Нові публікації з токсикології та суміжних дисциплін

ПРИОРИТЕТНЫЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ ТОКСИКОЛОГИИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(Обзор статей, опубликованных в журнале "Токсикологический вестник"
в 2001-2002 гг.)

И.М. Трахтенберг, акад. АМН и член-кор. НАН Украины, Е.Л. Левицкий, д.б.н.

Институт медицины труда АМНУ,
Институт фармакологии и токсикологии АМНУ, Киев

В журнале "Токсикологический вестник", являющимся центральным печатным органом в Российской Федерации, который публикует работы по токсикологии и смежным дисциплинам, в 2001-2002 гг. был опубликован ряд работ, заслуживающий, на наш взгляд, особого внимания и представляющий несомненный интерес для украинских токсикологов и специалистов смежных отраслей науки.

Для ученых, работающих в области лекарственной токсикологии, без сомнения, представляет интерес обзорная статья Н.Л. Елаевой и соавт. (Институт токсикологии Миздрава России, Санкт-Петербург) "Фармакокинетика реактиваторов холинэстеразы". В обзоре авторы систематизируют сведения о фармакокинетике реактиваторов холинэстеразы, включая вопросы абсорбции, распределения, элиминации данных препаратов из организма животных и человека. Описаны параметры конкретных фармакокинетических моделей. Обсуждаются вопросы тканевого и плазматического связывания. В обзоре приведены данные литературы и результаты многолетних исследований авторов статьи.

Авторы обращают внимание на то, что реактиваторы холинэстеразы явились результатом целенаправленного поиска защиты соответствующего фермента от ингибирующего воздействия, прежде всего, специфических фосфорорганических соединений. Последующее изучение синтезированных реактиваторов холинэстеразы выявило ряд биохимических эффектов, позволяющих существенно расширить спектр их терапевтического применения. Реакция нуклеофильного замещения, прямое влияние на спектр пре- и постсинаптических М-холинорецепторов, взаимодействие с холинорецепторами симпатических ганглиев и влияние на ионную проводимость мембран могут явиться основой перспективного использования ряда препаратов этой группы соединений для лечения судорожных и кардионеврологических синдромов, а также попыток создания противоядия для алкилирующих и мембранотоксических органических соединений.

В частности, описывая общую характеристику процессов абсорбции, распределения и выведения реактиваторов из организма, авторы отмечают, что на основании данных литературы и результатов собственных исследований является очевидным, что для пиридинальдоксимов и эфиров оксииминоуксусной кислоты характерна быстрая абсорбция в кровь из места введения. Для обидоксима, дипироксима, дамоксима и различных солей ПАМ быстрая всасываемость в кровь отмечалась еще в работах 60-х годов. В отношении активаторов ХЭ алифатического ряда данные литературы более скудные. Максимальную концентрацию оксимов в плазме крови кошек регистрировали лишь через 1 час после инъекции. При пероральном пути введения лекарства, всосавшиеся в любом отделе желудочно-кишечного тракта, кроме ротовой полости и прямой кишки, поступают в кровь и проходят через печень прежде, чем достигают общего кровотока. При этом не исключена возможность значительного метаболизма препаратов в печени. Максимальная концентрация препаратов в плазме крови регистрировалась через 1-2 часа после пероральной инъекции PS2 и обидоксима добровольцам. По результатам собственных исследований авторов и данным литературы реактиваторы холинэстеразы пиридинальдоксимы быстро выводятся из организма, преимущественно ренальным путем. Путь введения в организм лекарственного вещества в известной мере обусловливает его дальнейший метаболизм. Так, при внутримышечном введении обидоксима 82 % дозы элиминируется с мочой, в то время как после перорального введения добровольцам экстрагировалось с мочой только 2,2 %. Реактиваторы, не относящиеся к пиридиниевому ряду, подвергаются в организме значительному метаболизму. Так, 1,2,3-тиадиазол-5-карбоксиальдоксим при внутримышечной инъекции кроликам экскретируется с мочой в виде конъюгата оксима с глюкуроновой кислотой.

Данные по распределению реактиваторов в организме получены главным образом на мелких лабораторных животных, чаще всего на крысах. Представляется, что фармакокинетика реактиваторов холинэстеразы в организме собак не имеет принципиальных различий по сравнению с изученной на крысах. Об этом свидетельствует экспериментальный материал авторов и данные литературы. Вполне логичным кажется замедление процессов всасывания, распределения и элиминации в организме крупных животных по сравнению с грызунами (дипироксима, дамоксима и др.). Распределение оксооксимов является более равномерным, чем пиридинальдоксимов, наблюдается также замедление их экскреции, главным образом — через желудочно-кишечный тракт. Касаясь связывания реактиваторов в крови, авторы отмечают, что эти сведения являются весьма немногочисленными. По данным некоторых авторов, дипироксим вообще не связывается с белками крови. 2-ПАМ хлорид хорошо проникает через мембрану эритроцитов, однако не связывается ни с белками стромы, ни с гемоглобином. Показано, что дамоксим равномерно распределяется между плазмой и эритроцитами, а бензиксим обнаруживает большее сродство к эритроцитам.

Сведения о метаболизме реактиваторов немногочисленны и противоречивы. В опытах in vitro показано значительное разрушение 2-ПАМ в кислой и щелочной средах. В результате моделирования микросомального окисления в печени могут быть получены около 11 метаболитов дипироксима. Однако метаболические превращения 2-ПАМ в целостном организме протекают очень медленно и пиридинальдоксимы выделяются в основном путем ренальной экскреции в виде неизмененного препарата. На примере Н1-6 показано, что степень его метаболизма и путь выведения имеют мало видоспецифических особенностей. В результате изучения выделения препаратов из организма авторы обнаружили значительные различия этого процесса для отдельных реактиваторов из класса пиридинальдоксимов и эфиров оксииминоуксусной кислоты.

В обзоре авторы также приводят данные о межвидовом переносе доз реактиваторов с животных на человека. Они отмечают, что межвидовой перенос доз реактиваторов холинэстеразы с экспериментальных животных на человека на основе изучения фармакокинетики препаратов имеет огромное значение для терапии отравлений ФОС. Однако этот вопрос осложнен хорошо известной множественностью мишеней действия реактиваторов в организме, что не позволяет с уверенностью остановиться на одной из них для интерпретации зависимости терапевтического эффекта от концентрации (дозы). Вопросы межвидового переноса доз реактиваторов холинэстеразы, которые в настоящее время еще не получили заслуженного внимания, встают особенно остро при клиническом использовании реактиваторов в качестве лекарственных средств при отравлении ФОС. Терапевтическое применение реактиваторов холинэстеразы обычно сочетают с использованием холинолитиков, что приводит к значительным изменениям фармакокинетических характеристик, возможно, отражающих взаимодействие препаратов на уровне связывания с рецепторами мембран и белками плазмы крови. Выявление общих межвидовых закономерностей подобного взаимодействия представляется чрезвычайно сложной задачей. Эта проблема требует отдельного анализа, возможного лишь при накоплении массива экспериментальных данных, полученных в результате специально спланированных целенаправленных исследований.

К области лекарственной токсикологии относится также работа М.И. Голубева и соавт. (Всероссийский научный центр по безопасности биологически активных веществ и Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова) "Особенности обоснования безопасных уровней содержания лекарственных средств в воздухе рабочей зоны." В работе рассмотрены некоторые подходы к оптимизации гигиенического нормирования лекарственных средств (ЛС) в воздухе рабочей зоны. Отмечена большая чувствительность специфических фармакологических тестов по сравнению с традиционно используемыми методами оценки общетоксического действия. Приведены критерии жесткого регламентирования высокоопасных ЛС (запрет контакта работающих). Проведен ретроспективный анализ надежности прогноза некоторых параметров токсикометрии и безопасных уровней на основе разработанной авторами системы уравнений регрессии с использованием терапевтических доз. Авторы отмечают, что обеспечение опережающего развития исследований по разработке профилактических мероприятий для промышленного производства лекарственных средств может быть достигнуто путем оптимизации методов их гигиенического нормирования.

Для выявления избирательного действия ЛС, оказывающих влияние на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы (психофармакологические и сердечно-сосудистые ЛС), при установлении пороговых уровней применяли известные препараты, широко используемые в фармакологическом скрининге (гексенал, резерпин и др.). Ответные реакции на воздействие этих "нагрузочных" веществ позволяют определить избирательность и степень воздействия на центральные нейро-медиаторные и регулирующие сердечно-сосудистые центры. При определении пороговых уровней ингаляционного воздействия в результате исследования многих ЛС показана большая чувствительность специфических фармакологических тестов по сравнению с традиционно используемыми методами оценки общетоксического действия.

В основу методологии разработки уравнений для прогнозирования было положено системное исследование связей между экспериментально установленными параметрами токсикометрии, гигиеническими нормативами и суточными ТД. Предложен ряд уравнений, позволяющих прогнозировать среднесмертельные дозы ЛС в острых опытах, пороговые уровни ингаляционного воздействия (в острых и хронических опытах) и ОБУВ. Надежность рекомендуемых уравнений была в дальнейшем подтверждена при разработке гигиенических нормативов различных ЛС, не участвующих в обучающей выборке. Разработанная система прогноза имеет ряд ограничений. Уравнения предназначены для аэрозолей пероральных лекарственных средств, преимущественно для ЛС тех фармакологических групп, представители которых уже имеют ПДК или ОБУВ. Кроме того, уравнения не следует использовать для ЛС, обладающим избирательным сенсибилизирующим действием или отдаленными эффектами, а также для малотоксичных ЛС с DL₅₀ в/ж>5 г/кг. В заключение авторы отмечают, что уравнения регрессии с использованием ТД в качестве переменной величины позволяют прогнозировать наиболее адекватные и надежные параметры пороговых и безопасных уровней в воздухе рабочей зоны.

Интересную работу представил А.А. Ратушняк (Институт экологии природных систем АН РТ, Казань) "Изучение влияния мембраноактивных соединений на водо- и ионопроницаемость плазмалеммы целых тканей мезо- и гидрофитов методом ЭПР-зонда". Автором была предпринята попытка применить метод ЭПР-зонда для изучения механизмов проницаемости мембран целых растительных тканей (корней бобов Vicia faba и элодеи канадской Elodea Canadensis) для воды и ионов. Модификация плазмалеммы тканей наземных и водных растений мембраноактивными соединениями с разными механизмами действия сопровождается неоднозначными изменениями ее проницаемости для воды и ионов, а также перераспределением микровязкости ее гидрофобных участков. Сделано заключение о значительной роли липидной компоненты клеточных мембран растений в их водо- и ионообмене. Механизмы действия исследованных мембраноактивных соединений на состояние липидных участков мембран и их проницаемость для воды и ионов аналогичны.

В работе О.Б. Иванченко и соавт. (Казанский государственный университет) исследовали токсикогенетические аспекты в регламентировании применения осадков сточных вод. Представлены результаты исследования токсических и мутагенных свойств осадков сточных вод городских очистных сооружений. Все исследованные пробы проявили мутагенную активность в тесте Эймса. В работе обоснована необходимость использования параметра генотоксичности для оценки безопасности осадков сточных вод. Авторы подчеркивают, что среди многочисленных экологических проблем, связанных с урбанизацией жизни населения и развитикм промышленности, особого внимания заслуживает проблема утилизации осадков производственных сточных вод. В настоящее время с целью предотвращения загрязнения окружающей среды не допускается сброс неочищенных стоков в природные водоемы, что предполагает обязательное функционирование эффективных систем очистки промышленных сточных вод. Однако, в свою очередь, до сих пор остается нерешенной проблема утилизации огромного количества осадков, образующихся в процессе очистки стоков. Используемые на сегодняшний день подходы предполагают, прежде всего, складирование, захоронение осадков, что не только требует огромных энергетических и земельных ресурсов, но и представляет серьезную угрозу в плане потенциального источника загрязнения окружающей среды. Осадки сточных вод (ОСВ) характеризуются высоким содержанием органического вещества, что ставит их в один ряд с некоторыми природными удобрениями. Однако, наряду с хорошими агрохимическими свойствами, осадки могут содержать такие опасные соединения, как тяжелые металлы, бенз(а)пирен, гексахлорциклогексан, фенолы, полихлорированные бифенилы и др. Исходя из этого, возникает необходимость экологического регламентирования состава и свойств ОСВ при использовании их в различных агроценозах. Известно, что наибольшую опасность для здоровья настоящего и будущего поколений представляют соединения, обладающие способностью вызывать отдаленные эффекты: мутагены и канцерогены. В большинстве случаев безопасность определяется предельно допустимыми нормами, разработанными для отдельных химических соединений. Однако в природе на организм действуют не отдельные вещества, а целый комплекс химических соединений, которые, влияя друг на друга, могут повышать или понижать мутагенный потенциал. На основе проведенных исследований авторы делают вывод о том, что полученные ими результаты не всегда коррелируют с данными химического анализа, но, тем не менее, можно констатировать, что показатель общей мутагенной активности позволяет получить более четкую характеристику степени опасности осадков.

В работе Л.Н. Лапкиной и Б.А. Флерова (Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок) "Экспресс-обнаружение в воде веществ, обладающих раздражающими свойствами" для обнаружения в воде химических веществ раздражающего действия и скрининга раздражающих свойств вновь синтезируемых соединений на первоначальном этапе их тестирования предлагается использовать поведенческие реакции медицинской пиявки (Hirudo medicinalis L.). Авторы показали, что молодь пиявки пригодна не только для обнаружения токсических, но и раздражающих свойств воды. Она обладает рядом преимуществ перед другими тест-объектами. Предложенный подход может быть основой для разработки унифицированного метода, позволяющего расширить спектр лимитирующих показателей вредности воды, включив в их перечень эффект раздражения. Она пригодна и для экспресс-выявления раздражающих свойств у вновь синтезированных соединений на первом этапе их тестирования, предшествующего изучению на млекопитающих (в случаях, когда без них невозможно обойтись). Пиявки позволяют обнаружить эти свойства, ранжировать силу эффекта, установить предел переносимости и пролонгацию раздражающего действия. Все это значительно удешевляет и ускоряет исследовательский процесс и делает его более гуманным по отношению к лабораторным животным.

В работе В.П. Дирягиной и Л.В. Кравченко было исследовано влияние Т-2-токсина на функциональную активность нейтрофилов крови и перитонеальной жидкости. Было показано, что введение внутрь Т-2-токсина в дозе выше 1/50 ЛД₅₀ приводит к выраженной лейкопении у крыс и мышей, сопровождающейся у мышей относительной лимфопенией и увеличением относительного количества нейтрофилов. При этом Т-2-токсин существенно усиливает образование активных форм кислорода нейтрофилами крови без и при их активации. In vitro Т-2-токсин в концентрации 3,6х10^-5 М проявляет тенденцию к усилению генерации активных форм кислорода перитонеальными нейтрофилами мышей. Касаясь возможных механизмов обнаруженного в исследованиях авторов потенцирования Т-2-токсином генерации активных форм кислорода нейтрофилами, следует подчеркнуть, что мишенью токсического действия Т-2-токсина и других трихотеценовых микотоксинов являются пролиферирующие клетки костного мозга, лимфатических узлов, тимуса, селезенки. Было высказано предположение, что токсическое действие Т-2-токсина на лимфоциты может приводить к освобождению цитокинов, активирующих макрофаги. В дальнейшем получены многочисленные подтверждения способности трихотеценовых микотоксинов модулировать (усиливать) продукцию различных цитокинов, в том числе фактора некроза опухоли, интерлейкина 1-b, интерферона g, участвующих в регуляции процесса фагоцитоза и окислительном метаболизме макрофагов и нейтрофилов.

Работа Б.М. Штабского и М.Р. Гжегоцкого (Львовский государственный медицинский университет им. Данила Галицкого Минздрава Украины) посвящена единой допустимой суточной дозе ксенобиотиков и их ПДК в различных средах. Проведенный авторами анализ величин отечественных и зарубежных нормативов ксенобиотиков для разных сред в сопоставлении с допустимыми суточными дозами (ДСД) или их аналогами позволил авторам сделать вывод о том, что ДСД имеют смысл лишь как базовые нормативы гигиены питания. ДСД и ПДК веществ для атмосферного воздуха, воды и воздуха рабочей зоны должны устанавливаться без учета возможного одновременного поступления веществ в другие среды.

Интересный подход использовали авторы работы "Квантово-химическое моделирование взаимодействия полихлорированных дибензо-п-диоксинов с фосфатидилэтаноламином" Р.С. Насибулин и О.Б. Байгулова (Башкирский государственный университет, Уфа). С помощью методов квантовой химии им удалось показать образование комплексов хлорированных дибензо-п-диоксинов с фосфолипидами клеточных мембран с участием p-системы электронов. Образование комплексов ПХДД с двумя молекулами ФЭ с одной стороны относительно плоскости молекулы диоксина ведет к существенному изменению структуры ФЭ и перераспределению зарядов на атомах полярной группы ФЭ. Определена энергия образования этих комплексов и установлено, что эта энергия обратно пропорциональна определенной экспериментально биологической активности исследуемых соединений. Показано существование нескольких механизмов действия диоксинов на фосфолипиды клеточных мембран.

Для квантово-механических расчетов авторы использовали методы MNDO и квантовой механики. Расчетные программы были получены из фондов ИХКиГ РАН (Новосибирск) и адаптированы под поставленную задачу и имеющиеся компьютерные ресурсы.

Детализируя полученные результаты, авторы заключают, что образование комплексов ПХДД с двумя молекулами ФЭ с одной стороны относительно плоскости молекулы диоксина ведет к существенному изменению структуры ФЭ и ее электронных параметров, что может влиять на изменение параметров проницаемости клеточной мембраны. Кроме того, установлено, что по мере уменьшения относительной биологической активности диоксинов, энергия комплексообразования данных комплексов увеличивается и это, по-видимому, связано с тем, что для проявления активности диоксинам необходимо приобрести подвижность, вероятность которой зависит от прочности образованного комплекса с ФЭ. Увеличение длины связи N₁-H₂, приводящее к отрыву атома Н₂, показывает еще один возможный механизм действия диоксимов — разрушение молекул ФЭ.

В заключение хотели бы обратить внимание читателя на два обстоятельства. Первое: в представленный обзор мы не смогли включить комментарии на все работы наших российских коллег, опубликованные в вышедших номерах "Токсикологического вестника", а ограничились выборочно только некоторыми из них. В последующих обзорах мы постараемся этот пробел восполнить. И, второе: особо хотели бы подчеркнуть, что проведенные российскими коллегами и опубликованные в журнале "Токсикологический вестник" исследования вносят существенный вклад в понимание некоторых проблем, стоящих перед мировой токсикологией — механизмов токсического действия лекарственных средств и подходов к нейтрализации этого действия, адекватной токсикологической оценки неблагоприятной экологической ситуации, вызванной, прежде всего, состоянием сточных вод и, наконец, разработки новых современных методов адекватного токсикологического анализа и оценки механизмов действия особо опасных химических соединений.