Определение среднесмертельной концентрации ацетата свинца при внутрибрюшинном введении у крыс

В статье описана методика определения среднесмертельной концентрации ацетата свинца при внутрибрюшинном введении у крыс. Измерены токсикометрические параметры крыс при определении LD50. Выявлено, что свинец и его соединения, особенно свинецорганические соединения жирного ря­да, обладают высокой токсичностью. Установлено, что среднесмертельная доза при внутрибрюшинном введении ацетата свинца составляет 340 мг/кг. Определено, что уровень воздействия среднесмер-тельной дозы у крыс при внутрибрюшинном введении в 8-10 раз выше, чем при внутрижелудочном воздействии. 

Воздействие на организм химических факторов является причиной многоуровневого ответа. В соответствии с учением об антиметаболитах изменения метаболизма происходят внутри клеток изначально, что сопровождается изменениями функционирования ткани или органа за счет ингибирования определенной реакции биохимического процесса. Эта реакция не может быть сугубо специ­фичной для какого-либо органа, поскольку для различных органов присуще большинство сходных биохимических реакций. При этом органоспецифичность токсинов определяется интенсивностью протекания в них определенных биохимических процессов. Впоследствии происходит цепь биохими­ческих изменений на клеточном уровне, изменяющих течение обмена веществ внутри клетки. В свою очередь изменения на клеточном уровне и нарушения ее функциональных возможностей приводят к воздействию на организм в целом.

Свинец является одним из наиболее используемых в промышленности тяжелых металлов. Сви­нец и его соединения, особенно свинецорганические соединения жирного ряда, обладают высокой токсичностью и представляют значительную профессиональную вредность для работающих в кон­такте с ним [1, 2].

Существуют многочисленные доказательства постепенного увеличения концентрации свинца в растениях и тканях животных и человека вследствие повсеместного загрязнения окружающей сре­ды свинцом [3, 4].

Поэтому определение среднесмертельной концентрации ацетата свинца для выявления возмож­ного неблагоприятного эффекта на организм и анализа токсикологических свойств этого соединения является актуальным и в настоящее время.

Цель работы — определение среднесмертельной концентрации ацетата свинца при внутрибрюшинном введении.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились на базе специализированной лаборатории токсикологии в Нацио­нальном центре гигиены труда и профессиональных заболеваний МЗ РК.

Первой стадией работы было определение среднесмертельной концентрации ацетата свинца при внутрибрюшинном введении. Для этого был использован метод Кербера [5]. Кербер разработал метод вычисления среднесмертельной концентрации без графического изображения, с использованием не­посредственно результатов эксперимента. При этом обязательным требованием является одинаковое количество животных в группе. Интервал между дозами не обязательно должен быть одинаковым. Однако при проведении эксперимента для достижения большей точности был использован одинако­вый интервал.

Использование метода Кербера предполагает незначительное количество испытуемых доз — минимум 4 дозы. При проведении эксперимента было использовано 7 доз, с интервалом 20 мг/кг. При этом имелась доза, не вызывающая гибель животных, — LD50 и доза, вызывающая гибель всех животных, — LD100. Для определения ошибки измерения находились дозы, соответствующие LD16 и LD84. Определение среднесмертельной концентрации ацетата свинца проводили по формуле

где z — среднее значение между результатами двух рядом испытуемых групп; d — интервал доз ме­жду двумя рядом стоящими группами; M — количество животных в одной группе. Ошибку (S) определяли по формуле

Экспериментальные работы по изучению воздействия свинца на организм животных проводи­лись на 119 половозрелых белых крысах-самцах. Животные были разделены на 3 группы: 1 группа — интактные крысы; животные 2-й и 3-й групп подвергались внутрибрюшинной затравке эмульсией ацетата свинца в дозе 1/5 DL50 (68 мг/кг) в течение 4 недель 1 раз в неделю и 1/10 LD50 (34 мг/кг) в течение 18 недель 1 раз в неделю. Предварительно определяли среднесмертельную дозу ацетата свинца при однократном введении (340 мг/кг).

Для этого готовилась эмульсия путем разведения ацетата свинца в глицерине, получали 5 %-ную эмульсию. Перед введением эмульсию подогревали до температуры 28-30 °С.

Продолжительность проведения эксперимента основывалась, прежде всего, на требованиях ГОСТа 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности», где от­мечено, что при проведении хронического эксперимента на крысах продолжительность эксперимента должна составлять 4 месяца. При определении длительности эксперимента был также использован расчет согласно данным Ю.Р.Рыболовлева [6], из которых следовало, что величины продолжительно­сти жизни млекопитающих относятся между собой как обратные величины квадратов коэффициентов видовой устойчивости. Исходя из них следовало, что 4 недели жизни крысы соответствуют 3 годам жизни человека, а 18 недель — 13,5 года жизни человека.

Экспериментальные животные были разделены на 3 группы, в зависимости от характера воздей­ствия на них. Было проведено 2 серии экспериментов: подострый (4 недели) и хронический (18 не­дель). Животные в подостром эксперименте получали ацетат свинца в дозе 1/5 LD₅₀, а в хрониче­ском — 1/10 LD50 1 раз в неделю. Согласно И.В.Саноцкому, подострым считается эксперимент, не превышающий 1/10 средней продолжительности жизни животного, что для белых крыс составляет 2­3 месяца.

Результаты и их обсуждение

Определение среднесмертельной концентрации ацетата свинца является необходимым этапом для определения возможного эффекта при воздействии этого вещества в других условиях и для про­ведения ретроспективного анализа токсикологических свойств этого соединения.

Для расчета среднесмертельной концентрации был использован метод Кербера. Дозы взяты с одинаковым интервалом различия.

Как видно из таблицы, число умерших и выживших практически линейно зависит от дозы вво­димого вещества. Исключение составляет сопоставление доз в 340 мг/кг и 360 мг/кг.

Согласно методологии, предложенной Кербером, была рассчитана среднесмертельная доза аце­тата свинца при внутрибрюшинном введении

Как показали расчеты, эта доза составила 338 мг/кг. Колебания вариабельности этого показателя так­же были рассчитаны по формуле

Колебания вариабельности при определении составили 20 мг/кг. Смерть наступала на 1-2-е сутки. При этом животные были пассивны.

При вскрытии проводили макроскопическое исследование. Выявлялось полнокровие перенхи-матозных органов. Легкие были полнокровны, темно-красного цвета. Печень и селезенка набухшие. Почки также полнокровны. При надрезе органов имело место кровотечение. Кровь имела темный цвет.

При внутрибрюшинном введении солей свинца его среднесмертельная концентрация составляла 340 мг/кг.

Сопоставление среднесмертельной дозы при внутрибрюшинном и внутрижелудочном введении показывают, что уровень воздействия при внутрибрюшинном введении выше, в пределах 8-10 раз, чем при внутрижелудочном воздействии.

При подостром и хроническом воздействии поступление свинца в организм составит, соответст­венно уровню потребления свинца с пищей, около 3000-3400 мг/кг в течение 1 суток и 450000­510000 мг/кг в течение 4,5 месяца.

При ингаляционном воздействии среднесмертельная концентрация не определяется. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны составляет 0,05 мг/м³, а в атмосферном воздухе — 0,0003 мг/м³. Таким образом, в организм человека на производстве за день может поступить до 0,5 мг в сутки, а за счет атмосферного воздуха — до 0,025 мг свинца. За производственный цикл в течение 10 лет в организм человека с воздухом может поступить до 1200 мг свинца (около 18 мг/кг).

В организм крыс за экспериментальный период поступило ацетата свинца 70,4 мг/кг. В пересче­те на свинец — 30 мг/кг. Таким образом, оцениваемая доза отражает дозу поступления свинца в про­изводственных условиях.

Проводилось также изучение динамики изменения веса крыс различных групп. Динамика изменения веса крыс приведена на рисунке.

Рисунок. Динамика изменения веса крыс

Как видно из рисунка, имело место постоянное увеличение веса животных всех групп. При этом значимых различий между группами не обнаруживалось.

Выводы

1. Среднесмертельная доза при внутрибрюшинном введении ацетата свинца составляет 340 мг/кг.
2. Уровень воздействия среднесмертельной дозы при внутрибрюшинном введении в 8-10 раз выше, чем при внутрижелудочном воздействии.

Список литературы

1. Узбеков В.А. Проблема адаптации к воздействию чужеродных веществ. Методы повышения устойчивости // Ин-форм. вестн. Медицинского центра управления делами Президента Республики Казахстан. — 2002. — № 4. — С. 85-88.
2. Измеров Н. Ф. К проблеме оценки воздействия свинца на организм человека // Медицина труда и пром. экология. — 1998. — № 12. — С. 1-4.
3. Prozialeck W.C., Edwards J.R., Nebert D.W. et al. The vascular system as a target of metal toxicity // Toxicol. Sci. — 2008. — 102, № 2. — P. 207-218.
4. Сает Ю.В. Свинец в окружающей среде. — 1987. — С. 116-129.
5. Kerber G. Exper. Path. Farmak., 1931. —Vol. 162. —P. 480. Цит. по: Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. — Л., 1963. — 168 с.
6. Рыболовлев Ю.Р. Обоснование продолжительности хронического эксперимента // Гигиена и санитария. — 1991. — № 4. — С. 45.