ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2015, № 3, с. 331-336
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ =
УДК 504.75.05;575.1/2:574.2;576.6;576.33
БУККАЛЬНЫЙ ЭПИТЕЛИЙ КАК ИНДИКАТОР СОСТОЯНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
© 2015 г. А. В. Корсаков*, А. В. Яблоков**, В. П. Трошин***, В. П. Михалев****
*Брянский государственный технический университет, 241035 Брянск, бул. 50-летия Октября, 7 **Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, 119334 Москва, ул. Вавилова, 26 ***Брянский патолого-анатомический институт, 241033 Брянск, просп. Ст. Димитрова, 86 ****Брянский государственный университет им. акад. И.Г. Петровского, 241036 Брянск, ул. Бежицкая, 14 E-mail: korsakov_anton@mail.ru Поступила в редакцию 03.02.2014 г.
Рассмотрена возможность применения микроядерного теста в буккальном эпителии при сравнении химического, радиационного и сочетанного радиационно-химического загрязнения среды. При со-четанном влиянии химического и радиационного фактора обнаружено возможное проявление как аддитивных эффектов, так и синергизма и ингибирования. Отмечено, что цитогенетические характеристики буккального эпителия могут использоваться как "биологический дозиметр" суммарного уровня загрязнения окружающей среды.
DOI: 10.7868/S0002332915030042
Состояние окружающей природной среды обычно оценивается по наличию тех или иных физических, химических и биологических загрязнителей. По официальным оценкам (Государственный..., 2013) 57% городского населения России проживает в условиях высокого и очень высокого уровня загрязнения атмосферного воздуха. По-видимому, эти оценки не вполне корректны, так как с помощью экологического мониторинга определяют лишь несколько десятков из нескольких сотен веществ-загрязнителей, регулярно и в больших количествах выбрасываемых в атмосферу (бенз(а)пирен, формальдегид, фенол, оксид и диоксид азота, фтористый и хлористый водород, этилбензол, сероводород, сероуглерод, взвешенные вещества и др.). В питьевой воде из сотен веществ учитываются лишь нефтепродукты, некоторые тяжелые металлы, хлорор-ганические пестициды, нитриты, фосфаты, сульфаты и др. При этом при стандартном мониторинге рассматриваются порой не самые токсичные поллютанты (Рахманин и др., 2007). В окружающую среду в результате испытаний атомного оружия, аварий на атомных электростанциях и работы промышленных предприятий выбрасываются десятки долгоживущих антропогенных радионуклидов — источников опасных а- и Р-ча-стиц и квантов (плутоний, йод, цезий, стронций, америций, криптон, тритий, радиоуглерод и др.). Мониторинг радиоактивного загрязнения ведет-
ся обычно лишь по 137Cs (Онищенко, 2007; Изра-эль, Богдевич, 2009).
С учетом большого и постоянно растущего числа ксенобиотиков задача мониторинга всех поллютантов становится практически неразрешимой. В качестве объективного показателя суммарного загрязнения окружающей среды может рассматриваться уровень экологически зависимой заболеваемости населения (Яблоков, 2004; Корсаков и др., 2012а). Но, поскольку эти заболевания (кроме некоторых респираторных и аллергий) обычно имеют латентный период по отношению к влиянию ксенобиотика, важно иметь какие-то индикаторы комплексного влияния загрязнения окружающей среды до роста заболеваемости. К известным индикаторам относятся уровень хромосомных аберраций (Бочков, Чеботарев, 1989 и др.) и цитогенетические изменения (в том числе частота встречаемости микроядер) эпителия ротовой полости — буккального эпителия (БЭ) (Schmid, 1975; Stich et al, 1981; Арутюнян и др., 1990; Tolbert et al., 1991 и др.).
В Брянской обл. есть территории с интенсивным радиационным загрязнением после Чернобыльской катастрофы (до 2997 кБк/м2 по 137Cs и 42.5 кБк/м2 по 90Sr) (Средние..., 2002; Пивоваров, Михалев, 2004), а также территории сочетанных радиационно-химических воздействий (Михалев, 2001; Корсаков и др., 2012а, б).
Таблица 1. Характеристика химического и радиационного загрязнения на четырех обследованных территориях Брянской обл. за 2000—2009 гг. (Средние..., 2002; Пивоваров, Михалев, 2004; Города..., 2010)
Фактор экологического неблагополучия пос. Клетня г. Дятьково пос. Творишино г. Новозыбков
Выбросы газообразных токсикантов, т/год 35.3 13367.2 33.5 988
летучие органические соединения 1.1 489.9 2.5 143.2
N0, 10.5 5358.9 14.2 423.5
802 11 2837.2 0 102.1
СО 12.7 4681.2 16.8 421.3
Средние токсические нагрузки, кг/чел. в год* 1.7 171.1 2.7 26.2
летучие органические соединения 0.1 6.3 0.2 5.3
N0, 0.5 68.6 1.1 8.4
802 0.5 36.3 0 4.1
СО 0.6 59.9 1.4 8.4
Плотность загрязнения в 2001 г., кБк/м2 (Ки/км2)
137С8 10.73 29.6 383.3 504.3
(0.29) (0.8) (10.36) (13.63)
90Яг 1.37 1.48 9.25 17.39
(0.0037) (0.04) (0.25) (0.47)
* Удельная величина валовых газообразных выбросов определена путем пересчета данных официальной паспортизации предприятий Брянской обл. (Города., 2010) на число жителей данной административной территории.
Цель работы — рассмотреть возможность применения микроядерного теста в БЭ при сравнении химического, радиационного и сочетанного радиационно-химического загрязнения среды.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Оценка цитогенетического статуса в БЭ проводилась в 2010—2011 гг. у 242 детей 7—9 лет. Было обследовано 123 мальчика и 119 девочек, постоянно проживающих в Брянской обл. — в пос. Клетня (59 человек), г. Дятьково (69), пос. Творишино (42) и г. Новозыбкове (72), существенно различающихся по особенностям загрязнения территорий (табл. 1 и 2).
Территория г. Новозыбкова находится на первом месте по радиационному и на втором месте по химическому загрязнению. Территория г. Дять-ково характеризуется наиболее высоким (выше в 13—399 раз) уровнем химического загрязнения относительно других территорий, а территория пос. Творишино — высоким уровнем радиационного загрязнения (лишь немного меньшим, чем в г. Новозыбкове).
По большинству показателей территория пос. Клетня в десятки (по некоторым поллютан-там в сотни) раз менее загрязненная, чем три другие. Исключение составляет диоксид серы, уровень которого ниже в пос. Творишино. По сумме показателей химического и радиационного за-
грязнения территория пос. Клетня принята за условно чистую (контрольную).
Отбор проб БЭ проводился деревянным стерильным шпателем. Анализировалось 500—1500 клеток БЭ от каждого ребенка. Полученные частоты встречаемости пересчитывались на 1000 клеток (окончательный результат выражен в промилле). Всего с помощью светового микроскопа (Nikon, Япония) при ув. х1000 (рисунок) проанализировано 237 000 клеток.
Высушенный на воздухе мазок на предметном стекле окрашивался методом Лейшмана (Корсаков и др., 20126) (смесь азура-1, метиленового синего и желтого водорастворимого эозина) в течение 3—4 мин. Фиксатор сливали, мазок промывали проточной водопроводной водой при рН 6.5—7 (вода другой реакции приводит к плохой окраске препарата).
В исследовании участвовали дети, постоянно проживающие на данной территории и не имеющие противопоказаний, которые могли повлиять на частоту цитогенетических нарушений (без воспалительных вирусных инфекций и простудных заболеваний; без кариеса, стоматита и других воспалительных процессов в ротовой полости).
Статистический анализ полученных данных проводился с использованием средств пакета Microsoft Excel. В качестве среднего значения использовано выборочное среднее. Для проверки
БУККАЛЬНЫИ ЭПИТЕЛИИ КАК ИНДИКАТОР СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
333
Таблица 2. Частота цитогенетических нарушений и показатели пролиферации и деструкции ядра в буккальном эпителии мальчиков и девочек 7—9 лет, проживающих в разных экологических условиях в Брянской обл. (хср ± т, на 1000 клеток, %е)
Показатель, % пос. Клетня г. Дятьково пос. Творишино г. Новозыбков
(п = 59) (п = 69) (п = 42) (п = 72)
КМЯ ПРФ
Цитогенетические нарушения 0.02 ± 0.02 1.47 ± 0.67* 0.18 ± 0.08
0.04 ± 0.03 0.31 ± 0.09** 0.29 ± 0.12*
0.04 ± 0.03 0.13 ± 0.06
Пролиферация
ДК 6.84 ± 0.79 9.6 ± 1.2 9.37 ± 1.26 12.84 ± 1.37***
КЯ > 2 0.15 ± 0.06 0.16 ± 0.06 0.08 ± 0.04 0.23 ± 0.09
ДЯ 0.04 ± 0.04 0.36 ± 0.09*** 0.76 ± 0.29* 0.12 ± 0.07
Деструкция
КП 1.79 ± 0.37 5.73 ± 1.05*** 4.19 ± 0.67** 11.66 ± 2.21***
КР 0.15 ± 0.08 0.27 ± 0.14 0.12 ± 0.06 0.74 ± 0.31*
КЛ 7.08 ± 1.98 10.51 ± 1.39 9.19 ± 1.54 28.58 ± 3.21***
Примечание. хср — среднее значение величины нарушения, т — ошибка среднеарифметического значения величины, п — число обследованных детей, КМЯ — клетки с микроядрами, ПРФ — протрузии разных форм, ДК — двуядерные клетки, КЯ > 2 — клетки с более чем двумя ядрами, ДЯ — двойное ядро, КП — кариопикноз, КР — кариорескис, КЛ — кариолизис. * Различия с контролемр < 0.05. ** Различия с контролемр < 0.01. *** Различия с контролемр < 0.001.
статистической значимости отклонений использован ¿-критерий Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Территория с сочетанным радиационно-хими-ческим загрязнением (г. Новозыбков) отличается от контрольной по четырем показателям: по ка-риопикнозу (КП) в 6.5 раза (р < 0.001), по карио-рексису (КР) в 4.9 раза (р < 0.05), по кариолизису (КЛ) в 4 раза (р < 0.001) и по двуядерным клеткам (ДК) в 1.9 раза (р < 0.001). Эта территория особенно выделяется среди других по высокой частоте встречаемости клеток с деструкцией ядра — КП, КР и КЛ. Показатели КП и КЛ здесь достоверно (р < 0.001) превышают аналогичные показатели не только контрольной группы (в 5.3 раза), но и территорий радиационного (в 3 раза) и химического (в 2.4 раза) загрязнения окружающей среды.
Территория с наибольшим уровнем химического загрязнения (г. Дятьково) отличается от контрольной по четырем показателям: по клеткам с микроядрами (КМЯ) в 73.5 раза (р < 0.05), по двойному ядру (ДЯ) в 9 раз (р < 0.001), по про-трузиям разных форм (ПРФ) в 7.8 раза (р < 0.01) и по КП в 3.2 раза (р < 0.001). На этой территории число КМЯ в 8.2 раза больше, чем в пос. Твори-шино, и в 36.7 раза больше, чем в г. Новозыбкове.
Территория в основном с радиационным загрязнением (пос. Творишино) статистически достоверно отличается от контрольной по трем по-
казателям: по ДЯ в 19 раз (р < 0.05), по ПРФ в 7.3 раза (р < 0.05) и по КП в 2.3 раза (р < 0.01). На этой те
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.