ЛІКУВАННЯ ІНТОКСИКАЦІЙ УДК 547.533:616-099:615.279 ТОЛУОЛ: ТОКСИКОКИНЕТИКА, КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ, ФАРМАКОТЕРАПИЯ ИНТОКСИКАЦИЙИ.Ю. Высоцкий, Л.И. Гребеник Сумский государственный университет Загрязнение окружающей среды промышленными отходами, содержащими токсические летучие органические вещества, является одной из серьезных экологических проблем. Количественный анализ проб воды, почвы и атмосферного воздуха (АВ) промышленных и городских районов показал значительное процентное содержание в них ароматических углеводородов, в том числе толуола (Тл), представляющего собой по химической структуре метилбензол [74]. Основными антропогенными источниками поступления Тл в окружающую среду являются: переработка нефтепродуктов, выхлопные газы, табачный дым, эпоксидные смолы, производства, сопряженные с применением Тл в качестве растворителя [1, 62, 79, 80]. Опасность загрязнения АВ метилбензолом обусловлена токсическим действием на живые организмы как непосредственно самого углеводорода, так и продуктов его трансформации (фенола и формальдегида), которые образуются в атмосфере под действием целого ряда физико-химических факторов [5]. В большинстве стран установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в АВ на уровне 50-100 мг/м3 [8], а также разработаны рекомендуемые вдыхаемые концентрации при хронической экспозиции этого соединения — 0,4 мг/м3 [33]. На производствах, предполагающих получение и/или использование этого углеводорода, установлены допустимые уровни воздействия гораздо выше (200-750 мг/м3). В некоторых странах профессионально допустимые нормы воздействия Тл не всегда безопасны для людей и могут быть одной из причин понижения производительности [14]. Более того, во многих случаях рабочие основных профессий, занятых на производстве эпоксидных смол и стеклопластиков, подвергаются постоянному интенсивному воздействию Тл в концентрациях, значительно превышающих даже установленные профессионально допустимые нормы, не говоря уже о ПДК, что создает условия для острых и хронических профессиональных интоксикаций [2]. В АВ городских районов концентрация Тл составляет 0,0001—0,204 мг/м3. В промышленных районах городов его содержание в АВ может достигать от 2 до 20 ПДК [5]. В группу риска токсического действия Тл входят токсикоманы, которые преднамеренно в качестве наркотических средств применяют толуолсодержащие вещества. Установлено, что основным путем поступления паров Тл в организм человека является ингаляционный; кожа — барьер для газообразной формы этого органического растворителя [8]. В жидком виде Тл может всасываться через кожу и из желудочно-кишечного тракта [8, 29]. Показано, что действие Тл на организм животных и человека не зависит от пути его поступления [23]. Распределение Тл в организме характеризуется высоким содержанием его в богатых липидами тканях (головном мозге, надпочечниках, жировой ткани) [79] и в хорошо перфузируемых органах (печени и почках). Сразу же после ингаляции в указанных органах и тканях обнаружены большие концентрации данного соединения [32]. Основное количество Тл (до 80 %), поступившее в организм человека, подвергается окислению в микросомах паренхиматозных клеток печени до бензойной кислоты, которая после конъюгации с глицином выводится с мочой в виде гиппуровой кислоты [29]. Около 1 % Тл подвергается гидроксилированию с образованием о-, м- и п-крезолов, которые выводятся с мочой в виде сульфатов или глюкуронидных конъюгатов [8]. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии доказано, что инкубация микросом печени крыс-самцов линии Sprague-Dawley в присутствии µС-Тл и системы генерации НАДФ.Н сопровождается накоплением наряду с о- и п-изомерами крезола, радиоактивного метаболита, который был идентифицирован как бензиловый спирт [12, 43]. Последний под влиянием цитохрома Р450 превращается в бензальдегид [43]. Следовательно, микросомальное окисление Тл является НАДФН-зависимым процессом и происходит по монооксигеназному пути [43, 48]. Микросомальное окисление Тл сопровождается взаимодействием молекул органического растворителя с белками и РНК микросом [43]. Наряду с этим, реактивные метаболиты Тл, образующиеся при микросомальном окислении, также могут связываться с белками [48] и другими макромолекулярными структурами клеток [55]. Поступление в организм Тл индуцирует ферментативные системы, участвующие в его метаболизме, в частности, он оказывает неспецифический стимулирующий эффект на активность микросом печени [39]. При этом синтез цитохрома Р450 в микросомальной фракции печени может возрастать на 23-38 % [7, 47]. Индукция цитохрома Р450 микросом печени и изменение активности микросомальных ферментов после ингаляции Тл — процесс, который зависит от дозы ксенобиотика [7, 64]. При введении Тл происходит повышение активности нескольких изоферментных форм цитохрома Р450. Установлено [52], что под влиянием ксенобиотика в гепатоцитах крыс наблюдается активация изоформ Р450 2В1/2, изменение активностей Р450 1А1 и Р450 2С11 происходит в меньшей степени. Авторы работы [63] связывают усиление ароматического гидроксилирования Тл до о- и п-крезола в микросомах печени крыс с индукцией подтипов Р450 2В1/2, 2Е1 и 1А1. При низких концентрациях Тл в метаболизм этого углеводорода в гепатоцитах печени крыс вовлекается, главным образом, цитохром Р450 2Е1, в то время как при высоких концентрациях — Р450 2С11/6 [46]. В процессе метаболизма Тл в микросомах печени собак изоферменты Р450 2В, 2С и 2Е вносят основной вклад в образование бензилового спирта и п-крезола, Р4502Е — о-крезола [24]. У человека в микросомах гепатоцитов метилбензол индуцирует целый ряд изоферментных форм, которые катализируют превращение его до конечных продуктов [66]: Р450 2Е1 наиболее активен в превращении Тл в бензиловый спирт (Р450 2В6, 2С8, 1А2 и 1А1 менее активны); Р450 2В6 и 2Е1 катализируют образование п-крезола (11-12 % общего количества метаболитов); Р450 1А2 участвует в образовании как o-(22 %), так и п-крезола (35 %). При поступлении Тл незначительно активируются и другие изоферменты цитохрома Р450 — 2А6, 2С9, 2D6, 3А3, 3А4 и 3А5 [66]. Предполагают, что при длительном воздействии Тл происходит развитие толерантности к нему на уровне рецепторов или индукции обмена Тл [60]. Данные о влиянии возрастных особенностей организма на метаболизм Тл противоречивы. Отмечается [21], что с возрастом степень индукции цитохрома Р450 не изменяется. В то же время в работе [50] указывается на то, что при поступлении Тл активация ферментов микросомального окисления зависит от возраста и пола. Анализ экскреции одного из метаболитов Тл — бензилового спирта подтвердил наличие половых и возрастных особенностей метаболизма этого ароматического углеводорода [12]. В экспериментах на крысах показано, что скорость метаболизма Тл у крыс-самцов в 4 раза выше, по сравнению с молодыми особями и взрослыми крысами-самками [46]. При действии Тл концентрация одного из субстратов конъюгации — глутатиона в гепатоцитах практически не изменяется [7] или снижается незначительно [30]. Весьма характерно отмечаемое под влиянием этого соединения повышение активности в микросомах печени УДФ-глюкоронилтрансферазы, анилингидроксилазы, аминопирин-N-деметилазы, арилгидроксилазы, НАДФН-цитохром-с-редуктазы и цитохрома b5 [47, 51]. Считают, что Тл одинаково влияет на ферменты обеих стадий биотрансформации, а введение метильной группы в ароматическое кольцо увеличивает индуктивные свойства моноциклических ароматических углеводородов [47]. Скорость метаболизма Тл достаточно высокая, на что указывают результаты ряда экспериментальных работ [32, 57]. Сравнительная оценка показала, что у человека общая скорость метаболизма выше, например, чем у крыс в 9 раз [43]. Однако, у людей в некоторых регионах отмечены значительные изменения в интенсивности метаболизма Тл. Так, у жителей Азии и Японии уровень метаболизма этого ароматического углеводорода снижен [33]. Этот факт связывают с наличием дефектного гена фермента алкогольдегидрогеназы, принимающего участие в обмене Тл. На скорость метаболизма Тл оказывают влияние цистеин, глутатион, УДФ-глюкуроновая кислота, супероксиддисмутаза, которые подавляют его связывание в микросомах [48]. Противоположным действием обладает фенобарбитал и ацетон, увеличивающие уровень метаболизма Тл [58, 77]. На это, в частности, указывает повышение образования и экскреции всех метаболитов Тл у крыс линии Wistar в 8 раз при его ингаляционном воздействии в высоких концентрациях после введения фенобарбитала и в 5 раз — при действии низких концентраций. Стимулирующее действие ацетона проявляется в меньшей степени [58]. При введении фенобарбитала крысам на фоне поступления Тл может несколько увеличиваться экскреция о- и п-крезола до 5,5 % и 8 % соответственно [76]. На индукцию изоферментов цитохрома Р450 при введении Тл оказывают влияние некоторые пищевые факторы. Низкоуглеводная пища стимулирует метаболизм Тл через активацию цитохрома Р450 2Е1, потребление липидов не влияет на скорость его обмена, а уменьшение белков в пище снижает общее содержание цитохрома Р450 и изофермента Р450 2С11/6 [46]. Токсикокинетика Тл достаточно сложная и характеризуется значительными индивидуальными различиями в экскреции его метаболитов [14,73]. Исследования на крысах [69] показали, что при воздействии паров этого соединения его концентрация в крови повышается, а сразу после прекращения воздействия быстро снижается (без горизонтального плато) с последующим замедлением этого процесса. Кинетика элиминации Тл из крови соответствует двуэкспоненциальной модели и осуществляется с первоначальным периодом полувыведения 6 мин, затем — 90 мин. Исследования проб крови и альвеолярного воздуха работников производств, имеющих контакт с Тл, позволили рассчитать период его полувыведения для человека [65]. — в среднем 3,8 ч для альвеолярного воздуха и 4,5 ч для крови. Выведение Тл из венозной крови и жировой ткани изучали после его воздействия на организм человека в производственных условиях типографий [27]. Установлено, что снижение концентрации Тл в венозной крови носит нелинейный характер и описывается 3-компонентной экспоненциальной кривой. Период его полувыведения из жировой ткани составляет 79 ч. Авторы работы приходят к выводу, что после прекращения экзогенного воздействия имеет место длительное эндогенное действие Тл, выделяющегося из жирового депо. Основная часть метаболитов Тл выводится через почки и в значительно меньшей степени в неизменном виде с выдыхаемым воздухом [57]. На важность определения концентрации метаболитов в моче с целью подтверждения имевшего место токсического воздействия Тл и для его количественной оценки в выдыхаемом воздухе указывают результаты целого ряда экспериментальных работ [6, 35, 68, 72, 77]. Основными биомаркерами, определяющими экспозицию Тл, являются гиппуровая кислота и о-крезол [67]. Не существует единой точки зрения в отношении определения указанных метаболитов с целью мониторинга воздействия Тл. В частности, De Rosа еt а1. [35] при анализе концентрации метаболитов Тл в моче рабочих-мужчин, подвергшихся производственному воздействию этого углеводорода, приходят к выводу о том, что определение содержания гиппуровой кислоты в пробах мочи в конце рабочего дня является достоверным показателем воздействия Тл даже при низких его концентрациях. Авторы считают, что определение для этой цели содержания о-крезола возможно, но его корреляция с концентрацией Тл в воздухе рабочей зоны менее значима. На существование линейной зависимости между интенсивностью воздействия Тл и концентрацией гиппуровой кислоты в моче указывают результаты исследования Liu Shi-Jie еt а1. [68]. Wang Rui-Sheng [77] считает, что при биологическом мониторинге воздействий низких концентраций Тл целесообразно, наряду с гиппуровой кислотой, определять свободную бензойную кислоту. В тоже время отмечается [67], что при экспозиции Тл о-крезол является более специфическим показателем, чем гиппуровая кислота. Однако, после кратковременного ингаляционного воздействия Тл анализ экскреции гиппуровой кислоты и о-крезола не может быть применен для оценки поглощения и метаболизма Тл [72]. Изучение влияния физических нагрузок на метаболизм Тл позволило установить, что при его ингаляционном воздействии в условиях физической нагрузки (100 Вт, 140 мин,) к моменту окончания экспозиции наблюдается увеличение экскреция гиппуровой кислоты и о-крезола на 47 % и 114 % соответственно. После окончания воздействия Тл гиппуровая кислота полностью выделяется за 4 ч, а период полувыведения о-крезола находится в пределах 3 часов [67]. Экскреция о-крезола и гиппуровой кислоты при воздействии Тл характеризуется значительными индивидуальными вариациями, которые зависят от пола, массы тела, возраста, потребления алкоголя и курения [67]. Наряду с определением традиционных биомаркеров воздействия Тл, предлагается [44] оценивать выведение Д-глюкуроновой кислоты, определение которой, в силу значительного разброса данных, целесообразно использовать на групповой, но не на индивидуальной основе. Картина острого отравления Тл сходна с таковой при отравлении типичными депрессантами ЦНС [23]. В этом случае наблюдается наркотический эффект [15]. При воздействии высоких доз Тл на человека отмечается раздражение слизистых оболочек глаз и носовой полости, появление жалоб на головную боль, головокружение, общее недомогание [37], утомляемость, сонливость, наблюдаются дискриминация цветовых ощущений и точности визуальной перцепции [53], амнезия, парезы, помрачение сознания [71], ухудшение психомоторных функций [14]. Установлено, что проявление острых эффектов Тл определяется дозой и временем экспозиции. На основании ряда токсикокинетических исследований была оценена летальная концентрация Тл для человека на уровне 1800—2000 ррm при одночасовом воздействии [28]. Токсикодинамике Тл, которая проявляется многообразием токсических эффектов, посвящено большое количество экспериментальных и клинических исследований, результаты которых могут быть обобщены и представлены в виде отдельного литературного обзора. В общих чертах она характеризуется нейро- [33,40], гепато- [59], нефро- [78], кардио- [18] и дерматотоксичностью [9], изменениями некоторых показателей крови [45], поражением эндокринной системы [13], угнетением репродуктивной функции [8], кластогенным [31], канцерогенным [41], тератогенным [78] и иммунотоксическим [4, 36] действием. Значительная часть экспериментальных работ посвящена изучению комбинированного воздействия Тл с некоторыми физическими факторами и химическими веществами [16, 25, 26, 42, 55, 56, 67]. Наибольший интерес у исследователей вызывает изучение одновременного воздействия на организм Тл и этанола, поскольку рассмотрение этого вопроса имеет практическое значение и связано с достоверностью биологического мониторинга экспозиции Тл в условиях различных производств. Установлено, что этанол при его одновременном поступлении с Тл может задерживать последний в организме человека [26]. Введение этанола до экспозиции Тл приводит к повышению уровня органического растворителя в крови и снижению экскреции основных его метаболитов [38], т.е. наблюдается ингибирующий эффект этанола на метаболизм Тл даже в небольших дозах [14, 34]. Наряду с этим существует точка зрения о том, что этанол ускоряет процесс метаболизма Тл [56]. При ингаляционном воздействии низких концентраций Тл (в меньшей степени при высоких концентрациях) этанол увеличивает клиренс Тл, экскрецию гиппуровой кислоты и п-крезола, но незначительно влияет на выведение о-крезола [77]. Влияние этанола на метаболические превращения Тл связывают с его воздействием на систему окислительных ферментов микросом печени [75]. Изучение метаболического взаимодействия Тл и этанола у кроликов [42] позволило прийти к заключению, что эти вещества при однократном введении действуют как конкурентные ингибиторы метаболизма друг друга. Хроническое воздействие этанола провоцирует увеличение нефротоксичности [70], ототоксичности [20] и тератогенности Тл [78], вызывает измененение гематологических показателей [54]. Смешанное воздействие Тл и других органических растворителей является предметом рассмотрения значительной части исследований [10, 11, 17, 22, 52, 61]. Установлено, что комбинированное воздействие Тл и стирола у крыс вызывает усиление нефротоксичности [17], а Тл и эпихлоргидрина заметно увеличивает летальность белых мышей при ингаляционном воздействии этих соединений [10]. Доказано, что летучий комплекс широко используемой эпоксидной смолы Э-40, в котором соотношение Тл и эпихлоргидрина больше по сравнению со смолой ЭД-5, вызывает более глубокие изменения в печени экспериментальных животных, что характерно для действия Тл [11]. В то же время совместное воздействие н-гексана и Тл приводит к снижению нейротоксичности первого, что связывают с торможением в присутствии Тл окисления н-гексана до вещества с высокой нейротоксичностью [61], но вызывает нарушение баланса норадреналина и дофамина [19]. Одновременное воздействие на рабочих Тл, ксилола, изобутилацетата и метилизобутилкетона в низких концентрациях приводит к развитию нарушений функции печени [22]. Введение низкомолекулярных ароматических углеводородов значительно повышает уровень метаболизма Тл, поскольку индуцирует степень ароматического гидроксилирования Тл [52]. Поиски веществ, которые снижают токсичность Тл, позволили обнаружить защитный эффект фенобарбитала и амидопирина [3], последний обладает наиболее выраженным антитоксическим действием. Защитное действие указанных веществ проявляется в увеличении количества полиплоидных и двуядерных гепатоцитов, заметном уменьшении выраженности жировой дистрофии клеток, нормализации сосудистой реакции, снижении мутагенного эффекта. Предполагается, что уменьшение токсичности Тл связано с индуцированием синтеза адаптивных ферментов эндоплазматического ретикулума гепатоцитов, повышающих барьерную функцию печени [76]. В работе [49] обсуждается возможность применения в качестве противоядия при отравлении Тл физостигмина, поскольку при введении этого соединения наблюдали возвращение к исходному уровню сниженного при действии Тл содержания в головном мозге крыс арахидоновой, олеиновой и стеариновой кислот. Выводы 1. Основным звеном токсикокинетики Тл является процесс НАДФ-завивимого микросомального окисления в паренхиматозных клетках печени. Тл выступает индуктором ферментативных систем, участвующих в его метаболизме. 2. В биологическом мониторинге воздействия Тл на организм человека возможно использование количественного определения гиппуровой кислоты, свободной бензойной кислоты и о-крезола в моче. Выбор одного из показателей и достоверность определения зависят от дозы и длительности воздействия ксенобиотика. 3. Комбинированное воздействие Тл с другими химическими агентами может значительно изменять токсикокинетику и токсикодинамику этого ароматического соединения. 4. Антитоксическими свойствами при отравлении Тл обладают индукторы микросомальной системы фенобарбитал, амидопирин и антихолинэстеразное средство — физостигмин. Литература |