Большой Дмитро Валерійович. Гігієнічне значення особливостей токсикокінетики, токсикодинаміки і біотрансформації малих доз ртуті

Короткий опис

Большой Дмитро Валерійович. Гігієнічне значення особливостей токсикокінетики, токсикодинаміки і біотрансформації малих доз ртуті : дис... канд. біол. наук: 14.02.01 / Український НДІ медицини транспорту. — О., 2007. — 167арк. — Бібліогр.: арк. 143-167.

Большой Д.В. Гігієнічне значення особливостей токсикокінетики, токсикодинаміки і біотрансформації малих доз ртуті. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 14.02.01 гігієна. Інститут медицини праці АМН України, Київ, 2007.
Проведено моніторингові дослідження об’єктів довкілля, гідробіонтів, харчових продуктів, токсикологічні експериментиin vivoтаin vitro, клінічні аналізи, які показали, що пов’язана з ртуттю хімічна небезпека обумовлена різноманіттям форм, переважно малими дозами і концентраціями. Виявлено деякі нові факти щодо фазового розподілу ртуті у органах і тканинах, зв’язування і транспортної функції альбуміну крові та металотіонеінів. Показано, що токсикодинаміка ртуті в організмі тварин носить дозозалежний характер. Відмінності між органічними і неорганічними формами ртуті більш значущі ніж серед різних неорганічних форм (хлорид, нітрат, фосфат, ацетат) між собою, що проявляється не тільки у ступені вираженості, але й в направленості змін біохімічних маркерів.
Одним з провідних механізмів клітинного токсикогенезу ртуті є оксидативний стрес, показниками розвитку якого є суттєві зміни інтенсивності процесів вільно-радикального окислення (на 20-90 %) і активності антиоксидантних систем (на 90-280 %). Дія малих доз ртуті за результатами експериментальних дослідженьin vivoреалізується переважно за лізосомальним механізмом, недостатність якого веде до апоптозу і наступного некрозу епітеліальних клітин проксимальних канальців нирок.
Матеріали проведених досліджень дозволяють віднести до категорії малих доз і концентрацій ртуті такі, що знаходяться на рівні та нижче порогів хронічної дії і визначені за допомогою системи хімічних та біологічних маркерів (рівень вільних SH-груп, металотіонеіну, ПОЛ, активності ферментів глутатіонової антиоксидантної системи, супероксиддісмутази тощо). Вони віддзеркалюють комплекс функціональних змін в організмі, що може інтегрально визначатися як «мікромеркуриалізм» і можуть використовуватися як інформативні біомаркери ртутної інтоксикації.
На основі результатів проведених досліджень вдосконалені існуючі, а також обгрунтувані та розроблені нові методи визначення малих доз і концентрацій ртуті, її гігієнічно значущих форм, а також металотіонеінів, що підтверджено патентами України і включено у Методичні вказівки МВ 10.1-115-2005 «Визначення вмісту ртуті в об’єктах виробничого середовища, у довкіллі та біологічних матеріалах», затверджені Міністерством охорони здоров’я України.

Проведений аналіз літератури, результати гігієнічного моніторингу підтверджують актуальність проблеми ртуті як глобального природного і антропогенного екотоксиканту, який, незважаючи на запобіжні та обмежувальні заходи, завдяки своїм особливим фізико-хімічним та технологічним властивостям широко застосовується у виробництві, на транспорті, в медицині, забруднює довкілля і потребує подальших досліджень, особливо малих доз и концентрацій, підвищеної уваги вчених, органів державного санітарно-епідеміологічного і екологічного нагляду.
Моніторинг ртуті в об’єктах довкілля, гідробіонтах, харчових продуктах, результати експериментальних та клінічних аналізів (9350 визначень) показали, що пов’язана з ртуттю потенційна хімічна небезпека обумовлена різноманіттям її форм, впливом на організм переважно малих доз і концентрацій, кількісне визначення яких за допомогою традиційного лабораторного аналізу є досить утрудненим і потребує необхідність удосконалення існуючих та розробки нових методичних підходів до визначення ртуті та її провідних форм.
Поопераційний аналіз методичних прийомів при використанні безпламеневого атомно-абсорбційного методу визначення ртуті (методу холодної пари), який найбільш часто застосується у вітчизняній та міжнародній практиці, виявив ряд недоліків, які усунені завдяки удосконаленій пробопідготовці, використанні модифікованого аналізатору ртуті «Юлія-2», що дозволило запобігти втратам та зміни хімічної форми Hg при дослідженні, підвищити на порядок чутливість, покращити відтворюваність і надійність вимірювань, а також розробити методику роздільного визначення органічної та неорганічної форм ртуті.
Результати вивчення токсикокінетики ртуті в організмі експериментальних тварин підтвердили дані літератури і виявили деякі нові факти щодо фазового первинного (кров - печінка > нирки > селезінка > головний мозок > серце > кістки) і вторинного (нирки >печінка > селезінка > головний мозок > серце > кістки > кров) розподілення ртуті в органах і тканинах, зв’язування і транспортної функції альбуміну крові та металотіонеїнів. При введенні органічних форм ртуті білим щурам її вміст в тканинах головного мозку на порядок перевищував такий показник при експозиції солями ртуті.
Токсикодинаміка ртуті в організмі тварин носить дозозалежний характер: великі дози в субхронічному експерименті викликають неспецифічну цитотоксичну дію з інгібуванням лізосомальних ферментів у тканинах печінки на 50-90 %, нирок — на 40-80 %, головного мозку — на 35-90 %, причому в печінці ці зміни досягали максимуму на 15-у добу експерименту і зберігалися до 30-ї доби, тоді як при дії малих доз спостерігалася переважно транзиторна активація лізосомальних гідролаз і оксидоредуктаз на 15-у добу з тенденцією до нормалізації на 30-у добу експерименту.
Відмінності в токсикодинаміці між органічними і неорганічними формами ртуті більш значущі, ніж серед різних неорганічних сполук (хлорид, нітрат, фосфат, ацетат) між собою, що проявляється не тільки у ступені вираженості, але й в направленості змін біохімічних маркерів (вміст в органах вільних SH-груп, металотіонеїнів, інтенсивність процесів вільнорадикального окислення, активність лізосомальних ферментів та системи антиоксидантного захисту тощо).
Важливим механізмом клітинного токсикогенезу ртуті є оксидативний стрес, показниками розвитку якого слугують суттєві зміни інтенсивності процесів вільно-радикального окислення і активності антиоксидантних систем: введення неорганічних сполук ртуті призводило до активації переважно процесів неферментативного ПОЛ в печінці, нирках, крові і головному мозку лабораторних тварин на 20-90 % з одночасним інгибіруванням у 1,0-1,5 разів супероксиддісмутази, глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази; органічні форми ртуті викликали активацію як ферментативного, так і неферментативного ПОЛ на 90-280 % з більш вираженим пригніченням активності ферментів. Вказані відмінності можуть бути використані як індикатори ртутної інтоксикації за рахунок переважно органічних або неорганічних форм.
Дія малих доз ртуті за результатами експериментальних дослідженьin vivoреалізується переважно за лізосомальним механізмом, недостатність якого веде до апоптозу і наступного некрозу епітеліальних клітин проксимальних канальців нирок. Про вірогідну універсальність вказаного патогенетичного механізму свідчать результати дослідівin vitroна переживаючих відрізках тонкої кишки, у яких чітко просліджується монотонна залежність активності ГП, ГР, вмісту МДА, числа лейкоцитів и апоптозних клітин від концентрації агенту, що був введений в сегмент кишки. У моряків, експонованих в рейсі розлитою ртуттю, за умови відсутності виражених клінічних ознак отруєння, такого роду найбільш ранні біохімічні та клінічні зміни укладалися у синдром токсичної нефропатії (протеїнурія, пошкодження осмотичної функції нирок і реакції на водно-сольове навантаження).
Матеріали проведених досліджень дозволяють віднести до категорії малих доз і концентрацій ртуті такі, що знаходяться на рівні та нижче порогів хронічної дії і визначені за допомогою системи хімічних та біологічних маркерів (рівень вільних SH-груп, металотіонеїну, ПОЛ, активності ферментів глутатіонової антиоксидантної системи, супероксиддисмутази тощо), які віддзеркалюють комплекс функціональних змін в організмі, що відносяться до категорії «мікромеркуріалізму». Ці біомаркери можуть використовуватися з метою гігієнічного нормування, оцінки стану здоров’я експонованих ртуттю контингентів працюючих і населення, а також при проведенні лікувально-оздоровчих та реабілітаційних заходів.
На основі результатів проведених досліджень удосконалені існуючі, а також обгрунтувані та розроблені нові методи визначення малих доз і концентрацій ртуті, її гігієнічно значущих форм, а також металотіонеїнів, що підтверджено патентами України № 60439 А від 15.10.2003 р. і № 4328 U від 17.1.2005 р.) і включено у Методичні вказівки МВ 10.1-115-2005 «Визначення вмісту ртуті в об’єктах виробничого середовища, у довкіллі та біологічних матеріалах», затверджених Міністерством охорони здоров’я України.