WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НЕФТЕПРОДУКТАМИ В ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ ...»

-- [ Страница 1 ] --

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЧЕЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ДЖАМБЕТОВА ПЕТИМАТ МАХМУДОВНА

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

В ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ

03.02.07 – генетика Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Научные консультанты:

доктор биологических наук, профессор Сычева Л.П.;

доктор биологических наук Рубанович А.В.

Грозный –  

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

Общая характеристика работы

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Влияние загрязнений окружающей среды продуктами нефтепереработки на живые системы 1.2. Кариологический анализ в эколого-генетических исследованиях 1.3. Врожденные морфогенетические варианты как индикатор загрязнения окружающей среды 1.4. Оценка полиморфизма генов для определения чувствительности организма к различным факторам

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования 2.1.1. Населенные пункты 2.1.2. Эколого-географическая характеристика районов исследования 2.2. Методы определения загрязнения почв 2.2.1. Отбор проб почвы 2.2.2. Анализ проб почвы на содержание нефтепродуктов 2.2.3. Анализ проб на содержание тяжелых металлов 2.2.4. Анализ проб на содержание бенз(а)пирена 2.3. Исследование фитотоксичности почв, загрязненных нефтепродуктами 2.3.1. Объекты исследований 2.3.2. Исследование мутабельности у растений 2.3.3. Исследование соматических мутаций на тест-системе «Соя Glycine max. (L.) Meril L.»

2.4. Тестирование исследуемых образцов почв на мутагенность в тесте Эймса 2.5. Методы оценки цитогенетического статуса детей     2.5.1. Формирование групп детей для обследования 2.5.2. Кариологический анализ буккального эпителия 2.7. Методы выявления, учета и оценки врожденных морфогенетических вариантов у детей 2.7. Анализ генов-кандидатов 2.7.1. Выделение ДНК 2.7.2. Полимеразная цепная реакция 2.8. Статистическая обработка результатов

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Оценка состояния территории Чеченской Республики 3.1.1. Эколого-географическая характеристика региона 3.1.2. Уровень загрязнения почвы в изучаемых населенных пунктах Чеченской Республики 3.2. Определение генотоксичности нефтезагрязненной почвы 3.2.1. Определение цитотоксичности нефтезагрязненной почвы с использованием дикорастущих растений 3.2.2. Определение генотоксичности нефтезагрязненной почвы с использованием дикорастущих растений 3.2.3. Определение генотоксичности нефтезагрязненной почвы с использованием растительной тест-системы Соя Glycine max (L.) Merill.

3.2.4. Определение генотоксичности нефтезагрязненной почвы с использованием теста Эймса 3.3. Исследование цитогенетического статуса детей изученных районов Чеченской Республики 3.3.1. Кариологические показатели буккального эпителия 3.3.2. Анализ взаимной сопряженности кариологических показателей с использованием корреляционного анализа 3.3.3. Влияние уровня нефтехимического загрязнения на показатели цитогенетического статуса детей Чеченской республики 3.3.4. Прогностическая оценка кариологических показателей в качестве биомаркеров загрязнения среды цитогенетического статуса 3.4. Исследование частоты врожденных морфогенетических вариантов у детей Чеченской Республики 3.4.1. Влияние загрязнения окружающей среды нефтепродуктами на формирование ВМГВ у детей 3.4.2. Зависимость врожденных морфогенетических вариантов от уровня загрязнения окружающей среды нефтепродуктами 3.5. Оценка полиморфных вариантов генов детоксикации ксенобиотиков, репарации и оксидативной защиты в Чеченской Республике 3.5.1. Изучение полиморфных вариантов генов детоксикации, репарации и оксидативной защиты у детей чеченской популяции 3.5.2. Однолокусный анализ сопряженности полиморфизма исследованных генов и цитогенетических показателей 3.5.3. Сопряженность ВМГВ с полиморфными вариантами генов детоксикации, репарации и оксидативной защиты

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Перечень врожденных морфогенетических вариантов и их характеристика ПРИЛОЖЕНИЕ В. Праймеры, условия амплификации, длины фрагментов соответствующих альтернативным аллельным вариантам ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Морфо-физиологические признаки представителей дикорастущей флоры, произрастающих на чистых и загрязненных нефтепродуктами территориях Чеченской Республики ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Уровень мутабельности видов дикорастущей флоры, произрастающей в условиях загрязнения почв продуктами переработки нефти ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Типы и число мутаций у представителей дикорастущей флоры в условиях загрязнения почв нефтепродуктами в Чеченской Республике ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Зависимость эпидемиологических показателей от уровня нефтехимического загрязнения ПРИЛОЖЕНИЕ И. Протокол кариологического анализа эпителиоцитов у детей, проживающих в исследованных населенных пунктах ПРИЛОЖЕНИЕ К. Протокол исследования полиморфных вариантов генов детоксикации ксенобиотиков, репарации и оксидативной защиты ВМГВ – врожденные морфогенетические варианты ДИ - доверительный интервал МЯ - клетки с микроядрами в буккальном эпителии ПАУ - полициклические ароматические углеводороды ПДК - предельно-допустимая концентрация ПР – клетки с протрузиями ПЦР - полимеразная цепная реакция ФБК - ферменты биотрансформации ксенобиотиков;

ЧР - Чеченская республика CAT - ген фермента каталазы (оксидоредуктаза) СУР1А1 - ген цитохрома Р-450 1А СУР1B1 – ген цитохрома Р-450 1B ERCC1 – ген комплементарной эксцизионной репарации GCLC- ген фермента глутаматцистеинлигазы GSТМ1 – ген фермента глутатион 8-трансфераза М GSTT1 – ген фермента глутатион 8-трансфераза Т MTHFR - ген 5,10-метилентетрагидрофолатредуктазы NQ01 - ген хиноноксидоредуктазы OGG1 - ген фермента 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы SOD2 - ген фермента Mn-супероксиддисмутазы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время все более актуальной становится проблема оценки влияния загрязнения окружающей среды, в частности, нефтепродуктами в районах добычи и переработки нефти на здоровье людей и биологические сообщества. Продукты горения нефтескважин, утечки из нефтепроводов и нефтехранилищ, химические отходы, загрязняющие атмосферу, земельные угодья и водные источники являются опасными факторами, влияющими как на свойства почв (Халимов, 1996; Захарова и др., 2007), почвенную микробиоту (Назаров, Иларионов, 2005; Киреева и др., 2009), растения (Седых, 2002; Мифтахова, 2005; Чугунова и др., 2011) так и на здоровье человека (Онищенко, 2002; Ревич, 2007). Особая роль среди комплекса проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, отводится изучению генетических последствиий воздействия различных компонентов нефти на организм человека.

Показано, что нефть и продукты ее переработки, попадающие в различные объекты окружающей среды, проявляют токсический (Киреева и др., 2004;

Чугунова и др., 2011), генотоксичный (Аниськина и др., 2001), анеугенный и кластрогенный эффекты (Фединяк и др., 2002; Leme et al., 2008; 2009).

На территории Чеченской Республики, которая является одним из важнейших нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих регионов Кавказа, в последние десятилетия сохраняется неблагоприятная экологическая обстановка (Ахмадова, 2012), в связи с широко распространившейся практикой бесконтрольной кустарной добычи нефти и ее переработки, в том числе, вблизи мест проживания населения. У населения, находящегося непосредственно на территории или вблизи зон экологической напряженности, выявляется большое количество хронических патологий внутренних органов, новообразований, врожденных патологий новорожденных (Муслуева, Куценко, 2006).

Для решения вопросов сохранения здоровья тех категорий населения, которые трудятся или проживают в зонах риска, а также их детей, проводятся комплексные исследования с использованием различных подходов. В ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина»

разработан и апробирован неинвазивный метод, позволяющий дать объективную оценку состояния генетического здоровья человека на клеточном уровне (цитогенетический статус, показатели пролиферации и апоптоза) при исследовании эксфолиативных клеток буккального эпителия (Сычева и др., 2007;

Юрченко и др., 2007).

эффективно применяется метод учета различных аномалий в развитии врожденных морфогенетических вариантов (ВМГВ, Бочков и др., 1994;

Субботина, 1994), разработанный на кафедре клинической генетики Московской рассматривают как биомаркеры неблагоприятного действия факторов окружающей среды на эмбриогенез. У детей с пятью и более ВМГВ выявлена предрасположенность к развитию экологически обусловленных патологий и снижению адаптационных возможностей организма (Котышева, 2007).

Генотоксический эффект действия различного рода загрязнителей на здоровье работников вредных производств, в том числе, контактирующих с нефтепродуктами, позволяет выявить использование микроядерного теста (Gattas et al., 2001; Norppa et al., 2003; Roma-Torres et al., 2006; Krishnamurthi et al., 2008;

Sellappa et al., 2010; Ильинских, 2011).

В настоящее время во всем мире изучается связь генетического полиморфизма с индивидуальной чувствительностью генома человека к действию мутагенных факторов окружающей среды (Сидорова и др., 2004; Georgiadis et al., 2005; Ревазова и др., 2009; Волков и др., 2009). Считается, что потенциально они могут оказывать наиболее заметное негативное воздействие не на все население, а только на ту часть популяции, которая имеет определенную генетическую предрасположенность, в частности, к экологически обусловленным заболеваниям (Баранов и др., 2000, 2004; Беспалова и др., 2001; Спицын и др., 2005). Большая кодирующих ферменты биотрансформации ксенобиотиков (Викторова, 2011), защитных систем репарации ДНК (Кочетова, 2011), контроля клеточного цикла и антиоксидантной защиты (Засухина, Кузьмина, 2007), являющихся показателями наследственной индивидуальной чувствительности. Связь генетического полиморфизма с ответом организма на мутагенные воздействия факторов среды является крайне важной областью исследований в экологии человека и экологической генетике, изучающих проблему реализации генотипа в определенных условиях и направленных на выявление комплекса генов, отвечающих за возникновение патологических состояний при контакте с повреждающими факторами. Это позволяет исследовать механизмы возникновения экологически обусловленной патологии в зависимости от особенностей генотипа и предлагать конкретные решения, направленные на защиту здоровья людей.

Несмотря на значительное число публикаций, посвященных изучению влияния различных видов загрязнений, а также производственных и других факторов на генетическое здоровье населения, далеко не все промышленные регионы России, в частности, территории Кавказских Республик, охвачены подобными исследованиями. Немногочисленны работы по исследованию генетических последствий влияния неблагоприятных условий окружающей среды на здоровье детей дошкольного и школьного возраста (Котышева, 2007; Сычева, 2007; Дружинин, 2009). Кроме того, большой интерес представляет изучение возможных фенотипических и цитогенетических изменений у представителей дикорастущей флоры, произрастающих на территориях, загрязненных отходами нефтедобычи и ее переработки.

Целью настоящего исследования является комплексная оценка влияния загрязнения почвы нефтепродуктами на некоторые виды дикорастущей флоры, модельные растительные и бактериальные тест–системы, а также на здоровье детей ряда районов Чеченской Республики с учетом данных о цитогенетическом статусе, частоте врожденных морфогенетических вариантов и полиморфизме генов детоксикации ксенобиотиков, репарации и антиоксидантной защиты.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Установить характер и уровни загрязнения почв нефтепродуктами и продуктами горения нефти в изучаемых районах Чеченской Республики.

2. Изучить генотоксическое действие загрязнений почвы нефтепродуктами с использованием бактериального теста Эймса и тест-системы на модельных растениях «Соя Glycine Мax (L.) Merrill».

3. Изучить влияние загрязнений почвы нефтепродуктами на фертильность, всхожесть и уровень цитогенетических нарушений у четырех видов дикорастущей флоры – Matricaria recutita L (ромашка непахучая), Rumex confertus Willd (конский щавель), Taraxacum officinale Wigg. s. l (одуванчик лекарственный) и Plantago major L. (подорожник большой).

4. Провести сравнительный анализ цитогенетического статуса, показателей пролиферации и апоптоза у детей, проживающих в условиях загрязнения почв нефтепродуктами и в условно экологически чистом районе, с использованием кариологического анализа клеток буккального эпителия.

5. Провести анализ частоты врожденных морфогенетических вариантов с учетом пола и их локализации у детей, проживающих в населенных пунктах с разным уровнем загрязнения почв нефтепродуктами.

6. Определить возможность и особенности применения кариологического анализа буккального эпителия и анализа врожденных морфогенетических вариантов как неинвазивных методов исследования для выявления групп риска по предрасположенности к патологии, обусловленной генетическими нарушениями, среди детей, проживающих в условиях загрязнения окружающей среды.

7. Определить частоты аллелей и генотипов полиморфных локусов генов биотрансформации ксенобиотиков (CYP1A1 rs2606345, rs4646903, rs1048943, CYP1B1 rs1056836, GSTT1, GSTM1); генов репарации ДНК (XRCC1 rs1799782, rs25487, XPD rs1799793, rs13181, ERCC1 rs11615, APEX1 rs1130409, ATM rs664143, OGG1 rs1052133, ADPRT rs1136410, ABCB 1rs1045642) и генов оксидативного ответа (SOD2 rs4880, CAT rs7943316, GCLC rs17883901), а также гена-триггера MTHFR rs1801133 у детей чеченской популяции, проживающих на ипсследованных территориях.

8. Провести поиск ассоциаций полиморфных маркеров изучаемых генов с частотой цитогенетических нарушений в буккальных эпителиоцитах и частотой ВМГВ в обследуемых группах лиц.

Научная новизна. Впервые на видах дикорастущей флоры Matricaria recutita L., Rumex confertus Willd., Taraxacum officinale Wigg. s. l., Plantago major L., растительной тест-системе - соя Glycine max. (L.) Merill. и бактериальном тесте Эймса показан токсический, цитотоксический и мутагенный эффект нефтезагрязнений при содержании нефтепродуктов в почве свыше 45 мкг/кг. С использованием растительной тест-системы Glycinemax. (L.) Merill показано, что загрязнение почвы компонентами нефти индуцирует в клетках растений широкий спектр генетических эффектов: прямые и обратные мутации, соматический кроссинговер и нерасхождение хромосом.

Впервые при исследовании групп детей Чеченской Республики использован кариологический анализ буккального эпителия с целью изучения влияния загрязнения почвы нефтепродуктами на генетическое здоровье детей. Выявлено статистически значимое повышение частоты всех изученных кариологических показателей: клеток с микроядрами, клеток с протрузиями, клеток с двумя и более ядрами, частоты клеток в апоптозе. При высоком уровне загрязнения нефтепродуктами выявлена статистически значимая ассоциация между уровнем цитогенетических нарушений (доля клеток с микроядрами и протрузиями) и частотой минорных аллелей генов репарации OGG1 и антиоксидантной защиты SOD2, CAT.

морфогенетических вариантов в расчете на одного ребенка у детей, проживающих на территориях с содержанием нефтепродуктов выше 45 мкг/кг почвы, ассоциированное с уровнем загрязнения и носительством минорного аллеля GCLC*129T.

ассоциации между уровнем кариологических нарушений (долей клеток с микроядрами и протрузиями) и частотой аллелей генов репарации и антиоксидантной защиты при высоком уровне загрязнения нефтепродуктами территорий проживания указывают на весомый вклад экзогенных факторов в развитие патологических состояний и могут послужить основанием для дальнейших исследований данного вопроса.

Предложен комплексный подход к оценке состояния окружающей среды – поэтапное определение генотоксического действия различных экологоантропогенных факторов естественной среды обитания, в первую очередь, на виды дикорастущей флоры in situ и растительные тест-системы с учетом вклада всего комплекса опасных соединений, затем на здоровье населения, что позволяет провести первичный эколого-генетический мониторинг окружающей среды с целью выявления территорий с повышенной опасностью. Достоинством способа оценки генетического здоровья населения является использование неинвазивных и высоинформативных методов - кариологического анализа буккального эпителия и учета врожденных морфогенетических вариантов.

цитогенетических нарушений Iac(0,87) у детей, проживающих на загрязненных нефтепродуктами территориях. Данный показатель может быть рекомендован для использования в других исследованиях по оценке генетического здоровья населения для формирования групп высокого риска и последующего проведения оздоровительных мероприятий.

Апробированный в работе подход к оценке генетического здоровья детей с использованием высокоинформативных методов исследования на клеточном и организменном уровне с оценкой большого числа показателей может быть рекомендован для проведения других исследований по оценке неблагоприятного влияния разного рода факторов окружающей среды на здоровье населения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Токсическое и мутагенное действие продуктов переработки и горения нефти на изученные дикорастущие виды растений усиливается в ряду: Matricaria recutita L. - Taraxacum officinale Wigg. s.l. - Rumex confertus Willd - Plantago major L.

2. Загрязнение почвы нефтепродуктами индуцирует широкий спектр генетических повреждений клеток в тест-системе соя Glycine max. (L.) Merill.

3. Доказана прогностическая значимость применения кариологического анализа буккального эпителия и врожденных морфогенетических вариантов для выявления групп риска по предрасположенности к патологии, обусловленной генетическими нарушениями, среди проживающих в загрязненных районах детей.

4. Уровень кариологических нарушений ассоциирован с носительством минорных аллелей генов репарации OGG1 и антиоксидантной защиты SOD2, CAT у детей, проживающих в районах с высоким уровнем загрязнения почвы нефтепродуктами.

5. Загрязнение почвы нефтепродуктами оказывает гено- и цитотоксическое действие на организм детей, которому в большей степени подвержены дети с минорными аллелями генов репарации OGG1 и антиоксидантной защиты SOD2, CAT.

6. Высокий уровень загрязнения почвы нефтепродуктами вызывает увеличение среднего числа врожденных морфогенетических вариантов на одного ребенка, ассоциированное с носительством минорного аллеля GCLC*129T.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на XLI международной научной студенческой конференции «Студент и научнопрактический прогресс: Биология». (Новосибирск, 2003); региональной научнопрактической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования в условиях посткризисного восстановления экономики и социальной сферы Чеченской Республики» (Грозный, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Естественные науки в решении проблем производства, экологии и медицины» (Грозный, 2006); III международной конференции «Моделирование устойчивого регионального развития». (Нальчик, 2009); V съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров. (Москва.

2009); научно - практической конференции к 35-летию образования биологохимического факультета и факультета геоэкологии Чеченского государственного университета (Грозный, 2010); Объединенном пленуме научных советов РФ по экологии человека и гигиене окружающей среды и по медико-экологическим проблемам здоровья работающих (Москва, 2010); VI съезде Российского общества медицинских генетиков (Ростов-на-Дону, 2010); Всероссийской конференции «Наука и образование в Чеченской Республики: состояние и перспективы» (Грозный, 2011); Всероссийской ежегодной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь»

(Грозный, 2011); научно-практической конференции «Наука и образование в Чеченской Республике», посвященной 10-летию со дня основания Комплексного научно-исследовательского института им. Х.И. Ибрагимова РАН, (Грозный, 2011); круглом столе «Экология и дети» на неделе Науки в Чеченском государственном педагогическом институте (Грозный, 2012); международном симпозиуме “Устойчивое развитие: проблемы, концепции, модели”, посвященном 20-летию Кабардино-Балкарского Научного Центра РАН (Нальчик, 2013); I Кавказском международном экологическом форуме (Грозный, 2013).

Публикации. По материалам диссертации опубликована 51 работа, из них 15 – в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, одна монография, методические рекомендации.

Личный вклад. Все результаты, представленные в работе, получены в период с 2002 по 2012 год при непосредственном участии автора при постановке проблемы диссертационного исследования, формулировке целей и задач, в планировании и проведении экспедиций по сбору материала; лабораторные эксперименты проводились лично или под руководством автора; автор лично проводила сбор литературных данных, создание баз данных, анализ полученных результатов, написание статей; под руководством консультантов проведены статистическая обработка результатов, обсуждение ряда разделов и оформление рукописи диссертации и автореферата.

Внедрение результатов работы. Материалы исследования используются в учебном процессе в Чеченском государственном университете при подготовке студентов по специальности «Биология» и «Экология» (Справка о внедрении №1498-06-19 от 12.11.2013 г.). В результате проведенной автором работы в ЧГУ создана научно-исследовательская лаборатория экологического мониторинга под руководством Джамбетовой П.М. (Справка о внедрении №1497-06-19 от 12.11.2013 г.) Авторские методические рекомендации «Использование видов дикорастущей флоры для определения генотоксичности загрязнения окружающей среды», утвержденные Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Чеченской Республики, используются для проведения эколого-генетического мониторинга территорий ЧР (Справка о внедрении № от 15.11.2013 г.). Материалы диссертационной работы используются при проведении научно-исследовательских работ в области экологии человека и гигиены окружающей среды в НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАН (Справка о внедрении №24–5/5 от 10.01.2014 г.) Объем и структура работы. Диссертация изложена на 251 странице машинописного текста и состоит из введения, 3-х глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 340 источников, из них - 175 отечественных и 165 зарубежных авторов, приложения.

Работа иллюстрирована 47 таблицами и рисунками.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Влияние загрязнений окружающей среды продуктами Одной из глобальных социальных мировых проблем является проблема охраны окружающей среды от различных видов антропогенно обусловленных и техногенных загрязнений, усугубляющаяся с дальнейшим развитием цивилизации. Со второй половины XX века во многих промышленно развитых странах изучаются последствия загрязнения окружающей среды сырой нефтью и продуктами ее переработки, усиливающиеся в связи с постоянно возрастающими масштабами использования данного энергоресурса. При этом наиболее остро стоят вопросы по мониторингу нефтяных загрязнений водных ресурсов и почв и оценке его потенциальной опасности для живых организмов: микрофлоры, растений, животных и, особенно, человека.

Загрязненная нефтью и нефтепродуктами почва может стать источником поступления различных токсических соединений в организм человека по следующим трофическим цепям: почва - растения - продукты питания; почва грунтовые воды – человек; почва - атмосферный воздух – человек; что существенно увеличивает риск возникновения экологически обусловленных многофакторных заболеваний.

загрязненных территориях показано, что влияние нефти и ее компонентов, а также других ксенобиотиков на растения многопланово: происходит замедление роста, нарушается фотосинтез и дыхание, изменяется структура хлоропластов, страдают все органы растений. (Киреева и др., 2005; 2006; Седых, Игнатьев, 2002;

Зильберман и др., 2005; Чугунова и др., 2011). Показано, что реакция растений на нефть зависит так же от их биоморфы и систематической принадлежности (Киреева и др., 2001).

Непосредственный контакт семян озимой ржи и ячменя с сырой нефтью, а также с ее легкими фракциями, оказывает заметное отрицательное влияние на всхожесть семян, рост и развитие растений. Снижение всхожести так же отмечалось при выдерживании семян в воздухе, насыщенном при комнатной температуре испаряющимися фракциями нефти. При более высоких концентрациях (450 мг/л легких фракций нефти) семена проростают, но в дальнейшем растения не развиваются и полностью погибают (Гайнутдинов, 1979). При концентрации нефти в почве от 1 до 5% изменяется всхожесть семян яровой пшеницы: ее присутствие на уровне 1% вызывало торможение роста пшеницы от фазы 1-го настоящего листа до фазы трубкования относительно контроля примерно на 40% во всех проведенных опытах, содержание нефти в концентрации 3 - 5% полностью ингибировало рост этой культуры. (Седых, Игнатьев, 2002) Показано, что небольшие дозы нефтяных загрязнений могут оказывать определенное стимулирующее действие на некоторые растения, что может зависеть также от характеристик почвенного состава (Зильберман и др., 2005).

При концентрации нефти в почве ниже 1% может усиливаться рост корневой системы, при этом отмечается увеличение ее объема, ассимиляционной поверхности, водоудерживающей способности, а также содержания хлорофилла в листьях. Повышение концентрации нефти от 1 до 5% приводит к ухудшению прорастания семян, при концентрациях нефти 6 - 8% семена пшеницы не прорастают. С увеличением концентрации нефти в почве снижается урожайность зерна и содержание в нем сырого протеина (Киреева и др., 2006; 2007).

По данным Чугуновой с соавт. (2011) показано, что содержание нефти в почве менее 0,6 л/м2 стимулировало рост овса полевого (Avena sativa). При этом наблюдалось достоверное увеличение биомассы выросших в первый вегетационный сезон растений почти в 3 раза, по сравнению с контролем.

Последующее увеличение дозы нефтяного загрязнения (3,5 и 8,5 л/м2) привело к резкому достоверному угнетению растений – на 70 и 85% соответственно (Чугунова и др., 2011).

Помимо непосредственного токсического воздействия компонентов нефти, одной из главных причин торможения развития растений, в частности, почвенных водорослей, и их гибели в загрязненных нефтью почвах является нарушение поступления воды, питательных веществ и кислородное голодание (Кабиров и др, 1982). В результате подавляется прорастание семян, рост подземной и надземной частей растений, задерживается их цветение, а цветки редко образуют семена (Фомченков и др., 1996).

Повышение содержания нефти в почве выше 10% вызывает токсический эффект не только на прорастание люцерны, пшеницы, редиса (Киреева и др., 2004), но так же негативно влияет на численность почвенных микроорганизмов.

Более низкие дозы загрязнителя способствовали росту численности бактерий и грибов вследствие бурного развития углеводородокисляющей микробиоты (Киреева, Бакаева и др., 2004) Токсическое действие на растения и почвенные микроорганизмы связано с легкими фракциями нефти, поэтому высокотоксичной является свежая нефть (Кузяхметов и др., 1985) и ее фракции: наиболее сильное воздействие оказывает толуол; бензин и дизельное топливо проявляют среднюю активность; тяжелые фракции, такие как моторное масло и гудрон, не оказывают заметного прямого ингибирующего воздействия на прорастание семян и развитие проростков тестрастений (Халимов и др., 1996).

На рост и развитие травянистых растений влияет не только количество нефти, но и ее состав, и темпы самовосстановления почв. Чем выше содержание в нефти легких фракций, тем выше ее токсическое действие на растения в первые годы загрязнения. Нефть, содержащая большие количества тяжелых парафинов, смолисто-асфальтовых веществ при низких дозах загрязнения оказывает не столь сильное влияние на травянистые растения, но при концентрации 7-15% значительно ингибирует рост растений (Хомякова, 2003; Фахрудинов, 2005;

Ибрагимова и др., 2009; Чугунова и др., 2011). Многолетние растения более устойчивы к нефтяному загрязнению, чем однолетние, а наиболее чувствительными являются сельскохозяйственные растения (Соромотин и др., 1989; Фомченков, 1996).

Высшие растения, как системы биоиндикации, широко используемые при мониторинге загрязненных территорий, можно применять не только для оценки интегральной токсичности почв, загрязненных нефтью, но и для оценки генотоксичности. Растительные тест-системы широко используются для выявления генотоксичности различных загрязнений окружающей среды в результате деятельности человека (Гераськин и др., 2010; Реутова, 2008;

Джамбетова, 2012; Grant, 1998; Kan et al., 1990; Kong et al., 1999; Rossi et al., 1995).

Показано, что использование традесканции (Tradescantia) (клона 02) позволило выявить генотоксичность почв, загрязненных нефтью. При этом частота мутаций в клетках растения возрастала в 3-3,5 раза по сравнению с контролем (Аниськина и др., 2001). Использование анафазно-телофазного метода на меристематических клетках первичных корешков Allium cepa (луковые) показало увеличение количества мутантных клеток с генными повреждениями в 1,7-6,1 раз по сравнению с контролем (Фединяк, 2002).

Многочисленные исследования на растительных тест-системах показали, что проявляют анеугенный, кластрогенный эффект, а также вызывают индукцию апоптоза клеток меристемы корешков Allium cepa (Leme et al., 2008а; 2008б;).

Исследования, проведенные на некоторых видах природной флоры, показали, что продукты сгорания нефти являются генотоксичными, их воздействие приводит к стерильности пыльников, нарушениям протекания мейоза, влияет на общее развитие растений (Malallah et al., 1997; Murin et al., 1997; Sato et al., 1998).

В целом, мутагенность, генотоксичность и канцерогенность сырой нефти и продуктов ее переработки определяются содержанием в них полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) (Pelroy et al., 1979; Petrilli et al., 1980; Brooks et al., 1989; Claxton et al., 1991; Granella et al., 1991, 1995; Reddy et al., 1997;

Zemanek et al., 1997; Grant, 1998), причем эти свойства усиливаются при их нитрификации (Tokiwa et al., 1987).

Из множества полициклических ароматических углеводородов, обнаруженных в объектах окружающей среды, наиболее приоритетным для мониторинга считается бенз(а)пирен, образующийся при сгорании углеводородного топлива. Данное вещество является одним из сильных канцерогенов и мутагенов и представляет опасность для человека при самых малых концентрациях, обладая свойством биоаккумуляции и высокой стойкостью при миграции из одних объектов в другие. Бенз(а)пирен также является своеобразным индикатором присутствия канцерогенных ПАУ во внешней среде (Шабад, 1979). Тем не менее показано, что мутагенный эффект смеси продуктов переработки нефти, содержащей ПАУ, не всегда коррелирует с содержанием в ней бенз(а)пирена (Белицкий и др., 1989) Полициклические ароматические углеводороды могут разрушаться некоторыми микроорганизмами (Юровская, 1986; Atlas, 1981; Mazzeo et al., 2010) и грибами (Bumpus, 1989; Rudd et al., 1996). Так, штаммы грибов Cunnindhamella elegans и Penicillium zonatum растут на различных типах сырых нефтей, используя их в качестве источника углерода. По мере биодеградации нефти под воздействием деструкторов наблюдалось значительное снижение ее мутагенности (Bumpus, 1989; Rudd et al.,, 1996). Полициклические ароматические углеводороды значительно меньше подвергаются биодеградации, чем одно- и двухкольцевые ароматические соединения (Bates, 1984). Например, бенз(а)пирен разрушается в 1000 раз медленнее нафталина, а четырехкольцевое ароматическое соединение пирен - разрушается только путем соокисления (Heitkamp, 1988).

Источники поступления канцерогенных ПАУ в среду обитания растений различны, но все они имеют в основном антропогенное происхождение (Белякова и др., 1979; Янышева, 1979). В концентрации всего 1% в воде они убивают все растения. Известно, что растения накапливают полициклические ароматические углеводороды независимо от их концентраций в почве и в воде (Горталум, 1979;

Шабад, Хесина, 1979; Фахрутдинов, 2002) и действуют более длительное время, являясь хроническими токсинами (Пиковский, 1993). Ряд видов растений способны синтезировать бенз(а)пирен при прорастании на среде, содержащей углеродсодержащий субстрат (Черниченко и др., 1979; Шабад и др., 1979;

Шелнова, 1988).

Вместе с тем данные о содержании бенз(а)пирена не всегда однозначны. В сырой нефти, не подвергавшейся значительному термическому воздействию, бенз(а)пирена обнаруживается мало, но его концентрация резко увеличивается в продуктах ее переработки (Бузмаков, 2004). Показано, что наиболее чувствительными к воздействию бенз(а)пирена оказались представители комплекса почвенных микроорганизмов: почвенные грибы, актиномицеты, споровые бактерии и общая численность микроорганизмов (Юровская, 1986).

Достоверная ответная реакция наблюдалась уже при концентрации бенз(а)пирена, составляющей 40 мг/кг почвы. (Тонкопий и др., 1979). Необходимо также учитывать, что в биосфере бенз(а)пирен, как и все химические вещества, не может существовать длительное время отдельно, а взаимодействует с другими поллютантами, что ведет к образованию структур, токсичность которых может быть более высокой, чем исходных веществ (Бигалиев и др., 2009).

Показано, что бенз(а)пирен вызывает у живых организмов хромосомные аберрации, сестринские хроматидные обмены, точковые мутации in vivo и in vitro, и ряд других генетических изменений. Кроме того, бенз(а)пирен обладает эмбриотоксическим и тератогенным эффектом (Ракитский, Турусов, 2005).

Анализ воздействия нефти и ее фракций на живые системы позволил выявить аберрации как хромосомного, так и хроматидного типов (Бигалиев и др., 1976; Ерубаева и др., 2002). Помимо структурных нарушений хромосом отмечаются геномные изменения (анеуплоидия, полиплоидия), являющиеся следствием нерасхождения хромосом, отставания хромосом в анафазе митоза, а также элиминации из клеток поврежденных хромосом. Увеличение частоты анеуплоидных и полиплоидных клеток в костном мозге крыс свидетельствует, что компоненты нефти индуцируют также аномалии митоза (Бродский, Урываева, 1981).

Краткий обзор литературных источников по исследованию влияния нефти и нефтепродуктов на растительные сообщества и растительные тест-системы показывает, что эти вещества оказывают на растения многосторонее негативное воздействие на всех уровнях развития растительных организмов, при этом оказывают токсичное, анеугенное, тератогенное, мутагенное и генотоксическое влияние.

минимизация последствий воздействия техногенных и антропогенных факторов, что связано с необходимостью оценки их токсических свойств, в том числе мутагенных и канцерогенных. Приблизительно 10% химических соединений из ежегодно вновь синтезируемых органических веществ оказываются мутагенами, и примерно такое же количество веществ - канцерогенами. Исследование мутагенной активности новых химических соединений, а также физических и биологических факторов должно стать обязательным, если планируется широкое применение их в окружающей человека среде.

Одним из основных методов оценки мутагенных эффектов воздействия различных факторов на организм человека является анализ частоты хромосомных аберраций в различных типах клеток (лимфоцитов периферической крови, эритроцитов, эпителиальных клеток), полученных от исследуемых индивидов, подвергшихся воздействию неблагоприятных экологических факторов и контрольных лиц. Значение этого метода особенно возросло после обнаружения связи между повышением частоты хромосомных аберраций с частотой рака в популяциях людей в скандинавских странах и Италии (Hagmar et al., 2004).

Однако возможности данного метода ограничены, в связи с необходимостью забора крови, что не всегда возможно, поэтому усилия исследователей направлены на разработку и апробацию неинвазивных методов оценки мутагенных эффектов.

Оптимальным способом неинвазивной диагностики генетических повреждений клеток организма является цитогенетическое исследование эксфолиативных клеток. Микроядерный тест эпителиальных клеток может стать мощным инструментом для выявления генотоксического воздействия на людей, но, тем не менее, требуется дальнейшая стандартизация метода и получение более подробной информации об образовании микроядер (Speit et al., 2006; Holland et al., 2008).

Мета-анализ, проведенный по проекту HUMNXL и посвященный микроядерному тесту в клетках буккального эпителия обосновал применение теста в эпидемиологических и генетических исследованиях популяций человека и оценил возможности микроядерного теста, основные проблемы и направления использования теста (Bonassi et al., 2011).

Выявлены широкие возможности микроядерного теста, который можно использовать для оценки наличия и интенсивности действия комплекса мутагенных факторов на обследуемых людей; для определения территорий, на которых отмечается повышенный уровень цитогенетических повреждений у населения; при комплексном обследовании для определения связи цитогенетических и цитотоксических показателей с другими показателями состояния здоровья и определения значимости показателей повреждения генетических структур клеток; выявления общего повышения частоты мутаций в популяциях при действии неизвестных и известных мутагенов; выявления группы риска среди населения и изучение уровня микроядер в зависимости от образа жизни, пола, возраста, питания и других сопутствующих факторов (Majer et al., 2001; Ceppi et al., 2010; Fenech, Bonassi, 2011; Bonassi et al., 2011). Так, метаанализ по базе данных Medline/PubMed за 25-летний период времени - 1980- гг, посвященный использованию цитогенетических методов обнаружения хромосомных аберраций и микроядер у детей, показал увеличение изученных генетических биомаркеров в популяции детей, подвергавшихся воздействию различных загрязнителей окружающей среды (Neri, 2006).

Анализ образования микроядер широко используется в молекулярной эпидемиологии, как биомаркер хромосомных повреждений и нестабильности генома. Возникновение микроядер отражает хромосомную неустойчивость и изменений фенотипа, вызванных генетическими дефектами и/или воздействием экзогенных генотоксических факторов. Показана взаимосвязь между генетическим полиморфизмом и образованием микроядер как результата воздействия факторов окружающей среды: генотоксических агентов, образа жизни (курение, алкоголь), а также пола, возраста и различных заболеваний (ишемической болезни сердца, нейродегенеративных заболеваний, рака) (Larmarcovai et al., 2008).

Таким образом, микроядерный тест используется в качестве надежного инструмента выявления экотоксикантов окружающей среды и является признанным методом тестирования генотоксичности различных факторов при их воздействии на человека.

В последнее время увеличилось число исследований с использованием микроядерного теста буккального эпителия человека (Holland et al, 2008), что объясняется неинвазивностью, простотой проведения эксперимента и хранения биоматериала, расширения числа анализируемых показателей, в частности, не только цитогенетических (микроядер и протрузий), но и других кариологических показателей, характеризующих разные формы дегенерации ядра (ранние стадии:

вакуолизацию, инвагинацию ядерной мембраны; поздние стадии: кариопикноз, кариолизис, кариорексис; показатели, характеризующие деление ядра: частоту двуядерных клеток; клеток с перетяжкой ядра) (Thomas et al., 2009). Принципы использования микроядерного теста в биомониторинге человека и рекомендации к проведению теста опубликованы во многих работах (Sarto et al., 1987; Tolbert et al., 1991; 1992; Albertini et al., 2000; Fenech et al., 2003).

Микроядра представляют собой небольшие образования, состоящие из фрагментов хромосом, которые на стадии телофазы могут включаться в ядра дочерних клеток или образовывать одиночные или множественные микроядра в цитоплазме (El-Zein et al., 2006). Формирование крупных микроядер является следствием патологических митозов, что обусловлено отставанием отдельных хромосом в метафазе и в анафазе, в то время как мелкие микроядра встречаются преимущественно при структурных аберрациях хромосом. Размеры микроядер показывают наличие причин, лежащих в основе их образования. При этом такие явления, как хромосомные аберрации и апоптоз, в свою очередь, являются результатом других, предшествующих им процессов. Именно поэтому такой морфологический признак, как наличие микроядер в клетках, дает возможность хотя и косвенно, но при этом точно и объективно оценить целый комплекс явлений, индуцирующих их формирование (Ильин, 2006) Микроядра могут быть результатом потери центромерного участка хромосомы, нарушения веретена деления, патологического митоза или результатом первой стадии дробления ядра (кариорексис) при апоптической гибели клеток (Колюбаева и др., 1995; Пелевина, 2001).

В протокол теста включен учет клеток с дегенерацией, и в связи с этим систематизированы и интерпретированы типы аномальных буккальных эпителиоцитов (Tolbert et al., 1991; 1992; Thomas et al., 2009). Даны определения аномалий: двуядерностъ; так называемое ««разбитое яйцо»» (ядра, связанные ахроматическим материалом); пикноз, конденсированный хроматин, кариорексис (дезинтеграция ядра с утратой его целостности) и кариолизис (растворение ядра — хроматин не выявляется, и остается лишь тень ядра) (Сычева и др., 2007а) На рис. 1. приведены типы аномальных буккальных эпителиоцитов и возможные пути их происхождения.

Считается, что апоптоз индуцируется вследствие генотоксического действия экзогенных факторов. Относительно появления двуядерных клеток и формы «разбитого яйца» можно отметить, что их происхождение при данном воздействии в настоящее время считается гипотетическим. (Tolbert et al., 1991;

Fenech et al., 2003).

Чаще всего «разбитое яйцо» выглядит как микроядро, связанное с основным ядром мостиком нуклеоплазмы, но мостик может соединять и близкие по размеру структуры.

Рисунок 1. Схема некоторых предположительных путей происхождения внеядерных ДНК-содержащих тел (по «Полиорганный микроядерный тест…», 2010) Пикноз и конденсация хроматина являются нормальными событиями при созревании эпителиальных клеток, но их частоты могут возрастать в ответ на повреждающее воздействие. Например, увеличение частоты клеток с пикнозом, конденсацией хроматина и кариолизисом отражает процесс кератинизации как адаптивного ответа эпителия, который в норме не кератинизируется. Пикноз, конденсация хроматина, кариорексис и кариолизис характерны для процесса некротизации ткани. Пикноз, конденсация хроматина и кариорексис (но не кариолизис) являются ранними стадиями развития другого вида клеточной гибели - апоптоза. Апоптоз является естественным видом клеточной смерти в живых тканях. Он может быть индуцирован ионизирующим излучением и генотоксическими веществами. Поскольку апоптоз является одним из основных механизмов элиминации клеток, несущих генетические повреждения, увеличение числа клеток с апоптозом по сравнению с нормой может свидетельствовать о генотоксическом воздействии на ткань (Сычева, 2007).

Образование двуядерных клеток не предполагает прямого воздействия определенных факторов на ДНК, скорее, это эффект воздействия на завершающие стадии клеточного деления. Для деления таких клеток характерны нарушения митоза. Частота двуядерных клеток может увеличиваться при воспалении, регенерации и при наличии предопухолевых процессов (Koss, 1979; Исакова и др., 1997).

Природа и значение «разбитых яиц» окончательно не выяснены, хотя обсуждаются в литературе с начала 60-х годов прошлого века как частный случай «ядерных почек» или протрузий. Протрузии (экстратрузии, nipples) — выпячивания ядра в цитоплазму — часто встречаются в некоторых нормальных, а также в злокачественных клетках. Протрузии особенно характерны для лимфоидных опухолей, где их формируют интерфазные маркерные хромосомы (Miles, 1979). В практике цитологической диагностики лимфоидное происхождение отдаленных метастазов определяют по высокому содержанию клеток с протрузиями, чаше в форме ниппеля, но встречаются также и протрузии Цитоморфологические исследования, выполненные на опухолевых клетках, показали, что происхождение «разбитых яиц» (в отличие от «хвостатых» ядер), скорее всего, нельзя отнести за счет разорванных хромосомных мостов (Кузоватов и др., 2000). В клетках млекопитающих in vitro в S-фазе элиминируются из ядра в виде «разбитых яиц» лишние копии незаконно амплифицированных генов (Miele et al, 1989; Shimizu et al., 1998). Bo всяком случае, остается мало сомнений в том, что «разбитое яйцо» представляет собой видимое проявление мутации (Сычева и др., 2007).

Повышение частоты появления клеток с протрузиями также может свидетельствовать о цитогенетическом эффекте исследуемого препарата. Высокая частота протрузий определяется в культурах опухолевых клеток. Анализ протрузий в этих клетках позволил провести их классификацию по типам и определить их значимость (Кузоватов и др., 2000). Считают, что значительная часть ядерных протрузий является результатом разрыва в анафазе митоза хромосомных или хроматидных мостов. В то же время ядерные протрузии типа «ядерных почек», по-видимому, могут образоваться в результате почкования интерфазных ядер (Кузоватов и др., 2000). По данным Sandvic et al. (2003) около половины «ядерных почек» представлено ацентрическими терминальными фрагментами хромосом преимущественно хроматидного типа, что указывает на их образование в результате разрыва ДНК. Около 10% ядерных почек содержат целые хромосомы. Приблизительно 30% протрузий не содержит теломерных или центромерных районов хромосом и представлена, по-видимому, либо амплифицированной ДНК, которая элиминируется в S-фазе, либо участками разорванных ядерных мостов, образующихся во время клеточного деления.

Микроядра и протрузии, не содержащие теломер и центромер, представляют собой очень интересный феномен, возможно, связанный с удалением амплифицированного в результате онкогенных процессов генетического материала (Miele et al, 1989; Shimizu et al., 1998), который клетка выбрасывает в интерфазе в результате компенсаторных реакций. В этом случае микроядро в клетке может образоваться из протрузий на этапе выброса амплифицированного материала из цитоплазмы за пределы клетки. При этом формирование микроядер из протрузий будет происходить в интерфазной клетке без воздействия на хромосомы в процессе митоза (Sandvic et al., 2003). Микроядра и протрузии, образующиеся таким образом в результате выброса амплифицированной ДНК, могут быть индикатором онкогенных процессов в клетке. Другие исследователи предполагают, что через образование «ядерных почек» элиминируются комплексы репарации ДНК (Haaf et al., 1999).

Клетки с перинуклеарной вакуолью считаются надежным признаком некроза клетки и наблюдаются при болезнях накопления, воспалении, а также после воздействия химических веществ и радиации (Koss, 1979; Fenech et al., 2003). Также выявляются клетки с центральной круговой насечкой ядра, которая придает ему внешнее сходство с незавершенным амитозом. Некоторые авторы учитывают клетки с такими ядрами как двуядерные (Ramirez, Saldanha, 2002), однако L.G. Koss в своей монографии (1979) на стр. 338 обозначает их как клетки, имеющие двойное ядро, в отличие от двуядерных. «Насечки» относятся к аномалиям формы ядра, наличие которых которые в опухолевых клетках связывают с нарушениями хромосом (Miles, 1979).

Кроме того, в соответствии с принятой терминологией (Koss, 1979), выделен как отдельный тип протрузии так называемый «язык», представляющий собой «разбитое яйцо» на двух мостиках нуклеоплазмы (Сычева, 2007).

множественные микроядра (или микроядра III типа) и уже высказывала предположение о том, что это не что иное, как поглощенные клеткой апоптозные тела (Жулева и др., 1996; Жулева, 2000; Zhyleova et al., 1997). В этом случае в клетках при наличии нормального ядра, обычно без признаков дегенерации, остаточные тельца разного размера располагаются довольно компактно и своим видом напоминают картину кариорексиса.

дополнительным подтверждением генотоксического эффекта. Увеличение частоты клеток с микроядрами и протрузиями может быть следствием патологических митозов, которые являются важным проявлением канцерогенеза.

Таким образом, частота клеток с микроядрами и/или протрузиями является индикатором мутагенного и канцерогенного действия исследуемого фактора (Ильин, 2006) Предлагаемая тест-система может быть использована не только для классификации потенциально токсичных химических веществ, но и позволяет выявить различия между агентами, вызывающих цитотоксические эффекты, в отличие от генотоксических (Fenech еt al., 2003).

показателей в эпителиальных клетках слизистой щеки, носа и уротелиальных эпителиоцитов жителей г. Москвы (Сычева и др., 2005). Методические основы цитогенетического статуса слизистых оболочек полости носа и рта у человека»

(Беляева и др., 2005).

Актуальность исследований, включающих идентификацию и регистрацию клеток, имеющих в своем составе микроядра, объясняется тем, что данные структуры часто встречаются при различных заболеваниях и в результате изменения условий существования организма, что позволяет использовать их в качестве своеобразного маркера патологических изменений в организме, и проведение исследований, касающихся изучения процессов формирования микроядер, следует считать одним из важных вопросов биологии и медицины.

При обследовании населения высокий уровень частоты клеток с микроядрами может быть показателем различных патологических состояний организма:

предраковых и раковых заболеваний (Ловачева и др., 2005; Rosin, 1992; Rajeswari et al., 2000; Leal-Garza et al., 2002; Suhas et al., 2004; Bonassi et al., 2007;

Larmarcovaia et al, 2008), нарушений сердечно-сосудистой системы (Murgia et al., 2007), нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера (Migliore et al., 2011; Bonassi et al., 2011).

Высокая частота микроядер показана при многих формах рака (Ramirez, Saldanha, 2002; Torres-Bugarin et al., 2003; Йлдирим и др., 2006), для рака ротовой полости и глотки средняя частота равна 1,72 (95% ДИ 1.19-2.49), для рака легкого 1,40 (95% ДИ 1.06-1.86), и для всех других видов рака средняя частота микроядер равна 1,94 (95% ДИ 1,46-2.59) (Bonassi et al., 2011) Повышенная частота клеток как с микроядрами, так и с кариолизисом и кариопикнозом, с кариорексисом и двумя ядрами в слизистой оболочке щеки обнаружена у женщин с онкологическим диагнозом (Нерсесян и др., 2000), после курса химиотерапии достоверно повышалась частота клеток с лизисом ядра и снижалась частота двуядерных клеток и ядер с конденсированным хроматином по сравнению с исходными значениями (Torres-Bugarin et al., 1998; 2003).

Статистически значимо высокой была частота буккальных эпителиоцитов с микроядрами и двуядерными клетками, с кариорексисом и полным кариолизисом у детей, больных различными заболеваниями и влиянием аллергических состояний (Айриян и др., 1990; Китаева и др., 2000; Aceves et al., 2004; Gagoshidze et al., 2005; Unal et al., 2005).

Процессы, лежащие в основе образования микроядер, несомненно, свидетельствуют о снижении жизнеспособности таких клеток, что является маркером нестабильности их функционирования, активизации процессов воспаления (Калаев и др., 2006) и апоптоза (Voitovich et al., 2003) Уровень повышения концентрации цитокинов и степень активности макрофагов коррелировал с увеличением показателя количества клеток, содержащих микроядра. Это, возможно, объясняет появление подобных клеток при воспалении. Клетки в воспалительных инфильтратах продуцируют цитокины, которые, как индуцируют, так и ингибируют апоптоз (Wyllie, 1987; Wahl et al.

1993; Matsuki et al., 1993). В целом можно отметить, что вещества, вызывающие апоптоз клеток в инфильтрате, характеризуются противовоспалительным действием (Lavitka, 1996; Mangan et al., 1992), а ингибирующие играют диаметрально противоположную роль (Lavitka, 1996).

Поскольку апоптоз, играющий важную роль в воспалительном процессе (Wyllie, 1987; Agostini et al., 1998; Murphy et al., 2003), проявляется, в том числе и формированием микроядер (Voitovich et al., 2003; Calveley et al., 2005), то указанный морфологический признак целесообразно учитывать при диагностике воспалительных заболеваний.

Математическая обработка базы данных обследования детей 5-7 лет, посещавших детские сады (г. Москва), включающая 46 неинвазивных медикобиологических показателей, выявила 5 предикторов загрязнения воздушной среды (среди них — частота клеток с пикнозом ядра и конденсацией хроматина в ядре) и 6 предикторов заболеваемости детей (среди них — частота клеток с конденсацией хроматина в ядре) (Беляева и др., 2003).

Проект HUMNXL, в котором приняли участие 30 лабораторий из разных стран, подвел итоги научно-исследовательской работы за период 1989 по 2011 г.

В итоге был принят протокол проведения и анализа микроядерного теста, в котором учитывались сопутствующие факторы (образ жизни, факторы окружающей среды, болезни, курение и др.). По базе данных при обследовании всеми участниками проекта 5424 человек были обобщены и проанализированы основные условия, влияющие на частоту и уровень микроядер буккального эпителия. (Bonassi et al., 2011).

По результатам проекта HUMNXL было выявлено, что здоровые люди, проживающие в непроизводственной сфере и не подвергшиеся воздействию химических веществ или радиации, имеют спонтанную частоту микроядер букального эпителия равную 0,74 (95% ДИ 0,52-1,05) (Bonassi et al., 2011), при этом у мужчин и женщин нет достоверных различий. Хотя спонтанная частота лимфоцитов крови с микроядрами у женщин выше, чем у мужчин. У здоровых людей отмечается повышение доли клеток с микроядрами только с возрастом (р0,001) (рис. 2) (Bonassi et al., 2011) Рисунок 2. Спонтанная частота микроядер буккального эпителия в контрольной группе (M±0.74). ( По Bonassi et al 2011) Маймуловым В.Г. (1998) при цитогенетическом обследовании практически здоровых людей без учета влияния экологических факторов (средний возраст в двух группах 18 и 45,7 лет), получены средние частоты микроядер: средняя частота эпителиоцитов с микроядрами составила в обеих группах 0,63 и 0, соответственно, т.е. практически не отличалась от таковой у школьников 15-16летнего возраста, что позволяет на данном этапе популяционных исследований предположить, что уровень цитогенетических нарушений по частоте микроядер в антропогенных нагрузках составляет в среднем 0,65 (Маймулов и др., 1998).

Поскольку микроядерный тест достаточно информативен в плане определения влияния мутагенов на эпителиальные клетки, непосредственно контактирующие с факторами окружающей среды, то его целесообразно профессионального воздействия различных мутагенных и канцерогенных веществ показали значительное увеличение микроядер в клетках буккального эпителия по сравнению с соответствующими группами контроля. Достоверно высокие частоты микроядер отмечаются у изученных групп при воздействии растворителей, противоопухолевых препаратов (Bonassi et al., 2011). Показана связь естественного загрязнения воды мышьяком и воздуха рабочей зоны мышьяком с высоким уровнем буккальных клеток с микроядрами (р0,001) (Tian et al., 2001;

Basu et al., 2004; Gradecka et al., 2003; Gagoshidze et al., 2005).

Изучение влияния формальдегида на студентов при прохождении курса занятий с бальзамированным материалом (в течение 85 дней) показало, что частота эпителиоцитов с микроядрами увеличилась в 12 раз, причем для двадцати двух мужчин отмечается корреляция между долей клеток буккального эпителия с микроядрами и накопленной дозой формальдегида (Suruda et al., 1993). У другой группы студентов после такого же учебного курса (90 дней) доля буккальных эпителиоцитов с микроядрами увеличивалась за счет негативных по центромере хромосом (Titenko-Holland et al., 1996). Так же выявлено влияние формальдегида на значимое повышение доли клеток буккального эпителия с микроядрами у работников цеха по производству формальдегида при его ингаляционном проникновении в организм на уровне 2-4 ПДК (Китаева и др., 1996).

Оценка производственного контакта с пестицидами дала противоречивые результаты, возможно, в связи с разными уровнями экспозиции. Так, не различались частоты микроядер в буккальных эпителиоцитах между сельскохозяйственными рабочими, имеющими контакт с пестицидами и группой сравнения (Lucero, 2000; Pastor et al., 2003). В ряде работ отмечается достоверно высокий уровень микроядер у работников, контактирующих с пестицидами, при этом количество микроядер не зависело от сопутствующих факторов: от возраста, курения, количества выкуренных сигарет в день, потребления алкоголя и многолетнего воздействия пестицидов в изученных группах (Bortoli et al., 2009;

Gomez-Arroyo et al., 2000; Minasi et al., 2011).

Повышенные уровни микроядер в клетках слизистой оболочки щеки отмечены у рабочих на производстве чистого железа, швейном производстве и в микробиологической промышленности (Арутюнян и др., 1990); при производстве шестивалентного хрома (Benova et al., 2002); у маляров, работающих вне помещений (Pinto et al., 2000); у работающих с фотокопирующими устройствами (Goud et al., 2004); у работников нефтеперерабатывающего завода (Roma-Torres et al., 2006); у работников, занятых на производстве обуви, а также у сотрудников патологических и анатомических лабораторий (Burgas et al., 2002).

Повышенная частота микроядер, в основном негативных по центромере, обнаружена в буккальных эпителиоцитах рабочих, занятых на производстве полиуретановой пены и с высокой концентрацией в воздухе таких токсических веществ, как толуол диизоцианат или метилдифенил диизоцианат (Norppa et al., 2003). У вахтовых рабочих-нефтяников севера Сибири также наблюдается повышенный уровень клеток с цитогенетическими нарушениями. Особенно существенны изменения у работников, проработавших на нефтепромыслах севера Сибири более 10 лет. На цитогенетические последствия, по-видимому, влияют не только генотоксичность некоторых компонентов нефти, но и экстремальные природные факторы, характерные для данного региона (Ильинских, 2011 (б)).

автотранспортными загрязнениями атмосферного воздуха оценивали в группах рабочих по ремонту бензиновых и дизельных моторов. Повышенная частота буккальных эпителиоцитов с микроядрами установлена в группе рабочих (0,7‰), таксистов (1,2‰) и автополиции (1,0‰) (против 0,5‰ в обеих контрольных группах) (Karahalil et al., 1999).

У обслуживающего персонала автозаправочных станций более, чем в 2 раза повышен уровень микроядер по сравнению с контролем (11,83 против 5,83 на 1000, р 0,05) (Gattas et al., 2001; Rekhadevi et al, 2010) В Турции у обслуживающего персонала автозаправочных станций обнаружили не только повышенную частоту буккальных эпителиоцитов с МЯ в сравнении с контрольной группой соответствующего возраста и пола, но и увеличение частоты двуядерных клеток, а также клеток с кариорексисом и кариолизисом (Celik et al., 2003), курение усиливало эти эффекты (Balansky et al, 1999; Sellappa et al., 2010). Сопутствующие факторы, такие как курение, алкоголь, возраст, стаж работы увеличивало частоту микроядер у работников автозаправочных станций (Sellappa et al., 2010).

конденсацией хроматина в ядре и кариорексисом, в то время как частота буккальных эпителиоцитов с МЯ (0,8%о) не отличалась от группы сравнения.

Кроме того, только у курящих рабочих была повышена частота клеток с пикнозом ядра. Частота двуядерных клеток была повышенной у курящих из контрольной группы, и еще выше — у курящих рабочих (Torres-Bugarin et al., 1998).

Хроническое воздействие продуктов горения сжиженного топлива в домашних условиях у женщин-домохозяек вызывает увеличение микроядер буккального эпителия (при сравнении с контрольной группой 3,5 против 1,7, р 0,001) и эпителия дыхательных путей (при сравнении с контрольной группой 4,54 против 1,86, р 0,001) (Mondal et al., 2010).

Выявлена увеличенная частота клеток буккального эпителия у взрослых (Волкова, Викторова, 2011) и детей, проживающих в мегаполисе, по сравнению с жителями сельских населенных пунктов (2,2‰ против 1,7‰, р0,05). (Lahiri et al., 2000).

На основании вышеизложенного, представляется возможным сделать ряд обобщений. Прежде всего, необходимо подчеркнуть особую значимость идентификации клеток с микроядрами при обследовании населения, в особенности из групп риска – работников вредных производств или контингента, проживающего в экологически неблагоприятных районах. Регистрация клеток, имеющих в своем составе микроядра, является практически значимым и высоко информативным диагностическим показателем многих заболеваний, позволяющим с достаточной вероятностью прогнозировать их развитие и течение, и дающий возможность осуществлять контроль их лекарственной коррекции.

Экспериментальная практика считается ещё одной областью применения микроядерного теста для определения эффективности действия определенных факторов, используемых с лечебной целью. Решение вопросов, касающихся образования микроядер, вероятно, позволит более точно определить локализацию индуцирующих их процессов и установить их роль в возникновении целого ряда заболеваний.

В заключении данного раздела стоит отметить, что учет микроядер в эпителиоцитах индивидов, подвергшихся в течение длительного времени воздействию разнообразных неблагоприятных факторов окружающей и производственной среды: физических (ионизирующее излучение), химических (полициклические ароматические углеводороды, шестивалентный хром, мышьяк и др.), потенциальных канцерогенов (формальдегид, отработанные газы дизельных двигателей, инсектициды), различных производств (литейного, чугунного, кожевенного и др.), а также вредных привычек (употребление табака и алкоголя), позволил выявить ярко выраженную цитогенетическую активность этих факторов.

Микроядерный тест на клетках слизистой щеки рекомендован как эффективный неинвазивный цитогенетический тест для оценки мутагенного действия факторов окружающей среды и производственных факторов. Это обусловлено хорошей разработанностью методики получения материала и приготовления препаратов, четким описанием критериев отбора клеток для анализа и идентификации микроядер, установленными особенностями влияния на сопутствующие заболевания, особенности питания, наличие вредных привычек, профессиональные и средовые факторы.

1.3. Врожденные морфогенетические варианты - как индикатор загрязнения Одной из приоритетных задач государственной политики Российской Федерации (РФ) является обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения – важного условия эффективной реализации прав граждан на охрану здоровья. Однако регионы с развитой промышленностью постоянно испытывают значительные техногенные нагрузки, и в тех областях и республиках, где недостаточно внимания уделяется решению вопросов экологической защиты, это приводит к дальнейшему ухудшению состояния здоровья проживающего населения (Онищенко, 2002; Рахманин, Ревазова, 2004).

Важнейшим направлением исследований в области гигиены является донозологических изменений в состоянии здоровья человека, возникающих под влиянием неблагоприятных экзогенных факторов (Онищенко, 2002; Рахманин, Ревазова, 2004). Показатели отдаленных эффектов такого воздействия, в том общебиологическом и социально-медицинском отношении (Бочков, 2002;

Рахманин, Ревазова, 2004).

Среди биомаркеров эффекта тератогенных и мутагенных воздействий морфогенетических вариантов (ВМГВ) – небольших признаков нарушений пренатального морфогенеза органа, его части или части тела (рис. 3), которые не нарушают функции органа, отражают неспецифические отклонения в гомеостазе эмбрионального развития и маркируют клинически незначимый структурный дисбаланс, который в то же время может быть биомаркером более глубоких нарушений здоровья. (Бочков и др., 1994; Бочков, 2002; Рахманин, Ревазова, 2004;

Асанов и др., 2006).

Рисунок 3. Некоторые наиболее распространенные врожденные морфогенетические варианты (фото с медицинских сайтов сети Интернет) Формирование ВМГВ, безусловно, связано с процессами пренатального индивидуального развития, который является продуктом взаимодействия таких факторов, как наследственность, природная среда и социальное окружение (Котышева, 2007). ВМГВ могут быть как унаследованными, так и являться результатом случайного отклонения в гомеостазе эмбрионального развития вследствие тератогенного повреждения клеток или патологического феномена, обусловленного мутацией (Бочков и др., 2002).

Превалирующая роль наследственности доказана для ряда признаков дисморфизма: многие признаки краниофасциальной области (лица и черепа) ребенка отражают соответствующие признаки у матери (Saksena et al., 1989);

ладонные складки встречаются у детей и их родственников (Tay, 1979); ямки на губе – это аутосомно-доминантный признак с различной пенетрантностью (Zarandy et al., 2005), чашеобразные ушные раковины являются наследственно обусловленными (Gao et al., 2000), для витилиго (исчезновение пигмента меланина на отдельных участках кожи) показана генетическая гетерогенность и неполная пенетрантность (Chow et al., 2005; Passeron, Ortonne, 2005).

нарушается либо в результате унаследованных мутаций, либо в результате мутаций, возникших в клетках эмбриона под действием внешних факторов и в результате неблагоприятных стохастических сочетаний.

механизмы их возникновения. Так, короткая шея – результат внутриутробного уплощение тел позвонков и межпозвоночных дисков, деформированные уши – дисплазия хрящевой и соединительной ткани (Калмин, Калмина, 2000);

гипертелоризм глаз и телекант – нарушение скоординированного развития костей или ослабление сухожилия глаз (Ruban, Baggio, 2004); складчатый язык сопряжен с дисплазией слизистой оболочки и основы органа (Rioboo-Crespo et al., 2005);

раздвоение язычка, аномальная форма и рост зубов, центральная диастема – результат нарушения срастания отдельных частей лица в первые два месяца внутриутробного развития (Leifert, Jonas, 2003).

Возникновение ВМГВ связывают с периодом морфогенеза человека (Cohen, 1997). В клинической генетике и синдромологии малые аномалии развития, диагностический признак, свидетельствующий о высокой вероятности серьезных нарушений морфогенеза в виде врожденных пороков развития, требующих специальной диагностики и нередко последующих хирургических вмешательств.

У человека описано более двухсот информативных морфогенетических вариантов, хотя в клинической практике обычно используют не более 80-ти малых аномалий развития для диагностирования врожденных патологий. Более 70% всех малых аномалий развития располагаются в области головы, шеи и кистей рук (Cohen, 1982). Практическая значимость этих признаков заключается в диагностике трех аномалий и более, которые могут быть сопряжены с более серьезными патологиями. Каждый новорожденный с тремя и более малыми аномалиями развития имеет высокую вероятность (90%) серьезного врожденного порока развития сердца, почек или позвоночника (Солониченко и др., 1998).

Иногда наличие даже одного типа малых аномалий развития может быть информативно для диагностики: например, полителия (добавочные соски) часто свидетельствует о патологии мочевыделительной системы (Cohen, 1997).

Антонов О.В. и др. (2011) утверждают, что в клинической практике не всегда легко провести дифференциальную диагностику между врожденным дефектом, однозначно определив его как аномалию развития или как врожденный порок. Например, пороки развития мочевой системы (единственная почка, удвоенная почка, S-образная почка и др.) могут длительное время быть без нарушения функций почек, обнаруживаться случайно и расцениваться как врожденные аномалии развития мочевой системы. При случайном, бессимптомном выявлении этих фенотипических вариантов весьма высокой остается вероятность в будущем нарушения функций почек и мочевой системы в целом (Антонов, 2011).

Формирование ВМГВ под влиянием внешних факторов связано, в первую очередь, с генотоксическим эффектом - повреждающим действием на ДНК клеток, способных к делению. Тератогенное воздействие, в котором имеется и мутационная компонента, может быть реализовано в любых тканях плода, на ранних стадиях дифференциации тканей. Наиболее чувствительны к мутагенному действию герминативные клетки на всех стадиях гаметогенеза (Куценко, 2002).

Во время органогенеза могут происходить незначительные нарушения процессов размножения, миграции и дифференциации клеток плода (Nelson et al., 1989).

В качестве потенциальных тератогенов и мутагенов могут служить лекарственные препараты, употребляемые матерью во время первого триместра беременности, алкоголь, табак, наркотические вещества, производственные вредности и химические выбросы (Котышева, 2007).

Исследования влияния различных фармакологических препаратов на частоту появления ВМГВ убедительно доказывают чувствительность организма к тератогенному воздействию. Однако, разными авторами в эпидемиологическом исследовании по принципу «случай - контроль» не выявлено влияния курения матерей на число малых пороков признаков (Bailey et al., 1997; Mehes et al., 1990).

Тем не менее, в ряде работ показано, что табакокурение матери в возрасте более 35 лет может служить фактором риска ВМГВ (Seidman et al., 1990; Kallen, et al., 2005; Minnes et al., 2006).

Хорошо известно отрицательное влияние на пренатальный морфогенез потребления алкоголя во время беременности: в 1-м триместре беременности это может приводить к формированию незначительных дисморфических изменений ушей (Mines et al., 2006). При этом отмечается замедление процессов роста и развития плода, малые дисфункции центральной нервной системы (Hadi et al., 1987). Известны сочетания ВМГВ, характерные для алкогольного синдрома:

микроцефалия разной степени выраженности, выпуклый лоб, удлиненный и узкий затылок, гипотелоризм глаз, узкая глазная щель, гипоплазия верхней и нижней челюсти, длинный фильтр, ярко красная кайма верхней губы, широкий, седловидный нос, гипоплазия эмали и язычка, гипоплазия решетчатой и клиновидной костей (Stromland et al., 1999; Chaudhuri, 2000).

Развитие ВМГВ обусловлено действием тератогенов и мутагенов окружающей среды, что позволяет использовать их при изучении взаимодействий в системе «среда обитания – здоровье человека». В основе развития ВМГВ лежит либо действие мутантного гена, либо тератогенное влияние каких-либо факторов на ранних сроках эмбриогенеза, приводящее к изменению пролиферативной активности ткани и/или апоптоза и нарушению морфогенеза того или иного органа (Бочков и др., 1994, Котышева, 2007). Предположительно, такие изменения, возникающие при действии, в частности, нефтепродуктов на ранние этапы эмбриогенеза, могут привести к формированию ВМГВ. В настоящее время ВМГВ рассматривают как биомаркер неблагоприятного действия факторов окружающей среды на эмбриогенез. Показано, что ВМГВ может быть биомаркером врожденных пороков развития, в частности нарушений развития нервной системы, патологии других органов и систем. У детей с пятью и более ВМГВ выявлена предрасположенность к развитию экологически обусловленной патологии и снижению адаптационных возможностей организма (Котышева, 2007).

Впервые использование ВМГВ у детей для скрининга тератогенных факторов предложил американский ученый L.B. Holmes (1982). В России эти признаки были использованы для оценки мутагенного эффекта различных факторов в начале 90-х годов сотрудниками кафедры медицинской генетики Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова под руководством Н.П.

Бочкова. Результаты исследований позволили установить, что среднее число ВМГВ на одного ребенка оказалось минимальным в химически незагрязненных городах Плавск (Тульская область) и Новозыбков (Брянская область) – 1,84;

достоверно выше в городах со смешанным характером загрязнения окружающей среды (г. Москва) – 2,63-3,42 (Бочков, 1994; Котышева, 2007) и максимальное число ВМГВ установлено в г. Чапаевске Самарской области (городе с высоким уровнем загрязнения диоксинами, которые обладают доказанным мутагенным действием), –- 4,5 у мальчиков и 4,4 у девочек (Ревазова, 2001). В исследованиях Б.Г. Гинсбурга (1999) также имеются обоснованные данные, что на территориях с техногенным химическим загрязнением у детей наблюдается увеличение числа врожденных морфогенетических вариантов (Гинзбург, 1999).

Исследование, проведенное российскими учеными во Вьетнаме среди детей 3-8 лет, семьи которых проживают на территориях, загрязненных с 60-х годов диоксинами в результате применения американской армией в 1961-1972 гг.

сильнодействующего «Оранжевого агента», также показало чувствительность данного показателя к химическим факторам. Установлено, что больше половины детей (61%) имели 5-10 ВМГВ, у 3% отмечено более 10 ВМГВ, что явилось основанием для вывода о воздействии среды на эмбриогенетические процессы (Жученко и др., 2006).

Согласно Котышевой Е.Н. анализ ВМГВ у детей, проживающих в нескольких городах России, отличающихся друг от друга различным типом и уровнем техногенного загрязнения, позволяет рассматривать полученные результаты в нескольких аспектах:

1. Выявленные различия в распределении детей по числу ВМГВ и среднему их числу свидетельствуют о существовании региональных особенностей наружных морфогенетических изменений.

2. Региональные особенности ВМГВ, в первую очередь, обусловлены уровнем и характером техногенного загрязнения среды в изучаемых городах. В городах, имеющих на своей территории предприятия металлургической (Магнитогорск), химической (Новомосковск, Ярославль), нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (Ярославль), число ВМГВ выше, чем в городах, характеризующихся радиоактивным (а не химическим) загрязнением (Плавск, Новозыбков). Высокое число ВМГВ выявлено у детей, проживающих в Москве, где более 90% всех валовых выбросов обеспечивает автотранспорт (Национальный профиль…, 2003). Очевидно, химический фактор оказывает токсическое влияние, приводящее к увеличению частоты ВМГВ в популяции (Котышева, 2007).

Отсутствие влияния радиоактивности на частоту возникновения ВМГВ показано в популяционных исследованиях, проведенные в Калужской области (Гинзбург, 1999), Плавске и Новозыбкове (Субботина, 1994). В отношении химических поллютантов ситуация противоположная. Для доказательства роли химического загрязнения на частоту ВМГВ Е.Н. Котышевой проведено исследование на модели, в котором влияние случайных факторов было минимальным. В качестве модели выбран г. Магнитогорск (Челябинская область), на территории которого расположен металлургический комбинат. Результаты исследования показали, что химическое загрязнение атмосферы районов проживания влияет на процессы пренатального морфогенеза, изменяя число ВМГВ, встречающегося у одного ребенка и увеличивая их среднее число. Данный факт позволяет использовать оценку частот совокупности ВМГВ в экологогигиенических исследованиях (Котышева, 2007).

характеризующимися различным уровнем техногенного загрязнения (Москве, Ярославле, Новомосковске, Плавске, Новозыбкове и Чапаевске) показали, что чаще всего нарушения морфогенеза отмечались в краниофациальной области, в частности, в области глаз, а также на коже и туловище. Значительно реже выявлялись признаки, расположенные на нижних конечностях. Статистически значимых различий в соответствии с полом не выявлено (Бочков, 1994;

Субботина, 1994; Ревазова, 2001; Котышева, 2007).

Использование метода анализа показателей ВМГВ в эколого-генетическом мониторинге имеет ряд преимуществ. Описанные в данном разделе аномалии развития достаточно широко распространены; они не вызывают функциональных изменений в организме плода, не индуцируют его гибель и элиминацию; при этом большинство ВМГВ – это наружные признаки, их диагностика доступна и экономична по сравнению с диагностикой врожденных пороков развития (Субботина, 1994; Ревазова, 2001).

Таким образом, данный подход по изучению влияния различных химических факторов на организм в эмбриональном периоде возможно использовать и при оценке действия нефти и нефтепродуктов, которые характеризуются токсическим, эмбриотоксическим и генотоксическим действием, описанным в предыдущих разделах. Анализ литературы показал, что работы, посвященные изучению влияния загрязнения окружающей среды конкретно продуктами переработки и сжигания нефти на частоту врожденных морфогенетических вариантов, практически отсутствуют (Ревич, 2006), за исключением отдельных исследований, в частности, в г. Ярославль, на территории которого расположен нефтеперерабатывающий комбинат, и у детей, проживающих в близлежащих к нему районах, отмечен повышенный уровень частоты ВМГВ (Бочков и др., 1994; Субботина, 1994).

В связи с крайне тяжелой экологической ситуацией в Чеченской Республике и участившимися случаями рождения детей с различными аномалиями развития у родителей, проживающих на загрязненных нефтепродуктами территориях, возникла необходимость проведения соответствующих исследований в данном регионе (Джамбетова и др., 2011; Джамбетова и др., 2013).

1.4. Оценка полиморфизма генов для определения чувствительности В настоящее время весьма большой интерес представляет изучение ассоциации генетического полиморфизма с индивидуальной чувствительностью генома человека к действию мутагенных факторов окружающей среды (Сидорова и др., 2004; Ревазова и др., 2009; Волков и др., 2009; Georgiadis et al., 2005).

Предполагается, что потенциально экзогенные факторы наиболее заметно проявляют свое действие в отношении не всего населения, а только той его части, которая генетически может быть к этому предрасположена (Баранов и др., 2000;

2003; Беспалова и др., 2001; Баранов, 2004.; Спицын и др., 2005). Большая часть этих исследований посвящены изучению полиморфизма генов, кодирующих ферменты биотрансформации ксенобиотиков (Викторова, 2011), защитных систем репарации ДНК (Кочетова, 2011), контроля клеточного цикла и антиоксидативной защиты (Засухина, Кузьмина, 2007), которые, безусловно, являются показателями наследственной индивидуальной чувствительности.

В современной экологической генетике одним из важнейших направлений является изучение ассоциаций биологических маркеров - хромосомные аберрации, сестринские хроматидные обмены, микроядра, COMET-assay, мутации HPRT (hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase), возникающие в результате взаимодействия генотоксических факторов с генетическими маркерами чувствительности к действию факторов окружающей среды. Полиморфизм генов защитных систем выявляется и у здоровых доноров и ассоциируется с частотой хромосомных аберраций. Во всех типах клеток существуют специализированные системы антиоксидантных ферментов: супероксиддисмутазы, катализирующие реакцию дисмутации супероксид-аниона в кислород и перекись водорода;

каталазы, разлагающие перекись водорода; глутатионзависимые пероксидазы и трансферазы, удаляющие органические перекиси (Beckman, 1973; Beckman et al., 1973; Creagan et al, 1973; Tan et al, 1973; Wendel, 1987; Fridovich, 1989; Sakari et al., 2003).

Известно, что изменения белков системы репарации способны приводить к мутагенезу (Nemec et al., 2010). В популяциях мира даже у здоровых доноров были выявлены положительные ассоциации между хромосомными абберациями и аллелями генов системы репарации: в популяциях Норвегии (для аллелей: hOGG 326Cys, XRCC1 280His, XRCC1 399Gln, XRCC1 Arg194, XpD Lys751), Финляндии (XRCC1 Arg194, Arg280), Чехии (XpD Lys751), Словакии (XpD Lys751) и США (XpD 312Asn ), России (XRCC1 399Gln, XpD 751Gln, ADPRT ТС) (Минина, 2013).

Частота спонтанных хромосомных аберраций возрастала с увеличением числа копий минорных аллельных вариантов XpD* 2251G и XpD* 862A (р=0,025) (Сальникова, 2010).

При исследовании жителей г. Кемерово впервые была показана значимость гена ADPRT в формировании хромосомных нарушений у взрослых здоровых доноров в условиях спонтанного мутагенеза. Показатели хромосомного мутагенеза: доля аберрантных метафаз, доля аберраций на 100 клеток, аберраций хромосомного типа – были статистически значимо выше у носителей генотипа ТС гена ADPRT, по сравнению с генотипом ТТ (Минина и др., 2012).

Выявлено статистически значимое возрастание уровня хромосомных аберраций в зависимости от возраста (P 0,001). При этом отмечено, что у гомозигот Lys/ Lys по гену репарации XpD(751) и гомозигот C/ C или A/ A по гену XрC (IVS11) чаще встречались разрывы хроматидного типа в старшей возрастной группе (P0,05) (Kazimrov et al., 2009). Индивиды с аллелями генов репарации hOGG1 326Cys или XRCC1 399Gln имеют высокий риск хромосомных повреждений, а носители аллелей генов репарации XRCC1 194Trp или ERCC 751Gln имеют сниженный риск, статистически значимо возрастающий в младшей возрастной группе и у курящих (Skjelbred et al., 2007).

Tuimala с коллегами при исследовании связи хромосомных аберраций с полиморфизмом генов репарации XRCC1 (кодоны 194, 280, 399), XRCC3 ( кодон), и генов ферментов метаболизма ксенобиотиков: GSTM1, GSTT1, NAT2Jarno у 145 здоровых жителей Финляндии установили, что высокая частота разрывов хромосомного типа наблюдалась у доноров с генотипом GSTT1 null (в группе курящих) и у NAT2 медленных ацетиляторов (у некурящих) (Tuimala et al., 2004). Полиморфизм в генах репарации XpD/ERCC2 (Asp312Asn в 10 экзоне и Lys751Gln в 23 экзоне) приводит к возрастанию частоты хромосомных аберраций (Affatato et al., 2004).

Исследования ассоциации между генетическим полиморфизмом в генах репарации XpD (экзон 23 AC, K751Q), XрG (экзон 15 G C, D1104H), XрC (экзон 15 AC, K939Q), XRCC1 (экзон 10 GA, R399Q) и XRCC3 (экзон 7 C T, T241 M) и уровнем хромосомных аберраций показали, что частота хромосомных аберраций была значимо выше у доноров с генотипами XpD экзон 23 AA и AC (P = 0,028, ANOVA) (Vodicka et al., 2004) У лиц, находящихся в условиях производства под воздействием высоких концентраций полициклических ароматических углеводородов, работающих с органическими соединениями, этиленом оксида, трихлорэтаном, бензидином, бенз(а)пиреном выявлена асссоциативная связь между полиморфными вариантами гена глутатион S-трансферазы М1 (GSTM1) с уровнем ПАУ, экскретирующихся с мочой (Pan et al., 1998; Indulski et al., 2000; Rojas et al., 2000).

При обследовании 477 рабочих и служащих (контроль), работающих на нефтепромыслах севера Томской и Тюменской областей установлено повышение числа эпителиоцитов с микроядрами и уровня бенз(а)пирена в моче рабочих, занятых в процессах нефтедобычи. Особенно существенные изменения по регистрируемым показателям были у лиц, имеющих мутантные аллели Val гена цитохрома CYP1A1 (Ильинских и др., 2011). Анализ генотипа по генам биотрансформации ксенобиотиков GSTM1 и GSTT1 позволил установить, что большая часть рабочих-нефтяников с нулевым (делетированным) аллелем гена глутатион S-трансферазы М1 (GSTM1) имеет повышенный уровень лимфоцитов способствующим возрастанию числа клеток с цитогенетическими нарушениями у них, по-видимому, является не только мутагенная активность некоторых деятельности человека на нефтепромыслах севера Сибири (Ильинских и др., 2011).

Больший интерес представляет изучение полиморфизма генов в связи с нестабильностью генома у работников различных вредных производств. У рабочих коксового производства обнаружена связь между полиморфными вариантами генов детоксикации ксенобиотиков эпоксид-гидролазы (mEH), глутатион S-трансферазы Р1 (GSTP1) и М1 (GSTM1) и повышенной частотой микроядер и выявлен совместный эффект повышенной активности mEH и GSTM нулевого генотипа на частоту микроядер. Эти результаты показывают, что полиморфные варианты генов mEH, GSTP1 и GSTM1 могут являться маркерами генетической предрасположенности к генотоксическим эффектам воздействия ПАУ у работников данного производства (Yufei et al., 2004).

Отмечено повышение гемоглобиновых аддуктов при экспонировании высокими концентрациями акрилонитрила и 1,4-бутадиена у рабочих с нулевым генотипом по гену глутатион S-трансферазы Т1 (GSTT1) (Guofang et al., 2001;

Thier et al., 1999) Полиморфизм генов глутатион S-трасферазы М1 (GSTM1) и глутатион Sтрансферазы Т1 (GSTT1) является одним из факторов, влияющих на частоту обусловливает увеличение частоты аберраций хроматидного типа, а полная делеция по обоим генам - GSTM1 и GSTT1 ассоциируется с повышением частоты аберраций хромосомного типа. (Scarpato et al., 1997).

периферической крови у лиц, не подвергавшихся профессиональному влиянию генотоксических веществ (301 человек) и у рабочих, имевших профессиональный контакт (343 человек) показал, что носители генотипа GSTT1 0/0 имели более низкие частоты микроядер (отношение частот, 0,55 и 95% доверительный интервал 0.33–0.89) (Micheline, Raluca, 2006).

индуцируемых под воздействием содержащихся в воздухе бензола, бензина и других нефтепродуктов, выбрасываемых транспортными средствами, и полиморфизмом генов, кодирующих ключевые ферменты, участвующие в метаболизме бензола (CYP2E1, NQO1, GST и EPHX1) у 70 городских автоинспекторов, которые работают в центре города Болонья (Италия) и проводят ежедневно 6 часов на открытом воздухе и 40 добровольцев, которые работают в офисе и ежедневно 90% рабочего времени проводят в помещении в пригородной зоне, показал, что высокая активность фермента эпоксидгидролазы была связана с более низкой средней частотой микроядер. Мужчины с GSTM1-нуль-генотипом имели значительно более высокую частоту образования микроядер (Angelini et al., 2011).

постоянного взаимодействия с различными мутагенами, в том числе и нефтепродуктов, были выявлены генотоксические эффекты нефтехимических веществ, используемых в мастерских, однако не было найдено ассоциаций полиморфизмf генов GSTP1 с частотой микроядер и комет (Eshkoor et al., 2011).

Изучены ферменты, участвующие в метаболизме ксенобиотиков, а именно глутатион-S-трансферазы (GST), M1, T1, P1 и A1, с точки зрения их влияния на генотоксические эффекты (хромосомные аберрации и микроядра) в лимфоцитах периферической крови 72 здоровых курящих европейцев. Значительное увеличение частоты микроядер в клетках отмечалось только у курящих. Лица с индуцированные табачным дымом более чувствительны, чем носители «положительного» генотипа GSTM1 (Palma et al., 2007). Также рабочие, профессионально подвергающиеся воздействию генотоксических веществ и имеющие нуль-генотип GSTM1 и GSTT1, имеют значительно более высокую частоту хромосомных аберраций и микроядер (Kumar et al., 2011).

Анализ влияния полиморфизма генов глутатион S-трансферазы М (GSTM1), цитохрома (CYP2C9) и N-ацетил-трансферазы 2 (NAT2) на повреждение ДНК работников, контактирующих с фосфорорганическими пестицидами, показывает, что нулевой генотип GSTM1 и генотип NAT2 неактивного фермента ацетилирования с CYP2C9 *3/*3, а также нуль-генотип GSTM1 может приводить к повреждениям ДНК у рабочих (p0,005) (Singh et al., 2012).

Рабочие дорожного строительства, имеющие GSTM1 и GSTT1 нульгенотипы, более чувствительны к цитогенетическим повреждениям в лимфоцитах периферической крови и имеют повышенный профессиональный риск, независимо от возраста, пола, длительности воздействия компонентов горячего асфальто-бетона. Существует значительное влияние полиморфизма этих генов на цитогенетические биомаркеры, которые рассматриваются как ранние эффекты генотоксических канцерогенов (Kumar et al., 2011).

При исследовании подростков, подвергшихся длительному комплексному влиянию высоких доз природного радона и тяжелых металлов на местности обучения, была выявлена ассоциация между генотипами цитохрома 1А1 CYP1A и уровнем хромосомных аберраций. Установлено, что достоверно значимый высокий уровень хромосомных нарушений обнаружен у носителей хотя бы одной аллели CYP1A*1*2A (A2455G). Частота кольцевых хромосом была достоверно значимо повышена у обладателей генотипа CYP1A1 *1A*1A (T3801C). У лиц с генотипом CYP1A2*1A*1A была повышена частота встречаемости множественных хромосомных перестроек (Минина, Дружинин, 2009).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:

«Вакурин Алексей Александрович Хромосомная изменчивость и дифференциация близких таксонов мелких млекопитающих на примере представителей родов Cricetulus, Tscherskia и Ochotona 03.02.04 – зоология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель : д.б.н., с.н.с. Картавцева Ирина Васильевна Владивосток –...»

«Орлова Ольга Геннадьевна ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ С ПРОДУКТАМИ ГИДРОЛИЗА ИПРИТА Специальность 03.00.07 - микробиология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель : д.т.н. Медведева Н.Г. Научный консультант : к.б.н.Зайцева Т.Б. Санкт-Петербург ОГЛАВЛЕНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ.. Глава 1. Обзор литературы.....»

«Пильганчук Оксана Александровна ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НЕРКИ, ONCORHYNCHUS NERKA (WALBAUM), ПОЛУОСТРОВА КАМЧАТКА 03.02.07 – генетика Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель : кандидат биологических наук Н.Ю. Шпигальская Петропавловск-Камчатский – ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.....»

«СЕРГЕЕВА ЛЮДМИЛА ВАСИЛЬЕВНА ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ЗАКВАСОК ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЯСНОГО СЫРЬЯ И УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОЛУЧАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ Специальность 03.01.06 – биотехнология ( в том числе бионанотехнологии) Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель Доктор биологических наук, профессор Кадималиев Д.А. САРАНСК ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.....»

«Захаров Алексей Борисович Дендроиндикация загрязненности окружающей среды урбанизированных территорий на примере искусственных популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) Балахнинской низменности 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель :...»

«Никитенко Елена Викторовна МАКРОЗООБЕНТОС ВОДОЕМОВ ДОЛИНЫ ВОСТОЧНОГО МАНЫЧА 03.02.10 – гидробиология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель : доктор биологических наук, Щербина Георгий Харлампиевич Борок – 2014 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ГЛАВА 2. ФИЗИКО–ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ...»

«Вознийчук Ольга Петровна ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ НАСЕЛЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ПОЗВОНОЧНЫХ ЦЕНТРАЛЬНОГО АЛТАЯ 03.02.04 – зоология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Ю.С. Равкин Горно-Алтайск – ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ...»

«ПОПОВ АНАТОЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ ФАУНА И ЭКОЛОГИЯ ТАМНО – И ДЕНДРОБИОНТНЫХ ПИЛИЛЬЩИКОВ (HYMENOPTERA, SYMPHYTA) ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель : доктор биологических наук Н.Н. Винокуров Якутск – ОГЛАВЛЕНИЕ Введение. Глава 1. История исследований пилильщиков...»

«КОЗЛОВА Юлия Олеговна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРЕ- И ПОСТНАТАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ГРУППЫ СИНДРОМОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ МИКРОДЕЛЕЦИЕЙ 22q11.2 03.02.07 – генетика Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Т.В. Золотухина Москва 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования...»

«ЧУДНОВСКАЯ ГАЛИНА ВАЛЕРЬЕВНА БИОЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСЫ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ Специальность 03.02.08 – Экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант : Чхенкели Вера Александровна, доктор биологических наук, профессор Иркутск – СОДЕРЖАНИЕ Введение.. Глава 1. Обзор литературы по состоянию проблемы исследований ресурсов лекарственных растений.. 1.1...»

«НИЗКИЙ СЕРГЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ В АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ 03.02.14 – биологические ресурсы (биологические наук и) Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Благовещенск...»

«УДК 612.821.6; 612.825 НОВИКОВА Маргарита Робертовна РОЛЬ ОРБИТО-ФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ И ГИППОКАМПА В АДАПТИВНО-КОМПЕНСАТОРНЫХ ПРОЦЕССАХ ПРИ ПОРАЖЕНИИ СТВОЛА МОЗГА КРЫС Специальность 03.00.13 Физиология Биологические наук и Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научные руководители: Д.б.н., проф. В.П.Подачин Д.б.н. Е.В.Шарова Москва – СОДЕРЖАНИЕ: Стр. ОГЛАВЛЕНИЕ.. ВВЕДЕНИЕ.. ГЛАВА 1....»

«Баканев Сергей Викторович Динамика популяции камчатского краба (Paralithodes camtschaticus) в Баренцевом море (опыт моделирования) Специальность 03.00.18 – Гидробиология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель – доктор биологических наук, профессор А. В. Коросов Мурманск – 2009 Содержание Введение... Глава 1....»

«Бабоша Александр Валентинович МНОГОФАЗНЫЙ ХАРАКТЕР КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ЗАВИСИМОСТИ ДЕЙСТВИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ РАСТЕНИЙ И УСТОЙЧИВОСТЬ К ФИТОПАТОГЕНАМ Специальность 03. 01. 05 – Физиология и биохимия растений Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва – 2014 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Основные представления о природе...»

«Лыкшитова Людмила Станиславовна ЭКОЛОГО - БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ MALUS BACCATA (L ), ULMUS PUMILA (L ), SYRINGA VULGARIS( L. ) К ВОЗДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ 03.02.01 – ботаника (биологические науки) 03.02.08 – экология (биологические науки) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой...»

«Семёнов Михаил Александрович Экологические механизмы формирования экосистемного биоразнообразия при искусственном лесовосстановлении (на примере Цнинского лесного массива) Специальность 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени Кандидата биологических наук Научный руководитель : доктор биологических наук,...»

«Робенкова Татьяна Викторовна ПСИХОТИПОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ СТУДЕНТОВ КОЛЛЕДЖА 03.00.13 – физиология Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор В.Н. Васильев Томск - 2003 ОГЛАВЛЕНИЕ. ВВЕДЕНИЕ..7 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.. 1.1.Современный подход к проблеме адаптации студентов. 1.1.1. Роль стресса в...»







 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.