Принцип функциональных нагрузок

Многообразие задач, стоящих перед ихтиотоксикологией, к методов их решения приводит к необходимости принятия унифицированной схемы проведения ихтиотоксикологияеских исследований для получения возможно более полного объема информации и сопоставимых данных по токсичности попадающих в водоемы веществ. [161, 163, 167, 181]. Весь накопленный в мировой литературе Монблан первичных экспериментальных данных по токсичности различных классов химических соединений представляет ограниченную ценность, так как данные различных авторов трудно сопоставимы из-за отсутствия стандартизации в постановке опытов и единой формы выражения результатов. Сегодня, когда на повестке дня стоит вопрос о международном сотрудничестве в области санитарной гидробиологии и ихтиотоксикологии, отсутствие унифицированной стандартной схемы проведения опытов по определению степени токсичности веществ и ПДК ощущается особенно остро. Принятие такой схемы оказало бы существенную помощь в стандартизации условий эксперимента, позволило бы избежать параллелизма в исследованиях не только разных лабораторий внутри одной страны, но и в разных странах. При этом следует учитывать тот огромный объем работ, который предстоит проделать нхтиогоксикологам в ближайшее десятилетие по регламентации тысяч соединений, поступающих во внутренние водоемы и Мировой океан. В основу такой стандартной схемы ихтиотоксикологического эксперимента должны быть положены острый, подострый и хронический опыты [163, 167].

Острый опыт. Проводится для предварительной оценки степени токсичности исследуемого вещества и остротоксичной (явно недопустимой) концентрации вещества, поступающего в рыбохозяйственный водоем. Оценка токсичности вещества проводится методом рыбной пробы. Показателем токсичности служит гибель подопытных рыб. При постановке острого опыта необходимо подробно описывать поведение и внешние симптомы отравления рыб данным веществом или группой веществ. После гибели рыб следует подвергать патоморфологическому обследованию.

При описании результатов острого опыта указываются температура токсического раствора, содержание в последнем кислорода, жесткость и рН, а также вид, возраст подопытных рыб, их исходное функциональное состояние и длительность адаптации к экспериментальным условиям. Опыты целесообразно проводить при относительно высокой температуре раствора и относительно низком содержании в нем кислорода, учитывая диапазон их колебаний в естественном водоеме. Солевой состав, жесткость и рН воды подбирают таким образом, чтобы можно было выявить максимальную токсичность исследуемого вещества.

В качестве тест-объекта следует использовать наименее устойчивый вид рыб ихтиофауны конкретного водоема или один из видов рыб, характеризующихся низкой устойчивостью к токсикантам (см. гл. VIII). При этом важно иметь в виду особенности устойчивости данного вида к исследуемой группе веществ на различных этапах онтогенеза, избирая наименее устойчивые из них.

Продолжительность острого опыта обычно составляет 24, 48 или 96 ч. Учитывая ярко выраженную зависимость летального эффекта от продолжительности испытания в этом временном интервале, следует ограничить длительность острого опыта 24 ч. Степень токсичности вещества целесообразно выражать через Cl₅₀. Шкалу испытуемых концентраций и количество подопытных рыб определяют методом статистического расчета. Шкала концентраций может быть равномерной (5, 10, 15, 20 мг/л и т. д. или неравномерной (3, 7, 11, 17, 21 мг/л и т. д.). Испытание каждой концентрации вещества целесообразно проводить на одинаковом количестве рыб (не менее 12 экз.) в диапазоне от СМТ до Сl₁₀₀. Среди многочисленных способов вычисления CL₅₀, предпочтительно использовать упрощенный (в случае неравенства интервалов между испытуемыми концентрациями и одинакового количества рыб) или усложненный (без этих условий) вариант метода Беренса и Шлоссера.

Подострый опыт. Ставится для выявления путей действия токсиканта на рыб и механизмов развития отравления организма с тем, чтобы выбрать адекватный метод определения пороговой концентрации исследуемого вещества в хроническом опыте. Используют концентрации вещества, обладающие выраженным токсическим действием на организм и обычно составляющие 0,5-0,1 летальной (остротоксичной) концентрации. Опыт проводится на наименее устойчивом виде рыб. Длительность опытов от 10 до 30 сут. Поскольку токсикодинамика большинства поступающих в рыбохозяйствен-ные водоемы веществ неизвестна (применительно к рыбам), необходим возможно более полный набор показателей, позволяющий оценить функциональное состояние различных систем организма рыбы. Для этого проводится параллельное изучение различных физиологических и биохимических систем организма. Наряду с показателями, интегрально отражающими состояние организма, такими, ак прирост живой массы, уровень пищевой возбудимости и интенсивностн потребления кислорода, следует использовать более тонкие физиолого-биохимические индикаторы: показатели белкового, углеводного и жирового обмена, активность важнейших ферментативных систем, электрофизиологические тесты, характеризующие состояние центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной: систем, гематологические показатели, гуморальные и клеточные факторы врожденного иммунитета, поведенческие реакции и др.

Хронический опыт. Это заключительный этап ихтиотоксикологи-ческого исследования. Его задача — выявить пороговую концентрацию веществ, зону их токсического действия и максимально недействующую концентрацию, т. е. ПДК токсических веществ. Целесообразно испытывать 3-5 концентрации с пятикратными интервалами. Исходную концентрацию и диапазон концентраций выбирают, руководствуясь данными острого и подострого опытов. Продолжительность хронического опыта от 1 до 3 мес, но не более. Метод оценки пороговой и предельно допустимой концентраций' определяется данными подострого опыта, при этом используют физиолого-биохимические показатели, характеризующие функциональное состояние избирательно поражаемых систем и органов.

Поскольку фактор времени в ихтиотоксикологических исследованиях приобретает решающее значение, для сокращения продолжительности опытов целесообразно использовать метод функциональных нагрузок и на этом фоне определять состояние индикаторной функции (избирательно поражаемой). Метод функциональных нагрузок позволяет выявить не только уже имеющиеся нарушения в деятельности той или иной функциональной системы, но и возможности организма адаптироваться к стрессирующим воздействиям факторов внешней среды в условиях хронического действия малых концентраций токсических веществ. То есть речь идет об определении патологических сдвигов в организме, физиолого-биохимические показатели функционального состояния которого остаются в «диапазоне нормальных колебаний». Для этого используют различные нагрузки, что позволяет оценить состояние регуляторных систем организма, обеспечивающих сохранение постоянства внутренней среды.

Метод функциональных нагрузок заключается в следующем. После воздействия того или иного токсического вещества на организм резко изменяются условия его существования (температурный и газовый режимы, активная реакция среды и т. д.). Изменение (ухудшение) условий существования рыб выступает в роли дополнительной функциональной нагрузки для оценки общего состояния организма. В результате скрытые патологические сдвиги в организме; вызванные хроническим воздействием на него малых концентраций токсиканта, проявляются в виде дополнительных функциональных нагрузок. В качестве функциональных нагрузок для рыб могут быть использованы экспериментально вызванные инфекции и инвазии, повышенные физические нагрузки, обусловленные длительным вынужденным плаванием, голодание, пребывание в воде повышенной температуры или с пониженным содержанием кислорода и др.

Данные, накопленные отечественными санитарными токсикологами, показывают, что метод функциональных нагрузок - обладает высокой эффективностью и позволяет в кратчайший срок выявить-ранппс патологические сдвиги в организме, обусловленные действием пороговых и подпороговых концентраций токсических веществ.

Использование этого методического принципа будет способствовать экспериментальному решению основных задач ихтиотоксикологических исследований по биологической регламентации поступающих в рыбохозяйственные водоемы вредных веществ.

ГЛАВА II