книги из ГПНТБ / Вопросы экспериментальной и клинической терапии и профилактики промышленных интоксикаций сборник научных трудов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЦИРКОНИЯ ПРИ ФЛЮОРОЗЕ

К. Н. Клячина, В. А. Михайлов, Г. М. Петрова, К■И. Клопотов, И. Я■Постовский

Профессиональные интоксикации фтором и его соедине­ ниями на предприятиях алюминиевой промышленности все еще занимают значительное место и нередко являются причи­ ной тяжелой инвалидности рабочих [2,3].

Несовершенство технологического процесса получения алюминия, а также мер санитарной защиты, предупреждаю­ щих поступление в воздух электролизных цехов фторсодержа­ щих газов и пылей [7, 10], привлекают внимание к вопросам медицинской защиты рабочих. Однако до сего времени не уда­ лось найти сколько-нибудь эффективных средств профилакти­ ки и лечения интоксикации. Пытались предупредить или уме­ рить интенсивность флюороза путем введения в организм со­ лей кальция. При этом наблюдалось защитное действие, но, как указывал А. Л. Юделес [11], фосфат и лактат кальция не предупреждают развитие острого флюороза и лишь в некото­ рой, очень малой степени, снижают тяжесть клинических явле­ ний и удлиняют продолжительность жизни подопытных жи­ вотных. Многочисленные исследования доказали слабую эф­ фективность кальциевой профилактики флюороза и, в настоя­ щее время препараты кальция применяют исключительно в виде симптоматических средств при острых интоксикациях фтором. Рекомендовали также вводить большие дозы солей магния для того, чтобы возместить дефицит этого металла, об­ разующийся вследствие связывания магния фтором. Литера­ турные данные противоречивы: одни авторы будто бы получи­ ли неплохие результаты, другие, напротив, полностью отрица-

ют целесообразность применения магниевой терапии при флю­ орозе, утверждая, что соли магния не оказывают никакого влияния на клинику заболевания и морфологические сдвиги, развивающиеся при этой интоксикации.

Учитывая значение пнровпноградной кислоты, как своеоб­ разной узловой станции обмена белков, углеводов и жиров, применяли пируват н лактат натрия с целью профилактики острого флюороза у белых мышей, вызванного парэнтеральным введением фтористого натрия [11].

Малый результат поисков средств обезвреживания объя­ сняется исключительной сложностью проблемы дезинтоксика­ ции организма при флюорозе, что является следствием от­ сутствия сколько-нибудь удовлетворительной и общепринятой теории патогенеза флюороза.

" Фтор, как известно, является необычайно реакционноспо­ собным элементом и, попадая в организм, вызывает столь многообразные нарушения деятельности ферментов с после­ дующими многосторонними изменениями процессов обмена ве­ ществ, что выделить их основное звено пока еще представля­ ет непреодолимые трудности. Поэтому пути подхода к целе­ устремленным поискам обезвреживающих средств при флю­ орозе могут быть разнообразными. Одним из них является поиск веществ, которые могли бы связывать фтор в прочный комплекс и ускорять его элиминацию из организма, предупре­ ждая тем самым нарушения или восстанавливая уже нару­ шенные процессы в поврежденных органах и тканях.

Связывание и выведение ионов фтора из организма, как известно, представляет собой новую проблему как в биологи­ ческом, так и в химическом отношении. Поэтому на первом этапе работы наибольшая трудность заключалась в выборе класса соединений, пригодных для этой цели.

Представлялось наиболее целесообразным в этом случае исходить из способности фтора образовывать комплексные"' соединения, менее токсичные, чем фторион. Так, фторцирконат калия, образуя в биосредах комплексный ион, оказывает однотипное с фтористым натрием, но значительно более сла­ бое действие на организм. После введения фторцирконата бы­ ла больше продолжительность жизни белых мышей и меньше нарушался обмен веществ, чем после введения фторида нат­ рия [9]. Отсюда вытекает предположение об умеряющем действии циркония, даже в соединении с калием, токсичность которого хорошо известна. Однако существенным дефектом такого комплекса является его неустойчивость: фторион по­

66

степенно освобождается, вызывая интоксикацию. Это застав­ ляет искать другие более устойчивые цирконаты, что, тем бо­ лее логично, поскольку сам цирконий и его соединения, раст­ воримые в воде, относительно мало токсичны. Переносимые дозы этих веществ, даже при внутрибрюшннном введении, выше, чем у других металлов.

Цирконий накапливается, подобно фтору, в костях и вы­ ведение его происходит постепенно, в течение почти трех ме­ сяцев [12]. Доказано, что соединения циркония могут вытес­ нять некоторые металлы из костей, тканей, паренхиматозных органов и крови. Есть данные об использовании цирконатов для лечения отравлений радиоактивными металлами [5]. Дей­ ствительно внутривенные инъекции цитрата натрия-циркония собакам и кроликам ускоряют выведение радиостроиция, плу­ тония и иттрия [ 13].

Эти соображения были положены в основу поисков де­ токсицирующих веществ среди циркониевых комплексов с ис­ пользованием в качестве лигандов оксп- и карбоксилсодер­ жащих соединений. Предполагалось, что такие соединения способны уменьшать или полностью предупреждать гибель животных и патологические изменения в организме при ост­ ром отравлении фторидом натрия.

В доступной литературе отсутствуют сведения об экспери­ ментальных или клинических работах по вопросу влияния цирконий-органнческих комплексов на течение острых и хро­ нических отравлений фторидами. Известно, что основой по­ чти всех фотометрических, потенциометрических и объемных методов определения фторидов служит образование устойчи­ вых или нерастворимых фторидных комплексов [8]. Так, в аналитической химии фторион определяют фотометрически по степени ослабления нм окраски красного комплекса циркония с ализарин-3-сульфокислотой. Процесс основан на конкури­ рующем комплексообразовании фторионов и ализарин-3-суль- фоний-иона с цирконием. Для этих целей используют такие комплексные соединения как торий с хиноализарином, эриохромцианином, алюминий с 8-оксихинолином, эрнохромцианином К, эриохромкрасным В, комплексы циркония с пурпуринсульфокислотой, 4-сульфобензил—(1-азо-2) —1,8-диоксинаф- талин—3,6-дисульфокислотой и многие другие.

О центральном иопе-цирконии следует сказать, что он об­ разует прочные комплексные соединения со фтором [1,4]. Сродство циркония к фтору наибольшее среди всех фтори­ стых соединений, так как связь цирконий-фтор весьма проч-

ганды должны быть сами по себе мало или вообще нетоксич­ ны, легко растворяться в водных средах и давать в них такие же комплексы, причем pH раствора соединения должен нахо­ диться в пределах pH крови. В этом отношении органические соединения, содержащие кислород, представляют большой ин­ терес, так как существуют указания, что цирконий легко обризует связь по атому кислорода, несущему отрицательный за­ ряд пли связанному одинарной связью с углеродом. В качест­ ве лигандов значительный интерес представляют окснкарбоновые кислоты, с которыми цирконий легко образует доволь­ но прочные хелатные комплексы.

R

Эти кислоты, кроме того, играют важную роль в процессах обмена веществ в организме различных животных и расте­ ний. Так, метаболизм углеводов проходит через так называ­

Были синтезированы и испытаны комплексные соединения циркония с 4 оксикарбоновыми кислотами: винной, яблочной, лимонной и триоксиглутаровой. Причем с лимонной кислотой получен и исследован не один образец цитрата циркония, а

68

с другими кислотами получены в водорастворимой форме в виде аммонийных солей.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ ПРЕПАРАТОВ

Влияние препаратов на течение острого флюороза изуча­ ли в опытах на 525 белых мышах весом 18—25 г и 75 белых беспородных крысах весом 150—200 г, самцах и самках.

Явления острой интоксикации моделировали путем одно­ кратной подкожной инъекции 70—80 мг/кг фтористого натрия

пли повторно, одновременно с фторидом пли за 5—30 минут,, в дозах, установленных ранее в токсикологических опытах, в которых показано, что максимально переносимые дозы раз­ личных препаратов составляли 250—750 мг/кг. В опытах ис­ пользовали, как правило, максимально переносимые дозы.

Все препараты хорошо растворялись в воде. Реакцию ра­ створа устанавливали по индикаторной бумаге и в случаенеобходимости доводили его pH до нейтральной или слабо щелочной слабым раствором соляной ’ кислоты или аммиака, либо бикарбоната натрия.

После введения фторида и препаратов учитывались изме­ нения общего состояния и поведения животных. Конечный результат устанавливали по числу мышей, оставшихся в жи­ вых на протяжении 30 дней.

Элиминацию фтора изучали в опытах на белых крысах. После однократной подкожной инъекции 9—13 мг/кг фторида натрия через 1—2 минуты вводились препараты, суточные дозы которых составляли 114—150 мг/кг. Животных содержа­ ли в обменных клетках в течение 5 суток. Собирали суточную мочу, в аликвотной части которой определяли количество фто­ ра, которое затем перечисляли на суточный объем мочи. В не­ которых сериях опытов определяли также содержание фтора в костях.

Фтор в моче и биосубстратах определяли колориметричес­ ки торийализариновым методом, после предварительного пи­ рогидролиза навески п отгонки фтора с паром в виде фтори­ стого кремния.

Результаты исследования подвергали статистической об­ работке по методам хи2 и Петерса с использованием фактора

69

Молденгауера в модификации Монцевнчюте-Эрингене. За до­ стоверность различий между показателями принимали вели­ чину, не превышающую 5%.

Опыты показали, что из 6 исследованных соединений 5 предупреждали гибель мышей, отравленных абсолютно смер­ тельной дозой фторида натрия (табл. 1). Наибольшая выжи­ ваемость мышей (37,8%) наблюдалась после введения комп­

пей приведены суммарные результаты всех серий опытов, не­

жительные показатели дезинтоксикации, которые выглядят убедительно по сравнению с контролем, в котором из 40 мы­ шей, отравленных фторидом натрия, уже в течение первых суток в живых не осталось ни одной.

Анализируя влияние сроков введения препаратов на дезин­ токсикацию, следует отметить, что оптимальным в наших опы-

70

тах являлось предварительное введение за 5 минут до фтори­

новременно с контрольными, а иногда даже и несколько рань­ ше. Повторные инъекции препаратов при этом не давали по­ ложительного эффекта.

Величина дозы комплексов лимонной, винной и яблочной кислот колебалась в наших опытах от 150 до 200 мг/кг. По­ вышение ее до 500 мг/кг вызывало гибель мышей, что, веро­ ятно, следует отнести за счет собственной токсичности препа-

71

ратов. Отсюда следует, что величина профилактической до­ зы при интраперитонеалы-юм введении соответствовала в на­ ших опытах 150—200 мг/кг.

Подытоживая результаты опытов, можно прийти к сле­ дующему обобщенного характера выводу, что действие пре­ паратов, т е. степень дезинтоксикации зависит в определен­ ной мере от момента инъекции, величины дозы и химического строения комплекса.

При исследовании элиминации фтора после подкожного введения фторида натрия и препаратов можно было отметить

одних группах количество выделенного за сутки каждой кры­ сой фтора колебалось в среднем в пределах 30—100 мкг (кривые I, II), в других группах — от 62 до 568 мкг (кривые III, IV). В качественном отношении можно было от­ метить общую для всех серий опытов закономерность: выде­ ление фтора в первые за инъекцией фторида натрия сутки никогда не было наибольшим. Элиминация фтора в последу­ ющие дни опытапоследовательно увеличивалась. Максималь­ ное выделение фтора чаще всего наблюдалось на 3—4 сутки, а затем на 5 сутки приближалось к уровню элиминации фто­ ра в первые сутки опыта.

Введение исследуемых препаратов крысам подопытных групп, также получившим фторид натрия, не вызвало, как это ожидалось, значительного ускорения или повышения эли­ минации фтора из организма.

Динамика выделения фтора у этих животных имела тот же характер, что и у контрольных животных своей ■ серии опытов.

В выделении фтора у крыс., получивших комплексы с вин­ ной или яблочной кислотами, в 1,2 и 4-ые сутки опыта отме­ чена тенденция к повышенному выделению фтора, однако, из-за разброса данных в опытной или в контрольной группе, эти различия были недостоверными.

Комплекс циркония с лимонной кислотой либо также вы­ зывал статистически недостоверную тенденцию к повышенно­

вышением в третьи сутки опыта. На отложение фтора в кос­ тях указанные комплексы влияния не оказали.

72

ЗАКЛЮ ЧЕНИЕ

В итоге проведенных наблюдений следует сказать, что опыты подтверждают правомерность исходного предположе­ ния о значении циркониевых комплексов с окси- и карбоксил­ содержащими лигандами как возможных средств профилак­ тики острых отравлений фтором. Действительно, комплексы

[ циркония с винной, лимонной и яблочной кислотами преду­ предили гибель 14,3—37,8% мышей, отравленных абсолютно смертельной дозой фторида натрия.

Механизм такого профилактического влияния представля­ ется в настоящее время неясным. Как показали наблюдения над элиминацией фтора из организма, связывание его с иссле­ дуемыми комплексами отнюдь не является, главным в механиз­ ме их обезвреживающего действия, о чем свидетельствует малое влияние, комплексов циркония с винной, лимонной и яблоч­ ной кислотами на скорость и уровень выделения из организ­ ма введенного извне фтора. Это может объясняться непрочно­ стью образующихся в организме комплексов фтор-цнрконнй- лиганд или малым связыванием фтора, пли тем и другим вме­ сте. О непрочности образующихся в организме комплексов свидетельствует то, что выделение фтора, введенного крысам в виде комплекса фтор-цирконий-лимонная кислота не отли­ чалось от элиминации фтора, инъецированного в виде фтори­ да натрия. Не .исключено, что лиганды, образующие комп­ лекс, могут подвергаться действию ферментов в организме. На это указывают опыты'с циркониевым комплексом винной кислоты. Выше упоминалось, что введение этого комплекса за 30 минут до фторида натрия не предупреждало гибели мы­ шей и лишь увеличило продолжительность жизни 5 мышей из 10, участвовавших в опыте. Можно думать, что поскольку винная кислота является метаболитом, то на протяжении 30 минут после инъекции она подвергалась обменным превра­ щениям и притом настолько энергичным, что к моменту вве­ дения фторида натрия в организме циркулировала лишь от­ носительно небольшая оставшаяся часть ее.

С другой стороны, ввиду чрезвычайно высокой реакцион­ ной способности, фтор быстро связывается с биокомплексона.мп организма и к моменту инъекции препаратов лишь не­ большая часть фторнонов, циркулирующих в крови, доступна для исследуемых комплексов циркония с оксикислотами. Действительно, детоксицирующий эффект в случае другой по-

73

следовательности инъекций ■— сначала фтор, а затем введение препарата — был выражен слабо.

Поскольку применение комплексов циркони» с винной, ли­ монной и яблочной кислотами дает выраженный детоксици­ рующий эффект при острой интоксикации фтором, то наряду со связыванием фтора, естественно, должны существовать и другие стороны механизма их положительного действия. Так как задачи работы ограничивались лишь выявлением дето­ ксицирующего эффекта, то здесь могут быть высказаны толь­ ко предположения. Можно думать, что ослабление токсичес­ кого действия фтора при применении комплексов циркония с винной, лимонной и яблочной кислотами, в известной мере, зависит и от возможно меньшей токсичности комплексов фто­ ра с этими препаратами, по сравнению с образующимися в ор­ ганизме комплексами фтора с другими биокомплексонами. Можно также полагать, что, вследствие невысокой стойкости комплексов, часть их в организме распадается. Освобожден­ ные лиганды, являясь метаболитами, способствуют восстано­ влению соответствующего нарушенного звена обмена ве­ ществ, а фторцирконаты в биосредах образуют, как известно, комплексный ион, оказывающий однотипное с фтором, но бо­ лее слабое действие на организм.

Итоги проведенных исследований намечают перспективы дальнейшей работы в направлении поисков других более ус­ тойчивых препаратов, а также углубления исследований с целью изыскания возможностей более действенного примене­ ния циркониевых комплексов с винной, лимонной и яблочной кислотами и изучения сложных вопросов профилактики и тера­ пии острого и хронического флюороза.

3.Барская Е. Я. Сб. Вопросы гигиены, физиологии труда и профпатологии. Свердловск, 1971.

4.Боднева М. М., Мотов Д. Л. Химия фтористых соединении циркония и

гафния. Наука, 1971.

74