Характеристики озона
Озон представляет собой газ, состоящий из трех атомов кислорода. В природе он образуется в результате воздействия прямых лучей солнца на атомарный кислород.
В зависимости от формы и температуры цвет озона может варьироваться от светло-голубого до темно-синего. Соединение молекул в этом газе очень неустойчиво – через несколько минут после образования вещество распадается на атомы кислорода.
Озон является сильным окислителем, благодаря чему часто используется в промышленности, ракетостроении, медицине. В условиях производства этот газ присутствует при сварочных работах, процедурах электролиза воды, изготовлении пероксида водорода.
Отвечая на вопрос ядовит озон или нет, специалисты дают утвердительный ответ. Этот газ относится к наивысшему классу токсичности, которому соответствуют многие боевые отравляющие вещества, в том числе синильная кислота.
Влияние газа на человека
В ходе многочисленных исследований ученые пришли к выводу, что влияние озона на организм человека зависит от того, какое количество газа проникает в легкие вместе с воздухом. Всемирной организацией здравоохранения были установлены следующие предельно допустимые концентрации озона:
• в жилой зоне – до 30 мкг/м;
• в промышленной зоне – не более 100 мкг/м.
Единоразовая максимальная дозировка вещества не должна превышать 0,16 мг/м.
Негативное влияние
Отрицательное воздействие озона на организм часто наблюдается у людей, которым приходится сталкиваться с этим газом в производственных условиях: специалистам ракетостроительной отрасли, работникам, использующим озонаторы и ультрафиолетовые лампы.
Длительное и регулярное воздействие озона на человека приводит к таким последствиям:
• раздражение органов дыхательной системы;
• развитие астмы;
• угнетение дыхательной функции;
• повышение риска развития аллергических реакций;
• увеличение возможности развития мужского бесплодия;
• снижение иммунитета;
• рост канцерогенных клеток.
Активнее всего озон воздействует на четыре группы людей: детей, лиц с повышенной чувствительностью, спортсменов, проводящих тренировки вне помещений, и пожилых людей. Кроме того, в зону риска входят пациенты с хроническими патологиями дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
В результате контакта в производственных условиях с жидким озоном, кристаллизация которого наступает при температуре –200 градусов Цельсия, возможно наступление глубокого обморожения.
Положительное воздействие
Максимальное количество озона находится в стратосферном слое воздушной оболочки планеты. Располагающийся там озоновый пласт способствует поглощению самый вредной части ультрафиолетовых лучей солнечного спектра.
В тщательно выверенных дозировках медицинский озон или кислородно-озоновая смесь оказывает на организм человека благоприятное воздействие, благодаря чему часто используется в лечебных целях.
Под контролем лечащего врача использование этого вещества позволяет добиться следующих результатов:
• устранить кислородную недостаточность;
• усилить окислительно-восстановительные процессы, протекающие в организме;
• снизить последствия интоксикации за счет выведения токсинов;
• устранить болевой синдром;
• улучшить кровоток и обеспечить снабжение кровью всех органов;
• восстановить правильное функционирование печени при различных ее заболеваниях, в том числе гепатите.
Помимо этого, использование в медицинской практике озонотерапии позволяет улучшить общее состояние пациента: стабилизировать сон, уменьшить нервозность, повысить иммунитет, устранить хроническую усталость.
Благодаря способности к окислению других химических элементов озон часто используется в качестве средства для дезинфекции. Это вещество позволяет эффективно бороться с грибками, вирусами и бактериями.
Применение озонаторов
Описанные положительные свойства, оказываемые озоном, привели к производству и использованию в промышленных и бытовых условиях озонаторов – приспособлений, продуцирующих трехвалентный кислород.
Использование таких приборов в промышленности позволяет осуществить следующие мероприятия:
• продезинфицировать воздух в помещении;
• уничтожить плесень и грибки;
• обеззаразить воду и канализационные стоки;
Использование озонаторов распространено и в домашних условиях. Такие приборы часто применяются для обогащения воздуха кислородом, дезинфекции воды и устранения вирусов и бактерий с посуды или предметов быта, используемых человеком с инфекционным заболеванием.
Симптоматика отравления
Проникновение высокой концентрации озона в организм человека через органы дыхания либо длительное взаимодействие с этим веществом способно вызвать тяжелую интоксикацию. Симптомы отравления озоном могут проявиться как резко – при однократном вдыхании большого количества этого вещества, так и обнаруживаться постепенно – при хронической интоксикации вследствие несоблюдения условий труда или правил использования бытовых озонаторов.
Первыми обнаруживаются признаки отравления со стороны дыхательной системы:
• першение и жжение в горле;
• затрудненное дыхание, одышка;
• невозможность сделать глубокий вдох;
• появление частого и прерывистого дыхания;
• боль в загрудинной области.
При воздействии газа на глаза может наблюдаться их слезоточивость, возникновение рези, покраснение слизистой оболочки, расширение сосудов. В некоторых случаях происходит ухудшение либо полная потеря зрения.
При систематическом контакте озон может влиять на организм человека следующим образом:
• происходят структурные преобразования бронхов;
• развиваются и обостряются различные заболевания дыхательных путей: пневмонии, бронхиты, астмы, эмфиземы;
• снижение объема дыхания приводит к приступам удушья и полному прекращению дыхательной функции.
Помимо воздействия на органы дыхания, хроническое отравление озоном влечет за собой патологические процессы в функционировании других систем организма:
• обострение хронических заболеваний;
• обострение аллергических реакций;
• развитие атеросклероза;
• ухудшение секреторной функциональности желудка.
Первая помощь при отравлении озоном
Острое отравление озоном может привести к тяжелым последствиям, вплоть до смертельного исхода, поэтому при возникновении подозрения на интоксикацию пострадавшему должна быть немедленно оказана доврачебная помощь. До приезда специалистов необходимо осуществить следующие мероприятия:
• Вынести пострадавшего из зоны поражения токсическим веществом либо обеспечить приток в помещение свежего воздуха.
• Расстегнуть тесную одежду, придать человеку полусидящее положение, не допуская запрокидывания головы.
• В случае прекращения самостоятельного дыхания и остановки сердца провести реанимационные мероприятия – искусственное дыхание изо рта в рот и непрямой массаж сердца.
При контакте озона с глазами необходимо сделать промывание при помощи большого количества проточной воды.
В случае воздействия на человека жидкого озона ни в коем случае нельзя пытаться удалить с пострадавшего одежду в месте ее соприкосновения с телом. До приезда специалистов стоит промывать пораженный участок большим количеством воды.
Помимо оказания пострадавшему первой помощи, необходимо незамедлительно доставить его в лечебное учреждение либо вызвать карету скорой помощи, поскольку дальнейшие мероприятия по интоксикации могут быть проведены только квалифицированным медицинским персоналом.
Лечение отравления
Для устранения отравления озоном в условиях медицинского стационара предпринимаются следующие мероприятия:
• выполняют щелочные ингаляции для устранения раздражения верхних дыхательных путей;
• назначают лекарственные препараты для прекращения кашля и восстановления функций дыхания;
• при острой дыхательной недостаточности пациента подключают к аппарату искусственной вентиляции легких;
• при поражении глаз назначаются сосудосуживающие и обеззараживающие препараты;
• в случае тяжелого отравления проводится терапия по нормализации функций сердечно-сосудистой системы;
• осуществляется антиоксидантная терапия.
Последствия
• Образование опухолей. Причина этого явления заключается в канцерогенном действии озона, вследствие которого происходит повреждение генома клеток и развитие их мутации.
Профилактика
Во избежание отравления озоном специалисты рекомендуют придерживаться следующих рекомендаций:
• Отказаться от занятий спортом вне помещений в жаркое время суток, в особенности летом. Желательно выполнять физические упражнения в помещениях либо на местности, отдаленной от крупных промышленных предприятий и широких автомобильных дорог, в утренние и вечерние часы.
• В жаркое время суток необходимо как можно реже находиться вне помещений, особенно в местности с повышенной загазованностью.
• При контакте с озоном в промышленных условиях помещение должно быть оборудовано вытяжной вентиляцией. Помимо этого, во время производственного процесса необходимо использовать устройства для защиты, а также специальные датчики, отображающие уровень газа в помещении. Время непосредственного контакта с озоном должно быть максимально сокращено.
При выборе бытового озонатора важно обратить внимание на его технические характеристики и наличие соответствующего сертификата. Покупка несертифицированного прибора может привести к возникновению интоксикации трехвалентным кислородом. Перед использованием прибора необходимо ознакомиться с правилами его эксплуатации и мерами предосторожности.
Интоксикация озоном – достаточно тяжелое состояние, которое требует незамедлительного вмешательства медицинских работников. Поэтому стоит помнить, что при работе с этим газом либо применении бытовых озонаторов стоит придерживаться техники безопасности, а при малейшем подозрении на отравление – обращаться в лечебное учреждение.
МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ИНГАЛЯЦИОННОЙ ТОКСИЧНОСТИ И ДОЗИМЕТРИИ ГАЗООБРАЗНОГО ОЗОНА
ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения Российской Федерации»
озон
легкие
токсичность
предельно допустимая концентрация (ПДК)
1. Алехина С.П. Озонотерапия: клинические и экспериментальные аспекты. / С.П. Алехина, Т.Г. Щербатюк. – Нижний Новгород: Изд-во «Литра», 2003. – С. 3–25.
2. Баллюзек Ф.В. Озон в медицине. / Ф.В. Баллюзек, З.И. Ачба, В.П. Челибанов. – Санкт-Петербург: Изд-во ООО «Сезам-Принт», 2005. – 176 с.
3. ГОСТ 31829-2012. Оборудование озонаторное. Требования безопасности. Официальное издание. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Использование и издательское оформление. – М.: Стандартинформ, 2013. – 7 с.
4. Кузьмичев П.П. Клиническое применение медицинского озона в педиатрии. / П.П. Кузьмичев, Н.Е. Кузьмичева. – Хабаровск: Изд-во центр ИПКСЗ, 2012. – С. 17–24.
5. Масленников О.В. Руководство по озонотерапии. / О.В. Масленников, К.Н. Конторщикова, И.А. Грибкова. – Н. Новгород: Изд-во «Вектор-ТиС», 2008. – С. 326.
6. Методики применения озона в медицине. / И.П. Шмакова, Е.И. Назаров, Е.И. Якименко и др. – Методические рекомендации. – Киев, 2004. – С. 39.
7. Миляев В.А. Ядовитый озон. Новая экологическая угроза для России. / В.А. Миляев, С.Н. Котельников // Экология и жизнь. – 2008. – № 2. – С. 52–56.
8. Acute inhalation of ozone stimulates bronchial C-fibers and rapidly adapting receptors in dogs. / J.C. Coleridge, H.M. Coleridge, E.S. Schelegle, J.F. Green // J. Appl. Physiol. – 1993. – № 74. – P. 2345–2352.
9. Adams W.C. Relation of pulmonary responses induced by 6.6-hour exposures to 0.08 ppm ozone and 2-hour exposures to 0.30 ppm ozone via chamber and face-mask inhalation. / W.C. Adams // Inhal. Toxicol. – 2003. – Vol. 15, № 8. – P. 745–759.
10. Baeza A. Air pollution and respiratory diseases: a central role for oxidative stress. / A. Baeza, F. Marano // Med. Sci (Paris). – 2007. – Vol. 23, № 5. – P. 497–501.
11. Biomarkers of oxidative stress study iv: ozone exposure of rats and its effect on antioxidants in plasma and bronchoalveolar lavage fluid. / M.B. Kadiiska, G.E. Hatch, A. Nyska et al. // Free Radic. Biol. Med. – 2011. – Vol. 51, № 9. – P. 1636–1642.
12. Bocci V. Is it true that ozone is always toxic? The end of a dogma. / V. Bocci // Br. J. Biomed Sci. – 2006. – Vol. 216, № 3. – P. 493–504.
13. Cardiac dysfunction subsequent to chronic ozoneexposure in rats. / R.S. Perepu, D.E. Dostal, C. Garcia et al. // Mol. Cell Biochem. – 2012. – Vol. 360, № 1–2. – P. 339-345.
15. Dose-dependent tolerance to ozone. I. Tracheobronchial epithelial reorganization in rats after 20 months’ exposure. / C.G. Plopper, F.P. Chu, C.J. Haselton et al. // Am. J. Pathol. – 1994. – Vol. 144, № 2. – P. 404–420.
16. Effects of ozone on some biological activities of cells in vitro. / V. Cardile, X. Jiang, A. Russo et al. // Cell Biol. Toxicol. – 1995. – Vol. 11, № 1. – P. 11–21.
17. Freed A.N. Antioxidant transport modulates peripheral airway reactivity and inflammation during ozone exposure. / A.N. Freed, R. Cueto, W.A. Pryor // J. Appl. Physiol. – 1999. – № 87. – P. 1595–1603.
18. Gertner A. Effects of ozone on peripheral lung reactivity. / A. Gertner, B. Bromberger-Barnea, R. Traystman // J. Appl. Physiol. – 1983. – № 55. – P. 777–784.
19. Guyton A.C. Textbook of Medical Physiology. / A.C. Guyton, J.E. Hall // Philadelphia, PA: WB Saunders Company. – 1996. – 1148 p.
20. Hazucha M.J. Effects of steady-state and variable ozone concentration profiles on pulmonary function. / M.J. Hazucha, L.J. Folinsbee, E.Jr. Seal // Am. Rev. Respir. Dis. – 1992. – Vol. 146, № 6. – P. 1487–1493.
21. Histopathologic evaluation of lung and extrapulmonary tissues show sex differences in Klebsiella pneumoniae – infected mice under different exposure conditions. / A.N. Mikerov, T.K. Cooper, G. Wang et al. // Int. J. Physiol. Pathophysiol. Pharmacol. – 2011. – Vol. 3, № 3. – P. 176–190.
22. Immunologic and hematologic consequences in mice of exposure to ozone. / J.W. Goodman, F.E. Peter-Fizaine, S.G. Shinpock et al. // J. Environ. Pathol. Toxicol. Oncol. – 1989. – Vol. 9, № 3. – P. 243–252.
23. Increased frequency of K-ras mutations in lung neoplasms from female B6C3F1 mice exposed to ozone for 24 or 30 months. / R.C. Sills, H.L. Hong, A. Greenwell et al. // Carcinogenesis. – 1995. – № 16. – P. 1623–1628.
24. Lippmann M. The search for non-linear exposure-response relationships at ambient levels in environmental epidemiology. / M. Lippmann // Nonlinearity Biol. Toxicol. Med. – 2005. – Vol. 3, № 1. – P. 125–144.
25. Lloyd A.C. Review of the California ambient air quality standard for ozone / A.C. Lloyd // California Environmental Protection Agency Air Resources Board: California 2005. – Vol. 3. – Chapt. Р. 9–11.
26. Newborn mice differ from adult mice in chemokine and cytokine expression to ozone, but not to endotoxin. / C.J. Johnston, G. Oberdorster, R. Gelein, J.N. Finkelstein // Mediators Inflamm. – 2000. – Vol. 12, № 3. – P. 205–224.
27. Nociceptive mechanisms modulate ozone-induced human lung function decrements. / A.N. Passannante, M.J. Hazucha, P.A. Bromberg et al. // J. Appl. Physiol. – 1998. – № 85. – P. 1863–1870.
28. Overt and latent cardiac effects of ozone inhalation in rats: evidence for autonomic modulation and increased myocardial vulnerability. / A.K. Farraj, M.S. Hazari, D.W. Winsett et al. // Environ. Health Perspect. – 2012. – Vol. 120, № 3. – P. 348–354.
29. Ozone and cardiovascular injury. / V. Srebot, E.A. Gianicolo, G. Rainaldi at al. // Cardiovasc. Ultrasound. – 2009. – № 7. – P. 30.
30. Ozone-induced increases in substance P and 8-epi-prostaglandin F2 alpha in the airways of human subjects. / M.E. Hazbun, R. Hamilton, A. Holian, W.L. Eschenbacher // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. – 1993. – Vol. 9, № 5. – P. 568–572.
31. Ozone exposure increases aldehydes in epithelial lining fluid in human lung. / M.W. Frampton, W.A. Pryor, R. Cueto et al. // Respir. Crit. Care Med. – 1999. – Vol. 159, № 4 (Pt 1). – P. 1134–1137.
32. Paige R.C. Acute and chronic effects of ozone in animal models. / R.C. Paige, C.G. Plopper // In: Holgate S.T., Samet J.M., Koren H.S., Maynard R., editors. Air pollution and health. – London: Academic Press. – 1999. – P. 530–557.
33. Peavy D.L. Toxicologic interactions between ozone and bacterial endotoxin. / D.L. Peavy, E.J. Fairchild // Environ. Res. – 1987. – Vol. 42, № 1. – P. 63–71.
34. Plopper C.G. Relationship of inhaled ozone concentration to acute tracheobronchial epithelial injury, site-specific ozone dose, and glutathione depletion in rhesus monkeys. / C.G. Plopper, G.E. Hatch, V. Wong et al. // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. – 1998. – Vol. 19, № 3. – P. 387–399.
35. Pryor W.A. The cascade mechanism to explain ozone toxicity: the role of lipid ozonation products. / W.A. Pryor, G.L. Squadrito, M. Friedman // Free Radic. Biol. Med. – 1995. – Vol. 19, № 6. – P. 935–941.
36. Rahman I. Exposure of rats to ozone: evidence of damage to heart and brain. / I. Rahman, G.D. Massaro, D. Massaro // Free Radic. Biol. Med. – 1992. – Vol. 12, № 4. – P. 323–326.
37. Reliable and effective oxygen-ozone therapy at a crossroads with ozonated saline infusion and ozone rectal insufflations. / V. Bocci, I. Zanardi, E. Borrelli, V. Travagli // J. Pharm. Pharmacol. – 2012. – Vol. 64, № 4. – P. 482–489.
38. Responses of the lung periphery to ozone and histamine. / A. Gertner, B. Bromberger-Barnea, R. Traystman et al. // J. Appl. Physiol. – 1983. – № 53. – P. 640–646.
39. Role of the parasympathetic nervous system in acute lung response to ozone. / W.S. Beckett, W.F. McDonnell, D.H. Horstman, D.E. House // J. Appl. Physiol. – 1985. – № 59. – P. 1879–1885.
40. Role of inflammatory cytokines and nitric oxide in hepatic and pulmonary toxicity. / I. Rahman, G.D. Massaro, D. Massaro // Toxicol. Lett. – 1998. – Vol. 102–103. – P. 289–293.
41. Sagai M. Mechanisms of action involved in ozone therapy: Is healing induced via a mild oxidative stress? / M. Sagai, V. Bocci // Med. Gas Res. – 2011. – Vol. 29, № 1. – doi:10.1186/2045-9912-1-29.
42. The ozone paradox: ozone is a strong oxidant as well as a medical drug / V. Bocci, E. Borrelli, V. Travagli, I. Zanardi // Med. Res. Rev. – 2009. – Vol. 29, № 4. – P. 646–682.
43. The effects of ozone on immune function. / G.J. Jakab, E.W. Spannhake, B.J. Canning et al. // Environ. Health Perspect. – 1995. – Vol. 103, № 2. – P. 77–89.
44. The effect of ozone exposure on the release of eicosanoids in guinea-pig BAL fluid in relation to cellular damage and inflammation. / H.J. van Hoof, F.J. Zijlstra, H.P. Voss et al. // Mediators Inflamm. – 1997. – Vol. 6, № 5–6. – P. 355–361.
45. Toxicology and carcinogenesis studies of ozone and ozone 4-(N-nitrosomethylamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone in Fischer-344/N rats. / G.A. Boorman, R. Hailey, S. Grumbein et al. // Toxicol. Pathol. – 1994. – № 22. – P. 545–554.
46. Two-year and lifetime toxicity and carcinogenicity studies of ozone in B6C3F1 mice / R.A. Herbert, J.R. Hailey, S. Grumbein et al. // Toxicol. Pathol. – 1996. – № 24. – P. 539–548.
47. Van Bree L. Dose-effect models for ozone exposure: tool for quantitative risk estimation. / L. Van Bree, M. Marra, H.J. Van Scheindelen et al. // Toxicol. Lett. – 1992. – № 82–83. – P. 317–321.
Вот уже в течение многих лет в различных областях медицины остается популярной озонотерапия, возможности которой со временем значительно увеличились. Это связано со значительным расширением области применения и увеличением арсенала методов, позволяющих эффективно и безопасно использовать озоно-кислородную смесь, различные озонированные растворы и масла, обладающие рядом антиоксидантных, антигипоксантных, противовоспалительных, гепатопротекторных, антитоксических, иммуномодулирующих, реологических, антисептических и анестетических свойств [2, 5, 6].
Однако вопрос безопасности озона давно является междисциплинарным, противоречивым и поэтому достаточно спекулятивным. Ученые по сей день не могут разобраться, является ли озон лекарством или высокотоксичным полютантом. При этом ортодоксальные критики очень часто отвергают возможность более широкого и разностороннего анализа на первый взгляд токсичного вещества, тогда как сторонники в погоне за прогрессом и прибылью часто недобросовестно и поверхностно относятся к вопросам безопасности своих методик, тем самым дискредитируя озонотерапию [37, 42].
История токсичности озона послужила причиной многогранного исследования всех клинических и лабораторных аспектов токсического действия озона на различные органы и системы организма человека и служит поводом к тезису о неоспоримой токсичности озона уже в наши дни. Более того, существуют экологические исследования проблем тропосферного озона, образующегося в результате фотохимической реакции из предшественников-загрязнителей окружающей среды. Данные работы последовательно и аргументированно отстаивают позицию о бескомпромиссной и чрезвычайной вредности тропосферного озона, ссылаясь на многочисленные исследования зарубежных университетов и правительственных организаций. Так, ВОЗ отнесла озон к веществам беспорогового действия, частично отрицая нормы предельно допустимой концентрации (ПДК), установленные для России и стран Европейского союза. По разным данным, озон обладает общетоксическим, раздражающим, канцерогенным, мутагенным, генотоксическим, гемолитическим, аллергическим действиями [7, 10, 29].
Вопросы дозиметрии озона активно изучаются последние три десятилетия. Наибольшая роль в исследовании токсичности различных концентраций и доз принадлежит зарубежным исследователям, прежде всего американской итальянской и германской группе ученых. Большинство оригинальных фундаментальных работ по дозиметрической токсичности озона при ингаляционном пути введения было сделано еще до 1998 года, подробно продемонстрировав все ее аспекты. В США этой проблеме уделяют пристальное внимание на протяжении уже нескольких десятилетий. В частности, в штате Калифорния существуют обширные государственные программы по изучению аэротоксичности озона в сфере экологии и медицины [12, 25].
Любое применение озона в медицинской практике начинается с обеспечения технической безопасности, связанной с возможностью присутствия определенного количества данного полютанта в воздухе медицинских помещений. Несмотря на спорные подходы к токсичности озона, на территории России закреплена норма его предельно допустимой концентрации, равная для жилых зон 30 мкг/м3 в сутки, для промышленных зон 100 мкг/м3 в сутки. Для кратковременного контакта допустимой является концентрация озона не более 160 мкг/м3 (в Европе не более 110 мкг/м3). От данных норм отталкиваются отечественные и зарубежные государственные стандарты требований к медицинским и промышленным озонаторам, предусматривающие наличие надежных превентивных систем контроля и элиминации озона из воздуха рабочих помещений. Поэтому дозиметрическая оценка токсичности озона посредством его ингаляции является самой первостепенной и важной в токсикологии озона [3, 4, 7].
Большинство исследований по вопросу о биологическом действии озона сосредотачивается вокруг легочных реакций на него, причем упор делается на выявление его токсичности. Количественные измерения показывают, что по токсичности озон примерно равен боевым отравляющим веществам и превосходит синильную кислоту. Так, известно, что концентрация озона в воздухе 2 мг/л вызывает появление неприятных симптомов (кашель, жжение гортани, слабость), если человек прибывал в таком помещении несколько секунд. Пятиминутное пребывание вызывает отек легких, а десятиминутное – летальный исход .
Не смотря на первостепенность значения концентрации озона в токсикологии озоносодержащих газовых смесей, для определения суммарной дозы озона классически используются еще как минимум интенсивность (глубина, частота) дыхания и длительность экспозиции озона. Даже если не брать во внимание все индивидуальные различия в ответной реакции субъектов на воздействие озона, то дозиметрическая токсичность озона тяжело поддается стандартизации, так как из трех вышеописанных факторов вытекает множество условий, таких, как режимы активности субъектов и режимы экспозиции озона, а также физиологические характеристики легких. К тому же, легкие выступают одновременно мишенью и посредником токсического воздействия [9, 20].
Кроме того, исследования дозиметрической токсичности озона, как и других токсических веществ, сталкиваются с проблемой экстраполяции токсических порогов с животного на человеческий уровень. Так, экспериментальные исследования показали токсический ответ на разные дозы озона в расчете на килограмм массы тела для различных видов животных даже при непрерывной экспозиции, что говорит о существенных видовых различиях в отношении токсических порогов для доз озона [17, 34, 47].
Даже при экстракорпоральном воздействии озона на отдельные клетки и фракции белков отмечаются расхождения дозиметрической токсичности у животных и человека. Так, исследования на человеческих и мышиных макрофагах показали признаки токсичности при 40 мг/л у первых и отсутствие какой-либо токсичности при 100 мг/л у вторых .
Некоторые исследователи сталкиваются с проблемой отсутствия линейной связи между концентрацией озона во вдыхаемом воздухе и степенью интоксикации .
В литературе большинство исследователей дыхательной токсичности озона не рассматривает концентрацию озона выше 5 мг/л, чаще интересуясь вопросами длительности и режимов экспозиции, либо сравнивая негативное значение концентрации с ролью других показателей. Реже встречаются работы, где при равной непрерывной экспозиции происходит сравнение негативности различных концентраций озона [11, 26, 44].
Вторым аспектом токсичности озона в легких является индукция воспаления. Воспалительная реакция на воздействие озона в легких не имеет специфичный характер и аналогична асептическому воспалению в других органах. Озон индуцирует образование воспалительных медиаторов, повреждающих клетки легочной ткани с последующей активацией альвеолярных макрофагов и фагоцитированием поврежденных клеток. За первых несколько часов после начала воспаления происходит миграция нейтрофилов и эозинофилов из крови. При дальнейшем протекании воспаления начинается приток моноцитов крови в легкие с образованием макрофагов. Данный процесс более медленный, так как для образования полноценных макрофагов из моноцитов необходимо как минимум несколько часов. Макрофаги доминируют в легочной ткани от нескольких дней до нескольких недель, что при более серьезном воспалении определяется увеличением выработки моноцитов красным костным мозгом. Макрофагальная инфильтрация может продолжаться до нескольких лет, пока не закончится индуцированное озоном воспаление .
При этом озон в основном не проникает глубоко в ткань легких, а реагирует либо с мембранами эпителиальной выстилки либо с бронхоальвеолярной жидкостью. При контакте с бронхоальвеолярной жидкостью происходит образование альдегидов, гидроксипероксидов и озонидов, воздействующих на липиды эпителия с образованием медиаторов воспаления, непосредственно участвующих в клеточном повреждении, а также фактора активации тромбоцитов и цитокинов [31, 35].
Клеточная метаплазия и гиперплазия в легких является основной причиной толерантности к озону при длительном хроническом контакте с ним. Так, C.G. Plopper установил дозазависимое увеличение количества нереснитчатого эпителия бронхиол (клетки Клара и альвеолоциты 2 типа) с заменой им реснитчатых клеток, наиболее чувствительных к токсическому действию озона, при более чем двухмесячном контакте животных с озоном. Механизм адаптации сводится к замене реснитчатых клеток клетками (альвеолоциты 2 типа, макрофаги), богатыми антиоксидантами и протеолитическими ферментами, способными противостоять хронической агрессии озона. Также защитным механизмом является увеличение фибробластов и коллагеновых волокон в интерстиции и утолщение базальной мембраны, что после прекращения озоновой экспозиции ведет к необратимому интерстициальному фиброзу и сокращению дыхательной поверхности. Данный процесс может привести к обструктивной болезни легких и эмфиземе. Полученные результаты можно смело экстраполировать на человека, так как при исследовании различных видов животных (от грызунов до низших приматов) были получены аналогичные морфологические последствия со стороны легких [15, 32].
Озон при его вдыхании может вызвать токсические эффекты на ткани и органы вне дыхательных путей. При этом из-за высокой реакционной природы озона маловероятно, что он может непосредственно влиять на внелегочные ткани, однако продукты реакции озона могут поступать в кровоток и по нему распространяться из легких, токсически воздействуя на другие органы и ткани. Так Rahman I. обнаружил увеличение концентрации тиобарбитуровой кислоты, а также повышенную активность каталазы и глутатионпероксидазы в тканях сердца и мозга крыс с внутри- и внеклеточным их отеком. Другие исследования доказывают разрушительное влияние цитокинов (в частности, фактора некроза опухолей) и оксида азота, производимых альвеолярными макрофагами, активированными озоном, на ткань печени подопытных крыс [36, 40].
Недавние экспериментальные исследования продемонстрировали, что ингаляция озоном может отрицательно влиять на работу сердца, провоцируя брадикардию, различные формы аритмий и блокад. При этом данные явления могут провоцировать как высокие, так и более низкие концентрации озона при одинаковом времени экспозиции. Эти данные дополняются выводами о функциональном ослаблении деятельности миокарда при ежедневном контакте животных с озоном в течение длительного времени [13, 14, 28].
Экспериментально и клинически доказано, что озон при длительном контакте с ним обладает иммунотоксичностью по отношению к Т-лимфоцитам, а также органам иммунной системы, включая селезенку и вилочковую железу, отрицательно влияет на гуморальный иммунитет и снижает резистентность животных и человека к различным инфекционным агентам. Кроме того, озон может оказывать угнетающее влияние на ростки кроветворения при длительном непрерывном контакте с ним в концентрации не менее 0,5 мг/л [21, 22, 43].
Таким образом, дыхательная токсичность озона может иметь место в независимости от его концентрации в воздухе, а токсическая доза озона зависит от огромного количества факторов и аспектов токсичности. Именно поэтому нормы ПДК озона в воздухе не являются окончательными и подлежат постоянному пересмотру.
Рецензенты:
Волков Ю.М., д.м.н., профессор, заведующий хирургическим отделением № 1 НУЗ «Дорожной клинической больницы на станции Красноярск ОАО «РЖД», г. Красноярск;
Здзитовецкий Д.Э., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой и клиникой хирургических болезней им. профессора Ю.М. Лубенского Красноярского государственного медицинского университета им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого, г. Красноярск.
Малков А.Б., Винник Ю.С., Якимов С.В., Волошенко Е.В., Сергеева Е.Ю., Теплякова О.В. МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ ИНГАЛЯЦИОННОЙ ТОКСИЧНОСТИ И ДОЗИМЕТРИИ ГАЗООБРАЗНОГО ОЗОНА // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-5. – С. 993-998;
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)