CC BY
51уменьшение ее содержания. Несмотря на восьмикратное различие в уровне металла в экзувиальных структурах после второй линьки, абсолютные значения крайне малы. Поэтому процесс линьки не способствует интенсивному выведению соединений ртути из организма животных. При длительном поступлении Hg с кормом основным местом ее депонирования является мышечная ткань.
Список литературы
1. Немова Н.Н. Биохимические эффекты накопления ртути в рыбе. — М.: Наука, 2004. — 315 с.
2. Пономаренко А.М., Степанова Н.Ю., Ла-тыпова В.З. и др. Особенности распределения ртути в тканях и органах рыб в модельном эксперименте // Токсикологический вестник, 2007. — № 1. - C. 22-25.
3. Bloom N.S. On the chemical form of mercury in edible fish and marine invertebrate tissue // Canad. J. Fish. Aquat. Sci, 1992. - V. 49. - P. 1010-1017.
4. Ehmann W.D., Kasarskis E.J., Markesbery W.R. Mercury imbalances in Patients with neurode-gerative diseases // Mercury pollution: integration and
synthesis. Boca Ration, Florida: Lewis Publ., 1994. — P. 651-663.
5. Cossa D., Mason R., Fitzgerald W. Chemical speciation of mercury in a Meromictic lake // Mercury pollution: integration and synthesis. Boca Ration, Florida: Lewis Publ., 1994. — P. 57-67.
6. Haines T.A., Komov V.T., Jogoe C.H. Lake acidity and mercury content offish in Darvin National Reserve, Russia // Environ. Pollut, 1992. — № 78. — P. 107-112.
7. Roer R., Dillaman R. The structure and calcification of the Crustacean cuticle // Symposium on Mechanisms of calcification in biological systems. — Philadelphia, 1983. — P. 322-338.
8. Simon O., Boudou A. Simultaneous experimental study of direct and direct plus trophic contamination of the crayfish Astacus astacus by inorganic mercury and methylmercury // Environ. Toxicol. and Chem., 2000. — V. 20. — № 6. — P. 1206-1215.
Переработанный экз. статьи поступил в редакцию 02.02.09.
N.V. Lobus
THE ROLE OF COAT CHANGING IN THE PROCESS OF EXTRACTING MERCURY FROM THE ORGANISM OF THE CRAWFISH ASTACUSLEPTODACTYLUSL. AT ITS CHRONIC UPTAKE WITH FEED
I.D. Papanin Institute of Inland Waters Biology, Russian Academy of Sciences, Borok Yaroslav Region
Specificities of the distribution of mercury in the organs and tissues of the crawfish Astacus Leptodactylus L. were studied. It was shown that at both low and higher levels of the metal content in feed the main accumulation takes place in muscular tissues. The content of Hg in the exoskeleton and exuvium of the crawfish was established at the consequent stages of the coat changing cycle (A1'-C3, C4, E). Two dose-dependent responses to the extraction of the metal from the animals organisms were established. Low concentrations of mercury in exuvium structures show the absence of intensive processes of metal extracting in Astacus Leptodactylus L.
УДК [615.91:632.954].08
В.Н. Ракитский, Н.С. Белоедова*
ТОКСИЧНОСТЬ И ОПАСНОСТЬ ГЕРБИЦИДОВ - ПРОИЗВОДНЫХ
СУЛЬФОНИЛМОЧЕВИНЫ
ФГУН«Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» НИИ гигиены, токсикологии пестицидов и химической безопасности, Москва
Проанализированы результаты санитарно-токсикологических исследований по оценке токсичности и опасности ряда соединений, относящихся к химическому классу сульфонилмочевин. Вещества оценивали по параметрам острой, подострой и хронической токсичности, кумулятивному, сенсибилизирующему, раздражающему, он-когенному, мутагенному, эмбриотоксическому, тератогенному действиям и репродуктивной токсичности.
Ключевые слова: гербициды, производные сульфонилмочевины, токсичность, отдаленные эффекты.
Введение. Важным приемом повышения урожайности сельскохозяйственных культур является регулирование сорного ценоза с использованием гербицидов. Значительный прогресс до-
* фрагмент диссертационной работы
стигнут с появлением нового класса гербицидов — производных сульфонилмочевины. Сульфонилмочевины как гербицидный класс были открыты на фирме Дюпон доктором Дж. Левит-том в 70-х годах. Механизм действия пестицидов на основе сульфонилмочевин заключается, по
мнению Дж. Левитта, в подавлении энзима аце-толактатсинтетазы, имеющегося только у растений, что является основной причиной высокой избирательности их действия и может в определенной степени объяснить их низкую токсичность и опасность для всех нерастительных организмов, включая теплокровных [12].
Эта группа гербицидов развивалась очень быстро: в настоящее время зарегистрировано более 30 сульфонилмочевинных препаратов, созданных на основе 20 действующих веществ. Высокая гербицидная эффективность соединений этого класса, малые нормы расхода, способствующие снижению химической нагрузки на окружающую среду в сочетании с низкой токсичностью для теплокровных свидетельствуют об их перспективности. Однако препараты этого класса весьма чувствительны к особенностям почв, погодным условиям, ботаническим характеристикам культурных и сорных растений, многие из них обладают высокой стойкостью к деградации в почве и других объектах окружающей среды. В силу выраженности гербицидного эффекта у данного класса соединений существует проблема остаточной фитотоксичности. В общей структуре гербицидов — производных сульфонилмоче-вин можно условно выделить три части: ариль-ную, сульфонилмочевинную и гетероцикл.
При изучении большого количества радикалов установлено, что наиболее активными в качестве гербицидов являются соединения, содержащие бензольное кольцо с заместителями в ор-тоположении, незамещенный сульфонилуреид-ный мостик и пиримидиновый или триазино-вый гетероцикл с активными группировками в 4 и 6-ом положениях. Наиболее эффективные заместители: в бензольном кольце — хлор, в гете-роцикле — метильные- и метоксигруппы.
Материалы и методы исследования. Исследования выполнены в соответствии с правилами и руководящими указаниями OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development), EPA (Environmental Protection Agency), а также «Методическими указаниями по гигиенической оценке новых пестицидов» [4] с использованием общепринятых методов оценки функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС), печени, почек, системы крови.
Оценку функционального состояния ЦНС оценивали по способности животных суммировать подпороговые импульсы (суммационно-пороговый показатель, СПП) [5]. Исследования поведенческих реакций проводили на приборе ОРТО-МАКС «Columbus Instruments» (США) -установке «открытого поля» с автоматической регистрацией поведения крыс [6].
Гематологические исследования проводили на 25 параметровом гематологическом анализаторе «Cell-Dyn 3700» («Abbott», США), прин-
цип работы которого основан на сочетании им-педансного метода и проточной цитометрии.
Биохимические исследования выполняли на биохимическом анализаторе «EOS-Bravo Forte» («Hospitex Diagnostics S.A.», Италия) — автоматизированной аналитической системе, в которой используются спектрофотометрические методы клинической биохимии, включая иммуно-турбидиметрию.
Результаты и обсуждение. Согласно результатам собственных исследований и данным литературы все соединения этого класса умеренно — или малотоксичны для теплокровных при однократном пути поступлении. Так, установлено, что среднесмертельная доза при внутрижелудоч-ном введении соединений данного класса крысам-самцам составляет >5000 мг/кг м.т., при нанесении на кожу > 2000 мг/кг м.т., а при ингаляционном воздействии в динамических условиях затравки среднесмертельная концентрация — 5000-10000 мг/м3 (табл.).
Кроме того, у животных не выявлено видовой и половой чувствительности. Так, согласно классификации, предложенной И.В. Саноцким и И.П. Улановой, величина КВЧ (коэффициент видовой чувствительности) на уровне среднесмер-тельной дозы для сульфонилмочевинных препаратов < 3, а при расчете коэффициента половой чувствительности (КПЧ), как отношения средне-смертельной дозы для наименее чувствительного пола к таковой для наиболее чувствительного пола того же вида, выявлено, что для сульфонилмо-чевинных препаратов КПЧ < 2 [8, 9]. Проявления клинических признаков интоксикации при изучении сульфонилмочевинных гербицидов характерны для препаратов данного класса и выражаются: в неопрятном виде животных, «горбовид-ной» спине, «семенящей» походке, отказе от пищи, замедленном дыхании и слабой реакции на тактильные, звуковые и болевые раздражители.
Соединения класса сульфонилмочевин, а также их препаративные формы не обладают выраженным раздражающим действием на кожу и сенсибилизирующими свойствами, оказывают слабое раздражающее действие на слизистые оболочки глаз.
Известно, что соединения данного класса малокумулятивны (коэффициент кумуляции (Ccum) > 5 по критерию «летальность»), что подтверждается многочисленными результатами наших экспериментальных исследований, а также данными литературы по изучению кумулятивных свойств препаратов данного класса на основе метсульфу-рон-метила, хлорсульфурона, хлоримурон-эти-ла, сульфометурон-метила, трибенурон-метила, тифенсульфурон-метила и др. Однако, несмотря на отсутствие гибели животных в подостром эксперименте, при длительном поступлении малых доз у экспериментальных животных выявлено из-
менение показателей, характеризующих состояние центральной нервной системы и поведенческих реакций (СПП, норковый рефлекс), печени (активность АЛТ, АСТ, щелочной фосфатазы), почек, морфологического состава крови, углеводного обмена (гипогликемический эффект), массы тела, а также результатов патоморфологического исследования внутренних органов экспериментальных животных. В ряде случаев отмечается невыраженное нарастание эффекта, что может свидетельствовать о наличии слабовыраженной функциональной кумуляции у ряда соединений.
В ФНЦГ им Ф.Ф. Эрисмана были проведены санитарно-токсикологические исследования таких сульфонилмочевин, как хлорсуль-фурон, хлорсульфоксим, метсульфурон — метил, хлоримурон-этил, сульфометурон-метил при многократном пероральном поступлении действующих веществ в организм теплокровных животных (крысы). Тестирование проводили спустя 0,5, 3, 6, 9, 12 месяцев от начала воздействия. Установлено, что соединения данного класса оказывают политропное действие, имеющее, как правило, не дозозависимый характер. При этом регистрируются изменения массы те-
ла, нервной системы (СПП, норковый рефлекс), системы крови, функционального состояния печени (изменение активности ферментов), реже почек, морфофункциональные изменения. На основании достоверных изменений вышеперечисленных показателей установлены недействующие дозы (NOEL) в хронических экспериментах, которые, наряду с данными литературы представлены в табл. Кроме того, при многократном поступлении метсульфурон-метила в организм выявлены различия в токсикокинети-ке и его токсичности в зависимости от способа введения в организм (с водой и пищей), заключающегося в снижении токсичности и всасывании вещества из желудочно-кишечного тракта при введении его с кормом, что связано с проявлением сорбционных свойств вещества и пищи. Исходя из недействующей дозы (NOEL) в хроническом эксперименте для действующих веществ обосновываются допустимые суточные дозы (ДСД) для человека, для чего, наряду с данными хронических исследований учитывают отдаленные эффекты: онкогенное, мутагенное, эмбриотоксическое, тератогенное действия и репродуктивную токсичность.
Таблица
Параметры токсикологии производных сульфенилмочевины
Химическое вещество и его структурная формула DL50 перораль-но, крысы, мг/кг DL50 дермаль-но, кролики, мг/кг CL50 ингаля-ционно, 4 ч, крысы, мг/м3 Величины недействующих уровней (NOEL) в хроническом эксперименте, мг/кг/день
1 2 3 4 5
Хлорсульфурон осн3 ^л /М (7 V s02nhc0nh -X7 n w n=< ci сн3 5545-6293 (самцы и самки) 2500 > 5900 Крысы — 0,2-5 Мыши — 108 Собаки — 60,6
Сульфометурон-метил со2сн3 сн3 sojnhconh —с сн3 > 5000 >2000 5300-10000 Крысы — 0,3—7,5 Мыши — 13,3—133 (самки и самцы) Собаки < 25
Метсульфурон-метил с02сн3 осн3 (7 xv- so2nhconh n \=/ n=< сн3 > 5000 >2000 > 5000 Крысы — 1—25 Мыши > 666—836 (самцы и самки) Собаки >125
Тифенсульфурон-метил со2сн3 осн3 s4 М 1 V so2nhconh —(( n ^ n=< сн3 > 5000 >2000 > 7900 Крысы — 20—26 (самцы и самки) Мыши — 4,3—979 (самки и самцы) Собаки — 18,75
продолжение табл. на с. 28
1 2 3 4 5
Трибенурон-метил со2сн3 осн3 r~l „м <7 у— so.nhcon —(f n ^ ¿h/n=< 3 сн3 > 5000 >2000 > 5000 Крысы — 1,1 Мыши - 25-31 (самцы и самки) Собаки - 0,79-8,16 (самки и самцы)
Триасульфурон осн3 /М xv- so2nhconh —(' n w n=< осн2сн2с1 сн3 > 5000 >2000 > 5185 Крысы - 32 Мыши - 1,6 Собаки - 2,5-33
Никосульфурон осн3 ^^)-s02nhc0nh—(' con(ch3)2 осн3 > 5000 >2000 > 5470 Крысы - 786-1098 (самцы и самки) Мыши - 993-1312 Собаки - 125-500 (самцы и самки)
Хлоримурон-этил со2сн2сн3 ci so2nhconh —с осн3 5000-10000 >2000 > 5000 Крысы - 0,2-12,5 Мыши - 18,75 Собаки - 6,25
Римсульфурон осн3 // V- so2nhconh -X7 ч s02ch2ch3 осн3 > 5000 >2000 > 5400 Крысы - 11,8-163 (самцы и самки) Мыши - 351-488 (самцы и самки) Собаки - 1,6-1,8
Трифлусульфурон-метил C02CH3 n(ch3)2 л—L n^; (( y- so2nhconh —(' n w n=< ch3 och2cf3 1575-5000 >2000 > 5800 Крысы - 2,44-4,06 Мыши - 14,6-20,9 Собаки - 26,9
Канцерогенную активность веществ, относящихся к производным сульфонилмочевин, изучали в хронических 24-месячных экспериментах на крысах и 18-месячных на мышах в диапазоне доз от близкой к максимально переносимой (МПД) в хроническом эксперименте до близкой к дозам, которые могут реально поступать в окружающую среду. Так, при воздействии хлорсульфурона было отмечено повышение частоты доброкачественных опухолей яичка крыс, незначительно превышающие исторический контроль, трибенурон-метила — у крыс и мышей, учащение аденокарцином молочной железы при максимально переносимой дозе, триф-лусульфурон-метила — повышение частоты аденом печени у мышей, у крыс — лейдигом яичек, никосульфурона — учащение случаев аденом и рака печени у мышей, учащение количества доброкачественных опухолей яичек у крыс. Таким образом, анализ литературных и собственных
данных хронических экспериментов по изучению канцерогенной активности сульфонилмочевин на крысах и мышах позволил отнести данные соединения к 3 и 4-му классу согласно «Гигиенической классификации пестицидов по степени опасности» [2].
При исследовании мутагенной активности сульфонилмочевин на стандартных генетических объектах в батарее тестов для учета генных и хромосомных мутаций в опытах in vivo и in vitro получены отрицательные результаты. Это позволяет оценить данные вещества, как не обладающие генотоксическими свойствами.
Одна из основных задач в изучении влияния химических веществ на генеративную функцию (эмбриотоксическое, тератогенное действие, репродуктивная токсичность) — определение порогов их вредного воздействия, а также степени его избирательности. Наиболее опасны те вещества, которые оказывают отрицательное влия-
ние в дозах, приближающихся к реальным, и поражают плод избирательно при попадании в материнский организм в дозах, нетоксичных для последнего [10]. С учетом этих особенностей, в соответствии с «Гигиенической классификацией пестицидов по степени опасности» [2] изучаемые соединения класса сульфонилмочевин можно отнести к 3 и 4-му классам опасности, как соединения, у которых вышеперечисленные эффекты выявляются лишь по отдельным показателям на уровне доз, токсичных для материнского и отцовского (репродуктивная токсичность) организмов, либо отсутствуют в рамках стандартного протокола исследований.
Заключение. Таким образом, анализ представленных материалов позволяет заключить, что все изученные действующие вещества и форму-ляции обладают низкой токсичностью при однократном воздействии, невыраженной видовой и половой чувствительностью, что свидетельствует о малой вероятности развития острых отравлений. Соединения класса сульфонилмочевин, а также их препаративные формы обладают сла-бовыраженным раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки, а также сенсибилизирующим действием. В условиях многократного воздействия указанные вещества не обладают кумулятивным действием по критерию «гибель» (Ссит >5), и лишь у некоторых препаратов проявлялась слабо выраженная функциональная кумуляция. Все изученные вещества оказывают политропное действие, вызывая достоверные, как правило, не дозозависимые изменения массы тела, функционального состояния ЦНС и поведенческих реакций, системы крови, печени, реже почек. Все исследованные соединения не обладают мутагенной активностью, по степени канцерогенной активности, эмбриотоксично-сти, тератогенности и репродуктивной токсичности относятся к 3—4 классу опасности. В тоже время поиск новых производных из указанного класса идет в основном путем использования различных по своей химической структуре радикалов, что не исключает возможности появления новых неблагоприятных токсикологически значимых свойств. Кроме этого, процесс их производства включает достаточно дорогостоящие этапы очистки действующих веществ в целях существенного снижения содержания вред-
ных примесей. Этими обстоятельствами продиктована необходимость дальнейшего токси-колого-гигиенического изучения новых производных сульфонилмочевины, а также дженери-ков для предотвращения возможного неблагоприятного влияния на здоровье человека и качество окружающей среды.
Список литературы
1. Каган Ю.С. Общая токсикология пестицидов. - Киев: Здоров'я, 1981. - 174 с.
2. Потапов А.И., Ракитский В.Н. и др. Гигиеническая классификация пестицидов по степени опасности (МР № 2001/26 от 16.04.2001 г.).
3. The Pesticide Manual. Twelfth édition, 2000.
4. Методические указания по гигиенической оценке новых пестицидов, ВНИИГИНТОКС. - К, 1988. - 210 с.
5. Павленко С.М. Применение «суммационно-порогового показателя» в токсикологическом эксперименте на белых крысах // Методики санитар-но-токсикологического эксперимента: Сб. науч. тр. МНИИГим. Ф.Ф. Эрисмана. - М, 1975. - С. 5-7.
6. Методические рекомендации по использованию поведенческих реакций животных в токсикологических исследованиях для целей гигиенического нормирования. Сост. Е.Н. Буркацкая и др. - Киев: Киевский НИИ ГТ и ПЗ, 1980. - 43 с.
7. Покровский А.А. Биохимические методы исследования в клинике. Справочник. - М, 1969. - 652 с.
8. Саноцкий И.В., Уланова И.П. Критерии вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических веществ. - М.: Медицина, 1975 - 328 с.
9. Ракитский В.Н. О половой чувствительности к пестицидам. Гигиена применения, токсикология пестицидов и полимеров: Сб. науч. тр. - Киев, 1983. - Вып. 13. - С. 122-124.
10. Саноцкий И.В., Фоменко В.Н. Отдаленные последствия влияния химических соединений на организм. - М., 1979. - 250 с.
11. Болотный А.В., Ракитский В.Н., Повякиль Л.И. Токсиколого-гигиеническая оценка новых химических веществ и перспективных пестицидов. -Киев: ВНИИГИНТОКС, 1989. - 86 с.
12. Levitt G. Sulfanilureas: new high potency herbicides // Pesticides Chemistry: Human Welfare and the Environment. - Oxford, 1983. - V. 1. - P. 243-250.
Материал поступил в редакцию 12.02.09.
V.N. Rakitskiy, N.S. Beloyedova
TOXICITY AND HAZARD OF HERBICIDES - DERIVATIVES OF SULPHONYLUREA
F.F. Erisman Federal Research Center of Hygiene Research Institute of Hygiene, Toxicology Pesticides and Chemical Safety, Moscow
Results of sanitary and toxicological studies on toxicity and hazard of a number of compounds referring to the chemical class of sulphonylurea were examined. Substances were assessed basing on characteristics of acute, sub-acute and chronic toxicity, cumulation, sensitization, irritation, carcinogenic, mutagenic, emryotoxic, teratogenic effects and reproductive toxicity.
