научная статья по теме МУТАГЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТА РАКЕТНОГО ТОПЛИВА НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА НА КРЫС РАЗНОГО ВОЗРАСТА Биология

Текст научной статьи на тему «МУТАГЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТА РАКЕТНОГО ТОПЛИВА НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА НА КРЫС РАЗНОГО ВОЗРАСТА»

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.

Показать целиком