Гонадотоксическое действие - токсикология полимерных материалов
Изучение гонадотоксического действия полимерных материалов и их компонентов. Приоритет при выборе компонентов полимерных материалов для первоочередного изучения их гонадотоксической активности отдают веществам, сходным по строению с теми, у которых данный эффект уже обнаружен (металлосодержащие и нитро-аминные стабилизаторы, фталатные пластификаторы, окисные и перекисные инициаторы, органические растворители). Исследуется гонадотоксическое действие веществ, способных накапливаться в гонадах, мутагенов и тератогенов, а также новых компонентов пластмасс с неизученной биологической активностью. В качестве экспериментальных животных используют как правило белых мышей и крыс. В таблицах 13, 14, 15 приведены некоторые структурно-функциональные показатели, характеризующие функцию гонад у белых крыс.
Таблица 13. Количество структурнофункциональных элементов яичника у белых крыс
Показатель | Предел |
Общее количество структурно-функциональных элементов яичника | 850—2000 |
Граафовы пузырьки | 7 |
Желтые тела (на 1 самку) | |
9—15 | |
Атретические тела яичника | |
1100—1250 | |
Примордиальные фолликулы | |
и фолликулы с | |
одним слоем гранулезных | |
клеток | 820—850 |
Фолликулы с двумя и | |
более слоями гранулезных | 95 |
клеток | |
Зрелые фолликулы | 20 |
Для изучения влияния химических веществ на гонады самок в каждой группе должно быть не менее 20 животных (1 доза —1группа), на гонады самцов — не менее 18. Затравка мышей продолжается 1—1,5 мес, крыс — до 2,5 мес (длительность цикла сперматогенеза и времени прохождения сперматозоидов через придаток).
Таблица 14. Функциональное состояние сперматозоидов у белых крыс
Показатель | Единица | Предел |
Количество мертвых сперматозоидов | % | 9—11 |
Патологические формы | % | 10—20 |
Количество сперматозоидов | млн. | 20—50 |
Время подвижности сперматозоидов | мин | 50—450 |
Кислотная резистентность | pH | 3,25—4,43 |
Массовый коэффициент семенников | г/кг | 8,4—8,7 |
Содержание нуклеиновых кислот в гомогенате семенников — рнк | мгР | 297—342 |
Содержание нуклеиновых кислот в гомогенате семенников — ДНК | » | 200 |
Удельная активность РНК | имп/мин/мгР | 2880—3220 |
Для получения результатов влияния вещества отдельно на женские и мужские гонады затравленных животных спаривают с интактными, а затем исследуют их потомство и показатели морфофункционального состояния гонад. Степень выраженности общетоксического и гонадотоксического эффекта определяют на основе соотношения пороговых доз в подостром эксперименте.
Таблица 15. Морфологические показатели функционального состояния семяродного эпителия у белых крыс
Если гонадотоксический эффект в дозе, более чем на порядок превышающей порог общетоксического действия, не выявлен, гонадотоксическое действие в дальнейшем не изучается, так как оно не является избирательным для исследуемого вещества. В противном случае «Методические указания по изучению гонадотоксического действия химических веществ при гигиеническом нормировании в воде водоемов» (1981) рекомендуют проводить исследования в хроническом опыте (5—6 мес) с использованием функциональных, морфологических и биохимических методов. В результате этого эксперимента устанавливают пороги общетоксического и гонадотоксического действия. Если порог гонадотоксического влияния не менее, чем на порядок, превышает порог общетоксического действия, дальнейшие исследования не проводят. При совпадении порога гонадотоксического действия с МИД переходят к проведению хронических опытов с дозами на 1—2 порядка ниже МИД по общетоксическому воздействию с использованием специальных методов исследования наряду с физиологическими и морфометрическими с целью уточнения порогов действия (по наблюдаемым эффектам).
В «Методических указаниях по изучению гонадотоксического действия химических веществ при гигиеническом нормировании в воде водоемов» (1981) методы оценки подразделены на обязательные, дополнительные и специальные.
К обязательным методам оценки функционального состояния гонад относятся: подвижность сперматозоидов, количество сперматозоидов, осмотическая резистентность, кислотная резистентность, дегенеративные формы, проба с метиленовым синим, изучение астрального цикла. К морфометрическим методам относятся изучения массы семенников и яичников, размеров, формы, массовых коэффициентов семенников и яичников.
Дополнительные методы оценки функционального состояния гонад — оплодотворяющая способность, способность к зачатию, активность гонадотропных гормонов. Дополнительные морфометрические методы — индекс сперматогенеза, канальцы со слущенным эпителием, канальцы с 12 стадией мейоза, нормальные сперматогонии, примордиальные фолликулы и фолликулы с 1 слоем гранулезных клеток, фолликулы с двумя и более слоями гранулезных клеток, атретические тела яичников, желтые тела яичников, граафовы пузырьки.
В методических указаниях описана техника выполнения вышеуказанных исследований, а также дополнительных биохимических и специальных методов оценки гонадотоксического действия химических веществ.
Как подчеркивает A. J. Wyrobek (1983), исследование спермы— наиболее прямой и эффективный способ выявления гонадотоксических соединений. Он выделяет 4 основных теста — подсчет количества и оценку подвижности сперматозоидов, цитологию спермы, подсчет частоты флуоресцирующих пятен в сперме, окрашенной хинакрином. Считают, что указанные пятна представляют собой У- хромосомы. Этот тест является уникальным для человека и некоторых обезьян. При тщательном выполнении цитология спермы, по-видимому, статистически наиболее чувствительный метод по сравнению с другими тестами, и должна рассматриваться как интегральная часть анализа спермы при оценке нарушений сперматогенеза.
При выборе метода подсчета количества сперматогоний в семенных канальцах предпочтение следует отдавать подсчету числа сперматогоний в окрашенном клеточном гомогенате семенника в камере Горяева и получению абсолютных значений содержания в нем герминативных элементов (Ю. В. Иванов, 1984). Метод разведения — подсчет числа сперматогоний на срез семенного канальца без учета стадии сперматогенеза может быть недостаточно чувствительным. Оценка реакции с учетом стадии каждого выбираемого среза канальца информативна, но трудоемка.
Р. Диксон и соавторы (1980) использовали систему оплодотворения in vitro, в которой сперматозоид человека может проникать в яйцеклетку хомяка, в качестве показателя способности спермы человека к оплодотворению. Авторы считают, что такие показатели, как количество, подвижность и морфологическое строение сперматозоидов дают недостаточную информацию об оплодотворяющей способности мужских половых клеток. Этот метод может применяться для эпидемиологического изучения воздействия факторов окружающей среды на репродуктивную функцию мужчин.
Оценка результатов изучения гонадотоксического действия компонентов полимерных материалов базируется на установлении пороговой дозы эффекта с учетом комплекса использованных методик и их критериальной значимости. Приоритетными признают нарушения репродуктивной функции (снижение половой активности, плодовитости, уменьшение способности к зачатию и оплодотворению).
Таблица 16. Продолжительность основных физиологических периодов, характеризующих репродуктивную функцию у некоторых грызунов (в днях)
Вид животного | Наступление | Продолжи | Имплантация | Органогенез | Продолжи |
Крысы | 46—53 | 4—5 | 5,5—6 | 6—15 | 21—22 |
Мыши | 28 | 4-5 | 4,5—5 | 6—15 | 19—20 |
Хомяки | 42—54 | 4 | 4,5-5 | 7—14 | 15—16 |
Кролики | 120—240 | 4 | 6 | 6,5—18 | 31—32 |
Затем учитывают выраженность структурно-функциональных нарушений гонад и сперматозоидов на основании характера изменения морфометрических, биохимических и функциональных показателей состояния гонад и сперматозоидов. Полученные данные позволяют определить преимущественное действие изучаемого вещества (вид биологического эффекта) и величину пороговой дозы для решения вопроса об обосновании ДУ или ДКМ.
