Оценка канцерогенной опасности промышленных предприятий с позиции биохимического скрининга


Д.В. ЛОПУШОВ, И.Д. СИТДИКОВА, М.В. МАЛЕЕВ, И.К. ВАЗИЕВ, М.В. ТРОФИМОВА 

Казанский государственный медицинский университет

Республиканская клиническая больница МЗ РТ, г. Казань 

Лопушов Дмитрий Владимирович

кандидат медицинских наук, доцент кафедры профилактической медицины и экологии человека ПДО


420140, г. Казань, ул. Минская, д. 17 кв. 14, тел. (843) 236-73-01, е-mail: profmed@mail.ru

В статье описывается исследование, посвященное комплексному подходу к решению проблемы профессиональной онкологической заболеваемости на предприятиях машиностроительной отрасли. Полученные данные свидетельствуют об интенсивном загрязнении воздуха рабочей зоны предприятий машиностроительной отрасли бенз(а)пиреном на участке фрезерных станков. В статье приводятся результаты апробирования методики идентификации метаболита бенз(а)пирена — 7,8-дигидроксипирена (7,8 — БП) в моче, с использованием спектрально-флуоресцентного анализа. Разработанный метод идентификации метаболита бенз(а)пирена: 7,8-дигидроксипирена, может использоваться в качестве биомаркера производственной экспозиции к бенз(а)пирену.

 Ключевые слова: канцерогеноопасное производство, бенз(а)пирен, злокачественные новообразования, минеральные масла.

 


D.V. LOPUSHOV, I.D. SITDIKOVA, M.V. MALEEV, I.K. VAZIEV, M.V. TROFIMOVA

Kazan State Medical University
Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan, Kazan

Evaluation of carcinogenic risk of industrial enterprises from a perspective of biochemical screening 

 The article describes the research of a complex approach to finding a problem solution of professional oncological diseases in the engineering industry. The findings suggest the intense air pollution of operating space at the enterprises of engineering industry with benzapyrene in the area of milling machines. The article presents the results of testing identification procedure for benzapyrene metabolite — 7,8dihydroxypyrene (7,8-benzapyrene) in urine, using spectral — fluorescence analysis. Developed method for identifying metabolite of benzapyrene: 7,8dihydroxypyrene can be used as a biomarker of industrial exposition to benzapyrene.

Key words: cancerigenic industry, benzapyrene, malignant neoplasms, mineral oils.


Роль профессии в генезисе злокачественных новообразований — давно возникшая и в то же время новая проблема, так как прогресс в научно-технической сфере несет с собой и отрицательное воздействие на организм человека, в частности увеличение онкологического риска. Актуальность этой проблемы прежде всего в том, что, как правило, канцерогенные агенты (или их сочетание, производство) известны, т.е. имеется реальная практическая основа как для углубленного научного изучения процессов канцерогенеза, так и для рациональной профилактики [1, 2].

В последнее время в связи с резким увеличением и расширением номенклатуры труднообрабатываемых материалов, непрерывным повышением требований к качеству и точности обрабатываемых поверхностей возрастает значение применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). СОЖ способствуют более точной обработке деталей, удлинению сроков службы режущих инструментов, росту производительности труда.

Основным неблагоприятным фактором при работе с СОЖ является поступление в зону дыхания работающего продуктов термодеструкции СОЖ, в частности бенз(а)пирена — типичного представителя полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), так как в результате обработки металла температура минеральных масел может достигать свыше 350°С [3].

Многоядерные углеводороды в настоящее время привлекают к себе все большее внимание, так как являются распространенным сырьем в химической промышленности, и в то же время многие из них активные канцерогенные вещества, в связи с этим жесткими являются требования к предельно допустимой концентрации (ПДК) бенз(а)пирена в атмосферном воздухе населенных пунктов — 0,000001 и 0,00015 мг/м3 в воздухе рабочей зоны [4, 5].

Бензо[α]пирен — типичный пример соединения, которое может участвовать в обмене веществ на разных стадиях. Это пятикольцевое соединение имеет 11 участков гидроксилирования и 4 участка образования диолов. Один из наиболее активных метаболитов БП 7,8-дигидродиол-9,10 эпоксид взаимодействует с ДНК с образованием аддукта.

Одним из распространенных источников бенз(а)пирена является процесс горения практически всех горючих материалов, он присутствует в дымовых газах, копоти, саже. Максимальный выход бенз(а)пирена наблюдается при температуре пиролиза около 80°С, минеральные масла и другие технические продукты на их основе также содержат бенз(а)пирен.

Для целей эффективной профилактики возможных нарушений в состоянии здоровья работающих, в особенности предшествующих развитию опухолевой болезни, необходимо применение высокоинформативных специфичных показателей и тестов. В настоящий момент при проведении обследований состояния здоровья трудящихся и населения в целом, а также в онкологической практике принято устанавливать диагноз онкопатологии на основании рентгенологических данных, данных УЗИ, компьютерной томографии и др., которые позволяют выявить уже болезнь. Поэтому для целей первичной гигиенической профилактики онкопатологии эти методы малопригодны. Все они направлены хотя и на раннее выявление, но все же уже сформировавшейся опухоли. На наш взгляд, поиск методов ранней диагностики предпатологических состояний в контексте медицинской профилактики — перспективный путь повышения эффективности и действенности управления риском.

В Российской Федерации разработка и использование новых биомаркеров канцерогенного риска только начинается, но исключительно в научно-исследовательских целях. В то же время внедрение новых методов профотбора создаст основу для наиболее научно обоснованного формирования групп риска на онкоопасных производствах. В литературе есть указания на разработанный метод ВЭЖХ для определения 5-бензилмеркаптуровой кислоты в моче человека, которая является метаболитом бензола и толуола. Данный метод применяли для определения бензола и толуола в моче лиц, подвергающихся воздействию ароматических углеводородов на производстве и у курильщиков [6, 7].

Цель исследования заключалась в оценке содержания бенз(а)пирена в воздухе рабочей зоны машиностроительных предприятий, а также разработке и апробации метода индикации маркерных метаболитов бенз(а)пирена у работников, имеющих производственный и бытовой контакт с бенз(а)пиреном в условиях канцерогеноопасного производства и изучении индивидуальных уровней его экскреции.

Исследования проводились на промышленных предприятиях машиностроительной отрасли Республики Татарстан, признанных канцерогеноопасными.

Методы исследования

Определение бенз(а)пирена проводилось по методике М 02-14-2002 «Методика выполнения измерений массовой концентрации бенз(а)пирена в атмосферном воздухе и в воздухе рабочей зоны методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием анализатора жидкости «Флюорат-Панорама» в качестве флуориметрического детектора». Методика аттестована ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева».

Принцип метода основан на улавливании бенз(а)пирена на аэрозольный фильтр, извлечении его гексаном, концентрировании экстракта, хроматографическом его разделении, регистрации сигнала с использованием флуоресцентного детектора, идентификации пика бенз(а)пирена на хроматограмме по времени удерживания и расчете массовой концентрации бенз(а)пирена.

Отбор проб воздуха рабочей зоны проводился в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Требования к отбору проб воздуха», воздух прокачивали через 2 последовательно расположенных фильтра АФА-ХП-20 в течение 5 минут при скорости отбора воздуха 200 л/мин. Для идентификации бенз(а)пирена использовалась система высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) следующей конфигурации:

— колонка для ВЭЖХ, обеспечивающая в условиях выполнения анализа эффективность не менее 5000 теоретических тарелок по пику бенз(а)пирена с внутренним диаметром 2 мм, заполненная сорбентом Диасфер 116;

— предколонка с внутренним диаметром 2 мм, заполненная аналогичным сорбентом;

— подвижная фаза — смесь ацетонитрил/вода в соотношении 8:2;

— петлевой кран — дозатор с объемом петли 10мм3;

— объемная скорость подачи подвижной фазы — 200 мм3/мин;

— длина волны монохроматоров возбуждения — 202 нм, регистрации — 405 нм.

Для определения метаболитов бенз(а)пирена использовалась авторская методика. Анализ результатов исследования проведен с использованием методов вариационной статистики по общепринятым методикам с использованием компьютерных программ Microsoft Excel.

Методика определения метаболитов бенз(а)пирена включала в себя ряд этапов: 1-й этап. Сбор и обработка проб мочи. Сбор суточного количества мочи проводится у работающих в последнюю смену рабочей недели. При проведении анализа рН мочи доводят до 8,0 при помощи раствора соляной кислоты, в зависимости от исходной кислотности и при комнатной температуре центрифугируют для удаления нерастворимых осадков. В каждую концентрированную пробу добавляют 75 mM фосфатный буфер и ферменты деконъюгации: в-глюкуронидазу и арилсульфатазу.

2-й этап. Спектрально-флуоресцентный анализ метаболитов бенз(а)пирена.

Идентификация метаболитов бенз(а)пирена и количественное определение производятся с помощью квазилинейчатого спектра, наблюдаемых в октане (эффект Шпольского). Для избирательного возбуждения свечения определяемого вещества использовано монохроматическое излучение соответствующей спектральной области, выделяемое с помощью монохроматора спектрофлюориметра «Флюорат-Панорама».

В ходе экспериментальной части для выявления индивидуальных особенностей экскреции с мочой маркерных метаболитов БП у работников с высоким уровнем производственной экспозиции к БП проведено исследование по вышеописанной методике.

В качестве контрольной группы исследовались жители города Казани, не имеющие контактов с канцерогенными, токсичными, а также радиоактивными веществами.

Результаты и их обсуждение

В результате проведения анализа протоколов исследования воздуха рабочей зоны на содержание бенз(а)пирена были получены следующие результаты: наиболее высокий уровень концентрации бенз(а)пирена наблюдался на участке фрезерных станков (85%), на участке станков с ЧПУ он ниже и составил 32%. Аналогичные данные получены в отношении минеральных масел, используемых при обработке металлоизделий. Невысокой была загрязненность воздушной среды цехов заготовки металлических изделий, складских помещений, где концентрация бенз(а)пирена составила от 0,00017 до 0,00019 мг/м3.

Содержание бенз(а)пирена в воздухе рабочей зоны механообрабатывающих цехов представлено в табл. 1.

Таблица 1.

Концентрации бенз(а)пирена в воздухе рабочей зоны механообрабатывающих цехов

Участок

Число проб

Концентрация

мг/м3

Всего

В пределах ПДК, %

Выше ПДК, %

Макс.

Мин.

Фрезерный

25

15

85

0,0008

0,00010

Станков с ЧПУ

10

68

32

0,00019

0,00011

Заготовки

12

45

55

0,00016

0,00011

Хранения СОЖ

9

10

90

0,005

0,00015

* ПДК бенз(а)пирена в воздухе рабочей зоны — 0,00015 мг/м3

 

При определении метаболита бенз(а)пирена в моче работающих выявлены результаты, которые представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Уровни метаболитов 7,8 — БП в моче рабочих 1–4-й групп и в контроле

Профессиональные группыУровень метаболитов в моче, мкг/кг

1-я группа

1,8+1,11

2-я группа

1,28+0,71

3-я группа

1,4+0,82

4-я группа

0,02+0,008

Контроль

0,05+0,03

 

В первую профессиональную группу вошли работники литейного и кузнечно-прессового цехов. Средний уровень 7,8 — БП составил 1,8+1,11 мкг/кг. Основные профессии данной группы: формовщик, литейщик, плавильщик металла, механик, контролер. Во вторую профессиональную группу вошли работники механического и механосборочного цехов. Средний уровень 7,8 — БП составил 1,28+0,71 мкг/кг. Основные профессии данной группы: шлифовщик, штамповщик, сверловщик, токарь, слесарь-формовщик, электрогазосварщик, оператор станков ЧПУ. В третью профессиональную группу вошли работники резинотехнического цеха. Средний уровень 7,8 — БП составил 1,4+0,82 мкг/кг. Основные профессии данной группы: вулканизаторщик, клейщик. В четвертую группу вошли представители администрации предприятий и инженерный персонал, не имеющие производственной экспозиции к бенз(а)пирену.

Таким образом, в трех приведенных профессиональных группах отмечается превышение уровня экскреции метаболитов бенз(а)пирена, что в сочетании с высоким уровнем нестандартных проб по содержанию БП в воздухе рабочей зоны цехов, к которым принадлежат приведенные профессиональные группы, является неблагоприятным признаком.

Полученные результаты свидетельствуют о существенном влиянии факторов производственной среды (контакт с СОЖ) на развитие онкологической заболеваемости и смертности рабочих, занятых на обработке металлических изделий. Основная причина таких высоких показателей онкологической заболеваемости кроется в неблагоприятных условиях труда, в частности высоком уровне вредных химических веществ, и в первую очередь облигатных канцерогенов — бенз(а)пирена, паров минеральных масел, формальдегида, в воздухе рабочей зоны. Наиболее действенным и радикальным путем решения этой проблемы является разработка мероприятий технологического характера, позволяющих удалить канцерогеноопасное вещество из производственной зоны (замена на менее канцерогенное).

Перспективным профилактическим направлением является включение в питание работающих биологически активных добавок (БАД) с антиоксидантными свойствами.

Заключение

Таким образом, основываясь на полученных данных, можно сказать о том, что одним из неблагоприятных факторов, воздействующих на работников цехов по обработке металла предприятий машиностроительной области, является химический. В результате проведенного исследования было показано, что воздух рабочей зоны содержит высокие концентрации химических веществ, в т.ч. обладающих канцерогенным эффектом (бенз(а)пирен).

Основными направлениями профилактики профессионально обусловленной онкологической заболеваемости среди работников механических цехов является замена смазочно-охлаждающих жидкостей с масляных на синтетические, регулярный контроль СОЖ на соответствие паспортным данным и техническим условиям, включение в план производственного контроля лабораторного исследования воздуха рабочей зоны на содержание бенз(а)пирена.

Разработанный метод идентификации метаболита бенз(а)пирена: 7,8-дигидроксипирена, может использоваться в качестве биомаркера производственной экспозиции к бенз(а)пирену.

Использованные подходы к выявлению лиц, имеющих повышенный профессиональный риск развития онкопатологии, могут быть применены с целью повышения эффективности мер первичной и вторичной профилактики профессионального рака.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Александров А.П. Доклиническое и клиническое изучение средств химиопрофилактики рака / А.П. Александров, В.Г. Беспалов // Эскулап. — 1997. — 25 с.

2. Заридзе Д.Г. Приоритетные направления противораковой борьбы / Д.Г. Заридзе, Т.Х. Мень // Рос. онкол. журнал. — 2001. — № 38. — С. 1066-1073.

3. Смулевич В.Б. Производственные канцерогены и здоровье населения / В.Б. Смулевич, Л.Г. Соленова // Гигиена и санитария. — 1997. — № 4. — С. 22-25.

4. Angerer J. Biological monitoring and biochemical effect monitoring of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons / J. Angerer, С. Mannschreck, J. Gundel // International Archives of Occupational and Environmental Health 1997. — Vol. 6, № 2. — P. 365-377.

5. Benzo(a)pyrene diolepoxide adducts to albumin in workers exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons, association with specific CYP1A1, GSTM1, GSTP1 and EHPX genotypes / R. Pastorelli, A. Cerri, M. Rozio et al. // Biomarkers. — 2001. — № 6. — P. 357-374.

6. Кобляков В.А. Индукторы цитохрома Р450 как промоторы канцерогенеза / В.А. Кобляков // Биохимия. — 1998. — № 8. — С. 1043-1048.

7. Савочкина И.В. Теоретические основы и возможные пути прогнозирования индивидуальной чувствительности к канцерогенному действию полициклических ароматических углеводородов / И.В. Савочкина, А.Я. Лихачев // Вопросы онкологии. — 1989. — № 4. — С. 407-415.