марганца, входящего в состав молекулы манеба. Для ответа на этот вопрос были проведены специальные эксперименты с эквивалентным количеством соли марганца, в результате которых мы убедились в правоте нашего предположения. Если расположить пестициды в убывающем порядке по степени выраженности эмбриотоксического и тератогенного эффектов, то за дитиокарбаматами следуют фосфорорганические пестициды с более выраженными общетоксическими свойствами (хлорофос, циодрин, валексон, дактал), хлорорганические пестициды и синтетические пиретроиды. Согласно данным литературы, выраженным тератогенным эффектом обладают препараты, содержащие диоксин, метилпаратион, гранозан, мирекс, нитрофен. Эти данные послужили основанием для запрещения их в народном хозяйстве Украины. Анализируя многочисленные экспериментальные работы необходимо подчеркнуть, что трудно выделить пестициды, вызывающие присущие только данному соединению аномалии развития. Это связано с универсальной реакцией развивающегося плода на любое воздействие в определенный период развития, т.е. один и тот же пестицид, вводимый в различные периоды эмбриогенеза, может вызывать различные типы аномалий развития. Вместе с тем, совершенно разные по химической структуре пестициды, воздействующие в одни и те же сроки беременности, могут вызывать однотипные аномалии развития у плода. Кроме того, анализ данных литературы свидетельствует о том, что в большинстве случаев результаты, полученные в различных лабораториях, неоднозначны и трудно сопоставимы. Такая ситуация объясняется следующими моментами: 1. Использование различных методических подходов; 2. Изучение различных по степени химической чистоты образцов пестицидных препаратов; 3. Проведение экспериментов на разных лабораторных моделях (куриные эмбрионы, крысы, мыши, золотистые хомячки, кролики, норки, обезьяны) и, как следствие, различия в результатах в связи с видовой чувствительностью; 4. Различия в путях поступления изучаемых пестицидов в организм лабораторных животных (per os, ингаляционно, через кожу, с кормом, а иногда и внутрибрюшинно); 5. Отсутствие специальной квалификации у специалистов, проводящих данные исследования. На многие из перечисленных выше моментов, отражающихся на интерпретации полученных данных, мы пытались найти ответы в течение десятилетий по мере накопления экспериментальных данных. Нам удалось показать, что в ряде случаев чувствительность крыс и хомячков одинакова, а мыши оказались более устойчивы. Кроме того, в проведенных в нашем институте экспериментах по изучению тератогенной активности пестицидов и полимерных материалов было показано, что при одновременном поступлении пестицидов в организм лабораторных животных различными путями (ингаляционно, перорально, ингаляционно плюс перорально) наблюдается усиление эмбриотоксического эффекта при изолированном ингаляционном поступлении, что возможно связано с особенностями метаболизма. Следующей задачей, которую необходимо было решать в процессе проведения экспериментов при изучении тератогенной активности пестицидов — изучить некоторые биохимические процессы на клеточном уровне. Так, патогенез на уровне клетки сводится к угнетению их пролиферативной активности, гибели, нарушению транспортных механизмов клеточных мембран и миграционных свойств клеток, задержке и искажению путей дифференцировки. Поэтому существенно важным является количественное определение содержания таких клеточных компонентов, как нуклеиновые кислоты и белок, поскольку именно они определяют процессы формообразования в эмбриогенезе. С этой целью нами изучались обмен нуклеиновых кислот в клетках ткани печени плодов лабораторных животных, содержание аминовых кислот в ткани печени и сыворотке крови плодов животных, подвергавшихся воздействию пестицидов в процессе эмбриогенеза. Кроме того, для определения процессов распределения поступающего ксенобиотика из организма беременной самки в развивающийся плод использовались пестициды с радиоактивной меткой. Состояние потомства крыс, которые на протяжении беременности подвергались воздействию пестицидов, изучалось с помощью поведенческих реакций методами "открытого поля" и норкового рефлекса. Вместе с тем, приведенный выше комплекс критериев (морфологический, биохимический, биофизический, физиологический) при оценке эмбриотоксической и тератогенной активности факторов окружающей среды не всегда однозначно позволяет интерпретировать полученные данные. Учитывая сложность данной проблемы, сектором экспериментальной тератологии института, проводится научно-методическая работа по разработке научно обоснованных методических подходов и критериев оценки при изучении тератогенной активности. Многолетний опыт работы в этом направлении, а также изучение опыта работы и освоение методических подходов лаборатории тератологии Национального института охраны окружающей среды (США) позволили нам внедрить современные, наиболее информативные методы экспериментальной тератологии в работу института. Это нашло свое отражение в "Методических указаниях по гигиенической оценке новых пестицидов", "Методических рекомендациях висцерального исследования плодов лабораторных животных при экспериментах по оценке тератогенной активности химических веществ". Накопленный опыт работы, а также научно обоснованный подход к оценке качественных и количественных показателей при определении риска возникновения тератогенного эффекта (публикации ЕРА) позволили нам разработать подходы к определению классов опасности по степени выраженности тератогенного и эмбриотоксического эффектов, что играет решающую роль при регистрации новых соединений для применения в Украине. Именно такой подход является определяющим при проведении сектором экспериментальной тератологии экспертной работы. Таким образом, по совокупности научно обоснованных критериев и подходов при оценке "риска" возникновения тератогенного эффекта при воздействии факторов окружающей среды подготавливается экспертное заключение о наличии или отсутствии тератогенного эффекта для каждого соединения, внедряемого в народное хозяйство Украины. Решающую роль в решении вопросов, стоящих перед экспериментальной тератологией, играет квалификация специалистов, призванных по долгу службы решать вопросы, направленные на охрану будущих поколений. Поэтому, значительное место в работе сектора занимает место подготовки специалистов по экспериментальной тератологии. Так, нами подготовлены специалисты как для ближнего зарубежья, так и дальнего (Россия, Армения, Грузия, Молдова, Узбекистан, Латвия, Литва, Германия, Болгария, Чехия и др.). Такая подготовка специалистов должна способствовать унификации методических подходов и критериев оценки в различных научных центрах. Подходя к вопросам, определяющим перспективы в экспериментальной тератологии, настоятельным условием успешного развития данного направления профилактической токсикологии является осознание представителями правительства и промышленности катастрофического состояния с приростом населения в Украине в связи с низкой рождаемостью и высоким показателем аномалий развития у новорожденных. Следует учитывать, что их частота составила в 1997 году 105,2 тыс. на 100 тыс. населения и увеличилась как по сравнению с 1996, так и с 1992 годами, прирост составлял соответственно 7,1 % и 6,0 %. В формировании врожденных патологий основная роль принадлежит экзогенным факторам, которые влияют на организм женщины в первые 4-6 недель беременности. Если о фармакологических препаратах существуют данные клинических наблюдений, иногда эпидемиологические данные, то большая часть сведений о тератогенных и эмбриотоксических свойствах факторов окружающей среды, в том числе и пестицидов, получена в эксперименте на лабораторных животных. В настоящее время наблюдается ограничение бюджетного финансирования, что не позволяет углублять и расширять такого рода, а также исследования, направленные на разработку методических подходов и критериев оценки тератогенных и эмбриотоксических свойств факторов окружающей среды. Отсутствие в Украине (на чем акцентируется внимание научной общественности не один десяток лет) питомников для лабораторных животных со стандартными физиологическими показателями значительно осложняет работу ученых Украины и отражается на научной обоснованности выводов. Если говорить о перспективе экспериментальной тератологии необходимо остановиться на необходимости специальной подготовки по экспериментальной тератологии кадров, т.к. не секрет, что в последние годы (учитывая финансовую ситуацию в науке в Украине) за исследования такого плана берутся люди, далекие от данной проблемы. Важным условием для исследований в экспериментальной тератологии является обязательная сертификация специалистами в этой области лабораторий с учетом требований GLP. Краткое ознакомление с данной проблемой, как нам кажется, должно заострить внимание представителей министерств, ведомств, промышленности и сельского хозяйства на очевидной её актуальности. Мы должны всегда помнить слова Дарвина: "…зародыш является свидетелем прошлых состояний, через которое прошел вид". В Украине это состояние экстремальное. Литература |