Воздействие хризотила на здоровье: текущие перспективы, основанные на последних данных (стр. 1 )

ВОЗДЕЙСТВИЕ ХРИЗОТИЛА НА ЗДОРОВЬЕ:

ТЕКУЩИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ПОСЛЕДНИХ ДАННЫХ[‡].

Бернштейн1 и Хоскинс2,

1 Консультант по токсикологии, Женева, Швейцария

2 Консультант по токсикологии, Хаслмер, Великобритания

Адрес автора, для корреспонденции

Др. (D. M. Bernstein), Consultant in Toxicology, 40 chemin de la Petite-Boissière, 1208 Geneva, Швейцария.

Teл.: [phone] , Факс : [phone], E-mail : *****@***ch

КРАТКО:

Данный обзор кинетически и патологически доказывает разницу между хризотилом и амфиболами. Серпентиновый хризотил является тонкостенным слоистым силикатом, в то время как амфиболы являются силикатами с двойной цепью. Данные различия свойств находят отражение в быстром выведении хризотила из легких (T1/2 = от 0.3 до 11 дней), в то время как амфиболы, среди известных волокон, выводятся из легких очень долго (T1/2 = от 500 дней до ∞). В ряду растворимости минеральных волокон хризотил располагается ближе к концу шкалы. Исследования по хронической ингаляционной токсичности хризотила на животных, к сожалению, выполнялись при очень высоких концентрациях воздействия, что приводило к перегрузке легких. Вследствие этого, применимость этих исследований к воздействию на человека сильно ограничена.

Хризотил, после суб-хронической ингаляции при средних дозах воздействия в 76 волокон L>20 μм/см3 (всего 3 413 волокон /cm3) не вызвал фиброза (по шкале Вагнера от 1.8 до 2.6) в любой точке времени и не показал никакой разницы среди контрольных замеров по реакции на БрдУ или биохимических и клеточных параметров. Обнаруживалось, что длинные хризотиловые волокна распадались на малые частицы и более мелкие волокна. Токсикологически, хризотил, который распадается в легких, проявляет себя скорее как неволокнистая минеральная пыль, в то время как реакция на амфиболовый асбест обнаруживает свою нерастворимую волокнистую структуру.

Последние количественные обзоры эпидемиологических исследований минеральных волокон определили потенциальную возможность того, что хризотил и амфиболовый асбест вызывают рак легких и мезотелиому в отношении типа волокон, что также дифференцируется между этими двумя минералами. По наиболее последним анализам был также сделан вывод, что более длинные, более тонкие волокна имеют наибольшую потенциальную возможность, о чем сообщалось в отчетах по изучению дыхательной токсикологии животных. Однако одной из основных трудностей в толковании этих исследований было то, что изначальные расчеты по воздействию были слабо дифференцированы между хризотилом и амфиболами.

Как и в отношении других вдыхаемых твердых частиц, тяжелому воздействию которых люди подвергаются или были подвержены в силу своей профессии, также существует свидетельства того, что тяжелое и длительное воздействие хризотилом может вызывать рак легких.

Ценность подобных исследований заключается в том, что, они показывают, что воздействие низкими дозами хризотила не представляют явного риска здоровью. Поскольку общая доза с течением времени полагает вероятность появления и развития заболевания, эти исследования также предполагают, что риск неблагоприятного результата может быть низким, если любые, даже высокие перенесенные дозы воздействия имели место в короткий промежуток времени.

Ключевые термины:

Серпентиновый хризотил, амфиболы, асбест, биоустойчивость, онкогенность, эпидемиология.

Сокращенная форма наименования работы: «Воздействие хризотила на здоровье».

ВВЕДЕНИЕ:

При проведении оценки и классификации хризотиловый асбест часто включается в один ряд вместе с другими асбестовыми материалами.

Понятие «Асбест» само по себе не является минералом. Это общий термин, данный группе минералов, кристаллы которых имеют волокнистую структуру. Термин «асбест» был принят только для целей коммерческого обозначения.

Шесть минералов, которые, в общем, считаются асбестами берут начало от двух групп минералов, известных как серпентин (хризотил или белый асбест) и амфиболы (амозит или коричневый асбест; крокидолит или синий асбест; антофиллит, тремолит и актинолит). В то время как все они являются силикатным минеральным сырьём, две эти группы различаются по химическим и минералогическим свойствам. В особенности, их минералогические структуры исключительно различны, что находит свое отражение в заметной разнице в способе их переработки легкими после вдыхания. На сегодня только один минерал – хризотил, или белый асбест, добывается в неограниченном количестве. Этот серпентиновый минерал всегда был основным промышленным асбестом.

Данный обзор предоставляет систематический анализ и оценку доступных минералогических, токсикологических и эпидемиологических данных по тем исследованиям, которые определяют отличие хризотила от амфиболов.

СВОЙСТВА МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ХРИЗОТИЛА И АМФИБОЛА

Химически все асбестовые минералы являются силикатами, но минералогия и кристаллография хризотила и амфиболовой групп значительно различается (Диир и другие, 1966 г. )

Хризотил:

Хризотил является слоистым силикатом и вместо формирования стержней (волокон), так как это происходит в случае с амфиболами, пространственные несовпадения между ионами магния приводят к тому, что хризотил завихряется в действительно тонкий скрученный слой. (Рис.1).

Когда волокна хризотила разъединяются, что происходит во время его измельчения, иного тонкого дробления или просто смешивания с водой, структура хризотила расщепляется, что приводит к образованию отдельных тонких волокон (фибрилл).

Внешняя поверхность хризотилового тонкого волокна – это природная гидроокись магниевого минерала. Харгрейвс (Hargreaves) и Тэйлор (Taylor) (1946) сделали вывод о том, что, если волокнистый хризотил обработать разбавленной кислотой магний может быть полностью удален. Гидроокись кремния, который остается в волокне в форме, которая полностью утеряла характеристики эластичности, присущие изначально хризотилу, и имеют такую структуру, которую по типу можно было назвать «аморфной» или «стекловидной».

Выпых и другие (2005 г) недавно провели проверку того, что происходит с природными волокнами хризотила при контролируемом процессе кислотного выщелачивания. Авторы работы обнаружили, что продукты выщелачивания состоят из разупорядоченного слоистого оксида кремния с «деформированной» структурой наподобие силикатного слоя, присутствующего в природных минералах. Методы углубленной идентификации подтвердили удаление брусито-подобных пластов, которые выходят из двуокиси кремния в виде чрезвычайно аморфной структуры

Удаление магния из бруситовых слоев кислотой приводит к ослаблению хризотиловых фибрилл и в конечном счете разрушает их размерную стабильность. Чувствительность хризотила к растворимости в кислоте в особенности важна в легких, там, где легочные макрофаги имеют способность вырабатывать среду при кислотности в pH ~4.5. Волокна хризотила, которые выводятся из легких и проглатываются, полностью разъедаются соляной кислотой в желудке, которая поддерживает кислотную среду этого органа ниже pH 2.

Рис. 1 Структурное образование пласта силикатного хризотилового асбеста

(Воспроизведено по Бернштейну и др. (Bernstein et al.), 2005)

Амфиболы:

Химический состав волокон амфибола более сложен, идеализированная химическая формула пяти видов амфибола представлена ниже. Хотя их структуры похожи, это свойство неустойчивости является прямым следствием того факта, что кристаллическая решетка двуокиси кремния может принять в себя смесь множества различных ионов (что обусловлено вмещающими породами) в пространстве между лентами структуры, которые образуют волокна (Шпейль и Лейнвебер, 1969)

Голубой асбест. . . . . . . . (Na2Fe32+Fe23+) Si8O22(OH)2

Амозит. . . . . . . . . . . . . . ……..(Fe2+, Mg)7 Si8O22(OH)2

Тремолит. . . . . , . . . . . . . . . . ……Ca2Mg5 Si8O22(OH)2

Антофиллит. . . . . . . . . . …….(Mg, Fe2+)7 Si8O22(OH)2

Актинолит. . . . . . . . . . …..Ca2(Mg, Fe2+)5 Si8O22(OH)2

Внешняя поверхность кристаллических структур амфиболов похожа на кварц и имеет свойства химической устойчивости кварца. Данная структура показана на примере тремолита на Рис. 2 (A-D).

Каждая из голубых трапеций на рисунке 2 представляет двойную цепь четырёхгранной структуры силикатов (более подробно проиллюстрировано в срединных цепях). В отношении тремолита, белые и зеленые круги отражают катионы магния и кальция, которые, по сути «склеивают» одну цепь с соседствующей с ней. Незначительно связанные катионы связывают цепи вместе по широкой стороне цепи в сравнении с узкой стороной с тем результатом, что вдоль поверхности таковых широких сторон находятся слабосвязанные поверхности, которые минерал, скорее всего, разрушит (рисунок 2В, красная пунктирная линия). В отношении тремолита, эти слабосвязанные участки ассоциируются с катионами магния. Рисунок 2С упрощает изображение и показывает то, что двухсвязанная двуокись кремния может распадаться на набор фрагментов имеющих форму волокон.

Рисунок 2D показывает ту же ситуацию в трехмерной плоскости. Расколы идут вдоль цепей и можно увидеть, как образуется форма волокна. Сами по себе цепи легко не разрушаются, потому как связи между четырехгранником двукислого кремния очень сильны в сравнении со «склеенными» катионными связями одной цепи с другой.

Рисунок 2. Структурное образование двухсвязанного силикатного амфиболового асбеста, тремолит

(Воспроизведено по Бернштейну и др. (Bernstein et al.), 2005)

ЛАБОРАТОРНАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ:

Токсикологические исследования в лабораторных условиях очень помогают объяснить возможные механизмы, присутствующие в патогенезе. Однако толкование таких исследований для оценки волоконной токсикологии затруднено. Это обусловлено несколькими факторами. Лабораторная тестовая система является статичной и таким образом не чувствительна к различиям в растворимости волокон. Для получения положительной реакции использовались высокие дозы волокон, и поэтому представляется трудным экстраполировать эти большие краткосрочные клеточные воздействия на хронические воздействия с более низкими дозами, которые имеет место в жизни. В дополнение, часто не подсчитывалось число волокон и классификация по размерам. Самое важное, однако, это то, что данные предельные значения не были подтверждены отборочными опытами, которые предсказуемы при долгосрочных патологических эффектах в жизни. В то время как лабораторные тесты могут быть полезными инструментами для определения и оценки возможных механизмов в волокнах, данные лабораторные тестовые системы ограничены в использовании для дифференциации типов волокон (ILSI, 2005).