МедмцмнскйЖ зкологмя
УДК 504.75.05:575.224.23
оценка генотоксического
_ •w ___ _
воздействия факторов окружающей среды на взрослое население промышленного города
А. П. Голощапов,
к.б.н., ст.научный сотрудник, Государственное автономное научное учреждение «Институт прикладных исследований» АН РБ, г. Стерлитамак, e-mail: apg1960@yandex.ru;
Г. Н. Раянова,
аспирант, Филиал ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Стерлитамак,
e-mail: rayanova_gn@mail.ru
С целью оценки генотоксического воздействия факторов окружающей среды проведено цитогенетическое обследование 113 условно здоровых жителей промышленного города г. Стерлитамака — крупного промышленного центра с развитой химической промышленностью. Результаты проведенного исследования свидетельствуют о существовании реальной мутагенной опасности факторов внешней среды в изученных регионах. Повышенная мутагенная нагрузка на человека выражается в возрастании уровня частот ХА, с изменением спектра распределения хромосомных повреждений.
To assess an influence of environmental factors a cytogenetic investigation of conditionally healthy 113 inhabitants of an industrial city of Sterlitamak — a large industrial centre with the developed chemical industry — was carried out. The findings indicate on existence of real mutagenic hazard of environmental factors in the studied regions. The raised mutagen stress on the human appears in ascending of level of frequencies chromosomal aberrations, with change of spectrum chromosomal damages distribution.
Ключевые слова: хромосомные аберрации, генотоксичность, мутагены.
Keywords: chromosomal aberrations, genotoxicity, mutagens.
Введение. В настоящее время при проведении эколого-генетических эпидемиологических исследований большое внимание уделяется изучению цитогенетических эффектов у человека, что позволяет оценивать влияние потенциально мутагенных воздействий окружающей среды. Одновременное воздействие широкого спектра техногенных факторов обуславливает актуальность генетического мониторинга популяций городских жителей, находящихся в неблагоприятных экологических условиях. Наиболее распространенным подходом для выявления кластогенов — факторов, приводящих к разрывам хромосом (мутациям), является сопоставление частоты цитогенетических нарушений в пространственно разделенных популяциях, подвергающихся неодинаковому по интенсивности воздействию [1—3]. Например, высокие уровни хромосомных аберраций (ХА), превышающие обобщенный контроль в 2—4 раза, выявляются у населения, проживающего в районах с радиационным загрязнением и в промышленных городах, особенно в городах с химическими предприятиями [2, 3]. Также показано, что количественный учет такого важного показателя цито-генетических нарушений в лимфоцитах периферической крови как число хромосомных аберра-
ций (ЧХА), позволяет сделать обоснованную оценку предрасположенности к злокачественным новообразованиям, поскольку данный параметр ассоциируется с повышенным риском развития рака [4, 5].
Согласно руководству по изучению генетических эффектов в популяциях человека Всемирной организации здравоохранения [1], в любом исследовании, при оценке уровней ХА в популяциях человека, обязательно наличие групп индивидов, потенциально подверженных мутагенным воздействиям, и соответствующих контрольных групп базисного контроля (репрезентативных выборок людей, живущих в экологически чистых районах).
С целью оценки генотоксического воздействия факторов окружающей среды проведено цитогенетическое обследование 113 условно здоровых жителей г. Стерлитамака — крупного промышленного центра с развитой химической промышленностью в период 1997—2006 гг. Стерлитамак — второй по величине индустриальный город Республики Башкортостан с населением 268 303 человек (2008 г.). На территории города располагаются крупнейшие промышленные предприятия химии и нефтехимии, энергетики и машиностроения, строительного комплекса и ряда других отраслей.
В качестве группы условного контроля (14 человек) использована выборка жителей Гафурийского района, считающегося одним из наиболее экологически благополучных в Республике
Башкортостан. Все доноры принимали участие в исследовании добровольно, не имели профессиональной вредности, на момент исследования были практически здоровы, не болели вирусными инфекциями, не принимали лекарственные препараты и не подвергались вакцинации и рентгенологическому обследованию на протяжении 3-х месяцев до взятия проб крови.
Для анализа ЧХА готовили препараты с использованием стандартного по-лумикрометода культивирования лимфоцитов в соответствии с общепринятыми методиками [6]. При определении объема выборки руководствовались стандартизированными принципами планирования исследований по учету хромосомных аберраций в культурах лимфоцитов периферической крови человека [7]: при средней частоте аберрантных клеток 1,19% необходимо проанализировать в общей сложности 2076 метафаз от 7—21 доноров (по 100—330 метафаз от каждого), а при 3% -ном уровне хромосомного мутагенеза — 808 метафаз от 7—14 доноров (по 60—130 метафаз), соответственно.
Статистическую обработку проводили с использованием программного пакета «Statistica for Windows 6,0». Сравнение групп осуществляли с помощью критериев Стьюдента, Фишера, непараметрических тестов Колмогорова— Смирнова, Краскала—Уоллиса.
Результаты и их обсуждение. Результаты исследования представлены в табл. 1. ЧХА в 100 клетках, установленное в группе сравнения, составило
Таблица 1
Среднее число хромосомных аббераций на 100 клеток и пределы вариации ЧХА у контрольных лиц и условно здоровых жителей г. Стерлитамака в разные годы исследования
Год Число обследованных Возраст (M ± m) Проанализировано метафаз Число аберраций на 100 клеток (M ± m) Пределы вариации ЧХА
1997 38 35,3 ± 1,6 4030 4,11 ± 0,19*** 0—12,0
2000 10 25,0 ± 3,6 930 3,57 ± 1,89 1—15
2002 51 40,7 ± 1,5 5100 4,70 ± 0,54** 0—10
2006 14 28,3 ± 1 ,8 2265 4,56 ± 0,35*** 2—9
Контроль 14 31,2 ± 1,7 2307 3,13 ± 0,35 1—6
Примечание. Достоверные различия с контролем *** (р < 0,001); ** (р < 0,01).
3,13 ± 0,35, что в 1,2—2,7 раза превышает референтные уровни спонтанного мутирования (2,02 ± 0,21% [3]; 2,49 ± ± 0,15% [8]).
Анализ ЧХА у контрольных доноров и в выборках условно здоровых жителей г. Стерлитамака в разные годы исследования (табл. 1) позволил выявить отсутствие достоверных различий по данному показателю между группой сравнения и взрослыми горожанами, обследованными в 2000 г. В ходе исследования установлены достоверные различия ЧХА между контрольной группой и условно здоровыми жителями г. Стерлитамака в 1997, 2002, 2006 гг. В данных выборках уровни ЧХА достоверно превышали значения контрольной группы от 1,14 до 1,5 раз.
Поскольку считается [9], что допустимое воздействие мутагенного фактора для химических загрязнений окружающей среды не должно повышать спонтанный уровень мутаций более чем на 1%, наблюдаемое в период исследования увеличение уровня ХА у жителей города в среднем на 1,1%, по сравнению с группой контроля, является тревожным фактом. Данный параметр превышает показатели базисных выборок на 1,8—2,2% [3, 8]. Указанное обстоятельство свидетельствует о том, что проживание в условиях города с развитой химической промышленностью является фактором риска нарушений состояния здоровья, не говоря уже о профессиональном контакте с мутагенными факторами.
В норме, при оценке фонового мутагенеза, в культурах лимфоцитов периферической крови [10] спонтанное распределение ХА соответствует распределению Пуассона: где 96,8% культур имеют 0—3% аберрантных клеток и только 3,2% культур имеют 4% и более аномальных метафаз. В ходе анализа распределения ХА в изученных выборках установлено, что мода распределения в группах условно здоровых горожан смещена в сторону возросшей доли аберрантных клеток, т.е. повышение уровня ХА в этих группах произошло в результате увеличения числа лиц, имеющих высокий уровень цитогенетической нестабильности — от 20,0 до 49,9%; в контрольной группе аналогичная доля составила 14,3% (табл. 2).
Для выяснения причинности наблюдаемых в той или иной популяции хромосомных нарушений важное значение имеет анализ качественного спектра регистрируемых аберраций [1]. Основанием этого является известный факт о специфичности классов образующихся аберраций в зависимости от характера действия и природы кластогенов. Так, мутации хромосом, индуцированных химическими факторами, как правило, являются аберрациями хрома-тидного типа (одиночные фрагменты). При воздействии ионизирующего облучения резко возрастает количество аберраций хромосомного типа (парные фрагменты и дицентрики) [1, 11 —13].
Таблица 2
Распределение условно здоровых жителей г. Стерлитамака в разные годы исследования по количеству хромосомных аббераций
Год п Диапазон % ХА Количество человек, имеющих
0—2% ХА 3—4% ХА 5—6% ХА 7—8% ХА 9—10% ХА >10% ХА
1997 38 1—7 7 (18,4%) 14 (36,8%) 12 (35,3%) 2 (5,3%) 3 (7,9%) 0 (0,0%)
2000 10 1—15 3 (30%) 5 (50%) 1 (10%) 0 (0,0%) 0 (0,0%) 1 (10%)
2002 51 0—10 10 (19,6%) 16 (31,4%) 15 (29,4%) 5 (9,8%) 5 (9,8%) 0 (0,0%)
2006 14 2—9 0 (0,0%) 7 (50,0%) 5 (35,7%) 1 (7,1%) 1 (7,1%) 0 (0,0%)
Контроль 1—6 3 (21,4%) 9 (64,3%) 2 (14,3%) 0 (0,0%) 0 (0,0%) 0 (0,0%)
Установлено, что ХА во всех изученных группах, в основном, представляли собой одиночные и парные фрагменты (табл. 3). Выявлено увеличение количества одиночных фрагментов во всех выборках условно здоровых жителей г. Стерлитамака, независимо от года исследования. Уровень одиночных фрагментов в данных группах в 2 раза выше, чем в контроле.
Согласно данным табл. 3 ХА представляли собой, в основном, одиночные и парные фрагменты. В контрольной группе на долю этих повреждений приходилось 97,26% ХА, в группах условно здоровых жителей г.Стерлитамака они составили от 99,4 до 100%. Соотношения ХА хроматидного и хромосомного типа (парные фрагменты) в группе жителей г. Стерлитамака варьировали от 1 : 3,1 до 1 : 3,9; при спонтанном (фоновом) мутагенезе данное соотношение равно 2 : 1 [12].
Таким образом, анализ
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.