ТОКСИКОЛОГИЯ ДИОКСИНОВ

ТЕМА НОМЕРА

(продолжение, начало в № 2, 3)

В. Худолей

ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ДИОКСИНОВ В ОРГАНИЗМ И ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Учитывая широкий спектр заболеваний, причинно связанных с воздействием диокси нов и ДПС, в настоящем разделе целесообразно привести их сокращенный список из книги А.Шехтера “Dioxins and Health” (табл. 7).

В комментариях к этой таблице следует указать, что список перечисленных заболеваний не полон. Как отмечает С.С.Юфит, “он и не может быть полон, так же, как и список для больных СПИДом. В этом отношении журналистское прозвище диоксинов - “химический СПИД” правильно... От СПИДа нельзя умереть, а от заболеваний, которые обрушиваются на такого больного, умирают - увы! - 100%.”. Действительно, сердечно-сосудистая патология и злокачественные опухоли - это всем понятно (это две главные причины смертности населения в большинстве развитых стран), а вот другие названия болезней “не задевают так сильно”.

Нет, пожалуй, за исключением хлоракне, специфичных диоксиновых болезней, но спектр заболеваний у людей, подвергшихся воздействию диоксинов, широк и разнообразен, прежде всего потому, что нарушаются при этом все системы защиты организма. Действительно, воздействие диоксинов оказывает влияние на рост и регуляцию обмена веществ, размножение и развитие, восприимчивость к инфекционным заболеваниям.

В качестве примера следует привести такое, не часто упоминаемое (но распространенное у женщин детородного возраста) заболевание, как эндометриоз. Вот что написано в одном из проспектов Международного центра ассоциации эндометриоза (Милуоки, США, 1996): “Эндометриоз является озадачивающей болезнью... Название происходит от слова “эндометрий”, что означает ткань, находящуюся на внутренней стороне матки, которая ежемесячно нарастает и отбрасывается во время менструального цикла. При наличии эндометриоза эта ткань наблюдается в иных местах, вне матки. В таком случае она порождает повреждения, которые могут вызывать боль, привести к бесплодию и стать причиной еще и других нежелательных явлений. Наиболее обычным местом для развития эндометриоза является брюшная полость... Иногда это встречается на шрамах после операций на кишках, мочевом пузыре и внешних половых органах... наблюдается и вне брюшной полости, как в легких или на бедрах... Эндометриоз в общем не злокачественная, а нормальная ткань, хотя и на необычных местах. Однако следует указать на то, что установлено возрастающее число злокачественных явлений в связи с эндометриозом”. Количество подобных примеров не специфических заболеваний, которые наблюдаются при воздействии диоксинов, легко можно увеличить.

Необходимо еще раз отметить, что диоксины оказывают пагубное для здоровья воздействие даже в крайне низких дозах. Как было отмечено в материалах 3-ей Гражданской конференции “Время действовать”, проходившей в марте 1996 г. В Батон-Руж (Луизиана, США): “... некоторые повреждающие эффекты (диоксинов) проявляются при концентрациях, которые всего в 10 раз выше той величины, которую обнаруживают уже сегодня в организме обычных людей. Следовательно, мы очень близки к “предельной заправке” диоксинами, т.е. к такому их количеству в организме, которое приведет к опасному воздействию на здоровье”.

Таблица 7. 
Ввлияние диоксинов и диоксиноподобных соединений на здоровье человека

ЭМБРИОТОКСИЧНОСТЬ, ТЕРАТОГЕННОСТЬ И ВЛИЯНИЕ ДИОКСИНОВ НА РЕПРОДУКТИВНЫЕ ФУНКЦИИ

Выраженные нарушения репродуктивных функций при контакте с диоксинами и ДПС наблюдаются у многих видов подопытных животных - рыб, птиц, млекопитающих. Так, репродуктивная система обезьян оказалась исключительно чувствительной к самым малым ежедневным дозам диоксинов. Ученые установили заметное сокращение количества спермы у самцов, подвергшихся эксперименту, а также неспособность забеременеть или донашивать плод - у самок. Согласно расчетам, минимальная доза ТХДД, влияющая на репродуктивные способности человека, равна 20 пг/кг/день.

Таблица 8. 
Частота встречаемости аномалий беременности в различных районах Вьетнама (%%) (Фокин А.В., Коломиец А.Ф., 1985)

Примечание: Северный Вьетнам не подвергался “диоксиновой агрессии”

К отдаленным последствиям действия диоксинов и ДПС на организм человека относится потеря способности к воспроизводству. Датские исследователи пришли к выводу, что попадание ПХБ в мужской организм приводит к резкому уменьшению количества сперматозоидов. У рабочих, занятых в производстве ряда ДПС, отмечена импотенция, а у их жен повышенная частота выкидышей. Если в организме матери во время беременности присутствовало некоторое количество таких токсикантов, как ПХБ, то велика вероятность того, что ребенок будет иметь различные врожденные дефекты. Многие из них, не проявляясь в раннем возрасте, могут вызывать самые тяжелые последствия в будущем.

Тератогенные эффекты ТХДД обнаружены при его воздействии у крыс и мышей. В основном они характеризовались увеличением частоты случаев расщелин неба и образованием кист в почках, хотя эмбриотоксические эффекты преобладали над тератогенными и выражались в отеках подкожной клетчатки и кровоизлияниях. Пороки развития сердечно-сосудистой системы и почек, образование дополнительных ребер, изменения неба также отмечены у других видов животных. Необходимо отметить, что ПХДФ являются весьма мощными тератогенами и подобная их активность значительно превосходит эффекты ПХДД. Диоксины и фураны вызывают у макак-резусов кистозные поражения перидонта, а также характерную для болезни Юшо плоскоклеточную метаплазию амелобластов, окружающих непрорезавшиеся зубы.

В таблице 8 представлены сведения об аномалиях протекания беременности у женщин в различных районах Вьетнама, приведенные в одной из первых в научной литературе публикаций о последствиях воздействия диоксинов.

Эпидемиологические исследования в когорте женщин, проживающих на территории, подвергнутой химической бомбардировке Orange Agent во Вьетнаме, выявило достоверное увеличение случаев внутриутробной гибели плода (1,78%; в контроле 0,12%), а также пузырного заноса и развития хорионэпителиомы (4,54%; в контроле 0,38%). Обнаружено повышение частоты рождения детей с врожденными дефектами - пороки развития позвоночника (spina bifida), мозга (гидроцефалия и анэнцефалия), отсутствие конечностей, “заячья губа”, “волчья пасть” (1,46%; в контрольной группе 0,43%). В США у детей, рожденных в 1968-1980 гг., отцы которых принимали участие в войне в Индокитае (американские ветераны) и были подвергнуты воздействию “Оранжевого агента”, выявлена повышенная частота различной степени выраженности пороков развития. Вместе с тем, весьма разноречивы мнения об отдаленных последствиях аварии в Севезо. Проведенное в первые пять лет после катастрофы обследование свыше 15 тысяч детей, рожденных от женщин, подвергшихся воздействию диоксинов, не показало повышенного риска развития аномалий развития и уродств. Однако была установлена прямая корреляция между уровнем загрязнения почвы диоксинами и частотой врожденных аномалий. Так, в Севезо в зоне А (эпицентр взрыва) подобная патология зарегистрирована в 76,9, в зоне В (высокая степень загрязнения) - 57,6 и в зоне R (умеренная степень заражения территории) - 45,1 случаев на 1000 новорожденных.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ДИОКСИНОВ

Интенсивное изучение действия диоксинов в краткосрочных тест-системах показало, что ТХДД (как наиболее яркий и изученный диоксин) в весьма редких случаях является мутагеном (скорее всего, регистрация мутагенного эффекта обусловлена либо артефактом, либо высокими дозами диоксина, способного в таких условиях являться инициатором отдаленных биологических эффектов - мутагенности и канцерогенности). В стандартных тестах оценки ТХДД не обладает мутагенным эффектом, он не способен индуцировать мутагенез у бактерий, генные мутации у грызунов в опытах in vivo (на целостном организме) и in vitro (на отдельных культивируемых клетках), не активен в тесте на доминантные летали (мутации, приводящие к гибели на ранних стадиях развития) и лишь в единичных опытах он вызывает хромосомные нарушения in vitro (хоромосомные аберрации и сестринские хроматидные обмены). Вместе с тем, этот агент, несомненно, является генетически активным - он способен вызывать мутации у низших эукариотов (дрожжи, грибы), в культурах клеток мышиной лимфомы, повреждает клеточную ДНК, индуцирует трансформацию в клеточных культурах in vitro и тормозит межклеточные взаимодействия (т.е. мембранные связи между поверхностями клеток, определяющими, по современным представлениям, контролируемость роста). В многочисленных экспериментах на животных показано, что диоксины и ДПС являются провоцирующими агентами, т.е. способствующими возникновению различных заболеваний посредством не прямого повреждения генома, но путем влияния на процессы регуляции генов (эпигеномные эффекты), ответственных за нормальные функции.

По результатам краткосрочных тестов методом M.Waters построены профили генетической активности большинства ДПС. При этом в тест-системах с разными точками приложения (т.н. в специальной литературе end-points) произведено сравнение по логарифмической единице дозы (LDU) для низшей эффективной и высшей неэффективной доз (LED и HID соответственно). Несмотря на то, что объем информации для многих ДПС явно недостаточен, удалось установить ряд закономерностей, свидетельствующих об их непрямом генотоксическом эффекте, который, очевидно, в основном определяет их отдаленное генетически обусловленное действие (в частности, канцерогенез). Сущность этих закономерностей еще до конца не ясна и требует дальнейших исследований с помощью современных молекулярно-генетических методов.

ДИОКСИНЫ И РАК

Довольно много исследований выполнено по изучению канцерогенности ТХДД на животных. В большинстве из них установлено, что это соединение способно вызывать опухоли различных локализаций у крыс и мышей. Это плоскоклеточный рак твердого неба и языка, легкого, аденомы коры надпочечников, фолликулярно-клеточные аденомы и рак щитовидной железы у крыс, а также опухоли подкожной клетчатки, аденомы щитовидной железы и гепатоцеллюлярный рак у мышей. Выраженность канцерогенных эффектов зависела от линии использованных животных. На основании анализа многочисленных экспериментов эксперты МАИР признали убедительными доказательства канцерогенности ТХДД для животных. В исследованиях последних лет было твердо установлено, что ТХДД является промотором печеночного канцерогенеза. Канцерогенны для животных и другие диоксины, и ДПС-ПХБ, ПВХ, и др.

Вопрос о том, являются ли диоксины причиной онкологических заболеваний у человека был окончательно решен относительно недавно - в феврале 1997 г. на специальном заседании экспертов-онкологов МАИР. При первом экспертном рассмотрении в 1977 г. ТХДД был признан канцерогеном группы 2Б, т.е. имеющиеся к тому времени сведения позволили рассматривать ТХДД лишь как “возможный канцероген для человека”. В 1995 году новая экспертная группа МАИР произвела первую переоценку канцерогенности диоксинов и пришла к выводу, что появились новые достоверные доказательства, позволяющие перевести ТХДД в группу более высокой опасности - 2А, т.е. “вероятных канцерогенов для человека”. Последующая переоценка была вызвана буквально лавиной сообщений о результатах исследований канцерогенной опасности диоксинов и новыми достижениями в фундаментальных биологических дисциплинах, позволяющими раскрыть механизмы действия диоксинов. Имеющиеся данные свидетельствуют о подъеме уровня заболеваемости раком органов респираторного тракта, пищеварительной системы и других локализаций у рабочих хлорных производств. Одно из первых серьезных исследований этого вопроса было проведено на группе рабочих, занятых на производстве гербицида 2,4,5-Т, после взрыва в 1953 году на одном из таких предприятий фирмы BASF. Анализируя последствия этого инцидента, немецкий ученый Ф.Роландер представил результаты изучения здоровья рабочих компании BASF, пострадавших от взрыва: уровень заболеваемости раком дыхательных путей и пищеварительной системы оказался выше, чем в контрольной группе рабочих. Исследование, проведенное Национальным институтом профессиональных заболеваний в Цинциннати, показало, что среди рабочих, занятых на производстве ПХБ, более чем в два раза возросла смертность в результате опухолей мозга и в четыре раза от рака кожи. Когортные исследования рабочих из США и Германии, имевших контакт с трихлорфенолом, показали повышение смертности от рака желудка, легких, предстательной железы, кишечника, а также от сарком мягких тканей и лейкозов в 5-16,5 раз. Исследованиями, проведенными в Швеции по методу “случай-контроль” среди рабочих, подвергавшихся профессиональному воздействию феноксигербицидов и хлорфенолов, установлено 2-7-кратное повышение частоты опухолей носовой полости, 4-5-кратное - лимфом и 5-6-кратное - сарком мягких тканей. Следует указать на весьма впечатляющие исследования ученых из Миланского университета по изучению частоты злокачественных новообразований у жителей района Севезо. После имевшей место катастрофы прошло достаточно много времени, чтобы проявились канцерогенные свойства диоксина. Под наблюдением было 37000 людей, проживавших близ Севезо, и у них зарегистрирован 891 случай рака, что гораздо выше, чем в остальной популяции жителей Италии. Важно отметить, что в основном наблюдались злокачественные опухоли половой сферы, желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, а также новообразования молочной железы. Особенно важно отметить значительное превышение ожидаемой частоты специфических опухолей. Так, в зоне А, т.е. среди 750 жителей, проживавших непосредственно в эпицентре взрыва (территория в 115 га с высоким уровнем загрязнения - до 50 мкг/кв.м) статистически достоверного увеличения не обнаружено. Однако в зоне В (5000 человек, 225 га, умеренное загрязнение - 15 мкг/кв.м) выявлены: у женщин - болезнь Ходжонкина (2 случая, относительный риск - 6,5), миеломная болезнь - 4 случая (относительный риск - 6,6); у мужчин - рак прямой кишки - 7 случаев (относительный риск 1,4-6,2), рак плевры - 3 случая (относительный риск 5.3), лейкоз 7 случаев (относительный риск - 3,1). В близлежащем районе - зоне R (30 тысяч жителей, 1400 га, загрязнение территории до 5 мкг/кв.м.) среди мужчин отмечено 4 случая саркомы мягких тканей (относительный риск - 2,1). Вместе с тем эксперты МАИР на основании весьма детального анализа имеющихся эпидемиологических данных (исследования, проведенные по традиционной описательной эпидемиологии, когортный анализ и по методу «случай-контроль») признали неадекватными результаты эпидемиологических исследований, так как невозможно было исключить возможную роль иных, чем диоксины, агентов и, таким образом, квалифицировали диоксины (ТХДД) как агенты, обладающие высокой вероятностью вызывать рак у человека. Тем не менее, при общем заключении, основанном на суммарном анализе всех имеющихся сведений, ТХДД был отнесен к группе безусловных канцерогенов для человека.

В отличие от большинства других факторов группы 1, имеющих убедительные свидетельства канцерогенности в эпидемиологических исследованиях, при комплексной экспертной оценке ТХДД приняты во внимание также следующие «механистические представления»: — ТХДД вызывает опухоли различных локализаций у разных линий лабораторных животных (грызунов), причем его канцерогенный эффект обусловлен связыванием с Аh-рецептором; Аh-рецептор представляет собой в эволюционном плане высококонсервативную структуру, осуществляющую одними и теми же путями (механизмами) одинаковые функции у человека и животных. Вызванная ТХДД генная экспрессия выражается в индукции цитохромов СYР1А1 и СYР1А2, что также опосредовано вовлечением в процесс Аh-рецептора; — концентрации ТХДД в тканях людей, подвергавшихся воздействию диоксинов и относящихся к группе высокого канцерогенного риска, сходны с теми, что определяются в тканях грызунов, обработанных диоксинами в дозозависимых экспериментах.

О правомочности таких «механистических представлений» свидетельствуют и «поддерживающие» данные, полученные в наблюдениях на людях и экспериментах на животных (сведения по кинетике и биотрансформации, влияние на процессы онтогенеза и репродуктивные функции, установление факта непрямого генотоксического действия диоксинов).

Принимая во внимание все сказанное, не может не вызывать тревогу специалистов (и не только онкоэпидемиологов тот факт, что обнаруживаемое сегодня содержание диоксинов в организме «среднего» американца или вьетнамца, жителя Центральной России или Северной Италии, может приводить к риску заболевания злокачественной опухолью, оцениваемому как 1 на 10000 или даже 1 на 1000. Это в 100-1000 раз выше, чем «приемлемый» уровень риска развития рака, который равен 1 на 1000000 (т.е. смерть одного человека из миллиона людей, доживших до 70 лет).

Эксперты МАИР оценили канцерогенный риск всех 12 СОЗ. В группу З (неклассифицируемые на основании существующих сегодня данных) отнесены ПХДФ, алдрин, диэлдрин, гептахлор, эндрин. ДДТ, хлордан, токсафен, мирекс и гексахлорбензол вошли в группу 2Б (возможные канцерогены для человека), а в группу 2А (весьма вероятные канцерогены) включены ПХБ. К группе 1 (безусловные канцерогены для человека, их на сегодня насчитывается 75) отнесен лишь ТХДД (табл. 9).

Таблица 9. 
Оценка канцерогенного риска для человека «грязной дюжины» СОЗ

Следует также отметить, что для большинства СОЗ имеются убедительные доказательства их концерогенности для животных, кроме того, они обладают промотирующей активностью. Принимая во внимание длительность латентного периода развития отсроченность возникновения рака от момента контакта с канцерогеном, а также повсеместность распространения СОЗ (в том числе, и главным образом, диоксинов) в окружающей среде и нынешние уровни их воздействия на население, есть основания полагать, что эти соединения СОЗ представляют существенный потенциальный канцерогенный риск для людей.

Автор искренне признателен профессору, доктору медицинских наук Георгию Александровичу Пиванову (Санкт-Петербург) и профессору, доктору химических наук Сергею Самойловичу Юфиту (Москва) за полезные советы в ходе работы над этой лекцией и критические замечания, устранение которых существенно улучшило изложение материала.