534

лялось. Вместе с тем подобные же опыты с этанолом не обнаружили четких различий при двух режимах воздействия; не было существенных различий и в концентрациях этанола в артериальной крови, тогда как концентрации хлороформа в крови кроликов следовали за изменениями концентрации наркотика в воздухе.

Чем меньше коэффициент распределения вещества между кровью и воздухом (λ), тем быстрее происходит насыщение крови и тем скорее концентрации в крови отражают все изменения концентраций в воздухе. Для бензина λ ≈ 3, для хлороформа λ ≈ 11, для ацетона λ ≈ 400, а для этанола λ ≈ 1400. Чрезвычайная медленность насыщения крови этанолом (при вдохе в легкие поступает много меньше этанола, чем могло бы раствориться в крови) и медленное выделение его паров из крови при вдыхании чистого воздуха обусловливают монотонность содержания его в крови. Резкие кратковременные колебания концентрации этанола во вдыхаемом воздухе вызывают настолько сглаженные изменения его содержания в крови, что не могут служить значимым раздражителем. Наоборот, резкие колебания паров бензина или хлороформа в воздухе тут же отражаются на их содержании в крови, являясь мощным раздражителем нервной системы. Более сильный эффект бензина или хлороформа при интермиттирующем воздействии можно объяснить нарушением процесса быстрого привыкания при соответствующих колебаниях содержания яда в крови, служащих помехой для организации приспособительных процессов нервной системой.

Неблагоприятное действие интермиттирующего режима отмечено и при вдыхании окиси углерода. Так, например, в опытах под руководством Ф.А. Ивановой содержание карбоксигемоглобина в артериальной крови при интермиттирующем воздействии было меньше, чем при непрерывном, вследствие криволинейной зависимости содержания НbСО в крови от содержания СО в воздухе. Несмотря на это, колебания концентраций окиси углерода

81

отягчают картину отравления его по сравнению с отравлением при постоянной концентрации. Вхронических опытах с окисью углерода при сравнении 4-часового воздействия постоянной концентрации 0,036 мг/л с воздействием всего двух 6–7-минутных периодов подачи СО в концентрации 0,5–0,45 мг/л оказалось, что последний режим более вреден для лабораторных животных, хотя карбоксигемоглобин в крови определялся на высоте пиков в количестве лишь 15–16 %, а изменений со стороны периферической кровиниводной изгруппнебыло.

Примеры свидетельствуют о том, что главную роль играет сам факт колебаний концентраций в крови, а не накопление вещества. Кстати, расчеты накопления чужеродного, медленно метаболизирующегося вещества в организме при различной частоте перерывов экспозиции показывают, что при одной и той же концентрации в воздухе в организме накапливается тем больше вещества, чем больше суммарная экспозиция. Даже очень частые перерывы при одной и той же суммарной экспозиции не могут создать различия в накоплении больше, чем в 2 раза по сравнению с непрерывной экспозицией. Расчеты накопления чужеродного вещества проводятся по уравнению В.А. Филова:

max = λ ( − )( − −n(kt+χ t ) − − (kt+χ t ) )

Cn C0 1 ekt 1 e 1 e ,

где Cnmax – максимальное накопление вещества в организме после п экспозиций по t мин каждая и n – 1 перерывов по t мин; χ – постоянная выделения; k – постоянная поступления вещества. По-

и 71,5 С0; при λ = 1000 и выше для человека и кролика нет различий, зависящих от частоты смен.

При расчетах накопления в случае непрерывной экспозиции и прерывистой (при t = τ ), при условии удвоенной концентрации, также получаются при λ = 1000 одинаковые накопления вещества, при λ = 100 – лишь ничтожно большее накопление в случае прерывистого режима, а при λ = 10 – на 12 % большее. Таким образом, накопление вещества по расчету при одинаковой концентрации и λ = 100 мало зависит от режима частоты смен экспозиций и перерывов, если суммарная экспозиция одинакова.

Представленные здесь расчеты учитывают лишь физикохимическую сторону процесса накопления вещества. При этом приспосабливание организма к поступающему веществу во внимание не принимается. По-видимому, колебания интенсивности химического фактора как на высоком, так и на низком уровне воздействия ведут к нарушению процессов адаптации.

83

4. КУМУЛЯЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЯДОВ И ПРИВЫКАНИЕ К НИМ

4.1. Материальная и функциональная кумуляция

Хроническое отравление тесно связано с кумуляцией в организме самого яда или вызванных им изменений. Слово «кумуляция» означает скопление. Этот термин взят из фармакологии, где им обозначают внезапное усиление действия некоторых лекарственных средств при длительном их применении.

Накопление массы яда в организме называют материальной кумуляцией, а накопление вызванных ядом изменений – кумуляцией функциональной.

Без функциональной кумуляции невозможно хроническое отравление. Нередко имеет место функциональная и материальная кумуляция одновременно. Примерами ядов, вызывающих хронические отравления в результате только функциональной кумуляции, могут быть: хлорированные углеводороды, бензол, бензин, тринитротолуол и многие другие газы и пары, легко выделяющиеся из организма с выдыхаемым воздухом, т.е. обладающие малыми значениями коэффициента распределения вещества между кровью и воздухом. Материальная кумуляция обычно имеет место в случае хронического отравления металлами, но и здесь существенную роль в развитии заболевания играет функциональная кумуляция (известны случаи носительства ртути без клинических симптомов отравления).

Чем быстрее будут накапливаться вредные для организма последствия систематически повторяющегося вдыхания вредного вещества, тем больше будет опасность возникновения хронического отравления. Степень кумулятивных свойств вещества непосредственно влияет на его гигиеническую регламентацию: чем выше кумулятивность, тем ниже предельно допустимая концентрация, предупреждающая хроническое отравление. Гигиеническая регламентация вредных веществ взоне дыхания работающих в значительнойстепениопираетсянаоценкукумулятивныхсвойствяда.

84

4.2. Количественная оценка кумулятивных свойств промышленных ядов

До недавнего времени количественная оценка функциональной кумуляции вредных веществ производилась исключительно по показателю гибели животных при повторных затравках. Из ряда относящихся сюда методов остановимся лишь на применяемых наиболее часто и базирующихся на величине DL50. В этих случаях оцениваются результаты повторного введения вещества, чаще всего вводимого мелким лабораторным животным в желудок в дозе, составляющей часть от среднесмертельной. Показатель функциональной кумуляции называется коэффициентом кумуляции (Кк). Он, так или иначе, отражает сроки гибели животных при повторном введении им дозы, составляющей одну и ту же долю от смертельной дозы или систематически повышающихся доз.

Наиболее широко в России применяется метод Кагана и Станкевича, оценивающих Кк как отношение суммарной дозы, полученной в опыте с повторным введением вещества, Σ DL50 к DL50 при однократном введении:

Кк = ∑DL50/DL50.

В зависимости от частоты затравок и величины доз эффект, конечно, может быть различным. Обычно затравки производятся ежедневно (в рабочие дни), дозы же выражаются в долях DL50 (при однократных введениях) и составляют от 1/5

до 1/100. Чаще же всего 1/10, 1/20, 1/50 DL50.

Как правило, используется не одна, а 2–3 таких дозы. Этот прием дает возможность обнаружить, как изменяется Кк с уменьшением ежедневно вводимой дозы, что в какой-то мере позволяет прогнозировать кумулятивные свойства вещества на низком уровне концентраций.

В настоящее время расчет Кк уточнен введением дозы, вызывающей гибель 50 % животных в течение первых 24 ч после

85

введения (D1). Тогда доза, приводящая к гибели в более длительный срок (до двух недель), обозначается как D2. Все вредные вещества эти авторы делят на 2 группы: к первой относят яды, при однократном введении которых гибель животных растянута во времени и D1>D2; ко второй – такие, которые вызывают гибель только вскоре после введения; для них D1 = D2. Наличие поздней гибели после однократного введения свидетельствует, что кумулятивные свойства веществ первой группы выше, чем второй. Таким образом, о кумулятивных свойствах вещества можно получить понятие уже исходя из результатов острого опыта, используя индекс кумуляции: Ik = 1 – D2/D1.

Для веществ второй группы Ik = 0, а для ядов первой– Ik тем больше, чем выше его кумулятивные свойства. При выявлении Кк в подостром опыте с повторным введением дробных доз результаты опытов с веществами указанных двух групп, по существу, нельзя сравнивать, так как в одном случае применяются доли от D1, а в другом– от D2. Для сравнимости Кк Б.М. Штабский иЮ.С. Каган предлагают повторно вводимые дозы выражать вдолях от D1, а Кк– ввидестандартизованногоКк(Ккст):

Ккст= Dп / D1= D2Кк/ D1,

где Dп – суммарная доза; D2 – это DL50 14-го дня; D1 – это DL50 первого дня. Иными словами, так как нестандартизованный Кк во

столько раз больше стандартизованного, во сколько раз D1 больше D2, получив D1, можно нестандартизованный Кк превратить встандартизованный умножением егонаотношение D2 / D1.

Указанные методы позволяют получить вероятностное выражение Кк, так как его величина вычисляется с учетом доверительных границ. Важно еще и то, что расчет Кк можно производить на любом уровне доз – смертельных, эффективных по иному признаку и даже пороговых. Однако повторные затравки требуют около 4 месяцев. Для ускорения выявления кумулятивных свойств вещества А.О. Лойт рекомендует использовать двухнедельные повторные затравки при дозе, равной

86

1/3 DL50, полученной как D2. Эта доза обычно лежит на уровне максимально переносимых. В этом случае учитываются не только смертельные исходы, но также изменения весовых коэффициентов органов и других показателей.

Сопоставляя Кк и дробности разовых доз, можно выявить различные по своему характеру зависимости для разных групп веществ. Так, в опытах с хлорорганическими пестицидами возрастание постоянной ежедневной дозы (например, при затравках 1/10 DL50 по сравнению с результатами затравок 1/20 DL50) ведет кувеличению отношения суммарной DL50 к однократной. Таким образом, для достижения гибели половины взятых в опыт животных в случае введения им меньшей ежедневной дозы таких веществ требуется меньше яда, чем в случае введения большей дозы. Обратное наблюдается при работе с фосфорорганическими пестицидами– увеличение повторной дозы ведет к уменьшению суммарной DL50 и, следовательно, куменьшению Кк, а уменьшение ежедневной дозы приводит кувеличению Кк. Отмечаются и другие зависимости Кк отдробности дозы. Например, для тетраметилтиурамидсульфида характерна независимость Кк от дробности дозы, адля алдрина и дилдрина отмечено двухфазное изменение: сначаласуменьшениемдозыКкпадает, азатемвозрастает.

Американские ученые (Lim и соавт.) предложили тест «субхронической токсичности». Для его определения первые 4 дня животные получают по 0,1 DL50, следующие 4 – по 0,15, затем с9-гопо12-йдень– по0,22, с13-гопо16-й день– по0,34, с17-го по 20-й– по 0,5 и с 21-го по 24-й – по 0,75. Наивысшая доза, вводимая на 25–28-й день, равна 1,12 DL50. Суммарная доза при этом составляет 12,8 DL50 за 24 дня. Расчет Кк можно производить по тому же уравнению, что и в методе Кагана и Станкевича; однако значимостьКкздесьиная, таккакизмененрежимзатравок.

При оценке не смертельных, а эффективных доз, если они могут быть учтены альтернативно (есть эффект, нет эффекта),

87

оба изложенных метода оценки кумулятивных свойств веществ пригодны и на пороговом уровне.

Lim и соавт., предлагая свой тест, исходили из возможности как выявления кумуляции, так и привыкания. Режим затравок, рекомендуемый американскими авторами, фактически способствует выявлению адаптивных свойств организма к данному яду. Поэтому следовало ожидать, что Кк, полученный по этому методу, будет больше, чем по методу Кагана и Станкевича. Опыты, проведенные на пороговом уровне доз, подтвердили это; подробнее о них сказано ниже.

Итак, каждый из двух изложенных методов выявления коэффициента кумуляции имеет свои преимущества и свои недостатки. Преимуществом метода Lim и соавт. является меньшая длительность эксперимента (не более 28 дней). Применение режима затравок, способствующего развитию привыкания, можно считать как недостатком, так и достоинством, в зависимости от того, на каком уровне участия адаптивных процессов желательно измерить величину Кк. Для разных целей возможно применение любого из этих двух методов, но нельзя отождествлять Кк, полученные разными методами. В настоящее время, как правило, для получения Кк уже не применяют ингаляционный способ затравок. Практика показывает, что при ингаляционных затравках мышей способность этих животных приспосабливаться, привыкать к яду выражена в наибольшей степени.

По-видимому, сравнительно медленное накопление вещества при поступлении его со вдыхаемым воздухом позволяет лучше развиваться адаптивным процессам в организме, чем при поступлении в желудок. Привыкание к 2-часовым затравкам при высоких частично смертельных концентрациях яда нередко лишь в первые дни затравок вызывает гибель части животных, а в последующие дни гибель не наблюдается. Достигнуть гибели даже половины мышей при повторных затравках не удавалось, в частности, при воздействии парами органических растворите-

88

лей, а для вероятностного расчета Кк требуется достичь гибели всех подопытных особей. Для получения гибели хотя бы части белых мышей надо принять следующий режим: 1 ч затравки, 1 ч перерыва, 1 ч затравки. Этот режим был рекомендован при изучении ингаляционной кумуляции ускоренным методом. Таким образом, при ингаляционном способе воздействия различных органических растворителей привыкание выявляется особенно сильно и мешает рассчитывать Кк на смертельном уровне.

Для получения сравнительных данных о кумулятивных свойствах органических растворителей в настоящее время чаще применяют введение вещества в желудок, хотя более целесообразно использовать внутрибрюшинный способ введения.

Коэффициенты кумуляции, получаемые указанными способами, несколько неудобны из-за того, что меньший коэффициент соответствует большей степени кумуляции. Было бы удобнее использовать обратное соотношение DL50 / ∑DL50 = 1 / Кк.

Это соотношение именуют степенью кумуляции и выражают в процентах. В табл. 6 приведена классификация кумулятивного действия, соответствующие значения степени кумуляции, а также немного измененная классификация – в целях большей равномерности классов.

Выраженная кумуляция заканчивается не Кк = 3, а Кк = 2,2. Такое небольшое изменение дает то преимущество, что переход от одной степени кумуляции к следующей связан с увеличением Кк примерно в 2,2 раза (а не в 3 и затем в 1,7 раза).

4.3. Определение коэффициента кумуляции на пороговом уровне

При обосновании ПДК важно иметь представление о кумуляции на уровне пороговых, а не смертельных доз. Однако вопрос о кумуляции при воздействии пороговых величин пока окончательно не решен. Между тем различная локализация действия многих промышленных веществ при остром и хроническом отравлении не позволяет судить по результатам определения Кк на смертельном уровне о том, что должно быть на пороговом уровне, несравненно более близком к фактически возможным хроническим отравлениям. Малая степень кумуляции на смертельном уровне иногда сочетается с возможностью хронического отравления очень малыми концентрациями, что говорит о разной кумулятивности ядов на разных уровнях токсичности. Например, Кк карботиона по показателю гибели животных равен 15, степень кумуляции – 6 %, кумуляция очень слаба, но вместе с тем при длительном введении 1/100 DL50 развивается хроническое отравление.

Говоря о функциональной кумуляции, нельзя забывать о процессах приспосабливания к яду. В опытах, проводимых с целью определения коэффициента кумуляции, как правило, выявляется результирующая кумуляции и приспособления организма к яду. Это имеет место как на уровне смертельных, так и на уровне пороговых доз. В результате в зависимости от силы и частоты воздействия можно получить под влиянием одного и того же вещества как картину, при которой результирующая покажет адаптивные изменения в организме, так и обна-

90