534

5. КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЯДОВ

Проблема комбинированного действия факторов внешней среды приобретает все большее значение и все чаще обсуждается на страницах специальных журналов и книг. Применительно к токсикологии она становится едва ли не самой главной. И это не случайно. Не случайно потому, что человек в различных условиях современного промышленного и сельскохозяйственного производства все чаще и чаще подвергается воздействию сложного комплекса неблагоприятных факторов.

Токсикологи и гигиенисты, говоря о комбинированном действии вредных веществ, имеют в виду эффекты, связанные как с воздействием нескольких ядов, так и с воздействием вредных веществ в сочетании с другими неблагоприятными факторами (с такими, например, как шумы, вибрации, разного рода излучения, высокая и низкая температура).

К настоящему времени в промышленной токсикологии накопился большой материал по проблеме комбинированного действия. Это обстоятельство дает возможность в данной главе более подробно остановиться на изложении конкретных примеров комбинированного действия ядов, значении полученных результатов и лишь кратко – на вопросах терминологии, планирования исследований, на известных идеях и фактах.

5.1. Токсический эффект при воздействии нескольких вредных веществ

Проблема комбинированного действия вредных веществ является поистине огромной и разноплановой: от разработки методов проведения экспериментальных исследований и изучения механизмов токсического эффекта – до вопросов санитарного законодательства. В настоящем разделе в первую оче-

131

редь рассматривается вопрос о комбинационных эффектах при одновременном воздействии на организм нескольких токсических веществ. Слово «одновременном» в предыдущей фразе выделено специально. В рамках проблемы комбинированного действия исследуются и такие случаи, когда разнообразные вещества воздействуют на организм последовательно, в довольно широком временном интервале. Отдельные примеры таких ситуаций будут также рассмотрены.

Вопросы количественной оценки комбинированного действия токсических веществ чаще всего рассматривались как впрактическом отношении, так и в теоретическом плане, впромышленной исельскохозяйственной токсикологии. Однако следует отметить, что многое в разработке этих вопросов принадлежит не только токсикологии, но ифармакологии. Именно вфармакологии родились методы количественной оценки комбинированного действия, которыеширокоиспользуюттоксикологиигигиенисты.

Существует большое количество терминов для обозначения разных вариантов комбинационного эффекта. Причем, некоторые из них употребляются в разноречивом смысле, а другие термины разные авторы употребляют в диаметрально противоположных значениях.

В промышленной токсикологии, в особенности в последнее время, большинство исследователей предпочитают использовать для обозначения и оценки комбинированного действия нескольких ядов систему терминов, предложенную Ball, который рассматривает три основных типа совместного действия токсических агентов:

1.Однородное совместное действие. При однородном совместном действии предполагается, что компоненты воздействуют на одну и ту же систему рецепторов таким образом, что один компонент может быть заменен другим без изменения токсичности смеси.

2.Независимое совместное действие. В этом случае полагают, что компоненты смеси воздействуют на различные зве-

132

нья в механизме взаимодействия организма и яда таким образом, что получаемые эффекты не связаны друг с другом. Если, например, подопытное животное погибает, то это происходит скорее от воздействия одного или другого компонента, чем

врезультате развития комбинационного эффекта.

3.Синергическое или антагонистическое совместное действие. При этом типе совместного воздействия токсический эффект смеси ядов не может быть определен исходя из эффективности отдельных компонентов. Он зависит от того, каким образом осуществляется сложное взаимодействие исследуемых ядов с биосубстратом, т.е. от механизма этого взаимодействия, который во многих случаях выяснить очень трудно.

Рассматривая вопрос о терминах, используемых для обозначения различных особенностей токсических эффектов при совместном воздействии нескольких вредных веществ, необходимо различать две стороны этого вопроса. Во-первых, систему понятий, относящихся к описанию механизма токсического эффекта. Во-вторых, набор терминов, предназначенных для обозначения оценки токсического эффекта. Некоторые исследователи не видят отмеченного различия, поэтому терминологическая путаница в этом вопросе продолжает сохраняться. Если с этой точки зрения рассматривать, например, систему понятий Ball, то ее следует отнести к описанию механизма действия ядов. То же самое, по-видимому, относится и к терминам «антагонизм» и «синергизм». Хотя оба они имеют явную смысловую двойственность, их часто применяют при описании механизма действия, для обозначения способности возбуждать или угнетать однородные биосубстраты, функции или системы, а также для характеристики однонаправленного или противоположного действия при раздельном их применении. Однако и термины, предложенные Ball, и понятия «антагонизм», «синергизм» нередко используют и при оценке комбинационных эффектов.

Не обсуждая вопроса об «оптимальности» рассмотренных понятий и других терминов, используемых для обозначения

133

особенностей механизма действия различных комбинаций токсических веществ, следует признать, что для оценки токсических эффектов эти понятия, в силу смысловой неоднозначности, не очень удобны. При описании количественных особенностей, т.е. для количественной оценки токсического эффекта при воздействии нескольких ядов целесообразно употреблять только один термин – аддитивность и две его градации: больше (более) и меньше (менее). Если комбинационный эффект равен сумме эффектов изолированных веществ, его следует считать аддитивным. Если действие смеси веществ слабее, чем того требует принцип аддитивности, такой эффект может быть обозначен как «менее чем аддитивный» или «эффект менее аддитивного». Напротив, если действие смеси сильнее ожидаемого на основе принципа аддитивности, его можно назвать «более чем аддитивным» или «эффект более аддитивного».

Хорошо известно, что успехи промышленной токсикологии в изучении проблемы комбинированного действия вредных веществ существенно связаны с именем Лёве, предложившего графический метод анализа и оценки токсических эффектов для комбинированного воздействия лекарств и ядов. Благодаря работам Н.В. Лазарева и Ш.Д. Мошковского метод Лёве получил широкую известность в России и с успехом используется до настоящего времени.

Метод Лёве имеет ряд преимуществ по сравнению с другими графическими методами и целый ряд очевидных достоинств (простота применения, большая наглядность, в некоторых случаях – эвристическая ценность). Однако он имеет и существенные недостатки. Во-первых, метод Лёве невозможно использовать при большом (больше трех) количестве одновременно воздействующих вредных веществ. Во-вторых, он практически неприменим для условий хронических экспериментов, т.е. для анализа и оценки результатов одновременного воздействия малых доз и низких концентраций промышленных ядов. В связи с этим и, в особенности, благодаря широ-

134

кому внедрению ЭВМ в исследовательскую работу токсикологов и гигиенистов, в последние годы все чаще начинают использовать аналитические методы (например, множественный регрессионный и факторный анализы, современные методы математического планирования эксперимента).

5.2. Однократное (острое) воздействие ядов

Токсический эффект при комбинированном воздействии нескольких ядов (чаще всего – двух) в остром эксперименте исследовался наиболее часто и сведения по этому вопросу являются весьма обширными.

Первая крупная сводка собственных данных и результатов других авторов о комбинированном действии промышленных ядов (главным образом, углеводородов) принадлежит Н.В. Лазареву. В опытах с очищенными бензинами и их ингредиентами, а также с другими углеводородами, обладающими наркотическим действием, было показано суммирование эффектов. Однако, если в качестве критерия токсичности использовалась гибель животных и если отдельные компоненты (чаще всего бинарных смесей) обладали специфическим, а не только наркотическим действием, в некоторых случаях наблюдалось ослабление эффектов. Н.В. Лазарев, подводя некоторые итоги изучения токсичности ядов – неэлектролитов и обобщая, в частности, результаты, полученные Е.И. Люблиной, показал, что суммационный эффект выявляется только при комбинировании наркотиков одного и того же типа, а комбинация представителей крайних групп системы неэлектролитов вызывает более слабый наркотический эффект. Подробнее об этом рассказано в главе 11.

В.В. Кустов и соавт. провели большую серию исследований по выяснению особенностей комбинированного действия ароматических углеводородов: бензола и толуола, толуола

135

и ксилола, бензола и ксилола. Результаты перечисленных сочетаний не были однонаправленными. Суммационный эффект (аддитивное действие) наблюдался у белых крыс при пероральном введении ядов, а у мышей – при ингаляционном воздействии. Для некоторых сочетаний отмечалось, как более чем аддитивное действие, так и менее чем аддитивный эффект.

Для совместного воздействия углеводородов, обладающих наркотическим действием, эффект суммации встречается наиболее часто. Так, например, суммирование наблюдалось при воздействии: стирола, бензола и некаля в опытах на белых крысах и рыбах; бензола и ацетона – на голубях; альфаметилстирола и ацетофенона – на белых крысах и мышах; тетрахлорпропана, тетрахлорпентана и тетрахлоргептана – на белых крысах и морских свинках.

Аналогичный эффект суммации наблюдали в опытах на людях (критериями служили восприятие запаха и изменение темновой адаптации глаза). Аддитивный эффект был зарегистрирован при воздействии бензола и изопропилбензола, пропилена, этилена и бутилена, стирола и некаля, ацетона и фенола, циклогексана и бензола, фенола и ацетофенона.

Аддитивный эффект характерен не только для веществ наркотического действия. Нередко он наблюдается у раздражающих газов: хлора и окислов азота, окислов азота и сернистого газа, сернистого газа и аэрозоля серной кислоты, малеинового ангидрида и динила – все перечисленные бинарные смеси оказывали действие, не превышающее суммационного уровня. М.И. Гусев пришел к выводу, что дурно пахнущие ираздражающие вещества такжедействуютпотипупростогосуммирования.

О характере комбинированного действия вредных веществ, не относящихся к наркотикам и раздражающим веществам, столь определенных и однозначных выводов сделать нельзя. Менее чем аддитивное, аддитивное и более чем аддитивное действие встречаются равновероятно. Известно, например, о суммировании эффектов при комбинированном воздействии

136

хлорофоса и тиофоса, хлорофоса и фосфамида. Суммирование эффектов зарегистрировано и для некоторых других фосфорорганических соединений.

Для веществ, имеющих разные точки приложения в организме, различный механизм действия, эффект простого суммирования встречается реже. Так, например, имеются данные о суммационном эффекте севина и цианамина, севина и бутифоса, сероводорода и фенола, сероводорода и окиси углерода, окиси углерода и фреона-12, окиси углерода и триэтиламина, окиси углерода и фурфурола1.

В работах В.В. Кустова и соавт. подробно рассматриваются возможные механизмы аддитивного действия для некоторых из перечисленных и иных бинарных сочетаний веществ. Авторы пришли к весьма важному выводу о том, что обнаружение суммации эффектов при изучении комбинированного воздействия вещества с хорошо известным механизмом действия и вещества, механизм действия которого неизвестен, позволяет предположить их патогенетическую близость, наличие общих сторон в механизме действия (например, наличие гипоксического механизма при воздействии окиси углерода и фреона-12).

Рассмотренные примеры токсических эффектов простого суммирования при однократном (остром) комбинированном воздействии вредных веществ встречаются, по-видимому, наиболее часто. Такие случаи сравнительно просты для анализа и количественной оценки степени опасности смесей ядов, при различных соотношениях входящих в них компонентов. Однако не так уж редко в практической деятельности врачей-токси- кологов приходится иметь дело и с такими веществами, токсический эффект которых является более чем аддитивным.

Механизмы эффектов, превышающих аддитивность, могут быть различными. Наиболее очевидной причиной таких эф-

1 Комбинированное действие промышленных ядов / В.В. Кустов [и др.].

М., 1975. С. 64–65.

137

фектов может быть торможение одним веществом процессов биотрансформации другого вещества, например, ферентной системы, которая осуществляет его детоксикацию. Известно, что уретан усиливает действие эзерина за счет угнетения холинэстеразы. Комбинированное действие гистамина с гидроксиламином, аминогуанидином, кадаверином, гуанидином оказывается усиленным в связи с ингибированием диаминоксидазы перечисленными веществами.

Усиление токсического эффекта наблюдалось при комбинированном воздействии фосфорорганических препаратов (подавление холинэстеразы одним веществом и торможение вследствие этого детоксикации другого). Хлорофос и карбофос, хлорофос и метафос, карбофос и тиофос, сезамекс и винилфосфат при их совместном воздействии вызывают эффекты, превышающие простую суммацию.

Более чем аддитивное действие часто наблюдается при совместном воздействии хлорированных углеводородов. В этих случаях механизм токсического эффекта может быть объяснен изменением активирования микросомальных энзимов, метаболизирующих чужеродные для организма вещества. На примере четыреххлористого углерода и этилендихлорида, окиси углерода и бензола показано нарушение детоксикации микросомальных энзимов и, соответственно, усиление токсического эффекта при их совместном воздействии.

Наиболее изученным в промышленной токсикологии является сочетанное воздействие окиси углерода с другими ядами. Более чем аддитивный эффект установлен при одновременном однократном воздействии окиси углерода и тетраэтилсвинца, окиси углерода и адреналина, окиси углерода и цианидов, окиси углерода и этилового спирта.

Эффекты, превышающие простое суммирование, зарегистрированы при комбинированном воздействии озона с некоторыми промышленными вредными веществами, например с аэрозолем серной кислоты, с окислами азота.

138

Многие исследователи изучали комбинированное воздействие окиси углерода и окислов азота (это сочетание, как известно, часто встречается при электросварочных и взрывных работах, а также при работе двигателей внутреннего сгорания). Большинство авторов отмечают более чем аддитивное действие этих распространенных загрязнителей воздушной среды.

С точки зрения токсикологической практики наиболее важными являются случаи усиления эффектов при одновременном воздействии вредных веществ. Однако токсикологи нередко встречаются и с такими случаями, когда результат сочетанного воздействия оказывается менее ожидаемого (ожидаемого в соответствии с предположением о суммации эффектов). Такое действие известно, например, для сернистого ангидрида и хлора, сернистого газа и аммиака, аммиака и углекислого газа и ряда других сочетаний – за счет взаимодействия названных веществ и образования малотоксичных соединений, т.е. за счет химических реакций.

Менее чем аддитивное действие может иметь и иной механизм – физиологический. В качестве примера могут быть названы: симпатомиметики и симпатолитики, снотворные и возбуждающие нервную систему вещества, повышающие и понижающие кровяное давление препараты. Известны примеры подобного действия и для промышленных ядов. Некоторые хлорированные углеводороды при совместном воздействии с фосфорорганическими соединениями, в частности с теми, продукты гидролиза которых менее токсичны, чем исходное вещество, вызывают эффект менее аддитивного (алдрин и паратион, алдрин и тетраэтилпирофосфат).

Исследование механизмов, лежащих в основе ослабления эффектов при комбинированном воздействии различных веществ, оказывается иногда важным для разработки методов лечения интоксикаций. Так, например, знание механизмов конкурентных отношений в организме этилового и метилового спиртов позволило рекомендовать способ лечения отравлений

139

метанолом, используя для этого этиловый алкоголь, отравлений этиленгликолем – путем введения этанола.

Менее чем аддитивный эффект известен для сочетаний большого количества промышленных вредных веществ: окислов азота и сернистого ангидрида, смеси ДДТ и гексахлорана с синтоксом, экатином, паратионом, диметиламида и муравьиной кислоты, метана и окиси углерода, стирола и формальдегида, окиси углерода и толуола. Следует подчеркнуть, что механизм ослабления действия большинства из отмеченных сочетаний во многих случаях не изучен.

Очевидно, что данные, полученные в экспериментах с однократным, острым воздействием смесей вредных веществ, имеют значение, в основном, для оценки степени опасности

ипрогнозирования поражений людей применительно к условиям аварийных ситуаций. Что же касается гигиенических аспектов, оценки опасности длительных воздействий малых доз

инизких концентраций, то для этой цели существенно более важными являются результаты хронических экспериментов.

5.3. Хроническое воздействие ядов

Неоднократно высказывалось мнение о том, что комбинированное действие малых доз и низких концентраций ядов в условиях хронических экспериментов, а также в реальной производственной среде, является в подавляющем большинстве случаев не более чем аддитивным. В.В. Кустов и соавт. справедливо критикуют такие представления, основанные на анализе характера комбинированного действия сравнительно простых по химическому строению и однотипных по механизму действия вредных веществ.

Очевидно, что большая сложность, трудоемкость и длительность хронических экспериментов, а также трудности количественного анализа полученных результатов являются при-

140