Г.И. Сидорин, д.м.н., А.Д. Фролова, д.м.н., Л.В. Луковникова, д.м.н., А.О. Лойт, д.м.н.

ИСТОРИЯ ЛАБОРАТОРИИ КАК ОТРАЖЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ Н.В. ЛАЗАРЕВА
(К 75-летию лаборатории токсикологии)

Северо-западный научный центр гигиены и общественного здоровья Санкт-Петербург, Россия

В 1927 году на ленинградском заводе "Красный треугольник" сформировался небольшой коллектив единомышленников, из которого впоследствии выросла лаборатория промышленной токсикологии. Несмотря на разнообразные перемены, касавшиеся, главным образом, ведомственной принадлежности, 15 октября 1932 года решением Народного Комиссариата здравоохранения лаборатория промышленной токсикологии была включена в состав института профессиональных заболеваний, начав, таким образом, официально свою научную деятельность.

Это же время можно считать началом создания отечественной школы токсикологии Н.В. Лазарева. Имя Н.В. Лазарева хорошо известно во многих странах мира. Его глубокие знания по самым разным предметам были поразительны и охватывали целый ряд смежных разделов науки: патологию, фармакологию, токсикологию, онкологию, гигиену. Труды по промышленной токсикологии стали настольными книгами для нескольких поколений токсикологов и фактически являлись теоретическим фундаментом этой молодой науки.

Научная тематика лаборатории всегда была и остается связанной в определенной части с решением практических вопросов оздоровления труда и охраны здоровья работающих. Обилие веществ, с которыми сталкивалась лаборатория, и потребность быстрой ориентации в оценке их действия на организм понуждали искать обобщения и закономерности в действии ядов: по значениям какой-либо физико-химической константы предсказать изменения в рядах веществ, подобранных по определенному биологическому эффекту.

В первой же работе, которая была опубликована Н.В. Лазаревым в 1928 году (в журнале "Резиновая промышленность"), были сформулированы задачи промышленной токсикологии, требующие немедленного решения: необходимость изучения связи между физико-химическими свойствами веществ, применяемых на производстве, и их токсическим действием. Годы работы лаборатории по изучению сравнительной токсичности разнообразных органических веществ позволили накопить сведения, которые дали возможность Н.В. Лазареву создать первую и до сих пор единственную биолого-физико-химическую систематику практически всех классов органических соединений, которая явилась теоретической основой токсикологии, не утратившей своего значения до настоящего времени. Монографии "Наркотики"(1940), "Неэлектролиты"(1944) сыграли большую роль в формировании мировоззрения специалистов различного профиля, имеющих дело с оценкой влияния химического фактора на организм [10, 11].

Жизнь постоянно выдвигала перед токсикологами неиссякаемую проблему исследования токсичности вновь вводимых в промышленность химических веществ не только с целью предсказания их токсичности, но и поиска безопасных (допустимых) уровней их в окружающей среде. Сотрудники лаборатории приняли активное участие в решении задачи по установлению ПДК и в формировании методологии гигиенического регламентирования, экспериментального обоснования гигиенических регламентов на животных. В лаборатории была доказана возможность и целесообразность разработки ориентировочных норм не только на основании опытов на животных, но и путем ускоренного математического прогнозирования параметров токсичности и ориентировочных значений ПДК. Монография "Количественная токсикология" (1973), которая явилась итогом многолетней работы по проблеме математического прогнозирования и количественного выражения биологических эффектов химических веществ, была переведена на польский язык в 1978 году, в дополненном и переработанном виде вышла в США в 1979 году [6]. Практической реализацией работы сотрудников лаборатории по систематизации многочисленного фактического материала по токсичности и опасности химических веществ явилось издание с 1933 года справочника "Химические вредные вещества в промышленности", а с 1988 года печатается как многотомное справочно-энциклопедическое издание "Вредные химические вещества" (ред. В.А. Филов).

На всем протяжении своего научного развития в лаборатории изучались различные аспекты "судьбы" ядов в организме. Работы были направлены на изучение путей проникновения ядов в организм, тканевого распределения и избирательного накопления, а также процессов выведения ядов из организма, в дальнейшем получившие развитие в работах по изучению токсикодинамики, фармако- и токсикокинетики и, наконец, хемобиокинетики в современной интерпретации В.А. Филова [1, 2, 21, 39]. Это направление имело большое теоретическое и практическое значение, поскольку вооружило практическую медицину сведениями, необходимыми для защиты работающих от воздействия вредных веществ, диагностики отравления и способах стимуляции освобождения организма от ядов. Работы И.Д. Гадаскиной, М.П. Чекуновой, А.Д. Фроловой и других сотрудников по изучению "судьбы" ядов в организме позволили подойти к пониманию патогенеза интоксикаций многих промышленных ядов, разработке патогенетически обоснованной профилактики и лечению интоксикаций [1, 28, 44, 45]. Теоретическое значение исследований "судьбы" ядов в организме огромно, поскольку впервые удалось установить общую закономерность в превращениях органических соединений, благодаря блестящей идее Н.В. Лазарева о сопоставлении физико-химических свойств исходных веществ и их метаболитов. Именно в лаборатории работами Н.В. Лазарева и его учеников впервые было показано, что "…превращение ядов в организме в огромном большинстве приводит к увеличению полярности веществ", способствуя тем самым чаще всего ослаблению биологического действия метаболитов по отношению к исходной молекуле. [12]. Выявленная закономерность позволила предположить наличие своеобразного механизма защиты в организме, в последствии названного системой детоксикации ядов. Исследования метаболизма промышленных ядов долгие годы успешно проводились под руководством И.Д. Гадаскиной и были обобщены в монографиях "Превращения и определение промышленных органических ядов в организме" (1971), "Определение промышленных неорганических ядов в организме" (1975). Изучение связей физико-химических свойств химических веществ с биологическим действием и метаболизмом было продолжено М.И. Михеевым, Г.И. Сидориным, А.Д. Фроловой, Л.В. Луковниковой в 80—90 гг. и посвящено поиску общих закономерностей поступления, распределения и накопления ксенобиотиков в организме, а также возможности установления факта их метаболических превращений [18—20, 24, 25, 27, 29, 32, 33].

На примере исследования сложных эфиров и фторированных спиртов М.П. Чекуновой, А.Д. Фроловой была показана роль нарастания или ослабления липофильных свойств ядов в проявлении различных биологических эффектов [44]. Другим примером установления зависимости между липофильностью соединения, скоростью метаболических процессов и временем выведения яда из организма могут служить исследования Л.В. Луковниковой и Л.И. Дьяковой токсикокинетики ряда органических цианидов [14, 15, 26].

Способность к проникновению через липидный слой мембран и взаимодействию с МОГ во взаимосвязи с физико-химическими свойствами была проанализирована М.И. Михеевым, А.Д. Фроловой на примере исследования токсикокинетики гомологического ряда алифатических спиртов (С14) [19, 20]. Этим же проблемам были посвящены работы Г.И. Сидорина и Н.И. Сходкиной по токсикологии некоторых производных гидразина [24, 25, 32].

Изучение зависимости между биологическим действием, метаболизмом и липидорастворимостью химических веществ позволило подойти к разработке новых критериев, характеризующих как общие закономерности, так и специфические особенности нарушений, вызываемых ядами. В лаборатории впервые Г.И. Сидориным была предпринята попытка выразить окислительный метаболизм органических химических веществ в терминах физико-химических констант, оценить степень повреждения цитохрома Р450 в количественном аспекте и разработать критерий количественной оценки взаимодействия яда с метаболизирующей системой [25, 30—33].

Среди научных исследований, имеющих общебиологическое значение, необходимо отметить работы, выполненные еще в 30-х годах и посвященные проблеме привыкания к бензину [9]. Однако всерьез исследование проблемы привыкания к промышленным ядам в эксперименте началось в 50-х годах работами И.В. Олюнина, Е.И. Люблиной, М.А. Рыловой, И.Д. Гадаскиной, Н.А. Минкиной, А.О. Лойта, В.В. Добрыниной и др.[6, 16, 17, 21 и др.].

Изучение этой проблемы заняло одно из ведущих мест в работах сотрудников лаборатории в последующие десятилетия вплоть до настоящего времени [15, 16, 25]. Детально изучены и проанализированы фазы развития привыкания при действии органических соединений; механизмы развития компенсаторно-приспособительных реакций при отравлении неорганическими соединениями; выделено состояние неспецифически повышенной сопротивляемости (СНПС); установлена роль нейроэндокринной регуляции в развитии процессов адаптации. Вместе с тем многие стороны адаптации оставались мало исследованными: в первую очередь это касалось биохимических механизмов формирования приспособительных перестроек в организме. Следует отметить особую важность работ, проводимых в лаборатории, по исследованию накопления ядов в организме в процессе развития приспособительной реакции [16, 21]. Было показано, что концентрация яда в крови меняется в зависимости от фазы интоксикации. Как правило, в адаптированном организме происходит уменьшение накопления яда и нарастание яда в крови в фазе срыва адаптационных механизмов [16, 21, 25, 33, 40]. Последующие работы Г.И. Сидорина, Л.В. Луковниковой были направлены на выяснение причин такого поведения ядов в организме, определяемого состоянием метаболизирующей системы и механизмами выведения ядов из организма [15, 25, 27, 30—33]. Как показали результаты исследований различных классов химических веществ, их действие на функциональное состояние метаболизирующей системы при экстремальном и хроническом поступлении приводило к однотипным фазовым изменениям: снижению активности МОГ в начальные сроки воздействия, которое сменялось активацией в последующие сроки наблюдения. Угнетение реакций гидроксилирования, деметилирования и ацетилирования, уровня цитохрома Р450, как правило, сопровождались истощением энергообеспечения клетки, которое выражалось в снижении активности сукцинатдегидрогеназы, уменьшении содержания гликогена в гепатоцитах [15, 25, 32]. Адаптационная перестройка метаболизирующей системы коррелировала с изменением структуры и функции других органов и систем: появлением дистрофических изменений в печени и почках, уменьшением гликогена в гепатоцитах и перестройкой костно-мозгового кроветворения по гиперпластическому типу [8, 15, 25, 31-33]. Анализируя состояние процессов выведения у адаптированных животных в эксперименте с длительным поступлением фурфурола и диоксана А.Д. Фролова с коллегами обнаружили, что при отсутствии различий в величинах диуреза, общем уровне выведения яда и его метаболитов наблюдалось резкое увеличение скорости выделения метаболита фурфурола — пирослизевой кислоты [19, 20]. В то же время было показано, что процесс адаптации к диоксану сопровождался уменьшением накопления в тканях внутренних органов меченого по С14 диоксана при одновременном увеличении содержания радиоактивной метки в моче [18-20, 33].

Особенность токсикологического эксперимента, направленного на решение проблемы по ограничению вредного воздействия производственной среды, требовала создания адекватных моделей производственных условий и необходимости поиска новых методов и приемов выявления зависимых от уровней воздействия эффектов. Такие методы не всегда можно было позаимствовать из арсенала известных методических приемов фармакологии и судебной медицины. В первую очередь требовалась разработка "затравочной" техники, позволяющей в эксперименте моделировать действие веществ, поступающих через дыхательные пути в виде паро-воздушных и аэрозольных смесей. Проводилась отработка системы воздухоподачи и конструкций камер, создающий в них необходимый воздухообмен и равномерное распределение исследуемых веществ по всему объему камеры, при этом принималась во внимание необходимость свести до минимума стрессовое воздействие на экспериментальных животных. Оригинальная затравочная камера и установка для создания постоянных концентраций паров в динамических условиях была предложена А.А. Голубевым [3, 4], им же были разработаны интересные приемы по оценке малостабильных гидролизующихся веществ [3, 4]. В последние годы решение проблем гигиенического регламентирования вредного действия промышленных аэрозолей: полиметаллических пылей, синтетических моющих средств, лекарственных препаратов и др. требовало совершенствования камер и дозирующих устройств. Эта проблема была решена созданием специальной камеры для ингаляционной затравки аэрозолями мелких лабораторных животных [5], получившая диплом ВДНХ в 1987 году.

Задача по разработке интегральных методов исследования, поставленная Н.В. Лазаревым в 1952 году перед токсикологами, завоевала права гражданства в практике токсикологических лабораторий и была реализована в монографии М.Л. Рыловой "Методы исследования хронического действия вредных факторов среды на организм" [23]. Одновременно шла разработка оценки специфических эффектов действия яда: кардиотоксического и аллергенного, которые были включены в соответствующие методические указания [36, 37, 43].

В настоящее время идея разработки новых интегральных методов нашла воплощение в поиске критериев ранних признаков интоксикаций. Среди общих механизмов химической токсичности основное внимание было уделено нарушению энергетического метаболизма и состоянию метаболизирующей системы. Интегральный характер процессов энергетического метаболизма, их универсальность и высокая чувствительность к любым воздействиям на организм способствовали их использованию для выявления ранних признаков интоксикации. Как показали исследования А.Д. Фроловой, полярографический метод регистрации изменения в образовании энергопродукции (по скорости потребления кислорода) является адекватным для решения поставленных задач [7, 42]. Изменение состояния микросомального окисления и взаимосвязанных с ним окислительных процесов, как показали работы, проведенные под руководством Г.И. Сидорина, хорошо коррелировали с дозо-временными параметрами воздействия ядов и явились чувствительными показателями вредного действия ядов на организм при установлении их гигиеническх регламентов [7, 41]. Итогом работы лаборатории по поиску методического решения использования концепции общих механизмов токсичности для прогнозирования токсичности и опасности химических веществ явились методические рекомендации "Критерии выявления ранних признаков интоксикации при гигиеническом регламентировании" (1996 № 01-19/64-17).

На современном этапе развития токсикологии наряду с использованием и совершенствованием методов in vivo увеличивается интерес к поиску альтернативных методов определения токсичности in vitro. Методы клеточных тест-систем позволяют быстро и дешево выявить токсическое действие ксенобиотиков и в сочетании с корреляционным анализом обосновать количественные критерии вредности (CL₅₀; DL₅₀; Lim_ac; ПДК). Среди преимуществ методов in vitro, разработанных и внедренных в лаборатории А.Д. Фроловой были своеобразные методы экспрессной оценки, позволяющие в кратковременном модельном эксперименте на взвеси тканей получить ответ о правомочности группового регламентирования соединений металлов, объединенных общим катионом [7, 40, 42—44]. Клеточные тест-системы с оценкой кислород-зависимых процессов были предложены А.Д. Фроловой и Л.В. Луковниковой для выявления органной и тканевой избирательности, способности к метаболическим превращениям и выявлению роли метаболитов в формировании патологического процесса [7, 15, 42]. Оценка состояния эритроцитарных мембран по показателям кислотной резистентности была адаптирована для характеристики сравнительной токсичности и выявления специфического действия на мембраны целого ряда органических и неорганических соединений и смесей сложного состава [41—44]. Скрининговая оценка фиброгенного эффекта аэрозолей была разработана А.Д. Фроловой и Е.Л. Долгополовой на моделях определения цитотоксичности на альвеолярных макрофагах в опытах in vitro [41].

Новое направление в практике гигиенического регламентирования, предусматривающее оценку суммарной экологической нагрузки окружающей среды на организм, требовало разработки методологии комплексного поступления ксенобиотиков в организм. На примере исследования приоритетных загрязнителей окружающей среды (СМС и СЧС) была предложена чувствительная модель интегральной оценки нагрузки вредных веществ на организм [38].

Научные исследования сотрудников лаборатории всегда были тесно связаны с деятельностью других научных коллективов: НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМНСССР, Свердловского НИИ гигиены труда и профзаболеваний, НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, Киевского НИИ гигиены труда и профзаболеваний и др. Результатом этой деятельности явилось создание общих нормативно-методических документов: "Методические указания к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны" (М., 1980); "Методические указания по установлению ориентировочных безопасных уровней воздействия вредных веществ в воздухе рабочей зоны" (М., 1985); "Обоснование предельно допустимых концентраций (ПДК) аэрозолей в рабочей зоне" (М., 1983); "Ускоренная оценка действия химических соединений на сердечно-сосудистую систему в эксперименте с целью гигиенического нормирования" (М., 1988); "Биологический контроль производственного воздействия вредных веществ" (М., 1990); "Требования к постановке экспериментальных исследований по обоснованию предельно допустимых концентраций промышленных аллергенов в воздухе рабочей зоны и атмосферы" (М., 1997).

Подводя итоги и оглядываясь на путь, пройденный лабораторией за истекшие годы, мы одновременного рассматриваем в значительной мере и развитие промышленной токсикологии в нашей стране, ибо большая часть проблем, впервые поставленных и получивших дальнейшее развитие в лаборатории, были признаны действительно первоочередными и в дальнейшем разрабатывались в других токсикологических коллективах. Жизнь выдвигает ряд новых проблем, которые требуют большой практической работы и одновременно творческого и критического переосмысления, направленного на решение как прикладных задач, так и разработку теоретических основ новых глав токсикологии.

Литература
1. Абрамова Ж.И., Гадаскина И.Д. // Гиг. труда и профзабол. —1936. —№1. —С. 33-36.
2. Гадаскина И.Д., Филов В.А. Превращения и определение промышленных органических веществ в организме. —Л., 1971. —303 с.
3. Голубев А.А. // Гиг. труда и профзабол. —1966. —№12. —С. 49-50.
4. Голубев А.А. // Матер. науч. конф., посвященной вопросам гиг. труда, промышленной токсикологии и проф. патологии в нефтяной и нефтехим. промышленности. —Баку, 1966. —С. 130.
5. Камера для ингаляционной затравки мелких лабораторных животных. —Авт. свидет. 1183102 кл А 61 10/02.
6. Количественная токсикология. —Л.: Медицина, 1973. —285 с.
7. Критерии выявления ранних признаков интоксикаций при гигиеническом регламентировании. Методические рекомендации. Санкт-Петербург, 1996. —39 с.
8. Кузьминская Г.Н.,Бухарина Н.А., Сходкина Н.И., Дьякова Л.И. // Современные проблемы профилактической токсикологии. —М., 1991. —С. 56-68.
9. Лазарев Н.В., Брюллова Л.П. // Тр. Второго Всесоюзного съезда патологов. —Баку, 1932. —С. 234.
10. Лазарев Н.В. Наркотики. —Л., 1940. —400 с.
11. Лазарев Н.В. Неэлектролиты — опыт биолого-физико-химической их систематики. —Л., 1944. —271 с.
12. Лазарев Н.В., Старицина Т.В. // Физиологический журнал. —1935. —Е. 28, №5. —С. 834-847.
13. Левина Э.Н., Люблина Е.И., Филов В.А. // Актуальные проблемы гигиенической токсикологии. —М., 1980. —С. 3-8.
14. Луковникова Л.В., Дьякова Л.И., Черных Л.В.// Современные проблемы профилактической токсикологии. —М., 1991. —С. 85-97.
15. Луковникова Л.В. Механизмы адаптации к острому и хроническому действию химических веществ Автореф. дисс. … док. мед. наук. —Санкт-Петербург, 2001. —37 с. 16. Люблина Е.И., Минкина Н.А., Рылова М.Л. Адаптация к промышленным ядам как фаза интоксикации. —Л.: Медицина, 1971. —205 с.
17. Люблина Е.И., Минкина Н.А. Кумуляция и привыкание. Основы общей промышленной токсикологии. —Л.: Медицина, 1976. —С. 64-78.
18. Михеев М.И., Минкина Н.А.,Фролова А.Д. и др.// Вопросы гигиены труда в радиоэлектронной промышленности. —М., 1979. —С. 33-37.
19. Михеев М.И., Фролова А.Д.// Гиг. и сан., 1978. —№6. —С. 33-36.
20. Михеев М.И., Фролова А.Д., Люблина Е.И.// Некоторые вопросы экспериментальной промышленной токсикологии. —М., 1977. —С. 11-18.
21. Основы общей промышленной токсикологии. —Л.: Медицина. —1976. —303 с.
22. Ротенберг Ю.С. // Бюлл. эксп. биол. и медицины. —1982. —№9. —С. 42-45.
23. Рылова М.Л. Методы исследования хронического действия вредных веществ среды в эксперименте. —Л., 1964. —200 с.
24. Сидорин Г.И. // Современные проблемы профилактической токсикологии. —М., 1991. —С. 4-23.
25. Сидорин Г.И. Метаболические нарушения как показатель вредного действия промышленных ядов в проблеме профилактической токсикологии. Автореферат дисс. докт. —Санкт-Петербург, 1994. —39 с.
26. Сидорин Г.И., Дьякова Л.И., Луковникова Л.В. и др. // Токсикол. вестник, 1996. —№1. —С. 19-22.
27. Сидорин Г.И., Луковникова Л.В. // Актуальные проблемы теоретической и прикладной токсикологии. —М., 1988. —С. 11-27.
28. Сидорин Г.И., Луковникова Л.В., Дьякова Л.И. и др. // Экология и токсикология. IV Пленум Правления ВНОТ. —Ярославль. —1990. —С. 116-118.
29. Сидорин Г.И., Суворов И.М., Луковникова Л.В. // Медицина труда и промышленная экология. —1997. —№3. —С. 8-11.
30. Сидорин Г.И., Фролова А.Д., Луковникова Л.В. и др. // Загрязнение окружающей среды. Проблемы токсикологии и эпидемиологии. Тез докл. Междун. конф. —М. —Пермь, 1993. —С. 226-227.
31. Сидорин Г.И., Фролова А.Д., Луковникова Л.В. и др.// Актуальные проблемы теоретической и прикладной токсикологии. —Санкт-Петербург, 1995. —Т. 1. —С. 84.
32. Сидорин Г.И., Фролова А.Д., Луковникова Л.В.// Медицина труда и промышленная экология. —1995. —№11. —С. 21-23.
33. Сидорин Г.И., Фролова А.Д., Чекунова М.П. и др. // Токсикол. вестник. —1995. —№5. —С. 20-26.
34. Сидорин Г.И., Фролова А.Д., Луковникова Л.В. // Медицина труда и промышленная экология. —1996. —№11. —С. 42-45.
35. Сидорин Г.И., Фролова А.Д., Луковникова Л.В. и др. // Токсикол. вестник. —1996. —№5. —С. 17-21.
36. Требования к постановке экспериментальных исследований по обоснованию ПДК промышленных химических аллергенов в воздухе рабочей зоны и атмосферы. МУ МЗ РФ 1.1.578-96.
37. Ускоренная оценка действия химических соединений на сердечно-сосудистую систему в эксперименте с целью гигиенического нормирования. МУ МЗ СССР № 4546-87.
38. Ускоренная оценка потенциальной опасности химических веществ для репродуктивной функции при их комплексном поступлении в организм животных (пособие для врачей-токсикологов). —СПб., 2000. —33 с.
39. Филов В.А., Курляндский Б.А. // Токсикол. вестник. —1995. —№5. —С. 2-6.
40. Фролова А.Д. Гигиеническое регламентирование металлов на основе механизмов их повреждающего действия. Автореф. дисс.… док. мед. наук. —Ленинград, 1990. —41 с.
41. Фролова А.Д., Долгополова Е.Л., Мартинсон Т.Г. // Гиг. и сан. —1990. —№8. —С. 92-94.
42. Фролова А.Д., Луковникова Л.В. // Токсикол. вестник. —1994. —№4. —С. 17-20.
43. Чекунова М.П.// Некоторые вопросы экспериментальной промышленной токсикологии. —М., 1977. —С.59-64.
44. Чекунова М.П., Фролова А.Д.//Гиг.труда и профзабол. —1974. —№3. —С. 48-50.
45. Чекунова М.П., Фролова А.Д., // Актуальные проблемы гигиенической токсикологии. —М., 1980. —С. 14-18.
46. Чекунова М.П., Фролова А.Д., Луковникова Л.В.// Актуальные проблемы гигиенической токсикологии. —М., 1980. —С. 40-47.
47. Чекунова М.П. и др. // Гиг. и сан. —1986. —№7. —С. 29-30.
48. Чекунова М.П., Фролова А.Д.// Современные проблемы профилактической токсикогии. —М., 1991. —С. 36-45.