ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Цитотоксично сть

Основным различием между кремнеземными пылями и тон­кодисперсными порошками, полученными из других материалов, подобных глинистым минералам, углям и карбиду кремния, оказывается то, что, когда последние достигают легкие, их ча­стицы поглощаются макрофагами и переносятся через лимфа­тическую систему в лимфатические узлы легких, где они и на­капливаются. С другой стороны, кремнеземные частицы, погло­щаемые макрофагами, убивают клетки макрофага, и поэтому кремнезем не может быть удален. Доказательства подобных процессов были получены в многочисленных исследованиях, как in vitro, так и in vivo, хотя механизм токсического воздействия вот уже долгое время остается дискуссионным вопросом.

Измерения токсичности тонкодисперсных порошков, подоб­ных пылям, in vitro включают применение макрофагов в тка­невых культурах с указанием возможного воздействия пылевид­ных частиц на поглощение кислорода, потребление глюкозы и т. д. [232]. Маркс и Нагельшмидт [233] использовали этот метод с целью сравнения токсичности целого ряда частиц пыле­видных препаратов. Кремнезем оказался гораздо более токсич­ным по сравнению с другими порошками.

В культурах макрофагов кристаллическая форма кремнезема (тридимит) вызывала понижение поглощения кислорода и по­давляла 'образование молочной кислоты, тогда как аморфный кремнезем такого действия не оказывал. Если частица триди­мита оказывалась покрытой слоем аморфного кремнезема или А120з, то она становилась неактивной. С другой стороны, триди­мит не оказывал никакого действия на полиморфноядерные лейкоциты и на другие клеточные субстанции [234]. Коммоли и Перин [235] высказали предположение, что кремнезем обна­руживает свое токсическое действие на местах синтеза белка.

Для культур in vitro было показано, что механизм, благо­даря которому кремнезем стимулировал развитие силикоза, за­ключался в следующем: частицы кварца инактивировали макро­фаги, способствуя, таким образом, более быстрому росту бакте­рий [236]. Было показано, что из-за токсического действия кремнезема на макрофаги подавляется реакция инородного тела при трансплантациях кожи, тогда как при обычных условиях кожа, как правило, отторгается вследствие воздействия макро­фагов [237]. Ясно, что один из непосредственных эффектов, вызываемых присутствием частиц кварца размером 0,1—1,0 мкм, состоит в том, что эти частицы поглощаются клетками макро­фага. В клетках частицы вступают в реакции с мембранами лизосом, что приводит к выделению лизосомных ферментов. Последние не только убивают макрофаги, но и распространя­ются в окружающие ткани, что может вызвать фиброз. Действие кремнезема на мембрану лизосомы заключается в том, что такая частица, вероятно, разрывает мембрану, делая ее прони­цаемой. При этом мембрана адсорбируется вокруг кремнеземной частицы, так что могут выделяться ферменты [236, 238]. Зис - ман, Хирш и Аллисон [239] дали другое указание на то, что кремнезем вмешивается в окружающую систему по механизму иммунизации животных. Мышей заражали вирусом herpes, sim­plex, а затем им вводили впрыскиванием либо антимакрофаго - вую сыворотку, либо суспензию, содержавшую частицы кварца размером ~2 мкм. Оба вводимых препарата приводили к уве­личению смертности мышей. На основании этих фактов было сделано заключение, что кремнезем инактивировал макро­фаги.

Частицы кристаллического кварца с поверхностью, обрабо­танной таким образом, чтобы удалить поверхностный слой аморфного кремнезема, отличались по поведению от частиц не­обработанного кварца, что обнаруживалось по их реакции с макрофагами. Так, кварц с очищенной поверхностью взаимо­действовал с макрофагами немедленно, и при этом повышалась активность кислой фосфатазы, что не наблюдалось в случае необработанного кварца [240а].

Штальдер и Штобер [2406] провели контрольные опыты на всех формах кремнезема с частицами ~ 1 мкм для выяснения их гемолитической активности. Было показано, что все формы кремнезема, за исключением стишовита, оказались в достаточ­ной мере активными. Активность убывала в ряду тридимит, кварц, кристобалит, прозрачное (аморфное) кварцевое стекло и коэсит. Кварц и тридимит были во многом схожи между собой и более активны, другие формы оказались менее эффективными. Это, по-видимому, позволяет установить прямую связь между гемолитической активностью и активностью поверхностей ука­занных типов кремнезема по отношению к возникновению сили­коза. Штальдер [240в] продолжил исследования в этом напра­влении и показал, что все силикагенные порошки проявляют специфическое цитотоксическое воздействие вследствие повреж­дения биологических мембран. Сильное притягивание таких мем­бран к кремнеземной поверхности вызывает разрушение лизо - сом с выделением кислых гидролаз и разрывом макрофагов. Кремнеземная поверхность, по-видимому, обладает способностью специфически притягивать мембрану, содержащую липиды, при этом изменяется форма липидных мицелл и нарушается селек­тивность ионов, так что происходит осмотическое набухание системы, сопровождаемое распадом клеток.

Более точным было бы предположение о существовании сильного притяжения подобной мембраны к поверхности крем­незема, которое, вероятно, обусловливается присутствием фос - фатиднлхолина. Этот тип соединения представляет собой компо­нент мембран в большинстве высших организмов и характеризу­ется наличием группы, содержащей четвертичный аммониевый ион. Недавно выполненные исследования показали сильное при­тяжение к кремнеземной поверхности таких сильноосновных

0 II

Катионов как (диглицерид) О—Р—О—СН2—СН2—N+(CH3)3.

1

О"

Депассе [240г] поддержал идею о том, что литическое дей­ствие частиц кремнезема на мембраны обусловливается силь­ным взаимодействием с ионами триметиламмония, содержащи­мися в мембранах.