ГЕНЕТИКА, 2007, том 43, № 6, с. 742-746
^ ОБЩАЯ ^^^^^^^^^^^^^^^^
ГЕНЕТИКА
УДК 575.224.23:599.323.4
МУТАГЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТА РАКЕТНОГО ТОПЛИВА НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА НА КРЫС РАЗНОГО ВОЗРАСТА
© 2007 г. С. Ж. Колумбаева, Т. М. Шалахметова, Д. А. Бегимбетова, Р. И. Берсимбаев, А. М. Калимагамбетов
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы 050038; факс: (73272)47-26-09; e-mail: Shalakhmetova_T@kazsu.kz Поступила в редакцию 23.05.2005 г. Окончательный вариант получен 05.06.2006 г.
Изучено мутагенное действие несимметричного диметилгидразина (НДМГ) на животных разных возрастных групп при остром и подостром воздействии и исследовано протекторное действие препарата из кермека Гмелина. Установлен генотоксический эффект НДМГ, степень которого зависела от дозы и продолжительности воздействия. Исследуемый фитопрепарат, не проявив мутагенного и токсического эффекта, в условиях сочетанного применения с ксенобиотиком оказывал протекторное действие.
Оценка генетических и токсических последствий влияния загрязнителей окружающей среды на живые организмы является одной из актуальных проблем современности. Одним из опасных загрязнителей природных экосистем является ракетное топливо, в состав которого входит высокотоксичное соединение несимметричный диме-тилгидразин (НДМГ). Проблема загрязнения окружающей среды ракетным топливом и его компонентами приобретает особую остроту и для Казахстана, территории которого в сотни тысяч квадратных километров испытывают воздействие ракетно-космической деятельности полигонов Байконур, Капустин Яр, Азгир и других [1].
Результаты российских и казахстанских комплексных экспедиционных работ, проводимых на местах падения остаточных частей космических ракет, свидетельствуют о наличии одного из основных компонентов ракетного топлива НДМГ и продуктов его окисления в почве, воде и растениях в концентрациях, превышающих предельно допустимый уровень в десятки и сотни раз [1]. Накопление в окружающей среде компонентов ракетного топлива в результате обычных и аварийных запусков ракет-носителей и хроническое воздействие на животный организм могут вызвать серьезные биохимические, генетические и морфофизиологические изменения. Однако в связи с тем, что данная проблема долгое время была закрытой для научной общественности, в литературе практически отсутствуют сведения о токсическом, генотоксическом и канцерогенном действии НДМГ на живые организмы [2-8]. Также отсутствует информация о действии данного ксенобиотика на организмы в онтогенезе.
В связи с увеличением числа токсических и мутагенных факторов в окружающей среде остро стоит проблема поиска средств, защищающих организмы от их воздействия и активирующих защитные силы организма [9-12]. К таким веществам следует отнести в первую очередь витамины, пигменты, аминокислоты, фенолы и полифенолы. Все эти соединения в различных концентрациях присутствуют в овощах, фруктах, травах. Одним из перспективных растений для производства ценных фитопрепаратов является кермек Гмелина ^шотит Gmelinii), содержащий до 40% фла-воноидов и витамин С. Ранее было установлено противовоспалительное действие препарата, полученного из корней и корневищ данного растения. Однако, учитывая высокое содержание полифенолов в его составе, можно предположить наличие у фитопрепарата антиоксидантных свойств, обусловливающих протекторное действие.
В связи с вышеизложенным целью настоящей работы явилось изучение мутагенного действия НДМГ на крыс разного возраста и исследование протекторных свойств препарата, полученного из корней кермека Гмелина.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В эксперименте было использовано 165 белых беспородных крыс-самцов в возрасте 1, 6, 12 мес, разделенных на 33 группы по 5 крыс в каждой: 1-111 группы - интактные животные трех возрастных групп; VII-IX, Х-Х11 группы - животные трех возрастных групп, получавшие в течение 1 ч однократно (острое воздействие) ингаляционным путем НДМГ в концентрациях 205, 410
Таблица 1. Частота и спектр структурных нарушений хромосом, индуцированных в клетках костного мозга крыс разного возраста при однократном воздействии НДМГ и препарата из кермека Гмелина
Число хромосомных аберраций
Вариант Возраст, Всего изучено Частота аберрантных на 100 метафазных клеток
опыта мес клеток клеток (М ± т), % всего хромосомного хроматидного
аберраций типа типа
Контроль 1 1024 1.37 ± 0.36 1.46 ± 0.37 0.58 ± 0.24 0.88 ± 0.29
6 995 1.31 ± 0.36 1.51 ± 0.39 0.50 ± 0.22 1.01 ± 0.32
12 1034 1.45 ± 0.37 1.84 ± 0.42 0.77 ± 0.27 1.07 ± 0.32
1 985 1.22 ± 0.35 1.22 ± 0.35 0.41 ± 0.20 0.81 ± 0.29
Фитопрепарат 6 1000 1.40 ± 0.37 1.50 ± 0.38 0.40 ± 0.20 1.10 ± 0.33
12 1010 1.48 ± 0.38 1.78 ± 0.42 0.69 ± 0.26 1.09 ± 0.33
НДМГ 1 1022 1.37 ± 0.36 1.76 ± 0.41 0.59 ± 0.24 1.17 ± 0.34
205 мг/м3 6 1023 1.47 ± 0.38 1.86 ± 0.42 0.68 ± 0.26 1.18 ± 0.34
12 1001 1.80 ± 0.42 2.20 ± 0.46 0.80 ± 0.28 1.40 ± 0.37
410 мг/м3 1 1054 1.71 ± 0.40 2.09 ± 0.44 0.66 ± 0.25 1.42 ± 0.36
6 1083 1.66 ± 0.39 2.03 ± 0.43 0.74 ± 0.26 1.29 ± 0.34
12 1052 1.90 ± 0.42 2.47 ± 0.48 0.85 ± 0.28 1.62 ± 0.39
1028 мг/м3 1 992 2.22 ± 0.47 2.92 ± 0.53 0.91 ± 0.30 2.01 ± 0.45
6 1049 2.19 ± 0.45 3.05 ± 0.53* 0.86 ± 0.29 2.19 ± 0.45
12 1019 2.35 ± 0.47 3.53 ± 0.58* 0.98 ± 0.31 2.55 ± 0.49*
* Р < 0.05 в сравнении с контрольными значениями.
и 1028 мг/м3 соответственно; XШ-XV, XVI-XVШ, Х1Х-ХХ1 группы - животные трех возрастных групп, получавшие многократно в течение 1 ч 10 дней (подострое воздействие) ингаляционным путем НДМГ в концентрации 205, 410 и 1028 мг/м3; ХХП-ХХГУ - животные трех возрастных групп, получавшие препарат из корней кермека Гмелина однократно в дозе 200 мг/кг; XXV-XXVП - животные трех возрастных групп, получавшие однократно фитопрепарат и НДМГ в концентрации 1028 мг/м3; ХХ^П-ХХХ - животные трех возрастных групп, получавшие многократно в течение 10 дней фитопрепарат в дозе 200 мг/кг; ХХХ1-ХХХШ - животные трех возрастных групп, получавшие многократно фитопрепарат и НДМГ в тех же концентрациях и условиях.
Дозировка НДМГ была выбрана исходя из имеющихся сведений о ЛД50 = 620 мг/м3 (для крыс), ПДК для воздуха = 1 мкг/м3 НДМГ (для человека (ЕРА)), ПДК для воды НДМГ = 0.02 мл/л [13, 14]. Острое и подострое ингаляционное воздействие НДМГ осуществляли в специальном герметичном боксе. Объем бокса составлял 59 л, в который помещали животных на 1 ч ежедневно.
Забой подопытных животных производили под нембуталовым наркозом, извлекали костный мозг из бедренной кости и готовили цитологические препараты по общепринятой методике [15]. Препараты окрашивали азур-эозином по Рома-
новскому-Гимза. Цитогенетический анализ осуществляли с помощью метафазного метода, определяли общую частоту и спектр хромосомных аберраций. Окрашенные препараты изучали и фотографировали с помощью светового микроскопа МБИ-15. Статистическую обработку результатов наблюдений проводили с помощью ¿-критерия Стьюдента [16].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты цитогенетического изучения общего уровня и спектра хромосомных аберраций в клетках костного мозга крыс разных возрастных групп, подвергнутых острому воздействию НД-Мг, представлены в табл. 1.
НДМГ в концентрациях 205 и 410 мг/м3 при остром ингаляционном воздействии индуцировал в клетках костного мозга крыс хромосомные аберрации, частота которых превышала спонтанный уровень в контроле, однако это превышение было статистически незначимым. Достоверной разницы между общей частотой структурных повреждений хромосом у животных различных возрастных групп (1, 6 и 12 мес) не наблюдалось. Повышение концентрации НДМГ до 1028 мг/м3 приводило к достоверному увеличению уровня структурных хромосомных нарушений у животных половозрелого возраста. Спектр хромосом-
Таблица 2. Частота и спектр структурных нарушений хромосом, индуцированных в клетках костного мозга крыс разного возраста при многократном воздействии НДМГ и препарата из кермека Гмелина
Вариант Возраст, Всего изучено Частота аберрантных клеток (М ± т), % Число хромосомных аберраций на 100 метафазных клеток
опыта мес клеток всего аберраций хромосомного типа хроматидного типа
Контроль 1 1024 1.37 ± 0.36 1.46 ± 0.37 0.58 ± 0.24 0.88 ± 0.29
6 995 1.31 ± 0.36 1.51 ± 0.39 0.50 ± 0.22 1.01 ± 0.32
12 1034 1.45 ± 0.37 1.84 ± 0.42 0.77 ± 0.27 1.07 ± 0.32
1 1008 1.29 ± 0.36 1.29 ± 0.36 0.50 ± 0.22 0.79 ± 0.28
Фитопрепарат 6 1024 1.37 ± 0.36 1.37 ± 0.36 0.39 ± 0.19 0.98 ± 0.31
12 1022 1.47 ± 0.38 1.66 ± 0.40 0.68 ± 0.26 0.98 ± 0.31
НДМГ 1 1049 1.91 ± 0.42 2.19 ± 0.45 0.67 ± 0.25 1.52 ± 0.38
205 мг/м3 6 1059 1.89 ± 0.42 2.17 ± 0.45 0.85 ± 0.28 1.32 ± 0.35
12 1022 2.84 ± 0.52 3.13 ± 0.54 1.08 ± 0.32 2.05 ± 0.44
410 мг/м3 1 1064 2.54 ± 0.48 3.20 ± 0.54* 0.94 ± 0.30 2.26 ± 0.46*
6 1097 2.47 ± 0.47 2.92 ± 0.51 1.00 ± 0.30 1.92 ± 0.41
12 1043 3.36 ± 0.56* 4.12 ± 0.61* 1.15 ± 0.33 2.97 ± 0.53*
1028 мг/м3 1 1065 3.57 ± 0.57* 3.94 ± 0.60** 0.94 ± 0.30 3.00 ± 0.52**
6 1053 3.23 ± 0.54* 3.61 ± 0.57* 1.14 ± 0.33 2.47 ± 0.48*
12 916 4.48 ± 0.68** 5.24 ± 0.73** 1.31 ± 0.38 3.93 ± 0.64**
* Р < 0.05, ** Р < 0.01 в сравнении с контрольными значениями.
ных аберраций был представлен всеми типами, однако увеличение общего уровня индуцированных структурных мутаций в клетках костного мозга крыс происходило главным образом за счет увеличения нарушений хроматидного типа.
В спектре индуцированных НДМГ структурных мутаций были выявлены перестройки как хромосомного, так и хроматидного типов. Структурные мутации хромосомного типа были представлены парными концевыми делециями и единичными центрическими кольцами, а хроматидного типа - одиночными фрагментами.
Результаты цитогенетического анализа общей частоты и спектра структурных нарушений хромосом, индуцированных различными дозами НДМГ при подостром воздействии, представлены в табл. 2. Несимметричный диметилгидразин в концентрациях 410 и 1028 мг/м3 как у молодых, так и половозрелых особей увеличивал общую частоту аберрантных клеток и количество хромосомных аберраций на 100 метафазных клеток по сравнению с интактными животными. Однако
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.