Экотоксикологические свойства нитратов,нитритов и нитрозоаминов

Основными источниками образования диоксинов являются предприятия химической, электротехнической, лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности и цветной металлургии, то есть те предприятия, где в производственном цикле используются хлорорганический синтез, сжигание хлорорганических соединений, процессы хлорирования при отбеливании целлюлозы в целлюлозно-бумажной промышленности, получение металлов из их хлоридов при высокотемпературных процессах. Большое количество диоксинов поступает в атмосферу при производстве тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, работающих на угле, дизельном топливе, мазуте, а также при сжигании бытового и промышленного мусора на мусороперерабатывающих предприятиях. Значительный вклад в загрязнение окружающей среды диоксинами вносят выбросы автотранспорта. В последние десятилетия диоксин и диоксинсодержащие экотоксиканты непрерывно синтезируются человечеством во все возрастающих масштабах, попадают в природную среду и накапливаются в ней.

Воздействию диоксинов подвергается почти любой житель города, потому что, наряду с целлюлозно-бумажными комбинатами, источниками диоксинов являются такие объекты как мусоросжигательные заводы, дизельное топливо, ТЭЦ, работающие на угле с примесями хлора, деревообрабатывающие предприятия, горящие свалки, питьевая вода, в которую диоксины попадают при хлорировании. Правда, диоксин был обнаружен и в мумиях жителей Гренландии, умерших за многие сотни лет до начала индустриальной революции. Этот факт дает основание полагать, что диоксины образовывались не только в индустриальную эру при определенных видах химического синтеза, но и значительно раньше при любых процессах горения, хотя и не в таких масштабах как в последние 200 лет. Накоплению диоксинов в окружающей природной среде способствовали аварии на крупных промышленных предприятиях США (1949 г.), ФРГ (1953 г.), Голландии (1963 г.), аварии в Севезо (1976 г.), в Уфе (1992 г.), однако особо крупные зоны заражения до сих пор имеются во Вьетнаме.

Диоксины могут поступать в организм человека всеми возможными путями: через желудочно-кишечный тракт с зараженной пищей и водой, через неповрежденную и поврежденную кожу, ингаляционно с частицами аэрозолей, через открытые слизистые оболочки и пр.; трансплацентарно и с молоком матери передаются плоду и ребенку. Эти ксенобиотики обладают выраженной способностью к материальной кумуляции: период полувыведения ТХДД из организма человека составляет от 5,8 до 32,5 лет, в среднем — 7,4 года. Расчетная средняя смертельная доза диоксина при однократном поступлении в организм человека составляет приблизительно 50 мкг/кг массы тела, минимальная действующая доза — ориентировочно 0,1 мкг/кг 
Основным принятым показателем токсичности диоксинов служит их онкотоксичность, выражаемая в долях от наиболее токсичного из всех синтетических веществ - 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксина (ТХДД).

В природе диоксины испаряются с поверхности достаточно медленно. Они постепенно переходят в органическую фазу почвы или воды, мигрируют в виде комплексов с органическими веществами и включаются в пищевые цепи.  
Долгое время негативное воздействие диоксинов на живое вещество оставалось незамеченным, так как, эти соединения, не являясь целевыми продуктами человеческой деятельности, присутствуют в продукции или отходах многочисленных технологий в виде микропримесей. Однако все диоксины обладают высокой биологической активностью. Попадая в живые организмы, диоксины не выводятся и, накапливаясь в организме, влияют на важные биохимические процессы. Особенно подвержены поражающему действию диоксинов женщины и дети.

Главная опасность диоксинов в их влиянии на иммуноферментную систему человека. Подавляя иммунную систему, диоксины усиливают действие радиации, аллергенов, токсинов, провоцируют развитие онкологических заболеваний, болезней крови и кроветворной системы, эндокринной системы, врожденных уродств. Изменения передаются по наследству. Накапливаясь в организме человека и животных, диоксины вызывают, в основном, отдаленные эффекты: онкологические заболевания, нарушение развития, репродуктивные и иммунологические расстройства, эндокринные нарушения, которые в совокупности обозначают как «диоксиновую патологию».

в начало страницы

Диоксиновая патология

Биологической основой ответов организма на воздействие факторов окружающей среды  являются реакции, определяемые наследственными  задатками (генотипом) и последствиями  их проявления на фоне филогенетического (адаптационные возможности) и онтогенетического (индивидуального) опыта организма. Генетическое разнообразие населения, вариабельность и полиморфизм признаков  обусловливают многообразие ответных реакций и последующих изменений  здоровья. Закономерности взаимодействия организма и популяций с факторами  окружающей среды и проявление обусловленных  наследственностью реакций принято  рассматривать как эколого-генетические эффекты (Brewer G.J. – 1971; Порошенко Г.Г. – 1982; Дубинин Н.П. – 1985; Порошенко Г.Г., Абилев С.К. – 1988; Бочков Н.П., Чеботарев А.Н. – 1989; Бочков Н.П.– 2001).

Каскадный характер реакций, участвующих в  реализации биологических свойств  диоксинов, и чрезвычайная широта индивидуальной вариабельности наблюдаемых эффектов, особенно соматических проявлений отдаленных медицинских последствий, предполагают вовлечение в ответы организма нескольких общебиологических механизмов. Это системы жизнеобеспечения, системы поддержания клеточного гомеостаза, контроля клеточного цикла и т. п. Поскольку в реализации этих механизмов участвуют как генетические, так и эпигенетические события, без анализа реакции генетических структур на воздействие диоксинсодержащих экотоксикантов (ДСЭ) и последующих системных событий невозможно судить о патогенезе отдаленных медицинских последствий.

Масштабный  цикл исследований совместно со специалистами  Российско-Вьетнамского тропического научно-исследовательского и технологического центра в Социалистической республике Вьетнам был направлен на получение  фактических данных о вероятных причинах возникновения и развития отделенных медицинских последствий; механизмах различий в индивидуальной чувствительности людей к индуцирующим воздействиям (на фоне экспозиции оранжевого агента/ экосистемных диоксинсодержащих экотоксикологических факторов); об особенностях последующих реакций, участвующих в формировании и развитии диоксиновой патологии. Выявленные в экспериментах на животных свидетельства тератогенных свойств диоксинов и полихлорированных бифенилов (ПХБ) (Courtney K.D. – 1976; McConnel R. et al – 1980; Cheung M.O. et al – 1981; Abbott B.D. et al – 1994) стали очевидным аргументом в пользу необходимости проведения таких исследований среди нескольких поколений жителей загрязненных диоксинами районов Вьетнама. Наиболее серьезные последствия экспозиции диоксинов могут выражаться не только в появлении и развитии отклонений гомеостаза и здоровья живущих людей, но и в ухудшении показателей здоровья вновь рождающихся поколений. Экспериментальные исследования, выполненные на лабораторных животных, продемонстрировали отклонения закладки различных систем органов в развивающихся организмах в условиях интоксикации диоксином.

Получены  уникальные научные данные, не имеющие  аналогов в мировой науке. Установлено  наличие у людей отдаленных медицинских  последствий в виде многообразных  проявлений нарушений здоровья. Совокупность таких ;проявлений впервые в научной литературе определена, как диоксиновая патология (болезнь). [Румак и др., 1998; Софронов и др., 2001; 2003]. Разработаны научные основы и методология выявления диоксиновой патологии. 
Одной из составляющих диоксиновой патологии являются эколого-генетические последствия, для которых характерны функциональные нарушения процессов репродукции, субклеточные изменения с дестабилизацией хроматина, структурными и функциональными аномалиями генетического и ядерного аппарата в клетках разных тканей.

Экологенетические проявления диоксиновой патологии включают в себя:

• повышенный уровень нестабильности генома;
• изменение чувствительности клеток к воздействию других факторов риска;
• проявления индивидуальной предрасположенности, определеяющей изменения гомеостаза;
• зависимость между генотипическими особенностями системы метаболизма и детоксикации ксенобиотиков и частотой нарушений развития за счет.

Проведенные во Вьетнаме исследования показали, что  в случае загрязнения территорий диоксинсодержащими экотоксикантами, вызывающими полиморфные многоуровневые нарушения гомеостаза, необходимо использовать новые подходы к анализу и оценке последствий экспозиции. Очевидно, что решение вопросов о генетических последствиях воздействия диоксинсодержащих экотоксикантов требует длительных исследований генетического здоровья населения Вьетнама. Эта проблема подразумевает планомерное долгосрочное исследование различных групп населения с применением различных методов.

в начало страницы

Методология выявления диоксиновой патологии

Изучение  современного состояния проблемы «Диоксины и здоровье человека» в сочетании с многолетними исследованиями медицинских и экологических последствий применения оранжевого агента во Вьетнаме позволили выявить и охарактеризовать основные опасности, которые несет здоровью человека загрязнение окружающей среды диоксинами и диоксинсодержащими экотоксикантами.  
Опасность диоксинов для здоровья человека определяется их принадлежностью к особому классу высоко токсичных персистентных политропных гормоноподобных дисрегуляторных и дизадаптогенных суперэкотоксикантов. Результаты комплексных многоуровневых экотоксикологических, эколого-эпидемиологических, эколого-генетических, клинических и клинико-лабораторных исследований представительных выборок различных половозрастных когорт крестьян и ветеранов войны во Вьетнаме показали высокую медицинскую и социальную значимость прямых контактов населения с оранжевым агентом / диоксинами и/или проживания на обработанных им территориях, как для военного, так и для первых послевоенных поколений. Сегодня получены всесторонние характеристики множественных полиморфных изменений состояния здоровья и гомеостаза у экспонированного населения. Собраны и представлены наблюдения о значимом влиянии многих внешних и гено/фенотипических факторов на патогенез диоксиновой интоксикации. Эти новые знания, в совокупности с отсутствием эффективных способов предупреждения последствий воздействия диоксинов и диоксинсодержащих экотоксикантов на здоровье человека подтвердили актуальность новых для науки и общества медицинской и социальной проблем выявления и ликвидации отдаленных медико-биологических последствий экспозиции людей этими соединениями.

Установленное несоответствие существующих методологий  оценки и прогнозирования фактической  опасности диоксинов и диоксинсодержащих экотоксикантов для здоровья человека в реальных ситуациях потребовало разработки, обоснования и апробации более адекватных подходов к решению этих задач. Современные фундаментальные и научно-практические исследования позволили сформировать новые подходы к решению проблемы. Они включают:

• исследование диагностируемых медицинских  последствий воздействий диоксинов и диоксинсодержащих экотоксикантов, как новой самостоятельной нозологии – диоксиновой патологии, представляющей совокупность этиопатогенетически общих функциональных, клинических и морфологических ответов различных систем организма на экспозицию;  
• концепцию экосистемной опасности диоксинов и понятие «экосистемный диоксинсодержащий экотоксикологический фактор» для характеристики комплексного воздействия суперэкотоксикантов с этиопатогенетически значимыми токсикологическими, экологическими, медико-биологическими и медико-социальными слагаемыми данной экотоксикологической ситуации; 
• методологию феноменологического подхода к системному типологическому анализу комплексных диоксинсодержащих воздействий окружающей среды и множественных полиморфных ответов организма, наблюдаемых в данной ситуации; 
• концепцию индивидуального риска в экологической токсикологии и алгоритмы выявления, характеристики и идентификации соматических и эколого-генетических последствий диоксиновой интоксикации на уровне популяции и индивидуума. 
 
Эти новые научные взгляды позволяют:  
• проводить оценку и прогнозирование фактической опасности диоксинов и диоксинсодержащих экотоксикантов для здоровья человека на уровне популяции и индивидуума; 
• вести поиск эффективных средств и способов защиты окружающей среды и здоровья населения от этих соединений и других политропных суперэкотоксикантов; 
• создают предпосылки для успешной реализации государственных программ по обеспечению химической, экологической и биологической безопасности населения. 
Возможность широкого практического внедрения сформированных подходов обеспечивают разработанные алгоритмы исследования соматических и эколого-генетических последствий развития диоксиновой патологии. Они включают наборы приемов и методов, которые позволяют проводить: 
• поэтапное снижение неопределенности эпидемиологических характеристик экспозиции и эффектов на основе изучения их ситуационно, экотоксикологически и биологически обусловленных взаимоотношений; 
• специализированное исследование причинно-следственных связей между показателями наблюдаемых изменений здоровья людей и экспозиции диоксинами с привлечением данных междисциплинарных исследований системы «диоксины– окружающая среда –здоровье человека».

Проведенные исследования показали, что предлагаемая методология исследований диоксиновой патологии открывает перспективы изучения здоровья каждого индивидуума, оценки состояния здоровья населения конкретного региона, проведения сравнительного анализа здоровья в динамике поколений, определения путей профилактики, предупреждения и минимизации медицинских последствий экспозиции населения диоксинами и диоксинсодержащих экотоксикантов. Успешная многолетняя апробация этой методологии во Вьетнаме открыла перспективы создания целевых профилактических и терапевтических мероприятий по защите здоровья человека от диоксинов и диоксинсодержащих экотоксикантов на всех стадиях развития диоксиновой патологии

в начало страницы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нитраты, нитриты, нитрозамины

Нитраты — соли азотной кислоты, устаревшее название селитры, в настоящее время термин используется преимущественно как название для удобрений в сельском хозяйстве. Они не относятся к ядовитым веществам, но представляют опасность тем, что из них образуются нитриты — соли азотистой кислоты. Именно нитриты могут оказывать токсическое действие на человека, как прямое, так и опосредованное, через образование других вредных веществ, например, нитрозаминов.

Нитраты и другие азотсодержащие соединения (нитриты, нитрозамины) накапливаются в сельскохозяйственной продукции выше допустимых уровней при различных нарушениях технологии выращивания сельскохозяйственной продукции (несоблюдение регламента использования азотных, комплексных и органических удобрений, а также при выращивании на полях орошения). Чрезмерное накопление нитратов не только прямо опасно для здоровья потребителя, но и снижает в продовольственном сырье содержание витаминов, углеводов, аминокислот, изменяя минеральный состав продукции.

Распространено заблуждение, что появление нитратов в сельскохозяйственной продукции связано только с избыточным применением нитратов в качестве удобрений. Как правило, это не так. Основной причиной появления нитратов в растительном сырье является собственный  метаболизм растений, а также микроорганизмов  почвы, усваивающих азот. Продуктами такого метаболизма в т. ч. являются нитраты.

Однако и деятельность человека имеет большое значение для накопления нитратов в сельскохозяйственной продукции. Так, неправильное (по срокам и количеству) внесение удобрений, несоблюдение условий хранения ведут к повышению  концентрации нитратов в продукте.

Нитриты в окружающей среде представлены мало, и в пищевых продуктах они появляются за счет искусственного внесения их в виде пищевых добавок, или они образуются из нитратов при хранении и приготовлении продуктов.