Экспериментальные модели хронической патологии животных для оценки рисков здоровью чувствительных групп населения

При разработке гигиенических нормативов химических веществ в объектах среды обитания для перехода к регламентируемым значениям от пороговых или недействующих доз (концентраций), полученных по результатам экспериментов на лабораторных животных, математического моделирования или эпидемиологического исследования, использу- ется коэффициент запаса. При этом предполагается, что коэффициент запаса должен учесть основные виды неопределенностей – внутривидовую, межвидовую и обусловленную качеством исходных данных для нормирования (наличие / отсутствие данных о хронической и специфической токсичности, репротоксичности и иных видах отдаленных эффек- тов, масштабность эксперимента / эпидемиологического исследования). Этот подход широко применяется в национальной, региональной (страны ЕАЭС) и наилучшей международной практике [1, 2].

По данным ряда исследователей, применение для внутривидовой изменчивости консервативного фактора неопределенности, равного 10, может гарантировать учет вариабельности человеческой популяции лишь на 80–95 % с учетом различий в метаболизме ксенобиотиков [3]. Позднее было отмечено, что в данный анализ не были включены некоторые подгруппы населения (не отражено влияние возраста, генетического полиморфизма и т. д.), как и не была учтена большая группа потенциально уязвимых людей, чувствительность которых гораздо выше по сравнению со «средним здоровым взрослым», например, вследствие патологий в работе органа или системы органов, принимающих участие в метаболизме токсичного вещества [4–9]. При учете всех указанных показателей установившееся значение фактора неопределенности 10 в состоянии «защитить» только 60 % населения [10, 11]. Кроме того, человек для лечения хронических заболеваний может длительное время принимать лекарственные препараты, которые могут существенно изменять прямую и косвенную реакцию организма на химическое воздействие ¹ [12, 13]. Предсуществующие почечные болезни, несомненно, играют важную роль в возникновении нефротоксических нарушений. Эксперименты на лабораторных животных убедительно показали, что часто встречающиеся болезни человека (гипертензия, почечная недостаточность и ишемия почки) усиливают нефротоксическое действие циклоспорина и бактериальных эндотоксинов. Однако в научной литературе очень мало данных о реальной прогностической значимости клинических наблюдений и результатов экспериментов на лабораторных животных. Изучение токсичности химических веществ обычно проводят на здоровых лабораторных животных, что не позволяет экстраполировать полученные результаты на такие уязвимые группы населения, как болеющие хроническими неинфекционными заболеваниями и / или принимающие на постоянной основе лекарственные препараты.

В последние годы проводилось много исследований, целью которых являлось обоснование методических подходов к оптимизации выбора факторов внутривидовой и межвидовой неопределенности при установлении адекватных коэффициентов запаса. Например, разработаны так называемые химиче-ски-специфические корректирующие факторы или кофакторы (chemical-specific adjustment factors – CSAFs), учитывающие данные токсикокинетики и токсикодинамики химического вещества и его метаболитов в организме [14, 15]. Применение CSAFs уже формализовано в международных рекомендациях и внедрено в практику оценки риска2 [16], однако данный подход также учитывает лишь оптимальные условия работы «здоровых» органов.

Следовательно, при оценке рисков здоровью от воздействия химического фактора и гигиеническом нормировании такая уязвимая группа населения, как лица с хроническими заболеваниями, не учитывается вовсе. При этом для Республики Беларусь, как и для большинства стран региона ВОЗ-Евро, характерны глобальные тенденции в состоянии здоровья населения – избыточность неинфекционной хронической заболеваемости, на долю которой приходится 86 % смертности и 77 % бремени в общей заболеваемости. К приоритетным относят заболевания системы кровообращения и онкологические заболевания, возникновение которых этиологически потенциально может быть связано с воздействием химического фактора [17].

Неучтенность груза заболеваний в популяции снижает точность оценок риска здоровью и гигиенического нормирования на основе классического подхода. В то же время введение слишком высоких коэффициентов запаса при разработке предельно допустимых концентраций веществ в различных средах приводит к высокой неопределенности и избыточным ограничениям. Примером может служить проблема невозможности использования в питьевых целях воды отдельных источников в связи присутствием в составе веществ природного происхождения в концентрациях свыше «жестких» нормативов и необходимостью значительных затрат на водоподготовку (барий).

Учитывая вышеизложенное, можно заключить, что повышение надежности гигиенического нормирования и точности оценки рисков здоровью при воздействии химических веществ с учетом чувствительных групп населения является актуальным направлением и представляет особый интерес при обосновании гигиенических нормативов для химических веществ природного происхождения, присутствующих в объектах среды обитания в повышенных концентрациях в связи с региональными особенностями.

В настоящей работе нами предложен новый методический подход для снижения неопределенностей, связанных с недоучтенностью потенциально более высокой чувствительности уязвимой группы населения (люди, страдающие хроническими неинфекционными заболеваниями либо принимающие на постоянной основе определенные группы лекарственных препаратов), при оценке рисков здоровью от воздействия химических веществ природного происхождения и их гигиенической регламентации.

Известно, что экспериментальные модели патологии, в том числе спонтанно-гипертензивные крысы (SHR), достаточно давно используются для оценки фармакологических свойств лекарственных препаратов [18–24] и изучения влияния некоторых видов пищевых продуктов на развитие патологии [25, 26]. Нашли они применение и в отдельных токсикологических исследованиях: модель артериальной гипертензии для оценки малых доз поллютантов в атмосферном воздухе или острого воздействия малых доз этанола [27, 28]. Однако методология системного использования моделей патологии при оценке рисков здоровью и обосновании гигиенических нормативов химических веществ в объектах среды обитания отсутствует.

Цель исследования ‒ научно обосновать и апробировать методологию применения экспериментальных моделей патологии животных, учитывающих основные органы-мишени и механизм биологического действия изучаемых веществ, для повышения надежности гигиенического нормирования и точности оценок риска здоровью для чувствительных групп населения при воздействии веществ природного генеза.

Для достижения поставленной цели были реализованы следующие задачи:

• 1)    изучить существующие экспериментальные модели патологии (на примере моделей артериальной гипертензии и нефропатии) и обосновать их выбор для последующей экспериментальной апробации применения при гигиеническом нормировании и оценке рисков здоровью (на примере питьевой воды и модельных химических показателей, типичных для гидрогеохимических условий республики);

• 2)    провести изучение и дать сравнительную оценку биологического действия модельных химических показателей при различных уровнях экспозиции на здоровых животных (усредненная или стандартизованная модель) и экспериментальных моделях патологии (модели группы риска);

• 3)    обосновать методические подходы применения экспериментальных моделей патологии для гигиенической регламентации химических веществ природного происхождения на основе оценки рисков здоровью с учетом чувствительных групп населения.

Материалы и методы. В рамках настоящего исследования для отработки предложенных методических подходов на основании проведенного анализа с учетом комплекса критериев был обоснован выбор двух экспериментальных моделей патологии – артериальной гипертензии (спонтанной) и нефропатии (экспериментально индуцированной гентамицином).

Выбор модельного вещества (барий) и обобщенного показателя (общая минерализация) осуществлялся на основе следующих критериев: 1) актуальность с позиций регионального гигиенического нормирования – широкое их присутствие в питьевой воде на территории республики вследствие природных особенностей формирования подземных водоносных горизонтов; 2) сердечно-сосудистая и выделительная системы являются мишенями при воздействии модельных веществ, их биологическое действие доказано в многочисленных экспериментах, а пороговые эффекты учитывались при обосновании национальных и зарубежных нормативов безопасности и рекомендуемых ВОЗ значений3; 3) неинфекционная патология органов (систем), являющихся мишенью биологического действия для данных веществ, широко распространена в популяции.

В ходе апробации предложенных моделей лабораторных животных в хроническом эксперименте длительностью 6 месяцев выпаивали в свободном питьевом режиме водой, содержащей модельные вещества в различных концентрациях. Концентрации обосновывались с учетом токсикометрических параметров, использовавшихся при разработке нормативов изучаемых веществ на национальном и международном уровнях, – концентрации недействующие и заведомо оказывающие биологическое действие на организм здоровых лабораторных животных: вода с содержанием бария 1,3 и 70 мг/л и с уровнем минерализации 1 500 и 10 000 мг/л соответственно.

Для отработки экспериментальных моделей патологии формировали пять групп по 10 самцов белых рандомбредных крыс в каждой, при этом контрольная группа получала воду в свободном питьевом режиме в неограниченном количестве, а остальные четыре экспериментальные группы – воду с соответствующим содержанием модельных веществ (группы «Контроль», «Ba 1,3», «Ba 70», «М 1 500», «М 10 000») – классическая модель.

При моделировании нефропатии предварительно лабораторным животным, сформированным в пять групп по 10 крыс в каждой, внутрибрюшинно вводили гентамицин в течение 10 дней в дозе 70 мг/кг/день. После развития нефропатии одна группа («Контроль») получала воду в неограниченном количестве, а остальные четыре экспериментальные группы – воду с соответствующим содержанием модельных веществ в свободном питьевом режиме (группы «Контроль EINP», «EINP Ba 1,3», «EINP Ba 70», «EINP М 1 500», «EINP М 10 000») (модель экспериментально-индуцированной нефропатии (EINP)).

Для апробации модели артериальной гипертензии были сформированы три группы по 10 самцов крыс линии SHR (крысы со спонтанной гипертензией), у которых было установлено стойкое повышение артериального давления. Контрольная и две опытные группы получали в неограниченном количестве исходную воду и воду с концентрациями бария 1,3 и 70 мг/л соответственно (группы «Контроль SHR», «SHR Ba 1,3», «SHR Ba 70») (модель артериальной гипертензии – «Модель АГ»).

В экспериментах использовали самцов ран-домбредных белых крыс из вивария государственного предприятия «НПЦГ» и крыс линии SHR из вивария ГНУ «Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси» после двухнедельного карантинного содержания. Для экспериментов отбирались активные животные, хорошо поедающие корм, с гладким и блестящим шерстным покровом, нормальной окраской видимых слизистых оболочек, которых содержали на стандартном рационе вивария.

Воду с заданными концентрациями бария (Ba) и минерализации (М) готовили путем разведения в воде в необходимых пропорциях порошка 2-водного бария хлорида (ЗАО «ВЕКТОН», Россия, ГОСТ 4108-72) и минеральной добавки «Северянка» (ООО «Эко-Проект», Россия) соответственно.

На протяжении всего шестимесячного хронического эксперимента животных еженедельно взвешивали и ежедневно оценивали уровень водопотребления, клинические проявления интоксикации и гибель. Для определения развития критического эффекта – гипертензии – у всех крыс до начала и по окончании эксперимента измеряли систолическое (АДс) и диастолическое артериальное давление (АДд), частоту сердечных сокращений (ЧСС) с применением системы неинвазивного измерения кровяного давления грызунов «Систола» и платформы «Флогистон» производства ООО «Нейроботикс», Россия.

При аутопсии после одномоментной декапитации белых крыс определены относительные коэффициенты массы (ОКМ) внутренних органов. Для изучения морфофункционального состояния организма экспериментальных животных оценивали: биохимические показатели сыворотки крови (мочевина, лактатдегидрогеназа (ЛДГ), холестерин, гам- ма-глутамилтранспептидаза (ГГТ), аспартатаминот-ранфераза (АСТ), аланинаминотрансфераза (АЛТ), альбумин, креатинин, общий билирубин и белок, α-амилаза, глюкоза, мочевая кислота, липопротеины низкой (ЛПНП) и высокой плотности (ЛПВН), фосфор, железо и магний) и показатели мочевыделительной системы с помощью автоматического биохимического анализатора Accent 200, Польша; морфофункциональный состав периферической крови методом проточной цитометрии с использованием гематологического анализатора Mythic18, Швейцария; морфологическое строение внутренних органов животных с применением общепринятых методов.

Обращение с лабораторными животными соответствовало этическим принципам надлежащей лабораторной практики4.

Полученные в опытах данные подвергали статистической обработке принятыми в медико-биологических исследованиях методами параметрического и непараметрического анализа с использованием компьютерных программ Statistica 10, MS Excel. Критическим уровнем значимости при проверке статистических гипотез был принят р < 0,05.

Результаты и их обсуждение. О развитии модельной патологии – хронической нефропатии – свидетельствовали функциональные изменения у лабораторных животных группы «Контроль EINP» относительно белых крыс, не получавших гентамицин («Контроль»), в виде статистически значимого снижения в крови концентрации фосфора на 13,5 %, ЛПНП – в 1,9 раза, мочевины – в 2,3 раза ( р < 0,001), общего белка – на 16,9 % ( р < 0,01), альбумина – на 18,1 % ( р < 0,003), увеличения мочевой кислоты – на 29,8 % ( р < 0,04), креатинина – на 25,4 %, глюкозы – на 22,9 %, АСТ – на 13,6 % ( р < 0,001), АЛТ – на 43,9 % ( р < 0,007), а также снижения суточного диуреза на 19,1 % ( р < 0,004), разнонаправленных сдвигов белкового и минерального обменов в виде повышенной экскреции общего белка – в 1,2 раза ( р < 0,008), снижения концентрации фосфора в 2,3 раза, магния – в 2,6 раза, мочевины и креатинина – в 1,4 и 1,3 раза в моче соответственно (при р < 0,001). Также отмечалось повышение уровня лейкоцитов на 12,1 %, в том числе нейтрофилов – на 20,0 %, моноцитов – в 2,2 раза, эозинофилов – на 29,3 % и базофилов – в 1,4 раза ( р < 0,01) у животных с индуцированной нефропатией относительно контрольной группы животных.

Анализ результатов исследований при экспозиции модельными веществами показал, что на протяжении хронического эксперимента у животных всех 13 экспериментальных групп не наблюдалось существенных изменений в общем состоянии, объем во-допотребления оставался на уровне контрольных значений. Ежедневная доза для лабораторных животных, получавших растворы бария в концентрациях 1,3 и 70 мг/л, при пересчете на массу тела составила соответственно 0,05 и 2,7–2,9 мг/кг (табл. 1).

Таблица 1

Полученная доза и объем водопотребления крыс при воздействии растворов с различными уровнями минерализации и бария в хроническом эксперименте, Мe ( P ₂₅– P ₇₅)

Животные	Группы сравнения	Показатель, единицы измерения
		Водопотребление, мл	Доза, мг/кг в день
Белые крысы	«Контроль»	84,6 (71,4–97,8)	–
	«Ba 1,3»	84,8 (71,6–98,0)	0,05 (0,05–0,05)
	«Ba 70»	84,7 (71,5–97,9)	2,70 (2,68–2,72)
	«M 1 500»	84,6 (71,4–97,8)	–
	«M 10 000»	85,0 (71,8–98,2)	–
Белые крысы с нефропатией (EINP)	«Контроль EINP»	85,2 (71,9–98,3)	–
	«EINP Ba 1,3»	85,0 (71,7–98,0)	0,05 (0,05–0,05)
	«EINP Ba 70»	85,3 (72,0–98,3)	2,71 (2,57–2,75)
	«EINP М 1500»	91,6 (72,8–103,5)	–
	«EINP М 10 000»	84,5 (78,1–97,1)	–
Крысы линии SHR	«Контроль SHR»	105,0 (91,7–120,7)	–
	«SHR Ba 1,3»	106,3 (93,0–119,3)	0,05 (0,05–0,06)
	«SHR Ba 70»	107,4 (94,1–120,4)	2,91 (2,68–3,17)

Изучение функциональных показателей лабораторных животных по окончании эксперимента позволило установить статистически значимые нарушения работы ряда систем и органов. Показано, что хроническое употребление животными воды с концентрацией бария 70 мг/л способствует статистически значимому повышению артериального давления (как систолического, так и диастолического) для всех моделей: у белых крыс: АДс – на 5,5 % ( р < 0,003) и АДд – на 9,4 % ( р < 0,009), у животных с индуцированной нефропатией: АДс – на 9,7 % ( р < 0,001) и АДд – на 9,3 % ( р < 0,005), у гипертензивной линии крыс: АДс – на 14,8 % ( р < 0,003) и АДд – на 18,6 % ( р < 0,02) (табл. 2). Наиболее выражено развитие гипертензии при экспозиции барием 70 мг/л у животных линии SHR – артериальное давление в среднем повышается на 30 мм рт. ст., причем наиболее выражено повышение АДд. В то же время ЧСС во всех опытных группах оставалась без изменений.

В экспериментальных условиях при хронической экспозиции барием в концентрации 70 мг/л в питьевой воде выявлено статистически значимое увеличение массы тела белых крыс, крыс с нефропатией и гипертензией на 2,8 % ( р < 0,003), 6,1 % ( р < 0,02) и 5,1 % ( р < 0,01) соответственно на фоне отсутствия изменений прироста массы тела остальных опытных групп по сравнению с контрольными данными.

Экспозиция животных с почечной недостаточностью и без патологии почек барием в концентрации 70 мг/л способствовала развитию лейкоцитоза, выраженного в увеличении лейкоцитов и нейтрофилов на 19,9 и 32,0 % ( р < 0,003), в сравнении с контрольными крысами, и на 14,6 и 16,7 % ( р < 0,01) соответственно относительно контрольной группы с нефропатией. Также отмечено снижение уровня тромбоцитов на 10,9 % ( р < 0,006), содержания гемоглобина в эритроцитах – на 7,2 % ( р < 0,001), что определило понижение его в крови опытных крыс на 4,2 % ( р < 0,001), по сравнению с контрольными животными с нефропатией.

Токсическое действие бария на животных с нефропатией проявлялось более выраженным снижением в крови общего белка на 12,5 % ( р < 0,006), повышением концентрации креатинина на 5,0 % ( р < 0,001). Изменения в сыворотке крови при экспозиции лабораторных животных с модельной патологией растворами с минерализацией 10 000 мг/л проявлялись нарушением минерального обмена в виде статистически значимого снижения содержания фосфора и магния на 19,7 и 12,5 % соответственно, а также мочевой кислоты – в 2,2 раза, по сравнению с контрольной группой белых крыс, получавших гентамицин.

Воздействие бария в концентрации 70 мг/л у лабораторных животных линии SHR также инициировало развитие признаков слабовыраженного лейкоцитоза, но при отсутствии иных статистически значимых изменений морфофункциональных показателей крови крыс линии SHR (табл. 3).

Со стороны биохимических показателей крови при экспозиции барием в концентрации 70 мг/л контрольной группы белых крыс и крыс линии SHR выявлено снижение содержания общего белка на 20,7 % ( р < 0,004) и 16,2 % ( р < 0,001), увеличение АСТ на 21,4 % ( р < 0,001) и 10,6 % ( р < 0,003) соответственно. Следует отметить разнонаправленные сдвиги минерального обмена у гипертензивных крыс, получавших барий в концентрации 70 мг/л, в виде повышения содержания в сыворотке крови фосфора на 25,7 % ( р < 0,001) и снижения магния на 7,8 % ( р < 0,02).

Хроническое воздействие бария в концентрации 70 мг/л инициировало развитие признаков протеинурии, которые были более выражены при воздействии на животных с нефропатией. У спонтанногипертензивных крыс, в отличие от других животных, при воздействии бария в концентрации 70 мг/л в моче выявлены статистически значимые нарушения минерального обмена и азот-содержащих продуктов белкового обмена (табл. 4).

Таблица 2

Артериальное давление и ЧСС крыс линии SHR при воздействии растворов с различными уровнями бария в хроническом эксперименте, Мe ( P 25 – P 75 )

П р и м е ч а н и е : * – статистически значимые различия при р < 0,02.

Группа	Показатель артериального давления, единицы измерения
	исходная			6 месяцев
	АДс, мм рт. ст.	АДд, мм рт. ст.	ЧСС, уд./мин	АДс, мм рт. ст.	АДд, мм рт. ст.	ЧСС, уд./мин
«Контроль SHR»	140	123	484	189	167	534
	(138–144)	(118–125)	(471–490)	(177–201)	(160–190)	(520–556)
«SHR Ba 1,3»	142	122	483	189	175	544
	(133–147)	(113–123)	(473–491)	(184–202)	(163–186)	(532–555)
«SHR Ba 70»	145	123	486	217	198	534
	(139–148)	(111–129)	(479–491)	(210–226) *	(193–206) *	(528–545)

Таблица 3

Морфофункциональные показатели крови крыс линии SHR при воздействии растворов с различными уровнями бария в хроническом эксперименте, Мe ( P 25 – P 75 )

П р и м е ч а н и е : * – статистически значимые различия при р < 0,001.

Показатель, единицы измерения	Группа, уровень воздействия, мг/л
	«Контроль»	«Ba 1,3»	«Ba 70»
Лейкоциты, 109 кл/л	14,2 (13,6–14,9)	14,5 (12,9–15,5)	16,7 (15,9–17,2) *
Нейтрофилы, 109 кл/л	2,7 (2,5–2,9)	2,6 (2,4–2,8)	3,2 (2,9–3,5) *
Лимфоциты, 109 кл/л	9,4 (8,5–10,2)	9,1 (8,4–9,9)	9,3 (8,3–9,9)
Моноциты, 109 кл/л	1,2 (0,9–1,6)	1,0 (0,7–1,5)	1,1 (0,9–1,3)
Эозинофилы, 109 кл/л	0,87 (0,80–0,91)	0,87 (0,81–0,91)	0,89 (0,83–0,95)
Базофилы, 109 кл/л	0,18 (0,11–0,19)	0,17 (0,16–0,20)	0,18 (0,15–0,21)
Эритроциты, 1012кл/л	8,2 (8,0–8,4)	8,1 (8,0–8,3)	8,1 (7,9–8,6)
Концентрация гемоглобина, г/л	142 (139–143)	140 (139–141)	143 (142–143)
Гематокрит, л/л	0,39 (0,37–0,41)	0,38 (0,37–0,39)	0,39 (0,39–0,40)
Средний объем эритроцита, фл	51,4 (51,0–51,8)	51,1 (50,2–51,7)	51,5 (49,8–52,1)
Среднее содержание гемоглобина в эритроците, пг	18,3 (18,1–18,7)	18,3 (18,1–18,7)	18,5 (17,8–18,7)
редняя концентрация гемоглобина в эритроците, г/л	363 (362–364)	363 (362–364)	364 (362–368)
Тромбоциты, 109 кл/л	849 (823–935)	853 (729–1015)	863 (844–900)
Средний объем тромбоцита, фл	6,2 (6,1–6,3)	6,2 (6,1–6,3)	6,3 (6,1–6,3)

Таблица 4

Показатели функционального состояния почек крыс линии SHR при воздействии растворов с различными уровнями бария в хроническом эксперименте, Мe ( P 25 – P 75 )

Показатель, единицы измерения	Группа, уровень воздействия, мг/л
	«Контроль»	«Ba 1,3»	«Ba 70»
Общий белок, г/л	5,4 (5,2–6,0)	5,6 (5,4–5,8)	6,6 (6,1–7,0) *
Фосфор, мМоль/л	33,9 (22,5–43,0)	33,3 (28,7–38,3)	17,9 (14,8–20,0) *
Железо, мкМоль/л	17,4 (17,1–17,5)	17,3 (16,4–17,5)	17,3 (16,4–18,7)
Магний, мМоль/л	0,87 (0,54–0,98)	0,92 (0,81–1,00)	0,51 (0,46–0,54) *
Мочевина, мМоль/л	251 (230–329)	232 (213–258)	192 (177–224) *
Мочевая кислота, мкМоль/л	3700 (3303–3706)	3568 (3310–3689)	2916 (2791–3048) *
α-амилаза, Ед/л	1185 (986–1234)	1197 (1074–1293)	1134 (1026–1247)
Креатинин, мкМоль/л	5244 (3480–6476)	5305 (4848–5935)	2753 (2359–3073) *
Глюкоза, мМоль/л	0,99 (0,83–1,05)	1,02 (0,97–1,07)	0,92 (0,82–0,98)
Диурез, л–3/сут	13,8 (13,0–14,1)	14,4 (14,0–15,2)	13,6 (13,1–13,9)
pH, ед. pH	7,1 (7,0–7,2)	6,9 (6,7–7,0)	7,0 (6,7–7,2)

П р и м е ч а н и е : * – статистически значимые различия при р < 0,01.

Изменения со стороны показателей функционального состояния почек отсутствовали при экспозиции белых крыс питьевой водой с минерализацией 1500 мг/л, в то время как питьевая вода с минерализацией 10 000 мг/л способствовала развитию функциональных нарушений мочевыделительной системы в виде статистически значимого снижения в моче содержания фосфора и магния на 42,4 и 35,7 % соответственно и повышенной экскреции мочевины, которые усиливались у лабораторных животных с хронической нефропатией. Обращает на себя внимание снижение выведения α-амилазы на 19,4 % ( р < 0,01) с мочой, по сравнению с контрольными данными белых крыс с патологией почек.

Таким образом, результаты проведенной апробации свидетельствуют, что в условиях хронической шестимесячной экспериментальной экспозиции животных модельными веществами их токсическое действие для экспериментальных моделей патологии (спонтанной артериальной гипертензии и экспериментально индуцированной гентамицином нефропатии), в сравнении с классической моделью на здоровых животных, было достоверно более выраженным. О развитии патологии у животных в хроническом эксперименте при воздействии изучаемых веществ в заведомо действующих концентрациях свидетельствовали морфофункциональные нарушения мочевыделительной, сердечно-сосудистой и гепатобилиарной систем. Токсическое действие бария в концентрации 70 мг/л проявлялось развитием лейкоцитоза, нарушением белкового обмена, повышением артериального давления, морфологическими изменениями сердца с увеличением его массы, а также признаками хронического гепатита, пиелита, дистрофическими изменениями эпителия про- ксимальных канальцев почек. Экспозиция белых крыс водой с минерализацией 10 000 мг/л обусловливала нарушение минерального и белкового обменов, развитие слабо выраженных признаков повреждения почек, сердца и печени. Концентрации 1,3 мг/л бария и 1500 мг/л минерализации в условиях хронического эксперимента на крысах могут быть приняты в качестве недействующих.

Выводы. Предложены методические подходы применения экспериментальных моделей патологии для оценки рисков здоровью и гигиенической регламентации химических веществ с учетом чувствительных групп населения (болеющие хроническими неинфекционными заболеваниями либо принимающие на постоянной основе определенные группы лекарственных препаратов). При апробировании методологии применительно к питьевой воде в хроническом эксперименте на моделях спонтанной артериальной гипертензии и экспериментально индуцированной хронической нефропатии и модельных химических показателях, типичных для водоносных горизонтов Республики Беларусь (барий и общая минерализация), было подтверждено предположение о достоверно большей восприимчивости и чувствительности моделей патологии к токсическому действию химических веществ в сравнении с классической моделью на «здоровых» животных.

Полученные результаты позволили рекомендовать использование экспериментальных моделей врожденной и индуцированной патологии животных с учетом органов-мишеней токсического действия химических веществ при обосновании гигиенических нормативов с учетом рисков здоровью на этапе изучения дозозависимых реакций (определение недействующих и / или пороговых уровней экспозиции) в дополнение к классическим исследованиям на «здоровых» животных. Наиболее целесообразно применение данного подхода при выполнении сле- дующих условий: 1) объект исследования – химические вещества природного генеза, широко распространенные в окружающей среде вследствие природных особенностей ее формирования; 2) мишенями биологического действия тестируемых веществ являются органы (системы), патология которых широко распространена в популяции (заболевания системы кровообращения, выделительной системы и т.д.).

Изучение биологических эффектов веществ с установлением недействующих концентраций (доз) для опорных эффектов в хроническом эксперименте на моделях патологии животных, выбранных с учетом органов-мишеней их токсического действия, в дополнение к классическому эксперименту на «здоровых» животных позволит повысить точность результатов оценки риска здоровью и надежность гигиенических регламентов содержания вещества в объектах среды обитания для чувствительных групп населения. Это может быть использовано как «усиление» доказательной базы при актуализации гигиенических нормативов химических веществ в средах с учетом региональных особенностей в сторону их «смягчения» (risk-based-нормирование).

Предложенные методические подходы формализованы в инструкции по применению «Метод гигиенического нормирования химических веществ в питьевой воде по критерию риска здоровью».

Финансирование. Исследование выполнено в рамках гранта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований № М20-071 «Экспериментальные модели патологии в оценке рисков воздействия химических факторов на здоровье чувствительных групп населения».