Современные подходы к гигиеническому нормированию фармацевтических субстанций в воздухе рабочей зоны (обзор литературы)

Достижение лекарственной независимости Российской Федерации за счёт локального производства по полному производственному циклу на территории страны стратегически значимых лекарственных средств требует обеспечения безопасности работающих, занятых в фармацевтическом производстве, что невозможно без современных подходов к гигиеническому нормированию фармацевтических субстанций в воздухе рабочей зоны¹.

Появление в последние годы принципиально новых лекарственных средств (в том числе таргетных препаратов), использование наноформ в качестве носителей действующих веществ, развитие методологии оценки воздействия химического фактора на организм, а также совершенствование материально-технического обеспечения производства привели к тому, что действующие методические указания МУ 1.1.726–98² по обоснованию гигиенических нормативов лекарственных средств, разработанные более 25 лет назад, не отвечают современным требованиям и актуальному состоянию фармацевтической отрасли и профилактической токсикологии.

Цель работы – выявить перспективные направления актуализации нормативно-методической базы в области гигиенического нормирования фармацевтических субстанций в воздухе рабочей зоны.

Проведён анализ современных международных и национальных подходов к нормированию фармацевтических субстанций в воздухе рабочей зоны, документов Американского агентства по охране окружающей среды (EPA), Европейского агентства по безопасности продуктов питания (EFSA), Европейского химического агентства (ECHA), Европейского агентства по лекарственным средствам (EMA), научных статей, монографий.

При нормировании фармацевтических субстанций в воздухе рабочей зоны необходимо учитывать ряд особенностей:

• избирательность фармакологического действия;
• широкий диапазон фармакологических эффектов и терапевтических доз;
• возможность развития специфических и отдалённых эффектов (сенсибилизирующего, мутагенного, репротоксического, канцерогенного, воздействия на эндокринную систему);
• наличие клинических испытаний, клинико-эпидемиологических данных;
• многокомпонентность лекарственных средств;
• применение средств доставки фармацевтических субстанций, в том числе наноформ.

Анализ международных и национальных подходов показал, что основой гигиенического нормирования является научное обоснование пороговых и недействующих уровней воздействия и выбор коэффициентов запаса (рис. 1) [1–7]. В зарубежной токсикологической практике используется термин point of departure (точка отсчёта) (далее – POD), соответствующий предполагаемому пороговому уровню воздействия или уровню отсутствия воздействия и обозначающий точку на кривой зависимости «доза – эффект», установленную на основе экспериментальных и эпидемиологических данных.

Точками отсчёта в гигиеническом нормировании чаще всего являются пороговые и максимальные недействующие дозы и концентрации (NOEL, LOAEL, ПД, ПК, МНD, МНК) и реперные (пороговые) дозы benchmark-dose (ВМD/ВМDL).

В международной практике, в том числе в EFSA и EPA, всё шире используется величина BMD, представляющая собой меру воздействия вещества, вызывающую изменение уровня (частоты) того или иного ответа (benchmark response, BMR) по сравнению с контролем на определённую величину, как правило, равную 5 или 10% в зависимости от вида данных (абсолютные или относительные) [8–10]. Определяется BMD с учётом кривой зависимости «доза – эффект». Важно отметить, что реперная доза BMD – это доверительный интервал значений, вызывающих изменения в уровне ответа. При гигиеническом нормировании для расчёта безопасных уровней воздействия в зарубежной практике используется доза (концентрация), являющаяся нижней границей 95–98%-го доверительного интервала (benchmark dose lower confidence limit, BMDL).

Сравнение разных POD схематически представлено на рис. 2.

В системе гигиенического нормирования наряду с POD значимым является обоснование коэффициентов запаса (КЗ/SF), учитывающих меж- и внутривидовые различия, путь поступления в организм, кумуляцию, продолжительность исследований, характер POD, возможность развития специфических и отдалённых эффектов, качество исследований и неопределённости баз данных [11, 12]. Существуют разные подходы к количественному выражению КЗ (табл. 1). Коэффициент запаса, как правило, определяется экспертным сообществом и может варьировать от 1 до 10. В некоторых случаях допускаются и большие коэффициенты. Так, EMA предлагает максимальный коэффициент межвидовых различий равный 12 [6]. В настоящее время предпринимаются попытки стандартизации коэффициентов запаса, что уже сделано для коэффициентов межвидовых различий (например, для крыс, мышей и кроликов они равны 4, 7 и 2,4 соответственно) [13, 14].

Подход NOAEL(LOAEL)/SF возник во второй половине XX века при  обосновании гигиенического норматива как результат накопления большого количества данных эпидемиологических исследований и экспериментов на животных [1]. Во многом метод NOAEL/SF напоминает известную отечественному гигиеническому нормированию формулу Lim_ch/КЗ (порог хронического действия, разделённый на коэффициент запаса). Однако, в отличие от порога хронического действия, величина NOAEL характеризует именно отсутствие эффекта, а не его минимальный уровень. Набор же коэффициентов запаса шире и понятнее при использовании. Поскольку за рубежом использование данного метода строго не регламентировано различными нормативно-правовыми актами, набор коэффициентов запаса неодинаков и во многом определяется организацией, разрабатывающей норматив.

По мнению экспертов EPA [10], у метода NOAEL/SF имеется ряд недостатков:

1. Зависимость от выбора уровней воздействия: если изначально выбрать для исследования высокие дозы или концентрации, то величина NOAEL может быть не установлена, что приведёт к использованию LOAEL. Коэффициент запаса 10, как правило, принимаемый для перехода от LOAEL к NOAEL, в действительности может быть как избыточен, так и недостаточен в зависимости от вида кривой «доза – эффект».

2. Зависимость от размера выборки объекта эксперимента: чем меньше выборка, тем шире доверительный интервал значений NOAEL при переходе к общей популяции. Данный недостаток может быть скорректирован введением дополнительного коэффициента запаса.

3. Не учитывается форма кривой «доза – эффект».

4. Несмотря на наличие соответствующего коэффициента запаса, мало учитывается качество исследования. Нельзя точно сказать, занижен или завышен был NOAEL при проведении низкокачественного исследования.

Ввиду вышеупомянутых недостатков подхода NOAEL/SF в международной практике гигиенического нормирования, в частности в EFSA и EPA, вместо точки отсчёта NOAEL используется BMD. EPA предлагает собственное программное обеспечение для расчёта величин BMD [15]. Преимущество данного подхода заключается в том, что учитывается форма кривой «доза – эффект» и устанавливается фиксированный порог значимости эффекта (5 или 10%).

Широкому использованию BMD препятствуют следующие факторы [8, 10]: необходимость учёта формата предоставленных данных (для абсолютных и относительных показателей BMD рассчитывается по-разному); большая трудоёмкость расчёта и меньшая изученность BMD по сравнению с NOAEL. Тем не менее данный подход с испролзованием BMD является одним из наиболее перспективных в гигиеническом нормировании.

Другим вариантом обоснования безопасности уровней воздействия веществ является фармакокинетическое моделирование, целью которого является определение норматива содержания фармацевтической субстанции в воздухе рабочей зоны на основании биологической ПДК, также можно отнести к перспективным подходам. Биологическая ПДК – это уровень вредного вещества (или продуктов его превращения) в организме работающего или уровень биологического ответа наиболее поражаемой системы организма, при котором непосредственно в процессе воздействия или в отдалённые сроки жизни настоящего или последующего поколений не возникает болезней или отклонений в состоянии здоровья, определяемых современными методами исследования.

Наиболее распространённый путь поступления лекарственных препаратов в организм человека – пероральный, поэтому большинство токсикологических исследований на животных также проводится с использованием внутрижелудочного введения. Однако в производственных условиях в экспозиции работающих преобладает ингаляционное поступление веществ, в некоторых случаях следует учитывать также накожный путь. С целью экстраполяции данных о порогах действия при внутрижелудочном поступлении на ингаляционное воздействие применяется фармакокинетическое моделирование с использованием показателей резорбции, распределения, накопления, метаболизма и элиминации веществ [16, 17]. В отличие от многих других веществ, кинетика фарматевтических субстанций в организме обязательно изучается на этапе доклинических исследований. Фармакокинетическое моделирование всё чаще применяется в практике гигиенического нормирования. Примерами могут служить установленный гигиенический норматив для мезилата осимертиниба мезилата [18] и актуализация OEL, зарубежного аналога ПДК дапаглифлозина [19].

В отечественной практике гигиенического нормирования широко используется расчётный метод на основании высшей и минимальной суточных терапевтических доз (ВСТД и МСТД), изложенный в методических указаниях МУ 1.1.726–98. Метод не применяется к веществам, являющимся физиологически необходимыми компонентами питания человека; вводимым местно и парентерально; обладающим избирательным раздражающим, сенсибилизирующим действием, отдалёнными эффектами. Кроме того, проведённые исследования показывают, что в отношении таргетных препаратов метод даёт завышенные величины, не соответствующие истинно безопасным уровням воздействия (табл. 2).

При определённых условиях (вещества с узким терапевтическим интервалом, с потенциальной возможностью развития специфических и отдалённых эффектов и др.) МУ 1.1.726–98 предписывают исключение контакта работающих с веществами, что достигается применением средств индивидуальной защиты изолирующего типа, значительно отягощающих труд. Такой подход не всегда оправдан, поскольку современный уровень развития материально-технической базы фармацевтических предприятий и методов аналитического контроля, обеспечивающих определение очень низких концентраций веществ в воздухе рабочей зоны, позволяют создавать безопасные условия труда работающих даже в таких случаях без применения средств индивидуальной защиты изолирующего типа.

В международной практике [20–22] при исследованиях токсических свойств химических веществ, в том числе лекарственных, применяются методы in silico, результаты которых потенциально могут быть использованы в целях гигиенического нормирования. In silico – обобщённое название исследований, проводимых с использованием компьютерного моделирования. Для прогнозирования свойств химических веществ, в том числе токсических, выделяют следующие группы методов компьютерного прогноза: регрессионные, классификационные и молекулярный докинг, в большей степени используемый для оценки фармакологических свойств [23].

Регрессионные методы, как правило, используются для прогнозирования количественных показателей свойств химических веществ,  в частности параметров токсикометрии [24, 25]. С этой целью производят построение количественных соотношений «структура – активность» QSAR (Quantitative Structure – Activity Relationship). Уравнение регрессии рассчитывается на основе обучающей выборки, включающей соединения с известными количественными значениями биологической активности и молекулярных дескрипторов [26]. В связи с этим точность регрессионных моделей во многом определяется точностью представления биологических данных, выбором молекулярных дескрипторов и используемым методом регрессии. Поэтому с учётом высокой вариабельности большинства прогнозируемых показателей необходима осторожность при экстраполяции регрессионных зависимостей на биологические объекты.

Классификационные методы, как следует из их названия, предназначены для классификации веществ. В отличие от регрессионных методов, их обучающая выборка содержит не количественные, а качественные значения биологической активности (наличие или отсутствие эффекта) [27]. Весьма перспективным и относительно новым классификационным методом является использование искусственных нейронных сетей [23].

Молекулярный докинг предполагает прогнозирование фармакологических свойств вещества на основании вычисления энергии связывания молекулы химического соединения с белком-мишенью [28]. Этот метод может быть полезен для гигиенического нормирования.

При установлении гигиенического норматива чрезвычайно важна оценка специфических и отдалённых эффектов.

Особое внимание на этапе доклинических исследований фармацевтических субстанций уделяется определению генотоксических свойств. Известно, что генотоксичность может быть обусловлена как прямым, так и опосредованным воздействием вещества на ДНК [29]. Прямое действие, согласно общепринятой гипотезе, является беспороговым. В этом случае гигиенический норматив рекомендуется устанавливать на основе уровня минимального канцерогенного риска, значение которого в разных нормативных документах варьирует от 10⁻⁶ до 10⁻⁴ [30–34]. При опосредованной генотоксичности гигиенический норматив устанавливают, сравнивая пороговые или недействующие концентрации (дозы) для специфического и общетоксического действия. При нормировании выбирается точка отсчёта с наименьшим значением. Следует отметить, что авторы работы [29] предлагают пересматривать установленные нормативы генотоксикантов прямого действия при определении конкретного порога генотоксичности. Открытым остаётся вопрос о доказательной базе порогового механизма действия генотоксичного вещества. Схема нормирования генотоксических веществ представлена на рис. 3.

Со второй половины XX века в терапии некоторых болезней всё больше используются лекарственные средства, действующие вещества которых являются аналогами секретируемых в организме соединений. В основном это гормональные препараты. В работе [1] на примере эстрадиола предложен следующий подход к их нормированию. Если действующая субстанция представляет собой полный аналог эндогенного вещества (гормона), то гигиенический норматив устанавливается на таком уровне, чтобы количество вещества, поступающего при ингаляции в течение рабочего дня, не превышало 1% от синтезируемого в организме. Если же действующая субстанция не является полным аналогом эндогенного вещества, но обладает сходной биологической активностью, то его активность при попадании в организм работающего также не должна превышать 1% активности естественного вещества.

При гигиеническом нормировании лекарственных средств уделяется внимание оценке токсичности и опасности вспомогательных веществ.

Для некоторых видов вспомогательных веществ лекарственных средств (формообразователи, растворители, стабилизаторы, консерванты, красители и др.) предложено использовать в качестве предварительного безопасного уровня воздействия 1 мг/м³ при отсутствии исследований порогов их действий [35]. Этот подход значительно упрощает гигиеническое нормирование вспомогательных веществ, но имеет и очевидные недостатки, аггравируя опасность. В соответствии с ГОСТ 12.1–007–76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности», величина предельно допустимой концентрации в воздухе рабочей зоны 1 мг/м³ соответствует высокоопасным веществам (2-й класс опасности). Проведённый анализ ПДК часто используемых вспомогательных веществ показал, что они, как правило, относятся к умеренно и малоопасным (3-й и 4-й классы опасности) (табл. 3).

Существующая нормативно-методическая база гигиенического нормирования фармацевтических субстанций в воздухе рабочей зоны требует существенной актуализации с учётом новых подходов. Наиболее перспективными представляются подходы с использованием реперных доз и фармакокинетического моделирования, внедрение которых в отечественную практику является целесообразным.

В настоящее время в рамках отраслевой программы Роспотребнадзора «Научное обоснование системы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия, управления рисками здоровью и повышения качества жизни населения России на 2026–2030 гг.» НИАЦ РПОХБВ выполняет НИР «Совершенствование методологии гигиенического нормирования фармацевтических субстанций (лекарственных средств) в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населённых мест и воде водных объектов». Основные задачи НИР: научное обоснование применения результатов доклинических и клинических, токсикокинетических исследований при гигиеническом нормировании фармацевтических субстанций и оценка опасности современных способов доставки действующего вещества лекарственных средств в органы-мишени.