CC BY
10
Л итература
1. Бочков Н. П., Субботина Т. И., Яковлев В. В. и др. // Гиг. и сан. - 1994. - № 3. - С. 53-55.
2. Джамбетова П. М., Реутова Н. В.. Ситников М. Н. // Экол. генетика. - 2005. — Т. 3, № 4. - С. 5-10.
3. Джамбетова П. М., Реутова Н. В. // Экол. генетика. — 2006. - Т. 4, № 1. - С. 22-27.
4. Джамбетова П. М., Мо.ючаева Л. Г., Махтиева А. Б., Сычева Л. П. И Экол. генетика. — 2009. — Т. 7,. № 4. — С. 34-40.
5. Жученко Н. А., Софронов Г. А., Румак В. С. и др. // Вестн. РАМН. - 2006. - № 7. - С. 3-10.
6. Котышева Е. Н. Врожденные морфогенетические варианты в эколого-гигиенических исследованиях. — Магнитогорск, 2007.
7. Оценка цитологического и цитогенетического статуса слизистых оболочек полости носа и рта у человека: Метод, ре-
комендации / Беляева Н. Н., Сычева Л. П., Журков В. С. и др. — М., 2005.
8. Ревазова Ю. А., Журков В. С., Жученко Н. А. и др. // Гиг. и сан. - 2001. - № 6. - С. 11-16.
9. Сальникова Л. Е., Чумаченко А. Г., Веснина И. И. и др. // Радиац. биол. Радиоэкол. - 2010. - Т. 50, № 6. - С. 29-38.
10. Сычева Л. П. // Мед. генетика. — 2007. — № 11, — С. 3—11.
11. Сычева Л. П., Можаева Т. Е., Умнова Н. В. и др. // Вестн. РАМН. - 2008. - № 1. - С. 19-23.
12. Hamajima N. // Exp. Rev. Mol. Diagn. - 2001. - Vol. 1, N 1. - P. 119-123.
13. Shen M., Hung R. J., Brennan P. et al. // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. - 2003. - Vol. 12. - P. 1234.
14. Sterpone S., Cozzi R- II У Nucl. Acids. - 2010. L'RL: http:// www.ncbi.nlm.nLh.gov/pmc/articles/PMC2925273/pdf/ JNA2010-780369.pdf
Поступила 25.02.11
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2011 УДК 614.7:669.018.6741:616-092.11
Н. В. Реутова', Т. В. Реутова2, Т. И. Воробьева2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МУТАГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ РЯДА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
'ГУЗ Медицинский консультативно-диагностический центр МЗ КБР, Нальчик; 2ГУ Высокогорный геофизический институт Росгидромета, Нальчик
Определен мутагенный потенциал неорганических соединений вольфрама, молибдена, свинца и меди, отходов горно-обогатительного комбината, связанного с разработкой вольфрамо-молибденового месторождения, и компонентов окружающей среды с использованием растительной тест-системы и видов дикорастущей флоры. Показана их пригодность для определения генотоксичности окружающей среды, загрязненной тяжелыми металлами.
Ключевые слова: генотоксичность, растительные тест-системы, тяжелые металлы
N. V. Reutova, Т. V. Reutova, Т. I. Vorobyeva. - DETERMINATION OF THE MUTAGENIC POTENTIAL OF INORGANIC COMPOUNDS OF A NUMBER OF HEAVY METALS
The authors determined the mutagenic potential of inorganic compounds, such as tungsten, molybdenum, lead, and copper, as well as waste of a tungsten-molybdenum industrial complex engaged in the exploitation of tungsten and molybdenum deposits, and environmental components, by using a plant test system and species of wild flora. They were shown to be suitable for the determination of genotoxicity of the environment polluted with heavy metals.
Key words: genotoxicity, plant test systems, heavy metals
Для оценки генотоксического влияния окружающей среды наиболее часто используют бактериальные и растительные тест-системы. Поскольку растительные тест-системы обладают целым рядом преимуществ по сравнению с бактериальными, мы использовали именно их в наших исследованиях. Судя по литературным данным, наибольшее число работ по определению мутагенной опасности окружающей среды связано с загрязнением органическими веществами, в основном полициклическими углеводородами. Работ, посвященных исследованию генотоксического влияния тяжелых металлов, значительно меньше [5, 6].
Целью данной работы было определение мутагенного потенциала неорганических соединений тяжелых металлов (ТМ), отходов горнодобывающих предприятий и компонентов окружающей среды, загрязненных рядом этих тяжелых металлов, с использованием растительной тест-системы и видов дикорастущей флоры.
Материалы и методы
Для определения генотоксического потенциапа ТМ, отходов горнодобывающих предприятий и компонентов
Реутова Н. В. — д-р биол. наук, генетик отд. лаб. диагностики; Реутова Т. В. — ст. науч. сотр. лаб экологической химии (Vgikbr@rambler.ru); Воробьева Т. И. — ст. науч. сотр. лаб. экологической химии (Vgikbr@rambler.ru)
окружающей среды мы использовали растительную тест-систему С. сарШап5 Ь. и виды дикорастущей флоры. Воз-душно-сухие семена С. сарШапв замачивали в исследуемых растворах на 42 ч при 26°С. Такая длительная обработка была выбрана в связи с тем, что, во-первых, мы исследовали мутагенные свойства металлов в весьма низких субтоксических концентрациях, а во-вторых, мы пытались хоть немного приблизиться к естественным условиям, в которых растения подвергаются действию пол-лютантов длительное время. После обработки семена тщательно промывали в водопроводной воде. Затем их обрабатывали 0,05% раствором колхицина в течение 3 ч для остановки деления клеток на стадии метафазы и накопления метафаз в клетках меристемы кончиков корней. Фиксацию производили в спиртоуксусной (3:1) смеси. Окрашивали ацетокармином и из темно-окрашенных кончиков корней готовили временные давленые препараты по общепринятой методике [2].
При отборе растений дикорастущей флоры визуально отмечали площадь (примерно 10 000 ± 200 м2), покрытую избранными для исследования видами растений. Всю площадь разбивали по диагонали на участки по 50 м2, из которых отбирали семена с 10 растений одного вида примерно одинакового габитуса. Исследования проводили на проростках корешков семян выбранных видов растений. Генотоксическое влияние определяли с использованием анафазно-телофазного метода. Этот ме-
Fj
гиена и санитария 5/2011
Таблица 1
Влияние тяжелых металлов на С. capillaris L.
Вариант Концентрация, М Общее количество мета-фаз Мета-фазы с хромосомными мутация .ми % мутаций Р
Контроль 1476 1 0.17
РЫ, ю- 1841 11 0,60 < 0,01
Контроль — 1004 3 0.29 —
1Ма2Мо04 • 2Н20 ю-4 1013 10 0.99 < 0,01
Контроль* — 1176 4 0,34 —
№г\У04-2Нг0* 10-J 986 11 1.12 < 0,05
Контроль 1490 4 0,27
Си504 10"4 1380 2 0,14 > 0,05
Контроль 1034 2 0,19
Дренажные воды (ТГОК) «2 • 10~4 630 6 0.95 < 0,001
Пульпа =3- 10"4 405 9 2,22 < 0,001
Примечание. * — данные М. Л. Гогуа [1].
тод основан на регистрации хромосомных аберраций (ХА) в стадиях анафазы и телофазы. Аномальные анафазы имеют "мосты" и ацентрические фрагменты, возникающие в результате структурных ХА типа асимметричных транслокаций и делеций. Семена проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, смоченной водопроводной водой, при 25—26°С в термостате. Проросшие корешки длиной 3—5 мм фиксировали в смеси этилового спирта и ледяной уксусной кислоты (3:1). Длительность фиксации не менее 2—3 ч. Материал окрашивали ацетокармином (2% раствор кармина в 45% уксусной кислоте) при кипячении на водяной бане в течение 10—12 мин. Готовили временные давленые препараты из кончиков корней по общепринятой методике [2].
В качестве контроля в модельных опытах с ТМ использовали дистиллированную воду, поскольку все растворы готовили на дистиллированной воде. В опытах с отходами горно-обогатительного комбината использовали отстоянную водопроводную воду.
При работе с видами дикорастущей флоры в качестве чистой зоны (фоновые ландшафты) были выбраны участки, адекватные по геоклиматическим условиям изучаемым. Они расположены в 10—15 км вверх по долине р. Баксан. Соответствующие участки определяли по экспозиции склонов и растениям-идентификаторам.
Содержание ТМ в природных объектах Кабардино-Балкарской Республики определяли методом атомной эмиссионной спектроскопии.
Для определения достоверности выявленных различий использовали преобразование Фишера для сравнения долей [4].
Результаты и обсуждение
С использованием С. capillaris L. были проведены исследования мутагенного потенциала указанных выше металлов и стоков горно-обогатительного комбината (ТГОК). ТГОК занимается разработкой вольфрамо-мо-либденового месторождения и обогащением добытой руды. Свои отходы комбинат в виде пульпы по пульпопроводу перекачивает в хвостохранилище, расположенное на берегу р. Баксан. В результате высыхания пульпы формируется хемозем, а наверху расположено озеро со свежей пульпой, которое частично сформировано также водами р. Гижгид. Вода из озера фильтруется через всю толщу отвалов и в виде дренажных вод стекает в р. Баксан.
Как видно из табл. 1, спонтанный уровень мутаций в контролях был разным. Возможно, это связано с тем, что опыты проводили в разное время и сроки хранения семян были разными. Как известно, с увеличением срока хранения семян спонтанный уровень мутаций увеличивается. В наших опытах спонтанный уровень мутаций в контролях колебался от 0,17 до 0,34%. На такой же нестабильный уровень мутаций в контролях у ряда растительных тест-систем обращали внимание P. A. White и L. D. Claxton (2004) в своем обзоре по генотоксическому влиянию почв |6].
В табл. 1 приведены низшие мутагенные концентрации исследованных металлов. Молибден и свинец были мутагенными в концентрации Ю-4 М. Для вольфрама низшей оказалась мутагенная концентрация на 2 порядка больше. Медь в наших исследованиях вообще мутагенных свойств не проявила. ТМ в низших мутагенных концентрациях в модельных опытах вызывали повышение уровня мутаций в 3—3,5 раза. Уровень мутаций для дренажных вод был в 5 раз выше, чем в контроле, а для пульпы — в 11,7 раза.
Хотя растительные тест-системы являются очень чувствительными, они лишь частично пригодны для полевых исследований. Для получения более полной информации о генотоксическом влиянии окружающей среды гораздо лучше проводить оценку генетических эффектов у представителей растительного и животного мира, населяющих загрязненные территории. В случае проведения таких исследований будут учитываться вклад всех опасных агентов окружающей среды, их возможный синергизм и антагонизм.
У растений, произраставших на территории ТГОК и в соответствующей чистой зоне, также были определены
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов и уровень аберраций хромосом у видов дикорастущей флоры
Вид Содержание ТМ, мкг/кг Общее коли- Анафазы с % аберраций
Мо РЬ Zn Bi чество анафаз аберрациями Р
Юринея предкавказская:
чистая зона 0,1 0 0,7 0 976 17 1,76
отвалы 11,5 1,2 2,1 0,2 1264 46 3,64 < 0,01
Костер кровельный:
чистая зона 1,6 < 0,05 0,4 0 1024 15 1,46
отвалы 68,0 0,2 1,0 0 1004 51 3,09 < 0,05
Тонконог гребенчатый:
чистая зона 2,0 0,8 0,6 0 1043 8 0,77
отвалы 12,4 0,2 2,2 0 1187 41 3,45 < 0,001
Белена черная:
чистая зона 0,4 0,4 1,9 0 270 3 1,10
отвалы 32,1 10,1 39,8 4,6 322 9 2,79 < 0,05
содержание ТМ и частота ХА (табл. 2). В результате было установлено, что из всех ТМ, присутствующих в хемозе-мах в повышенных концентрациях, наиболее интенсивно поглощается молибден. Полученные данные свидетельствуют об исключительной биологической активности молибдена.
В своих исследованиях мы использовали разные виды дикорастущих растений, как широко распространенные, так и более редкие. В данном случае определяли частоту аномальных анафаз в корневой меристеме проростков. Частота аномальных анафаз возрастала в 2—2,5 раза по сравнению с чистой зоной (см. табл. 2).
В районе расположения ТГОК отмечено загрязнение речной воды, почв и воздуха целым рядом ТМ. Так, в речной воде содержание молибдена достигало 24 мкг/л, меди — до 49 мкг/л (эти концентрации не превышают ПДК для питьевой воды), концентрации остальных металлов не отличались от таковых в чистой зоне. В загрязненных почвах содержание молибдена 30—40 мг/кг, меди — 30—40 мг/кг; свинца — 30 мг/кг. В дренажных водах содержание молибдена 15—17 мг/л; свинца — 2—3 мкг/л и меди — 55 мкг/л. В сухих выпадениях из атмосферы: молибден — до 39 мкг/м2 в сутки, свинец — до 44 мкг/м2 в сутки [3].
Заключение
В наших исследованиях неорганические соединения меди не проявили мутагенный эффект. У вольфрама тоже практически не были обнаружены мутагенные свойства, для С. сарШапБ Ь. мутагенной была очень высокая концентрация — 10"2М, что соответствует 18,3 г/л вольфрама, таких количеств нет в окружающей среде. Низшей
мутагенной концентрацией молибдена была Ю^М, что соответствует 9,6 мг/л, свинца — Ю-4M (20,7 мг/л). В речной воде и сухих выпадениях такие концентрации отсутствуют, содержание вольфрама, свинца и молибдена в этих компонентах окружающей среды ниже мутагенной концентрации.
Концентрации же свинца и молибдена в почвах в районе хвостохранилища ТГОК значительно превышают наименьшие мутагенные. Именно эти компоненты окружающей среды вызывали повышение частоты мутаций у произрастающих на них растений. Следовательно, результаты, полученные в модельных опытах на растительных тест-системах и видах дикорастущей флоры, произрастающих в условиях реального загрязнения, хорошо совпадают. Поэтому их вполне можно рекомендовать для первого этапа мониторинга генетической безопасности окружающей среды.
Литература
1. Гогуа М. Л. Изучение генотоксического потенциала солей хрома, молибдена, вольфрама на растительных тест-систе-мах: дис. ... канд. биол. наук. — М., 2003.
2. Дубинина Л. Г. Структурные мутации в опытах с Crépis сар-illaris L. - M., 1978. - С. 188.
3. Реутова Т. В., Воробьева Т. И., Гущина Л. П. и др. // Метеоспектр. - 2005. — № 3. - С. 93—98.
4. Урбах В. Ю. Математическая статистика для биологов и медиков. — М., 1963.
5. Ohe T., Vatanabe T., Vakabayashi К. // Mutat. Res. — 2004. - № 567. - P. 109-149.
6. White P. A., Claxton L. D. // Mutat Res. - 2004. - № 567. -P. 227-345.
Поступила 14.02.11
Оценка мутагенных эффектов факторов окружающей и производственной среды в экспериментальных исследованиях
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2011 УДК 612.014.44.084
В. В. Юрченко', Е. К. Кривцова', Н. А. Юрцева', Е. А. Тульская', Р. А. Мамонов', 3. И. Жолдакова', О. О. Синицына', М. М. Мальцева2, Г. П. Панкратова2, Л. П. Сычева'
ПОКАЗАТЕЛИ МИКРОЯДЕРНОГО ТЕСТА НА ЭПИТЕЛИАЛЬНЫХ ТКАНЯХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ДИОКСИДА ТИТАНА
'ФГБУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина Минздравсоцразвития России; 2ФГУН НИИ дезинфектологии Роспотребнадзора, Москва
Генетическая безопасность потребления населением пищевых и косметических продуктов, содержащих диоксид титана (ДТ), изучена недостаточно. В работе оценивали мутагенную активность ДТ в микроядерном тесте на эпителии слизистых оболочек внутренних органов животных. Два образца анатаза (средний размер 160 и 33,2 нм; покрытый симетиконом) вводили в желудок мышей в дозах 40—200—1000 мг/кг 7-кратно и наносили на выстриженную кожу крыс однократно на 4 ч в составе крема (10 и 25%, дозы соответственно 250 и 625 мг/кг). Анализ цитогенетических нарушений (микроядра, протрузии и атипичная форма ядра) не выявил мутагенные свойства ДТ на эпителии слизистых оболочек кишечника мышей и крыс, преджелудка мышей и мочевого пузыря крыс. Отмечено повышение митотической активности во всех изученных тканях после воздействия обоих образцов диоксида титана в некоторых или во всех (в эпителии слизистой оболочки мочевого пузыря крыс) дозах.
Ключевые слова: диоксид титана, микроядерный тест, эпителий слизистых оболочек, митотическая активность
V. V. Yurchenko, Е. К. Krivtsova, N. A. Yurtseva, Е. A. Tulskaya, R. A. Mamonov, Z. I. Zholdakova, О. О. Sinitsyna, М. М. Maltseva, G. P. Pankratova, L. P. Sycheva. - VALUES OF THE MICRONUCLEUS TEST WITH ANIMAL EPITHELIAL CELLS EXPOSED TO TITANIUM DIOXIDE
The genetic safety of titanium dioxide (TD)-containing foods and cosmetic products has been little investigated. The study evaluated the mutagenic activity of TD in the micronucleus test with animal visceral mucosal epithelial cells. Two simethicone-coated anatase samples (mean size 160 and 33.2 nm) were inserted into the mouse stomach in doses
