Известные физические канцерогены
Твердые и мягкие материалы
В категорию твердых и мягких материалов входят металлы и металлические сплавы, синтетические изделия и другие природные материалы в виде дисков, квадратов, пленок и пенопластов. Исследования, проводимые в этой области, носят почти исключительно экспериментальный характер, и большинство из них выполнено на крысах путем внутритканевой имплантации, главным образом в подкожные ткани и реже в другие места. Эксперименты Минарди с коллегами, Оппенгеймера с коллегами и Нотдурфта на квадратах и дисках из металлов и пластмасс являются классическими. 3–7 Другие ссылки см. в Hueper, 8 , Maltoni и Sinibaldi, 9 и Maltoni и коллеги. 10
Наиболее важные имеющиеся экспериментальные данные о канцерогенности этих материалов представлены в таблице 16.1 . Наблюдаемые опухоли возникают вокруг имплантатов и представляют собой саркомы разных типов: фибросаркомы ( рис. 16.1 ), рабдомиосаркомы ( рис. 16.2 ) и остеосаркомы.
Таблица 16.1
Твердые и мягкие материалы различной формы и размеров оказались канцерогенными при имплантации грызунам.
Рисунок 16.1
Фибросаркома вокруг имплантата перфорированного витального диска у самки крысы Sprague-Dawley. Окраска гематоксилином и эозином, исходное увеличение × 200.
Рисунок 16.2
Рабдомиосаркома вокруг имплантата интактного витального диска у самки крысы Sprague-Dawley. Окраска гематоксилином и эозином, исходное увеличение × 200.
Исследования последовательности изменений, происходящих в месте имплантации, для реконструкции гистогенеза сарком показали, что имплантированный материал индуцирует фиброзную реакцию, которая остается, по-видимому, неизменной в течение нескольких месяцев и даже может подвергаться гиалинизированию. Через несколько месяцев клетки более внутреннего слоя фиброзной капсулы, находящиеся в непосредственном контакте с имплантированным материалом, могут начать пролиферировать ( рис. 16.3 ), а затем развиться в саркомы. Эти изменения и их последовательность происходят независимо от природы имплантированного материала. 11
Рисунок 16.3
Клеточная пролиферация в фиброзной капсуле через 15 месяцев после имплантации интактного витального диска. Край полости, содержащей имплантат, представляет собой результат прямого контакта с диском. Самец крысы Sprague-Dawley. Окраска гематоксилином и эозином, (далее...)
Различные исследователи показали, что неповрежденные пленки из некоторых полимеров обладают более сильным канцерогенным действием, чем перфорированные пленки из того же полимера той же формы, и значительно сильнее, чем порошкообразные пленки. Другие исследователи, изучавшие другой материал, не смогли подтвердить столь специфическую связь между физической формой и канцерогенезом. При испытании виталлия в виде целых дисков, перфорированных дисков того же диаметра и толщины и фрагментов (в количестве, эквивалентном весу целых дисков) подтвержден эффект фрагментации, но не эффект перфорации; такие диски оказались столь же канцерогенными, как и целые диски ( табл. 16.2 ). 9, 10
Таблица 16.2
Результаты долгосрочных биоанализов канцерогенности виталлия в различных формах, имплантированных в подкожные ткани крыс Sprague-Dawley.
Широко применяются хирургические протезы из металлов, металлических сплавов и полимеров. В литературе сообщалось лишь о нескольких случаях сарком у человека вокруг хирургических имплантатов из металлов и пластмасс. 12 Более подробную информацию о потенциальных канцерогенных рисках хирургически имплантированных твердых и мягких материалов можно получить в результате запрограммированного долгосрочного наблюдения за имплантированными пациентами.
Волокна
Природные и искусственные минеральные волокна были исследованы эпидемиологическими и экспериментальными исследованиями на возможную онкогенность.
Асбест
Среди волокнистых материалов наибольшее внимание привлек асбест из-за его промышленной и коммерческой значимости (около 3000 применений) и его распространения в профессиональной и общей среде, а также из-за раннего выявления его патогенности и канцерогенности. Шесть волокнистых силикатов в настоящее время характеризуются как асбесты: волокнистый серпентиновый минерал хризотил (белый асбест) и амфиболы, актинолит, амозит, антофиллит, крокидолит (голубой асбест) и тремолит. Наиболее коммерчески важными минералами асбеста являются хризотил, амозит и крокидолит. Хризотил производится в самых больших количествах и наиболее широко используется и распространяется в окружающую среду. За последние несколько десятилетий во всем мире асбест добывался со скоростью от 3 до 8 миллионов тонн в год. Асбест в основном использовался для изоляции зданий, печей и труб, в бумажной промышленности, в морских и железнодорожных перевозках, а также в производстве сцеплений и тормозов. Его широкое использование для изоляции является основной причиной воздействия окружающей среды и труда.
Из-за большого производства, многочисленных применений и практической неразрушимости асбест можно считать вездесущим. Он присутствует на рабочих местах, в общей среде и в семейном окружении, куда его приносят подвергшиеся воздействию работники на одежде и волосах. Он содержится в воздухе, а следы минерала были обнаружены в воде (включая питьевую воду), в пищевых продуктах и лекарствах, а также в различных потребительских товарах. Следующие категории работников должны считаться незащищенными: горняки и переработчики полезных ископаемых; производители изделий из асбеста; рабочие, которые ремонтируют, обслуживают и чистят конструкции и материалы, содержащие асбест; рабочие, работающие с отходами, изготовленными из асбеста или загрязненными им; а также рабочие и граждане, проживающие в среде, загрязненной асбестовыми волокнами.
Возможную связь между асбестом и раком впервые заподозрили в 1935 году. В том же году Линч и Смит описали карциному легкого у пациента с асбестозом (фиброз легких из-за вдыхания асбестовой пыли). 13 Канцерогенное действие асбестовых волокон разных типов на различные ткани и органы как человека, так и экспериментальных животных в настоящее время окончательно установлено большим количеством клинических, эпидемиологических и экспериментальных исследований. Имеется несколько всесторонних обзоров по канцерогенности асбеста. 14–17 _
Основной путь воздействия на человека – ингаляционный. На животных (главным образом на крысах, но также на мышах и хомяках) асбест испытывали при вдыхании, внутрибрюшинной, внутриплевральной и подкожной инъекции, а также при приеме внутрь. Опухоли, наблюдаемые после контакта с асбестовыми волокнами у людей и экспериментальных животных, перечислены в таблице 16.3 . Мезотелиома в различных ее локализациях (в основном плевры и брюшины) является опухолью, наиболее специфически связанной с асбестом как у людей, так и у животных ( рис. 16.4 и 16.5 ). Мезотелиомы у людей были обнаружены после профессионального, экологического и семейного воздействия.
Таблица 16.3
Опухоли, связанные с воздействием асбеста на людей и экспериментальных животных.
Рисунок 16.4
Тубулярная эпителиоморфная мезотелиома плевры у итальянского машиниста железной дороги. Окраска гематоксилином и эозином, исходное увеличение × 200.
Рисунок 16.5
Тубулярная эпителиоморфная мезотелиома брюшины самца крысы Sprague-Dawley, однократно введенного 25 мг канадского хризотила в 1 мл H 2 O. Окраска гематоксилином и эозином, исходное увеличение × 200.
Латентный период коррелированных с асбестом опухолей длительный. Как правило, опухоли начинают появляться через 20 лет после начала воздействия. У людей, подвергшихся воздействию асбеста, карциномам и мезотелиомам легких могут предшествовать фиброз легких и плевральные бляшки или они могут быть связаны с ними. Эти изменения представляют собой маркер воздействия асбеста, но возможная роль в естественном течении этих опухолей не доказана.
Число профессиональных групп, подверженных риску рака, связанного с асбестом, растет, и в последние годы также увеличивается заболеваемость раком, связанным с асбестом, в некоторых профессиональных категориях. Ярким примером новых групп риска с возрастающей частотой ассоциированных с асбестом опухолей является смертность от мезотелиомы среди рабочих, подвергавшихся воздействию асбеста на железных дорогах ( табл . 16.4 и рис. 16.6 ), 18–20 и среди рабочие сахарных заводов, подвергшиеся воздействию асбеста, используемого на этих заводах в качестве теплоизолятора ( таблица 16.5 ). 21, 22 Учитывая протяженность сети железных дорог во всем мире, есть основания предполагать, что заболеваемость раком, вызванным асбестом, среди железнодорожников может значительно возрасти.
Таблица 16.4
130 Случаи мезотелиомы в Италии из-за асбеста, используемого на железных дорогах: распределение в зависимости от категории населения, подвергшегося воздействию, и места неоплазии.
Рисунок 16.6
Распределение по пятилетнему периоду смерти 107 итальянских случаев мезотелиомы после воздействия асбеста, используемого на железных дорогах, показывающее постепенное увеличение смертности.
Таблица 16.5
12 Случаи мезотелиомы в Италии из-за асбеста, используемого на сахарных заводах: распределение в зависимости от категории населения, подвергшегося воздействию, и места неоплазии.
Также увеличивается число сообщений об асбестовых мезотелиомах из-за семейных контактов (см. Таблицы 16.4 , 16.5 ). Мезотелиомы из-за загрязнения окружающей среды асбестом могут стать серьезной проблемой. Сообщалось о трех случаях мезотелиомы у домохозяек, чьи дома и соседние здания имели крыши из гофрированного асбестоцемента, 23 который, как было показано, разрушался под воздействием атмосферной коррозии, высвобождая асбестовые волокна.
В экспериментальных системах различные асбестовые минералы (включая серпентиновый хризотил) проявляют аналогичную канцерогенную активность ( таблица 16.6 ). Имеются данные о том, что каждое из основных неопухолевых и неопластических заболеваний, связанных с асбестом у людей, вызывается всеми различными формами минерала, амфиболами, а также серпентином (хризотилом). 24
Таблица 16.6
Результаты долгосрочных биоанализов канцерогенности крыс Sprague-Dawley, которым вводили в брюшную полость различные минералы асбеста.
Распространение минералов асбеста в окружающей среде, количество людей, подвергающихся воздействию, и высокая степень канцерогенности этих материалов делают канцерогенность асбеста одной из основных мировых проблем общественного здравоохранения.
