Анализ современных отечественных и зарубежных подходов к проблеме биомониторинга фурана и его производных в организме человека
- Авторы: Нурисламова Т.В.1, Зайцева Н.В.1, Попова Н.А.1, Мальцева О.А.1
-
Учреждения:
- Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения
- Выпуск: Том 31, № 2 (2024)
- Страницы: 107-120
- Раздел: ОБЗОРЫ
- URL: https://journal-vniispk.ru/1728-0869/article/view/314513
- DOI: https://doi.org/10.17816/humeco633908
- ID: 314513
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Диоксины, фуран и его производные являются опасными загрязнителями объектов окружающей среды и биологических сред человека. Диоксины — это глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием. Они слабо расщепляются и накапливаются как в организме человека, так и в биосфере планеты, включая воздух, воду, пищу. Величина летальной дозы для этих веществ достигает 10−6 г на 1 кг массы тела человека. Международное агентство по исследованию рака классифицирует фуран как «возможный канцероген для человека (группа 2B)». При вдыхании фурана может произойти отёк лёгких и некроз бронхов. При однократном пероральном введении фурана в кукурузном масле 4 см3/кг массы тела крыс Fischer 344 в дозе 0,1–0,2 мг/кг массы тела он способен окислиться до токсичного метаболита цис-2-бутен-1,4-диаль (BDA), который является важным триггером токсических эффектов. При дозе 250 мкг/кг массы тела самцов крыс Fischer 344 индуцированы хромосомные аберрации. Фуран считается негенотоксичным гепатоканцерогеном, метаболизируется в печени до BDA, который остро токсичен для клеток печени, и в результате гибель клеток сопровождается восстановлением тканей и пролиферацией клеток, что, в свою очередь, увеличивает вероятность канцерогенеза.
Цель. Изучение международного опыта, научно-информационных источников и результатов теоретических и экспериментальных исследований, методов и методик определения массовой концентрации диоксинов, фурана и его производных в биологических средах человека.
Материал и методы. Предметом изучения явились отечественные и зарубежные источники научно-методической литературы, касающиеся токсичных соединений диоксинов, фурана и его производных. Проанализирована обширная научная литература по методам и методикам определения массовых концентраций фурана и его производных в биологических средах человека (по данным Google scholar). Поиск методических документов, действующих в Российской Федерации, проведён на сайтах http://www.normacs.ru и https://files.stroyinf.ru. Временны́е границы анализируемого периода составили 37 лет (с 1986 по 2023 г.).
Результаты. В обзоре подробно изложены данные по физико-химическим методам контроля содержания диоксинов, фурана и его производных в биологических средах, токсическим и генетическим эффектам, абсорбции, распределению, метаболизму и выведению диоксинов и фурана из организма. Представлены токсикологические характеристики диоксинов, фурана и его производных (эксперименты проводились на крысах и мышах Fischer 344 в странах ЕС и США).
Заключение. Представленный опыт международных исследований европейских стран и США может использоваться для развития биомониторинга человека и внедрения его в практику как подсистемы социально-гигиенического мониторинга в Российской Федерации.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Татьяна Валентиновна Нурисламова
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения
Email: nurtat@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0002-2344-3037
SPIN-код: 1140-1216
д-р биол. наук
Россия, ПермьНина Владимировна Зайцева
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения
Email: znv@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2356-1145
SPIN-код: 7036-3511
д-р мед. наук, профессор, академик РАН
Россия, ПермьНина Анатольевна Попова
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения
Email: popova@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0002-9730-9092
SPIN-код: 3754-4800
Россия, Пермь
Ольга Андреевна Мальцева
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения
Автор, ответственный за переписку.
Email: malceva@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0001-7664-3270
SPIN-код: 7310-6523
канд. биол. наук
Россия, ПермьСписок литературы
- Глебов В.В. Влияние техногенной сферы большого города на адаптационные процессы человека // Фундаментальные исследования. 2013. № 10-11. С. 2461–2465. EDN: RRWAAN
- Зайцева Н.В., Попова А.Ю., Май И.В., Шур П.З. Методы и технологии анализа риска здоровью в системе государственного управления при обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения // Гигиена и санитария. 2015. Т. 94, № 2. С. 93–98. EDN: TPHJSB
- Рахманин Ю.А., Иванов С.И., Новиков С.М., и др. Актуальные проблемы комплексной гигиенической характеристики факторов городской среды и их воздействия на здоровье населения // Гигиена и санитария. 2007. № 5. С. 5–7. EDN: IBNYNZ
- Другов Ю.С., Зенкевич И.Г., Родин А.А. Газохроматографическая идентификация загрязнений воздуха, воды, почвы и биосред. М.: Лаборатория знаний, 2024.
- Биомониторинг человека: факты и цифры. Копенгаген: Европейское региональное бюро ВОЗ. Режим доступа: https://www.who.int/europe/ru/publications/i/WHO-EURO-2015-3209-42967-60040 Дата обращения: 14.03.2024.
- Онищенко Г.Г. Контроль содержания химических соединений и элементов в биологических средах. Пермь: Книжный формат, 2011. EDN: QKUACL
- Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., Мамонов Р.А., Синицына О.О. Методы оценки комбинированного действия веществ // Гигиена и санитария. 2012. Т. 91, № 2. С. 86–89. EDN: PFFHGL
- Малышева А.Г., Рахманин Ю.А. Физико-химические исследования и методы контроля веществ в гигиене окружающей среды. СПб.: НПО «Профессионал», 2014.
- Филиппов В.Л., Рембовский В.Р., Криницын Н.В., и др. Система объективной оценки медико-экологической ситуации на территориях риска развития заболеваний населения для задач последующего мониторинга // Анализ риска здоровью. 2014. № 4. С. 27–36. EDN: TESRZB
- Егоров А.И., Ильченко И.Н., Ляпунов С.М., и др. Применение стандартизованной методологии биомониторинга человека для оценки пренатальной экспозиции к ртути // Гигиена и санитария. 2014. Т. 93, № 5. С. 10–18. EDN: SZEVLP
- Витер В.Н. Диоксины // Химия и химики. 2008. № 4. С. 96–107.
- Ившин В.П., Полушин Р.В. Диоксины и диоксиноподобные соединения. Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2004. EDN: QKFCKL
- IARC Classifies Radiofrequency Electromagnetic Fields as Possibly Carcinogenic to Humans. Режим доступа: https://www.iarc.who.int/wp-content/uploads/2018/07/pr208_E.pdf Дата обращения: 20.03.2024.
- Crews C. Processing contaminants: furan // Encyclopedia of Food Safety. 2014. Vol. 2. P. 399–403. doi: 10.1016/b978-0-12-378612-8.00208-0
- Inoue D., Fujino T., Sheridan P., et al. A novel ASXL1–OGT axis plays roles in H3K4 methylation and tumor suppression in myeloid malignancies // Leukemia. 2018. Vol. 32, N 6. P. 1327–1337 doi: 10.1038/s41375-018-0083-3
- Божедомов В.А., Липатова Н.А., Спориш Е.А., и др. Роль структурных нарушений хроматина и ДНК сперматозоидов в развитии бесплодия // Андрология и генитальная хирургия. 2012. Т. 13, № 3. С. 82–92. EDN: PGOUJF
- Patrick L. Thyroid disruption: mechanism and implications in human health // Altern Med Rev. 2009. Vol. 4, N 4. P. 326–346.
- Gates L.A., Lu D., Peterson L.A. Trapping of cis-2-butene-1,4-dial to measure furan metabolism in human liver microsomes by cytochrome P450 enzymes // Drug Metabolism and Disposition. 2012. Vol. 40, N 3. P. 596–601 doi: 10.1124/dmd.111.043679
- Lindén J., Lensu S., Tuomisto J., Pohjanvirta R. Dioxins, the aryl hydrocarbon receptor and the central regulation of energy balance // Frontiers in Neuroendocrinology. 2010. Vol. 31, N. 4. P. 452–478. doi: 10.1016/j.yfrne.2010.07.002
- Moro S., Chipman J.K., Antczak P., et al. Identification and pathway mapping of furan target proteins reveal mitochondrial energy production and redox regulation as critical targets of furan toxicity // Toxicological Sciences. 2012. Vol. 126, N 2. P. 336–352. doi: 10.1093/toxsci/kfs005
- Sweeney L.M., Gargas M.L., Strother D.E., Kedderis G.L. Physiologically based pharmacokinetic model parameter estimation and sensitivity and variability analyses for acrylonitrile disposition in humans // Toxicological Sciences. 2003. Vol. 71, N 1. P. 27–40. doi: 10.1093/toxsci/71.1.27
- Butterworth B.E., Sprankle C.S., Goldsworthy S.M., et al. Expression of myc, fos, and Ha-ras in the livers of furan-treated F344 rats and B6C3F1 mice // Molecular Carcinogenesis. 1994. Vol. 9, N 1. P. 24–32. doi: 10.1002/mc.2940090106
- Шалгинских Н.А., Карпеченко Н.Ю., Оглоблина А.М., и др. Эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов в химическом канцерогенезе // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2014. № 3. С. 46–64. EDN: RYDIKR
- Башарова Г.Р., Карамова Л.М. Диоксины и здоровье // Медицина труда и экология человека. 2015. Т. 4. С. 58–63. EDN: UWALID
- Ревич Б.А., Шелепчиков А.А. Здоровье населения и загрязнение окружающей среды стойкими органическими загрязнителями // Гигиена и санитария. 2008. № 4. С. 27–31. EDN: JUWBQV
- Милош В.В. Диоксины и их потенциальная опасность в экосистеме «человек — окружающая среда». Режим доступа: https://crowngold.narod.ru/articles/dioxini.htm Дата обращения: 22.07.2024.
- Bakhiya N., Appel K.E. Toxicity and carcinogenicity of furan in human diet // Arch Toxicol. 2010. Vol. 84, N 7. P. 563–578. doi: 10.1007/s00204-010-0531-y
- Knutsen H.K., Alexander J., Barregfrd L., et al. Risks for public health related to the presence of furan and methylfurans in food // EFSA Journal. 2017. Vol. 15, N 10. P. e05005. doi: 10.2903/j.efsa.2017.5005
- Boutros P.C., Moffat I.D., Franc M.A., et al. Dioxin-responsive AHRE-II gene battery: identification by phylogenetic footprin-ting // Biochem Biophys Res Commun. 2004. Vol. 321, N 3. P. 707–715. doi: 10.1016/j.bbrc.2004.06.177
- Banda M., Recio L., Parsons B.L. ACB-PCR measurement of spontaneous and furan-induced H-ras codon 61 CAA to CTA and CAA to AAA mutation in B6C3F1 mouse liver // Environmental and Molecular Mutagenesis. 2013. Vol. 54, N 8. P. 659–667. doi: 10.1002/em.21808
- Peterson L.A. Reactive metabolites in the biotransformation of molecules containing a furan ring // Chem Res Toxicol. 2013. Vol. 26, N 1. P. 6–25. doi: 10.1021/tx3003824
- Ravindranath V., McMenamin M.G., Dees J.H., et. al. 2-Methylfuran toxicity in rats — Role of metabolic activation in vivo // Toxicology and Applied Pharmacology. 1986. Vol. 85, N 1. P. 78–91. doi: 10.1016/0041-008X(86)90389-3
- National Health and Nutrition Examination Survey. Режим доступа: https://wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/2003-2004/L28DFP_C.htm Дата обращения: 17.01.2024.
- Lee Y.K., Jung S.W., Lee S.J., Lee K.G. Analysis of residual furan in human blood using solid phase microextraction-gas chromatography/mass spectrometry (SPME-GC/MS) // Food Sci. Biotechnol. 2009. Vol. 18, N 2. P. 379–383.
- Churchwell M.I., Scheri R.C., Von Tungeln L.S., et al. Evaluation of serum and liver toxicokinetics for furan and liver DNA adduct formation in male Fischer 344 rats // Food and Chemical Toxicology. 2015. Vol. 86. P. 1–8. doi: 10.1016/j.fct.2015.08.029
- Wazeerud-Din I.J., Silva L.K., Smith M.M., et al. Quantification of seven microbial volatile organic compounds in human serum by solid-phase microextraction gas chromatography-tandem mass spectrometry // Chemosphere. 2021. Vol. 266. P. 128970. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.128970
- Iamiceli A., Abate V., Abballe A., et al. Biomonitoring of the adult population living near the waste incinerator of Turin: Serum concentrations of PCDDs, PCDFs, and PCBs after three years from the plant start-up // Chemosphere. 2021. Vol. 272. P. 129882. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.129882
- Method 1613. Tetra- through octa-chlorinated dioxins and furans by isotope dilution HRGC/HRMS. Режим доступа: https://well-labs.com/docs/epa_method_1613b_1994.pdf Дата обращения: 23.01.2024.
- Method 1668C. Chlorinated biphenyl congeners in water, soil, sediment, biosolids, and tissue by HRGC/HRMS. Режим доступа: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-09/documents/method_1668c_2010.pdf Дата обращения: 19.01.2024.
- Ingelido A.M., Abballe A., Marra V., et al. Serum concentrations of beta-hexachlorocyclohexane in groups of the Italian general population: a human biomonitoring study // Ann Ist Super Sanita. 2009. Vol. 45, N 4. P. 401–408 doi: 10.1590/s0021-25712009000400008
- Нурисламова Т.В., Мальцева О.А., Попова Н.А., Чинько Т.В. Разработка и валидация биоаналитической методики количественного определения гетероциклов (фуран и метилфуран) в крови человека методом хромато-масс-спектрометрией (ГХ-МС) // Здоровье населения и среда обитания. 2023. Т. 31, № 9. С. 7–15. EDN: ELPGBR doi: 10.35627/2219-5238/2023-31-4-7-15
- Коноплёв А.В., Первунина Р.И., Дударев А.А., и др. Полихлорированные бифенилы дибензо-п-диоксины и дибензофураны в крови коренного населения Российского Севера // Гигиена и санитария. 2006. № 2. С. 65–71. EDN: HTANTL
Дополнительные файлы
