В лаборатории цитогистологии накоплен 40-летний опыт совместных экспериментальных и натурных исследований воздействия атмосферных и производственных загрязнений на организм, выполненных под руководством д.м.н., профессора Пинигина М.А. в лаборатории гигиены атмосферного воздуха Института [4,5].
В экспериментальных работах проводится более широкое изучение различных клеточных популяций дыхательной системы и применение комплекса методов, включая морфо- и стереометрию, гисто- и цитохимию, электронную микроскопию, авторадиографию, цитофото- и интерферометрию. При обследовании воздействия субстанций воздуха на человека выбор ограничивается необходимостью использовать неинвазивные методы, что привело к разработке определения цитологического статуса слизистой оболочки носа на мазках-отпечатках [6].
При экспериментальном изучении воздействия загрязнений пристального внимания заслуживает слизистая оболочка носа и респираторные и терминальные бронхиолы, обладающие максимальной чувствительностью к химическим соединениям, а также макрофаги, лейкоциты и клеточные структуры, осуществляющие различные секреторные процессы: бокаловидные гландулоциты воздух проводящих путей, продуцирующие мукоидные вещества и секреторные клетки бронхиолярного эпителия. В этом случае оценивается: степень их пластической и секреторной активности по определению содержания липидов, РНК, ДНК, SH-групп, соединений из группы гликозамингликанов; состояние окислительного потенциала ткани по гистоферментативной активности СДГ, ЛДГ, Г-6-ФДГ, НАД и НАДФ-диафораз; интенсивностьрепродуктивныхпроцессовпо гистоавторадиографическому определению включения тимидина, меченного тритием; структурные особенности клеточных структур с использованием морфо- и стереометрии, электронной микроскопии в трансмиссионном и сканирующих режимах.
Информативность указанных методов в гигиенических исследованиях была апробирована как на ряде химических соединений, так и при их комбинированном воздействии. При этом наиболее лабильными показателями являются гистоферментативные, а выявляемыми в более ранние сроки воздействиями - изменения клеточных и субклеточных структур. Чувствительность этих показателей превышает чувствительность ряда интегральных, применяемых в гигиенических исследованиях, таких, как активность каталазы и холинэстеразы крови, гематологические характеристики, суммационно-пороговый показатель и др. Однако эти лабильные показатели в динамике воздействия до определенного предела являются также и наиболее лабильными [4,6].
При наиболее выраженных воздействиях воздушные загрязнения изменяют и интенсивность репаративных процессов, что проявляется в увеличении пролиферативной активности клеточных популяций, что характеризует репаративную регенерацию, свидетельствующую о серьезных нарушениях гомеостаза клеточной популяции и являющуюся фактором риска в аллергогенезе, канцерогенезе. При изменении этого показателя обычно наблюдаются сдвиги и по ряду других тестов.
Применение морфологических методов в профилактической медицине не только позволяет выявить порог действия вещества, но и расширяет информацию о генезе развития эффекта, соотнося его с определенными клеточными структурами. Так, в опытах с 1,2-дихлорпропаном показано, что при концентрации вещества, равной 1,5 мг/м3, при которой отсутствовали изменения по другим тестам, в легочной ткани гистоферментативным анализом установлена индукция окислительных ферментов и ряд электронно-микроскопических изменений со стороны бронхиолярного эпителия и гранулярных пневмоцитов. В этих пневмоцитах происходило изменение осмиофильных телец, свидетельствующее о влиянии низких концентраций дихлорпропана на продукцию сурфактанта в легких.
Нередко отмечается разнонаправленность изменений в различных клеточных популяциях легкого. Так, при изучении ингаляционного воздействия хлористого никеля в концентрации 0,5 мг/м` в септальных отделах легочной ткани только через 3 месяца происходило достоверное двукратное увеличение числа ДНК-синтезирующих клеток, тогда как в бронхиальном эпителии индекс меченых ядер достоверно увеличивался уже через 1 месяц после начала ингаляционного поступления хлористого никеля. При хроническом ингаляционном воздействии бензола в концентрации 3 мг/м3 происходило достоверное уменьшение концентрации РНК в альвеолоцитах, тогда как в бронхиолярном эпителии концентрация РНК, наоборот, понижалась и характеризовала наиболее выраженное воздействие бензола на эту клеточную популяцию.
Таким образом, применение широкого спектра современных морфологических методов, позволяющих оценивать структурно-функциональное состояние дыхательной системы при ингаляционном воздействии, дает дифференцированный подход к оценке действия загрязнений воздушного бассейна производственной и окружающей среды на определенные клеточные структуры легких. Перспективным направлением, развиваемым в современной науке в рамках генетического мониторинга, является оценка мутагенного эффекта химических загрязнений в органах дыхательной системы с помощью микроядерного теста. Так, была показана индукция мутагенного эффекта в легких экспериментальных животных в дозе, соответствующей 0,008 ЛДи нитрозодиметиламина, и при действии циклофосфамида в дозе, соответствующей 0,07 ЛДи [6].
Разработана оценка цитогенетического статуса слизистой носа человека с помощью теста ядерных аномалий, включающая оценку частоты цитогенетических показателей (клеток с микроядрами и протрузиями) и цитологических показателей (двуядерных клеток и клеток с аномальной формой ядра) на мазках. Метод был апробирован при обследовании детей детских садов в районах с различным загрязнением воздуха внутренних помещений и показал его информативность.
На наш взгляд, существующий неинвазивный метод определения цитологического статуса слизистой оболочки носа по комплексным показателям, включающим качественную и количественную оценку эпителиоцитов, лейкоцитов и микрофлоры, и позволяющий ставить 5 диагнозов состояния слизистой: норму, воспаление, острое воспаление, аллергию и неблагополучие микрофлоры, может быть использован также в качестве рационального предложения в целях тестирования известных на сегодняшний день гигиенической науке профессиональных аллергенов и других веществ, обладающих дополнительными эффектами, в том числе описанными выше мутагенными, канцерогенными свойствами.
Примером могут служить известные аллергены 1-2 классов опасности, как-то: соединения хрома (6+), формальдегид с установленными в последнее время канцерогенными свойствами.
Основным фактором, определяющим темпы и объемы токсико-аллергических исследований в мире, является огромное количество химических веществ, ежегодно поступающих в обращение, и связанный с этим риск.
По материалам JFCS менее 50 % приоритетных веществ, нуждающихся в токсикологической оценке, было изучено за последние три года. Эта настоятельная потребность обусловливает то значительное место, которое традиционная токсикологическая экспертиза занимает в общем мировом объеме токсикологических исследований.
Поэтому изучение зависимости доза-эффект, являющееся краеугольным камнем токсикологии, по сей день представляет собой непременное условие токсикологической оценки вещества, в том числе и на летальном уровне. Исследования подобного рода проводятся повсеместно в практических целях для определения опасных свойств вещества и оценки риска. То же касается действия веществ на кожные покровы и слизистые оболочки, а также других видов воздействия, реализуемых на организменном уровне. Из работ, связанных с оценкой риска, в зависимости от области применения вещества, наибольшее место занимают работы в области лекарственной токсикологии, пищевой токсикологии, промышленной токсикологии, водной токсикологии и аллергологии.
Сложившееся в мире отставание темпа токсикологических и аллергологических исследований от потребности в них повлекло за собой поиск ускоренных методов исследования, а этические проблемы породили разработку альтернативных методов исследования, в число которых, в первую очередь, входит использование клеточных культур гепатоцитов, почечных клеток, эпителиальных клеток мочевого пузыря, а также культур клеток крови и эмбриональной ткани. В качестве нового и активно развивающегося направления следует отметить использование нервных клеток in vilro.
Большое место в токсикологических исследованиях занимают «технические» проблемы, такие как моделирование ингаляционного воздействия, стабильная дозировка токсикантов в продуктах питания, питьевой воде и т.д.
Среди актуальных проблем, связанных с практикой, по-прежнему большое место занимает диагностика и лечение острых отравлений, разработка антидотов и организация помощи в первую очередь на основе создания специализированных токсикологических лечебных и информационных центров.
Следует поэтому рассмотреть, является ли это просто синонимизацией понятий «toxycoiogy - токсикология» и «toxycity - токсичность», либо в основе этого лежат более глубокие понятийные различия.
Понимание этих различий следует искать в том, что сегодня изучение влияния токсиканта на отдельные органы или системы требует достаточно узкой специализации, например, в области эндокринологии, урологии, иммунологии, аллергологии и т.д., и не всегда сопряжено с дозозависимым эффектом.
Более того, специфические токсикологические навыки и представления имеют меньшее значение для понимания изменений, которые изучаемое вещество вызывает в том или ином организме или системе. И как следствие этого изучением влияния веществ на эндокринную систему занимается специалист-эндокринолог, иммунную систему - специалист-иммунолог и т. д. Отсюда правомерно появление таких самостоятельных направлений, как иммунотоксикология, нейротоксикология, токсикология эндокринной системы, профессиональная аллергология и т.д.
В тех же случаях, когда речь идет об исследовании ядов или групп ядов, с точки зрения специфических, присущих данным ядам свойств, правомерно применение для формирования целей и задач исследования привычных терминов: «токсическое действие», «токсические свойства», «профессиональный аллерген».
Еще одной особенностью развития современной токсикологии, иммунологии является опережающее привлечение к исследованиям специалистов-генетиков и формирование таких разделов науки, как молекулярная токсикология и молекулярная эпидемиология, имея в виду эпидемиологическое изучение влияния химических загрязнителей на генетические структуры и молекулярные (наследственные) механизмы реагирования. Это хорошо прослеживается и на таких разделах науки, как оценка риска, использование трансгенных моделей и т.д.
Определенные понятийные расхождения с принятыми в отечественной науке здесь налицо, поскольку к токсикологическим в международной терминологии относятся почти все те проблемы химической безопасности, которые в России принято считать гигиеническими. Однако это не меняет существа вопроса с точки зрения основных тенденций в изучении влияния химических веществ на здоровье человека и среду его обитания.
К сожалению, в силу хорошо известных причин реализация указанных направлений в нашей стране существенно сужена и по значительному числу возникающих проблем значительно отстает от зарубежных.
Выход из создавшейся ситуации можно видеть в вовлечении специалистов самых различных направлений медико-профилактической науки в разработку токсико-аллергических проблем.
Рецензенты:
- Березин И.И., д.м.н., профессор, декан медико-профилактического факультета, заведующий кафедрой общей гигиены Самарского государственного медицинского университета, г. Самара.
- Спиридонов А.М., д.м.н., профессор, главный врач «Центра гигиены и эпидемиологии Самарской области», г. Самара.