Контрольные уровни биомаркеров экспозиции вредных химических веществ в биосредах работающих во вредных условиях труда

Введение. Впервые введено и теоретически обосновано понятие величин «контрольных уровней биомаркеров» (КУБ) ряда вредных химических веществ, превышение которых свидетельствует о возрастающем химическом риске здоровью работающих и может служить основой предиктивной промышленной медицины и персонализации подходов к проведению медицинского обследования.

Цель исследования – обоснование, с использованием литературных данных, контрольных уровней биомаркеров вредных химических веществ органической природы: этиленоксида, эпихлоргидрина, трихлорэтана, фенола, три- и тетрахлорэтилена, ди- и тетрахлорметана, бензола, толуола, стирола, диметилбензолов, смесей предельных углеводородов C₆H₁₄–C₁₀H₂₂, винилхлорида, бутанола-1, ацетона, N,N-диметилформамида и N-нитрозодиметиламина.

Материал и методы. Исходные данные для обоснования были получены из научных статей, монографий, материалов Агентства по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ASTDR, США), Российского регистра потенциально опасных химических и биологических веществ, содержащих информацию о физико-химических свойствах, токсичности и опасности химических веществ.

Результаты. Обоснование контрольных уровней биомаркеров вредных химических веществ выполнено двумя способами: 1-й – путём анализа литературных данных о содержании биомаркеров в биологических средах организма работающих в производственных условиях с различными уровнями экспозиции для установления математических зависимостей между параметрами, которые могут быть экстраполированы на уровень ПДК_р.з.; 2-й – путём анализа литературных данных о содержании эндогенных биомаркеров в биологических средах организма, превышение которых может служить критерием причастности к группе работающих, здоровье которых подвержено повышенному химическому риску.

Ограничения исследования. Обоснование контрольных уровней проведено только для ряда органических соединений с использованием литературных данных о наблюдавшихся концентрациях веществ в воздухе рабочей зоны и концентрациях в биологических средах работающих.

Заключение. В данной статье впервые введено понятие и обоснованы контрольные уровни биомаркеров вредных химических веществ в крови и моче работающих во вредных условиях труда. Предложено обоснование контрольных уровней биомаркеров 17 вредных химических веществ органической природы, которые составляют значительную часть химической нагрузки на работников предприятий отечественной промышленности.

Соблюдение этических стандартов. Данное исследование не требует заключения этического комитета.

Участие авторов:
Уколов А.И., Радилов А.С. – концепция и дизайн исследования;
Орлова О.И. – сбор и обработка данных;
Уколов А.И., Орлова О.И. – написание текста;
Баринов В.А., Радилов А.С. – редактирование.

Благодарность. Авторы выражают благодарность С.В. Тряшкину – заместителю начальника Управления научно-технологического обеспечения химической, биологической и радиационной безопасности ФМБА России за содействие в формулировании проблемы обоснования контрольных уровней биомаркеров.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию: 12 мая 2025 / Поступила после исправления: 15 сентября 2025 / Принята в печать: 02 октября 2025 / Опубликована: 19 ноября 2025

1. Уколов А.И., Радилов А.С. О развитии идей биологического контроля производственного воздействия вредных химических веществ (дискуссия). Медицина труда и промышленная экология. 2022; 62(11): 740–6.

2. Порядок применения результатов медико-биологических исследований для доказательства причинения вреда здоровью населения негативным воздействием химических факторов среды обитания: методические рекомендации 2.1.10.3165–14. М.; 2014. 66 с.

3. OECD (2022), Occupational Biomonitoring Guidance Document, OECD Series on Testing and Assessment, No. 370, OECD Publishing, Paris.

4. Саноцкий И.В., Уланова И.П., Авилова Г.Г., Ткачева Т.А. и др. Биологический контроль производственного воздействия вредных веществ: Методические рекомендации № 5205-90. М.; 1990. 30 с.

5. Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (ГОСТ 12.1.007–76).

6. Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ, загрязняющих среду обитания. Руководство Р 2.1.10.3968–23.

7. Уколов А.И. Комбарова М.Ю., Рейнюк В.Л., Баринов В.А., Радилов А.С. Анализ перспективных направлений совершенствования методической части системы биологического мониторинга на потенциально химически опасных объектах (аналитический обзор). Токсикологический вестник. 2024; 32(3): 137–61.

8. Меньшиков В.В. Лабораторный специалист и клиническая интерпретация лабораторных результатов. Клиническая лабораторная диагностика. 2014; 59(5): 60–4.

9. Barr D.B., Wilder L.C., Caudill S.P., Gonzalez A.J., Needham L.L., Pirkle J.L. Urinary creatinine concentrations in the U.S. population: implications for urinary biologic monitoring measurements. Environ Health Perspect. 2005; 113(2): 192–200. https://doi.org/10.1289/ehp.7337

10. WHO 1996. Biological Monitoring of Chemical Exposure in the Workplace. Vol 1. Geneva: World Health Organization.

11. Koh S.B., Cha B.S., Park J.K., Chang S.H., Chang S.J. The metabolism and liver toxicity of N,N-dimethylformamide in the isolated perfused rat liver. Yonsei Med J. 2002; 43(4): 491–9.

12. Käfferlein H.U., Ferstl C., Burkhart-Reichl A., Hennebrüder K., Drexler H., Brüning T., Angerer J. The use of biomarkers of exposure of N,N-dimethylformamide in health risk assessment and occupational hygiene in the polyacrylic fibre industry. Occup Environ Med. 2005; 62(5): 330–6.

13. Wang V.S., Shih T.S., Cheng C.C., Chang H.Y., Lai J.S., Lin C.C. Evaluation of current biological exposure index for occupational N, N-dimethylformamide exposure from synthetic leather workers. J Occup Environ Med. 2004; 46(7): 729–36.

14. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 2022. Toxicological Profile for Acetone. Atlanta, GA: U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service.

15. Swiercz R., Korsak Z., Rydzynski K. Kinetics of n-butyl alcohol and m-xylene in blood during single and combined inhalation exposure in rats. Int J Occup Med Environ Health. 1995; 8(4): 361–5.

16. Lin Y.S., Vermeulen R., Tsai C.H., Waidyanatha S., Lan Q., Rothman N., Smith M.T. Albumin adducts of electrophilic benzene metabolites in benzene-exposed and control workers. Environ Health Perspect. 2007; 115(1): 28–34.

17. Boogaard P.J., van Sittert N.J. Biological monitoring of exposure to benzene: a comparison between S-phenylmercapturic acid, trans,trans-muconic acid, and phenol. Occupational and Environmental Medicine. 1995; 52: 611–20.

18. Шаяхметов С.Ф., Журба О.М., Алексеенко А.Н., Меринов А.В., Дорогова В.Б. Биологический мониторинг хлорорганических углеводородов в производстве винилхлорида и поливинилхлорида. Медицина труда и промышленная экология. 2017; (1): 39–42.

19. Inoue O., Seiji K., Kawai T. et al. Excretion of methylhippuric acids in urine of workers exposed to a xylene mixture: Comparison among three xylene isomers and toluene. Int Arch Occup Environ Health. 1993; 64: 533–9.

20. Casanova M., Deyo D.F., Heck H. Dichloromethane (methylene chloride): metabolism to formaldehyde and formation of DNA-protein cross-links in B6C3F1 mice and Syrian golden hamsters. Toxicol Appl Pharmacol. 1992; 114(1): 162–5.

21. Уколов А.И., Мигаловская Е.Д., Радилов А.С. Хроматомасс-спектрометрическое исследование биологических образцов крыс подвергавшихся воздействию алифатических углеводородов с числом атомов углерода от 6 до 10. Биомедицинский журнал. Medline.ru. 2015; 16: 335–43.

22. Triebig G., Stark T., Ihrig A., Dietz M.C. Intervention study on acquired color vision deficiencies in styrene-exposed workers. J Occup Environ Med. 2001; 43(5): 494–500.

23. Manautou J.E., Campion S.N., Aleksunes L.M. 9.08 – Regulation of Hepatobiliary Transporters during Liver Injury, Editor(s): Charlene A. McQueen, Comprehensive Toxicology (Second Edition), Elsevier, 2010: 175–220.

24. Mehendale M., 7.19 – Halogenated Hydrocarbons, Editor(s): Charlene A. McQueen, Comprehensive Toxicology (Second Edition). Elsevier; 2010: 459-–74.

25. Ghittori G. et al. Biological Monitoring of Workers Exposed to Carbon Tetrachloride Vapor. Appl Occup Environ Hyg. 1994; 9: 353–7.

26. Waksman J.C., Phillips S.D. Biologic markers of exposure to chlorinated solvents. Clin Occup Environ Med. 2004; 4(3): 413–21.

27. Ikeda M., Ukai H., Kawai T, Inoue O., Maejima Y., Fukui Y., Ohashi F., Okamoto S. Changes in correlation coefficients of exposure markers as a function of intensity of occupational exposure to toluene. Toxicol Lett. 2008; 179(3): 148–54. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2008.05.003

28. Imbriani M., Niu Q., Negri S., Ghittori S. Trichloroethylene in urine as biological exposure index. Ind Health. 2001; 39(3): 225–30. https://doi.org/10.2486/indhealth.39.225

29. Jha A., Jobby R., Kudale S., Modi N., Dhaneshwar A., Desai N. Biodegradation of phenol using hairy roots of Helianthus annuus L. International Biodeterioration & Biodegradation. 2013; 77: 106–13.

30. Hirakawa B. Epichlorohydrin. Editor(s): Philip Wexler, Encyclopedia of Toxicology (Second Edition). Elsevier; 2005: 228–9.

31. de Rooij B.M., Boogaard P.J., Commandeur J.N., Vermeulen N.P. 3-Chloro-2-hydroxypropylmercapturic acid and α-chlorohydrin as biomarkers of occupational exposure to epichlorohydrin. Environ Toxicol Pharmacol. 1997; 3(3): 175–85.

32. Niot-Mansart V., Muhamedi A., Arnould J.P. A competitive ELISA detecting 7-methylguanosine adduct induced by N-nitrosodimethylamine exposure. Hum Exp Toxicol. 2005; 24(2): 89–94.

33. Gallo V., Khan A., Gonzales C., Phillips D.H., Schoket B., Györffy E., Anna L., Kovács K., Møller P., Loft S., Kyrtopoulos S., Matullo G., Vineis P. Validation of biomarkers for the study of environmental carcinogens: a review. Biomarkers. 2008; 13(5): 505–34.

34. Topp H., Sander G., Heller-Schöch G., Schöch G. Determination of 7-methylguanine, N2,N2-dimethylguanosine, and pseudouridine in ultrafiltrated serum of healthy adults by high-performance liquid chromatography. Anal Biochem. 1987; 161(1): 49–56.

35. Scherer G., Urban M., Hagedorn H.W., Serafin R., Feng S., Kapur S. et al. Determination of methyl-, 2-hydroxyethyl- and 2-cyanoethylmercapturic acids as biomarkers of exposure to alkylating agents in cigarette smoke. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2010; 878(27): 2520–8.

36. Frigerio G., Mercadante R., Polledri E., Missineo P., Campo L., Fustinoni S. An LC-MS/MS method to profile urinary mercapturic acids, metabolites of electrophilic intermediates of occupational and environmental toxicants. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2019; 1117: 66–76.

37. Eckert E., Schmid K., Schaller B., Hiddemann-Koca K., Drexler H., Göen T. Mercapturic acids as metabolites of alkylating substances in urine samples of German inhabitants. Int J Hyg Environ Health. 2011; 214(3): 196–204.

38. Stevens J.F., Maier C.S. Acrolein: sources, metabolism, and biomolecular interactions relevant to human health and disease. Mol Nutr Food Res. 2008; 52(1): 7–25.