151
5.4 Хронические болезни с доказанным вкладом химических соединений в их формирование
Многолетние наблюдения врачей, занимающихся проблемой профессиональных интоксикаций, обусловленных токсико-химическими факторами производственной среды, сформировали общие представления о характере поражения органа или системы в зависимости от вида воздействия.
Международный регистр потенциально токсических химических веществ (1987) включает в настоящее время сотни известных экологически вредных веществ, оказывающих токсическое, раздражающее и иммунопатологическое действие. До настоящего времени вопросы изучения токсического влияния каждого из химических веществ на организм человека являлись предметом рассмотрения науки о профессиональной патологии. Влияние токсико-химических веществ на развитие поражений органов и систем представлено в таблице 5.4.1.
Из таблицы следует, что интоксикация веществами раздражающего действия: хлор, сероводород, сернистый ангидрид, оксиды азота, аммиак, приводит к спастическим явлениям в бронхах, изменениям деятельности сердца, сосудодвигательного и дыхательного центров, обострению туберкулеза, неблагоприятному влиянию на специфические функции женского организма. Выше названные химические соединения, поступающие в воздух рабочей зоны, оказывают одинаковое воздействие, проявляющиеся в раздражении и прижигании слизистых оболочек верхних дыхательных путей и глаз. Отличие заключается лишь в том, что вещества, лучше растворимые в воде (хлор, аммиак), задерживаются на слизистых оболочках верхних дыхательных путей, а соединения, обладающие малым коэффициентом растворимости (оксиды азота), способны проникать в более глубокие отделы легких (бронхи, альвеолы).
Ароматические углеводороды (бензол и его гомологи), попадая в организм вызывают поражение различных органов и систем: костного мозга, крови, центральной нервной системы, кожи, слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, печени, почек. Характер токсичного действия ароматических
152
углеводородов на те или иные органы зависит от химической структуры. Так, бензол и его гомологи по своему токсическому действию могут быть отнесены к ядам, угнетающим преимущественно процесс кроветворения; галогенопроизводные бензола вызывают заболевания слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Среди амино- и нитросоединений бензола имеются вещества, которые способствуют образованию опухолей, гемолизу эритроцитов, поражению печени и почек, развитию катаракты. Наиболее тяжелые нарушения кроветворения вызывает бензол, который в промышленности используется в качестве растворителя красок, смол, лаков, а также для получения ряда соединений.
Бензол оказывает непосредственно токсическое влияние на клетки костного мозга, вызывает хроническое расстройство костномозгового кроветворения, развитие злокачественного заболевания крови (лейкоза). Типичная форма хронической бензольной интоксикации характеризуется последовательными изменениями функций костномозгового кроветворения. Клинически это проявляется снижением количества лейкоцитов, тромбоцитов и эритроцитов в периферической крови. Апластическая анемия, вызванная бензолом, относится к токсическим формам и характеризуется не только уменьшением количества эритроцитов, уменьшением гемоглобина, но и появлением макроцитов. Поражение печени характеризуется развитием жировой дистрофии. Выявляются функциональные расстройства нервной системы в виде астенического синдрома и вегето-сосудистой дистонии. Отмечается гиперсекреция слюнных и желудочных желез, повышение функции поджелудочной железы. Со стороны сердечно-сосудистой системы наблюдается тахикардия, снижение артериального давления. Поражение мочевыделительной системы проявляется в виде хронического геморрагического цистита, злокачественных новообразований мочевого пузыря.
Почки как главный экскреторный орган являются мишенью многих химических токсических веществ. Высокий уровень кровоснабжения и большая протяженность тубулярного аппарата обусловливают длительность контакта токсических веществ и их
153
метаболитов с почечным эндотелием, эпителием и клетками интерстиция. Позитивное гидростатическое давление, необходимое для ультрафильтрации, и другие внутрипочечные процессы, направленные на сохранение эссенциальных метаболитов и элиминацию токсинов, работа противоточномножительной системы приводят к рециркуляции в организме низкомолекулярных метаболитов, отложению незаряженных токсинов в почечном интерстиции с последующей активацией медиаторов воспаления и развитием иммунно-воспалительного процесса.
Разные токсические агенты могут играть роль этиологического фактора в 5%-20% случаев интерстициального нефрита, в 8% – пиелонефрита, в 20% случаев – острой почечной недостаточности.
Высокой нефротоксичностью обладают такие металлы как кадмий, ртуть, свинец, хром, мышьяк, железо, висмут, бор, литий, что связано с их способностью депонироваться в паренхиматозных органах, особенно в корковом веществе почки, и медленным выведением из организма. Период полувыведения для кадмия составляет более 10 лет, для свинца – около 30 лет, для хрома – около 1 месяца. Воздействуя на разные участки нефрона, металлы могут вызывать интерстициальный нефрит, иммуновоспалительные заболевания почек, включая гломерулопатии. Так, развитие гломерулонефрита характерно для действия солей ртути и препаратов золота. Поражение почечных канальцев возникает на ранних стадиях интоксикации свинцом, кадмием, литием, бором, поражение почечного интерстиция – на поздних этапах воздействия кадмия, свинца, лития.
Механизм действия металлов на почки можно представить следующим образом. Некоторые металлы с переходной валентностью (мышьяк) метилируются в печени и фильтруются в гломерулах. Одновалентные металлы (литий, бор) практически полностью фильтруются в клубочках и далее активно реабсорбируются эпителием проксимальных канальцев, конкурируя за реабсорбцию с ионами натрия и калия. Двухвалентные металлы связываются с сульфгидрильными группами белков, выполняющих транспортную функцию.
154
К специфичным протеинам относят металлотионеин, связывающий кадмий и цинк, свинец-связывающий белок, трансферрин, церулоплазмин. Металлотионеин – низкомолекулярный белок с молекулярной массой 6500 дальтон характеризующийся высоким содержанием цистеина (около 30%) и отсутствием в молекуле ароматических аминокислот. Структурные исследования молекулы протеина методом ядерномагнитной спектроскопии выявили 2 металических класта: первый
– высоко специфичен для цинка, второй – для кадмия. Металлотионеин синтезируется преимущественно в печени и почках. Его концентрация прямо пропорциональна кадмиевой и цинковой нагрузке.
Свинец-связывающий протеин имеет молекулярную массу около 27000 дальтон, богат глутаминовой, аспарагиновой аминокислотами, глицином, цистеином и связывает около 40-50 мг свинца на 1мг протеина. К неспецифичным металлсвязывающим белкам относятся сывороточный альбумин, глутатион, богатые сульфгидрильными группами. Транспортные белки обуславливают нефротоксичность металлов, так как комплекс «металл-протеин», образуемый в печени, является транспортной формой металла и способствует его фильтрации и абсорбции в почках. Однако формирование внутриклеточного комплекса «металл-протеин» направлено на снижение цитоплазматической концентрации металла и играет антитоксическую роль. Исследование механизмов почечного транспорта металлов демонстрирует, что первоначально металл в связи с тиоловыми группами транспортного белка (лигандина) фильтруется гломерулами, а затем реабсорбируется нефротелием преимущественно начального отдела проксимального канальца (31,82-сегменты). В дальнейшем комплекс «металл-белок» подвергается протеазному расщеплению в лизосомах нефроэпителия.
Свободные ионы металлов связываются с другими внутриклеточными лигандинами (металлотионеин, цистеин, глутатион) или лигандами мембранных протеинов поверхности канальциевого эпителия, которые выступают в роли «буфера». При концентрации свободных ионов металлов, превышающей
155
«пороговую», происходит пересыщение «буфера». Это ведет к связыванию металлом критических нуклеофильных группировок клетки и появлению ферментотоксических мембранопатологических реакций.
При действии любого яда, в т.ч. токсических металлов страдают нервная, сердечно-сосудистая, выделительная, пищеварительная, эндокринная, иммунная, кроветворная системы. Но при всей полиморфности картины токсического воздействия для каждого металла характерно преимущественное поражение одной из названных систем. Так, к нейтротропным металлам можно отнести ртуть, свинец, марганец, мышьяк, таллий, селен, кадмий. Наиболее тяжелые поражения нервной системы наблюдаются при действии ядов, проникающих через гематоэнцефалический барьер, непосредственно нарушая метаболизм мозга; это относится к металлоорганическим соединениям. Неорганические соединения металлов, как правило, не проникают через гематоэнцефалический барьер и обнаруживаются в чрезвычайно малых количествах в ткани головного мозга.
К числу загрязняющих веществ, способствующих росту онкологических заболеваний, относятся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), индикатором которых является бенз(а)пирен. Основными источниками поступления ПАУ в атмосферу являются предприятия, на которых технологические процессы связаны с использованием ископаемых топлив (угля, газа, нефти) для производства электрической и тепловой энергии. В состав атмосферного воздуха в районах нефтеперерабатывающих заводов входят следующие ПАУ: бенз(а)пирен, дибензантрацен, бенз(а)флуорантен, хризен, бенз(е)пирен, пирен+бенз(а)антрацен. При сравнительной оценке канцерогенности этих соединений на кожу мышей отмечено, что самой высокой канцерогенной активностью обладает бенз(а)пирен, дибенз(ап)антрацен и бенз(а)флюорантен.
Систематизированные сведения о заболеваниях, которые связаны с загрязнением окружающей среды химическими токсическими соединениями, приведены в таблице 5.4.1.