CC BY
5
^ 1 I ' —
• ® « • * . , I % а . JF 'jk * '
За рубежом
УДК G13.6-f613.1]-06:616-055.5/.7-084
уИ. Copea, В. Н. Фоменко
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ В ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ
Институт профессионального здравоохранения, Финляндия, Хельсинки; НИИ гигиены
труда и профзаболеваний АМН СССР, Москва
Этиологическая связь процессов мутагенеза и канцерогенеза, способность подавляющего большинства химических канцерогенов индуцировать мутации у разных биологических объектов обусловливают тот факт, что результаты генетических исследований предлагается использовать для прогноза возможной бластомогенной активности химических соединений и допустимых уровней их воздействия [2, 9, 10, 12, 29, 33, 35]. Своевременное выявление указанных эффектов в условиях интенсивного развития химии ставит вопрос о необходимости разработки краткосрочных тестов. Согласно современным взглядам, эти тесты могут применяться как для выявления опасности, так и для ее подтверждения. Оба эти этапа следует рассматривать как составляющие профилактической медицины, цель которой при этом предотвратить генетически обусловленные болезни человека.
При изучении опасности факторов производственной и окружающей среды методы оценки мутагенной активности применимы в 3 областях: 1) для характеристики отдельных факторов и их комплекса; 2) для систематического контроля внешней среды (окружающей и производственной); 3) как часть биологического контроля при оценке воздействия на отдельные группы населения.
Подсчитано, что к настоящему времени по крайней мере до 13 000 различных химических соединений было исследовано в разных тест-си-стемах [21], а с учетом неопубликованных данных или опубликованных в малоизвестных сборниках число их, возможно, вдвое больше. Особое значение имеет использование тестов на мутагенность для оценки окружающей среды. Сложный состав пробы, взятой из окружающей среды, очень редко позволяет определить воздействие какого-либо компонента, вызывающего эффект. Более того, очевидная возможность синергизма (комутагенности), а также ингибиторного взаимодействия комплекса факторов среды сильно осложняет выявление действия отдельных агентов. Вместе с тем малая стоимость, относительная простота и быстрота выполнения краткосрочных тестов позволяют исследовать большое количество проб и их фракций. Этим объясняется тот факт, что большинство имеющихся в настоящее время данных по оценке факторов окру-
жающей среды, например воздуха и воды, получены в эксперименте на микроорганизмах [21,. 24, 29].
Однако с целью подтверждения возможности вредного влияния изученных факторов на человека в дальнейшем необходимо проведение исследований в эукариотических системах. В це^ лом используемые методические подходы к вьщ явлению мутагенной активности факторов окружающей среды должны предусматривать возможность не только комплексной оценки проб,, но и оценки отдельных компонентов ее с целью выявления основного, ответственного за гено-токсичность источника загрязнения, его происхождения, возможности спонтанного или искусственного превращения во внешней среде, путей и способов контроля и защиты.
Оценка мутагенной активности воздуха непосредственно у рабочего места или источников выделения промышленных химических факторов проводится редко. Тесты на растениях являются распространенной системой, которую применяют исследователи для постоянного контроля мутагенов в окружающей среде [14, 25].
Судя по данным литературы [24] использование простых краткосрочных моделей для оценки внепроизводственной и производственной среды расширяется. Напш^м-ер^ на микроорганизма^^ оценены пробы воздуха цеха вулканизации предприятиях рршгожж^промышленности [20] ^ окружающего воздуха и фильтров индивидуальных пробоотборников у рабочих литейных производств [26, 28]. Пары, отобранные на участках сварки нержавеющей стали, показали мутагенность в тестах на сальмонелле [19, 23]. При моделировании в лабораторных условиях процесса вулканизации пары, выделяемые при термической обработке различных полимеров и их смесей, оказались мутагенами в различных краткосрочных тест-системах [16]. Разные фракции аэрозолей, выделяющиеся при термической деструкции полиуретановых материалов, проявили мутагенность в бактериальных тест-системах
[36]. Проведено предварительное изучение по использованию ЭгозорИЛа ше1апо§аз1ег для постоянного контроля возможной экспозиции мутагенов окружающей среды на примере завода резино-технических изделий [15].
Тесты in vitro, наиболее часто используемые для выявления химических канцерогенов
Биологический объект
Учитываемый показатель
Метаболическая система
Прокариотическая система Сальмонелла Е. coli
Домлекопитающая эукариотическая система
Saccharomyces cerevisae
Культура клеток млекопитающих Овариальные клетки хомячка, V79 Клетки лимфомы мышей Эпителиальные клетки печени крыс Овариальные клетки эмбрионов хомячка
(СНО)
Лимфоциты человека, фибробласты
'^Культура клеток Не La, гепатоциты крыс, Щг фибробласты человека Культура клеток эмбрионов мышей (СЗН), хомяков (SHE, ВНК)
Подавление роста Гистидиновые ауксотрофы Аргининовые или триптофановые трофы
ауксо-
Мутации, конверсия генов, митотические рекомбинации
HPRT-мутации ТК + / "-мутации 8-Азагуанин s/r Хромосомные аберрации,
хроматидные обмены Хромосомные аберрации,
хроматидные обмены Внеплановый синтез ДНК
сестринские сестринские
Морфология, трансформация, характер роста клеток на агаре
Постмитохондриальная фракция печени
s-9 грызунов
s-9
Организм промежуточного хозяина
s-9
Клеточные медиаторные системы
s-9 s-9
s-9
Анализ опубликованных данных показывает, что для гарантии репрезентативности взятой пробы необходимо учитывать условия ее отбора. Например, состав пробы воздуха может значительно колебаться из-за изменения температуры, случайных взаимодействий различных компонентов в поглотителях или трансформации их в атмосфере. Респирабельные частицы вещества или пары, даже весьма вредные для человека, могут не попасть в отбираемую пробу и привести к ошибке в оценке мутагенности [13]. Использование методов экстракции и фракционирования может также быть неадекватным. Например, мутаген может разделиться на несколько фракций, что существенно изменит результат оценки его активности. Кроме того, наличие ^утагенной активности пробы может маскироваться ее высокой токсичностью.
Краткосрочные тесты используют и для оценки воздействия химических факторов внешней среды (чаще всего производственной) при анализе биологических сред (обычно мочи и крови) лиц, подвергающихся воздействию [3, 29, 32]. Цитогенетические повреждения могут быть исследованы в любой пролиферирующей популяции клеток. Наиболее часто используют лимфоциты периферической крови, деление которых стимулировано фитогемагглютинином in vitro [1, 4—9, 11, 29].
Несмотря на то что на основании современных знаний трудно прогнозировать последствия воздействия вредных факторов на здоровье отдельного индивидуума, выявленный эффект (увеличение числа структурных аберраций, межсестринских хроматидных обменов и проч.) в группе обследуемых свидетельствует о вредном воздействии на изучаемую популяцию мутаген-
Я - ' ' М - т*« * , '• < / • j t ' ,
« f А ' * 4
ных или потенциально канцерогенных агентов [4, 9, 10, 29].
Другие биологические среды (особенно моча) используют для оценки мутагенеза недавно — около 10 лет [27]. Данные В. Yamasaki и В. Ames [34] о том, что моча курильщиков имеет мутагенные свойства, полученные в тесте на сальмонелле с метаболической активацией (микросомами печени), послужили толчком к проведению ряда подобных исследований. В качестве индикаторов мутагенности, как правило, применяют обычные бактериальные штаммы. В нескольких последних работах при исследовании мутагенности мочи с той же целью использовали культуру лимфоцитов человека [30].
Была показана мутагенная активность мочи людей, подвергавшихся воздействию различных лекарственных препаратов, промышленных химических соединений, сигаретного дыма [32].
Однако при оценке результатов, полученных с помощью указанного метода при контроле профессиональной экспозиции или факторов окружающей среды в целом, следует обращать внимание на возможность проявления эффекта за счет воздействия побочных агентов, таких, как лекарства, вредные привычки и др. Более того, поскольку большинство химикатов, поступивших в организм, выделяется в форме детоксициро-ванных конъюгатов, проявление мутагенной активности в концентрированной моче не всегда свидетельствует о наличии эффекта у воздействующего агента. - Поэтому положительные результаты, полученные с помощью методов исследования мутагенности мочи, следует рассматривать как показатель экспозиции, а не как показатель мутагенного эффекта.
В настоящее время только небольшое число
из 130 возможных краткосрочных тестов используется для предварительной оценки мутагенов и (или) канцерогенов (см. таблицу). Международное агентство по исследованию рака (МАИР, 1982) предлагает рассматривать краткосрочные тесты как дополнительные в первичной оценке химических агентов [22, 35].
Следует подчеркнуть, что в зависимости от изучаемого показателя и его разрешающей способности можно получить противоречивые результаты при исследовании одного и того же вещества. Например, бензол не вызывает генетических нарушений при использовании методов, учитывающих генные мутации, но индуцирует хромосомные аберрации. Есть и другие примеры химических соединений, не проявляющих мутагенной активности на микробах, но вызывающих мутации у млекопитающих, например диэтилстильбэстрол, трихлорэтилен, уретан, ми-котоксины, метаболиты ДДТ и др. [31]. Известны классы химических соединений, такие, например, как хлорированные углеводороды, многие из которых являются канцерогенами, но обычно не обнаруживают мутагенную активность в опытах на сальмонелле, в том числе в условиях метаболической активности [18]. Указанный факт свидетельствует о том, что прогноз канцерогенной активности невозможен только в опытах на прокариотах (микробных системах), хотя в ряде опубликованных работ [17, 31] и показано, что точность (корректность) результатов при использовании большинства краткосрочных методов для прогноза канцерогенной активности химических соединений составляет около 70 %. Вместе с тем, оценивая прогностическую роль рассматриваемых методов, нельзя не учитывать того, что, хотя рак и является наиболее актуальной проблемой сегодняшнего дня, в будущем увеличение мутаций в генофонде человеческой популяции может иметь более серьезное значение.
Таким образом, в системе оценки генетической и бластомогенной опасности факторов окружающей среды краткосрочные методы играют важную роль. Применительно к химическим соединениям, уже зарекомендовавшим себя как мутагены, они могут быть использованы для системы контроля внешней среды (окружающей и производственной) или для биологического контроля уровня экспозиции. Вместе с тем пока еще имеется ряд существенных ограничений в их применении для исследования неизученных веществ из-за возможности получения как ложноотрица-тельных, так и ложноположительных результатов. Указанная опасность существенно возрастает при использовании какого-либо единичного теста.
Для практических гигиенических рекомендаций исследование генетической опасности изучаемых факторов должно обязательно проводиться на млекопитающих in vivo с помощью комплекса
2
о
о
методов, позволяющих оценить различные виды * мутаций. При этом большое значение должно придаваться испытываемым уровням воздействия, которые определяют не только количественную, но и качественную характеристику эффектов, что является фундаментом для обоснования соответствующих гигиенических регламентов.
Литература
1. Александров С. Е., Кулешов Н. П. Изучение хромосомных аберраций в соматических клетках лиц, контактирующих в производственных условиях с комплексом химических загрязнителей // Рукопись депонир. в ВИНИТИ, No. 3189—85.
Бочков Н. П. //Вести. АМН СССР. — 1976. — № 7. — С. 47—53.
Бочков Н. П., Филиппова Т. В., Яковенко К. Н. // Цитол. и генет. — 1984.— Т. 18, № 6. — С. 422—428.
4. Головачев Г. Д., С лозина Н. М., Боровицкая Е. Э. // Европейское о-во по мутагенам внешней среды: Ежегодная конф., 14-я: Тезисы докладов.— М., 1984.-^ С. 196—197.
5. Катосова JI. Д., Павленко Г. И. //Там же. — С. 231 — 232.
6. Кулешов Н. П., Седова К. С. //Там же. — С. 267— 268.
7. Куринный А. ИПилинская М. А. Исследование пестицидов как мутагенов внешней среды. — Киев, 1976.
8. Молодкина Н. Н., Фоменко В. Н. и др. // Гиг. труда.— 1985. — № 3. —С. 32—35.
9. Саноцкий И. В., Фоменко В. Н. Отдаленные последствия влияния химических соединений на организм.— М., 1979.
10. Фоменко В. Н. // Европейское о-во по мутагенам внешней среды: Ежегодная конф., 14-я: Тезисы докладов.— М., 1984.— С. 167—168.
11. Чеботарев А. Н., Титенко Н. В., Селезнева Т. Г.// Там же. — С. 95—96.
12. Bochkov N. II Mutagens of Environment. — New York, 1982. —P. 101 — 110.
13. Chrisp С. E., Fisher G. L. //Mutat. Res. — 1980. — Vol. 76. —P. 143—164.
14. Constantin M J. // Genotoxic Effects of Airborne Agents/Ed. R. Tice, D. C. Costa, M. Shaich. — New York, 1982.— P. 159.
15. Donrier M., Husgafvel-Pursiainen K., Jenssen D. // Scand. J. Work Environm. Hlth. — 1983. — Vol. 9, Suppl. 2. — P. 27—37,
16. Donner M., Hytonen S., Sorsa M. // Hereditas.— 1983.— Vol. 99. — P. 7—10.
17. Evaluation of Short-term Tests for Carcinogens / Ed. F. J. De Serres, J. Ashby.—Amsferdam, 1981.
18. Haworth S., Lawior Т., Mortelmans K. et al.//Environm. Mutag. — 1983. — Suppl. 1. —P. 3—142.
19. Hedenstedt A., Jenssen D., Lidesten В. M. et al.// Scand. J. Work Environm. Hlth. — 1977. — Vol. 3.— P. 203—211.
20. Hedenstedt A., Ramel C., Wachtmeister C. A.//J. Toxicol. Environm. Hlth. — 1981. —Vol. 8. — P. 805—814.
21. Hoffman G. R. // Environm. Sci. Technol. — 1982. — Vol. 16. —P. 560—574.
22. IARC Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Humans. — Lyon, 1982.— Vol. 1—29, Suppl. 4.
23. Maxild J., Andersen M., Kiel P., Stern R. M. // Mutat. Res. — 1978. — Vol. 56. — P. 235—243.
24. Moller M., Lofroth G. // Mutagens in Our Environment / Ed. M. Sorsa et al. — New York, 1982.— P. 221—234.
25. Plewa M. /. // Environmental Mutagens and Carcinogens/Ed. T. Sugimura et al. — Tokyo, 1982.— P. 411 — 419.
26. Schimberg R., Skytta E., Falck K. // Staub. — 1981. — Bd 41. — S. 421—424.
60
V
27. Siebert D., Simon U. // Mutat. Res. — 1973. — Vol. 21.— P. 257—262.
28. Skyttä E., Schimberg R., Vaitiio H. // Arch. Toxicol. — 1980. —Vol. 4.— P. 68—72.
29. Sorsa M., Hemminki K-, Vainio H. // Teratogenes. Car-cinogenes. Mutagenes. — 1982. — Vol. 2. — P. 137—150.
30. Stiller A., Obe G., Riedel L. et al.//Mutat. Res.— 1982. — Vol. 97. — P. 437—447.
31. Upton A. C., Clayson D. B., Jansen J. D. et al. // Ibid. — 1984. —Vol. 133.— P. 1—49.
32. Vainio Ii., Sorsa M., Falck /<.//IARC Sei. Publ. — 1984. —Vol. 59. —P. 135—142.
33. Welsbürger J. H., Williams G. M. // Science. — 1981. — Vol. 214. — P. 401—407.
34. Yamasaki B., Ames B. N. // Proc. nat. Acad. Sei. (USA). — 1977. — Vol. 74. — P. 3555.
35. Yamasaki H., Wilbourn J. D., Harown L. // Mutagens in Our Environment / Ed. M. Sorsa et al. — New York, 1932 _p. 221_234.
36 .Utting A., Falck' K., Skyttä E. // Int. Arch. Occup. Environm. Hlth. — 1980. — Vol. 47. — P. 47—52.
Поступила 25.05.87"
Дискуссии и отклики ^итаателей
УДК 614.445:574.64] (049.2)
М. А. Пинигип
ПО ПОВОДУ СТАТЬИ Б. М. ШТАБСКОГО «О КОНЦЕПЦИИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫХ ПО ВРЕМЕНИ ПДК ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ
ВОДОЕМОВ»1
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Статья Б. М. Штабского как реакция на нашу статью [7] выходит за пределы того, что было в ней высказано. В своей статье мы даем критический анализ причин ошибочности показателя (Р) динамической токсической нагрузки на здоровье населения, предложенного Е. М. Трофимовичем [8]. Основная ошибка, как было показано (и, кстати, не опровергнуто ни автором, ни кем-либо другим), состоит в том, что Е. М. Трофимович, справедливо приняв необходимость учета фактора времени при разработке показателя Р, проявил непоследовательное отношение
временной характеристике ПДК, лимитированной в воде по токсикологическому признаку вредности. Из-за отсутствия в нормативных документах такой характеристики автор использовал ПДК то в качестве долговременной (от 1 до 5 мес), то в качестве разовой.
Так, для получения нормативных индексов он "рассматривал ПДК циклогексанола как величину долговременную, а при получении нормативно-частотных индексов — как разовую, что и обусловило ошибочность предложенного им показателя. В связи с этим наша статья была закончена следующими словами: «Исправить положение может только установление дифференцированных по времени ПДК веществ, содержание которых в воде лимитируется по токсикологическому признаку вредности. Однако этот вопрос заслуживает специального рассмотрения».
Таким образом, в нашей статье не было речи
1
Гигиена и санитария. — 1986. — № 11. — С. 57—60.
о какой-либо «концепции» установления дифференцированных по времени ПДК веществ, лимитируемых в воде по токсикологическому признаку вредности, а лишь высказано замечание, что такой вопрос заслуживает специального рассмотрения, которое, мы надеемся, будет со временем опубликовано.
Теперь же все рассуждения Б. М. Штабского о нашей «концепции» и ее «ошибочных» основах, изложенных в его статье, оставим в стороне как ложную трактовку возможных наших предложений по гигиеническому нормированию в связи с проблемой санитарной охраны водоемов. К сожалению, из-за ограниченности объема статьи мы не мажем рассмотреть и представленные в искаженном виде наши предложения об установлении дифференцированных по времени ПДК в атмосферном воздухе. Рассмотрим только главное — какова временная характеристика ПДК веществ, лимитированных в воде по токсикологическому признаку вредности и каким образом время проявления эффекта зависит от концентрации (дозы) вещества в окружающей среде.
Б. М. Штабский отмечает, что «нет никаких оснований утверждать, что существующим ПДК веществ, лимитированных в воде водоемов по токсикологическому признаку, ... приписывается значение разовых, т. е. временная характеристика мгновенных или по крайней мере незначительно усредненных по времени концентраций». И далее: «никто и никогда не отождествлял максимально разовые нормативы с незначитель-
