CC BY
7
УДК 613.632: [546.76 + 546.711]-07.612.6.052
С. Л. Балезин, С. П. Сайченко
ОСОБЕННОСТИ КОМБИНИРОВАННОГО МУТАГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ ХРОМА И МАРГАНЦА НА МОДЕЛИ МИКРОБНЫХ
МУТАЦИЙ
Свердловский НИИ гигиены труда и профзаболеваний
Совместное присутствие хрома и марганца в воздухе рабочей зоны встречается во многих производствах. Ранее [10] было показано, что в комбинированном действии этих элементов по многим их токсическим эффектам преобладают антагонистические взаимоотношения. Однако хром является общепризнанным канцерогеном [3, 15], обнаружившим также выраженную мутагенную активность в большинстве применяемых в настоящее время специфических тестов [2, 11, 13]. Сведения литературы о подобном действии марганца довольно противоречивы [7, 14]. Вместе с тем возможность коканцерогенного и соответственно комутагенного эффекта при совместном воздействии этих элементов представляет определенный интерес. В соответствии с методическими рекомендациями Минздрава СССР по изучению комбинированного действия токсических веществ [9] при оценке такого типа действия, который должен быть принят в качестве основного для решения задачи гигиенической регламентации, именно взаимовлиянию на уровне отдаленных последствий придается одно из приоритетных значений.
Мутагенность хрома (Сг6+) и марганца (Мп2+) мы исследовали в количественном тесте на Salmonella typhimurium. Рабочую культуру микроорганизмов седиментировали из бульона и ресуспендировали в физиологическом растворе до концентрации 2-Ю8 клеток в 1 мл. В пробы (1 мл суспензии) вносили по 0,1 мл испытуемых растворов (в контроле физиологический раствор). После 30-минутной инкубации при 37 °С пробы центрифугировали, клетки отмывали от металла и ресуспендировали в фосфатно-цитрат-
700
50
ка
6
О 0t007 Q07 OJ
1,0 Ю,О
Рис. 1. Гибель сальмонелл штамма ТА 100 при воздействии
хрома (а) и марганца (б).
По оси абсцисс — доза металла в 1 мл инкубационной смеси (в
мг); по оси ординат — процент гибели сальмонелл.
ном буфере, разведенном 1:4. Из каждой пробы по 0,25 мл высевали на чашки с твердой селективной голодной средой для учета ревертантов и на чашки с питательной средой (после 10б-кратного разведения) для учета выживших клеток. Критерием мутагенного эффекта служила частота появления ревертантов (т. е. бактерий, мутировавших под воздействием металлов от ауксотрофности по гистидину к прототрофности) по отношению к числу выживших сальмонелл [4].
В ориентировочных экспериментах по определению дозоэффективной зависимости использовали два штамма микроорганизмов, различных по механизму мутирования: ТА 1534 (мутации типа «сдвига рамки считывания») и плазмидный штамм ТА 100 (мутации типа «замены пар оснований ДНК»), несущий также дополнительную мутацию На, которая значительно увеличивает проницаемость мембраны бактериальной клетки [1]. В опытах использовали растворимые соединения хрома (К2СГ2О7) и марганца (МпС12) в дозах 0,001, 0,01, 0,1 1 и 10 мг (по элементу) на пробу.
Учет выживаемости сальмонелл при воздействии изучаемых веществ (рис. 1) показал высокую токсичность хрома для обоих штаммов (100 % гибель клеток при дозе хрома в пробе 1 мг) и значительно меньшую токсичность марганца.
30
25
20
15
Ю
5
их
О
Ц007 О,О7 Q\7
7}0 Ю, О
Рис. 2. Частота спонтанных мутаций (в) сальмонелл штамма ТА 100 и при воздействии хрома (а), марганца (б).
По оси абсцисс — доза металла в 1 мл инкубационной смеси (в мг); по оси ординат — частота мутаций (доля ревертантов среди выживших микроорганизмов).
Матрица факторного плана З2 и данные эксперимента
Факторы (в мг); х1 X
уровни 0 макс, мин. 0 0, 1 0,01 0 1,0 0,1 Значение отклика {у)
соотношение уровней кратность по отношению к контролю
№ варианта хром мар ганец частота мутаций,. Ю-0
1 (контроль) 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Макс Макс Макс Мин Мин Мин 0 0 0 Макс Ма кс 0 Макс Мин 0 Макс Мин 1,32+0,44 30,56+2,60* 28,44+1,80* 28,27ч-1,50* 5,35+0,41* 2,93+0,27*а 4,77+0,35*а 4,35+0,32* 1,08+0,16 23,2+6,9 21,5+6,4 21,4+6,4 4,1 + 1,2 2,2+0,6 3,6+1,1 3,3+0,9 0,8+0,3
Примечание. Звездочкой обозначены показатели частоты мутаций, отличающиеся статистически значимо от контроля (/?<0,05); буквой а отмечены значимые различия между вариантами № 6 и 7.
Мутагенные свойства хрома проявились на обоих штаммах. Вместе с тем частота индуцированных хромом мутаций у бактерий ТА 100 значительно превышала уровень мутирования у штамма ТА 1534, по-видимому, вследствие указанных выше особенностей генотипа. При этом мутагенная активность хрома обнаружила тесную связь с его токсичностью (коэффициент корреляции г 0,962 при р<0,001).
Марганец на разных штаммах сальмонелл в одинаковой степени проявил тенденцию к увеличению частоты мутаций над спонтанным уровнем лишь в диапазоне максимальных доз (1 и 10 мг на пробу), тогда как при меньших количествах уровень индуцированных мутаций был даже ниже верхней границы естественного фона (рис. 2).
Оценку комбинированного действия шестивалентного хрома (фактор Х1) и марганца (х2) проводили на более чувствительном штамме ТА 100 в 6 сериях опытов, спланированных по схеме полного факторного эксперимента З2. Взятые уровни варьирования доз хрома (0,1 и 0,01 мг) и марганца (1 и 0,1 мг на пробу) в таблице закодированы соответственно как «макс» и «мин». В качестве третьего уровня варьирования факторов (0) принято значение отклика, присущее спонтанной частоте мутаций (см. таблицу).
Определение значимости различий частоты мутаций между вариантами и по сравнению с контролем (вариант № 1) проводили по методу ср [8]. Расчет коэффициентов математической модели, описывающей зависимость отклика от исследуемых факторов и их сочетаний, осуществлен на ЭВМ методом регрессионного анализа
[3, 6].
Из таблицы видно, что изолированное введение хрома (варианты № 4 и 7) в инкубационную среду в обеих дозах значимо увеличивает часто-
ту мутаций по сравнению с контролем, тогда как при действии одного марганца значимое увеличение наблюдается лишь при максимальной дозе (вариант № 8). При совместном поступлении металлов сила мутагенного эффекта определяется действием хрома. При этом на уровне максимальных доз последнего комбинации с обоими испытанными дозами марганца не оказали значимого влияния на выход мутаций. Однако, как видно из сравнения вариантов № 6 и 7, минимальная доза марганца статистически значимо ослабила мутагенный эффект минимальной дозы хрома.
Вместе с тем при расчете аппроксимирующего уравнения
у = ь0 + д1х1 + Ь2Х2 + Ьпх\ + ¿>22*2 +
+ ^12*1*2 ^1122*1*2 + Ь\22Х\Х2 + ^112*1*2
оказалось, что коэффициенты, свидетельствующие о силе влияния марганца (62, ^22) и взаимодействия факторов (Ь12, Ьиг, 6122, 61122), не достигают уровня значимости 0,05 (при соблюдении условий воспроизводимости и адекватности уравнения регрессии в целом). С учетом только статистически значимых коэффициентов {Ьи Ьи) уравнение приобрело вид:
у = 0,5 + 7,8 х{ + 10,9 х\.
Другими словами, судя по этому методу математического анализа результатов, частота мутаций в исследуемой области факторного пространства увеличивается в основном с возрастанием дозы хрома, существенно не завися от присутствия марганца.
Нельзя не отметить, что некоторому антимутагенному эффекту марганца в дозе 0,1 мг по отношению к слабому мутагенному действию дозы хрома 0,01 мг соответствует указанный эффект всех предварительно изученных низких концентраций марганца по отношению к спонтанному уровню мутаций (см. рис. 2). Имеются данные о том, что марганец может замещать ионы магния, являющегося активатором ферментов репаратив-ного синтеза ДНК [5, 12], с чем, возможно, и связан полученный нами результат. Однако имеющиеся в тех же публикациях указания, что при такой замене постепенно накапливаются ошибки синтеза ДНК (т. е. в конце концов может проявиться мутагенное действие самого марганца, обнаруженное в нашем эксперименте при его высоких концентрациях), не позволяют учитывать тенденцию к подавлению марганцем мутагенности хрома в качестве благоприятного фактора при решении вопросов гигиенической регламентации.
Вместе с тем наши данные не дают никаких оснований для предположения о комутагенном влиянии марганца в комбинации с хромом. Учитывая же известное соответствие между мутагенностью и канцерогенностью шестивалентного
хрома, допустимо предположить, что и канцерогенное его действие в присутствии марганца не усиливается. Значимость этого связана с тем, что количественное моделирование индуцированного хромом рака в эксперименте на животных все еще остается нерешенной задачей, а поэтому непосредственное исследование эффектов комбинированного канцерогенного действия хрома и марганца методически неосуществимо.
Выводы. 1. В тесте на Salmonella typhimu-rium показана значительно более высокая мутагенная активность Сг6+ по сравнению с Мп2+ при изолированных воздействиях.
2. При комбинированном воздействии хрома и марганца сила мутагенного эффекта в большинстве вариантов комбинирования доз определяется эффектом хрома и лишь на низком уровне доз обоих элементов отмечается тенденция к ослаблению этого эффекта под влиянием марганца.
Литература
1. Абилев С. КПорошенко Г. Г. II Итоги науки и техники. Токсикология. — М., 1986. — Т. 14. — С. 27—74.
2. Бигалиев А. Б. // Успехи современной генетики. — М., 1982.— Т. 10.— С. 104—114.
3. Дэниэл К. Применение статистики в промышленном эксперименте: Пер. с англ. — М., 1979. — С. 4—59.
4. Калинина Л. М., Полухина Г. И., Лукашева Л. И. // Генетика.— 1977.— Т. 13, № 6. — С. 1088—1092.
5. Корнберг А. Синтез ДНК: Пер. с англ. — М., 1977.— С. 66; 105.
6. Лисенков А. Ii. Математические методы планирова-
• * »
ния многофакторных медико-биологических экспериментов. — М., 1979.
7. Марганец: Гигиенические критерии состояния окружающей среды: Совместное издание Программы ООН по окружающей среде, международной организации труда и ВОЗ. — М., 1985.
8. Плохинский Я. А. Биометрия. — М., 1970.— С. 143— 145.
9. Постановка исследований по изучению характера комбинированного действия веществ с целью разработки профилактических мероприятий: Метод. рекомендации. — М., 1985.
10. Сигова Н. В., Давыдова В. ИНеизвестнова Е. М. // Влияние хрома и других химических веществ на организм человека и животных. — Актюбинск, 1979.— С. 23—25.
11. Сиро D., Wetterhahn К. II Cancer Res. — 1985. — Vol 45, N 3. — P. 1146—1151.
12. El-Deiry W., Downey K., So A.//Proc. nat. Acad. Sci. USA. — 1984.— Vol. 81, N 23. — P. 7378—7382.
13. IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. — Lyon, 1980. — Vol. 23.— P. 205—230.
14. Piscator M. If Handbook on the Toxicology of Me-talls. — Amsterdam, 1979.— P. 485—501.
15. Wilbourn /., Haroun L., Vaitiio H., Montesano R. // Toxicol. Path.— 1984.— Vol. 12, N 4. — P. 397—399.
Поступила 24.08.87
Summary. The combined mutagenic effect of manganese and hexavalent chromium was studied in the experiments on tested strains of Salmonella typhimurium. It was established that under combined impact of the metals the degree of mutagenic effect in the majority of dose combination types was specified by the impact of chromium, irrespective of the presence of manganese. Only when the doses of both elements were low, the tendency to weakening of the mutagenic effect under manganese impact was noted.
УДК 615.373:579.083.13] .03:614.7-078].012:615.38.012.002.68
С. В. Денисова, Е. А. Лобова, Б. М. Раскин
о возможности СОЗДАНИЯ МАЛООТХОДНОГО
СЫВОРОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА И РАЦИОНАЛЬНОМ
ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ
ЦНИИ вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова Минздрава СССР, Москва
Процесс производства бактерийных препаратов может сопровождаться образованием значительного количества белковых отходов, являющихся хорошим питательным субстратом для микроорганизмов. К числу таких отходов относятся фибрин и эритроциты лошади, возможность утилизации которых изучена недостаточно. Поэтому цель настоящей работы — выяснить пригодность применения этого вторичного сырья в производстве микробиологических питательных сред.
Экспериментальные исследования по определению оптимальных условий получения из эритроцитов лошади гидролизата, являющегося белковой основой питательных сред, показали, что среды с основами из кислотного или ферментативного гидролизата эритроцитов практически не различались. В связи с этим для получения
основы использовался более экономичный и простой кислотный гидролиз.
В результате исследований разработана технологическая схема изготовления сухого эритро-цитарного кислотного гидролизата (ЭКГл): 1 объем эритроцитов лошади смешивали с 5,3 объема 0,66 н. соляной кислоты и автоклавировали 2 ч при 132 °С; полученный гидролизат фильтровали, доводили 20 % раствором ЫаОН до рН 4,7 и осветляли активированным углем (2%). На сушильной установке «Ниро-Атомайзер» отрабатывали оптимальные параметры сушки: 150°С на входе в аппарат и 75 °С на выходе. Такой температурный режим обеспечивал получение препарата в виде сыпучего порошка белого цвета. Избранный режим сушки не вызывал изменений физико-химических свойств исходного жидкого препарата. Для сухого ЭКГл характер-
