Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ХЛОРФЕНОКСИГЕРБИЦИДОВ

Ахметченко З.А. 1 Муфазалова Н.А. 2 Муфазалова Л.Ф. 2
1 ГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет»
2 ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет»
В обзоре литературы представлены сведения об использовании хлорфеноксигербицидов в сельском хозяйстве в связи с их высокой эффективностью, широким спектром действия и невысокой стоимостью. Вместе с тем, гебициды этой группы являются весьма токсичными соединениями. Рассмотрены пути миграции хлорфеноксигербицидов в природе, а также пути поступления в организм человека и основные фармакокинетические характеристики соединений данной группы. Авторами проанализированы имеющиеся в литературе данные о воздействии хлорфеноксигербицидов (на примере гербицида аминной соли 2,4 – дихлорфеноксиуксусной кислоты) на организм человека и животных. Рассмотрено влияние гербицидов данной группы на состояние нервной, эндокринной систем, на костномозговое кроветворение. Показано наличие у хлорфеноксигербицидов эмбрио- и генотоксического действия, возможное канцерогенное воздействие, аллергенное и нефротоксическое действие. Проведен анализ имеющихся в литературе сведений и результатов собственных исследований о воздействии аминной соли 2,4 – дихлорфеноксиуксусной кислоты на состояние гепатобилиарной и иммунной систем, а также влияния гербицида на монооксигеназную систему печени.
хлорфеноксигербициды
аминная соль 2
4 – дихлорфеноксиуксусной кислоты
Человек
влияние
нервная система
эндокринная система
иммунная система
печень
почки
генотоксичность.
1. Абелгузина P.P. Исследование влияния производных 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты на систему крови / P.P. Абелгузина, Э.А. Имельбаева // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2004. – № 2. – С. 20-22.
2. Ахметченко З.А. Функциональное состояние нейтрофилов при интоксикации аминной солью 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты / З.А. Ахметченко, Н.А. Муфазалова, Л.Ф. Муфазалова, А.Д. Ремезова, А.Я. Мухаметзянова // Казанский медицинский журнал. – 2013. – Т. 94, №5. – С. 649-651.
3. Ахметченко З.А. Эффективность Тактивина и токоферола для коррекции гепатотоксического действия аминной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты / З.А. Ахметченко, Н.А. Муфазалова, Л.Ф. Муфазалова, А.Д. Ремезова, А.Я. Мухаметзянова // Казанский медицинский журнал. – 2013. – Т. 94, №5. – С. 651-655.
4. Влияние гербицида 2,4 ДА на организм в эксперименте / Л.Г. Нагорная, А.Ф. Каюмова, Д.А. Еникеев, Э.Н. Хисамов // Медицинский вестник Башкортостана. – 2009. – Т. 4, № 2. – С. 155-156.
5. Галиулин Р.В. Особенности разложения гербицида 2,4-Д в системе почва-вода-донные отложения / Р.В. Галиулин, Р.А. Галиулина // Вода: химия и экология. – 2012. – № 1. – С. 86-89.
6. Гербициды как потенциально опасные генотоксические соединения / Н.А. Ибрагимова, Р.А. Исламов, С.Ж. Кадыралиева, К. Черикбаева // Биологические науки / 10. Генетика и цитология. – 2011. – URL: http://www.rusnauka.com/18_DNI_2011/Biologia/10_90102.doc.htm
7. Горячева Л.В. Методические подходы к лабораторному контролю остаточных количеств гербицидов на основе 2,4-Д в объектах окружающей среды / Л.В. Горячева // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. – 2009. – № 3. – С. 32-36.
8. Камилов Ф.Х. Патохимия токсического действия хлорорганических и ароматических соединений / Ф.Х. Камилов // Медицинский вестник Башкортостана. – 2007. – Т. 2, № 6. – С. 76-80.
9. Камилов Ф.Х. Влияние Тактивина, витамина Е и их комбинации на функциональное состояние фагоцитов и монооксигеназную систему печени при воздействии хлорфеноксигербицидов / Ф.Х. Камилов, Н.А. Муфазалова, З.А. Ахметченко // Медицинская наука и образование Урала. – 2007. – № 5. – С. 19-22.
10. Крятов И.А. Эколого-гигиеническая проблема загрязнения почв / И.А. Крятов, Н.В. Русаков, Н.И. Тонкопий // Вестник РАМН. – 2006. – № 5. – С. 18-20.
11. Лебедева С.Н. Использование пептидных биорегуляторов при отравлении гербицидом 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты / С.Н. Лебедева, С.Д. Жамсаранова // Гигиена и санитария. – 2004. – № 4. – С. 68-70.
12. Майстренко В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических соединений / В.Н. Майстренко, Н.А. Клюев. – М.: Бином, 2004. – 324 с.
13. Муфазалова Н.А. Фармакологическая коррекция иммуно- и гепатотоксических эффектов ксенобиотиков / Н.А. Муфазалова. – Уфа: РИО ГУП «Иммунопрепарат», 2002. – 136с.
14. Мышкин В.А. Поражение печени химическими веществами (функционально-метаболические нарушения, фармакологическая коррекция) / В.А. Мышкин, Р.Б. Ибатуллина, А.Б. Бакиров. – Уфа: Гилем, 2007. – С. 45-65.
15. Относительный экологический риск формирования акушерско-гинекологической патологии в условиях интенсивного применения гербицида 2,4 ДА / В.А Королев, В.К. Шорманов, А.А. Алтухова, Т.Ф. Коропова // Проблемы региональной экологии. – 2012. – № 1. – С. 174-178.
16. Сибиряк С.В. Цитокиновая регуляция биотрансформации ксенобиотиков и эндогенных липофильных соединений / С.В. Сибиряк, В.А. Черешнев, А.С. Симбирцев, Д.С. Сибиряк, Т.В. Гаврилова. – Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – 148 с.
17. Спиридонова Ю.Я. Современные проблемы изучения гербицидов (2006-2008 гг.) / Ю.Я. Спиридонова, С.Г. Жемчужин // Агрохимия. – 2010. – № 7. – С. 73-91.
18. Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории Российской Федерации в 2012 году // Защита и карантин растений: прил. к журналу. – 2012. – № 6. – 850 с.
19. Хизбуллин Ф.Ф. Диоксины в жизненном цикле хлорорганических химических продуктов / Ф.Ф. Хизбуллин. – Уфа: Изд-во «Реактив», 2005. – 180 с.
20. Шакирова Г.Р. Морфофункциональное состояние щитовидной железы при воздействии гербицида 2,4 ДА и последующей коррекции токоферолом и миелопидом / Г.Р. Шакирова, А.В. Имашев, Н.А. Муфазалова // Успехи современного естествознания. – 2006. – № 3. – С. 87.
21. 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid effects on nephrotoxicity in rats during late pregnancy and early postnatal periods / A. Troudi, N. Soudani, A. Mahjoubi Samet [et al.] // Ecotoxicol. Environ. Saf. – 2011. – Vol. 74, № 8. – P. 2316-23.
22. A review of the immunotoxicity of the pesticide 3,4-dichloropropionanalide / K.D. Salazar, I.V. Ustyugova, K.M. Brundage [et al.] // J. Toxicol. Envir. Health. Part B. – 2008. – Vol. 11, № 8. – P. 630-45.
23. Adverse effects of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid on rat cerebellar granule cell cultures were attenuated by amphetamine / B. Bongiovanni, A. Ferri, A. Brusco [et al.] // Neurotoxic. Res. – 2011. – Vol. 19, № 4. – P. 544-55.
24. Allergic reaction induced by dermal and/or respiratory exposure to low-dose phenoxyacetic acid, organophosphorus, and carbamate pesticides / T. Fukuyama, Y. Tajima, H. Ueda [et al.] // Toxicology. – 2009. – Vol. 261, № 3. – P. 152-61.
25. Biological and molecular responses of Chironomus riparius (Diptera, Chironomidae) to herbicide 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) / K. Park, J. Park, J. Kim, I.S. Kwak // Comparat. Biochem. Physiol. Toxicol. Pharmacol. – 2010. – Vol. 151, № 4. – P. 439-46.
26. Butchiram M. Studies on histopathological changes in the gill, liver and kidney of Channa punctatus (Bloch) exposed to Alachlor / M. Butchiram, K. Tilak, P. Raju // J. Environ. Biol. – 2009. – № 2. – Р. 303-306.
27. Cause-specific mortality of Dutch chlorophenoxy herbicide manufacturing workers / D. Boers, L. Portengen, H.B. Bueno-de-Mesquita [et al.] // Occup. Environ. Med. – 2010. – Vol. 67, № 1. – P. 24-31.
28. Differential response of young and adult leaves to herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid in pea plants: role of reactive oxygen species / D.M. Pazmino, M. Rodriguez-Serrano, M.C. Romero-Puertas [et al.] // Plant Cell Environm. – 2011. – Vol. 34, № 11. – P. 1874-89.
29. Effects of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid formulation on medulla spinalis of Poecilia reticulata: a histopathological study / Y. Uyanikgil, M. Yalcinkaya, U. Ates [et al.] // Chemosphere. – 2009. – Vol. 76, № 10. – P. 1386-91.
30. Effect of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid on milk transfer to the litter and prolactin release in lactating rats / N. Sturtz, G.A. Jahn, R.P. Deis [et al.] // Toxicology. – 2010. – Vol. 271, № 1-2. – P. 13-20.
31. Evidence for behavioral preference toward environmental concentrations of urban-use herbicides in a model adult fish / K.B. Tierney, M.A. Sekela, C.E. Cobbler [et al.] // Environm. Toxicol. Chem. – 2011. – Vol. 30, № 9. – P. 2046-54.
32. Exposure to phenoxyacetic acid herbicides and predictors of exposure among spouses of farmers / J. Jurewicz, W. Hanke, W. Sobala, D. Ligocka // Ann. Agricult. Environ. Med. – 2012. – Vol. 19, № 1. – P. 51-56.
33. Fatal poisoning caused by the ingestion of a concentrated solution of 2,4-D and MCPP / P. Nisse, C. Cezard, D. Peucelle [et al.] // Acta Clin. Belg. Suppl. – 2006. – № 1. – P. 68-70.
34. Hardell L. Pesticides, soft-tissue sarcoma and non-Hodgkin lymphoma--historical aspects on the precautionary principle in cancer prevention / L. Hardell // Acta Oncol. – 2008. – Vol. 47, № 3. – P. 347-54.
35. Hepatotoxicity induced by sub-acute exposure of rats to 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid based herbicide “Desormone lourd” / W. Tayeb, A. Nakbi, M. Trabelsi [et al.] // J. Hazardous Mater. – 2010. – Vol. 180, № 1-3. – P. 225-33.
36. Hypolipidimic and antioxidant activities of virgin olive oil and its fractions in 2,4-diclorophenoxyacetic acid-treated rats / A. Nakbi, W. Tayeb, S. Dabbou [et al.] // Nutrition. – 2012. – Vol. 28, № 1. – P. 81-91.
37. Immunohistochemical and histopathological evaluation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid-induced changes in rat kidney cortex / Y. Uyanikgil, U. Ates, M. Baka [et al.] // Bull. Environ. Contaminat. Toxicol. – 2009. – Vol. 82, № 6. – P. 749-55.
38. Impacts of mixtures of herbicides on molecular and physiological responses of the European flounder Platichthys flesus / E. Evrard, J. Marchand, M. Theron [et al.] // Compar. Biochem. Physiol. Toxicol. Pharmacol. – 2010. – Vol. 152, № 3. – P. 321-31.
39. In situ assessment of genotoxic and mutagenic potential of polluted river water in Channa punctatus and Mystus vittatus / B. Kushwaha, S. Pandey, S. Sharma [et al.] // Int. Aquatic Res. – 2012. – № 4. – P. 16.
40. Ferri A. Selective oxidative stress in brain areas of neonate rats exposed to 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid through mother’s milk / A. Ferri, R. Duffard, A.M. de Duffard // Drug Chem. Toxicol. – 2007. – Vol. 30, № 1. – P. 17-30.
41. Lenkowski J.R. Low concentrations of atrazine, glyphosate, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, and triadimefon exposures have diverse effects on Xenopus laevis organ morphogenesis / J.R. Lenkowski, G. Sanchez-Bravo, K.A. McLaughlin // J. Environ. Sci. (China). – 2010. – Vol. 22, № 9. – P. 1305-8.
42. Neonatal hypomyelination by the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. Chemical and ultrastructural studies in rats / C. Konjuh, G. Garcia, L. Lopez [et al.] // Toxicol. Sci. – 2008. – Vol. 104, № 2. – P. 332-40.
43. Pesticide risk assessment: A study on inhalation and dermal exposure to 2,4-D and paraquat among Malaysian paddy farmers / M.R. Baharuddin, I.B. Sahid, M.A. Noor [et al.] // J. Environm. Sci. Health – Part B: Pesticides, Food Contaminants, & Agricultural Wastes. – 2011. – Vol. 46, № 7. – P. 600-7.
44. Plant growth regulator (4-chlorophenoxy acetic acid) increases apoptosis in gonads of rats without changing hormonal levels / E. Yesilkaya, A. Bideci, C. Ozer [et al.] // Hormon. Res. – 2009. – Vol. 72, № 4. – P. 225-35.
45. Quattrochi L. Cyp3A regulation: from pharmacology to nuclear receptors / L.C. Quattrochi, P.S. Guzelian // Drug Metab. Dispos. – 2001. –Vol. 29, № 5. – P. 615-22.
46. Sandal S. Genotoxic effects of chlorpyrifos, cypermethrin, endosulfan and 2,4-D on human peripheral lymphocytes cultured from smokers and nonsmokers / S. Sandal, B. Yilmaz // Environ. Toxicol. – 2011. – Vol. 26, № 5. – P. 433-42.
47. Schreinemachers, D.M. Perturbation of lipids and glucose metabolism associated with previous 2,4-D exposure: a cross-sectional study of NHANES III data, 1988-1994 / D.M. Schreinemachers // Environm. Health. – 2010. – № 9. – P. 11.
48. Stage-dependent toxicity of 2,4-dichlorophenoxyacetic on the embryonic development of a South American toad, Rhinella arenarum / C.M. Aronzon, M.T. Sandoval, J. Herkovits, C.S. Perez-Coll // Environm. Toxicol. – 2011. – Vol. 26, № 4. – P. 373-81.
49. The 2,4-D herbicide effects on acetylcholinesterase activity and metabolic parameters of piava freshwater fish (Leporinus obtusidens) / M.B. da Fonseca, L. Glusczak, B.S. Moraes [et al.] // Ecotoxicol. Environm. Safety. – 2008. – Vol. 69, № 3. – P. 416-20.
50. Ddidigwu, Nwani C. Toxicity of the Herbicide Atrazine: Effects on Lipid Peroxidation and Activities of Antioxidant Enzymes in the Freshwater Fish Channa Punctatus (Bloch) / C. Ddidigwu Nwani, W. Singh Lakra, N. Sahebrao Nagpure [et al.] // J. Environ. Res. Public Health. – 2010. – № 8. – Р. 3298–3312.

Одной из глобальных экологических проблем современности является загрязнение окружающей среды стойкими органическими загрязнителями (СОЗ), к которым относятся и средства защиты растений – пестициды, применение которых, однако, неизбежно [6, 10, 18, 26, 27]. Ежегодно в мире производится более 2 млн тонн пестицидов [18].

К наиболее эффективным и широко применяемым гербицидам в Канаде, Австралии, США и России относятся хлорфеноксигербициды (ХФГ), среди которых ведущее место занимают производные 2,4- дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4 – Д) [17, 27, 28, 47].

В России ежегодно применяется более 70000 тонн ХФГ [12, 19], а производство 2,4-Д аминной соли (2,4 – ДА) составляет около 20 тыс. тонн в год, что позволяет обрабатывать до 10 млн га посевов зерновых культур (общая площадь зерновых в России – 57 млн га) [18].

В республике Башкортостан более 1 млн 300 тысяч гектаров сельскохозяйственных земель обрабатываются гербицидами различных групп, из них на долю производных 2,4 – Д приходится 35-40 %, то есть около 38 % пахотных земель республики загрязнено гербицидами этой группы [19]. При этом загрязнение окружающей среды происходит не только при применении, но и при производстве этих соединений [7, 10, 12].

Широкое применение 2,4-Д и ее производных в сельском хозяйстве обусловлено широким спектром действия и невысокой стоимостью [11, 17, 18, 21].

2,4 – Д – быстродействующий гербицид системного действия, эффект которого проявляется уже на 2 – 3 день. 2,4 – Д чаще используется в виде солей и эфиров: диметиламинная (аминная), натриевая и диэтиламинная соли, диэтиленгликолевый, этилгексиловый и октиловый эфиры [18]. В связи с изменением видового состава сорняков в зерновых полях севооборотов чаще используются комбинированные формы гербицидов: диален – смесевый препарат на основе 2,4 – ДА и дикамбы, чисталан, октиген, аминка. 2,4-ДА смешивается со всеми гербицидами, рекомендованными против широколистных сорняков, и с противозлаковыми гербицидами, применяемыми на зерновых [12, 18].

Около 34 производных гербицидов группы 2,4 – Д разрешены к применению на территории РФ, в том числе 8 из них – содержащие 2,4 – ДА: Луварам, Октиген, Дикопур Ф, Дикамин-Д, Аминопелик, Диален супер, Дуплет, Трезор гранд [18]. В 2011 г. этот список пополнился такими гербицидами, как Аминка, Диамакс, Микодин, Дикопур Топ, Метис, Анкор-85 [18].

2,4 – Д относительно недолго живет в объектах окружающей среды, разрушается примерно за 30 – 40 суток. Гербициды группы 2,4-Д обладают крайне высокой миграционной способностью – в 28 % лесных почв обнаружено их повышенное содержание [7, 10].

При обработке сельскохозяйственных земель гербицид попадает в воду, где до 60 % 2,4-Д метаболизируется в растительном материале в виде конъюгатов, 5-10 % адсорбируется донными осадками, песком и 30 % остается в воде [5, 31, 50]. 2,4-Д обнаруживается в водопроводной сети в концентрациях 15-30 нг/л [7].

Содержание 2,4 – ДА в объектах окружающей среды по гигиеническим нормативам ГН 1.2.1323-03 должно составлять: ПДК/ОДК в почве (мг/кг) – 0,1/(тр.), ПДК/ОДУ в воде водоемов (мг/дм3) – 0,0002/(с.-т.), ПДК/ОБУВ в воздухе рабочей зоны (мг/м3) – 1,0, ПДК/ОБУВ в атмосферном воздухе (мг/м3) – 0,0001, МДУ в продукции (мг/кг) – 0,005.

Однако при экспозиции любых концентраций 2,4 – Д обнаружено изменение физико-химических свойств почвы, рост смертности земляных червей (Eisenia foetida) на 30 – 40 %, изменения соотношения полов, увеличение экспрессии генов белков теплового шока (HSP70, HSP40, HSP90), ферритина и глутатион – S- трансферазы у Chironomus riparius, мальформации тонкого кишечника, нарушения развития скелетных мышц у Xenopus laevis [25, 41].

Природные биологические системы не в состоянии в короткий срок обезвредить большой объем применяемых пестицидов, вследствие чего они попадают в организм человека и могут кумулировать в нем [6, 10]. 2,4 – Д может поступать в организм человека и теплокровных через кожу, дыхательные пути, пищеварительный тракт [24, 43].

Показано, что 92 % проб кормов, 63 % – продуктов животноводства, 39 % – молока и 42 % – рационов столовых содержат 0,025-0,13 мг остаточных количеств 2,4-Д, при этом главным пищевым источником являются животные жиры – гербицид попадает в организм человека преимущественно с мясом и молоком (92-95 %) [12].

2,4-ДА, обладающая высокой кумулятивной способностью, легко проникает во все органы и ткани, в том числе защищенные гистогематическим барьерами изолирующего типа [4]. Наибольшие количества 2,4 – Д обнаруживаются в жировой ткани, почках, печени, легких и эндокринных железах [12].

Период биологического полувыведения 2,4-ДА для крыс составляет 48 дней, для человека – 240- 480 дней [25]. Из организма человека гербицид выводится с мочой и калом, при этом часть 2,4-Д аккумулирует в жировой ткани в течение 7-10 лет [12]. Установлено, что следы ХФГ обнаруживаются и в материнском молоке [30, 40].

ХФГ оказывают плейотропное негативное воздействие на организм человека [11, 14, 22, 24, 43]. Они обладают иммуно-, гепато-, нейро-, гонадотоксичными свойствами, оказывают эмбрио-, цито-, генотоксическое, а также терато- и мутагенное действие [2, 6, 9, 20, 22, 23, 31, 46, 48].

Основным механизмом повреждающего воздействия ХФГ является активация ПОЛ, развитие оксидативного стресса, что сопровождается нарушением функции транспортных и рецепторных белков клеточных мембран, снижением активности антиоксидантных систем [8, 21, 23, 28, 36]. При воздействии гербицидов на основе 2,4-Д нарушаются процессы тканевого дыхания, продукция макроэргов, усиливаются анаэробные процессы, снижается энергетический потенциал клеток [8, 47].

Известно, что оксидативный стресс лежит в основе развития ряда кардиоваскулярных, нейродегенеративных, опухолевых и других заболеваний [47].

При интоксикации крыс гербицидом 2,4-Д установлено снижение активности ферментов антиоксидантной защиты (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы), ключевых ферментов дихотомического и апотомического путей окисления глюкозы, рост уровня малонового диальдегида, нарушение гистоархитектоники печени с увеличением активности трансаминаз, повышение уровня ЛПНП [2, 8, 36].

Подострая интоксикация гербицидом 2,4-ДА в суммарных дозах 1/10 ЛД50 и ЛД50 приводит к дозозависимому снижению активности ферментов энергетического метаболизма сукцинат-, малат- и глутаматдегидрогеназы, лимитирующих энзимов мочевинообразования – карбамоилфосфатсинтетазы и аргиназы, а также замедлению использования глюкозо-6-фосфата в пентозофосфатном шунте. 2,4-ДА снижает активность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы печени, что свидетельствует об угнетении аэробного апотомического пути окисления глюкозы и, следовательно, об уменьшении внутриклеточного содержания НАДФЧ Н2 [8, 47].

У людей при остром отравлении 2,4-ДА появляются признаки интоксикации, раздражение кожи, слизистых оболочек, анемия, сдвиг лейкоцитарной формулы влево, гиперферментемия, воспалительные изменения слизистой желудочно-кишечного тракта, а у погибших на вскрытии – отек легких, асцит [1, 4, 15, 33]. Экспериментально показано, что острая интоксикации ХФГ вызывает мышечную слабость, дискоординацию и снижение двигательной активности, морфологически выявляется дегенерация гепатоцитов, геморрагии в стенке кишечника, нефроз [23, 26, 31, 35, 37].

Хроническая интоксикация 2,4-ДА в условиях промышленного производства ведет к поражению слизистых оболочек, печени, нервной, пищеварительной системы, развитию диффузного пневмосклероза, вегетососудистой дистонии, бронхита, ишемической болезни сердца [27, 32, 43, 47].

Анализ использования гербицида 2,4-Д в растениеводческом комплексе Курской области за 2000-2010 гг. выявил повышение риска формирования детской патологии (увеличение в 1,19 раза риска формирования врожденных пороков сердца, в 1,47 раза – бронхиальной астмы, в 1,65 раза – гиперплазии щитовидной железы), экозависимых патологий акушерско-гинекологического профиля (увеличение частоты аномалий развития плода, родовой деятельности, мертворождаемости) [15].

Эти данные согласуются с результатами ряда исследователей, выявивших генотоксическое, мутагенное и эмбриотоксическое действие 2,4 – Д и ее производных [6, 39, 44, 46, 48].

Показано, что 2,4-ДА при повторном внутрижелудочном введении экспериментальным животным уже в дозе 1/400 ЛД50 оказывает слабый мутагенный эффект [39]. Выраженное эмбриотоксическое воздействие гербицида 2,4-Д показано Aronzon C.M. и соавторами (2011) у жаб Южной Америки Rhinella arenarum [48].

Довольно много исследований посвящено изучению канцерогенности гербицидов, «стартовым процессом» развития которого может явиться оксидативный стресс и снижение физиологической антиоксидантной защиты [8, 34]. Многие зарубежные исследования выявили, что при многократном и систематическом применении ХФГ может наблюдаться достаточно выраженный канцерогенный эффект: увеличение риска развития саркомы мягких тканей, лимфом Ходжкина, рост заболеваемости и смертности от опухолей печени, простаты, мочевого пузыря, половых органов, желудка, прямой кишки и лейкозов [17, 27, 34], что, безусловно, требует дальнейших исследований в этом направлении.

Рядом авторов выявлено нефротоксическое действие подострой интоксикации 2,4-Д, что проявилось развитием оксидативного стресса, нарушением гистоморфологической структуры почек взрослых крыс и их потомства [21, 26, 37]. J. Jurewicz, W. Hanke и соавт. (2012) методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии показано увеличение на 35 – 40% уровня 2,4-Д и рост креатинина в сыворотке крови у фермеров, даже не участвующих непосредственно в процессе распыления гербицида [32].

При длительном воздействии ХФГ в первые 1-2 месяца может наблюдаться активация метаболических процессов в клетках крови, но далее происходит резкое уменьшение числа лейкоцитов, макрофагов, базофилов, снижение их метаболической активности, усиливаются процессы дезинтеграции структурно-функциональных характеристик клеток крови, наблюдаются дозозависимые гематологические нарушения: ускоряются процессы разрушения эритроцитов, угнетается эритропоэз, формируется анемия [4, 8].

Длительное введение 2,4-ДА в дозах 1/2 и 1/20 ЛД50 оказывает раздражающий эффект на костный мозг: снижается содержание предшественников моноцитопоэза, повышается клоногенная активность в отношении предшественников моноцитов-макрофагов, увеличивается число моноцитов в циркуляции [4, 8]. 2,4-ДА ограничивает функциональные резервы костного мозга, снижает интенсивность формирования эритробластических островков и тормозит созревание эритроидных элементов в «короне» эритробластических островков [4].

2,4-ДА вызывает у мышей гемолиз эритроцитов, а также эозинофилию, что может свидетельствовать о сенсибилизации животных при воздействии гербицида [1]. Производные 2,4-Д увеличивают выраженность реакции ГЗТ к клеточным антигенам [8], значительно снижают РТПХ у мышей [11].

Показано, что 2,4-Д является дыхательным и контактным аллергеном, способствующим развитию аллергических ринитов и бронхиальной астмы [24, 43].

2,4-Д оказывает выраженное нейротоксическое действие [4, 31]. Bongiovanni B. и соавторами (2011) при воздействии 2,4-Д было выявлено усиление процессов апоптоза и некроза клеток мозжечка крыс, что сопровождалось увеличением количества реактивных форм кислорода, падением уровня глутатиона, дисбалансом ферментных систем. Также показано уменьшение активности ацетилхолинэстеразы мозга, супероксиддисмутазы, развитие оксидативного стресса у пресноводных рыб Leporinus obtusidens под влиянием 2,4-Д [49].

Исследования Konjuh C. и соавторов выявили уменьшение образования миелиновых белков у потомства крыс, подвергшихся интоксикации 2,4-Д, коррелирующее со степенью уплотнения миелина, что свидетельствует о гипомиелинизирующем влиянии гербицида 2,4-Д [42].

Воздействие 2,4-Д на самок крыс в период лактации приводит к развитию деструктивных изменений мозга детенышей преимущественно в среднем мозге, стриатуме и префронтальной коре, т.е. структур, связанных с функционированием дофаминергической системы мозга, и показано, что в основе этих нарушений лежит развитие оксидативного стресса [40].

Выявлено, что у животных при воздействии 2,4-ДА появляются нарушения со стороны высшей нервной деятельности в виде изменения поведенческих реакций и инстинктов и отрицательные показатели омега-потенциала головного мозга [4, 23].

В литературе имеются данные о токсическом воздействии феноксигербицидов на эндокринные органы [20, 47]. Показано, что 2,4-ДА оказывает тиреотоксическое [20] и гонадотоксическое действие [8]. Yesilkaya E.И соавторы (2009) установили прямую зависимость увеличения апоптоза клеток в гонадах крыс от концентрации ХФГ [44].

Методом радиоиммунного анализа выявлено снижение уровня пролактина и окситоцина у кормящих крыс, что сопровождалось кальцийзависимой и кальцийнезависимой активацией синтазы оксида азота, падением выброса серотонина в гипоталамусе при воздействии гербицида 2,4-Д, а также подавление материнского инстинкта у кормящих крыс [30].

Многие авторы подтвердили, что ХФГ являются одними из этиологических и патогенетических факторов развития вторичного иммунодефицита [1, 3, 9, 11, 22].

ХФГ проявляют иммунотоксичность на органном, клеточном и молекулярном уровнях. Наблюдаются атрофия тимуса, спленомегалия, уменьшение клеточности тимуса, костного мозга. Отмечается снижение цитотоксичности NK-клеток, микробицидной и поглотительной способности макрофагов. Выявлено нарушение адаптивного иммунного ответа, подавление активности Т-клеток и продукции ими цитокинов, угнетение гуморального иммунного ответа, антителозависимой клеточной цитотоксичности [8, 22].

При хронической интоксикации в органах и тканях обнаруживаются явления альтерации, нарушения метаболизма, в местах отложения 2,4-ДА развивается иммунное воспаление. Так, ко 2-3 неделе при хронической интоксикации крыс низкими дозами 2,4-ДА выявляются комплексы гербицид-белок, увеличиваются титры гемагглютинирующих и комплементсвязывающих антител к антигенам печени, почек, легких [20].

У людей, контактирующих с ХФГ, отмечено аллергизирующее действие, а также повышение CD4, CD72, CD4/CD8, IgM, IgG, снижение лизоцима сыворотки и угнетение фагоцитоза, снижение HLA-DR-клеток [24, 43].

S. Sandal, B. Yilmaz (2011) установили ДНК-повреждающее действие 2,4-Д в лимфоцитах человека, более выраженное у курящих [46].

Согласно литературным данным, 2,4 – ДА оказывает дозозависимое супрессивное действие на показатели основных звеньев иммунного ответа мышей: клеточноопосредованные (трансплантат против хозяина), атнителоопосредованные реакции (количество антителообразующих клеток, титр гемагглютининов), активность перитонеальных макрофагов (фагоцитарная активность, спонтанная миграция, Fc – розеткообразование, включение акридинового оранжевого в лизосомы), а также активность естественных киллеров [8, 11].

Выраженно подавляются факторы неспецифической защиты организма, снижается поглотительная и метаболическая активность нейтрофилов [3, 13].

При интоксикации 2,4-ДА в лимфоидных узлах выявлены изменения, свидетельствующие о снижении их функции [4], у животных повышается количество лимфоцитов, реализующих апоптоз [4, 23].

Помимо иммунотоксического воздействия, производные 2,4 – Д оказывают выраженное повреждающее действие на гепатобилиарную систему [2, 14, 26, 29, 35].

Известно, что печень и система иммунитета наиболее уязвимы к влиянию экотоксикантов [13, 14, 16]. Биотрансформация ксенобиотиков осуществляется преимущественно печенью, в процессе чего участвуют и микросомальные ферментные системы, ключевым ферментом является цитохром Р-450 [8, 16].

Рядом авторов показано, что механизм непрямого действия ХФГ сопровождается активацией системы цитохром Р-450- зависимых оксигеназ, что ведет к ускорению метаболизма соединений с образованием высокореактивных алкилирующих продуктов, подавляющих иммунитет. Механизмы индукции различны и реализуются на генетическом уровне [45].

Повышение активности монооксигеназ печени под влиянием 2,4 – Д и ее производных наблюдается при поступлении в организм сравнительно небольших количеств гербицидов [9].

При анализе метаболизма дибензилфлюоресцеина была установлена мощная, почти трехкратная индукция дибензилфлюоресцеин-дебензилазной активности в субмитохондриальной фракции печени крыс, получавших 2,4-ДА, что отражает адаптивное возрастание активности тех семейств изоформ цитохрома Р450 (CYP2C и CYP3A), которые участвуют в метаболизме данного ксенотоксиканта и чрезмерная активация которых весьма нежелательна для организма [9, 45]. 2,4-ДА в дозах 1/5 и 1/10 ЛД50 повышает активность аминопириндеметилазы печени и скорость гидроксилирования анилина [8].

В свою очередь увеличение активности определенных изоформ цитохромов у живых организмов является “маркерным” процессом загрязнения окружающей среды различными ксенобиотиками [16, 8].

Многие авторы отмечают, что активация микросомального окисления под влиянием 2,4-Д сопровождается образованием АФК, что ведет к развитию оксидативного стресса, при этом нарушаются функции транспортных и рецепторных белков клеточных мембран, возможна частичная или полная деструкция мембран, что ведет в последующем к инактивации цитохрома Р-450 и усугублению токсикоза [14, 50]. С другой стороны, повышенное образование АФК является причиной окислительного повреждения нуклеиновых кислот, белков, липидов, нарушения клеточного метаболизма и гибели гепатоцитов [8, 13, 14, 28].

В патогенезе токсического поражения печени имеют значение нарушения механизмов физиологической регенерации, индукция синтеза соединительной ткани и формирование фиброза [13, 14, 26].

Установлено, что подострая интоксикация крыс 2,4-Д ведет к развитию гистоморфологических нарушений структуры печени (фокальные некрозы, увеличение апоптоза, кариопикноза, отек и набухание гепатоцитов, венозный застой), падению активности антиоксидантных ферментов (каталаза, глутатионредуктаза) [13, 14, 35].

При длительном воздействии низких доз гербицида 2,4 – ДА были выявлены нарушения гемодинамики, дистрофические и некротические процессы в гепатоцитах с замещением их грубоволокнистой соединительной тканью [13].

Прогрессирующая гепатоцеллюлярная недостаточность сопровождается нарушением процессов холегенеза, экскреции желчи, биотрансформации токсических метаболитов и недоокисленных продуктов распада, а также усилением интоксикации [9, 26].

Таким образом, применение гербицидов – производных 2,4 – Д оказывает многостороннее воздействие на организм человека. Однако, учитывая необходимость их использования в сельском хозяйстве, эффекты ХФГ требуют дальнейшего изучения с целью изыскания возможных путей их коррекции.

Рецензенты:

Медведев Ю.А., д.м.н., профессор, старший научный сотрудник лаборатории №9 Научно-исследовательского технологического института гербицидов и регуляторов роста растений Академии наук республики Башкортостан, г. Уфа;

Корженевский А.А., д.м.н., врач-имму-нолог хирургического отделения №5 Республиканской клинической больницы им. Г.Г. Куватова, г. Уфа.

Работа поступила в редакцию: 24.06.2014


Библиографическая ссылка

Ахметченко З.А., Муфазалова Н.А., Муфазалова Л.Ф. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ХЛОРФЕНОКСИГЕРБИЦИДОВ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 7-4. – С. 817-824;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34989 (дата обращения: 24.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252