1. Исследование безопасности природных цеолитов

БАД серии ЛИТОВИТ в каталоге >>

Постановлением Совета Министров РСФСР № 344 от 01.08.86 года «О применении природных цеолитов в народном хозяйстве РСФСР», которое было подготовлено на основе проекта республиканской научно — технической программы «Опытные испытания и определение масштабов использования природных цеолитов в народном хозяйстве РСФСР», сформированной коллективом исполнителей подпрограммы «Цеолиты Сибири» совместно с отделом науки Госплана РСФСР, были определены конкретные задания для опытно — промышленных испытаний цеолитовых туфов. Одним из важнейших заданий, порученному министерству здравоохранения РСФСР, было подготовка заключения о степени безопасности при работе с цеолитами, при использовании цеолитов в пищевой и медицинской промышленности и, как конечный результат — выдачу соответствующих временных и постоянных разрешений, необходимых для разработки технических условий на разработку и производство конечных продуктов.

В этом же Постановлении министерству геологии РСФСР указано на необходимость форсировать геологические работы и отбор технологических проб из крупных проявлений Якутии, Бурятии, Приморского и других краев. В 1987 году на указанных месторождениях работали сотрудники институтов СО АН СССР и ДВНЦ.

В 1987-1988 годах институтами СО АН СССР было продолжено комплексное изучение твердых растворов ряда гейландит - клиноптилолит. Исследования структуры, особенностей, физико — химических свойств и влияния на них природы обменных катионов проводились всеми методами физико — химии твердого тела: рентгенографии, калориметрии, термогравиметрии, дилатометрии, ИК-, КР-, и ЯМР - спектроскопии и др.)

Особое внимание при разработке новых месторождений было обращено на минералогическое картирование, которое позволило выделить участки с высоким качеством цеолитов, а также исключало при добыче участки с нежелательными примесями (например, пласты, содержащие игольчатый цеолит - морденит). [12]

Исследования обоснования гигиенических регламентов пыли природных и синтетических цеолитов выполнялись в 1992 году на образцах цеолитов болгарского — «Белый пласт» и грузинского — «Хекордзула» месторождений.

Для гигиенической регламентации цеолитсодержащей пыли необходимо было определить ее способность активировать фагоциты, оказывать цитотоксическое воздействие на макрофаги, вызывать гемолиз каталитический и мутагенный эффекты. Первым этапом исследований биологического действия было выбрано определение характера активации макрофагов пылями исследуемых цеолитов. Эксперимент проводился по хемилюминесцентному ответу (ХЛ — ответу) суспензии перитонеальных макрофагов на введение исследуемой пыли.

В результате исследований выявлено, что для исследуемых цеолитов характерен быстрый тип хемилюминесценции, характеризующийся специфическим характером взаимодействия пылевых частиц с клеточной мембраной макрофагов, осуществляемым электростатически или за счет водородных связей. При таком типе хемилюминесценции интенсивность активации макрофагов может достигать величины, опасной для целостности клеточной мембраны. В результате такого воздействия происходит гибель основной массы макрофагов.

Высокая активирующая способность цеолитов находит свое подтверждение и в морфологических исследованиях. После интратрахеального введения цеолита указанных месторождений белым крысам на 18 сутки альвеолы легкого были полностью заменены сурфактантом. При интратрахеальном введении любой другой пыли (кремнезема или асбеста) альвеолы заполняются экссудатом, усиления продукции сурфактанта они не вызывают.

Цитогенетические эффекты пылей образцов исследовались в кратковременной культуре клеток крови человека.

Вывод: патологический эффект исследованных цеолитовых пылей Болгарского и Грузинского месторождений на организм не ограничивался только развитием фиброзного процесса, а также мутагенной активностью. [13]

При изучении механизма цитотоксического действия природного цеолита - клиноптилолита в 1984 году в МММ им. Н.И. Пирогова целью работы было определение степени токсичности клиноптилолита, выяснение механизма первичного взаимодействия его с клетками в системе in vitro и установление возможности фармакологической защиты клеток. В настоящей работе было проведено исследование влияния частиц природных цеолитов: клиноптилолита месторождения «Белый пласт», Караджальский округ, Болгария; морденита месторождения «Мясковец», Хасковский округ, Болгария; эрионита, месторождения «Pine Valley», США; на фагоцитирующие и нефагоцитирующие клетки.

Выделяют два типа повреждения клеток под действием пыли. Повреждение одного типа происходит при первичном контакте внешней цитоплазматической мембраны с пылевыми частицами, повреждение другого типа возникает после фагоцитоза пылинок и образования фаголизосомы. В последнем случае разрушению клеточных мембран способствуют также лизосомальные ферменты, входящие в цитоплазму.

Проведенные исследования показали, что природный цеолит - клиноптилолит является быстродействующим цитотоксическим агентом. Под его влиянием в течение первых минут происходят набухание и лизис фагоцитирующих клеток и эритроцитов. Следовательно, повреждение клеточных мембран в данном случае происходит уже при первичном контакте поверхности клетки с пылевой частицей и не связано с действием лизосомальных ферментов. [14]

Цитотоксичность образцов исследованного цеолита ослаблялась каталазой на 30 - 50%. Это можно объяснить тем, что КПТ, присоединяясь к клетке, не только активирует встроенные в мембрану ферменты, генерирующие активные формы кислорода, но и значительно ускоряет образование и (или) распад перекиси водорода, создавая тем самым на поверхности клетки высокую локальную концентрацию агрессивных продуктов, разрушающих мембрану.

Выводы:

1. Пылевидные частицы природного цеолита, обладают выраженной гемолитической активностью и цитотоксичностью в отношении макрофагов.
2. При взаимодействии клиноптилолита с фагоцитирующими клетками происходит быстрое и интенсивное продуцирование активных форм и соединений кислорода.
3. Катал а за защищает клетки (эритроциты и фагоциты) от повреждения клиноптилолитом.[14]

Изучение сравнительной медико-биологической характеристики биологического действия цеолитсодержащих туфов ряда месторождений Сибири и дальнего Востока: Лютогского, Шивыртуйского, Пегасского было продолжено в 1989 году МИ И им. Н.И. Пирогова. Для сравнения использовали образцы высокоцитотоксичного хризотил - асбеста (ХА) и лабораторный стандарт пыли кварца (Ст) низкой цитотоксичности. Исследовали цитотоксичность цеолитовой пыли по способности образовывать активные формы кислорода (АФК) и разрушать биологические мембраны клетки, а также фибриногенность по величине коллагенобразования в легких и степени развития фиброза по морфологическим данным.

Исследование параметра цитотоксичности исследуемых образцов в сравнении с высокотоксичным ХА и малотоксичным кварцем показало, что наибольшей активностью обладают туфы Лютогского месторождения. Однако, даже их цитотоксичность значительно ниже, чем ХА. Сделано заключение об умеренной степени токсичности исследованных образцов.

Исследование каталитической активности показало, что все образцы цеолитовых туфов обладали способностью инактивировать экзогенную Н₂O₂, разлагая ее нерадикальным путем до молекулярного кислорода и воды, т.е. обладают «каталазной» активностью. «Пероксидазная» активность выявлена в незначительной степени у лютогских туфов. Образование перекиси водорода в водной аэрируемой среде в присутствии частиц цеолитов не обнаружено.

Выводы:

1. Изученные образцы обладают фиброгенными свойствами и способностью вызывать воспалительные процессы в глубоких отделах легкого — альвеолах и терминальных бронхиолах.
2. Цеолитсодержащие туфы Пегасского, Лютогского и Шивыртуйского месторождений по своему биологическому действию отличаются как друг от друга, так и от кварца и хризотил — асбеста.
3. Цитотоксичность пылей указанных месторождений ниже, чем у кварца и хризотил — асбеста.
4. Гистоморфологические исследования показали, что патологический процесс, вызываемый пылями исследуемых образцов, можно характеризовать как экзогенный фиброзирующий альвеолит. [15]

ВНУТРИБРЮШИННОЕ ВВЕДЕНИЕ ЦЕОЛИТОВ

К 1988 году поданным отечественных и зарубежных авторов было известно, что в зависимости от структуры природные цеолиты могут обладать различной степени выраженности мутагенной и канцерогенной активностью. [16], [17], [18], [19], [20] В связи с этим в эксперименте на животных в 1988 году Саратовским НИИ сельской гигиены изучалось цитогенетическое действие цеолитов месторождений Хонгуруу, Холинского и Чугуевского.

Результаты анализа показали, что однократное внутрибрюшинное введение цеолитов исследуемых месторождений существенно не изменяет величины митотического индекса. Причем, если для образцов цеолитов Чугуевского и Холинского месторождений можно говорить лишь о тенденции увеличения числа клеток с абберациями такого рода, то цеолит месторождения Хонгуруу вызывал достоверное возрастание числа клеток с фрагментами. Процент клеток с абберациями хромосом всех типов (фрагменты, отставание хромосом, хромосомные и хроматоидные мосты) увеличиваются при введении цеолита Хонгуруу.

Вывод: при однократном внутрибрюшинном введении беспородным белым крысам в дозе 5 г/кг цеолита месторождения Хонгуруу выявлен цитогенетический эффект.

В связи с этим проведено изучение дозовой зависимости мутагенного действия указанного цеолита. Анализ количества полихроматофильных эритроцитов с микроядрами после введения цеолита месторождения Хонгуруу показал, что при внутрибрюшинном введении в дозах 5,0; 0,5; и 0,005 г/кг в костном мозге достоверно увеличивалось количество ретикулоицитов с микроядрами по сравнению с контролем.[21]

Выводы:

1. На основании анализа анателофазы хромосомного аппарата клеток костного мозга определено отношение цеолитов месторождений Хонгуруу, Холинского и Чугуевского к мутагенезу. При однократном внутрибрюшинном введении цеолита месторождения Хонгуруу в дозе 5 г/кг выявлен положительный цитогенетический эффект. При тех же условиях у цеолитов месторождений Холинское и Чугуевское мутагенного действия не обнаружено.
2. Методом анализа полихроматофильных эритроцитов с микроядрами при внутрибрюшинном введении цеолита месторождения Хонгуруу белым мышам в дозе 5,0; 0,5; 0,005 г/кг обнаружено слабое мутагенное действие, которое не зависело от дозы цеолита, а, как это часто бывает, зависело от природы мутагена. [21]

ВНУТРИПЛЕВРАЛЬНОЕ И ВНУТРИЖЕЛУДОЧНОЕ ВВЕДЕНИЕ

Параллельно с межведомственными исследованиями, проводимыми в рамках программы «Цеолиты России», цеолит Холинского месторождения изучался по заданию Комиссии по канцерогенным факторам при Минздраве России в двух независимых исследованиях при внутриплевральном и внутрижелудочном введениях экспериментальным животным в различных дозах. Исследования проводились в лаборатории природных канцерогенов НИИ канцерогенеза ОНЦ РАМН. Во всех экспериментах канцерогенная активность не обнаружена. [22]

Химический состав цеолитов, включающий присутствие всех известных химических элементов, обусловил проведение исследований на безопасность по допустимому уровню поступления ряда химических элементов в организм. Работы проводились, несмотря на достоверные доказательства, что цеолит не способен самопроизвольно «распоряжаться» составом химических элементов, что изменение состава (отдавать или забирать) происходит избирательно. Это доказательство важно, так как минеральный гомеостаз - это частная форма общей гомеостатической системы организма, нарушения которой отражаются на способности организма к адаптации в среде обитания. Минеральный гомеостаз организма обеспечивается подержанием на должном уровне концентрации различных химических элементов. Жизненная необходимость установлена практически для всех химических элементов, и все они должны присутствовать в строго определенном количестве. «Нет токсичных химических элементов, есть токсичные дозы» (Виноградов А. П.¹³). Регуляция концентраций химических элементов может осуществляться сокращением или избыточным поступлением (всасыванием) их в желудочно-кишечном тракте.

Анализ работ по поступлению ряда микроэлементов, считающихся токсичными, проводились различными организациями: СНИИГГиМС, НГМУ, Институт биохимии СО РАМН, ГУ НИИ питания РАМН, ТИГ ДВО РАН и другие.

Таблииа 2. Химические изменения цеолитовых туфов (пегасина) на «входе» и «выходе» у кур.

Таблица 3. Содержание микрокомпонентов в изученных пробах (в опытах с пегасином).

Таблица 4. Химический состав минеральных масс на «входе» и «выходе» у животных (лось).

Таблица 5. Химический состав минеральных масс на «входе» и «выходе» у животных (марал).

Вывод: поступление из цеолита в живой организм всех исследуемых микроэлементов находится в безопасных дозах.

______________________

13 Виноградов Александр Павлович - советский геохимик, организатор и директор Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) АН СССР, основатель и руководитель первой отечественной кафедры геохимии (в МГУ), вице-президент, академик АН СССР.