СПОСОБ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНТОКСИКАЦИИ СЛОЖНЫМИ ЭФИРАМИ НА ОСНОВЕ МОНО- И ТРИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N33/84 

Изобретение относится к медицине, в частности к гигиене и профессиональной патологии.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности метода ранней диагностики хронических интоксикаций этиленгликольсодержащими соединениями (триэтиленгликоль диметакрилатом, диметакрилат-бис-этиленгликольфталатом) у работающих на предприятиях электронной и электротехнической промышленности.

Возможность определения интоксикации этиленгликольсодержащими продуктами в производственных условиях по выделяющимся щавелевокислым соединениям с мочой представлена в работе Гадаскиной И.Д. Филова В.А. (Гадаскина И.Д. Филов В. А. Превращение и определение органических ядов в организме. Л. "Медицина", 1971, с. 186-191), но в прототипе отмечается крайне малое образование метаболита (оксалатов до 0,1%), что затрудняет проведение ранней диагностики хронических заболеваний среди работающих и выявление препатологических состояний.

Существом предполагаемого изобретения является разработка комплексной методики ранней диагностики хронической интоксикации работающих на производстве сложными эфирами моно- и триэтиленгликоля триэтиленгликоль диметакрилата, диметакрилат-бис-этиленгликольфталата на основе определения кислотно-щелочных и биохимических свойств мочи.

Неочевидность заявляемого способа состоит в том, что процесс биотрансформации указанных веществ, осуществляясь по схеме с образованием последовательно гликолевого альдегида, гликолевой кислоты, аминоуксусной кислоты, гиппуровой кислоты дополнительно сопровождается образованием метакриловой кислоты, а через стадию образования фталевого ангидрида выделением фталевой кислоты, элиминацией из организма этилендиоксиуксусной и ряда дикарбоновых кислот, следовательно, сопровождается глубоким, структурным изменением биохимических, кислотно-щелочных свойств мочи.

Новизна изобретения состоит в том, что впервые установлена структурно-биохимическая связь состава мочи от действующих концентраций химических веществ на основе моно- и триэтиленгликоля, что является ранним признаком в диагностике хронической интоксикации среди работающих.

Исследования выполнены на кафедре общей гигиены филиала Пермского государственного медицинского института в г. Кирове.

Определение ранних диагностических признаков интоксикации соединениями моно- и триэтиленгликоля основано на определении комплекса кислых и основных конъюгатов, выделяемых с мочой, ее реакции и титрационных свойств.

Для ранней диагностики хронической интоксикации сложными эфирами на оснвое моно- и триэтиленгликоля общепринятыми методами, в сравнении с физиологической нормой, в моче определяют:
истинную кислотность, ед. рН;
титрационную кислотность, м.экв. (100 мл);
фосфатную кислотность, г (100 мл);
общее количество кислых соединений, мл 0,1 н. NaOH (24 ч);
фосфатную щелочность, г (100 мл);
общее количество щелочных соединений, мл 0,1 н. HCl (24 ч);
органические кислоты, м.экв (л);
мочевую кислоту, г (24 ч);
гиппуровую кислоту, г (24 ч).

Наличие результатов исследований мочи (сдвиг величины рН в кислую сторону, увеличение истинной и титрационной кислотности, нарастание общего количества органических кислот при нормативных величинах фосфатной кислотности, щелочности, общего количества выделяемых кислых и щелочных соединений с мочой) характеризует развитие хронической интоксикации работающих на производстве, а именно состояние уроренальной предпатологии. При этом снижении выведения мочевой кислоты при нарастании суточного выведения гиппуровой кислоты рассматривается как ранний диагностический признак в клинике хронической интоксикации сложными эфирами на основе моно- и триэтиленгликоля.

Заявляемый способ обладает наибольшей простотой, чем имеющийся в прототипе, поскольку не требует наличия дорогостоящей, стеклянной, экстракционной аппаратуры и приборов для титрометрического и фотометрического определения щавелевой кислоты, что специально подчеркивается авторами имеющегося метода.

Возможность использования по прототипу биохимического метода определения щавелевой кислоты Дмитриевой Н.В. (Дмитриева Н.В. Количественное определение щавелевой кислоты в моче. Гигиена труда и профессиональные заболевания, 1966, N 4, с. 59) ограничивается низкой чувствительностью (10 мг/л). Указанный нижний предел чувствительности метода по прототипу характеризует возможность диагностики лишь запущенных форм хронических отравлений и тяжелых острых интоксикаций на производстве, что не может явиться критерием ранней диагностики преморбидных состояний среди работающих.

В пользу установленного факта свидетельствует также и уровень метаболизма исходного количества этиленгликоля по прототипу до щавелевокислых соединений (выделение оксалатов менее 0,1%).

С учетом чувствительности метода по прототипу элиминации щавелевокислых продуктов при 3-дневной экспозиции и нормативных 120 мл суточной мочи в организм кролика поступление исходного соединения этиленгликоля составляет:

Легочная вентиляция животного составляет: 600 см³ в мин х 3 сут. х 24 ч х 60 мин 2592000 см³ 2,592 м³.

Таким образом, имеющаяся по прототипу чувствительность метода позволяет оценивать лишь действие очень высоких концентраций , близких к концентрациям насыщения при 20^oC, что может иметь место только при остром ингаляционном отравлении и неприемлимо для диагностики хронических интоксикаций малыми концентрациями веществ.

Предлагаемый способ ранней диагностики хронических интоксикаций сложными эфирами на основе моно и триэтиленгликоля предусматривает использование комплекса высокочувствительных методик определения выводимых конъюгатов с мочой и титрометрических определений. С учетом более высокого метаболизма исследуемых соединений по конечным продуктам (гиппуровая кислота 0,85% фталевая кислота 0,5%) заявляемый способ позволяет определять гораздо более низкий уровень воздействия, диагносцировать ранние формы хронических интоксикаций на производстве триэтиленгликоль диметакрилатом при воздействии в концентрации 30,1 мг/м³ (превышение ОБУВ в 1,82 раза), диметакрилат-бис-этиленгликольфталатом в концентрации 51,3 мг/м³ (превышение ОБУВ в 1,93 раза) пример 1.

Заявляемый способ в связи с отсутствием необходимости предварительной обработки проб (специальное экстрагирование при фотометрическом, титрометрическом определении, применение специальной аппаратуры)обладает простотой и экспрессностью, имеет преимущество: при его проведении представляется возможным проанализировать результирующие данные влияния производственных вредностей, алиментарных факторов и, что является крайне важным, осуществлять прогнозирование течения хронических заболеваний.

Проводимые исследования позволяют заключить, что предлагаемый способ ранней диагностики хронической интоксикации сложными эфирами на основе моно- и триэтиленгликоля обладает простотой, специфичностью и экспрессностью исследования. Более высокая чувствительность, точность и универсальность метода делают возможным его применение в лабораторных условиях непосредственно на производстве.

Заявляемый способ апробирован в исследованиях по оценке санитарной ситуации на крупных предприятиях электронной и электротехнической промышленности. Пермский завод аппаратуры дальней связи. Пермское агрегатно-конструкторское бюро, Пермский электромашиностроительный завод, Пермское электромашиностроительное объединение.

Положительные результаты апробации позволяют широкое исследование способа ранней диагностики хронической интоксикации сложными эфирами на основе моно- и триэтиленгликоля во всех отраслях промышленности при производстве и применении новых прогрессивных композиционных материалов.

Пример 1. Проведены исследования на предприятии в условиях нового производства, связанного с созданием электронных приборов и аппаратуры. Проанализированы данные биохимических, кислотно-щелочных свойств мочи у основной группы работающих по сравнению с контрольной группой (20 человек в каждой) в динамике: фоновом периоде, а также в восстановительном периоде по мере реализации санитарно-технических и санитарно-гигиенических мероприятий, проводимых с целью уменьшения загрязнения воздуха рабочей зоны. Данные загрязнения воздушной среды представлены в табл. 1.

Действующие концентрации химических веществ на производстве электронных приборов и аппаратуры.

В фоновом периоде концентрации триэтиленгликоль диметакрилата и диметакрилат-бис-этиленгликольфталата превышали ориентировочные безопасные уровни воздействия в 1,82 и 1,93 раз, сохранялись на таком же уровне спустя 1 месяц от начала исследований на предприятии; после проведения радикальных мероприятий по совершенствованию вентиляции по истечении 2 месяцев концентрации химических веществ значительно снизились, составляли 1/4-1/5 допустимых гигиенических нормативов, сохранялись на аналогичном уровне к концу 3,4 месяца экспозиции.

У работающих основной и контрольной группы проведены исследования мочи с целью выявления ранних признаков хронической интоксикации химическими веществами и прогноза патологических состояний. При этом были учтены основные положения, касающиеся изменений структурно-биохимических свойств мочи.

В ходе проводимых исследований по определению биохимических показателей, кислотно-щелочных свойств мочи принималась во внимание значительная зависимость лабораторных данных от рациона питания. При этом учитывалось, что истинная или актуальная реакция мочи может колебаться от 4,5 до 8,4. При нормальных условиях жизни и смешанной пище реакции мочи у взрослого человека слабо кислая или нейтральная (рН 5-7) в среднем 6,0. В норме у взрослого человека щелочная реакция может наступать при приеме растительной пищи, богатой щелочными веществами, кислая реакция может быть при преобладании в рационе мясной пищи.

Следует отметить, что определение титрационной кислотности дает более точное представление о выделении почками H⁺, чем рН мочи. Сопоставление с другими показателями мочи: она имеет большое значение для оценки кислотно-щелочного равновесия в организме. Титрационная кислотность позволяет в целом определить суммарное содержание количества свободно диссоциирующих Н⁺ (рН мочи), а также количества связанных Н⁺, обусловленного наличием кислых фосфатов типа NaH₂PO₄ (фосфатная кислотность мочи).

Необходимо отметить, что величина фосфатной кислотности мочи находится в прямой зависимости от наличия в рационе мясной пищи, богатой пуриновыми основаниями, поэтому в исследованиях с целью учета и дифференциальной оценки питания уровень фосфатной кислотности и зависящее от него общее количество кислых соединений мочи контролировалось в динамике. С этой же целью, но для выявления степени преобладания в рационе растительной пищи, богатой щелочными веществами, определялись общее количество щелочных соединений и основной фактор, его определяющий, фосфатную щелочность мочи. Известно, что нормальная кислотность мочи обусловливается главным образом присутствием кислых фосфатов типа NaH₂PO₄. Но наряду с этими солями в моче постоянно содержатся и фосфаты типа Na₂HPO₄, дающие щелочную реакцию, поэтому и кислая моча обладает нeкоторой степенью щелочности, которая определяется по тому количеству кислоты, которое нужно потратить, чтобы перевести все имеющие фосфаты в кислые. Безусловно важным является оценка мочевой, гиппуровой кислот, зависящих в определенной мере от характера питания, а также функциональных свойств печени, выделительной функции почек. Результаты исследований структурно-биохимических свойств мочи у работающих представлены в табл. 2.

Биохимические показатели и кислотно-щелочные свойства мочи работающих на производстве электронных приборов и аппаратуры.

Показатели титрационной кислотности мочи работающих, обусловленные в значительной мере истинной кислотностью, то есть количеством свободно диссоциирующих Н⁺, коррелировали с величиной рН. В фоновом периоде у рабочих основных профессий установлено увеличение титрационной кислотности мочи, сохранившееся к концу 1 месяца восстановительного периода на производстве. После реализации санитарно-технических и санитарно-гигиенических мероприятий спустя 2,3,4 месяца, достоверных различий по сравнению с контрольной группой работающих не установлено.

Следует отметить, что в фоновом периоде, а также на всем протяжении восстановительного периода, значения фосфатной кислотности, фосфатной щелочности, общее количество кислых, общее количество щелочных соединений мочи у рабочих основных профессий не имели достоверных различий с контролем. Общее количество органических кислот в моче рабочих основных профессий в фоновом периоде было установлено на достоверно более высоком уровне по сравнению с контрольной группой работающих. Исследуемый показатель был более высоким и к концу 1 месяца восстановительного периода на производстве. В последующем, количество органических кислот у работающих в ходе восстановительного периода на производстве нормализовалось и не имело достоверных различий с контролем.

Определено более низкое, чем в контроле, содержание мочевой кислоты в основной группе работающих в фоновом периоде и по истечении 1 месяца восстановительного периода. В последующем, количество мочевой кислоты у работающих не имело достоверных различий с контролем.

Исследование содержания гиппуровой кислоты в моче позволило выявить ее более высокое количество в основной группе работающих в фоновом периоде. К концу 1 месяца восстановительного периода на производстве содержание гиппуровой кислоты у ряда работающих основной группы оставалось по-прежнему высоким и нормализовалось спустя 2, 3, 4 месяца реализации санитарно-технических и санитарно-гигиенических мероприятий.

Полученные в ходе исследований данные увеличения истинной кислотности мочи (сдвиг рН в кислую сторону), а также титрационной кислотности, обусловленной в значительной мере величиной рН у работающих в фоновом периоде и в начале восстановительного периода, свидетельствуют о выделении с мочой кислых конъюгатов, продуктов метаболизма действующих химических веществ на производстве. Изменение истинной кислотности и титрационной кислотности мочи не связано с особенностью питания работающих, преобладания растительной или животной пищи в рационе. Об этом свидетельствует отсутствие достоверных различий в основной группе, по сравнению с контрольной группой работающих, как показателей фосфатной кислотности, общего количества кислых соединений в моче, характеризующих преобладание животной пищи, так и фосфатной щелочности, общего количества щелочных соединений мочи, определяющих преобладание растительного компонента в суточном рационе работающих.

Кроме того, увеличенное содержание кислых метаболитов в моче не является обусловленным преобладанием пуриновых оснований за счет мясной пищи, поскольку проводимые исследования по определению содержания мочевой кислоты не выявили ее увеличения у работающих, контактирующих с профессиональными вредностями. Напротив, в фоновом периоде в основной группе работающих определено достоверное снижение содержания мочевой кислоты, по сравнению с контролем, что обусловлено в определенной мере снижением выделительной способности почек, процессов поражения клубочков почек, наличия хронического нефрита и развития гиперурикемии. Прогноз в этом случае для ряда работающих неблагоприятный.

В целом, проводимый анализ органических кислот мочи показывает их увеличение, по сравнению с контролем, у работающих основной группы, в фоновом периоде и до выполнения санитарно-технических работ по улучшению эффективности вентиляции на производстве. В последующем, в связи со снижением концентраций веществ в воздухе рабочей зоны, проведением санитарно-гигиенических мероприятий, уровень органических кислот в моче основной группы работающих не отличался от данных контрольной группы.

Необходимо отметить, что образование гиппуровой кислоты и выведение ее с мочой характеризует синтетическую функцию печени. При поражениях печеночной ткани этот синтез уменьшается, что проявляется в снижении выведения гиппуровой кислоты с мочой. Результаты проводимых исследований свидетельствуют, напротив, о статистически достоверном увеличении содержания гиппуровой кислоты в моче работающих основной группы в фоновом периоде, что не характеризует наличие токсических повреждений перенхимы печени, нарушение ее синтетической функции, а является одним из диагностических критериев хронической интоксикации химическими соединениями. В данном случаев повышение содержания гиппуровой кислоты в моче рассматривается как один из процессов метаболизма диметакрилат-бисэтиленгликольфталата с образованием промежуточных продуктов в организме гликолевого альдегида гликолевой кислоты-аминоуксусной кислоты, выделением конечного продукта гиппуровой кислоты в виде кислого конъюгата с мочой.

В целом, проводимые исследования подтверждают специфический процесс образования в организме и выделения с мочой кислых метаболитов при действии триэтиленгликольдиметакрилата и диметакрилат-бис-этиленгликольфталата в виде метакриловой, фталевой, щавелевой кислоты, ряда дикарбоновых кислот, а также этилендиоксиуксусной кислоты, сдвиг величины рН мочи в кислую сторону, увеличения истинной, титрационной кислотности и суммарного содержания органических кислот в моче.

Полученные результаты исследований (сдвиг величины рН мочи в кислую сторону, увеличение истинной и титрационной кислотности, нарастание общего количества органических кислот в моче при нормативных величинах фосфатной кислотности, щелочности, общего количества выделяемых кислот и щелочных соединений с мочой) характеризуют развитие преморбидных состояний работающих на производстве, а именно состояние уроренальной предпатологии. При этом снижение выведения мочевой кислоты при нарастании суточного выведения гиппуровой кислоты с мочой рассматривается как ранний диагностический признак в клинике хронической интоксикации сложными эфирами на основе моно- и триэтиленгликоля.

Результаты исследований по выявлению хронической интоксикации подтверждаются определением у работающих ферментных элементов крови - эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, исследованиями лейкоцитарной формулы, а также данными изменениями иммунобиологической реактивности организма и функциональных свойств нейтрофильных элементов, полученными при исследовании фагоцитарного числа, фагоцитарного индекса, содержания гликогена, активности щелочной фосфатазы и цитохромоксидазы нейтрофилов крови.

Вместе с тем данные исследований биохимических, кислотно-щелочных свойств мочи по большинству показателей характеризовали сдвиги в организме в более ранние сроки, что представляет наибольшую диагностическую ценность в определении хронической интоксикации и способствует проведению рациональных профилактических мероприятий на производстве.

Сущностью изобретения, относящегося к области медицины, в частности к гигиене и профессиональной патологии, является разработка комплексной методики ранней диагностики хронической интоксикации работающих на производстве со сложными эфирами моно- и триэтиленгликоля на основе определения кислотно-щелочных и биохимических свойств мочи. Метод пригоден для ранней диагностики хронических отравлений этиленгликольсодержащими соединениями, определения преморбидных состояний и прогноза течения профессиональной патологии. По сравнению с прототипом способ обладает высокой точностью и чувствительностью определения ранних форм заболеваний, позволяет целенаправленно осуществлять профилактические мероприятия при производстве и применении чистых химических веществ новых прогрессивных композиционных материалов в промышленности. 2 табл.

1 Способ ранней диагностики хронической интоксикации сложными эфирами на основе моно- и триэтиленгликоля путем исследования процессов элиминации и определения метаболитов в моче обследуемого, отличающийся тем, что определяют следующие показатели: истинную кислотность, титрационную кислотность, фосфатную кислотность, фосфатную щелочность, общее количество кислых соединений, общее количество щелочных соединений, органические кислоты, мочевую кислоту, гиппуровую кислоту и при значении первого показателя 5,9 ед.рН, второго более 1,3 м<195>экв/100 мл, третьего 0,08 0,1 г/100 мл, четвертого 0,08 0,1 г/100 мл, пятого 340 380 мл 0,1 н NaOH/24 ч, шестого 300 350 мл 0,1 н HCl/24 ч, седьмого более 1,0 м <195> экв/л, восьмого менее 0,7 г/24 ч, девятого более 0,7 г/24 ч диагносцируют хроническую интоксикацию.