CC BY
13
р = 0,78) случаев, среди носителей нормального аллеля — у 55% лиц.
По результатам индивидуального анализа больных с профаллергодерматозами с нулевым генотипом (/5777 был выявлен высокий процент лиц (76%), у которых заболевание началось в первые 5 лет от начала работы с вредными факторами.
При одновременном наличии делеции по генам СБТМ1 и СБТТ1 раннее развитие наблюдалось у 73% лиц с профессиональными заболеваниями кожи, при отсутствии делеции по обоим генам раннее развитие наблюдалось у 39% обследованных.
Выводы. 1. У больных с различными формами профессиональной бронхолегочной патологией выявлено наличие мутаций гена ММП-1: гетерозиготный С1-генотип (инсерция) у 39%, гомозиготный С2-генотип (делеция) у 13% и наличие мутаций гена агИП у 6%, что свидетельствует об участии генетически детерминированной системы протеолиз—антипротеолиз в патогенетических механизмах развития бронхолегочной патологии вследствие воздействия промышленных аэрозолей сложного состава.
2. Сочетание полиморфных вариантов генов ММП-1 и агИП у отдельных лиц характеризуется наличием клинических осложнений в виде дыхательной недостаточности II, II—III типа, эмфиземы легких и пневмосклероза, сочетанием бронхолегочной и кожной патологии.
3. Мутацию гена <75ТЛ// (генотип (?5ТЛ// 0/0) достоверно чаще встречали у больных с профессиональными заболеваниями бронхолегочной системы с выраженными гипоксемическими расстройствами с развитием гипоксемии II—III степени и тенденцией к более глубоким нарушениям дыхательной функции. Отсутствие мутации гена СБТМ1 у больных профессиональными заболеваниями органов дыхания ассоциировалось с патологией верхних дыхательных путей.
4. Изучение полиморфизма гена GSTM1 выявило функциональную значимость и участие данной системы в патогенетических механизмах развития бронхолегочных заболеваний профессионального генеза; наличие мутации гена GSTM1 в виде делеции влияет на тяжесть клинического течения патологического процесса.
5. Устаноатена связь наличия нулевого варианта гена глутатион-Б-трансферазы ми и тета с временем развития и тяжестью течения профессиональных аллергодерматозов. Наличие мутации гена GSTM1 характеризуется более ранним развитием (до 5 лет), тяжелым течением и неблагоприятным прогнозом профессиональных аллергодерматозов.
Заключение
Успехи молекулярной генетики, основанной на геномных и протеомных исследованиях, открывают новые возможности для медицины труда, а именно новые подходы к оценке риска развития профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний, уточнению патогенеза болезней, выявлению причин клинического полиморфизма, определению протективных генетических систем, расширяющих норму реакции человека в поддержании гомеостаза при воздействии факторов производственной среды и трудового процесса.
JI итература
1. Аверьянов А. В., Поливанова А. Э. // Пульмонология. — 2007. - № 3. - С. 103-109.
2. Определение полиморфизма генетико-биохимических систем для оценки индивидуальной чувствительности организма к воздействию неблагоприятных факторов производственной среды: Метод, рекомендации для врачей / Кузьмина Л. П., Измерова Н. И., Безрукавникова Л. М. и др. - М., 2005.
3. Спицын В. А. Экологическая генетика человека.— М., 2008.
4. Stamenkovic I. // J. Pathol. - 2003. - Vol. 4. - P. 448-464.
Поступила 25.02.11
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2011 УДК 614.876:575.224.23.086
С. К. Абилев, Л. Е. Сальникова, А. В. Рубанович
ИССЛЕДОВАНИЕ АССОЦИАЦИИ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ХРОМОСОМ ЧЕЛОВЕКА С ПОЛИМОРФИЗМОМ ГЕНОВ-КАНДИДАТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ у-ИЗЛУЧЕНИЯ IN VIVO И IN VITRO
Учреждение РАН Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН, Москва
Для разработки генетических тестов на повышенную и пониженную радиочувствительность изучали гено-типические ассоциации частот спонтанных и радиационно-индуцированных хромосомных аберраций в лимфоцитах человека. Цитогенетический анализ и генотипирование (19 сайтов генов детоксикации и репарации ДНК) проводили для выборки ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС (п = S3) и для однородной контрольной выборки добровольцев (п = 99).
В обеих группах частота аберраций хромосомного типа оказалась повышенной у носителей минорных аллелей гена XPD (сайты T2251Gu G862A) и комбинации "положительных"генотипов GSTM1-GSTT1. Полиморфизм этих генов не влиял на частоту индуцированных /-излучением аберраций у добровольцев (1 Гр in vitro), которая была ассоциирована с аллелями генов OGG1, XRCC1 и CYP1A1. Таким образом, частота спонтанных и индуцированных in vitro аберраций хромосомного типа сопряжена с алле/гями различных генов детоксикации ксенобиотиков и репарации ДНК. При этом среди ликвидаторов (облучение in vivo) повышенная частота аберраций наблюдалась у носителей именно тех генотипов, для которых характерна более высокая частота спонтанных (но не индуцированных in vitro) цитогенетических нарушений у добровольцев.
Ключевые слова: исследование ассоциации, у-излучение. аберрации хромосомного типа, ликвидаторы последствий аварии на ЧАЭС, контрольная группа добровольцев, полиморфизм генов
S. K. AbiJev, L. E. Salnlkova, A. V. Rubanovich. - CANDIDATE GENE ASSOCIATION STUDY OF THE RADIO-SENSITIVITY OF HUMAN CHROMOSOMES WITH CANDIDATE GENE POLYMORPHISMS UPON EXPOSURE TO /^IRRADIATION IN VITRO AND IN VITRO
The genotypic associations of the frequencies of spontaneous and radiation-induced chromosome aberrations in human lymphocytes were studied to develop genetic tests for elevated and reduced radiosensitivity. Cytogenetic analysis and genotyping ( 19 sites of detoxification and DNA repair genes) were carried out for a sample of Chernobyl cleanup workers (n = S3) and for a homogenous control sample of volunteers (n = 99). In both groups, the frequency of chromosome-type aberrations proved to be elevated in carriers of minor alleles in the XPD gene (sites T2251G (Lys751Gln) and G862A (Asp312Asn)) and a combination of GSTM1-GSTT1-positive genotypes. The polymorphism of these gene did not affect the frequency of gamma-radiation-induced aberrations in the controls (1 Gy in vitro), which was associated with the alleles of the OGG1, XRCCl, and CYP1A1 genes. Thus, the frequencies of spontaneous and in vitro induced chromosome-type aberrations are associated with the alleles of different xenobiotic detoxification and DNA repair genes. At the same time, among the cleanup workers (irradiated in vivo), the elated frequency of aberrations was observed in the carriers of the genotypes associated with the higher rate of spontaneous (but not induced in vitro) cytogenetic damages in the controls.
Key words: association study, y-irradiation, chromosome-type aberrations, Chernobyl cleanup workers, control sample of volunteers, gene polymorphism
С развитием PCR-методов анализа полиморфизма ДНК появилась реальная возможность связать изменчивость реакции на облучение с индивидуальными генотипическими особенностями организма. Очевидно, что результаты подобных исследований исключительно важны, так как позволяют создать научную основу для реальных прогнозов и нормирования действия радиационного фактора. На реальность существования генетических маркеров радиочувствительности указывает высокая популяционная изменчивость этого признака — до 200% при облучении in vivo и in vitro. Эти данные основаны на обобщении результатов мониторинга экспонированных контингентов и практики онкологической радиотерапии (2]. Результаты исследований у моно- и дизиготных близнецов показывают, что наследуемость радиочувствительности по цитогенетическим тестам составляет 63% и превышает таковую для химических мутагенов — 40— 50% (9]. Столь же высока степень генетической детерминации радиационно-индуцированного апоп-тоза — 81% [3]. Существование генетической компоненты в популяционной изменчивости реакции на облучение доказывает также повышенная радиочувствительность клеток при некоторых тяжелых генетических заболеваниях. Однако подавляющая часть этой изменчивости существует в норме и не может быть отнесена за счет редких мутаций.
Возможен ли прогноз реакции на облучение in vivo по данным о распространенных полиморфных вариантах? Каким образом следует осуществлять поиск этих вариантов? Следует ли ориентироваться на гены, ассоциированные с эффектами in vitro или рассматривать аллели генов, влияющих на фоновый уровень?
В настоящей работе мы попытались ответить на эти вопросы, сопоставляя ассоциации генотип — цитогенетические нарушения для трех групп данных:
1) генотипы и частоты аберраций хромосом у ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС (ЧА-ЭС) (облучение in vivo);
Абю1ев С. К. — д-р биол. наук, проф., зам. дир. по научной работе (abilev@vigg.ru); Сальникова Л. Е. — канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. экологической генетики (salnikova@vigg.ru); Рубанович А. В. — д-р. биол. наук, зав. лаб. экологической генетики (rubanovich@vigg.ru)
2) генотипы и частоты спонтанных аберраций хромосом для однородной контрольной группы;
3) генотипы и частоты индуцированных аберраций хромосом (1 Гр) для однородной контрольной группы (облучение in vitro).
Материалы и методы
Для изучения корреляций частот спонтанных и индуцированных аберраций хромосом с полиморфизмом ДНК взяты образцы периферической крови у 115 молодых (20—25 лет) здоровых мужчин — курсантов Военно-технического университета (г. Балашиха). Исследования были одобрены этическими комиссиями Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН и Военно-технического университета. Цитогенетический анализ осуществлен для 96 человек при учете частоты спонтанных аберраций и для 99 человек при учете частоты индуцированных аберраций. Обследовано также 83 ликвидатора (76 мужчин и 7 женщин) последствий аварии на ЧАЭС в 1986—1988 гг. Данная группа является выборкой из когорты пациентов, которые в 2006—2007 гг. проходили медицинское обследование в ФГУ Российский научный центр рентгенорадиологии Росмедтехнологий [1]. Приготовление препаратов с метафазными клетками для учета аберраций хромосом осуществляли по стандартной методике |1]. Анализировали от 500 (для индуцированных воздействием у-излучения — Со60, 1 Гр, 1,37 Гр/мин) до 1000 (в случае спонтанных аберраций) метафаз первого митоза на человека. Проводили дифференциальный учет аберраций хромосомного (дицентрические и кольцевые хромосомы, ацентрики, атипичные моноцентри-ки) и хроматидного (одиночные и изохроматидные фрагменты и обмены) типов. Далее под частотой аберраций подразумевается количество аберраций на просмотренную клетку.
Генотипирование осуществляли с использованием аллельспецифической тетрапраймерной полимеразно-цепной реакции [4] для следующих генов детоксикации ксенобиотиков: CYP1A1, CYP2D6, GSTM1, GSTT1, GSTP1, СОМТ, NAT2, и репарации ДНК: XRCCl, XPD, ERCC1, АРЕХ1, RAD23B, OGG1, Л Ш (табл. 1). Для генов GSTM1 и GSTT1 определяли два генотипа — гомозиготный по делеции (D/D) и "положительный", т. е. несущий функциональный аллель в гомо- либо гетерозиготном состоянии (I/*).
Для межгрупповых сравнений частоты хромосомных аберраций использовали непараметрический тест Манна— Уитни. Ввиду большого количества проведенных сравнений (> 100) значимость ассоциаций дополнительно проверяли на компьютере с помощью перестановочного теста.
Таблица 1
Гены, тип полиморфизма и идентификационные номера (Ю) для изученных полиморфных сайтов
Ген Полиморфизм Аминокислотная замена ID
CYP1A1 T606G _ rs2606345
Т3801С — rs4646903
A4889G Ile462Val rs 1048943
CYP2D6 G1934A — rs3892097
GSTM1 Ins/Del Фермент есть/нет —
GSTT1 Ins/Del Фермент есть/нет —
GSTP1 A313G IlelOSVal rsl695
СОМТ G1947A Vall58Met rs4680
NAT2 G590A Argl97Gln rsl 799930
XRCC1 C589T Argl94Trp rsl 799782
G1996A Arg399Gln rs25487
XPD T2251G Lys751Gln rsl 3181
G862A Asp312Asn rsl 799793
ERCC1 G262T — rs2298881
T354C Asnl 18Asn rsl 1615
APEX1 T444G Aspl48Glu rsl 130409
RAD23B C746T Ala249Val rsl 805329
OGG1 C977G Ser326Cys rsl052133
ATM G5557A Aspl853Asn rsl 801S16
Результаты и обсуждение
Изученные выборки резко отличались по фоновой частоте аберраций хромосом. Для ликвидаторов средняя частота аберраций хромосомного типа (СвА) составляла 0,0071 ± 0,0006 против 0,0021 ± 0,0003 в контроле при />=3,7-Ю-14 по тесту Манна—Уитни.
Оценка средней частоты аберраций хромосомного типа для носителей различных генотипов у ликвидаторов и в контроле приведена в табл. 2. В табл. 2 включены данные только по тем сайтам, которые обнаруживают значимые "однолокусные"
—О— Контроль —О— Ликвидаторы
Рис. 1. Зависимость частоты аберраций хромосомного типа от общего количества минорных аллелей в сайтах T2251G и G862A гена XPD для ликвидаторов аварии на ЧАЭС и в контроле (спонтанный уровень).
По оси абсцисс — XPD 2251-862 генотипы (количество минорных аллелей). Здесь и на рис. 2: по оси ординат — частота аберраций хромосомного типа.
эффекты либо влияют на частоты аберраций при совместном рассмотрении. Уровень значимости (р) указан для "однолокусных" аддитивных эффектов и оценивался с помощью перестановочного теста (100 000 итераций). Для аберраций хроматидного типа (CtA) и общего количества аберраций хромосом генотипические ассоциации оказались менее выраженными либо вовсе отсутствовали.
Из табл. 2 видно, что генотипические ассоциации фоновых CsA в контроле воспроизводятся для выборки ликвидаторов. При этом CsA, индуцированные облучением in vitro, ассоциированы совсем с другими полиморфными генами (OGG1, XRCC1, CYP1A1).
Таблица 2
Средняя частота спонтанных и индуцированных аберраций хромосомного типа (С&\) на 100 клеток (± ЯЕ) для носителей различных генотипов
Локус и генотип Ликвидаторы аварии на ЧАЭС Контроль: спонтанные CsA Контроль:! Гр in vitro
в CsA ± SE Р # CsA ± SE Р » CsA ± SE Р
XPD T2251G
XPD G862A
GSTM1
GSTT1
OGG1 C977G
XRCC1 G1996A
CYP1A1 T606G
1/1 T/G G/G G/G G/A А/А D/D
IГ
D/D I/*
С/С C/G G/G G/G G/A А/А Т/Г T/G G/G
26 41 16
35
36 12 44 39 14 69 51 27 4
36 38 9
37 33 13
0,55 ± 0,10 0,79 ± 0,09 0,69 ± 0,09 0,59 ± 0,09 0,75 ± 0,09 0,85 ± 0,14 0,70 ± 0,08 0,69 ± 0,08 0,51 ± 0,09 0,73 ± 0,06 0,65 ± 0,06 0,76 ± 0,12 0,96 ± 0,23 0,74 ± 0,09 0,61 ± 0,07 0,88 ± 0,21 0,64 ± 0,08 0,75 ± 0,09 0,73 ± 0,16
0,135
0,041
0,467 0,072
0,091
0,470
0,322
35 44 17 37
43 16 37 59 31 65 63 27 6
44 44 8
42 42 12
0,14 ± 0,03 0,23 ± 0,04 0,29 ± 0,07 0,15 ± 0,03 0,22 ± 0,04 0,31 ± 0,07 0,17 ± 0,04 0,24 ± 0,03 0,18 ± 0,04 0,22 ± 0,03 0,19 ± 0,03 0,24 ± 0,05 0,23 ± 0,10 0,23 ± 0,04 0,20 ± 0,04 0,14 ± 0,04 0,22 ± 0,04 0,23 ± 0,05 0,13 ± 0,04
0,041
0,038
0,188 0,471 0,451
0,404
0,491
38 44 17
39
44 16
40 59 40 59 65 28 6
45
46 8
44 43 12
10,99 ± 0,33 11,04 ± 0,34 10,92 ± 0,61 11,02 ± 0,35 11,04 ± 0,33 10,86 ± 0,62 11,12 ± 0,38 10,92 ± 0,27 10,95 ± 0,38 11,02 ± 0,28 10,75 ± 0,25 11,16 ± 0,48 13,01 ± 0,58 11,53 ± 0,31 10,64 ± 0,34 10,07 ± 0,56 11,04 ±0,30 11,41 ± 0,35 9,41 ± 0,64
0,962
0,853
0,878 0,691 0,031
0,025
0,015
Примечание. Жирным шрифтом выделены случаи значимых "однолокусных" эффектов.
"Нулевой" по обоим локусам "Положительный" по одному из локусов "Положительный" по обоим локусам
Рис. 2. Двойные гомозиготы по делециям генов GSTM1-GSTT1 имеют пониженную частоту аберраций хромосомного типа в обеих выборках.
/ — контроль; 2 — ликвидаторы аварии на ЧАЭС. По оси абсцисс — генотипы GSTMI-GSTTI.
Описанные эффекты усиливаются при рассмотрении совместного действия сайтов, приведенных в табл. 2. На рис. 1 показаны регрессионные зависимости CsA от общего количества минорных аллелей в сайтах гена XPD. Обращает внимание аддитивный характер воздействия минорных аллелей на CsA. Регрессия значима только в случае контрольной выборки (р = 0,023). В отношении ликвидаторов можно лишь утверждать, что двойные гомозиготы по мажорным аллелям имеют пониженную частоту CsA по сравнению с таковой у носителей минорных аллелей 2251G и 862А гена XPD (р = 0,027).
Для генов детоксикации ксенобиотиков "одно-локусные" эффекты отсутствовали либо проявлялись как незначимые тенденции. Тем не менее для комбинации двойных гомозигот по делеции генов GSTM1-GSTT1 уровень CsA существенно понижен как для ликвидаторов аварии на ЧАЭС, так и в контроле (рис. 2).
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:
1) частота спонтанных и индуцированных воздействием у-излучения в дозе 1 Гр аберраций хромосомного типа ассоциирована с аллелями различных групп полиморфных генов;
2) при облучении in vivo (ликвидаторы аварии на ЧАЭС) повышенная частота аберраций наблюдается у носителей тех генотипов, для которых характерен более высокий уровень спонтанных цито-генетических нарушений в контроле; гены, ассоциированные с радиочувствительностью при облучении in vitro, не атияли на частоту аберраций у ликвидаторов.
Наиболее заметным результатом данной работы является ассоциация минорных аллелей гена экс-цизионной репарации нуклеотидов XPD с повышенным спонтанным уровнем аберраций хромосомного типа. Фактически эта ассоциация установлена для двух независимых выборок — для ликвидаторов аварии на ЧАЭС и контрольной группы.
Фермент XPD отличается хеликазной и транскрипционной активностью и является ключевым белком эксцизионной репарации нуклеотидов, который узнает и исправляет сшивки оснований (пи-римидиновые димеры, громоздкие аддукты ДНК, внутрицепочечные сшивки ДНК и др.), образующиеся, например, после УФ-облучения или окси-дативного стресса. Сайт T2251G (Lys751Gln) находится в С-терминальном домене XPD — месте взаимодействия с фактором транскрипции — TFIIH-комплексом. Замена лизина на глицин приводит к конформационным изменениям, влияющим на взаимодействие с другими компонентами TFIIH-комплекса, что и обусловливает сниженную репарационную активность минорного варианта белка [8]. Второй минорный аллель 862А (или 312Asn) гена XPD также определяет уменьшенную репарационную способность, а наиболее выраженное снижение способности к репарации ассоциировано с гомозиготным генотипом по обоим сайтам 751 Gin — 312Asn [9]. Тем не менее данных литературы по корреляциям цитогенетических эффектов с полиморфизмом гена XPD немного, и они достаточно противоречивы.
Значительно больше ассоциативных исследований проведено в отношении генов детоксикации ксенобиотиков GSTM1 и GSTTI, что, очевидно, связано с распространенностью и радикальным характером соответствующего полиморфизма (наличие — отсутствие фермента). Однако и здесь результаты в основном противоречивы. Количество дицентриков и колец после облучения in vitro было больше при наличии делеции GSTM1 в работе [6], но существенно меньше в последующих исследованиях [7]. В ряде исследований повышенный спонтанный фон микроядер также коррелировал с "положительным" генотипом по GSTM1 [5]. Среди причин плохой воспроизводимости результатов следует отметить следующие:
— недостаточная статистическая обусловленность результатов (как правило, не более 100 мета-фаз на человека для выборки 20—40 доноров);
— неоднородность обследованных групп лиц;
— использование неспецифических цитогенетических тестов (микроядра и хроматидные обмены);
— отсутствие верификации обнаруженных ассоциаций на независимых выборках в рамках одного исследования.
В представленной работе мы последовательно пытались обойти перечисленные трудности. Оценка частот аберраций хромосомного типа при просмотре большого количества метафазных клеток, значительное (для исследований такого рода) число доноров плюс верификация на независимых выборках позволяют в нашем случае рассчитывать на получение воспроизводимых результатов.
Л итература
1. Сальникова Л. £., Фомин Д. К., Елисова Т. В. и др. // Ради-ац. биол. Радиоэкол. - 2008. - Т. 48, № 3. - С. 303-312.
2. Barnen G. С., West С. М. L., Dunning А. М. et al. // Nat. Rev. Cancer. - 2009. - Vol. 9. - P. 134-142.
3. Camplejohn R. S., Hodgson S., Carter N. et al. // Br. J. Cancer. - 2006. - Vol. 95. - P. 520-524.
4. Hamajima N. // Exp. Rev. Mol. Diagn. - 2001. - Vol. 1, N 1. - P. 119-123.
5. larmarcovai G., Sari-Minodier !.. Orsiere T. et al. // Mutagenesis. - 2006. - Vol. 21. - № 2. - P. 159-165.
6. Karahali B., Sardas S., Kocabas N. A. et al. // Mutât. Res. — 2002. - Vol. 515, № 1-2. - P. 135-140.
7. Marcon F., Andreoli C., Rossi S. // Mutât. Res. — 2003. — Vol. 541, № 1-2. - P. 1-8.
8. Monaco R., Rosal R., Dolan M. A. et al. // J. Carcinogenes. — 2009. - Vol. 8. - P. 12. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pmc/articles/PMC2799167/pdf/JC-08-54918.pdf/
?tool = pmcentrez
9. Spitz M. R„ Wu X., Wang Y. et al. // Cancer Res. - 2001. -Vol. 61. - P. 1354-1357.
Поступила 13.04.11
СЛ. П. СЫЧЕВА. 2011 УДК 615.919:575.2241.076.»
Л. П. Сычева
ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ОЦЕНКИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КСЕНОБИОТИКОВ В ОПЫТАХ НА МЛЕКОПИТАЮЩИХ
ФГБУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина Минздравсоцразвития России, Москва
Необходимость обязательной оценки генетической безопасности факторов в опытах in vivo обоснована наличием защитных систем организма, особенностями токсикокинетики, органной специфичностью, характером временных и дозовых зависшлостей. Для обоснования необходимости исследований in vivo приведены результаты многолетних исследований лаборатории генетического мониторинга, рассмотрены особенности тестирования мутагенов в опытах на млекопитающих по сравнению с опытами in vitro. Представлена разработанная в институте система оценки мутагенных свойств факторов окружающей среды с учетом органной специфичности, основой которой является полиорганный кариологический анализ. Данный подход имеет важное научное и практическое значение, являясь хорошим инструментом для изучения закономерностей токсического действия ксенобиотиков.
Ключевые слова: мутагены, тестирование in vivo, токсикокинетика (этапы поступления, распределения, метаболизма, выведения), полиорганный микроядерный тест, органная специфичность
L. P. Sycheva. - RATIONALE FOR A NEED ТО EVALUATE THE GENETIC SAFETY OF XENOBIOTICS IN MAMMALIAN EXPERIMENTS
The need to obligatorily evaluate the genetic safety of factors in in vivo experiments is substantiated by the body's protective systems, toxicoklnetic features, organ specificity, and the pattern of time and dose dependencies. To substantiate the need for in vivo studies, the author gives the results of long-term studies by the laboratory of genetic monitoring and considers the features of mutagen testing in mammalian versus in vitro experiments. She presents the system developed at the Institute to evaluate the mutagenic properties of environmental factors, by taking into account the organ specificity, the basis of which is a multiorgan karyological analysis. Being a good tool to study the regularities of the toxic action of xenobiotics, this approach is of important scientific and practical value.
Key words: mutagens, in vivo testing, toxicokinetics (steps of absorption, distribution, metabolism, excretion), polyorgan micro-nuclear assay, organ specificity
В настоящее время появилась необходимость обязательной оценки мутагенности ксенобиотиков, с которыми контактирует человек. Базовые подходы и принципы изучения мутагенных свойств хорошо разработаны и закреплены в руководствах, принятых международными организациями и многими странами. В предыдущие годы международные организации уделяли большое внимание разработке альтернативных (неинвазивных, in vitro) методов исследования токсичности различных факторов. Однако накопленные экспериментальные данные привели к пониманию недостаточности такого подхода для оценки генетической безопасности. Российские ученые всегда отстаивали необходимость обязательных исследований различных факторов на млекопитающих для заключения об их безопасности для человека. Наконец, это положение было закреплено в решении Европейского общества по мутагенам окружающей среды 2010 г. Тем не менее анализ литературы показывает, что большинство исследований мутагенных свойств ксенобиотиков выполнено на моделях in vitro. Это характерно для вновь внедряемых в окружающую человека среду факторов, например наноматериалов, ко-
Сычева Л. П. — д-р биол. наук, зав. лаб. генетического мониторинга (lpsycheva@mail.ru)
торые изучены в единичных экспериментах на млекопитающих [16]. В связи с этим в данной публикации рассмотрены особенности тестирования мутагенов in vivo на материалах исследований лаборатории генетического мониторинга НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина.
Основные отличия исследований in vivo и in vitro заключаются в том, что в последних не может быть учтена судьба ксенобиотиков в организме, так называемые этапы токсикокинетики, или этапы ADME (Absorption, Distribution, Metabolism и Excretion — поступление, распределение, метаболизм, выведение). На каждом из этапов существуют системы защиты, поэтому ответ организма на исследуемый фактор in vivo отличается от ответа клеточных культур in vitro. Можно полагать, что чувствительность "голых", лишенных защиты, клеток в культуре всегда будет выше, чем тех же клеток в организме человека. Однако если токсическое действие оказывает не само вещество, а его метаболиты, образующиеся в организме, культура клеток может оказаться нечувствительной к основному фактору (без добавления систем метаболической активации), в то же время определенные типы клеток in vivo могут быть значительно повреждены.
