Основные критерии вредного действия смеси изомеров 2 хлорэтилнитрозо Lгомоцитруллина для прогнозирования опасности здоровью работающих в условиях производства

Содержание

1. Реакции, катализируемые основаниями, с ионизацией амидной группы и образованием диазотата и изоцианата. Изоцианат легко реагирует с нуклеофилами, такими как вода, гидроксильными, амино-сульфгидрильными группами. Гидролиз и реакция с аминами изоцианата вносит существенный вклад в превращение изоцианата в организме. Цикл же превращений с диазотатом, в конечном итоге приводит к алкилированию присутствующего в среде нуклеофила или растворителя с введением в него радикала. Важное значение имеет алкилирование воды, в результате которого образуются спирты, являющиеся нормальными метаболитами превращения некоторых НАМ и обладающие высокой биологической активностью [21,147].

2. Алкилирующие препараты вступают в реакцию с реактивом Неслера, в результате которой образуется зеленовато — желтый осадок, не растворимый в соляной кислоте [15].

3. Все НАМ склонны к разложению при ультрафиолетовом облучении и под действием видимого света (фотолиз) [147].

1.2. Параметры острой токсичности нитрозомочевин.

Среднесмертельные дозы, полученные в эксперименте на разных видах животных при однократном введении различными путями, приведены в таблице № 2 [30,88,98,137,147].

Из таблицы № 2 видно, что по уровню токсичности при введении в желудок препараты группы нитрозоалкилмочевин относятся к различным классам опасности. Так, самый простой препарат этого класса — НММ относится ко 2-му классу опасности, НЭМ и араноза — к 3-му классу опасности, в то врем как, исходный продукт лизомустина — БХНМ, оказывается наиболее токсичным и причисляется к 1-му классу опасности.

Таблица

Среднесмертельные дозы, полученные при эксперименте на разных видах животных.

Название ЛД50 Способ введения.

Крысы в/ж, в/в, п/к, в/б Хомячки европейские п/к, в/в Хомячки китайские п/к Мыши в/ж, в/б, в/в, п/к

1М- нитрозо-Ы- метилмочевина, МММ 110 мг/кг 110 мг/кг 110 мг/кг 50 мг/кг 50 мг/кг 220 мг/кг 150 мг/кг 180 мг/кг 220 мг/кг

1-нитрозо-11-этилмочевина НЭМ 300 мг/кг 240 мг/кг 240 мг/кг 270 мг/кг 380 мг/кг 410 мг/кг 430 мг/кг

Ы-нитрорзотри Метилмочевина 250 мг/кг

1,3-бис-(2- хлорэтил)-1- нитрозмочевина 83,3 мг/кг 52,5 мг/кг

М-Нитрозо-МХ'-бис (2-хлорэтил)-мочевина (кармустин, БХНМ) 13,8 мг/кг 20 мг/кг 83,2 мг/кг 17,4 мг/кг 45,0 мг/кг 21,3 мг/кг 19,0 мг/кг 24 мг/кг

1Ы-нитрозо-М-(2-бромэтил)-Ы-циклогексил Мочевина 237 мг/кг

З-Ь- арабинопиранозил-1-метил- нитрозомочевины Араноза [59,93] 423 мг/кг 640(508−804)мг/кг 1150 мг/кг 520(420−660)мг/кг

Кумулятивная способность у различных НАМ не одинакова. Слабая кумуляция токсического эффекта и даже его частичная обратимость свойственны НЭМ, ДМНМ и НМБ. Кумулятивные свойства других препаратов — НММ, НПМ и ДЭНМ — в значительной мере зависят от способа введения. Например, побочное действие НММ сильнее кумулируется при внутривенном и внутрибрюшинном введении и в меньшей степени при подкожном и пероральном применении, когда ее токсичность почти полностью обратима. Кумуляция токсического действия существенным образом зависит также и от режима применения препарата (кратность введений) [21,143,147].

Существенные сведения об особенностях действия препарата дает наблюдение за сроками гибели животных. Так, для хлорэтилзамещенных НАМ характерна гибель животных в отдаленные сроки — через 10−14 суток [147,149,150,183,196,199]. Подобная тенденция имеет место также для НММ и ее аналогов. При применении этих веществ гибель животных наблюдается обычно с 1 по 15 сутки, однако, при введении сублетальных доз токсические свойства могут проявляться и в более поздние сроки, вплоть до 30 суток [98,147,154,171,184].

1.3. Противоопухолевая активность НАМ.

По сравнению с обычными алкилирующими препаратами НАМ обладают наиболее высокой противоопухолевой эффективностью, по-видимому, связанную с сочетанием их алкилирующих и карбамоилирующих свойств [21,41,57,58,99,138,147,193,194,195].

Первый путь воздействия на опухолевые клетки — реакции алкилирования и карбамоилирования (Таблица 3) [46,56,147]. В данном типе реакций участвуют ионы, образованные в водном растворе из НАМ при поступлении в организм, которые взаимодействуют с нуклеофильными центрами ДНК, РНК, белков. Алкилирование осуществляется прямым переносом алкильных радикалов к нуклеиновым кислотам и белкам, в основном в положении 7 (7-метилгуанин), З (З-метилгуанин), 1,3,7 (1,3-, 7-метиладенин) и О6 -метилгуанин. На основании этих реакций НАМ относят к веществам алкилирующего действия, но в отличие от классических представителей они вызывают также интенсивное карбамоилирование

Таблица

Характер взаимодействия некоторых НАМ с ДНК и РНК опухолевых клеток

Препарат Ti/2, мин Алкилирующая активность Карбамоилирующая активность

НММ 3,5 100″

Лизомустин Алкилирующая активность МНМ принята за 100%. белков и липидов. Карбамоилированные основания не способны образовывать нормальные пары в цепочке ДНК, что ведет к мутациям [21,57,58,80,81,121,160,195].

Наиболее высокой алкилирующей активностью обладает 1,3-бис-(2-хлорэтил)-1-нитрозомочевины (БХНМ) [41,138,147]. В условиях in vivo препарат быстро метаболизиреются с образованием активных алкильных групп, которые атакуют кислород О6 в молекуле гуанина одной из цепей ДНК. Через 6−12 часов происходит связывание этого участка цитидином другой цепи — возникает межнитевая сшивка. Количество сшивок зависит от способности клетки оторвать алкильную группу от гуанина до образования сшивки (это происходит под действием фермента 06-алкилгуанин-ДНК-алкилтрансферазы, (06-АГТ). Чем выше уровень фермента, тем меньше антибластическая эффективность препарата [75,80].

Продукты распада НАМ в организме — изоциановая кислота и ее эфиры реагируют с различными группами белков и аминокислот, так цианат взаимодействует с цистеиновыми и цистиновыми группами белков, с образованием нестойких S-карбамоилпроизводных. Были проведены исследования на животных —опухоленосителях с меченными НАМ, в результате которых БХНМ in vitro активно карбамоилировал клеточные белки, особенно, содержащие лизиновые гистоны, которые являются самой лабильной фракцией белка и играют роль в сохранении структуры хроматина.

Введение другой НАМ — ЦГНМ (с радиоактивной меткой), показало значительное карбамоилирование белков, в сравнении, с РНК и ДНК. Кроме того, циклогексильные остатки активно связывались опухолевыми клетками [185]. Введение

НММ (с радиоактивной меткой) однократно вызывало быстрое карбамоилирование макромолекул и липидов. В отличие от других НАМ здесь отмечена данная реакция в молекуле РНК. Высокий уровень реакционности в липидах свидетельствует о возможности проникновения НАМ через различные мембраны и гематоэнцефалический барьер [41,56,138,147,202,193].

Второй путь действия — нарушение работы белков, ферментов и факторов трансляции (ДНК, РНК — полимераз) белков рибосом. Часть препаратов (БХНМ, НММ) оказывает большее ингибирующее действие на ДНК, чем на РНК. Хотя НАМ вызывают серьезные нарушения и в синтезе РНК [61,80,145,147,160,182,193,195]. Значительные изменения под действием препаратов, так же были выявлены в ядрышках — основном месте синтеза РНК — это увеличение их объема, маргинация и т. д. [61,76,102,174].

Интересно отметить, что препараты взаимодействуют с молекулой ДНК и РНК только лишь при определенной концентрации, а небольшие дозы могут наоборот кратковременно активировать образование ДНК и РНК, тогда как увеличение концентрации, приводит к глубокому угнетению их синтеза. Так же имеет значение время, прошедшее с момента введения. Дополнительный вклад в торможение НАМ синтеза РНК вносит ингибирование белков цитоплазмы, регулирующих синтез РНК в ядре [21,41,138,147].

НАМ оказывают серьезное повреждающее воздействие на биосинтез белка и механизм трансляции. Действие НАМ на механизм трансляции заключается в уменьшении транслирующих рибосом и замедлении скорости трансляции [21,57,58,80,81,139,147,182,193]. В результате чего, в значительной степени тормозится образование ДНК, нарушаются физиологические функции ядер клеток [25].

На основании многих экспериментальных работ можно сделать вывод о том, что НАМ являются биологически активными веществами комплексного действия [57,58,121] и способны в незначительных дозах вносить глубокие повреждения в процессы передачи генетической информации, изменять активность белков-ферментов в опухолевых и здоровых клетках. Но можно сделать вывод, и о том, что механизм их повреждающего действия не ограничивается действием только на генетический аппарат клетки, но и включает, например, нарушение нормального энергообеспечения тканей и клеток, изменение структуры других белковых и особенно ферментативных систем (не связанных с передачей генетической информации). Это представление имеет не менее важное значение и для исследования токсического действия данных препаратов на нормальные клетки организма.

1.4. Механизм повреждающего действия нитрозоалкилмочевин на организм

До настоящего времени исчерпывающей и точной информации о механизме действия исследуемых нами препаратов нет, несмотря на имеющиеся многочисленные работы, посвященные этой теме.

Большинство исследователей, придерживаются мнения, что в основе механизма действия алкилирующих соединений, в том числе НАМ, лежит нарушение различных звеньев обмена нуклеиновых кислот, особенно ядерных нуклеопротеидов. Способность их вступать в реакцию с химическими компонентами клеток и нарушать нуклеопротеидный обмен дает возможность в определенной мере объяснить сложный процесс противоопухолевого действия этих препаратов, тем более что в активно размножающихся тканях отмечается высокий уровень обмена нуклеиновых кислот. Под влиянием НАМ, например, хлорэтиламинов и этиленаминов снижается содержание ДНК, изменяются ее физико-химические свойства, тормозится образование и в результате наступает нарушение физиологических функций ядер клеток, связанных с основными процессами жизнедеятельности. Наиболее уязвимым звеном клеточных процессов является нуклеопротеидный обмен. Предполагается, что в основе этого действия лежит реакция алкилирования активного атома водорода компонентов клетки, а точнее происходит диссоциация препарата в водном растворе с образованием карбониевых, сульфониевых, или азониевых катионов, которые активно реагируют с нуклеофильными группами нуклеиновых кислот и белков. Местами этих реакций являются различные функциональные группы: основные группы нуклеиновых кислот, а-амино-, а-карбоксильные, сульфгидрильные, сульфидные, имидазольные, амино- и фенольные группы аминокислот и пептидов, многие соединения содержащие фосфор, гетероциклические атомы пуринов и пиримидинов, азот гуанина в положении 7 [21,25,44,45,74,110,147,170,190,195].

В итоге, алкилирование молекул ДНК, образование сшивок и разрывов в её структуре приводит к нарушениям матричных функций в процессах репликации и транскрипции и, в результате — к митотическим блокам, несбалансированному росту и гибели клеток, исчезновению делящихся клеток, тканей организма (в том числе клеток опухолей). Так же происходит увеличение количества дистрофически измененных клеток, их разъединение вследствие разрушения больших комплексов клеток и появляются отдельные клетки и небольшие группы клеток [61,102,139,145,156,160,168,173,178,190].

В цитоплазме пораженных клеток наблюдаются ослабление базофилии, появление околоядерных просветлений, плазмолиз с образованием голых ядер, теней клеток, остатков хроматина. [25,33,61] Большинство авторов отмечают вакуолизацию цитоплазмы.

В результате воздействия нитрозоалкилмочевин происходят так же различные дистрофические изменения в ядре: агрегация хроматина, пикноз, фрагментация ядра, кариолиз [24,62,76,172,173]. Отмечается ослабление окраски ядра [61,76]. Установлено увеличение ядер в объеме или появление микроядер [62,156,168,178]. Иногда отмечалось образование гигантских ядер, в результате их отека, и увеличение количества ДНК [61,102,156,178]. Отмечены изменения хромосом под влиянием алкилирующих агентов (транс локации, фрагментации, слипания). У ядрышках наблюдали увеличение их количества и объема или уменьшение объема, также отмечалось образование вместо них деструктивных или вакуольных масс [24,61,76,102,156,174,178].

Имеется гипотеза о том, что в реализации антибластического эффекта алкилирующих веществ важная роль принадлежит первичному нарушению энергетического обмена в клетке, а нарушение энергетики клетки ведет к приостановке всех процессов, протекающих с использованием энергии (биосинтеза белков, нуклеиновых кислот, коэнзимов, различных форм движения цитоплазмы и активного транспорта веществ). Это подтверждается тем, что клетки подвергавшиеся воздействию алкилирующих соединений, продолжают еще некоторое время синтезировать нуклеиновые кислоты и белки, т. е. остановка клеточного деления не является результатом первичного нарушения процессов биосинтеза [25,106,195].

1.5. Общий характер токсического действия. Острая токсичность. Влияние нитрозомочевин на системы и органы.

По данным литературы, вещества из группы НАМ обладают схожими общетоксическими эффектами, которые включают: токсическое действие на систему гемопоэза, лимфоидную и другие ткани, характеризуемые быстрой сменой клеток- ингибирование синтеза белка и ядерных кислот в различных тканях- мутагенное действие- эмбриотоксический и тератогенный эффект- проникновение через плаценту- канцерогенность[30,104,180]

Самый простой препарат из группы нитрозоалкилмочевин — Ы-нитрозо- Ы-метилмочевина характеризуется отсроченной костномозговой токсичностью, как и её производные, вследствие длительной циркуляции в крови продуктов их распада. Существует точка зрения, что в отличие от других алкилирующих агентов, проникающих только в делящиеся клетки и вызывающих острую костномозговую токсичность, нитрозоалкилмочевины могут проникать и в клетки, находящиеся в состоянии покоя, повреждая те из них, которые вступают в фазу С2 клеточного цикла и таким образом отдаляют токсичность [20,153,180].

Так же нирозоалкилмочевины, как отмечалась многими авторами при исследовании на животных и в клинике, характеризуются почечной токсичностью, особенно 1 -(2-хлорэтил)-3 -циклогексил-1 -нитрозомочевин (ХЦГНМ) [14,20,177,180,184,195]. Повреждение легких и почечная токсичность описаны при воздействии БХНМ, ХЦНМ, стрептозотоцина [20,155,157,188,198].

При введении доз НММ выше 50 мг/кг происходит повреждение поджелудочной железы, что приводит к формированию диабета у китайских хомячков. Аналогичная реакция у лабораторных животных более характерна для препарата из класса НАМ — стрептозотоцина [149]. Высокие дозы вызывают гипергликемию у золотистых хомячков, крыс и мышей. При внутрижелудочном введении крысам возникают геморрагические поражения желудка, кишечника, поджелудочной железы. [30,62]. НММ и его метаболиты оказывают действие на рвотный центр головного мозга, что проявляется тошнотой, рвотой, в течение первого получаса после введения [28,74,179,180].

Многие авторы признают факт нарушения энергетического обмена в процессе канцерогенеза (Warburg, 1924- P.E. Ковецкий, 1961), в связи с этим Пудовым В. И. были изучены показатели адениловой системы в различные сроки введения НММ. Испытуемых животных забивали через 2 часа и 60-й день после однократного внутрибрюшинного введения НММ в дозе 50мкг/кг, и на 6−8 месяц после многократного введения НММ в суммарной дозе 180 мкг/кг веса. По результатам исследования в начальные сроки введения препарат вызывает уменьшение содержания АТФ в крови с последующей тенденцией к нормализации. На заключительных этапах канцерогенеза концентрация АТФ ниже, чем в контроле, однако сам процесс опухолевого роста не отражается на ее содержании [106].

В литературе имеются данные о влиянии производных нитрозомочевины на биосинтез НАД. Биосинтез поли (АДФ-рибозы), обеспечивающий восстановление повреждений структуры ДНК, лимитируется концентрацией НАД [110]. В результате синтеза поли (АДФ-рибозы) выделяется никотинамид, который снова используется для биосинтеза НАД. В связи с этим, возможно, что ингибирование использования никотинамида для биоситеза НАД приведет к снижению его концентрации и как следствие к усилению цитостатического эффекта. И задачей эксперимента стало выявление цитотоксических групп, ингибирующих использование никотинамида для биосинтеза НАД. В качестве предшественников НАД кроме никотинамида, была взята никотиновая кислота. В результате эксперимента было установлено, что производные нитрозомочевины снижают не только интенсивность использования одного или обоих предшественников для биосинтеза НАД, но и угнетают процессы, идущие с использованием НАД. Взаимодействие производных нитрозомочевины с тиогруппами нарушает их восстановление

147] и неиспользованный НАДФН2 вызывает по принципу обратной связи ингибирование использования НАД для биосинтеза НАДФ и как следствие -уменьшение интенсивности основного пути биосинтеза пуринов и пиримидинов. Таким образом, токсический и противоопухолевый эффекты препаратов этой группы связаны с ингибированием использования предшественников для биосинтеза НАД и как следствие, уменьшение концентрации НАД. Это обусловлено тем, что ингибирование одного из путей использования никотинамида для биосинтеза НАД приводит к нарушению соотношения скоростей биосинтеза ЛАД и поли (АДФ-рибозы) и в результате этого — к угнетению процессов восстановления повреждений структуры ДНК [113]. Следует отметить так же, что НАД, НАДФ являются участниками и многих других процессов.

Ы- нитрозо- N, N1- диметилмочевина действует на печень, кровеносные сосуды, канцероген в опытах на животных, слабый мутаген. При ежедневном введении по 12 мг/кг в течение 3 месяцев поражается преимущественно печень: зональная альтерация паренхимы, репаративная регенерация в виде зональной пролиферации соединительнотканных элементов и холангиол, очаговая пролиферация холангиоцеллюлярных элементов с одновременной регенераторной активацией паренхимы. Отмечается поражение кровеносных сосудов печени и других органов, частые кровоизлияния в брюшную и грудную полости. При шестимесячном введении той же дозы подавляются регенераторные и гиперпластические процессы в паренхиме печени. Гибель животных наступает с признаками недостаточности печени. В малых дозах же вызывает у млекопитающих системную стимуляцию роста и развития, повышая степень упорядоченности процессов в клетке и организме. Это приводит к повышению сопротивляемости к различным факторам стресса [27,30,147,163]. Ломустин, как и Т<�Г- нитрозо- N,>1- диметилмочевина оказывает повреждающее воздействие на ткань печени [162,195].

Ы-нитрозотриметилмочевина обладает анестетическим действием в течение 2−3 часов после перорального введения, позднее появляются одышка и цианоз- гибель наступает от отека легких. При хроническом в/в и в/ж введении вызывает опухоли мозга, периферических нервов, кожи и её придатков, ЖКТ [30,62].

Изучение токсичности препарата 3-Ь-арабинопиранозил-1-метил-нитрозомочевины (аранозы) в остром и субхроническом экспериментах на экспериментальных животных (крысах б/п, мышах БНК, собаках б/п) показали, что у собак после введения (1−2сутки) наблюдались явления острой кишечной интоксикации (многократная рвота, понос, снижение массы тела). Рвоту расценивали, как проявление нейротоксичности. При вскрытии животных обнаружены кровоизлияния в париетальную и висцеральную брюшину — проявления местно-раздражающего действия, а так же наблюдалось увеличение массы сердца и почек, уменьшение массы вилочковой железы и селезенки. При изучении субхронического действия наблюдалась лейкопения и сдвиг лейкоцитарной формулы влево. У крыс наблюдалась протеинурия в течение двух месяцев введения. Исчезновение токсических проявлений препарата и нормализация функциональной деятельности наступала к концу первого месяца — крысы, мыши, к концу второго месяца- собаки [60,77,93]. При действии алкилирующих препаратов отмечено возникновение аллергических воспалительных реакций [63].

1.6.Канцерогенное действие препаратов группы нитрозоалкилмочевины.

Нитрозометилмочевина и нитрозоэтилмочевина вызывают опухоли у всех видов животных, на которых проводили исследования: мышей, крыс, хомячков, морских свинок, кроликов, собак, свиней и обезьян. При введении различными путями, в том числе и с кормом, вызывают доброкачественные и злокачественные опухоли нервной системы, желудка, пищевода, поджелудочной железы, дыхательного тракта, кишечника, молочных желез (самки), лимфоретикулярной ткани, кожи и почек [20,30,37,59,62,63,96,165,166,180,203]. Отмечена корреляция между способом введения препаратов и местом возникновения опухоли (используется для получения экспериментальных моделей опухолей) [6,29,37,68].

Были проведены эксперименты по изучению канцерогенного действия НЭМ на плод. С этой целью выделялись три группы животных, которым НЭМ вводилась за 1−3 дня до родов (1-я группа), через 3 месяца после рождения (2-я группа), и двукратно: за 1−3 дня до родов и за 3 месяца после рождения (3-я группа). В результате эксперимента в 1 группе животных часть опухолей была нейрогенного характера, во второй группе возникли новообразования различной локализации (матка, яичники, влагалище, толстая кишка), опухолей нервной системы не наблюдалось. В 3 группе обнаружены опухоли различной локализации, часть из которых были в ЦНС и ПНС. Так же, у животных 3 группы новообразования возникали в более короткие сроки, по сравнению с другими группами и имели большее разнообразие локализации. Таким образом, наблюдается взаимное усиление пре- и постнатального канцерогенного эффектов НЭМ у крыс [41,102]. При введении данного препарата (и других соединений этой группы) беременным самкам опухолевый процесс может возникать и в последующих поколениях. Опухоли различной локализации (гипофиз, молочная железа, поджелудочная железа, кожа) наблюдались и у самцов и у самок во втором и третьем поколениях [96,138]. Так же НЭМ оказывает канцерогенный эффект на экспериментальных животных (крыс), подвергшихся воздействию препарата в прогенезе [138]. При трансплацентарном введении нитрозоэтилмочевина способна вызывать опухоли нервной системы [92].

Диметилнитрозомочевина вызывает опухоли мозга, периферических нервов у крыс при парентеральном введении- вызывает опухоли при подкожном введении мышам, внутрижелудочном и внутривенном введении крысам [30,62,163,165,166].

Исследование канцерогенеза с введением НММ, ДМНМ, стрептозотоцина и аранозы у беспородных крыс в течение 21 месяца обнаружило возникновение опухолей во всех подопытных группах, с преимуществом у самок. Частота опухолей у крыс, подвергнутых воздействию аранозы и НММ, была выше, чем в других подопытных группах. У самок преобладали опухоли и предопухолевые изменения в молочной железе (мастопатии фиброзно-кистозного типа с признаками активной секреции в концевых отделах желез и выраженной внутрипротоковой пролиферацией эпителия с образованием сосочковых структур), матке, яичниках, надпочечниках. У самцов опухоли возникали чаще в области наружного слухового прохода, в различных участках кожи, встречались саркомы мягких тканей. У отдельных крыс встречались опухоли почек, гипофиза, атриума желудка, мочевого пузыря, печени, легких, фибросаркома подкожной клетчатки с метастазами в легкие. Опухоли крыс подопытных групп возникали в интервале с 3-го по 21-й месяц после введения противоопухолевых препаратов. Увеличение доз препаратов сокращало сроки возникновения опухоли. Развивавшиеся опухоли не имели существенных морфологических особенностей, которые можно было бы связать с действием того или иного производного нитрозомочевины. Это говорит о том, что все примененные препараты оказывают однотипное повреждающее действие на определенные структуры клеток мишеней, преимущественно эндокринозависимых органов, что завершается возникновением в них предопухолевых изменений и опухолей однотипного гистологического строения. В группах самок подвергнутых воздействию аранозы и ДМНМ, мастопатии и опухоли молочных желез сочетались с фолликулярными кистами яичников часто с железистой гиперплазией эндометрия матки, деформацией рогов матки. Особенный интерес вызвали опухоли почек у подопытных животных — определили 9 вариантов их гистологического строения. Все они имели злокачественный характер и характеризовались атипией, полиморфизмом, инфильтрирующим ростом. Предположительно, источником их развития послужил трансформированный эпителий проксимальных отделов извитых канальцев, из-за высокой метаболической активности, процессов реабсорбции, приводящих к повышению концентраций нитрозаминов в канальцах. У крыс всех подопытных групп были найдены морфологические признаки высокой гормональной активности коркового слоя надпочечников [37,69,200].

Проведенные исследования дали основания для предположения, что в развитии опухолевого процесса, в результате введения данных препаратов имеют значение два момента: 1) После первичной реакции клеток-мишеней с этими препаратами, которые являются супермутагенами, появляются клетки-мутанты с новыми биологическими свойствами, которые и являются источниками для развития опухолей. 2) Эндокринные нарушения — гиперфункция коркового слоя надпочечников, при которой создается иммунодепрессия, что является благоприятным фоном для возникновения и развития опухолей [111,147,164,189].

В настоящее время не существует объективных критериев для прямой экстраполяции на человека экспериментальных результатов, полученных на животных, равно как и данных экспрессных тестов. Поэтому в отсутствие достаточных эпидемиологических доказательств канцерогенности для человека, оценка канцерогенного риска для человека проводится с учетом всех имеющихся экспериментальных данных. Поэтому учитывая отсутствие эпидемиологических данных, ни одно нитрозосоединение, даже и проявившее чрезвычайно высокую канцерогенную активность в опытах на животных, не включено экспертами 1АЯС в группу 1- веществ, канцерогенных для человека. В группу 2А- веществ, вероятно канцерогенных для человека, включены следующие представители НАМ:

1,3-бис-(2-хлорэтил)-1 -нитрозомочевина (БХНМ), 1 -(2-хлорэтил)-3-циклогексил-1 -нитрозомочевина, 1 -метил-1 -нитрозо-мочевина, 1 -этил-1 -нитрозомочевина [30].

1.7. Мутагенное действие препаратов группы нитроалкилзомочевины.

Препараты группы нитрозоалкилмочевин обладают нежелательным повреждающим действием в отношении нормальных делящихся клеток здоровых животных и опухоленосителей. Характер таких нарушений был исследован на примере синтеза ДНК в нормально делящихся клетках костного мозга и эпителия тонкого кишечника мышей в различные сроки (0140 часов) после однократного введения ряда нирозосоединений: НММ, нитрозодиэтилмочевины (ДНММ), стрептозотоцина, хлорозотоцина. Отмечалось глубокое, но обратимое ингибирование синтеза ДНК [41,44,45].

Введение 50 мг/кг нитрозометилмочевины внутрибрюшинно вызывает летальные мутации у мышей. В культуре фибробластов человека, мышей, гепатоцитов крыс под воздействием НММ обнаруживается необусловленный режимный синтез ДНК. В результате трансформации в культуре эмбрионов фибробластов хомячков, мышей крыс in vitro образуются клетки, которые вызывают опухоли при трансплантации экспериментальным животным [62,166,203]. Мутагенность нитрозоэтилмочевины выявлена для бактерий, низших и высших растений, дрозофил и др. [30,166]. Диметилнитрозомочевина обладает слабой мутагенной активностью [30].

1,3-Бис-(2-хлорэтил)-1-нитрозомочевина взаимодействует с ДНК, вызывая мутации у бактерий, дрозофил и в клетках млекопитающих, а также хромосомные аберрации и обмен сестринских хроматид в клетках костного мозга мышей [30,198]. Хлорозотоцин обладает наименьшей мутагенной активностью [201].

1.8.Эмбриотоксическое действие препаратов группы нитрозоалкил мочевин.

При внутрибрюшинном введении 5 мг/кг нитрозометилмочевины самкам крыс на 15 день после оплодотворения у зародышей наблюдается массовая гибель клеток в эпендимном и плащевом слоях стенки больших полушарий головного мозга (выраженный цитотоксический эффект) уже через З-бч, максимум через 1−2суток после воздействия. При однократном внутрибрюшинном введении крысам по 5−10 мг/кг на 3,4 или 5 день беременности также отмечен эмбриотокстческий эффект, при введении 10−40 мг/кг на 9 день беременности — дозозависимый эмбриотоксический эффект, но и более раннее и более позднее введение также вызывало гибель эмбрионов. Ежедневное введение 3 мг/кг в первую неделю беременности вызывает тератогенные изменения, 20 мг/кг на 21 день вызывает изменения мозга у новорожденных, но не приводит впоследствии к опухолям этой локализации у крыс-потомков [5,30,62,71,166,203].

Для НММ описано трансплацентарное, бластомогенное, и эмбриотоксическое действие [1,2,5,71,95,132]. Установлена наибольшая чувствительность эмбрионов при введении препарата в первую треть эмбриогенеза (на стадиях дробления и имплантации зародыша). Были изучены и сопоставлены эмбриотоксические свойства аранозы, ДМНМ и НММ на половозрелых самках — мышах. По результатам исследования выявили — число мест имплантации на 1 мышь было одинаковым для всех групп и составляло примерно 6−8. В группе животных, получавших аранозу, в небольшом проценте случаев наблюдались лишь частично жизнеспособные плоды (уменьшенные в размерах, измененной окраски, слабо шевелящиеся, но без видимых отклонений в развитии органов). Все исследуемые препараты вызывали прерывание беременности: НММ — в 100% случаев, араноза — в 97,1%, ДМНМ — в 100% - оказывая свое токсическое действие преимущественно на ранней стадии развития плода. Для аранозы, ДМНМ характерно также отсроченное токсическое влияние на уже сформировавшиеся плоды, выражающееся в их гибели. Таким образом, эмбриотоксическое действие НММ, ДМНМ и аранозы наблюдается почти в 100% случаев, преимущественно на ранней стадии развития плода [1,2,5,68,71,189].

Чувствительность плодов крыс к нитрозоэтилмочевине оказалась многократно превышает таковую для взрослых особей.

Введение крысам внутривенно на 9 или на 17 день беременности 20 мг/кг вызывало у потомства микроцефалию. При этой же дозе, введенной на 4 день беременности, погибло 40% потомства, а на 9 день — 25%. Введение на 15 день беременности однократно внутривенно по 20,60,70 и 80 мг/кг, привело к 50% гибели потомства при максимальной дозе, выжившие получили деформации конечностей- дозы 40−70 мг/кг дали дозозависимый эффект эмбриотоксического и тератогенного действия.

Введение

НЭМ во второй половине беременности вызывало у потомства опухоли в больших полушариях головного мозга, в том числе множественные злокачественные опухоли периферических и черепномозговых нервов. Видимых уродств, при этом не наблюдалось. Несмотря на чрезвычайно быстрый распад в организме, препарат передается потомству через материнское молоко в количествах достаточных для индукции опухолей [16,30,72,95,97]. Пре- и постнатальные канцерогенные эффекты препарата взаимно усиливаются [107]. 1,3-Бис-(2-хлорэтил)-1-нитрозомочевина также обладает эмбриотоксическим и эмбриолетальным действием [30,62,165,166,198,199].

1.9. Действие препаратов группы нитрозоалкилмочевины на гемопоэз

Фармакологическое изучение НММ показало, что побочное действие препарата заключается, главным образом, в угнетении гемопоэза [25,28,74,147,203]. Препарат обладает дозозависимым миелодепрессивным действием, которое проявляется лейко- и тромбоцитопенией [28,74,179]. Степень угнетения и его длительность зависят от дозы и способа введения вещества. При десятикратном введении НММ внутрь в дозах 50−25 мг/кг/сут. большинство животных (крысы) погибает с явлениями глубокой лейкопении, тромбоцитопении и ретикулоцитопении. У погибших животных и у забитых на 20 сутки, после последнего введения препарата наблюдаются апластические процессы, развивающиеся в лимфоидной, миелоидной и, в меньшей степени, в эритробластической тканях кроветворной системы. Подкожное введение тех же доз переносится лучше — наблюдаемые при этом лейкопения и аплазия вилочковой железы и гипоплазия клеток селезенки и костного мозга носят обратимый характер. Десятикратное внутривенное и внутрибрюшинное введение препарата в дозе 20 мг/кг/сут вызывает обратимую лейкопению и гипоплазию вилочковой железы и костного мозга. При всех способах введения десятикратное применение НММ в дозе 10 мг/кг и шестикратное по 20 мг/кг/сут. не угнетает кроветворения. Патоморфолгические изменения выражаются в незначительной временной гипоплазии клеток вилочковой железы [57,58,147,180].

В максимально хорошо переносимых дозах ДМНМ не угнетает гемопоэза [27,147]. При хроническом введении животным (крысам) внутрибрюшинно на протяжении месяца в различных дозах препарат не действует на состав периферической крови.

Влияние на гемопоэз БХНМ при однократном внутрибрюшинном введении относительно невысоких доз препарата, сводится к резкому снижению числа лейкоцитов и значительному уменьшению отношения нейтрофилы/лимфоциты. Это действие препарата изучено в сравнении с его аналогом — хлорозотоцином, который в таких же дозах вызывал лишь незначительные изменения показателей гемограммы [147,159,183,198,201].

Характер токсических поражений, развивающихся у животных, получивших летальные исходы сводится, к гипоплазии костного мозга собаки, обезьяны). У выживших животных отмечаются обратимые лейкопения, тромбоцитопения и анемия. Особенность действия этих препаратов- отсроченный характер угнетения гемопоэза. Признаки миелодепресси появляются не сразу после введения препаратов, а спустя длительное время после воздействия (от 1 до 3 месяцев) [147,151,169,186,200]. В экспериментах на крупных животных обнаружены следующие особенности: у обезьян наблюдается развитие отсроченной нейтропении в форме двух «волн» уменьшения числа нейтрофилов, так же отмечена тромбоцитопения. У собак нейтропения непродолжительна, а тромбоцитопения вообще не развивается. В той или иной степени гематотоксичностью обладает араноза, которая выражается в уменьшении числа лейкоцитов, сдвиге лейкоцитарной формулы влево [60].

Препарат 1-(2-хлорэтил)-3-циклогексил-1-нитрозомочевина (ломустин) — в первую очередь угнетает миелопоэз. Гематологическая токсичность является дозообусловленной и кумулятивной, с проявлениями лейко- и тромбоцитопении [112,151,154,195].

1.10. Токсическое действие нитрозоалкилмочевин на структуры тканей различных органов.

При введении НММ в дозах 50−25 мг/кг/сутки отмечается атрофия герминативных элементов в семенных канальцах. При подкожном введении тех же доз наблюдается аплазия вилочковой железы и гипоплазия клеток селезенки, носящие обратимый характер. При всех способах введения десятикратное применение НММ в дозе 10 мг/кг и шестикратное в дозе 20 мг/кг приводит к незначительной временной гипоплазии вилочковой железы. Подкожное введение 0,3−0,7%-ого раствора НММ может вызвать в месте введения раздражение тканей вплоть до их некроза.

Длительное применение препарата в дозах 20 мг/мг/сут. вызывает развитие энтерита. При ежедневном введении НММ и ДМНМ по 12мг/кг в течение 3 месяцев поражается преимущественно печень, наблюдается: зональная альтерация паренхимы, репаративная регенерация в виде зональной пролиферации соединительнотканных элементов и холангиол, очаговая прлиферация холангиоцеллюляргных элементов с одновременной регенераторной активацией паренхимы. Отмечается поражение кровеносных сосудов печени и других органов, частые кровоизлияния в брюшную и грудную полости. При 6-ти месячном введении той же дозы подавляются регенераторные и гиперпластические процессы в паренхиме печени. Гибель животного наступает с признаками недостаточности печени [3,30,62,147,180,203].