CC BY
52
Медицинские науки
79
УДК 579.6
АНАЛИЗ МИКРОЯДЕР КАК БИОМАРКЕРА СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА
Саидовa З. Х.., преподаватель Медицинского колледжа при Медицинском институте ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет», г. Грозный E-mail: [email protected]
Саидовa Ф. Х., студентка 3-го курса, специальность «лечебное дело»
Медицинского института ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет», г. Грозный
E-mail: [email protected]
В данной статье анализируется понятие «биомаркеры». Отмечено, что их анализ предоставляет прекрасную возможность для мониторинга отдельных лиц или групп населения, подверженных мутагенным, генотоксическим или тератогенным воздействиям, главным образом для оценки наличия микронуклеоген-ных клеток в эпителиальных тканях. Анализ микроядер может быть использован для эпидемиологических исследований, таких как воздействие образа жизни, профессионального воздействия, питания, развития хронических заболеваний, рак, старения и воздействия лекарств. Приведен анализ широко применяющихся во всем мире и широко используемых в последнее десятилетие микроядер буккальныхэпителиоцитов.
Ключевые слова: биомаркеры, микроядро, протрузии, слизистая оболочка, физические упражнения, эпителиальные клетки, ядерные абберации.
ANALYSIS OF MICRONUCLEI AS A BIOMARKER OF AN ORGANISMS STATE
Saidova Z. Kh., teacher of the Medical College at the Medical Institute Of the "Chechen state University", city of Grozny E-mail: [email protected]
Saidova F. Kh., 3rd year student, specialty "Medical care" Medical Institute of the Chechen state University, city of Grozny E-mail: [email protected]
This article analyzes the concept of "biomarkers". It was noted that their analysis provides an excellent opportunity to monitor individuals or groups exposed to mutagenic, genotoxic, or teratogenic effects, mainly to assess the presence of micronucleogenic cells in epithelial tissues. Microkernel analysis can be used for epidemiological studies such as lifestyle effects, occupational exposure, nutrition, the development of chronic diseases, cancer, aging, and drug exposure. The analysis of buccal epithelocyte micronuclei widely used throughout the world and widely used in the last decade is given.
Key words: biomarkers, micronucleus, protrusions, mucous membrane, physical exercises, epithelial cells, nuclear aberrations.
Микроядерный тест в буккальном эпителии ротовой полости появился сравнительно недавно (в 80-х годах ХХ века 1987)) и быстро стал
одним из самых широко используемых для оценки генетического гомеостаза организма, скрининга химических соединений и физических факторов на генотоксичность. Это обусловлено тем, что
микроядерный тест клеток слизистой оболочки ротовой полости достаточно быстр, легок, нетравматичен, экономически выгоден, позволяет проводить прижизненный скрининг обследуемых лиц неограниченное число раз, не требует специального оборудования для культивирования клеток (Калаев, 2004; Юрченко, 2005). И несмотря
на появление в последние десятилетия новых молекулярно-генетических методов, микроядерный тест не только не уступает своих позиций, но и продолжает активно применяться, расширяя сферу применения.
В ряде работ постулировалось влияние возраста на частоту ядерных аберраций в клетках эпи-телиоцитов человека, но единого мнения в этом вопросе не наблюдается. В одних работах авторы заключают, что возраст не влияет на процессы жизнедеятельности клеток ^екИаЬеу| Р. V., 2009]. Другие ученые, наоборот, подтверждают влияние возраста на цитогенетический статус. Результаты исследований отличаются противоречивостью. У трудоспособных взрослых доля микроядер в эпителиоцитах выше, чем у подростков 14-15 лет, что свидетельствует об возрастных изменениях в организме. БеИарра et а1. [2011] также подтвердили увеличение числа ядер с деструктивными изменения в зависимости от возраста. Другие, напротив, считают, что замедление пролифера-тивных процессов, наблюдающееся при увеличении возраста, приводит к снижению количества клеток с микроядрами. Отрицательную зависимость выявила Буторина с соавт. [2000] между частотой образования микроядер и возрастом детей (от 3 до 6 лет). Авторы связывают это с тем, что в младшем возрасте активно идет клеточное деление, обеспечивающее ростовые процессы, а делящиеся клетки сильнее подвержены действию мутагенных факторов. Таким образом, микроядерный тест буккального эпителия человека является весьма перспективным методом для применения при проведении фундаментальных и прикладных исследований.
Стандартизация методики проведения микроядерного теста (выбор оптимального красителя, способ взятия материала для исследования и приготовления микропрепаратов) и описания обнаруженных аномалий (установление строгого перечня регистрируемых нарушений), в соответствии с рекомендациями, даст возможность адекватно сравнивать и использовать результаты, полученные в разных лабораториях, устранить разночтения при их интерпретации. Несомненно, это приведет к расширению и углублению путей использования данного метода исследования, будет способствовать его внедрению в качестве рутинной процедуры в клинической практике, мониторинговых исследованиях состояния окружающей среды, оценке профессиональных рисков
и смежных областях науки, позволит выявить новые факторы, влияющие на цитогенетический статус человека.
Наличие микроядер (МЯ)и ядерных аномалий (NA) являются широко используемыми биомаркерами. Их анализ предоставляет прекрасную возможность для мониторинга отдельных лиц или групп населения, подверженных мутагенным, генотоксическим или тератогенным воздействиям, главным образом для оценки наличия микро-нуклеогенных клеток в эпителиальных тканях.
Кроме того, биомаркеры предлагают дополнительные показатели для возможной оценки хромосомной нестабильности и амплификации генов (протрузии), остановки цитокинеза из-за анеуплоидии (двуядерные клетки) и различных событий гибели клеток (кариорексисных и кари-опикнотических клеток).
Обнаружение микроядер также может быть использовано для описания эффектов генотоксич-ности, вызванной изменениями в образе жизни и/или как следствие приема добавок или лекарственных средств [Bonassi S., et al. 2011; Holland N., et al.2008].
Было описано, что выбор и количество потребляемых пищевых продуктов и добавок влияют на клеточные концентрации микроэлементов, которые необходимы либо в качестве субстратов (например, 5,10-метилентетрагидрофолата), либо в качестве кофакторов (например, Zn и Mg) в синтезе ДНК и репарации [Fenech M., Bonassi S., 2011]. Кроме того, было задокументировано, что даже небольшие различия в концентрации внутриклеточной фолиевой кислоты in vitro индуцируют выработку МЯ в той же степени, что и рентгеновские лучи при воздействии 20 сГр (~20-кратный годовой предел безопасного воздействия ионизирующего излучения) [Fenech MF, 2010].
С другой стороны, исследования в естественных условиях показали, что частота МЯ в лимфоцитах периферической крови (PBL) в значительной степени связана с диетическим потреблением и концентрациями фолата, витамина B12, рибофлавина, биотина, пантотената, бета-каротина, витамина E, ретинола и кальция. Дальнейший анализ показал, что как недостаток, так и избыток питательных микроэлементов могут быть вредными.
Что касается физической нагрузки, в различных исследованиях сообщалось о ее влиянии на выработку МЯ при физической нагрузке, а результаты варьируются от нулевых эффектов до
АНАЛИЗ МИКРОЯДЕР КАК БИОМАРКЕРА СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА
81
повышения значений частоты МЯ, связанного с умеренной физической нагрузкой или у людей, которые часто выполняют физические упражнения, к значительному увеличению частоты МЯ после тяжелых физических упражнений [Reichhold S. et al., 2008; Huang P et al., 2009].
Тест МЯ быстрый, простой, дешевый, минимально инвазивный и безболезненный. Кроме того, нет необходимости проводить процедуры получения клеточных культур [Torres-Bugarin O. et al., 2013]. Этот анализ проводится путем визуализации морфологии клеток под микроскопом на мазке, на котором они зафиксированы и окрашены.
Микроядра образуются во время метафазно-анафазной стадии митоза и могут проявляться в виде полных хромосом, которые обычно не учитываются в результате повреждения митотического аппарата (анеуплоидогенный эффект) или фрагментов хромосом без центромеры (кластогенное повреждение); в обоих случаях эти генетические материалы не могут быть включены в дочерние клетки, и их можно дифференцировать по размеру или присутствием центромеры.
Такие события могут происходить спонтанно; тем не менее, в присутствии определенных эндогенных или экзогенных факторов, они, по-видимому, усиливаются. Таким образом, наличие микроядер может быть использовано в качестве биомаркера влияния мутагенных и генотоксиче-ских агентов [Ramos-Remus C et al., 2007].
Присутствие микроядер может быть оценено во многих тканях с участием митотических клеток, например, эпителия шейки матки, мочевого пузыря, пищевода и слизистой оболочки бронхов, носа и щеки.
Действительно, присутствие микроядер использовали в качестве биомаркера генотоксично-сти у животных и сельскохозяйственных культур [Aires GM et al., 2011; Zavala-Aguirre JL et al., 2010; Gomez-Meda BC et al., 2006].
Микроядра обнаруживаются в клетках эпителиальных тканей, образующихся из базального слоя, где происходит деление клеток, и затем они мигрируют к поверхности в течение 5-14 дней.
Таким образом, эпителиальная ткань может отражать повреждения, произошедшие за этот период. Образцы могут быть получены путем осторожного соскоба ткани; затем их помещают на полированное предметное стекло, и с помощью другого предметного стекла делается мазок; по-
сле этого клетки сушат на воздухе и фиксируют 80 %-м этанолом или 80 %-м метанолом перед окрашиванием и, наконец, анализируют клетки от 500 до 4000 с помощью светового микроскопа.
Неоднократно, ротовая полость была предложена как зеркало, которое отражает здоровье человека, так как слизистая оболочка полости рта часто отражает течение болезни; кроме того, это первый контакт со многими загрязнителями, такими как табак или алкоголь, и его поражение также может указывать на системное состояние или побочные эффекты, вызванные применением химиотерапии или лучевой терапии [Squier CA, Kremer MJ., 2001].
Слизистая оболочка полости рта обеспечивает легкий доступ к отбору образцов с помощью минимально инвазивной и безболезненной методики; по этим причинам он хорошо переносится пациентами и является первой тканью-кандидатом для оценки цитотоксических и генотоксиче-ских эффектов.
Кроме того, слизистая оболочка полости рта является первой линией контакта с различными опасными агентами; он обеспечивает первый барьер против потенциальных канцерогенов и поэтому подвержен повреждению этими агентами до нарушения системного состояния. Этот эпителий обладает уникальным пролиферативным ответом, который позволяет клеточной популяции поддерживать постоянную скорость деления клеток; тем не менее, эта характеристика делает клетки склонными к повреждению ДНК, что является актуальным, поскольку, по оценкам, 90% всех видов рака происходят из эпителиальных клеток [Holland N. et al., 2008].
Клетки слизистой оболочки полости рта полезны для определения воздействия соединений не только потому, что они являются первой линией столкновения с рядом факторов окружающей среды, таких как табак и алкоголь, но также потому, что некоторые системные условия и методы лечения ограничивают скорость пролиферации эпителиальных клеток. Кроме того, важно подчеркнуть тот факт, что почти 60 % поверхности слизистой оболочки полости рта представляет собой стратифицированный некератинизиро-ванный эпителий, который позволяет клеткам в самом поверхностном слое сохранять свои ядра четко очерченными и почти интактными, что способствует абсорбции красителей и облегчает наблюдение и правильную идентификацию
морфологических характеристик ядер клеток с использованием микроскопа.
Более того, кератиноциты являются большими клетками с обильной цитоплазмой и их можно изучать без необходимости клеточной культуры, что делает этот тест простым и дешевым.
По всем этим причинам клетки, полученные из слизистой оболочки полости рта, можно использовать для мониторинга ранних генотокси-ческих событий, вызванных проглатыванием или вдыханием канцерогенов; способность выпол-
нять тестирование также делает его идеальным для изучения целых популяций с повышенным риском или подверженных цитотоксическому повреждению посредством обнаружения микроядер и протрузий. Анализ микроядер также может быть использован для эпидемиологических исследований, таких как воздействие образа жизни, профессионального воздействия, питания, развития хронических заболеваний, рак, старения и воздействия лекарств [ТоггеБ-Видапп О. еt а!., 2007].
ЛИТЕРАТУРА
1. КалаевВ. Н. Микроядерный тест буккального эпителия ротовой полости человека: проблемы, достижения, перспективы / В. Н. Калаев, В. Г. Артюхов, М. С. Нечаева //Цитология и генетика. 2014. № 48(6). Р. 62-80.
2. Оценка цитологического и цитогенетического статуса слизистых оболочек полости носа и рта у человека: Метод. рекомендации. Утверждены Председателем НС РАМН и МЗ и СР России по экологии человека и гигиене кружающей среды. М., 2005.
3. Сычева Л. П. Биологическое значение, критерии определения и препелы варьирования полного спектра кариологичсеких показателей при оценке цитогенетического статуса человека // Медицинская генетика. 2007. 6 (11). С. 3-11.
4. Юрченко В. В. Микроядерный тест на буккальных эпителиоцитах человека // Полиорганный микроядерный тест в эколого-гигиенических исследованиях / Под ред. Ю. А. Рахманина, Л. П. Сычевой. М.: Гениус, 2007. С. 312.
5. Юрченко В. В. Использование микроядерного теста на эпителии слизистой оболочки щеки человека /В. В. Юрченко, Е. К. Кривцова, М. А. Подольная, Ю. А. Ревазова, И. Е. Зыкова //Гигиена и санитария. 2008. № 6. С. 53-56.
6. BoffettaP., TrichopoulosD. Biomarkers in cancer epidemiology. In: Adami HO, Hunter D, Trichopoulos D, editors. Textbook of cancer epidemiology. New York: Oxford University Press; 2002. Р. 73-86.
7. Boffetta P. Molecular epidemiology. /Boffetta P. //J Intern Med. 2000. № 248. Р. 447-54.
8. RekhadeviP. V. Genotoxicity evaluation of human populations exposed to radio frequency radiation / Rekhadevi P. V., Sailaja N., Mahboob M. et al // Toxicol. Int. 2009. 16. № 1. P. 9-19.
9. Sarto F. The micronucleus assay in exfoliated cells of the human buccal mucosa /Sarto F., Finotto S., Giacomelli L., Mazzotti D., Tomanin R., Levis AG. //Mutagenesis. 1997. № 2(1). Р. 7-11.
10. Thomas P., Holland N., Bolognesi C., Kirsch-Volders M., Bonassi S., Zeiger E, et al. Buccal micronucleus cytome assay. Nat Protoc. 2009; 4:825-37.
11. Tolbert PE, Shy CM, Allen JW. Micronuclei and other nuclear anomalies in buccal smears: Methods development. Mutat Res. 1992; 271:69-77.
12. Tolbert PE, Shy CM, Allen JW. Micronuclei and other nuclear anomalies in buccal smears: A field test in snuff users. Am J Epidemiol. 1991; 134:840-50.
