CC BY
11M.Yu.Yeropkin1, M.V.Solovskiy2, Ye.M.Yeropkina1, Ye.L.Shultseva2
COMPARATIVE STUDY OF THE CYTOTOXIC ACTION OF ANTIBIOTICS POLYMERIC DERIVATIVES - AMINOGLYCOSIDES
1State-owned Institute of Inluenza, Russian Academy of Medical Sciences 2Institute of high- molecular compounds, Russian Academy of Sciences, St.-Petersburg
Water-soluble co-polymers of acrylamide (Aa) with acrylic (Ac) or metacrylic (Mac) acids were synthesized with a molecular mass of 29000 and the content of a carboxyl-containing co-monomer of 17 to 19 mole %, all the polymers being distinctive of their low toxicity in vitro. Complexes of antibiotics — aminoglycosides (kanamycin, gentamycin and neomycin) and of the said co-polymers were analyzed from the toxicological point of view on a cell culture of human embryo lung fibroblasts. It was shown that complexes of aminoglycosides and co-polymer Aa-Mac have lower toxicity as compared to both corresponding antibiotics and polymer-carrier which is in consistence with their chemical formula.
УДК [615.917:661.718].074
Е.И.Малочкина*, Т.А.Зотова, А.И.Торубаров, В.А.Жаков, М.А.Сокальский,
В.В.Шелученко, В.А.Петрунин
ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОДУКТОВ ДЕСТРУКЦИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ВЫМЫВАЕМЫХ ИЗ БИТУМНО-СОЛЕВЫХ МАСС
ФГУПГосударственный научно-исследовательский институт органической химии и технологии, Москва
Исследована динамика вымываемости экотоксикантов из промышленных образцов битумно-солевых масс от зарина, зомана и российского УХ при параметрах окружающей среды, характерных для района размещения полигона захоронения отходов и проведена их идентификация с использованием газовой и жидкостной хроматографии. Показано, что для многих идентифицированных продуктов миграции отсутствуют сведения о токсическом воздействии на живой организм.
Ключевые слова: битумно-солевые массы зарина, зомана и российского УХ, продукты выщелачивания из битумно-солевых масс, токсичность, сенсибилизирующее, гонадотропное, тератогенное и мутагенное действие.
Введение. Промышленные отходы, которые образуются при проведении технологического процесса, в том числе и при уничтожении химического оружия, могут являться источником поступления химических веществ в окружающую природную среду. Этап обращения с отходами и по технологической и технической сложности осуществления, по материальным затратам оказывается порой более сложной проблемой, чем создание и использование целевой продукции
[1, 13].
Химические вещества промышленных отходов, включаясь во все типы миграции и биологический кругооборот, могут приводить к загрязнению важнейших жизнеобеспечивающих природных сред: воздуха, воды, почвы и пищи [6, 8].
Способность химических элементов к аккумуляции в живых организмах с токсическим воздействием на многие их системы приводит как к появлению специфической заболеваемости, так
* Фрагмент диссертационной работы
и к ослаблению иммунных систем и росту общей неспецифической заболеваемости, особенно аллергического характера [12].
Одним из видов отходов, образующихся при уничтожении фосфорорганических отравляющих веществ — зарина, зомана и российского УХ ^УХ), являются битумно-солевые массы (БСМ) — промышленные отходы, подлежащие подземному захоронению на специальных полигонах. Поэтому при захоронении БСМ должны быть учтены не только технологии подготовки отходов к захоронению и самого захоронения, но и сделан детальный и тщательный прогноз санитарно-эпидемиологической обстановки [14].
Целью данной работы являлась оценка процесса вымываемости экотоксикантов из БСМ, идентификация вымываемых веществ из БСМ зарина, зомана и RVX и их токсикологическая характеристика.
Материалы и методы исследования. Объектами исследования являлись промышленные образцы БСМ, полученные при уничтожении зари-
на, зомана и RVX. В качестве контактной среды использовали дистиллированную воду и грунтовую воду района размещения объекта уничтожения химического оружия г. Щучье. Контактные растворы готовили следующим образом: после выдержки их с БСМ их не сливали полностью и не заменяли свежим раствором, а отбирали количество раствора, необходимое для анализа.
В предварительных исследованиях для выбора оптимальных условий вымываемости экоток-сикантов из стаканов последовательно отбирали пробы растворов через 1, 4, 8, 14, 21 и 28 суток контакта. Контроль вымываемости веществ из БСМ проводили путем измерения концентрации фосфат-ионов в контактном растворе фотоколориметрическим методом.
Для идентификации вымываемых веществ из БСМ нарабатывали образцы контактных растворов с первоначальным соотношением между объемом (V) контактного раствора и площадью (S) БСМ 5,25. Одновременно с основными пробами, готовили контактные растворы с использованием чистого битума для определения фоновых концентраций примесей («холостая» проба).
Идентификацию качественного состава контактных растворов от битумно-солевых масс проводили на газовом хроматографе 6890 фирмы «Hewlett Packard» с масс-селективным детектором 5973 и на жидкостном хроматографе фирмы «Hewlett Packard» серии 1100 с масс-селек-тивным детектором G1946A.
Результаты и обсуждение. Оценка процесса вымываемости экотоксикантов. Для выбора оптимальных условий вымываемости экотоксикан-тов из БСМ от зарина, зомана и RVX было проведено изучение процесса миграции веществ при изменении следующих параметров: — соотношение поверхности образцов БСМ и количества контактного раствора; — частота смены контактного раствора. Полученные результаты представлены в табл. 1.
На основании данных табл. 1 была определена зависимость вымываемости фосфат-иона (в мг/см2-сутки) из БСМ от соотношения объема контактной воды и поверхности БСМ (табл. 2).
Представленные в табл. 2 данные свидетельствуют о том, что изменение соотношения объема контактного раствора и площади поверхности БСМ существенно не влияет на скорость вы-мываемости фосфат-иона; вымываемость фосфат-иона происходит в основном с поверхности БСМ в первые сутки контакта с водой и затем резко снижается. Для всех последующих испытаний было принято, как наиболее приемлемое, отношение V/S = 5,25.
В последующих экспериментах было проведено изучение процессов вымываемости экоток-сикантов из БСМ с использованием грунтовых вод в качестве контактной среды.
Изменение концентрации общего фосфора в контактных растворах представлено в табл. 3.
Полученные данные показали, что наибольшая вымываемость фосфорсодержащих веществ из БСМ происходит в первые сутки выдержки и стабилизируется для БСМ от зарина и зомана на 14 сутки, а от RVX — на 21 сутки.
Исследование химического состава водных вытяжек из промышленных образцов БСМ зарина и зомана. Первоначально было установлено, что примесей, мешающих определению идентифицированных компонентов в «холостой» пробе не обнаружено.
Методом прямого ввода пробы в масс-селек-тивный детектор в контактных растворах БСМ зарина были обнаружены следующие компоненты: моноэтаноламин и O-изопропилметилфос-фонат. В контактных растворах битумно-соле-вых масс зомана обнаружены моноэтаноламин и O-пинаколилметилфосфонат.
Относительное изменение концентрации вышеупомянутых соединений представлено в табл. 4 и 5.
БСМ Соотношение V/S Концентрация фосфат-иона, мг/л
1 сут. 2 сут. 11 сут.
От зарина 3,0 87,5 62,1 17,5
5,25 61,0 54,3 10,9
7,5 58,4 26,8 10,3
От зомана 3,0 69,8 38,1 17,9
5,25 57,5 29,2 10,2
7,5 44,4 20,5 10,1
От RVX 3,0 102,1 83,8 23,6
5,25 82,3 73,3 14,7
7,5 78,8 44,8 15,1
Таблица 1
Концентрация фосфат-иона в контактном растворе при различном соотношении объема воды и площади БСМ (V/S)
Таблица 2
Вымываемость фос >ат-иона из БСМ от зарина, зомана и ДОХ
БСМ Соотношение V/S Вымываемость фосфат-иона, мг/см2-сутки
1 сут. 2 сут. 11 сут.
От зарина 3,0 0,2 0,054 0,0046
5,25 0,3 0,055 0,0048
7,5 0,31 0,077 0,0071
От зомана 3,0 0,21 0,057 0,005
5,25 0,36 0,081 0,006
7,5 0,33 0,077 0,007
От RVX 3,0 0,27 0,072 0,0062
5,25 0,41 0,074 0,0065
7,5 0,42 0,103 0,0081
Исследование вымываемости компонентов после 21-суточного контакта не проводилось в связи с тем, что концентрации компонентов перестали изменяться.
Из представленных данных видно, что после первых суток контакта раствора с БСМ зарина, О-изопропилметилфосфонат и моноэтаноламин из этих масс больше не вымывались.
О-пинаколилметилфосфонат вымывался из БСМ зомана в течение первых 8 суток, причем в первые сутки его вымывалось больше, чем в последующие.
Исследование химического состава водных вытяжек из промышленных образцов БСМ ЯУХ. Исследования проводились с использованием газовой и жидкостной хроматографии. В таблице 6 представлены вещества, идентифицированные с помощью газохроматографического анализа.
С помощью жидкостной хроматографии в контактных растворах от БСМ RVX было определено дополнительно два продукта (табл. 7).
При сравнении результатов, полученных как газохроматографическим методом, так и методом жидкостной хроматографии, отмечается общая тенденция к увеличению содержания идентифицированных компонентов в контактных растворах в течение 21 суток.
Токсикологическая характеристика продуктов миграции из БСМ.. Продукты вымываемости из БСМ зарина, зомана и RVX представляют собой вещества различных химических классов, несущие определенный потенциал химической опасности.
Концентрация общего фо
Был проведен анализ имеющихся данных литературы о токсическом действии идентифицированных компонентов.
Моноэтаноламин (2-аминоэтанол, этанол-амин) — бесцветная, вязкая гигроскопическая жидкость. Температура кипения 171,1°С, плотность — 1,022 при 20°С, смешивается с водой во всех соотношениях [3, 11].
Подобно всем аминоспиртам, поражает центральную и периферическую нервную систему, нарушает функции печени, почек, сердца, селезенки, коры надпочечников, вызывает заболевание кожи [2]. DL50 при внутрижелудочном введении в опытах на крысах составила 2085 мг/кг, на мышах — 1475 мг/кг, на морских свинках — 820 мг/кг [2].
При остром отравлении наблюдается снижение двигательной активности, нарушение ритма дыхания, развитие клонико-тонических судорог, парез конечностей.
Обладает слабой кумуляцией (Ссит = 5,5). Ингаляция 200—400 мг/м3 по 5 ч ежедневно в течение полугода приводила у крыс к поражениям печени, почек, ЦНС, к развитию анемии и агра-нулоцитозу. Оказывает раздражающее действие на кожу кроликов. При внесении в глаз кролика вызывает слезотечение, гиперемию тканей. Не обладает кожно-резорбтивным действием. Обладает сенсибилизирующей активностью. У рабочих, контактирующих с моноэтаноламином, выявлены контактные дерматиты, бронхиты. Мутагенное действие моноэтаноламина в тесте Эймса не установлено [2].
Таблица 3
а в контактных растворах
БСМ Концентрация общего фосфора в пересчете на фосфат-ион, мг/л
1 сут. 4 сут. 8 сут. 14 сут. 21 сут. 28 сут.
От зарина 31,7 35,8 50,4 43,0 42,8 -
От зомана 100,2 99,6 124,4 123,0 104,0 -
От RVX 219,2 208,8 279,2 403,0 640,0 574,0
От битума 9,6 14,4 8,4 11,6 13,4 12,0
Таблица 5
Таблица 4
Относительное изменение концентрации идентифицированных продуктов в контактных растворах БСМ зарина
Соединение Время контакта, сутки
1 4 8 14
O-изопропилметилфосфонат 1 0,98 1,08 0,87
Моноэтаноламин 1 0,94 0,7 0,8
Относительное изменение концентрации идентифицированных продуктов в контактных растворах БСМ зомана
Соединение Время контакта, сутки
1 4 8 14
O-пинаколилметилфосфонат 1 1,16 1,74 1,70
Моноэтаноламин 1 0,92 0,84 0,88
ПДК моноэтаноламина в воздухе рабочей зоны — 0,5 мг/м3, 2 класс опасности, ПДК в воде — 0,5 мг/л, 2 класс опасности. ПДК в атмосферном воздухе — 0,02 мг/м3, 2 класс опасности [5, 9, 10].
М-Метилпирролидон — бесцветная жидкость со слабым запахом. Температура кипения 206°С, плотность 1,03. Легко растворим в воде и в органических растворителях.
DL50 ^метилпирролидона при внутрижелу-дочном введении в опытах на крысах составляют 3914 мг/кг, на мышах — 5130 мг/кг, кроликах — 3500 мг/кг, морских свинках — 4400 мг/кг [2, 3].
При хроническом воздействии ингаляционно и в/ж ^метилпирролидон поражает центральную нервную систему, органы дыхания, сосудистую систему, печень, почки, изменяет морфологический состав периферической крови [2].
Клиническая картина острого отравления характеризуется вялостью, малой подвижностью, изменением ритма дыхания. Обладает слабой кумуляцией (Ссит = 20,2) [2]. ^метилпирроли-дон раздражает кожные покровы иконъюнкти-
ву глаз и оказывает кожно-резорбтивное действие. Установлено эмбриотропное действие в опытах на крысах самках при в/ж ведении ^ме-тилпирролидона в течение 6—16 дней беременности. При этом отмечена гибель плодов. Показано, что N метилпирролидон обладает тератогенным действием и мутагенной активностью.
ПДК N метилпирролидона в воздухе рабочей зоны — 100 мг/м3, 4 класс опасности. ПДК в воде — 0,5 мг/л, 3 класс опасности [5, 9].
г-Капролактам (лактам е-аминокапроновой кислоты) — белые кристаллы. Температура кипения 262,5°С, температура плавления 68—69°С [3]. Очень хорошо растворим в воде, этаноле, эфире, бензоле, хлороформе [11].
DL50 при внутрижелудочном введении в опытах на мышах составляет 930 мг/кг, на крысах — 1210 мг/кг, на кроликах — 1000 мг/кг. Обладает кожно-резорбтивным действием. Острая токсичность при накожном воздействии в опытах на кроликах составила 1438 мг/кг [2, 15].
Средне-смертельная концентрация при инга-
Таблица 6
Площади хроматографических пиков идентифицированных веществ в контактных растворах
от БСМ RVХ в различные сроки экспозиции
Молекулярная масса Соединение Время удерживания, мин Время контакта, сутки
1 4 8 14 21
Площади хроматограф шческих пиков
99 N-Метилпирролидон 6,06 - 0,11 0,12 0,54 3,1
189 [(2-Диэтиламино)этил]изобутилсульфид 12,21 14,7 13,2 43,01 54,82 59,2
208 0,0'-Диизобутилметилфосфонат 12,29 4,9 9,63 17,25 44,89 80,01
232 Бис[(2-диэтиламино)этил]сульфид 19,42 1,3 1,34 2,88 8,7 16,74
249 1-[(2-Диэтиламино)этилтио]-2-(2-изобутилтио)этан 23,67 0,09 0,08 0,28 0,32 0,31
264 Бис[(2-диэтиламино)этил]дисульфид 24,27 5,01 4,48 19,06 30,93 55,52
278 Бис[(2-диэтиламино)этилтио]метан 26,98 0,25 0,21 0,69 0,98 1,53
292 1,2-Бис[(2-диэтиламино)этилтио]этан 29,43 0,07 0,08 0,21 0,28 0,47
350 Бис[(2-диэтиламино) этилтио]изобутоксиметан 30,34 0,11 0,09 0,39 0,48 0,67
Таблица 7
Идентифицированные вещества в контактном растворе от БСМ RVX и относительное изменение их содержания в различные сроки экспозиции
Время контакта, сутки
Молекуляр- Соединение Время удер- 1 4 8 14 21
ная масса живания, мин Относительное содержание веществ по отношению к первым суткам
113 Ё-Капролактам 7,170 1,0 1,67 2,97 3,93 6,93
152 O-Изобутилметилфосфонат 7,581 1,0 1,67 2,53 2,99 8,37
ляционном воздействии в опытах на мышах при 2-х часовой экспозиции составила 450 мг/м3 [2].
Клиническая картина острого отравления характеризуется нарушением координации движений, заторможенностью, угнетением рефлексов на раздражители, развитием клонико-тониче-ских судорог.
При хроническом воздействии наиболее поражаемыми органами и системами явились: центральная нервная система, сердечно-сосудистая система, печень, верхние дыхательные пути [2].
е-Капролактам обладает умеренной кумуля-тивностью. Оказывает раздражающее действие на кожные покровы (гиперемия, отек) и глаза (слезотечение, гиперемия, отек тканей). Установлено сенсибилизирующее действие е- капро-лактама в опытах на морских свинках. е-Капро-лактам оказывает эмбриотропное и гонадотроп-ное действие. Тератогенное, мутагенное и канцерогенное действие не установлены.
ПДК е-капролактама в воздухе рабочей зоны — 10 мг/м3, 3 класс опасности. ПДК в воде — 1 мг/л, 4 класс опасности. ПДК в атмосферном воздухе — 0,06 мг/м3 , 3 класс опасности [5, 9, 10].
Бис[(2-диэтиламино)этил]дисульфид — жидкость желтовато-коричневого цвета, хорошо растворимая в органических растворителях, растворимость в воде — 59,6%. По результатам острого опыта средне смертельные дозы (DL50) составили: 440 мг/кг для мышей-самок, 520 мг/кг для мышей самцов, 340 мг/кг для крыс самок, 440 мг/кг для крыс самцов, 320 мг/кг для морских свинок. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 [4] по величине DL50 вещество относится к умеренно опасным веществам. Обладает кожно-ре-зорбтивным действием. Эмбриотропное, сенсибилизирующее и мутагенное действие не выявлено. При оценке гонадотоксических свойств установлено вредное действие ксенобиотика как на мужскую (уменьшение резистентности сперматозоидов к соляной кислоте), так и на женскую (повышение гибели плодов) половую функцию. ПДК в воде водоемов составляет 0,007 мг/л, лимитирующий признак вредности — санитарно-токсикологический [7].
Таким образом, отдельные компоненты рас-
смотренных групп химических веществ обладают такими специфическими эффектами, как сенсибилизирующим, гонадотропным, тератогенным, мутагенным действием. Кроме того, для многих соединений сведения о токсичности и опасности отсутствуют.
Заключение. В результате проведенных исследований установлено, что основными продуктами миграции из БСМ от зарина и зомана являются моноэтаноламин, О-изопропилметилфос-фонат, О-пинаколилметилфосфонат.
В экстрактах из БСМ RVX обнаружены такие продукты как N-метилпирролидон, О-изо-бутилметилфосфонат, О,О'-диизобутилметил-фосфонат, е-капролактам и серосодержащие органические соединения (сульфиды и дисульфиды).
Продукты вымываемости обладают сенсибилизирующим, гонадотропным, тератогенным, мутагенным действием.
Определение количественного содержания продуктов вымываемости из БСМ зарина, зома-на и RVX является обязательным для формирования списка наиболее важных контаминантов окружающей природной среды и выбора маркеров для контроля окружающей среды вокруг объекта захоронения.
Список литературы
1. Ахундов В.Ю и др. //В кн. «4-ый съезд гигиенистов и санитарных врачей Азербайджана». — Баку, 1981.
2. Автоматизированная распределенная информационно-поисковая система (АРИПС) «Опасные вещества». — М.: РПОХБВ, 2006.
3. Вредные вещества в промышленности. / Под ред. Н.В.Лазарева — Л.:Химия, 1976.
4. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
5. ГОСТ 12.10.05-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны, 1988.
6. Дружинин Н.И., Шишкин А.И. Математическое моделирование и прогнозирование загрязнения поверхности вод суши. — Л., 1992.
7. Лайтаренко Г.В., Киселева С.А., Цыганок
B.М. и др. // Гигиена и санитария, 1993. — № 1. —
C. 20.
8. Мелешкин М.Т. Промышленные отходы и
окружающая среда. — Киев: Наука, 1980. — 179 с.
9. ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН2.1.5.1315-03. М, 2004.
10. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. — СПб., 1995.
11. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. — Л.: Химия, 1991.
12. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Яншин Е.П. Геохимия окружающей среды. — М.: Недра, 1990. — 335 с.
13. Тинсли Ион Дж. Поведение химических за-
грязнителей в окружающей среде. — М.: Медицина, 1982. — 280 с.
14. Федеральный Закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», № 52 от 30.03.99.
15. Richard J, Lewis S.R. Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials. — New York, 1995.
Материал поступил в редакцию 08.02.06.
Ye.I.Malochkina, T.A.Zotova, A.I.Torubarov, V.A.Zhakov, M.A.Sokalskiy, V.V.Sheluchenko, V.A.Petrunin
CHEMICAL AND ANALYTICAL STUDY AND TOXICOLOGICAL EVALUATION OF PRODUCTS WASHED OUT FROM BITUMEN AND SALT MASSES RESULTING FROM DESTRUCTION OF
ORGANOPHOSPHORUS TOXIC AGENTS
Federal Enterprise « State Research Institute of Organic Chemistry and Technology», Moscow
Investigations were conducted on washing-out of ecotoxicants from industrial samples of bitumen and salt masses- products of destruction of zarine, zoman and Russian VX, under conditions of the environment specific to regions where landfills are located. Their identification was carried out using gas and liquid chromatography. It was shown that data about toxic effect on living organisms are not available for many migration products identified.
УДК 615.9:615.281:577.112.382-389
Л.Б.Бондаренко, Н.А.Сапрыкина*, В.Н.Коваленко
ЭФФЕКТ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ПИРАЗИНАМИДА НА ПУЛ СВОБОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ ПОЧЕК
Институт фармакологии и токсикологии АМН Украины, Киев
В почках под влиянием пиразинамида происходит дозозависимое увеличение суммы двухосновных аминокислот, соотношения незаменимых аминокислот к заменимым, содержания лизина, гистидина, орнитина, лейцина, тирозина, фенилаланина на фоне снижения суммы кислых аминокислот и содержания глутамина, что свидетельствует о специфическом влиянии этого соединения в почках, в первую очередь, на процессы реабсорбции аминокислот, преобразования азотсодержащих соединений и энергетический обмен.
Ключевые слова: пиразинамид, пул свободных аминокислот, почки, метаболизм.
Введение. В настоящий момент, в связи с ростом заболеваемости туберкулезом в глобальном масштабе, остро стоит проблема оптимизации схем его химиотерапии с одновременной минимизацией отрицательных функциональных и биохимических нарушений, возникающих при длительном применении антибактериальных препаратов [1]. При этом необходимо обеспечить как можно более раннее выявление негативных эффектов лекарственных средств на основные органы-мишени с целью их предупреждения и/или коррекции вызванных ими биохимических и функциональных нарушений.
* Фрагмент диссертационной работы
Почки являются органом, осуществляющим один из основных путей элиминации лекарственных средств из организма. Интенсивный кровоток, способность почек концентрировать различные соединения, наличие процессов активного транспорта и систем метаболической активации ксенобиотиков (цитохром Р450) делают почки органом-мишенью для многих лекарственных препаратов, способных оказывать токсическое действие на организм. При этом почки обычно подвергаются действию более высоких концентраций токсических агентов, чем большинство других тканей.
С другой стороны, эффективность и скорость биотрансформации и элиминации почками ксе-
