CC BY
16
УДК 504:001.12/.18; 504.75.05
DOI: 10.24412/1728-323X-2022-1-24-28
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОГО СТАТУСА БЕРЕМЕННЫХ ЖЕНЩИН, ПРОЖИВАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
А. С. Домахина, аспирант, Брянский государственный технический университет (БГТУ), [email protected], Брянск, Россия,
A. В. Корсаков, доктор биологических наук, доцент, ФГАОУ ВО РНИМУ
им. Н. И. Пирогова Минздрава России, [email protected], Москва, Россия,
B. П. Трошин, доктор медицинских наук. Брянский государственный технический университет (БГТУ), [email protected], Брянск, Россия
Аннотация. Проведена сравнительная оценка цитогенетического статуса беременных женщин (по микроядерному тесту в буккальном и влагалищном эпителии), проживающих в условиях повышенного химического загрязнения атмосферного воздуха. Уровни химического загрязнения оксидом углерода, диоксидом серы, оксидами азота и летучими органическими соединениями колеблются в сотни, а иногда и в тысячи раз. Установлено статистически значимое увеличение частоты цитогенетических нарушений, показателей пролиферации и деструкции ядра в клетках буккального и влагалищного эпителия у беременных женщин, проживающих в условиях химического загрязнения атмосферного воздуха.
Abstract. We carried out a comparative assessment of the cytogenetic status of pregnant women (according to the micronucleus test in the buccal and vaginal epithelium), living in the conditions of the increased chemical pollution of the atmospheric air. The levels of chemical pollution with carbon monoxide, sulfur dioxide, nitrogen oxides and volatile organic compounds fluctuate hundreds and sometimes thousands times. A statistically significant increase in the frequency of cytogenetic disorders, indicators of proliferation and destruction of the nucleus in the cells of the buccal and vaginal epithelium in pregnant women living in the conditions of the chemical pollution of the atmospheric air was established.
Ключевые слова: беременные женщины, цито-генетические нарушения, пролиферация, деструкция ядра, буккальный и влагалищный эпителий, микроядерный тест, химическое загрязнение, Брянская область.
Keywords: pregnant women, cytogenetic disorders, proliferation, nuclear destruction, buccal and vaginal epithelium, micronucleus test, chemical pollution, the Bryansk Region.
Введение. Проблема влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на состояние здоровья населения ежегодно приобретает все большую значимость.
По официальным данным1, в 40 городах РФ население подвергается высокому (5—10 ПДК) и очень высокому (более 10 ПДК) загрязнению атмосферного воздуха. В структуре выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников в Брянской области в 2019 году отмечается рост содержания оксидов азота на 39,3 %, а летучих органических соединений (ЛОС) — в два раза по сравнению с 2010 годом. Количество образованных отходов в 2019 г. возросло по сравнению с 2018 г. на 9,2 %, а с 2010 г. — на 23,7 %.
Такое обострение экологической обстановки приводит к повышению числа мутагенных факторов, создавая реальную угрозу увеличения популяционного груза и изменения темпов мутационного процесса [1].
На протяжении последних нескольких десятков лет накапливаются все больше данных о ведущей роли генома в развитии и функционировании клеток, тканей, органов, а также в развитии и течении заболеваний [2].
Установлено, что у городских жителей индекс накопления цитогенетических нарушений в 2,0—2,4 раза превышает показатели сельских жителей [3]. Следует отметить, что с увеличением химического загрязнения окружающей среды до критического уровня авторами выявлено 15-кратное превышение частоты клеток с микроядрами и индекса накопления цитогенетических нарушений как у женского, так и мужского населения [4].
Беременные женщины являются наиболее чувствительной группой населения к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. По данным [5] в условиях повышенного загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота и серы, оксидом углерода, аммиаком и формальдегидом установлено
1 Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2019 году». — М.: Минприроды России; МГУ им. М. В. Ломоносова, 2020. — С. 1000. URL: https://www.mnr.gov.ru/ docs/gosudarstvennye doklady/proekt gosudarstvennogo doklada o sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy rossiyskoy federat.2019/ (дата обращения: 08.09.2021).
значительное увеличение заболеваемости беременных женщин сердечно-сосудистой патологией (в 2,4—3,4 раза), нефропатиями (в 1,5—3,3 раза), болезнями почек (в 1,3—2,6 раза) по сравнению с не загрязненными территориями. По данным обзора [6] экологозависимые патологические процессы обусловливают снижение фертильности, повышение риска гестационных осложнений, риска рождения маловесных детей, невынашивания беременности. Исследование, проведенное у группы беременных женщин, проживающих в условиях химического загрязнения атмосферного воздуха такими поллютантами, как формальдегид, бензол, толуол, этилбензол, марганец, никель, свинец и хром, показало наличие хромосомных нарушений, которое было в пять раз выше, чем у женщин контрольной группы [7]. Кроме того, выявлена статистически достоверная вероятность развития хромосомных нарушений у новорожденных, обусловленной экспозицией формальдегида и никеля [7]. В условиях загрязнения окружающей среды черной и цветной металлургией авторами выявлено значимое превышение среднего числа клеток с хромосомными аберрациями в культуре лейкоцитов беременных женщин, в группе женщин с отягощенным акушерским анамнезом по сравнению со здоровыми [8]. Установлено, что у родильниц с врожденными аномалиями развития плода, проживающих на экологически неблагополучных территориях, частота клеток с деструкцией ядра (кариопикнозом и кариолизисом) в 1,8 раза превышает аналогичные показатели родильниц без врожденных аномалий плода [9].
Метод микроядерного теста для оценки ци-тогенетических нарушений давно занял прочное место в генетическом мониторинге [10]. Это обусловлено тем, что метод микроядерного теста является универсальным биомаркером, который надежен для измерения генотоксических, мутагенных и тератогенных факторов окружающей среды [11, 12].
В связи с этим проведение цитогенетического мониторинга группы лиц или же отдельных индивидов становится необходимым для оценки действия неблагоприятных факторов окружающей среды на организм человека.
В этой связи изучение цитогенетического статуса беременных женщин, проживающих на экологически неблагополучных территориях, является актуальным. Поэтому нами предпринята сравнительная оценка частоты цитогенетичес-ких нарушений, показателей пролиферации и деструкции ядра у беременных женщин, проживающих в условиях повышенного химического загрязнения атмосферного воздуха.
Методы. Исследования цитогенетического статуса беременных женщин проводились на основе микроядерного теста в эксфолиативных клетках человека [10—12].
Получение образцов влагалищного эпителия проводилось стерильной урогенитальной щеточкой, а буккального — деревянным стерильным шпателем. Анализировалось 500—1500 клеток влагалищного и буккального эпителия от каждой родильницы. Полученные данные пересчитывались на 1000 клеток (окончательный результат выражен в промиллях, %о). Всего проанализировано около 60 000 клеток. Анализ проводился с помощью светового микроскопа Nikon при ув. 1000.
Высушенный на воздухе мазок на предметном стекле фиксировался — окрашивался по Квику.
На стеклах с влагалищным и буккальным эпителием подсчитывались: 1) цитогенетические нарушения (клетки с микроядрами и протрузии разных форм; 2) показатели пролиферации (дву-ядерные клетки); 3) показатели деструкции ядра (кариопикноз, кариорексис, и кариолизис).
В группу территорий химического загрязнения вошли 15 женщин в возрасте от 28 до 33 лет одного срока гестации (28—32 недели), не страдающие хроническими соматическими заболеваниями, проживающие на территории г. Брянска. Контрольную группу экологически благополучных территорий составили 15 женщин в возрасте от 29 до 33 лет, отобранные по тем же критериям, проживающие в Навлинском районе Брянской области.
Уровень химического загрязнения атмосферного воздуха оценивался нами по д анным Ростех-надзора — отчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников за 2010—2018 гг., тонн в год (2ТП-воздух) [13]. Нами были выделены основные поллютанты, загрязняющие атмосферный воздух: оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота и ЛОС (табл. 1).
Пересчет количества валовых выбросов газообразных поллютантов в атмосферу (тонн/год) на площадь района (км2) осуществлялся в (г/м2) по данным [13].
Статистический анализ полученных данных проводился с использованием средств пакета Stata SE 14.2 (StataCorp., TX, USA). В качестве среднего значения использовано выборочное среднее (M) и стандартная ошибка среднего (m). Поскольку нормальность распределения у 18 ци-тогенетических показателей из 24 отсутствует, то для проверки статистической значимости различий (парные сравнения) мы использовали U-кри-терий Манна — Уитни.
Результаты. Уровни химического загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода, ди-
оксидом серы, оксидами азота и ЛОС в контрольной (Навлинский район) и экспериментальной (г. Брянск) группе отличаются в сотни, а иногда и в тысячи раз (табл. 1). По оксиду углерода — в 372 раза (11169 и 30 г/м2), диоксиду серы — в 939 раз (1877 и 2), оксидам азота — в 1039 раз (8312 и 8), ЛОС — в 378 раз (6054 и 16) и по сумме поллютантов — в 490 раз (27 412 и 56).
В таблице 2 представлена сравнительная оценка частоты цитогенетических нарушений, показателей пролиферации и деструкции ядра в бук-кальном и влагалищном эпителии беременных женщин, проживающих в условиях экологического благополучия и повышенного химического загрязнения атмосферного воздуха. Установлено статистически значимое увеличение частоты цитогенетических нарушений в условиях химического загрязнения атмосферного воздуха по сравнению с контрольной группой. Так, количество клеток с микроядрами как в буккальном (5,2 и 1,7),
так и влагалищном (6,3 и 2,1) эпителии женщин, проживающих в г. Брянске в три раза больше, чем у женщин контрольной группы (р < 0,001). Про-трузии разных форм в клетках буккального эпителия на территориях химического загрязнения встречались на 20 % чаще, чем у жителей Нав-линского района (4,2 и 3,5), но различия, тем не менее, не являются статистически достоверными. Однако во влагалищном эпителии выявлено статистически значимое (в 2,2 раза, р < 0,001) увеличение количества протрузий по сравнению с контролем (8,0 и 3,7). Возможно, полученные результаты связаны с наличием определенных микроорганизмов, образующих во влагалище кислую среду. Показатели пролиферации по частоте дву-ядерных клеток являются менее выраженными в обоих группах (буккальный эпителий — 1,1 и 0,4, влагалищный эпителий — 1,2 и 0,5), чем цитоге-нетические нарушения. Тем не менее, следует отметить, что количество двуядерных клеток было в
Таблица 1
Уровень химического загрязнения атмосферного воздуха газообразными поллютантами в контрольной и экспериментальной группе
№ Районы Брянской области Основные газообразные поллютанты в атмосферном воздухе (2010-2018 гг.)
Всего Из них:
ЛОС 802 СО
Валовые выбросы газообразных поллютантов на площадь района, г/м2
1. 2. Навлинский район (контрольная группа) г. Брянск (экспериментальная группа) 56 27 412 16 6054 8 8312 2 1877 30 11 169
Таблица 2
Сравнительная оценка частоты цитогенетических нарушений, показателей пролиферации и деструкции ядра в буккальном и влагалищном эпителии беременных женщин, проживающих в условиях экологического благополучия и повышенного химического загрязнения
атмосферного воздуха (на 1000 клеток, %о)
Территории химического загрязнения Экологически благополучные территории
Цитогенетические (г. Брянск) (Навлинский р-н)
показатели Буккальный Влагалищный Буккальный Влагалищный
эпителий, п = 15 эпителий, п = 15 эпителий, п = 15 эпителий, п = 15
Цитогенетические нарушения
Клетки с микроядрами 5,2 ± 1,0*** 6,3 ± 0,8*** 1,7 ± 0,3 2,1 ± 0,5
Протрузии разных форм 4,2 ± 0,5 8,0 ± 0,7*** 3,5 ± 0,3 3,7 ± 0,2
Показатели пролиферации
Двуядерные клетки 1,1 ± 0,3 1,2 ± 0,2* 0,4 ± 0,2 0,5 ± 0,2
Показатели деструкции ядра
Кариопикноз 3,0 ± 0,4*** 2,9 ± 0,5** 0,7 ± 0,2 1,1 ± 0,3
Кариорексис 1,0 ± 0,3 0,7 ± 0,3 0,8 ± 0,2 0,5 ± 0,2
Кариолизис 10,1 ± 0,5*** 20,9 ± 1,2*** 4,4 ± 0,4 3,6 ± 0,5
Различия с контролем по и-критерию Манна — Уитни * р < 0,05, ** р < 0,01, *** р < 0,001.
2,4 раза выше в клетках влагалищного эпителия у женщин в г. Брянске (р < 0,05).
Полученные данные в группе показателей деструкции ядра указывают на статистически значимое увеличение частоты кариопикноза и кариоли-зиса и незначительное увеличение кариорексиса в экспериментальной группе. Так, в буккальном эпителии женщин, проживающих в экологически неблагополучных условиях, частота клеток с кариопикнозом больше в 3,8 раза (3,0 и 0,7), клеток с кариорексисом в 1,25 раза (1,0 и 0,8) и клеток с кариолизисом в 2,3 раза (10,1 и 4,4). Во влагалищном эпителии количество клеток с карио-пикнозом больше в 2,6 раза (2,9 и 1,1), клеток с кариорексисом — в 1,4 раза (0,7 и 0,5), а количество клеток с кариолизисом достигает увеличения в 5,8 раз (20,9 и 3,6), что можно связать с особенностями микробиоты влагалища.
Обсуждение. Оценивая полученные данные, и учитывая исследования других авторов [5—9], следует отметить, что химическое загрязнение окружающей среды влияет, прежде всего, на уязвимые группы человеческой популяции, к которым относятся беременные женщины. Проведение таких исследований представляет большое как фундаментальное, так и прикладное значение, особенно в условиях Брянской области, в которой, помимо территорий химического загрязнения, существуют территории радиоактивного (вследствие аварии на Чернобыльской АЭС) и сочетанного загрязнения [10]. Так, в работе [10] установлено, что у родильниц с врожденными аномалиями плода, проживающих в условиях со-четанного радиационно-химического загрязнения окружающей среды суммарная частота клеток с деструкцией ядра (кариопикноз, кариорексис и кариолизис) достигает наибольших значений, что, по мнению авторов, может указывать на синер-гетический характер действия радиационного и
химического фактора на частоту цитологических нарушений.
В этой связи нами планируются проведение дальнейшего анализа цитогенетического статуса беременных женщин, проживающих не только в условиях химического загрязнения, но и радиоактивного и сочетанного. Такой мониторинг необходим не только для оценки цитогенетическо-го статуса населения, определения групп риска, но и для выявления общих тенденций, связанных с глобальным ростом числа онкологических заболеваний.
Выводы
1. Установлено статистически значимое увеличение частоты цитогенетических нарушений, показателей пролиферации и деструкции ядра в клетках буккального и влагалищного эпителия (в большей степени) у беременных женщин, проживающих в условиях химического загрязнения атмосферного воздуха.
2. Количество клеток с микроядрами как в буккальном, так и влагалищном эпителии превышено в три раза, а количество клеток с протрузи-ями во влагалищном эпителии в 2,2 раза по сравнению с контрольной группой.
3. Показатели пролиферации по частоте двух-ядерных клеток являются менее выраженными в обоих группах, чем цитогенетические нарушения. Тем не менее, количество двуядерных клеток в 2,4 раза выше в клетках влагалищного эпителия у женщин, проживающих в экологически неблагоприятных условиях.
4. Частота клеток с кариопикнозоми кариоли-зисом в буккальном эпителии женщин, проживающих в условиях химического загрязнения атмосферного воздуха, больше в 3,8 и 2,3 раза по сравнению с экологически благополучным районом, а влагалищном эпителии — в 2,6 и 5,8 раз.
Библиографический список
1. Яблоков А. В. О концепции популяционного груза (обзор) // Гигиена и санитария. — 2015. — № 6. — С. 11—14.
2. Bonassi S., El-Zein R., Bolognesy C., Fenech M. / Mutagenesis. — 2011. Vol. 26 (1). — C. 93—100.
3. Волкова А. Т., Целоусова О. С., Загидуллина С. Р., Потапова И. А., Викторова Т. В. Оценка кариологических показателей апоптоза в процессе адаптации сельских жителей к городской среде // Медицинский вестник Башкортостана. — 2014. — Т 9. № 6. — С. 77—80.
4. Агбалян Е. В. Показатели цитогенетического действия, пролиферациии апоптоза у жителей Ямало-Ненецкого автономного округа, проживающих в районах с разной техногенной нагрузкой // Вестник Тюменского государственного университета. — Экология и природопользование. — 2016. — Т. 2. N 3. — С. 106—120.
5. Байравов Н. А., Жиляков Е. В., Жиляков Е. В. Антропогенная нагрузка как фактор, усугубляющий развитие и течение основных заболеваний беременных женин и детей // Фундаментальные исследования. — 2014. — № 4-3. — С. 624—628. URL: https://fUndamental-research.m/m/article/view?id=33973(дата обращения 08.09.2021).
6. Вдовенко И. А., Сетко Н. П., Константинова О. Д. Экологические проблемы репродуктивного здоровья // Гигиена и санитария. — 2013. — № 4. — С. 24—28.
7. Онищенко Г. Г., Зайцева Н. В., Землянова М. А. Гигиеническая индикация последствий для здоровья при внешне средовой экспозиции химических факторов / Под ред. Г. Г. Онищенко. Пермь: Книжный формат, 2011. — С. 532.
8. Чшиева Ф. Т., Майсурадзе Л. В., Чопикашвили Л. В., Гаглоева Л. Н. Динамика частоты хромосомных аберраций в крови беременных женщин, проживающих во Владикавказе // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2014. - Т. 16. № 5 (2). - С. 753-755.
9. Корсаков А. В., Трошин В. П. Особенности цитогенетических нарушений в буккальном эпителии родильниц с врожденными пороками развития плода, проживающих на территориях радиационного, химического и сочетанного загрязнения окружающей среды // Вестник Московского университета (серия XXIII антропология). — 2016. — № 1. - С. 93-101.
10. Stich H. F., Stich V., Parida B. B. Elevated frequency of micronucleated cells in the buccal mucosa of individuals // Cancer Lett. - V. 17. N 2. - 1981. - C. 125-134.
11. Сычева Л. П. Цитогенетический мониторинг для оценки безопасности среды обитания человека // Гигиена и санитария. - 2012. - № 6. - С. 68-72.
12. Сычева Л. П., Рахманин Ю. А. Полиорганный микроядерный тест в эколого-гигиенических исследованиях. - М.: «Гениус», 2007. - C. 312.
13. Города и районы Брянской области (статистический сборник). - Брянск: Управление Федеральной службы государственной статистики по Брянской области, 2020. - 55 с.
COMPARATIVE ASSESSMENT OF THE CYTOGENETIC STATUS OF PREGNANT WOMEN LIVING IN THE CONDITIONS OF THE INCREASED CHEMICAL POLLUTION
of the atmospheric air
A. S. Domakhina, Postgraduate student, Bryansk State Technical University (BSTU), [email protected], Bryansk, Russia, A. V. Korsakov, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Associate Professor, Pirogov Russian National Research Medical University, [email protected], Moscow, Russia,
V. P. Troshin, Ph. D. (Medicine), Dr. Habil., Bryansk State Technical University (BSTU), [email protected], Bryansk, Russia References
1. Yablokov A. V. O koncepcii populyacionnogo gruza. [On the concept of population cargo (review)]. Gigiena isanitariya. 2015. No. 6. P. 11—14 [In Russian].
2. Bonassi S., El-Zein R., Bolognesy C., Fenech M. Mutagenesis. 2011. Vol. 26 (1). P. 93—100.
3. Volkova A. T., Tselousova O. S., Zagidullina S. R., Potapova I. A., Viktorova T. V. Ocenka kariologicheskih pokazatelej ap-optoza v processe adaptacii sel'skih zhitelej k gorodskoj srede. [Assessment of karyological indicators of apoptosis in the process of adaptation of rural residents to the urban environment]. Medicinskij vestnik Bashkortostana. 2014. Vol. 9. No. 6. P. 77—80 [In Russian].
4. Agbalyan E. V. Pokazateli citogeneticheskogo dejstviya, proliferaciii apoptoza u zhitelej Yamalo-Neneckogo avtonomnogo okruga, prozhivayushchih v rajonah s raznoj tekhnogennoj nagruzkoj. [Indicators of cytogenetic action, proliferation of ap-optosis in residents of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug living in areas with different technogenic load]. Vestnik Tyu-menskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekologiya ipri-rodopol'zovanie. 2016. Vol. 2. No. 3. P. 106—120 [In Russian].
5. Bairavov N. A., Zhilyakov E. V., Zhilyakov E. V. Antropogennaya nagruzka kak faktor, usugublyayushchij razvitie i techenie osnovnyh zabolevanij bere-mennyh zhenin i detej. [Anthropogenic load as a factor aggravating the development and course of the main diseases of pregnant wives and children]. Fundamental'nye issledovaniya. 2014. № 4-3. P. 624—628. Available at https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33973 (accessed: 08.09.2021) [In Russian].
6. Vdovenko I. A., Setko N. P., Konstantinova O. D. Ekologicheskie problemy reproduktivnogo zdorov'ya. [Environmental problems of reproductive health]. Gigiena i sanitariya. 2013. No. 4. P. 24—28 [In Russian].
7. Onishchenko G. G., Zaitseva N. V., Zemlyanova M. A. Gigienicheskaya indikaciya posledstvij dlya zdorov'ya pri vneshne sredovoj ekspozicii himicheskih faktorov. [Hygienic indication of the health consequences of external environmental exposure to chemical factors]. Pod red. G. G. Onishchenko. Perm'. Knizhnyj format. 2011. P. 532 [In Russian].
8. Chshieva F. T., Maisuradze L. V., Chopikashvili L. V., Gagloeva L. N. Dinamika chastoty hromosomnyh aberracij v krovi beremennyh zhenshchin, prozhivayushchih vo Vladikavkaze. [Dynamics of the frequency of chromosomal aberrations in the blood of pregnant women living in Vladikavkaz]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk. 2014. Vol. 16. No. 5 (2). P. 753—755 [in Russian].
9. Korsakov A. V., Troshin V. P. Osobennosti citogeneticheskih narushenij v bukkal'nom epitelii rodil'nic s vrozhdennymi po-rokami razvitiya ploda, prozhivayushchih na territoriyah radiacionnogo, himicheskogo i sochetannogo zagryazneniya okruzhayushchej sredy. [Features of cytogenetic disorders in the buccal epithelium of maternity hospitals with congenital malformations of the fetus living in the territories of radiation, chemical and combined environmental pollution]. Vestnik Mosk-ovskogo universiteta. 2016. No. 1. P. 93—101 [In Russian].
10. Stich H. F., Stich V., Parida B. B. Elevated frequency of micronucleated cells in the buccal mucosa of individuals. Cancer Lett. Vol. 17. No. 2. 1981. P. 125—134.
11. Sycheva L. P. Citogeneticheskij monitoring dlya ocenki bezopasnosti sredy obitaniya cheloveka. [Cytogenetic monitoring for assessing the safety of the human habitat]. 2012. No. 6. P. 68—72 [in Russian].
12. Sycheva L. P., Rakhmanin Yu. A. Poliorgannyj mikroyadernyj test v ekologo-gigienicheskih issledovaniyah. [Multi-organ mi-cronuclear test in ecological and hygienic studies]. Moscow, Genius. 2007. P. 312 [In Russian].
13. Goroda i raiony Bryanskoi oblasti (statisticheskii sbornik). [Cities and districts of the Bryansk Region (statistical compendium)]. Bryansk, Upravlenie Federal'noi sluzhby gosudarstvennoi statistiki po Bryanskoi oblasti. 2020. P. 255 [In Russian].
