Введение

Воздействие пестицидов на человека имеет разные характеристики в зависимости от того, происходит ли оно во время промышленного производства или при использовании (таблица 1). Состав коммерческих продуктов (путем смешивания активных ингредиентов с другими формообразователями) имеет некоторые характеристики воздействия, общие с использованием пестицидов в сельском хозяйстве. На самом деле, поскольку рецептурой обычно занимаются небольшие предприятия, производящие множество различных продуктов в последовательных операциях, рабочие подвергаются воздействию каждого из нескольких пестицидов в течение короткого времени. В здравоохранении и сельском хозяйстве использование различных соединений обычно является правилом, хотя в некоторых конкретных случаях (например, в программах дефолиации хлопка или в программах борьбы с малярией) может использоваться один и тот же продукт.

Таблица 1. Сравнение характеристик воздействия при производстве и использовании пестицидов

Источник: ВОЗ, 1982а, с изменениями.

Измерение биологических индикаторов воздействия особенно полезно для пользователей пестицидов, где обычные методы оценки воздействия посредством мониторинга окружающего воздуха едва ли применимы. Большинство пестицидов являются жирорастворимыми веществами, проникающими через кожу. Наличие чрескожной (кожной) абсорбции делает использование биологических индикаторов очень важным при оценке уровня воздействия в этих обстоятельствах.

Фосфорорганические инсектициды

Биологические показатели эффекта:

Холинэстеразы являются целевыми ферментами, ответственными за токсичность фосфорорганических (ФОС) видов насекомых и млекопитающих. В организме человека существует два основных типа холинэстераз: ацетилхолинэстераза (АХЭ) и холинэстераза плазмы (ХЭП). ОП вызывает токсические эффекты у человека за счет ингибирования синаптической ацетилхолинэстеразы в нервной системе. Ацетилхолинэстераза также присутствует в эритроцитах, где ее функция неизвестна. Плазменная холинэстераза — это общий термин, охватывающий неоднородную группу ферментов, присутствующих в глиальных клетках, плазме, печени и некоторых других органах. PCHE ингибируется OP, но его ингибирование не вызывает известных функциональных нарушений.

Ингибирование активности ACHE и PCHE в крови сильно коррелирует с интенсивностью и продолжительностью воздействия OP. ACHE крови, будучи такой же молекулярной мишенью, что и ответственная за острую токсичность OP в нервной системе, является более специфичным индикатором, чем PCHE. Однако чувствительность ACHE и PCHE крови к ингибированию OP различается среди отдельных соединений OP: при одной и той же концентрации в крови одни ингибируют больше ACHE, а другие больше PCHE.

Между активностью АХЭ в крови и клиническими признаками острой токсичности существует разумная корреляция (таблица 2). Корреляция, как правило, лучше, поскольку скорость ингибирования выше. Когда торможение происходит медленно, как при хроническом низкоуровневом воздействии, корреляция с болезнью может быть слабой или полностью отсутствовать. Следует отметить, что ингибирование ACHE в крови не является предиктором хронических или отсроченных эффектов.

Таблица 2. Тяжесть и прогноз острой токсичности ОП при различных уровнях ингибирования АКГЭ

Вариации активности ACHE и PCHE наблюдались у здоровых людей и при определенных физиопатологических состояниях (таблица 3). Таким образом, чувствительность этих тестов при мониторинге воздействия OP можно повысить, приняв в качестве эталона отдельные значения до воздействия. Активность холинэстеразы после воздействия затем сравнивают с индивидуальными исходными значениями. Референтные значения активности холинэстеразы в популяции следует использовать только в том случае, если уровни холинэстеразы до воздействия неизвестны (таблица 4).

Таблица 3. Вариации активности ACHE и PCHE у здоровых людей и при отдельных физиопатологических состояниях

¹ Источник: Augustinsson 1955 и Gage 1967.

Таблица 4. Активность холинэстеразы у здоровых людей без воздействия ФОС, измеренная выбранными методами

* средний результат, ± стандартное отклонение.
Источник: ¹ Законы 1991 года.    ² Альчини и др. 1988 год.

Образцы крови желательно брать в течение двух часов после воздействия. Венопункция предпочтительнее забора капиллярной крови из пальца или мочки уха, поскольку место забора крови может быть загрязнено пестицидами, оставшимися на коже подвергшихся воздействию субъектов. Рекомендуется три последовательных образца для установления нормального базового уровня для каждого рабочего до воздействия (ВОЗ, 1982b).

Существует несколько аналитических методов для определения ACHE и PCHE в крови. По мнению ВОЗ, эталонным методом должен служить спектрофотометрический метод Эллмана (Ellman et al., 1961).

Биологические показатели воздействия.

Определение в моче метаболитов, полученных из алкилфосфатной части молекулы ФОС, или остатков, образующихся в результате гидролиза связи Р-Х (рис. 1), использовалось для мониторинга воздействия ФОС.

Рисунок 1. Гидролиз инсектицидов ФОС

Алкилфосфатные метаболиты.

Метаболиты алкилфосфатов, обнаруживаемые в моче, и основное исходное соединение, из которого они могут происходить, перечислены в таблице 5. Алкилфосфаты в моче являются чувствительными индикаторами воздействия соединений ФОС: экскреция этих метаболитов с мочой обычно обнаруживается при уровне воздействия ингибирование холинэстеразы плазмы или эритроцитов невозможно. Экскреция алкилфосфатов с мочой была измерена при различных условиях воздействия и для различных соединений ФОС (таблица 6). Существование взаимосвязи между наружными дозами ОП и концентрацией алкилфосфатов в моче было установлено в нескольких исследованиях. В некоторых исследованиях также была продемонстрирована значительная взаимосвязь между активностью холинэстеразы и уровнями алкилфосфатов в моче.

Таблица 5. Алкилфосфаты, обнаруживаемые в моче как метаболиты пестицидов ФОС

Таблица 6. Примеры уровней алкилфосфатов в моче, измеренных в различных условиях воздействия ОП

¹ Сокращения см. в таблице 27.12 [BMO12TE].
² Диллон и Хо 1987.
³ Рихтер 1993
⁴ Ван Ситтер и Дюма, 1990.

 Алкилфосфаты обычно выводятся с мочой в течение короткого времени. Образцы, собранные вскоре после окончания рабочего дня, пригодны для определения метаболитов.

Измерение алкилфосфатов в моче требует довольно сложного аналитического метода, основанного на дериватизации соединений и обнаружении с помощью газожидкостной хроматографии (Shafik et al., 1973a; Reid and Watts, 1981).

Гидролитические остатки.

p-Нитрофенол (PNP) является фенольным метаболитом паратиона, метилпаратиона и этилпаратиона, EPN. Измерение PNP в моче (Cranmer 1970) широко используется и доказало свою эффективность при оценке воздействия паратиона. Мочевой PNP хорошо коррелирует с поглощенной дозой паратиона. При уровне ПНП в моче до 2 мг/л абсорбция паратиона не вызывает симптомов, и наблюдается незначительное снижение активности холинэстеразы или его отсутствие. Экскреция PNP происходит быстро, и уровни PNP в моче становятся незначительными через 48 часов после воздействия. Таким образом, образцы мочи следует собирать вскоре после воздействия.

карбаматы

Биологические показатели эффекта.

Карбаматные пестициды включают инсектициды, фунгициды и гербициды. Токсичность инсектицидных карбаматов обусловлена ​​ингибированием синаптической ACHE, в то время как гербицидные и фунгицидные карбаматы имеют другие механизмы токсичности. Таким образом, с помощью анализа активности холинэстеразы в эритроцитах (ACHE) или плазме (PCHE) можно контролировать только воздействие карбаматных инсектицидов. ACHE обычно более чувствителен к ингибиторам карбамата, чем PCHE. Холинергические симптомы обычно наблюдались у рабочих, подвергшихся воздействию карбамата, с активностью АХЭ в крови ниже 70% от индивидуального исходного уровня (ВОЗ, 1982а).

Ингибирование холинэстераз карбаматами быстро обратимо. Следовательно, могут быть получены ложноотрицательные результаты, если между экспозицией и биологическим отбором проб или между отбором проб и анализом прошло слишком много времени. Во избежание таких проблем рекомендуется собирать образцы крови и анализировать их в течение четырех часов после воздействия. Предпочтение следует отдавать аналитическим методам, позволяющим определять активность холинэстеразы сразу после забора крови, как это обсуждалось для фосфорорганических соединений.

Биологические показатели воздействия.

Измерение экскреции метаболитов карбамата с мочой в качестве метода мониторинга воздействия на человека до сих пор применялось только к нескольким соединениям и в ограниченных исследованиях. В таблице 7 приведены соответствующие данные. Поскольку карбаматы быстро выводятся с мочой, образцы, собранные вскоре после прекращения воздействия, подходят для определения метаболитов. Аналитические методы измерения метаболитов карбамата в моче были описаны Dawson et al. (1964); DeBernardinis and Wargin (1982) и Verberk et al. (1990).

Таблица 7. Уровни метаболитов карбамата в моче, измеренные в полевых исследованиях

¹ Иногда сообщалось о системных отравлениях.
² 2-диметиламино-4-гидрокси-5,6-диметилпиримидин.
³ 2-метиламино-4-гидрокси-5,6-диметилпиримидин.
х = стандартное отклонение.

Дитиокарбаматы

Биологические показатели воздействия.

Дитиокарбаматы (ДТК) представляют собой широко используемые фунгициды, химически сгруппированные в три класса: тиурамы, диметилдитиокарбаматы и этилен-бис-дитиокарбаматы.

Сероуглерод (CS₂) и его основной метаболит 2-тиотиазолидин-4-карбоновая кислота (ТТКА) являются метаболитами, общими почти для всех ДТК. Значительное увеличение концентрации этих соединений в моче наблюдалось при различных условиях воздействия и для различных пестицидов DTC. Этилентиомочевина (ЭТУ) является важным метаболитом этилен-бис-дитиокарбаматов в моче. Он также может присутствовать в качестве примеси в рыночных рецептурах. Поскольку было установлено, что ETU является тератогенным и канцерогенным веществом для крыс и других видов и связан с токсичностью для щитовидной железы, его широко применяют для мониторинга воздействия этилен-бис-дитиокарбамата. ETU не является специфичным для соединения, поскольку он может быть получен из манеба, манкоцеба или цинеба.

Измерение металлов, присутствующих в DTC, было предложено в качестве альтернативного подхода к мониторингу воздействия DTC. У рабочих, подвергшихся воздействию манкоцеба, наблюдалось повышенное выделение марганца с мочой (таблица 8).

Таблица 8. Уровни метаболитов дитиокарбамата в моче, измеренные в полевых исследованиях

* Средний результат согласно Maroni et al. 1992.
¹ TTCA = 2-тиотиазолидин-4-карбоновая кислота.
² ETU = тиомочевина этилена.

 CS₂, TTCA и марганец обычно обнаруживаются в моче не подвергшихся воздействию субъектов. Таким образом, рекомендуется измерение уровня этих соединений в моче до воздействия. Образцы мочи следует собирать утром после прекращения воздействия. Аналитические методы измерения CS₂, TTCA и ETU были описаны Maroni et al. (1992).

Синтетические пиретроиды

Биологические показатели воздействия.

Синтетические пиретроиды — это инсектициды, подобные природным пиретринам. Мочевые метаболиты, подходящие для применения в биологическом мониторинге воздействия, были идентифицированы в ходе исследований с участием добровольцев. Кислый метаболит 3-(2,2'-дихлорвинил)-2,2'-диметилциклопропанкарбоновая кислота (Cl₂CA) выводится как субъектами, которым перорально вводили перметрин и циперметрин, так и броманалог (Br₂CA) субъектами, получавшими дельтаметрин. У добровольцев, получавших циперметрин, также был идентифицирован феноксиметаболит, 4-гидроксифеноксибензойная кислота (4-ГФБК). Эти тесты, однако, редко применялись для мониторинга профессионального облучения из-за необходимости использования сложных аналитических методов (Eadsforth, Bragt and van Sittert, 1988; Kolmodin-Hedman, Swensson and Akerblom, 1982). В аппликаторах, подвергшихся воздействию циперметрина, уровни Cl в моче₂Было обнаружено, что CA колеблется от 0.05 до 0.18 мг/л, в то время как у составителей рецептур, подвергшихся воздействию α-циперметрина, уровни 4-HPBA в моче были ниже 0.02 мг/л.

Для определения метаболитов рекомендуется 24-часовой период сбора мочи, начатый после прекращения воздействия.

хлорорганические соединения

Биологические показатели воздействия.

Хлорорганические (ХО) инсектициды широко использовались в 1950-х и 1960-х годах. Впоследствии использование многих из этих соединений было прекращено во многих странах из-за их стойкости и последующего загрязнения окружающей среды.

Биологический мониторинг воздействия ОС можно проводить путем определения интактных пестицидов или их метаболитов в крови или сыворотке (Dale, Curley and Cueto, 1966; Barquet, Morgade and Pfaffenberger, 1981). После абсорбции альдрин быстро метаболизируется в дильдрин и может быть измерен как дильдрин в крови. Эндрин имеет очень короткий период полураспада в крови. Следовательно, концентрация эндрина в крови используется только для определения недавних уровней воздействия. Определение анти-12-гидрокси-эндрина метаболита мочи также оказалось полезным для мониторинга воздействия эндрина (van Sittert and Tordoir 1987).

Для некоторых соединений ОС были продемонстрированы значимые корреляции между концентрацией биологических индикаторов и началом токсического действия. Случаи токсичности из-за воздействия альдрина и дильдрина были связаны с уровнями дильдрина в крови выше 200 мкг/л. Концентрация линдана в крови 20 мкг/л была указана как верхний критический уровень в отношении неврологических признаков и симптомов. Острых побочных эффектов у рабочих с концентрацией эндрина в крови ниже 50 мкг/л не зарегистрировано. Отсутствие ранних побочных эффектов (индукция микросомальных ферментов печени) было показано при повторном воздействии эндрина при концентрациях анти-12-гидроксиэндрина в моче ниже 130 мкг/г креатинина и при повторном воздействии ДДТ при концентрациях ДДТ или ДДЕ в сыворотке ниже 250 мкг/г. мкг/л.

ОС могут быть обнаружены в низких концентрациях в крови или моче у населения в целом. Примеры наблюдаемых значений следующие: концентрации линдана в крови до 1 мкг/л, дильдрина до 10 мкг/л, ДДТ или ДДЭ до 100 мкг/л и анти-12-гидроксиэндрина до 1 мкг/г. креатинин. Таким образом, перед воздействием рекомендуется провести базовую оценку.

У подвергшихся воздействию субъектов образцы крови следует брать сразу после окончания однократного воздействия. Для условий длительного воздействия время забора крови не имеет решающего значения. Пробы мочи для определения метаболитов в моче следует собирать в конце экспозиции.

триазины

Биологические показатели воздействия.

Измерение экскреции с мочой триазиновых метаболитов и немодифицированного исходного соединения применялось к субъектам, подвергшимся воздействию атразина, в ограниченных исследованиях. На рис. 2 показаны профили экскреции метаболитов атразина с мочой у производственного рабочего с воздействием атразина на кожу в диапазоне от 174 до 275 мкмоль/рабочая смена (Catenacci et al., 1993). Поскольку другие хлортриазины (симазин, пропазин, тербутилазин) следуют тому же пути биотрансформации, что и атразин, можно определить уровни деалкилированных триазиновых метаболитов для мониторинга воздействия всех хлортриазиновых гербицидов. 

Рисунок 2. Профили экскреции с мочой метаболитов атразина.

Определение немодифицированных соединений в моче может быть полезным в качестве качественного подтверждения природы соединения, вызвавшего воздействие. Для определения метаболитов рекомендуется 24-часовой период сбора мочи, начатый в начале воздействия.

Недавно с помощью твердофазного иммуноферментного анализа (тест ELISA) конъюгат меркаптуровой кислоты с атразином был идентифицирован как его основной метаболит в моче у подвергшихся воздействию рабочих. Это соединение было обнаружено в концентрациях, по крайней мере, в 10 раз превышающих концентрации любых деалкилированных продуктов. Наблюдалась взаимосвязь между кумулятивным кожным и ингаляционным воздействием и общим количеством конъюгата меркаптуровой кислоты, выделяемого в течение 10-дневного периода (Lucas et al., 1993).

Производные кумарина

Биологические показатели эффекта.

Кумариновые родентициды ингибируют активность ферментов цикла витамина К в печени млекопитающих, в том числе человека (рис. 3), вызывая тем самым дозозависимое снижение синтеза витамин К-зависимых факторов свертывания крови, а именно фактора II (протромбина). , VII, IX и X. Антикоагулянтные эффекты проявляются, когда уровень факторов свертывания в плазме падает ниже примерно 20% от нормы.

Рисунок 3. Цикл витамина К

Эти антагонисты витамина К были сгруппированы в соединения так называемого «первого поколения» (например, варфарин) и «второго поколения» (например, бродифакум, дифенакум), последние характеризуются очень длительным биологическим периодом полураспада (от 100 до 200 дней). ).

Определение протромбинового времени широко используется для мониторинга воздействия кумаринов. Однако этот тест чувствителен только к снижению фактора свертывания примерно на 20% от нормального уровня в плазме. Тест не подходит для выявления ранних последствий воздействия. С этой целью рекомендуется определение концентрации протромбина в плазме.

В будущем эти тесты могут быть заменены определением предшественников факторов свертывания крови (ПИВКА) — веществ, обнаруживаемых в крови только в случае блокады цикла витамина К кумаринами.

При условиях длительного воздействия время забора крови не имеет решающего значения. В случаях острой передозировки следует проводить биологический мониторинг в течение не менее пяти дней после события, учитывая латентный эффект антикоагулянта. Для повышения чувствительности этих тестов рекомендуется измерение исходных значений до воздействия.

Биологические показатели воздействия.

Измерение немодифицированных кумаринов в крови было предложено в качестве теста для мониторинга воздействия на человека. Однако опыт применения этих показателей очень ограничен, главным образом потому, что аналитические методы намного сложнее (и менее стандартизированы) по сравнению с теми, которые необходимы для мониторинга воздействия на систему свертывания (Chalermchaikit, Felice and Murphy 1993).

Фенокси гербициды

Биологические показатели воздействия.

Феноксигербициды почти не подвергаются биотрансформации у млекопитающих. У людей более 95% дозы 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-D) выводится в неизмененном виде с мочой в течение пяти дней, а 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5-T) и 4-хлор-2-метилфеноксиуксусная кислота (MCPA) также выводятся в основном в неизмененном виде с мочой в течение нескольких дней после приема внутрь. Измерение неизмененных соединений в моче применялось при мониторинге профессионального воздействия этих гербицидов. В ходе полевых исследований было обнаружено, что уровни мочи у подвергшихся воздействию рабочих колеблются от 0.10 до 8 мкг/л для 2,4-Д, от 0.05 до 4.5 мкг/л для 2,4,5-Т и ниже 0.1 мкг/л. до 15 мкг/л для MCPA. Для определения неизмененных соединений рекомендуется 24-часовой период сбора мочи, начиная с окончания воздействия. Draper (1982) сообщил об аналитических методах измерения феноксигербицидов в моче.

Соединения четвертичного аммония

Биологические показатели воздействия.

Дикват и паракват – гербициды, практически не подвергающиеся биотрансформации в организме человека. Из-за высокой растворимости в воде они легко выводятся с мочой в неизмененном виде. У рабочих, подвергшихся воздействию параквата, часто наблюдались концентрации мочи ниже аналитического предела обнаружения (0.01 мкг/л); в то время как в тропических странах после неправильного обращения с паракватом были измерены концентрации до 0.73 мкг/л. Сообщалось о концентрациях диквата в моче ниже аналитического предела обнаружения (0.047 мкг/л) у субъектов с воздействием на кожу от 0.17 до 1.82 мкг/ч и ингаляционным воздействием ниже 0.01 мкг/ч. В идеале для анализа следует использовать образцы мочи, собранной в течение 24 часов в конце воздействия. Когда это нецелесообразно, можно использовать выборочную пробу в конце рабочего дня.

Определение уровня параквата в сыворотке полезно для прогностических целей при остром отравлении: пациенты с уровнем параквата в сыворотке до 0.1 мкг/л через XNUMX часа после приема внутрь, скорее всего, выживут.

Аналитические методы определения параквата и диквата были рассмотрены Summers (1980).

Разные пестициды

4,6-динитро-о-крезол (ДНОК).

ДНОК представляет собой гербицид, представленный в 1925 году, но использование этого соединения постепенно сокращается из-за его высокой токсичности для растений и человека. Поскольку концентрация ДНОК в крови в определенной степени коррелирует с тяжестью неблагоприятных последствий для здоровья, измерение неизмененного ДНОК в крови было предложено для мониторинга профессиональных воздействий и для оценки клинического течения отравлений.

пентахлорфенол.

Пентахлорфенол (ПХФ) представляет собой биоцид широкого спектра действия с пестицидным действием против сорняков, насекомых и грибков. Измерения неизмененного ПХФ в крови или моче рекомендуются в качестве подходящих показателей при мониторинге профессионального воздействия (Колосио и др., 1993), поскольку эти параметры в значительной степени коррелируют с содержанием ПХФ в организме. У рабочих с длительным воздействием фенциклидина время сбора крови не имеет решающего значения, а пробы мочи следует собирать утром после воздействия.

Многоостаточный метод измерения галогенсодержащих и нитрофенольных пестицидов был описан Shafik et al. (1973b).

Другие тесты, предлагаемые для биологического мониторинга воздействия пестицидов, перечислены в таблице 9.

Таблица 9. Другие показатели, предлагаемые в литературе для биологического мониторинга воздействия пестицидов

Выводы

Биологические индикаторы для мониторинга воздействия пестицидов применялись в ряде экспериментальных и полевых исследований.

Некоторые тесты, такие как тесты на холинэстеразу в крови или на отдельные немодифицированные пестициды в моче или крови, подтверждены обширным опытом. Для этих испытаний были предложены пределы биологического воздействия (таблица 10). Другие тесты, в частности тесты на метаболиты в крови или моче, имеют более серьезные ограничения из-за аналитических трудностей или из-за ограничений в интерпретации результатов.

Таблица 10. Рекомендуемые биологические предельные значения (по состоянию на 1996 г.)

¹ Индексы биологического воздействия (BEI) рекомендуются Американской конференцией государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH, 1995).
² Значения биологической переносимости (НДТ) рекомендованы Немецкой комиссией по изучению опасностей для здоровья от химических соединений в рабочей зоне (DFG 1992).
³ Биологические пределы для здоровья (HBBL) рекомендуются Исследовательской группой ВОЗ (WHO 1982a).
⁴ Биологические предельные значения (BLV) предложены Исследовательской группой Научного комитета по пестицидам Международной комиссии по гигиене труда (Tordoir et al., 1994). При превышении этого значения требуется оценка условий труда.

Эта область быстро развивается, и, учитывая огромную важность использования биологических индикаторов для оценки воздействия этих веществ, будут постоянно разрабатываться и проверяться новые тесты.

Назад