Анализ связи способности веществ к кумуляции со структурой их молекул

Изучена связь способности веществ к функциональной кумуляции со структурой их молекул. При обосновании ПДК веществ в воде эта способность характеризуется классом опасности по кумуляции (далее — класс опасности), который устанавливается по коэффициенту отношения среднесмертельной дозы острого опыта к пороговой дозе хронического эксперимента. Поскольку изучить хроническую токсичность огромного числа новых химических соединений — неразрешимая задача, исследование возможности прогноза классов опасности представляет научный и практический интерес. С использованием логико-комбинаторного метода, названного в честь английского ученого-логика Д.С. Милля (ДСМ), выделены структурные группы в молекулах веществ, позволяющие определить принадлежность веществ к определённому классу опасности, а также изучена возможность прогноза класса опасности соединений в структурных рядах, содержащих эти фрагменты. Обучающая выборка (583 соединения) была автоматически выделена из базы данных WATERTOX, содержащей значения показателей острой и хронической токсичности для более 2000 химических веществ. Результаты работы показали, что ДСМ-метод ограниченно применим для определения классов опасности в этой гетерогенной выборке, поскольку не удалось однозначно определить перечень соединений, относящихся к классу умеренно кумулятивных. Однако с учетом этой неопределенности точность метода, оцененная с применением скользящего контроля, составила 78%. Вместе с тем, метод ДСМ позволил выделить из гетерогенной выборки структурные фрагменты молекул, ответственные за проявление функциональной кумуляции. Доказана связь классов опасности со структурой веществ в пределах однородных рядов и возможность прогноза классов опасности по этому показателю для неизученных соединений. Осуществлён прогноз классов опасности соединений, принадлежащих к нескольким структурным рядам, в том числе производных антрахинона, фталимидов, перфторированных алифатических соединений, хлорзамещенных фенолов, фенилмочевин.

1. Каган Ю.С., Красовский Г.Н., Штабский Б.М. Кумулятивные свойства химических соединений, их изучение и оценка. В кн.: Каспаров А.А., Саноцкий И.В., ред. Токсикометрия химичеcких веществ, загрязняющих окружающую среду. М.; 1986: 104-33.

2. Штабский Б.М. Учение о кумуляции и его применение в профилактической токсикологии (Часть 1). Актуальные проблемы транспортной медицины. 2013; (2): 8-20.

3. Жолдакова З.И., Синицына О.О. Законономерности развития токсического процесса в зависимости от стадии дезорганизации и адаптации. В кн.: Материалы пленума Научного Совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Российской Федерации «Приоритеты профилактического здравоохранения в устойчивом развитии общества: состояние и пути решения проблем». М.: 2013: 134-6.

4. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В. Прогноз токсичности и опасности веществ по зависимости структура-биотрансформация-активность. Российский химический журнал. 2004; (2): 16-24.

5. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В. Использование квантово-химических методов в прогнозе канцерогенности веществ. Вестник Российской академии медицинских наук. 2006; (4): 46-51.

6. Guidance оn Grouping of Chemicals. Inter-organisation programme for the sound management of chemicals. Environment Directorate Organisation for Economic Co-Operation and Development. Paris, France; 2014

7. Финн В.К. Правдопобные рассуждения в интеллектуальных системах типа ДСМ. В кн.: Финн В.К., ред. Автоматическое порождение гипотез в интеллектуальных системах. М.: ЛИБРОКОМ; 2009: 351-78.

8. Харчевникова Н.В., Блинова В.Г., Добрынин Д.А., Жолдакова З.И. Интеллектуальный анализ канцерогенности химических соединений с помощью стратегий метода, основанного на логике Джона Стюарта Милля. Научно-техническая информация. Серия 2. Информационные процессы и системы. 2009; (11): 18-23.

9. Харчевникова Н.В., Блинова В.Г. Прогнозтоксичности химических соединений с использованием метода ДСМ. Научно-техническая информация. Серия 2. Информационные процессы и системы. 2007; (12): 10-5.

10. База данных WATERTOX. Эколого-гигиенические свойства химических веществ, загрязняющих окружающую среду (токсичность и опасность веществ).