CC BY
26
Е
ЧЕРНИЧЕНКО 1.О., ДУМАНСЬКИЙ Ю.Д., БАЛЕНКО Н.В., СОВЕРТКОВА Л.С., БАБ1Й В.Ф., КОНДРАТЕНКО О.е., ЛИТВИЧЕНКО О.М., СЕРДЮК е.А., Н1К1Т1НА Н.Г. ДУ «1нститут громадського здоров'я iM. О.М. Марзеева НАМН УкраТни», м. Кшв, УкраТна
УДК 613.648.2 : 537.531 : 547.414 : 576.385.5 ^^40Bi слова: штрозамши, електромагштш поля про-мисловоУ частоти (50 Гц), поеднана дiя, щури, генотоксичнiсть, мшро-ядра, кiстковий мозок.
кологiчна ситуащя, що сфор-мувалася нинi, характеризу-еться глобальним забруднен-ням довкiлля комплексом хiмiчних i фiзичних патогенiв антропогенного походження та Ухым стабiльним впливом на здоров'я населення.
До складу комплексу належать, зокрема, електромаг-шты поля низькочастотного дiапазону (НЧ ЕМП), у тому чист промисловоУ частоти (50 Гц), та канцерогены спо-луки класу ытрозам^в (НА). Небезпека останых пов'язана з легкiстю синтезу не тшьки екзогенно, айв органiзмi живих ютот, включаючи люди-ну, iз широко розповсюдже-них в об'ектах навколишнього середовища (повiтрi, Грунту вод^ харчових продуктах, лiкарських препаратах) азо-товмiсних попередникiв (ыт-рати/нiтрити, амши, амiди
INVESTIGATION OF MICRONUCLEI IN RATS' BONE MARROW UNDER JOINT EXPOSURE OF ENDOGENIC NITROSAMINES AND ELECTROMAGNETIC FIELD OF INDUSTRIAL
FREQUENCY (50 HZ)
Chernychenko I.O., Dumanskyi Yu.D., Balenko N.V., Sovertkova L.S., Babyi V.F., Kondratenko O.Ye., Lytvychenko O.M., Serdiuk Ye.A., Nikitina N.G.
ДОСЛ1ДЖЕННЯ М1КРОЯДЕР У К1СТКОВОМУ МОЗКУ ЩУР1В ЗА ПОЕДНАНО! Д11ЕНДОГЕННИХ Н1ТРОЗАМ1Н1В ТА ЕЛЕКТРОМАГН1ТНОГО ПОЛЯ ПРОМИСЛОВО! ЧАСТОТИ (50 ГЦ
тощо). Обидва фактори визнан канцерогенами Мiж-народним агентством з вив-чення раку: НЧ ЕМП класифь ковано як можливо канцерогены (група 2В), НА - як ймо-вiрно канцерогеннi (група 2А) для людини [1, 2]. 1м власти-ва генотоксичнють, яка, зпд-но з сучасними уявленнями, е невiд'eмною ознакою канцерогенезу i використовуеться як раннм бiомаркер для щен-тифкацп канцерогеыв i оцн ки активност íхнiх доз [3-5].
Наведенi обставини, з одного боку, а також вщсут-нють iнформацií щодо сумю-ноí дií НЧ ЕМП i НА, необхiдноí для оцiнки реально!' небезпе-ки íхнього впливу на здоров'я населення - з Ышого, стали передумовою для виконання цих дослщжень.
Метою роботи було експе-риментальне вивчення гено-
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОЯДЕР В КОСТНОМ МОЗГЕ КРЫС ПРИ СОЧЕТАННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭНДОГЕННЫХ НИТРОЗАМИНОВ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ (50 Гц) Черниченко И.А., Думанский Ю.Д., Баленко Н.В., Соверткова Л.С., Бабй В.Ф., Кондратенко O.G., Литвиченко О.Н., СердюкЕ.А., Никитина Н.Г. ГУ «Институт общественного здоровья им. А.Н. Марзеева НАМН Украины», г. Киев
Цель - изучить генотоксичность сочетанного воздействия эндогенных нитрозаминов и электромагнитного поля промышленной частоты (50 Гц). Материалы и методы. Эксперимент проведен на 160 белых беспородных крысах-самках весом 140-154 г в возрасте 6-8 недель, разделенных на 4 группы: интактный контроль; введение предшественников синтеза нитрозаминов (ПНА) - нитрит натрия, 100 мг/кг, тетрациклин 20 мг/кг веса тела; облучение электромагнитным полем промышленной частоты (ЭМП ПЧ) 50 Гц 90 мкТл; совместное воздействие ПНА и ЭМП ПЧ. Предшественники давали 1 раз в сутки 5 дней в неделю на протяжении 90 дней. Облучение ЭМП осуществляли в те же сроки по 7 часов в сутки. Эндогенный синтез контролировали хроматографическим определением содержания нитрозаминов в печени и почках
крыс. Генотоксичность определяли путем анализа микроядер в полихроматофильных эритроцитах (МЯ ПХЭ) костного мозга бедренных костей, взятых через сутки после последнего введения. Подсчет МЯ ПХЭ осуществляли в 3 мазках от каждого животного и определяли индивидуальные и групповые показатели частоты МЯ (%) на 2000 ПХЭ. Полученные данные обрабатывали статистически с использованием критерия Стьюдента. Результаты. При изолированном введении ПНА отмечено достоверное увеличение (0,13%) частоты МЯ (р<0,05) по сравнению с интактным контролем (0,08%). У облученных ЭМП крыс выявлена тенденция к увеличению частоты МЯ (0,12%, р>0,05). В то же время сочетанное влияние факторов вызвало достоверное усиление эффекта (0,18%, р<0,001) по сравнению с интактным контролем, а также и с изолированным действием ПНА (р<0,01) и ЭМП (р<0,05). Выводы. Установлено достоверное усиление гено-токсического эффекта при сочетанном действии исследованных факторов по сравнению с изолированным их влиянием, что свидетельствует об опасности совместного воздействия канцерогенных веществ (НА) и ЭМП промышленной частоты.
Ключевые слова: нитрозамины, электромагнитные поля, сочетанное действие, крысы, генотоксичность, микроядра, костный мозг.
© Черниченко 1.О., Думанський Ю.Д., Баленко Н.В., Соверткова Л.С., Бабй В.Ф., Кондратенко О.€., Литвиченко О.М., Сердюк S.A., Hi^T^a Н.Г. СТАТТЯ, 2017.
№ 4 2017 Environment & Health 4
токсичного ефекту за поедна-ного впливу канцерогенних НА, що утворюються ендо-генно, i ЕМП промисловоУ частоти (50 Гц).
Матерiали та методи. Дослiд проведено на бших нелiнiйних щурах, враховую-чи чутливють цих тварин до доошджуваних факторiв i часте використання Ух при вивченнi iзопьованого впливу на оргаызм ЕМП та НА.
Як вщомо, екзогенний та ендогенний синтез НА мож-пивий за обов'язковоУ участi двох компонентiв - хiмiчних попередникiв синтезу (ПНА): штрозуючо'У спопуки, що е носiем ытрогрупи, та речови-ни, що ытрозуеться i мiстить амiни чи амщи.
У нашому доспiдi як ытро-зуючу спопуку взято нiтрит натрю (НН), а компонент, що штрозуеться - антибiотик тетрацикпiн (ТЦ).
Загапом у досл^ задiяно 160 бших безпородних щурiв-самиць вагою 140,0-154,0 г вiком 6-8 тижнiв. Тварин було розподшено на 4 групи: Ытактний контроль (1 група); тварини, що отримували окремо ПНА (2 група) або опромЫення ЕМП (3 група), та сумюно (4 група).
Щурiв пiддавапи дiУ факто-рiв 5 днiв на тиждень протя-гом 3 мiсяцiв. ПНА давали натще 1 раз на добу: НН з розрахунку 10 мг/кг ваги тша з питною водою, ТЦ - як домшку до вiвсяноУ кашi у дозi 20 мг/кг ваги тша. ОпромЫення ЕМП з рiвнем навантаження 90 мкТл здм-снювали у спецiапьно облад-наних камерах по 7 годин на добу.
Тварин утримували у стан-дартних пластикових кликах на стандартному гранульова-ному кормi з вшьним доступом до питноУ води за темпе-ратури у примщены 18-22оС, вопогостi повiтря 50-60% та природного св^ового режиму «день-ыч».
Варто зазначити, що обранi рiвнi факторiв, за результатами наших попередых дослщ-жень, е патогенно активними: ендогенн НА, що утворюва-лися за введення НН та ТЦ в аналопчних дозах, у хроыч-ному доспiдi викликали роз-
ФУНДАМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ =
виток пухлин, ЕМП - pi3Hi бю-xiMi4Hi та iмунологiчнi пору-шення, функцюнальы розла-ди нервовоУ системи [6].
Для пщтвердження ендо-генного синтезу перюдично проводили вимiрювання BMi-сту НА (диметилытрозамЫу i дiетилнiтрозамiну) у печшц та нирках щурiв хроматогра-ф^чним методом. Генотоксич-нiсть визначали мiкроядер-ним методом, враховуючи його переваги порiвняно з iншими генотоксичними методами, а також бшьшу чутпивють до дм НЧ ЕМП [7-9]. Генотоксичний ефект оцЫю-вали шляхом пiдрахунку кль тин з мiкроядрами (МЯ) у полiхроматофiльних еритро-цитах (ПХЕ) кiсткового мозку стегон щурiв.
Бiоматерiал вiдбирали на-прикiнцi дослiду (за добу пюля останнього введення ПНА та опромЫювання ЕМП) у 6 тварин з кожноУ групи i виготовляли цитолопчы пре-парати. Процедуру виготов-лення препара^в здмснюва-ли згiдно з рекоменда^ями, а також з урахуванням досвiду особистого та iнших авторiв [7, 9, 10], включаючи таю етапи: обрiзання кiнцiв стег-нових кюток; вимивання кль тин кюткового мозку окремо вiд кожноУ тварини середови-щем RPMI-1640 (виробник НВП «Пан-Эко», Росiя) у цен-трифужн пробiрки; центри-фугування клiтинноУ суспензп протягом 5 хв. при 1000 обер-тiв/хв з наступним двократ-ним промиванням буферним розчином PBS (виробник ООО «Агат-мед», Роая) та повторним центрифугуван-ням у тому ж режиму виготов-лення мазюв (по 3 мазки) iз ^тин кiсткового мозку кожноУ тварини, Ух фксацю метанолом i фарбування пiсля
висушування на пов1тр| готовим фарбником Романов-ського-Пмза, розведеним у буферному розчин1 PBS.
Анал1з МЯ у ПХЕ проводили на зашифрованих препаратах за допомогою м1кроскопа «Primo Star» ф1рми Zeiss за збшьшення у 1000 разiв з використанням iмерсií. Мк-роядра пщраховували у кожному з трьох мазюв на 2000 кл^ин проаналiзованих ПХЕ (6000) з подальшим визна-ченням середньоí величини для кожноУ' тварини Ондивщу-альний показник) та групи загалом (груповий показник).
1ндивщуальш та груповi показники частоти МЯ визначали у вщсотках вщнос-но 2000 проаналiзованих ПХЕ.
Статистичний аналiз даних здiйснювали загальноприй-нятими методами з використанням коефМента Ст'юдента.
Результати дослiджень. Мiкроскопiчне вивчення пре-паратiв показало нерiвномiр-ний розподш клiтин з МЯ у мазках щур^в усiх груп.
Так, кшькють клiтин з МЯ у мазках щурiв iнтактного контролю коливалася вщ 0 до 3 на 2000 ПХЕ.
За роздшьного введення ПНА (2 група) чи опромЫення ЕМП (3 група) кшькють МЯ ПХЕ у мазках щурiв була подiбною i дещо бшьшою, нiж в Ытактних тварин, з дiапазо-ном коливання вщ 1 до 4 на 2000 ПХЕ.
Найбшьшу кiлькiсть МЯ ПХЕ з розкидом вщ 1 до 6 виявле-но у мазках щурiв за сумiсноí дГУ ПНА i ЕМП (4 група).
Розраховаш на пiдставi даних аналiзу МЯ ПХЕ у мазках шдивщуальш та груповi показники наведено у таб-лицi.
5 Environment & Health №42017
Як можна бачити, середня кшькють МЯ ПХЕ в окремих тварин контрольно!' групи, що вщображае спонтанний рь вень для використаного роз-плоду щурiв, варивала вiд 1,33±0,33 до 2,00±0,58 на 2000 ПХЕ (шдивщуальний показник); груповий показник становив 5,00±0,58 на 2000 ПХЕ. У вiдсотковому вира-жены iндивiдуальний показ-ник (частота МЯ) коливався вiд 0,067% до 0,100%, груповий становив 0,08%.
У щурiв, якi отримували тшьки ПНА, аналогiчнi показ-ники були достовiрно вищи-ми (р<0,05), що свщчить про генотоксичний потенцiал рiв-нiв НА, якi утворилися в орга-нiзмi за введення попередни-кiв Ухнього синтезу. Так, Ыди-вiдуальнi показники в абсо-
лютних цифрах коливалися вiд 2,33±0.33 до 3,00±0,58, груповий складав 8,00±0,58. Iндивiдуальна частота МЯ варiювала у межах вщ 0,116% до 0,150%, групова станови-ла 0,130%.
За роздшьного впливу ЕМП кiлькiсть МЯ ПХЕ в окремих тварин суттево не вiдрiзняла-ся (р>0,05) вiд аналопчних показникiв у щурiв за введення ПНА i перебувала у дiапазо-нi (1,67±0,67) - (2,67±0,88), а розкид показника частоти Мя був на рiвнях 0,083-0,134%. Вщповщы груповi параметри становили 7,00±1,00 та 0,12%. Зютавлення з iнтактним контролем показало достовiрне збiльшення частоти МЯ (р<0,05) за введення ПНА i тенденцiю до зростання (р>0,05) за опромiнення ЕМП.
Найвищi шдивщуальш та груповi показники кiлькостi МЯ ПХЕ у кютковому мозку зареестровано у щурiв за поеднаного впливу ЕМП i вве-дених ПНА. 1ндивщуальш показники варiювали вiд 3,33±,088 до 3,67±1,20, що вiдповiдало частотi 0,1670,183%. Груповi величини складали 10,67±0,33 та 0,18%, вiдповiдно i вдвiчi перевищували аналогiчнi у
Частота мшроядерних полiхроматофiльних
еритроцитiв у KicTKOBOMy мозку щурiв за впливу попередниюв синтезу HiTpo3aMiHiB та електромагнiтного поля
Група, фактор, рiвень впливу ь О.Ш * £ Кiлькiсть МЯ ПХЕ/2000 ПХЕ
1ндивщуальы показники Груповi показники Статис-тичнi параметри
абс. % абс. %
1 - Ытактний контроль 3 1,67±0,88 0,083 5,00±0,58 0,08
1,33±0,33 0,067
2,00±0,58 0,100
2 - НН 100 мг/кг; ТЦ 20 мг/кг 3 2,67±0,33 0,134 8,00±0,58 0,13 t = 3.66 p<0,05
2,33±0,33 0,116
3,00±0,58 0,150
3 -ЕМП 50 Гц, 90 мкТл 3 2,67±0,88 0,134 7,00±1,00 0,12 t = 1,73 p>0,05
1,67±0,67 0,083
2,67±0,67 0,134
4 - НН; ТЦ; ЕМП, т самi рiвнi 3 3,33±0,88 0,167 10,67±0,33* 0,18 t = 8,50 p<0,001
3,67±1,20 0,183
3,67±0,88 0,183
Примтка:* — встановлено достов1рне зростання частоти МЯ у тварин 4 групи пор1вняно з 2 (p<0,01) та 3 групою (p<0,05).
щурiв штактного контролю. Уа показники були та-кож достовiрно вищими (р<0,001), нiж в iнтактному контролi i порiвняно з iзольо-ваним впливом НПА (р<0,01 ) та ЕМП (р<0,05).
Отже, введення ПНА, що супроводжуеться ендоген-ним синтезом цих сполук, у поеднаннi з опромшенням ЕМП викликае зростання генотоксичного ефекту порiв-няно з роздшьним впливом кожного з цих факторiв, що свiдчить також про зростання канцерогенно' небезпеки сумюноУ дií цих факторiв. Висновки Встановлено достовiрне пiдсилення генотоксичного ефекту за поеднаноУ д1У дослiджуваних факторiв по-рiвняно з iзольованим впливом кожного з них, що свщчить про небезпеку сумюного впливу канцерогенних НА i ЕМП промисловоУ частоти. Мiж тим, можна передбачити, що за умов збшьшення кшь-костi спостережень Ыдивщу-альш та груповi показники можуть змЫитися.
Л1ТЕРАТУРА
1. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risk to Humans. Non-
Таблиця ionizing Radiation. Part 2:
Radiofrequency Electromagnetic Fields. Lyon : IARC, 2013. Vol. 102. P. 143-88.
2. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risk to Humans. Chemical Agents and Related Occupations. Lyon : IARC, 2012. Vol. 100. 576 p.
3. Steward B.W., Wild C.P. (eds.) World Cancer Report 2014. Lyon : IARC; WHO. 630 p.
4. Demetriou C.A., Raaschou-Nielsen O., Loft S. et al. Biomarkers of ambient air pollution and lung cancer: a systematic review. Occup. Environ. Med. 2012. Vol. 69. P. 619-627.
5. Черниченко 1.О., Баленко Н.В., Осташ О.М. Обфунтування критерiальноУ значущост комплексу гено-токсичних та iмунологiчних показниюв для експрес-оцЫки канцерогеыв навколишнього середовища. Довклля та здо-
№ 4 2017 Environment & Health 6
INVESTIGATION OFMICRONUCLEI IN RATS' BONE MARROW UNDER JOINT EXPOSURE OF ENDO-GENIC NITROSAMINES AND ELECTROMAGNETIC FIELD OF INDUSTRIAL FREQUENCY (50 HZ) Chernychenko I.O., Dumanskyi Yu.D., Balenko N.V., Sovertkova L.S., Babyi V.F., Kondratenko O.Ye., Lytvychenko O.M., Serdiuk Ye.A., Nikitina N.G. SI «O.M. Marzeiev Institute for Public Health, NAMSU», Kviv
Objective. We studied a genotoxicity of joint exposure of endogenic nitrosamines and electromagnetic field of industrial frequency. Materials and methods. The experiment was performed on 160 white outbred female rats of 6-8 weeks age with a weight of 140-154 g, divided into 4 groups: intact control; introduction of nitrosamines' synthesis precursors (NAP) - sodium nitrite, 100 mg/kg; tetracycline, 20 mg/kg; irradiation by electromagnetic field of industrial frequency (EMf IF), 50 Hz, 90 цT; joint exposure of NAP and EMF IF. NAPs were introduced once a day, 5 days per week during 90 days. Irradiation by EMF was carried out at the same terms for 7 hours daily. Endogenic synthesis was controlled by the chromatographic determination of nitrosamines' content in liver and kidneys of the rats. Genotoxicity was determined by micronu-
cleus test in bone marrow polychromatic erythro-cytes (PCE) of femoral bones in 24 hours after last introduction. Calculation of MN PCE was carried out in 3 smears from each animal. We determined individual and group indices of micronuclei frequency (%) on 2000 PCE. Obtained data were analyzed statistically with the help of Student t-test. Results. The reliable increase of micronuclei frequency (0.13%, p<0.05) was observed under isolated administration of NAP in comparison with intact control (0.08%). A tendency to the increase of MN frequency (0.12%, p>0.05) was observed in the rats irradiated by EMF. At the same time the joint effect of the factors caused the reliable strengthening of the effect (0.18%, p<0.001) both in comparison with intact control and with isolated effect of NAP (p<0.01) and EMF(p<0.05). Conclusions. We established the reliable strengthening of genotoxic effect under joint exposure of studied factors in comparison with their isolated effect. It suggests the risk of joint effect of carcinogenic nitrosamines and electromagnetic field of industrial frequency (50 Hz).
Keywords: nitrosamines, electromagnetic fields of industrial frequency, joint effect, rats, genotoxicity, micronuclei, bone narrow.
ров'я. 2013. № 2. С. 4-8.
6. Думанський В.Ю., Бтон С.В., Думанський Ю.Д., Нктна Н.Г. та iH. Ппеычна оцЫка електричного та маг-ытного поля промисловоУ частоти (50 Гц), що створюеться тдземними кабепьними л^ями електро-передачi з напругою 110-330 кВ. Актуальн питання ппени та еколопчно)' безпеки Укршни
(Х Марзеевсью читання): тези доп. конф. КиУв, 2014. С. 20-22.
7. Saleh K., Celikler S., Sarhan M.A.A. Lack of micronuclei formation in bone marrow of rats after oral exposure to thiocyclam insecticide. Saudi J. of Biological Sciences. 2010. Vol. 17.
P. 311-314.
8. Udroiu J., Giuliani L., Jeradi L.A. Genotoxic properties of extremely low frequency electromagnetic fields. Eur. J. Oncol. Libr. 2010. №5.
P. 123-134.
9. Kovalkovitovа N., Sutiakova I., Legarth J. et al. Induction of micronuclei in rat bone marrow after subchronic inhalation exposure to mixture of benzene, cyclohexanone and cyclohexane. Bull. Vet. Inst. Pulawy. 2004. Vol. 48.
P. 341-345.
10. Гигиенические крите-
рии состояния окружающей среды № 51. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных химических веществ. Женева : ВОЗ, 1989. 212 с.
REFERENCES
1. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risk to Humans. Non-ionizing Radiation. Part 2: Radiofrequency Electromagnetic Fields. Lyon : IARC; 2013; 102 : 143-188.
2. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risk to Humans. Chemical Agents and Related Occupations. Lyon : IARC; 2012 ; 100 : 576 p.
3. Steward B.W. and Wild C.P. (eds.) World Cancer Report 2014. Lyon : IARC; WHO :
630 p.
4. Demetriou C.A., Raaschou-Nielsen O., Loft S., Мш1^г P., Vermeulen R., Palli D., Chadeau-Hyam M., Xun W.W. and Vineis P. Occup. Environ. Med. 2012 ; 69 : 619-627.
5. Chernychenko 1.О., Balenko N.V. and Ostash О.М. Dovkillia ta zdorovia. 2013; 2 : 4-8 (in Ukrainian).
6. Dumanskyi V.Yu., Bitkin S.V., Dumanskyi Yu.D., Nikitina N.G., Tomashevska L.A. and
Medvedev S.V. Hihiienichna otsinka elektrychnoho ta mah-nitnoho polia promyslovoi chastity (50 Hz), shco stvoriui-etsia pidzemnymy kabelnymy liniiamy elektroperedachi z napruhoiu 110-330 kW [Hygienic Assessment of Electric and Magnetic Fields of Industrial Frequency (50 Hz) Created by Underground Cable Electric Power Line of 110-130 kW Frequency]. In : Aktualni pytannia hihiieny ta ekolohich-noi bezpeky Ukrainy (desiati marzieievski chytannia) : tezy konf. [Topical Issues of Hygiene and Ecological Safety of Ukraine : Abstracts]. Kyiv ; 2014 : 20-22 (in Ukrainian).
7. Saleh K., Celikler S. and Sarhan M.A.A. Saudi J. of Biological Sciences. 2010 ; 17 :311-314.
8. Udroiu J., Giuliani L. and Jeradi L.A. Eur. J. Oncol. Libr. 2010 ; 5 : 123-134.
9. Kovalkovitova N., Sutiakova I., Legarth J., Legöth L., Falis M., Pist J. and Kovö G. Bull. Vet. Inst. Pulawy. 2004; 48 : 341-345.
10. Environmental Health Criteria №51. Guide to Short-term Tests for Detecting Mutagenic and Carcinogenic Chemicals. Geneve : WHO ; 1989 : 212 p.
HagiMwna go pegaK^'i 17.06.2017
7 Environment & Health №42017
