Вікова чутливість - токсикологія полімерних матеріалів

Молоді і старі особини, як правило, менш резистентні до дії отрут, що узгоджується з загальнобіологічними поглядами на розвиток і старіння регуляторних і захисних механізмів гомеостазу (симпато-адреналової системи, метаболічні детоксикаційні системи, формування центральної та периферичної нервової системи). У молодому віці відбувається активація І формування ферментативних процесів в організмі, біохімічне та функціональне дозрівання мозкових структур. У старих тварин процеси клітинної репарації можуть протікати менш активно, ніж у молодих.
З віком підвищується чутливість до багатьох хімічних речовин. Мабуть, це пов`язано зі зменшенням функціональної здатності органів і систем, а також зі значним зниженням надійності механізмів адаптації. Експериментально доведено, що у старих тварин функціональні зрушення розвиваються під впливом меншої кількості введеного речовини (В. В. Фролькіс, 1965). У глибокій старості підвищена чутливість до ряду речовин, змінюється зниженою.
Дані про віковій чутливості до хімічних речовин нечисленні і отримані головним чином при використанні среднесмертельних доз (за термінами загибелі тварин). У той же час відомо, що при масових свинцевих отруєннях водного походження молоді тварини страждали в 2-10 разів менше, ніж дорослі. Мабуть, до одних речовин більш чутливі молоді тварини, до інших - дорослі, до третіх - старі. Більш переконливі матеріали з цього питання можуть бути отримані в хронічних експериментах з використанням мінімальних рівнів впливу.
Спостережувані вікові відмінності в чутливості до отрути пов`язані зі ступенем дозрівання ЦНС, відмінностями у величині відносної маси внутрішніх органів у тварин різного віку. У молодих особин відзначається велика проникність клітинних мембран і більш низька активність ферментних систем печінки.

Згідно з рекомендаціями ВООЗ (1972), токсичний пероральное вплив отрути на молоді організми слід виявляти в період від народження до закінчення харчування тваринного молоком матері. У цей час механізми детоксикації у них відсутні або недостатньо сформувалися. Цим пояснюється можливість накопичення в їх організмі ксенобіотиків до надзвичайно високих концентрацій. Тому контакт їх організму з шкідливими речовинами може бути особливо небезпечний.
Дослідженнями І. І. Краснікова (1975) підтверджені відмінності у віковій реактивності білих щурів на дію ряду компонентів полімерних матеріалів. Найбільша чутливість відзначається у лабораторних тварин у віці 9 і 21 день. Встановлено підвищену чутливість білих щурів ранніх вікових груп (до 30-денного віку) до мономерам - стиролу і формальдегіду.
Відомо, що відносне споживання води, їжі і повітря на одиницю маси тіла у дітей в 2-3 рази більше, ніж у дорослих. У зв`язку з цим при однаковому рівні забруднення навколишнього середовища дитячий організм може поглинути в 2-3 рази більше токсичних речовин, ніж організм дорослих людей. Якщо додати сюди і велику чутливість дітей до шкідливих речовин, то безпеку існуючих нормативів для дитячого населення буде викликати ще більше сумніви. Деякі автори вважають за доцільне знижувати ГДК для підлітків в 3-5 разів.
Л. П. Аксьонова (1984) досліджувала вплив будівельних полімерних матеріалів па організм тварин різних вікових груп. Встановлено, що старі тварини поряд з молодими є найбільш чутливими до впливу токсичних речовин, в зв`язку з чим, на думку автора, вони можуть використовуватися в якості адекватної експериментальної моделі, що імітує особливо чутливі групи населення при вивченні будівельних полімерних матеріалів.
Питання про терміни дії при моделюванні інтоксикацій відноситься до найменш вивченим аспектам токсикологічного експерименту. Незважаючи на відсутність наукових обґрунтувань, в дослідженнях дотримуються однотипних підходів до вибору строків дії (табл. 2).
Є істотні відмінності в тривалості токсикологічних експериментів при обгрунтуванні гігієнічних нормативів, що проводяться в нашій країні і за кордоном. Згідно з принципами гігієнічної регламентації, прийнятим за кордоном, обсяг і терміни експериментів залежать від умов можливого забруднення. При встановленні допустимих рівнів вмісту ксенобіотиків в харчових продуктах дотримуються таких вимог.

1. Для оцінки домішок досить проведення гострих дослідів, якщо немає вказівок на можливість появи віддалених ефектів.

Таблиця 2. Терміни дії речовин при моделюванні інтоксикацій в токсиколого-гігієнічних дослідженнях

1. Для визначення «непередбачених добавок до їжі» (сюди входять і мігруючі з полімерних матеріалів речовини) проводять 90-денний згодовування одного виду тварин (в більшості випадків щурів). У США вивчається токсичність ще на одному виді тварин (НЕ гризуни).
2. Токсикологічна оцінка «передбачених або прямих добавок до їжі» включає хронічні або довічні досліди, вивчення впливу речовини на репродуктивну функцію і можливого його канцерогенної дії.

Субхронічне експеримент проводиться не тільки для встановлення допустимих рівнів впливу, але і для визначення прийнятних добових доз (ADI), вибору доз в хронічному досліді.
Хоча важко погодитися з зазначеним вище підходом до оцінки і шок без урахування їх природи і хімічного складу, слід зазначити, що регламентація вмісту хімічних речовин на підставі результатів гострого досвіду допускається радянським санітарним законодавством щодо речовин IV класу небезпеки при встановленні ГДК в воді водойм. Що стосується порогових доз в підгострих або 90-денних експериментах, то, мабуть, необхідно більш широко використовувати цей параметр токсікометріі при токсиколого-гігієнічної регламентації шкідливих речовин, що надходять пероральним шляхом. Йдеться в першу чергу про речовини, які в силу умов їх застосування створюють епізодичне короткочасне або убуває по інтенсивності забруднення навколишнього середовища (наприклад, використання синтетичних матеріалів у водопостачанні або гербіцидів). У цих випадках потрібні гігієнічні нормативи, що враховують реальні, т. Е. Коротші терміни дії, основою для розробки яких може стати встановлення порогової дози в підгострому або субхронічне досвіді.
Порогова доза є суттєвою характеристикою біологічної активності речовини, хоча її величина може залежати від умов її визначення та чутливості методу. Це конкретна величина для певних умов досвіду. Встановлення граничних доз при різних експозиціях - основний спосіб обґрунтування гігієнічних нормативів, що враховують різну тривалість дії шкідливих агентів на організм.
Оскільки порогові дози в підгострих дослідах зазвичай не встановлюються, доцільно розглянути питання про те, чи можна отримати необхідну інформацію з урахуванням вже накопичених даних про токсичність речовини, включаючи і проведення хронічного досвіду. Здається очевидним, що відмінності між ПД3мес (порогова доза в 3-місячному експерименті) і ПД6мес повинні бути особливо вираженими для речовин, що володіють кумулятивними властивостями. При введенні щурам порогової дози сульфіду дібутілолова В. Т. Мазаєв і Т. Г. Шлепніна (1973) спостерігали зміни тільки в другій половині експерименту. При вивчень інших оловоорганічних стабілізаторів-діізобутілмалеатдіоктілолова (ДІБМДО) і етіленбістіогліколятдіоктілолова (ЕБТГДО) зниження рухової активності і м`язового тонусу, а також реакцій на больові і тактильні подразники при введенні «діючих» доз виявлялися у тварин тільки на 4-й місяць експерименту. Зменшення кількості гемоглобіну зазначалося на 6-й місяць (ДІБМДО). Н. Н. Бєляєва і співавтори (1976) при введенні ЕБТТДО в дозі 0,1 мг / кг спостерігали зниження вмісту еритроцитів і гемоглобіну тільки з 5-го місяця затравки, а при введенні обох речовин на 6-й місяць експерименту фіксували зміни СПП. У наведених випадках ПД3мес і ПД 6міс, вивчених речовин, повинні відрізнятися між собою як мінімум на порядок.
На різних етапах токсиколого-гігієнічних досліджень використовують різну по тривалості вплив хімічного агента на організм - від одноразового введення до довічної затравки. Питання про співвідношення токсичності одних і тих же речовин у гострих, короткострокових і тривалих експериментах вивчений в даний час ще недостатньо повно.
Опубліковані регресивні і кореляційні математичні моделі, які описують зв`язок між величиною смертельних доз в гострих дослідах і порогом хронічного впливу, проте точність запропонованих рівнянь з відомих причин досить мала.

С. М. Новіков (1984) показав, що сила зв`язків між ПД в хронічних дослідах і ЛД50 в різних групах шкідливих речовин коливається в широких межах. Причому в ряді груп з`єднань зв`язок між проаналізованими параметрами статистично недостовірна (карбаматів, нітрити, спирти, кислоти, феноли, гетероциклічні сполуки, складні ефіри, ароматичні вуглеводні і їх хлорпохідні).
С. S. Weil, D. D. Me Collicter (1963) досліджували кореляцію між мінімально діючими дозами за період 7 днів, 3 міс і 2 роки. Кореляції зазначених доз з ЛД50 виявилися незадовільними. Однак автори виявили тісний зв`язок мінімально діючих доз при 2-річної тривалості згодовування з такими ж дозами при 7 і 90 днями досвіду.
Woutersen і співавтори (1984) порівнювали токсичність 82 речовин за результатами підгострих (2-4 тижні) і субхронічних (13-18 тижні) дослідів. Серед вивчених речовин було 23 пестициду, 24 компонента пластмас і інші забруднювачі навколишнього середовища. Порівняння проводили за порівнянними критеріями, що включає приріст маси тіла, поглинання їжі, біохімічний і клінічний аналіз крові і сечі, масу органів, детальне патогістологічне дослідження. Кумулятивні властивості речовин автори не враховували, а найменування речовин в статті не наведено. Отримані дані не підтвердили висловлену раніше -точку зору про те, що більшість несприятливих ефектів, які спостерігаються через 13 тижнів, проявляються вже через 4 тижні, хоча для 56% вивчених сполук максимально неефективна доза в підгострому досліді дорівнювала такої в субхронічне експерименті. Розподіл МНДПОДостр. на 10 дозволило авторам запропонувати «обчислену» МНДсубхР., яка дорівнює або нижче експериментально встановленої МНДсубхр для 96% тестованих сполук. Автори вважають, що такий підхід базується на «факторі екстрабезопасності», так як для половини речовин обчислена МНДсубхр. буде свідомо занадто низькою.
Продовження терміну дії на організм хімічних речовин на пороговому рівні може супроводжуватися посиленням токсичного ефекту, або ослабленням його, або не робити істотного впливу. Посилення ефекту настає в тому випадку, коли відбувається зрив адаптації або якщо кількість введеного речовини перевищує вміст виведеного і знешкоджених. В інших випадках посилення ефекту може бути відсутнім. Саме цю ситуацію спостерігали Woutersen і співавтори більш ніж в половині експериментів. Якби автори не обмежилися абстрактно-статистичним підходом, то, очевидно, їм вдалося б показати, що характер залежності порогових доз для одного і того ж речовини, встановлених при різних термінах впливу, багато в чому визначається структурою і механізмом впливу хімічних речовин, особливостями їх хемобіокінетікі .
Теорія і практика розрахункового нормування свідчить про те, що пошук кількісних залежностей між різними параметрами токсикометрії необхідно проводити не для випадкових вибірок хімічних сполук, а тільки для речовин, близьких за будовою і властивостями.
Використання прийнятих в токсикології критеріїв шкідливості тільки полегшує, але не вирішує завдання оцінки значущості зрушень, що спостерігаються в організмі піддослідних тварин під впливом шкідливих речовин, що виділяються з полімерних матеріалів, як, втім, і інших шкідливих чинників середовища. У зв`язку з цим зупинимося на деяких важливих моментах, які необхідно враховувати при оцінці значимості можна побачити зрушень.

1. Наявність кількісної залежності доза - ефект і час - ефект.
2. Статистична достовірність зміни показника в порівнянні з контролем і фоном.
3. Вихід за межі фізіологічної норми і межі коливань в контролі і тлі.
4. Спрямованість і стійкість змін.
5. Паралелізм в зміні пов`язаних показників в залежності від дози і часу впливу.
6. Реакція на функціональні навантаження. Це дозволить виявити ситуації, коли статистично достовірні зміни не мають біологічного значення або є наслідком випадкової або систематичної помилки-виділити важливі в біологічному відношенні тенденції, навіть при відсутності статистично значущих відмінностей з контролем. Певну допомогу в цьому питанні надасть деяка формалізація процедури, прийняття рішень за допомогою статистичних викладок.

В даний час встановлено, що існує своєрідний фон спонтанних змін в стані лабораторних тварин, який може істотно спотворити результати експерименту. Це ще раз підкреслює необхідність системного підходу до оцінки стану піддослідних і контрольних тварин, а також на важливості врахування стійких (жорстких) інтегральних показників, що характеризують стан організму в цілому або окремих його систем. Засновник сучасної теорії експерименту Р. Фішер вважає, що експериментатор може проявити більшу чи меншу вимогливість, вирішуючи для себе, при як малу ймовірність випадкової реалізації явища він готовий визнати, що його спостереження підтверджують певний результат.
Грунтуючись на цій концепції, В. О. Шефтель і Р. Е. Сова (1976) запропонували відмовитися від загальноприйнятого в біології для всіх випадків рівня ймовірності, рівного 0,05. Для жорстких констант (коефіцієнт варіації Cv не перевищує 10%) рекомендований рівень значущості зсуву 0,1, для пластичних показників (Cv = 10 40%) -0,05 і для високопластичних (Cvgt; 40%) -0,01. Автори запропонували широко застосовувати наведену вище класифікацію показників згідно з рядом критеріїв і експериментально визначається коефіцієнтом варіації.
За пропозицією І. В. Сяноцької (1978), достовірність спостережуваних зрушень може оцінюватися за допомогою сигмальних відхилень ознаки від контролю (1,5-2ст). У той же час Е. І. Любліна і співавтори (1981) вказали, що для групової середньої величини показника вихід її за довірчі кордону (x ± mt) показника для групи інтактних тварин (контроль) служить вказівкою на достовірний зсув. Тільки для оцінки окремого випадку однієї сукупності достовірним можна вважати відхилення від контролю, що перевищує 2а.