Введение к работе
Актуальность проблемы. Сложившаяся система контроля качества воды по критерию химической безвредности, основанная на определении физико-химическими, химическими и биохимическими методами содержания отдельных веществ и сопоставление их уровня с предельно допустимыми концентрациями (ЦЦК) не обеспечивает в полной мере гарантии пригодности ее к употреблению в отношении есєго спектра токсикантов. К такому выводу подводят следующие соображения:
разработка ЦЦК для всех загрязняющих окружающую среду поллютантов нереальна, с.к. в результате хозяйственной деятельности человека число их растет, намного опережая скорость совершенствование методов индикации (Бэспамятнов Г.П. с соавт., 19S5; Крайнюкова А.И. 1988; Маршалл В. 1989; Сидорик В.П.'с соавт., 1989; Нежиховский Р.А. 1990);
многие из известных поллютантов, содержащихся" в воде, проявляют синергизм или антагонизм в действии на органигм (Руссо Р.С, 1986; Бинтам Ф. Т. с соавт., 1989; Красовский Г.Н. с соавт., 1992; Рахманик Ю.А. с соавт., 1992);
наряду с химическим влиянием оказывают влияние на биологический объект и другие факторы среды (физические, биологические) . часто потенцируя неблагоприятное действие токсикантов на организм (Саватеев Н.В., Куценко С.А., 1982; Онищенко Г.Г., 1997);
некоторые вещества могут превращаться во внешней среде в более токсичные, чем исходные (Жолдакова 3.11., 1975; Красовский Г.Н., 1992; Рахманин Ю.А. с соавт., 1994).
В этой связи исключительно важным представляются исследования, направленные на совершенствование химико-токсикологической экспертизы (ХТЭ) ЕОДЫ.
В течение последних 15-20 лет в интересах медицинской службы ВС РФ была завершена разработка системы ХТЭ воды.
в настоящее время система ХТЭ воды предусматривает проведение одновременно двух основных этапов (Куценко С.А. с соавт., 1995; Лопатин С.А. с соавт., 1997):
I. Физико-химические, химические и биохимические исследова-
ния, направленные на количественное определение конкретних токсикантов.
П. Биологическая индикация, основанная на оценке результатов действия яда: учете специфических реакции, характеризующих жизнеспособность биообъектов, модификаций мишеней яда в организме, нарушений функциональных связей, поведения и т. д. При этом используются токсикологические, морфологические, биофизические и биохимические методы'исследования.
Чувствительность методов биологической индикации находится на границе допустимых влияний отравляющих и высокотоксичных веществ (ОВТВ) на человека, что позволяет получать интегральную характеристику опасности исследуемой среды, то есть оценку, учитывающую основные особенности токсикокпнетики и токсикодинампки яда, роль примесей, специальных добавок и др.
Наблюдаемое практически повсеместно массированное загрязнение воды природных-источников, а также угроза заражения воды в военное время широким спектром токсикантов (,0В, ОВТВ, пестициды, диверсионные агенты и т.д.) ЕыдЕИгает перед медицинской службой ВС задачу совершенствования ХТЭ в целом и биологического тестирования в особенности, так как химико-аналитические методы исследований не удовлетворяют современным требованиям как по шпроте спектра выявляемых токсикантов, так и порогам чувствительности в отношении ряда из них (Кузьмекко М.И. с соавт., 1986; Красовский Г-Н. с соавт., 1992).
В связи с изложенным, представляется перспективным совершенствование второго этапа ХТЭ - постановки биологической пробы, которое должно включать расширение числа биообъектов-индикаторов, увеличение прецизионности оценки состояния тест-организмов и формирование на этой основе тест-систем, обеспечивающих минимальную вероятность "неопределения" вредных веществ в опасных для здоровья человека количествах. Речь,, в частности, идет об относительно простых биологических системах, позволяющих прово-ди-ть исследования in vitro (Елизаров О.Н., 19S9; Тонкопий В.Д., 1993).
В литературе содержится много сведений, посвященных применению е токсикологии различных "инвитровых" систем: микроорганизмов, культур клеток животных и человека, органных культур, а также относительно простых одно- и многоклеточных организмов,
рыб .уыанов >-..«. с coset. . і^';й: Елл?грог о'.н., 19^9: .(.'такова Е.ї. о coset. 1955: Сі ах ton L.D. et я!.. 1995; КрагоЕскпп Г.Н. с cosET. , 1991; СшеІІї S., 1994). Весьма разнообразен і; перечень анализируемых функций у теот-обіектов, служащих показателями токсического действия химических еєщєсте. Разработка теоретических осное бпопндпкашіи. базирующихся на знании ЕзапмодейстЕїія среды :: жпвнх организмов, развитие представлений об организмах-индикаторах, расширение числа их екдое - есє сто представлл-
еГСЯ ЕЄСгМЗ перспективным ДЛЯ СОВЄріЕЄНСТЕОЕНІ!Я .479.
Среди потенциальных тест-систем биологической индикации внимание привлекают культуры клеток (КК). так как е отличие от других объектов они поддается стандартизации, "менее капризны" s обращении, а лля их успешного пршененпя е практике санитарно-эпидемиологических и лечебно-профилактических учреждений медицинской службы БС согдзны есє необходимые научно-методические и материально-технически? предпосылки (Елизаров О.Н., 1989; Яр-гомский В.A., 1S94, 1936).
("ЧНГ
Все сказанное выне и определяет необходимость
обоснования системы адекватной и, прежде всего, оперативной системы ХТЭ воды питьевого назначении с использованием культур клеток перевиваемых линий.
Целью настоящего исследования является экспериментальное обоснование возможности включения культур клеток перевпЕэемын линий в систему биологических тестов, предназначенных лля химике- токсикологической экспертизы ксенобиотиков е еодноп среде.
Для достижения указанной цели исследования, необходимо решить следующие задачи:
оценить в сравнительном плане чувствительность биологических обьектсв (простейипе, беспозвоночные, КК переЕпваемын линии) к воздействию токсических еєшєстб в веде;
изучить способы оптимизации условий для оценки токсичности вешестЕ с помощью культур клеток;
определить информативные критерии морфсфіуккцпокздьнсго состояния клеток при действии молельных токсикантов;
обосновать "набор" чувствительных биологически}: объектов для оценки токсического действия веществ с различным механизмом действия;
разработать алгоритм проведения ХТЭ по критерию Онологп-
1. Высокая чувствительность КК к действию еєпієсте, нзрушзю-гглх пропасгь: биоэнергетики :і синтеза пластических компонентов е клетке позволяет осуществлять интегральную оценку качества воды и выявлять в ней наличие поллютантов с указанными механизмами
ЦИТОТОКСИЧЄСКОГО ЛЄЙСТЕІЇЯ.
. Дифференцированные КК (ЕНК-1, HeLa, Loog, LLC-К'Кі, Hep-2, HTC, С'ГЇЗВ, ФЛЗЧззб-'із) обладает практически одинаковой
ЧуЕСТЕПТеДЬНССТЬЮ К ЦПТОТОКСПКаНТаМ, СОДерЖЗЛІИМСЯ Е Е0Д5, кто
позволяет попользовать е практике сакнтарко-токсикологпческой экспертизы любую из указанных линий клеток.
-
Эффективность процесса бпотестироЕания о помощью КК повышается при прішененпи морфологических, гистохимических и бпо-хемилюминесцентных методов последоЕакпл морфофункционального состояния клеток, а также, методических приемов по снижению их резистентности к действию токсикантов.
-
Оснащение санитарно-эпидемиологических и лечебно-профилактически: учреждений медицинской службы ЕС Р-І КК перевиваемых линий позволяет попользоЕать их специалистами окружного звена армии (флота) е практике сакитарно-токсикологической экспертизы. Включение КК е систему биологической индикации ксенобиотиков Е водкой среде расширяет спектр определяемых веществ.
Е ходе проведения работы обоснованы и разработаны новые аспекты использования КК перевиваемых линий, наряду со ставшим уже традиционным их применением е вирусологии п биотехнологии, а именно, ъ качестве тест-системы для выявления микроколичеств токсичных еєпієсте, содержащихся в воде. Произведен отбор и систематизация различных линий клеток и диплоидных штаммов для изучения токсичности еєщєсте. нарушающих процессы биоэнергетик! и синтеза пластических компонентов. Сатимивпрованы условия проведения ЭКСПерПМеНТОЕ ПО Определению ТОКСИЧНОСТИ ЕЄПІЄСТЕ с помощь»
кулі тур клеток. Установлены информативные критерии мерфоііуккгп:-налікстс состояния клеток при лєистепп токсикантов. Проведена опенка чувствительности различных линий клеток к токсиканта.;, содержащимся з воде. Проведена сравнительная оценка чуеосвптєль-кости КК и других биологических тест-систем к ряду токсикантов. Показана принципиальная возможность попользоезния хелзтообразую-лнх еєігєоое для групповой индикации тяжелых металлов в воде с поі.'оідьк КК перевиваемых линий. Обоснованы и ссрмулпров.акы Еелу-лце направления соЕерЕекствования системы ХТЭ воды.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ заключается в ТОМ, что по полученным е процессе ее выполнения результатам представляется ЕОЗМОЖНЫМ:
повысить информативность и оперативность проведения санитарке- токсикологической экспертизы зоды в условиях постоянно нарастающего ухудшения экологической обстановки в мирное si военное Еремя;
повысить надежность контроля качества воды по критерию химической безвредности при реализации Концепции медицинского обеспечения процесса уничтожения химического оружия, а также при возникновении аварий и катастроф;
совершенствовать систему исследования in vitro соединений с различными механизмами действия и сравнение- их результатов с таковыми in vivo.
МАТЕРИАЛЫ РАБОТЫ РЕАЛИЗОВАНЫ при разработке:
'методических рекомендаций по применению культур клеток в санптарно-зппяемпологігческих и лечебно-диагностических учреждениях армии И флота,- М.: ГЕМУ МО Р5, 1395.- 22 с.
Материалы исследований опубликованы в '25 научных работах, в т.ч. 2 монографии в соавторстве:
Гигиеническая диагностика годной среды.- СПб.: Наука. 1336.
- 247 С.;
диагностика в профилактической медицине,- СПб.: f.ffiJlH. 1397.
- 51Є с.
Основные положения диссертационной работы внедрены в практику работы медицинской службы Ленинградского военного округа, Ленинградской военно-морской базы, в учебный процесс кафедры ео-
енноп токсикологии :: медицинской галдіть: поенно-медпипнскоп академии.
Материалы диссертационной работы доложены ;: обсуждены на Всесоюзной научной конференции "Экс-логическая бег-опасность гзро-дав" (Санкт-Петербург. 1592), научной конференции "Актуальные проблемы разработки медицинских средств п методов сохранения и восстановления боеспоспобностп личного состава ЕС" (Санкт-Петео-бург, 1394), научно-практической конференции "Военная медицина. Проблемы профилактики, диагностики, лечения экстремальный ситуаций" (Москва, 1994), на Есеросспйской конференции " Актуальные проблемы теоретической и прикладкой токсикологии" (Санкт-Петербург, 1995), на 6-й Всеармейской конференции 24-25 сентября 1996 (Санкт-Петербург), на международном симпозиуме "Biological Monitoring in Occupations! and Environmental Health" (Helsinki, 1996), на городской научно-практической конференции воено-учеб-ных и научных учреждений "Военная наука и образование - городу" (Санкт-Петербург, 1997).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ