Medline.ru - | Использование биотестирования для токсикологической оценки санитарно-гигиенического состояния объектов окружающей среды

Резюме

Биотестирование является методом, позволяющим устанавливать токсичность объектов окружающей среды с помощью тест-организмов, сигнализирующих об обнаружение изменений состава среды искажением жизненно важных функций. В основе биотестирования объектов окружающей среды лежат процессы выявления токсического воздействия поллютантов на организм тест-объектов как в чистом виде, так и в составе сложных смесей. Факт комбинированного токсического воздействия на организм не позволяет дать однозначный ответ о вредном воздействии токсикантов только по данным физико-химического анализа. В связи, с чем на этапе биотестирования проб обоснованно применение батареи тестов, состоящей из нескольких тест-объектов с разным уровнем организации и филогенетического развития. Однако при дальнейшей экстраполяции показателей токсичности поллютантов на организм человека возникают трудности, обусловленные межвидовыми различиями в организации использованных тест-объектов. Следовательно, изучение закономерностей в ряду тест-объект - лабораторное животное - человек может позволить повысить достоверность экстраполяции результатов биотестирования на человека. При этом изучение таких закономерностей направлено на совершенствование научно-методического обеспечения мониторинга санитарно-гигиенического состояния объектов окружающей среды и оценку риска развития заболеваний у населения, связанных с воздействием поллютантов. Цель исследования - изучить различные аспекты использования биотестирования для токсикологической оценки санитарно-гигиенического состояния объектов окружающей среды. Результаты. В статье приведен обзор современных подходов к биотестированию, а также особенностей использования этого метода в рамках скрининговых токсикологических исследованиях поллютантов. Общность биохимических и морфофизиологических ответных реакций у биообъектов с разным уровнем организации позволяет рассмотреть вопрос о включении процедуры биотестирования в санитарно-гигиеническую экспресс оценку объектов окружающей среды. Проведено обоснование алгоритма санитарно-токсикологической оценки объектов окружающей среды с использованием тест-объектов разного уровня организации. Заключение. Внедрение в лабораторную практику санитарно-токсикологических исследований с использованием методов биотестирования на биообъектах второго порядка позволит повысить не только качество процедуры скрининговой токсикологической оценки поллютантов и, но и качество санитарно-гигиенической оценки объектов окружающей среды в целом. Исследования, направленные на изучение единства ответных реакций на токсическое воздействие поллютантов у биообъектов с разным уровнем организации, позволят повысить качество экстраполяции результатов оценки токсического воздействия поллютантов на организм человека, а также рассмотреть возможность внедрения методов биотестирования в алгоритм проведения государственной санитарно-гигиенической оценки состояния объектов окружающей среды.

Ключевые слова

биотестирование, тест-объекты, санитарно-гигиеническая оценка, объекты окружающей среды, поллютанты

Список литературы

1. Олькова А.С. Биотестирование в научно-исследовательской и природоохранной практике России. Успехи современной биологии. - 2014. - Т. 134. - 6. - С. 614-622.

2. Каркищенко Н.Н. Основы биомоделирования. - М.: Изд-во ВПК, 2005. - 608 с.

3. Каркищенко Н.Н. Экстраполяция экспериментальных данных на методику испытания лекарственных средств в клинике. Фармакология и токсикология. - 1982. - Т.3. - С.22.

4. Wu G.D., Chen J., Hoffmann C., Bittinger K., Che Y.Y. et al. An individual bioequivalence criterion: regulatory consideration // Stat. Med. - 2000. - Vol.19, ?20. - Р.2821-2842.

5. Jelliffe R., Schumitzky A., Van Guilder M. Population pharmacokinetic. Pharmacodynamic modeling: parametric and nonparametric methods. Therap. Drug. Monit. - 2000. - Vol.22, 3. - P. 354-365.

6. Бонитенко Е.Ю., Кашуро В.А., Башарин В.А. Вопросы моделирования в экспериментальной токсикологии и медицине. Биомодели нулевого порядка. Мед. труда и пром. экол. - 2022. - Т.62, 11. - С. 718-732.

7. Гусев Ю.С., Иванов Д.Е., Эрдниев Л.П. и др. Биотестирование для объективизации гигиенической оценки поверхностных и подземных источников водоснабжения. Гигиена и санитария. - 2022. - Т.101, 12. - С. 1450-1457.

8. Измайлова Н.Л., Ляшенко О.А., Антонов И.В. Биотестирование и биоиндикация состояния водных объектов: учебно-методическое пособие к лабораторным работам по прохождению учебной (ознакомительной) практики. - СПб.: СПбГТУРП, 2014. - 52 с.

9. Елисеева Л.Г. Юрина О.В., Улаханова Д.П., Алексеева А.О. Анализ методов биотестирования общей токсичности и безопасности пищевых продуктов. - М.: Изд-во "Палеотип", 2014. - 76 с.

10. Нерсисян А.А., Верушкина Г.Н. Оценка биологического действия хлорида цинка и сульфата меди на изменение скорости регенерации у планарий методом прижизненной компьютерной морфометрии // Техногенные системы и экологический риск: Тез. докл. II Международной научной конференции, Обнинск, 19-20 апреля 2018 года / под общей редакцией А.А. Удаловой. - Обнинск: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ". - 2018. - С. 419-420.

11. Елисеева Л.Г., Махотина И.А., Юрина О.В., Горожанин П.П. Опыт применения биотеста на планариях для исследования безопасности питьевой бутилированной воды. Товаровед продовольственных товаров. - 2015. - 5-6. - С. 46-52.

12. Каркищенко Н.Н. Через критерии подобия и аллометрии к валидации и экстраполяции в биомедицине. Биомедицина. - 2007. - 1. - С. 5-28.

13. Каркищенко Н.Н. От моделей на животных к альтернативным моделям в токсикологии. Токсикологический вестник. - 2010. - Т.102, 3. - С. 18-20.

14. Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии: Тезисы докладов Российской научной конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 19-20 мая 2011 года. - СПб.: ООО "Издательство Фолиант", 2011. - 312 с.

15. Приказ Минприроды России 536 от 04.12.2014 г. «Критерии отнесения отходов к I-V классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду».

16. Рекомендация коллегии Евразийской экономической комиссии 4 от 26.02.2020 г. «О методических указаниях по установлению и обоснованию гигиенических нормативов содержания химических примесей, биологических агентов в пищевой продукции по критериям риска для здоровья человека».

17. Горбачева Т.В., Бонитенко Е.Ю., Башарин В.А., Бонитенко К.Е. Влияние ингибиторов алкогольдегидрогеназы на биотрансформацию этиленгликоля и его эфиров в гомогенатах печени. Mедлайн.ру. (Medline.ru). - 2018. - Т.19. - С. 1217-1228.

18. Васильев Г.С. Человеческий материал как объект права. Правоведение. - 2018. - Т.337, 2. - С.357-358.

19. ГОСТ 32644-2014 «Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Острая пероральная токсичность - метод определения класса острой токсичности» - М.: Стандартинформ, 2019. - 11 с.

20. ГОСТ 32637-2020 «Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Повторное исследование пероральной токсичности на грызунах: 90-дневное» - М.: Стандартинформ, 2020. - 16 с.

21. ГОСТ 32646-2014 «Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Острая ингаляционная токсичность - метод определения класса острой токсичности» - М.: Стандартинформ, 2019. - 22 с.

22. ГОСТ 32373-2020 «Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Основные требования к проведению испытаний по оценке острой токсичности при накожном поступлении» - М.: Стандартинформ, 2020. - 13 с.

23. ГОСТ 57933-2017 «Нанотехнологии. Наноматериалы. Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности. Общие требования к проведению испытаний на лабораторных животных» - М.: Стандартинформ, 2017. - 14 с.

24. ГОСТ 34660-2020 «Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Микроядерный анализ на эритроцитах млекопитающих» - М.: Стандартинформ, 2020. - 22 с.

25. Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека: Руководство. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2014. - 639 с.

26. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности по ГОСТ 12.1.007-76. Заготовительные производства в машиностроении. - 2007. - 11. - С. 55.

27. McDonald S.F., Hamilton S.J., Buhl K.J., Heisinger J.F. Acute toxicity of fire control chemicals to Daphnia magna (Straus) and Selenastrum capricornutum (Printz) // Ecotoxicol. Environ. Safety. - 1996. - Vol.33, 1. - P. 62-72.

28. Крайнюкова А.Н. Биотестирование в системе оценки и контроля источников токсического загрязнения водной среды: по специальности - 14.00.20. автореф. дис. д-ра биол. наук. - Купавна, 1991. - 39 с.

29. Bradley B.P., Shrader E.A., Kimmel D.G., Meiller J.C. Protein expression signatures: An application of proteomics // Mar. Environ. Res. - 2002. - Vol.54, 3-5, - Р. 373-377.

30. Долго-Сабуров В.Б. К сравнительной оценке токсичности ксенобиотиков. Токсикол. вестн. - 2008. - 1. - С. 34-36.

31. Каркищенко Н.Н. Метаморфозы подобия, альтернативные модели и валидация. Альтернативы биомедицины. - М.: Межакадемическое издательство ВПК, 2007. - С. 218-246.

32. Дудчик Н.В., Дроздова Е.В., Сычик С.И. Альтернативные биологические тест-модели в оценке риска воздействия факторов среды обитания / Научно-практический центр гигиены.: Республиканское унитарное предприятие "Белорусский научно-исследовательский институт транспорта "Транстехника". - Минск, 2015. - 196 с.

33. Долгов В.А., Лавина С.А., Никитченко Д.В. Оценка и взаимосвязь параметров токсичности различных веществ для инфузорий тетрахимена пириформис и белых крыс. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. - 2014. - 2. - С. 58-65.

34. Гильдеева Г.Н. Актуальные проблемы доклинических исследований: переход к альтернативной in vitro-токсикологии. Вестник Росздравнадзора. - 2015. - 5. - С. 59-62.

35. Соболев В.Е. Альтернативные животные модели в токсикологических исследованиях // Медико-биологические аспекты химической безопасности: Сборник трудов III всероссийской научной конференции молодых ученых, Санкт-Петербург, 05-07 сентября 2018 года / Под общей редакцией А.С. Радилова, В.Р. Рембовского. - Санкт-Петербург: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека" Федерального медико-биологического агентства, 2018. - С. 76.

36. Дроздова Е.В., Дудчик Н.В., Сычик С.И., Шевляков В.В. Оценка интегральной токсичности факторов и объектов среды обитания с использованием альтернативных биологических тест-моделей: методология и технологии /; Министерство здравоохранения Республики Беларусь, Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр гигиены». - Минск : Республиканское унитарное предприятие "Белорусский научно-исследовательский институт транспорта "Транстехника", 2017. - 216 с.

37. Лебедева А.М., Гиндюк Н.Т., Михнович Э.М. Новые парадигмы оценки токсичности химических веществ. Здоровье и окружающая среда. - 2015. - 25-2. - С. 116-119.

38. Богачева А.С., Полозова Е.В., Старков А.В., Симоненко С.Г. Оценка эффективности современных альтернативных методов в токсиколого-гигиенических исследованиях. Здоровье, демография, экология финно-угорских народов. - 2018. - 2. - С. 81-84.

39. Журихина Л.Н., Осипова Т.С., Бондарук А.М., Свинтилова Т.Н. Оценка безвредности специализированного пищевого продукта для питания спортсменов на Tetrahymena pyriformis // Сахаровские чтения 2019 года: экологические проблемы XXI века : материалы 19-й международной научной конференции. В трех частях, Минск, 23-24 мая 2019 года / Под общей редакцией: С.А. Маскевича, С.С. Позняка. Том Чать 1. - Минск: Информационно-вычислительный центр Министерства финансов Республики Беларусь, 2019. - С. 219-222.

40. Долгов В.А., Лавина С.А., Семенова Е.А. и др. Метод биологической оценки меда как альтернативный критерий его качества и безопасности. Российский журнал Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. - 2017. - Т.23, 3. - С. 30-34.

41. Олькова А.С. Условия культивирования и многообразие тест-функций Daphnia magna Straus при биотестировании. Вода и экология: проблемы и решения. - 2017. - Т.69, 1. - С. 63-82.

42. Олькова А.С., Товстик Е.В. Тенденции параллельного развития методов биоиндикации и биотестирования // Модернизация науки и образования: современные реалии, пути совершенствования: Материалы XXXIV Всероссийской Научно-Практической Конференции, Ростов-на-Дону, 15 июля 2021 года. - Ростов-на-Дону: ООО "Издательство ВВМ", 2021. - С. 35-37.

43. Березинский Л.А. Экотоксикологическая характеристика нового класса ингибиторов холинэстеразтетраалкиламмониевых производных урацила на батарее биотестов: специальность - 03.00.16. автореф. дис. канд. биол. наук. - Казань, 2000. - 23 с.

44. Аслямова А.А. Экотоксикологическая характеристика безопасности некоторых производных урацила в отношении млекопитающих и гидробионтов: специальность - 03.00.16: автореф. дис. канд. биол. наук. - Казань, 2006. - 19 с.

45. Разработка стратегии биотестирования водных сред с учетом многофакторности ответных реакций тест-организмов: специальность - 03.02.08: диссертация. доктора биол. наук. - Киров, 2020. - 359 с.

46. Деркач К.В. Структурно-функциональная организация аденилатциклазной сигнальной системы инфузорий Dileptus anser и Tetrahymena pyriformis: специальность - 03.00.04: диссертация канд. биол. наук. - Санкт-Петербург, 2003. - 133 с.

47. Шпаков А.О. Молекулярные механизмы сопряжения гормональных рецепторов с G-белками в аденилатциклазной сигнальной системе позвоночных и беспозвоночных: специальность - 03.00.04: автореф. дис. доктора биол. наук. - Санкт-Петербург, 2007. - 40 с.

48. Прокопьев И.А., Кан М.У. Цитотоксичность калиевых солей (+) и (-) усниновой кислоты в отношении Paramecium caudatum. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2020. - Т.169, 1. - С. 120-123.

49. Бокиева С.Б., Карпухина О.В., Гумаргалиева К.З., Иноземцев А.Н. Комбинированное воздействие тяжeлых металлов и пирацетама нарушает формирование адаптивных реакций. Изв. Горск. гос. аграр. ун. - 2012. - Т. 49, 4-4. - С. 194-200.

50. Карпухина О.В., Гумаргалиева К.З., Бокиева С.Б. и др. Аскорбиновая кислота защищает организм от токсического воздействия кадмия. В кн.: Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине. - СПб.: Изд-во политех. университета, 2011. - Т. 2. - С. 161-163.

51. Карпухина О.В., Карпухина О.В., Гумаргалиева К.З., Иноземцев А.Н. Исследование металл-индуцированного окислительного стресса у одноклеточных организмов. Фундаментальные исследования. - 2013. - 11-4. - С. 671-674.

52. Моргунов И.Г., Камзолова С.В., Самойленко В.А. и др. Испытание препарата изолимонной кислоты в модели окислительного стресса, индуцированного тяжелыми металлами на инфузории Paramecium caudatum // V Пущинская школа-конференция "Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов": Материалы V Пущинской школы-конференции, Пущино, 03-07 декабря 2018 года. - Пущино: Издательский дом "Вода: химия и экология", 2018. - С. 119-121.

53. Зайцев В.Г., Меклеева Б.В., Островский О.В. Диэтилдитиокарбамат натрия, проникающий ингибитор супероксиддисмутазы, усиливает чувствительность инфузорий Paramecium caudatum к индуцированному окислительному стрессу. Токсикологический вестник. - 2009. - Т.95, 2. - С. 18-20.

54. Хомич Н.П., Антоняк Г.Л., Савицкая О. Н. Влияние хрома (VI) на процесс пероксидации липидов и состояние антиоксидантной системы в клетках печени, почек и легких кроликов. Науковий вiсник ЛНУВМБТ iмениi С.З. Гжицького 2015. - Т. 17, 3(63). - С. 431-436.

55. Шарапов М.Г., Равин В.К., Новоселов В.И. Пероксиредоксины - многофункциональные ферменты // Молекулярная биология. - 2014. - Т.48, 4. - С. 600.

56. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В. Комплексная система прогноза токсичности и опасности веществ, основанная на использовании соотношений структура-биотрансформация-токсичность. Токсикологический вестник. - 2013. - Т.122, 5. - С. 33-37.

57. Радченко Е.В., Карпов П.В., Соснин С.Б. и др. Система прогнозирования фармакокинетических свойств и токсичности лекарственных веществ; XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: Тезисы докладов в 5 томах, Екатеринбург, 26-30 сентября 2016 года. Уральское отделение Российской академии наук. Том 4. - Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2016. - С. 432.

58. Гусева Е.А., Николаева Н.И., Филин А.С., Савостикова О.Н. Сравнительная оценка математических моделей прогнозирования острой токсичности химических веществ. Гигиена и санитария. - 2022. - Т.101, 7. - С. 816-823.

59. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2022683454 Российская Федерация. Опытный образец программного модуля прогнозирования биологической активности и токсичности лекарственных препаратов и биологически активных молекул: 2022682929: заявл. 29.11.2022: опубл. 05.12.2022 / А.А. Айгинин, Ю.Д. Афанасьев, А.В. Мелерзанов; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт».