Научная статья на тему 'ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЕНОТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ИСКУССТВЕННОЙ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА'

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЕНОТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ИСКУССТВЕННОЙ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
14
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
Область наук
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — А.С. Гуськов, Ф.И. Мигель, Ю.Д. Губернский, В.Н. Коровин, Н.А. Юрцева

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The study examined the potential genotoxic activity and the impact of artificial air ionization on lifespan. Experiments on Drosophila melanogaster demonstrated that exposure of the lung to negative (5 · 10⁴, 5 · 10⁵, and 10⁶ ion/ cm⁵) and slight positive (5 · 10⁴, 5 · 10⁵, and 10⁶ ion/cm⁵) airoions generated on the electrodes at direct-current voltage failed to increase the frequency of dominant lethal mutations in the gametes and to affect the life-span of male flies. Exposure of the flies to deionized air increased the rate of early embryonic lethal mutations.

Текст научной работы на тему «ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЕНОТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ИСКУССТВЕННОЙ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА»

21. Soil as a Source of Indoor Radon: Generation, Migration and Entry // Radon and Its Decay Products in Indoor Air / Eds W. W. NazarofT, A. V. Nero. - Chichester, 1988. - P. 57-112.

nocryniuia 30.03.04

Summary. The paper presents the results of statistical processing of experimental data on the volumetric activity

of radon within the premises of various buildings. The results were used to estimate internal radiation doses of inhaled radon and its short-lived degradation products in the population of Tomsk. The average annual population-weighed value of the effective dose was 1.24 mSv, which is 1.5-times higher than the estimated value for the Russian Federation.

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2005 УДК 614.7!:615.844.6]-07:575

А. С. Гуськов, Ф. И. Ингель, 10. Д. Губернский, В. Н. Коровин, Н. А. Юрцева, А. Г. Малышева, А. А. Беззубое, Е. Г. Растянников, Н. Ю. Козлова

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЕНОТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ИСКУССТВЕННОЙ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА

ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва

Ионизация воздуха — природный процесс, постоянно происходящий во всех слоях атмосферы. Ее вызывают космические излучения, естестзенная радиоактивность, электрические процессы в нижних слоях атмосферы, движение осадков в атмосфере (дождь, снег, пылевые бураны) и пр. [3, 5, 7, 9]. Природная ионизация носит биполярный характер; коэффициент униполярности, отражающий отношение легких положительных ионов к отрицательным, равен 1,1—1,2, т. е. обычно наблюдается небольшое преобладание положительных ионов [5]. По данным разных исследований концентрация, воздействующая на человека в природных условиях, в зависимости от типа местности составляет от 0,5 до 2 тыс. пар ионов/см3 [3, 5, 6].

В настоящее время известно, что аэроионы (АИ) влияют как на ряд вегетативных функций отдельных органов, так и на жизнедеятельность организма в целом: функциональное состояние нервной системы и ее высших отделов, кровяное давление, тканевое дыхание, обмен веществ, температуру тела, физико-химические свойства крози (соотношение белковых фракций, скорость оседания эритроцитов, рН, уровень гемоглобина, каталазы, сахара, электрокинетический потенциал эритроцитов, изоэлектрические точки крови и ее компонентов), изоэлектрические точки тканевых коллоидов и т. д. [2, 4, 10, 12-14].

Несмотря на то что сегодня библиография о применении АИ обеих полярностей в медицине насчитывает несколько сот научных трудов на русском и иностранных языках, следует отметить, что в доступной нам современной литературе отсутствуют сведения об оценке генотоксического действия АИ. Более того, даже гигиеническая регламентация аэроионного состава воздуха помещений (СанПиН 2.2.4.1294—03) проведена без оценки генотоксического действия АИ, а гигиеническая оценка допустимых уровней АИ — без изучения потенциальной мутагенности этого фактора. Кроме того, в доступной литературе также отсутствует информация о мутагенной активности ионизированного воздуха.

Поскольку в последнее время возрос практический интерес к ионизации воздуха и появилось много нового оборудования, предназначенного для генерирования легких АИ, вопрос об оценке мутагенных эффектов воздействия искусственно созданных легких АИ становится особенно актуаль-

ным. Это обусловило проведение настоящих исследований, целью которых являлась оценка гено-токсических эффектов аэроионизации воздуха.

В качестве модели для оценки генотоксической активности легких АИ мы использовали мух вида ВгозорИПа те1а^а$1ег [7, 8, 17]. Методы работы с ней стандартизованы, часть из них в качестве обязательных или рекомендуемых входит в систему оценки мутагенности лекарственных препаратов и используется для прогноза канцерогенности [3, 8, 11]. Сущность стандартного теста на индукцию доминантных леталей в зародышевых клетках самцов, использованного нами, заключается в выявлении генетических изменений в сперматозоидах самцов-родителей, возникающих под влиянием изучаемого фактора, что приводит организм, развивающийся из оплодотворенной таким сперматозоидом зиготы, к гибели уже на стадии эмбриона (яйцо) [7, 17]. Генотоксичность в тестах на дрозофиле определяет уровень поздних эмбриональных леталей (ПЭЛ), в то время как образование ранних эмбриональных леталей (РЭЛ) связано в первую очередь с физиологическими изменениями [7].

В экспериментах использовали мух ВгоБорЬПа melanogaster линии Д-32. Поддержание и разведение культуры дрозофилы проводили в соответствии с рекомендациями [6].

В данной работе изучались потенциальные мутагенные эффекты аэроионификации воздуха при генерации легких отрицательных (5- 104,5-105,106 ион/см3) и легких положительных (5 ■ 104,5 • 105,106 ион/см3) АИ в условиях постоянного напряжения на электродах. Для генерации АИ использовали блоки питания от бытовых аэроионизаторов с напряжением на электродах 6—25 кВ, а также генератор постоянного положительного напряжения 10 кВ.

Для сравнения с эффектами АИ использовали деионизированный воздух, экспозицию которым проводили в стандартной металлической герметично закрытой затравочной камере. Через 1—3 мин после герметизации, далее и в течение 72-часовой экспозиции мух в камере счетчик регистрировал концентрацию < 100 ион/см3. Контроль содержался в стандартных условиях лаборатории.

Поскольку одним из побочных продуктов аэроионизации являлся озон, в отдельных сериях экспериментов оценивали генотоксические эффекты тех его концентраций, которые были выявлены при

- зз -

генерации АИ в изученных экспериментальных условиях (0,03 и 0,015 мг/м3).

Контроль уровней ионизации и электростатических полей проводили постоянно в процессе выполнения экспериментов. Всего было выполнено 610 замеров концентрации легких отрицательных ионов, 390 легких положительных ионов и 96 замеров уровней электромагнитных полей. Кроме того, 279 раз во время всех серий экспериментов были определены концентрации озона. Концентрации оксидов азота измеряли 6 раз.

Самцов дрозофилы 4—6-дневного возраста (100—120 особей) помещали в пластмассовые домики, дном которых являлись сменные кюветы с полужидким кормом, и экспонировали АИ в течение 72 ч (температура воздуха 22°С, влажность 50— 60%, скорость движения воздуха 0,1 м/с). Контрольные самцы находились в течение всего срока экспозиции в таких же домиках, но расположенных в другом лабораторном помещении.

По завершении экспозиции самцов массово скрещивали с девственными самками (возраст 3— 4 дня) той же линии, после чего самок отсаживали в обычные домики для откладки яиц [7], кюветы под которыми заменяли каждые 12 ч. Сразу после смены кювет на них подсчитывали общее количество отложенных яиц, после чего кюветы помещали во влажные камеры на 48 ч (24°С) и вновь просматривали для учета неразвившихся яиц. Яйца, неизменившие первоначального вида, регистрировали как РЭЛ, а яйца, приобретшие коричневую окраску различной интенсивности, оценивали как ПЭЛ. Яйца, отложенные в первые 12 ч, не учитывали [7]. Каждая серия эксперимента включала 5— 8 повторных кладок. Значимость различий между опытными и контрольными сериями оценивали с использованием критерия соответствия х2 [11, 16].

После скрещивания экспонированных и контрольных самцов мух содержали в стандартных условиях до гибели последнего самца. В течение этого времени каждые 10 дней подсчитывали количество особей, оставшихся в живых. Данные, собранные по динамике продолжительности жизни, обра-

Влиянис ионизированного воздуха разных уровней на гснотоксичсские эффекты

Воздействие Уровень воздействия (количество ионов, шт/см') Всего отложено яиц РЭЛ ПЭЛ

абс. в среднем в одной кладке среднее значение % среднее значение %

Постоянный режим, отрицательные ионы 5 • 10' 5 • 10; 106 2055 2646 3058 228,33 330,75 305,80 16,44 12,5 17,2 7,2 3,78 5,62 0,33 0,13 0,5 0,14 0,04 0,16

Контроль Постоянный режим, положительные ионы 5-104 5- 10! 106 918 320 658 878 114,75 22,86 47,00 62,71 7,88 1,57 2,07 3,0 6,87 6,87 4,4 4,78 0,38 0,21 0,21 0,21 0,33 0,92 0,45 0,33

Контроль Озон 0,03 мг/м3 0,015 мг/м3 764 935 841 54,57 66,79 60,07 4,29 5,29 5,57 7,86 7,92 9,27 0,36 0,64 0,43 0,66 0,99 0,72

Контроль Деионизированный воздух < 100 764 1852 54,57 108,83 4,29 21,75* 7,86 19,99 0,36 0,00 0,66 0,00

Контроль 707 37 3,08 8,32 0,31 0,84

Примечание. Звездочка — различия с контролем значимы (р < 0,05).

- 34 -

батывали с использованием критерия Манна— Уитни.

Всего было поставлено 4 серии экспериментов. Значимых различий в уровнях РЭЛ и ПЭЛ между контрольными сериями (см. таблицу) зыявлено не было, как не было выявлено и значимых различий в количестве яиц, отложенных за 1 кладку, что свидетельствует о корректности постановок.

При анализе результатов прежде всего обращает на себя внимание влияние АИ на количество отложенных яиц (см. таблицу). Так, эффекты отрицательных АИ проявлялись в виде прямой дозовой зависимости (у = 38,733х + 210,83 ; Д2 = 0,526). Аналогичная дозовая зависимость также была выявлена для положительных АИ (у = 19,925л: + 4,34; Я2 = 0,9853). При экспозиции озоном дозозависи-мые эффекты выявлены не были.

Увеличение частоты РЭЛ по сравнению с контролем (см. таблицу) было обнаружено только при экспозиции мух деионизированным воздухом. Важно, что ни в одной серии экспериментов не было выявлено изменения частоты поздних доминантных леталей по сравнению с контролем, что свидетельствует об отсутствии генотоксического действия АИ на половые клетки дрозофилы.

При работе озонатора содержание оксида азота (IV) в воздухе через 24 ч после начала экспозиции составило 0,036—0,048 мг/м3, что соответствует среднесуточной предельно допустимой концентрации (ПДК; 0,04 мг/м3), и такая концентрация сохранялась до конца опыта. Фактическая концентрация моноксида азота в среднем была ниже среднесуточной ПДК. Тем не менее необходимо особо отметить факт однократного повышения концентрации И02 до 0,264 мг/м3 и N0 до 0,172 мг/м3, что превышало среднесуточную ПДК в 6,5 и 3 раза соответственно. Замер был произведен через 60 ч от начала работы озонатора в 5 ч в условиях наименьшего разбавления воздуха в помещении.

Результаты анализа продолжительности жизни самцов всех групп представлены на рисунке. Как видно, значимых различий с контролем по продол-

О 6 16 25 35 45 55 65 75 85 95 сут

О 6 16 25 35 45 55 65 75 85 95 суг —□— 50 тыс. —О— 1 млн —О— 500 тыс. .....-Х-..... Контроль

Динамика гибели самцов дрозофилы при экспозиции отрицательными (а) и положительными (б) аэроионами в постоянном режиме генерации.

По оси абсцисс — продолжительность жизни (в сут); по оси ординат — доля выживших самцов (в %).

жительности жизни и динамике гибели мух выявлено не было.

Таким образом, результаты экспериментов показали (см. таблицу), что АИ как фактор экспозиции не индуцировали доминантных летальных мутаций в зародышевых клетках самцов Б. те1а-по§а51ег вне зависимости от способов генерации ионов, их концентрации и времени экспозиции. Повышение уровня РЭЛ было отмечено при экспозиции мух только деионизированным воздухом.

Генотоксические эффекты также не были выявлены при действии изученных концентраций озона. Поскольку потенциальная мутагенность АИ до сих пор не изучалась, о корректности сделанных заключений можно судить только косвенно, например по результатам оценки генотоксических эффектов озона — соединения, образующегося в воздухе как побочный продукт ионизации. Об исследовании мутагенной активности озона в экспериментах на дрозофиле имеется только одна публикация [15]. Ее авторы показали увеличение частоты доминантных леталей в исследованных стадиях сперматогенеза О. уц-Шв при 4 ч и более экспозиции 30 рргп 03 в течение 25-суточной и более длительной экспозиции. Расчеты показали, что даже самая высокая концентрация озона (0,03 мг/м3),

выявленная в наших экспериментах, была приблизительно в 10 раз ниже, чем уровни, изученные в указанной выше литературе. Поэтому отсутствие генотоксических эффектов озона, установленное в нашей работе, не звучит диссонансом в сравнении с цитированными данными.

Таким образом, отсутствие генотоксической активности АИ в условиях постановки наших экспериментов, максимально приближенных к натурным, представляется установленным достаточно корректно.

В то же время при экспозиции мух деионизированным воздухом было выявлено повышение уровня РЭЛ, индукция которых в основном объясняется физиологическими причинами и только часть определяется нарушениями в геноме. Тем не менее факт повышения их частоты может свидетельствовать о негативных эффектах этих воздействий. Поэтому, оценивая в комплексе все полученные результаты, следует заключить, что влияние деиони-зированного воздуха можно признать негативным.

Выводы. 1. Легкие отрицательные и положительные аэроионы при изученных режимах генерации не индуцировали повышение уровня доминантных летальных мутаций в половых клетках самцов дрозофилы, в то же время выбор условий (тип прибора, режим генерации, тип ионов) для экспозиции человека требует внимательного анализа.

2. Оценка продолжительности жизни и динамики гибели экспонированных мух не выявила различий между опытными и контрольными популяциями при всех изученных видах воздействия.

3. Экспозиция мух деионизированным воздухом приводила к повышению частоты ранних эмбриональных леталей.

4. Перенос оценки влияния ионизированного воздуха с тест-объекта на человека остается нерешенной проблемой, требующей дальнейших исследований.

Литература

1. Губернский Ю.Д., Кореневская Е. И. Гигиенические основы кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий. — М., 1978.

2. Губернский Ю. Д., Лицкевич В. К. Жилище для человека. - М., 1991.

3. Дурнев А. Д., Ревазова Ю. А., Верстакова О. Л. и др. // Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. - М., 2000. - С. 47-60.

4. Захарченко М. П., Бовтюшко В. Г., Хавинсон В. X., Губернский Ю. Д. Ионизация воздушной среды и здоровье. — СПб., 2002.

5. Маевский Б. И., Кондрашева М. Н. Отчет по исследованию биофизического механизма действия "Люстры Чижевского" в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН. — М, 1995.

6. Медведев Н. Н. Практическая генетика. — М., 1968.

7. Мендельсон Г. И. Доминантные летальные мутации у различных видов дрозофилы как тест для оценки мутагенного действия загрязнителей окружающей среды: Автореф. дис.... канд. биол. наук. — М., 1992.

8. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных химических веществ. Гигиенические критерии состояния окружающей среды 51. — ВОЗ, Женева, 1989.

9. Сверчков А. Н., Лахно Е. С. // Вопросы гигиены населенных мест. — 1963. — Т. 4. — С. 36—38.

10. Скипетров В. П. Аэроионы и жизнь. — Саранск, 1997.

11. Статистическая обработка данных тестирования на мутагенность: Метод, указания. — Вильнюс, 1989.

12. Чижевский A. JI. Руководство по применению ионизированного воздуха в промышленности, сельском хозяйстве и в медицине. — М., 1957.

13. Чижевский А. Л. Аэроионы и жизнь. Беседы с Циолковским. — М., 1999.

14. Шилкин А. А., Губернский 10. Д., Миронов H. М. Аэроионный режим в гражданских зданиях. — М., 1988.

15. Erdman H. Е., Hernandez T. // Environ. Mutagen. — 1982. - Vol. 4, N 6. - P. 657-666.

16. Glantz S. Primer of Biostatistics. — New York, 1999.

17. WurglerF. E., GrafU. // Basic Appl. Mutagen. - 1985.

- Vol. 5. - P. 343-387.

Поступила 25.02.05

Summary. The study examined the potential genotoxic activity and the impact of artificial air ionization on lifespan. Experiments on Drosophila melanogaster demonstrated that exposure of the lung to negative (5 • 104, 5 • 10s, and 106 ion/ cm3) and slight positive (5 • 10\ 5 • 10s, and 106 ion/cm3) ai-roions generated on the electrodes at direct-current voltage failed to increase the frequency of dominant lethal mutations in the gametes and to affect the life-span of male flies. Exposure of the flies to deionized air increased the rate of early embryonic lethal mutations.

О д. Г. ДЕРЯБИН, Н. П. ФОТ, 2005 УДК 614.72+614.718:579.862.11-078

Д. Г. Дерябин, Н. П. Фот

ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ СТАФИЛОКОККОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ И ОРГАНИЗМЕ НОСИТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Оренбургский государственный университет

Оценка биологического разнообразия, являющегося как ресурсом, так и индикатором состояния биосферы [12], в настоящее время стада одним из распространенных методов проведения экологического мониторинга. При этом биоразнообразие обычно имеет выраженную тенденцию к снижению в сообществах, подвергающихся интенсивным стрессовым воздействиям [5], что может использоваться для целей биоиндикации состояния природных экосистем.

При проведении соответствующих исследований принято выделять 3 среза разнообразия: генетическое, видовое и экосистемное [9, 12, 13]. Кроме того, в зависимости от цели исследования возможен также анализ биохимического [5], феноти-пического [2] или любого другого внутрипопуляци-онного разнообразия [6]. В то же время необходимо указать, что среди прочих уровней анализа "классическим" и наиболее часто употребляемым является оценка именно видового биологического разнообразия [9].

По сравнению с животным и растительным миром представления о видовом биологическом разнообразии микроорганизмов разработаны в значительно меньшей степени, что определяется сложностями проведения их корректной видовой идентификации. В полной мере подобное утверждение относится и к широко используемым при проведении санитарно-гигиенических исследований микроорганизмам рода Staphylococcus, в номенклатуре и таксономии которых в 80—90-х годах XX века произошли принципиальные изменения [4]. Однако создание целого ряда идентификационных тест-систем и разработка соответствующих компьютерных программ, позволяющих автоматизировать процесс интерпретации биохимических идентификационных тестов [15], сформировали весь комплекс предпосылок для углубленного изучения данного вопроса.

В частности, целью настоящей работы явилась оценка видового биологического разнообразия са-нитарно-показательных микроорганизмов рода Staphylococcus в воздушной среде и организме носителей в условиях техногенного химического воз-

действия, формируемого в зоне влияния крупного объекта газовой промышленности.

При проведении работы изучены 326 штаммов стафилококков, их которых 132 изолированы из атмосферного воздуха населенных пунктов, расположенных в зоне влияния крупного предприятия газовой промышленности (72 штамма) и фоновой зоне (60 штаммов), а 194 культуры выделены из передних отделов носа бактерионосителей, из которых 136 проживали в населенных пунктах, расположенных в обследуемой, и 58 — в фоновой зонах.

Интенсивность загрязнения атмосферного воздуха сероводородом, диоксидом серы, летучими углеводородами и диоксидом азота, охарактеризованная интегральным показателем Р [II], учитывающим класс опасности определяемого вещества и отражающим совокупное действие определяемых газообразных поллютантов, находилась в диапазоне 2,56—4,37, что соответствовало слабому/умеренному уровню техногенного химического загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов, расположенных в обследованной зоне, по сравнению с экологически нескомпрометированной фоновой зоной.

Выделение стафилококков из атмосферного воздуха проводили пробоотборником аэрозоля, бактериологическим (ПАБ-1), использующим принципы активной аспирации и электростатического осаждения [3]. Отбор проб проводили на кассеты с плотной элективной питательной средой — желточно-солевым агаром в течение 1 мин при скорости аспирации 150 л/мин и напряжении на тормозном электроде 35 мВ. Основная доля проб была отобрана в весенне-осенний период при температуре 15—25°С, относительной влажности 40—60% и скорости ветра 0—5 м/с. Для выделения стафилококков из организма носителей (детей 7—14 лет) на желточно-солевом агаре делали мазки-отпечатки со слизистой оболочки передних отделов носовых ходов. После 24—48 ч инкубации при 37°С оценивали отсутствие или наличие бактериального роста, а также число выросших бактерий: количественно (при анализе проб атмосферного воздуха с расче-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.