CC BY-ND
18
АПРЕЛЬ №4 (241)
35
Таким образом, условия труда в производстве электродной продукции, которые характеризуются воздействующей на работающих коксовой и графитовой пыли с адсорбированными на ней полициклическими ароматическими углеводородами, содержащими в своем составе канцерогенные вещества, в том числе бенз(а) пирен, способствуют достоверному увеличению риска развития хронических заболеваний органов дыхания. Это позволяет отнести данный вид патологии к профессионально обусловленным заболеваниям. С увеличением стажа работы канцерогенный риск растет.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Слышкина Т.В., Кузьминых А.И., Сухоруков В.И. Технологические свойства и канцерогенность связующих материалов угольного и нефтяного происхождения // Кокс и химия. 1998, №3. С. 26—31.
Соколов А.Д. Гигиеническая оценка приоритетных факторов канцерогенного риска в производствах, использующие пек и ПАУ-содержащие углеродистые материалы // Вестник УГМА, № 17. 2008.
Чистяков А.Н. Химия и технология переработки каменноугольных смол. Челябинск: Металлургия, 1998.
Контактная информация:
Рослый Олег Федорович, тел.: (343) 371-08-33, e-mail: [email protected]
Contact information: Rosly Oleg,
phone: (343) 371-08-33, e-mail: [email protected]
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТОВ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА IN VITRO ПРИ МОДИФИКАЦИИ СТРУКТУРЫ ВОЛОКНА ХРИЗОТИЛА ХЛОРИДОМ ЖЕЛЕЗА (III)
Ф.И. Ингель1, Л.Н. Пылев2, Н.А. Юрцева1, Е.К. Кривцова1, О.В. Смирнова2, Н.М. Голубева3
COMPARATIVE ANALYSIS OF IN VITRO GENOMIC INSTABILITY IN HUMAN BLOOD CELLS INDUCED BY CHRYSOTILE FIBERS MODIFIED
WITH FERRIC CHLORIDE (III)
F.I. Ingel, L.N. Pylev, N.A. Yurtseva, E.K. Krivtsova, O.V. Smirnova, N.M. Golubeva 1ФГБУ «Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава России, г. Москва; 2ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» РАМН, г. Москва; 3ФГБУ «Государственный научный центр Институт иммунологии» ФМБА, г. Москва Показано, что в присутствии асбеста генетические повреждения возникают, преимущественно, в клетках, прошедших за время культивирования более одного цикла деления; среди этих повреждений доминирующую роль играют нуклеоплазменные мосты и ассиметричное распределение генетического материала в митозе. В присутствии асбеста с измененной структурой волокна наибольшее количество генетических повреждений возникает в клетках после первого митоза, причем среди них доминируют микроядра. Частота генетических повреждений, индуцированных асбестом значительно выше, чем в присутствии волокна, модифицированного железом (III). По результатам работы сделаны рекомендации для оценки нестабильности генома людей, контактирующих с асбестом.
Ключевые слова: асбест, генетические повреждения.
It has been revealed that in the presence of asbestos genetic damages occur mainly in the cells that have passed through more than one cell cycle while cultivating. The nucleoplasmic bridges as well as asymmetric distribution of genetic material in the mitosis are dominating among detected genetic damages. Modified asbestos fibers induce mainly micronuclei and the largest number of the latter was detected in the cells after the first mitosis. It is very important that the fibers modified with the Ferric Chloride (III) induce significantly less amount of the genetic damages comparing with the fibers modified with asbestos. Basing on the study results, recommendations for analysis of genomic instability in individuals who contact with asbestos have been drawn up. Keywords: asbestos, genetic damages.
Введение. Канцерогенность асбестов для человека доказана, однако уникальность его свойств заставляет искать пути модификации биологической активности. Одним из успешных экспериментальных вариантов такой модификации оказалось прокаливание с последующим кипячением в насыщенном растворе хлорида железа (Ш) — канцерогенное действие такого волокна (АFe) было значительно ниже, чем у необработанного хризотил-асбеста, но механизм этого эффекта не ясен [3].
Проведен сравнительный анализ нестабильности генома человека, индуцированной (АFeIII) на культуре лимфоцитов периферической крови человека.
Материалы и методы. Образец хризотила из Баженовского месторождения измельчали и 30 мин. прогревали при 320 °С. Половину полученного вещества оставляли без дальнейшей обработки, а другую 30 мин. кипятили в насыщенном
растворе хлорида железа (III). После охлаждения суспензию фильтровали, осадок многократно промывали дистиллированной водой, и высушивали на воздухе. Дисперсность образцов определяли на растровом электронном микроскопе Quanta 200 3D DualBeam (FEI Company, США).
Для постановки культуры использовали гепа-ринизированную цельную венозную кровь молодого практически здорового некурящего донора-мужчины. Клетки культивировали в соответствии с международным протоколом микроядерного теста [4]. Асбест и AFenI в дозах 0,005—2,0 мг/мл вводили в культуру на 24 часа. Фиксированные препараты окрашивали азур-эозином по Гимзе-Романовскому. В качестве позитивного контроля использовали индуктор свободных радикалов — антибиотик блеомицин (12,5 мкг/мл). Шифрованные препараты просматривали под микроскопом в проходящем свете при общем
36
ЗНиСО АПРЕЛЬ №4 (241)
увеличении х10—100 (масляная иммерсия). Цитогенетический анализ по 22 показателям проводили с использованием расширенного протокола [2]. Способность к индукции свободных радикалов кислорода хризотилом и АРеш изучали в отдельных экспериментах по хемолюминес-ценции на нейтрофилах крови человека (2 мг/мл, хемолюминометр ЬКВ-125). В качестве положительного контроля использовали зимозан.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием критерия Манна-Уитни и регрессионного анализа в стандартном пакете программ 81аИ811еа 6.1.
Результаты и обсуждение. С увеличением концентрации индекс репликации ДНК в культуре снижался как под действием асбеста, так и в присутствии АРеш, причем статистически дозовые кривые для этих веществ не различались. Асбест во всем диапазоне концентраций ниже 1,0 мг/мл не оказывал влияния ни на скорость пролиферации клеток в культуре, ни на представленность в спектре клеточных популяций клеток, прошедших разное количество циклов деления. Более высокие дозы асбеста тормозили пролиферативную активность клеток. В присутствии АFeIII выраженное дозозависимое торможение пролиферативной активности наблюдалось уже начиная с 0,01 мг/мл, что свидетельствует об увеличении продолжительности клеточного цикла в присутствии АFeIII по сравнению с асбестом. Увеличение продолжительности клеточного цикла считается не только одним из признаков мутагенного действия, но и, главным образом, индикатором активизации процессов репарации ДНК, индуцированных изучаемым фактором [1]. Поэтому полученные данные позволяют предположить: либо асбест не обладал генотоксической активностью (за исключением двух максимальных доз), либо образование генетических повреждений, которые он индуцировал, не активизирует системы репарации ДНК. И наоборот — торможение пролиферации клеток при экспонированных АFeI, вероятнее всего, свидетельствует об индукции репаративной активности и, следовательно, о возможности снижения гено-токсических эффектов.
Частота делящихся клеток с генетическими повреждениями в присутствии асбеста не менялась во всем диапазоне изученных доз (у = 19,8 — 0,01х), а в культурах, экспонированных АFeIII, наблюдалась обратная дозовая зависимость (у = 24,4 — 7,69х). В последнем случае эффект может быть связан либо с индукцией репарации ДНК, либо с гибелью поврежденных клеток. Поскольку различий в частотах апоптоза обнаружено не было, можно предположить, что основным механизмом гибели клеток в обоих случаях являлся некроз. Важно, что в присутствии асбеста генетические повреждения чаще встречались в клетках, прошедших за время культивирования более одного цикла деления, в то время как при экспозиции АFeIII наибольшая частота повреждений была зафиксирована в клетках, прошедших всего один цикл деления (двуядерных).
Полученные данные позволяют прогнозировать следующие сценарии: 1) опухолевая транс-
формация клеток в присутствии AFe111 происходит значительно раньше, чем при действии тех же доз асбеста — и тогда AFe111 является канцерогеном более сильным, чем асбест; 2) в присутствии AFe111: а) поврежденные клетки погибают после первого митоза, б) повреждения ДНК активно репари-руются; в любом из этих случаев канцерогенный потенциал AFe111 не может быть сколько-нибудь значительным. Для выбора наиболее релевантного сценария мы сравнили типы генетических повреждений, индуцированные асбестом и AFe111 (клетка с микроядром (МЯ) обычно гибнет после ближайшего митоза и, следовательно, не может дать дефектное потомство, а клетка, несущая нуклеоплаз-менный мост (НПМ), в этом случае, как правило, выживает, но наличие моста препятствует равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками во время следующего митоза. Поэтому образование НПМ является одним из механизмов возникновения анеуплои-дии — наиболее серьезного эффекта, отличающего клетки опухоли от нормальных, и считается более серьезным генетическим повреждением, чем МЯ).
Результаты цитогенетического анализа показали, что в диапазоне малых доз асбест и AFe111 индуцировали практически равные частоты клеток, содержащих микроядра и нуклеоплазменные мосты. Однако начиная с 0,2 мг/мл в присутствии асбеста начинали доминировать клетки с нуклео-плазменными мостами, а в присутствии AFe111 — клетки с микроядрами. На основании этих наблюдений можно предположить, что при экспозиции AFe111 риск ассиметричного распределения генетического материала в митозе ниже, чем при экспозиции асбестом. Aнализ частоты образования асимметричных 3-ядерных клеток показал прямую дозовую зависимость для асбеста (у = 4,58 + 1,76х) и обратную — в присутствии AFe111 (у = 7,65 - 1,6х).
Таким образом, кипячение асбеста в насыщенном растворе хлорида железа (III) привело, по сравнению с действием асбеста, к снижению частоты и изменению спектра индуцированных генетических повреждений в клетках и некоторому торможению пролиферации культуры крови человека. В совокупности эти изменения свидетельствуют о качественных различиях в механизмах индукции эффектов нестабильности генома под действием AFeIII и асбеста. Обнаруженные различия нельзя связать с изменением размеров волокна при обработке хлоридом железа, поскольку дисперсность образцов хризотила и AFeIII, определенная на растровом электронном микроскопе, была одинаковой. Поскольку содержание железа в AFeIII по сравнению с асбестом увеличилось в 5 раз, а с присутствием железа в асбесте обычно связывают процессы образования свободных радикалов, мы предположили, что обнаруженные различия могли определяться особенностями образования свободных радикалов на поверхности волокна. Поэтому в отдельных экспериментах была проанализирована интенсивность люминол-зависимой хемилюминесценции нейтрофилов крови человека при экспозиции образцами хризотила и AFeIII, которая в присут-
АПРЕЛЬ №4 (241)
37
ствии асбеста была в несколько раз выше, чем в присутствии AFe111 (p = 0,000001).
При кипячении асбеста в растворе хлорида железа на поверхности волокна образуется эпи-таксиальный слой (эпитаксия - процесс наращивания монокристаллических слоев вещества на подложку), состоящий из малорастворимых соединений железа (силикаты и гидроксид III), существенно меняющий свойства этой поверхности. В таком виде — в отличие от железа, входящего в состав природного хризотила - железо эпи-таксиального слоя не может принимать участие в реакции Фентона и, следовательно, стимулировать образование свободных радикалов кислорода как в биологических средах, так и в организме человека [3]. То есть, результаты экспериментов по хемилюминесценции подтверждают, что эпи-таксиальный слой блокирует образование свободных радикалов. Это позволяет объяснить обнаруженные отличия в генотоксических эффектах асбеста и AFeIII разницей в индукции активных радикалов.
Выводы. Полученные данные доказывают, что модификация поверхности волокна асбеста при обработке раствором хлорида железа (III) значительно снижает его генотоксическую активность (что подтверждает ранее опубликованные результаты канцерогенных исследований) [3].
Практические рекомендации: для оценки нестабильности генома людей, контактирующих с асбестом, следует использовать периферическую кровь, культивируемую в условиях цитокинетиче-ского блока; цитогенетический анализ рекомендуется проводить по расширенному протоколу,
когда можно выявить эффекты в клетках, прошедших в культуре более одного цикла деления. Особое внимание следует обратить на наличие в клетках нуклеоплазменных мостов, а также на частоту ассиметричных 3-ядерных клеток в культуре, характеризующих основные тенденции развития эффектов нестабильности генома в сторону опухолевой трансформации клетки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Боднарчук И.А. Анализ роли репарации ДНК, регуляции клеточного цикла и апоптоза в радиационно-индуцированном адаптивном ответе клеток млекопитающих // Радиационная биология. Радиоэкология. 2003, №43, 1.С-. 19-28.
2. Ингель Ф.И. Перспективы использования микроядерного теста на лимфоцитах крови человека, культивируемых в условиях цитокинетического блока. Часть 1. Пролиферация клеток Экологическая генетика. 2006, № 3, IV. С. 7—19.
3. Пылев Л.Н., Васильева Л.А., Смирнова О.В., Везенцев А.И., Гудкова Е.А., Ингель Ф.И. Хризотил, обработанный хлоридом железа (III), не обладает канцерогенной и мутагенной активностью // Гигиена и санитария, 2013.
4. Fenech M., Bonassi S., Turner J., et al. Human MicroNucleus project Intra- and inter-laboratory variation in the scoring of micronuclei and nucleoplasmic bridges in binucleated human lymphocytes Results of an international slide-scoring exercise by the HUMN project // Mutation Research. 2003, № 534, 1—2. P. 45—64.
Контактная информация:
Ингель Фаина Исааковна, тел.: 8-(499) 246-48-13, е-mail: [email protected]
Contact information: Ingel Faina,
р^га: 8-(499) 246-48-13, е-mail: [email protected]
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ МЕЗОТЕЛИОМЫ ПЛЕВРЫ В ЕКАТЕРИНБУРГЕ
С.В. Кашанский1, Л.М. Гринберг1' 3, Е.В. Ковалевский4, С.А. Берзин2
EPIDEMIOLOGY OF MALIGNANT PLEURAL MESOTHELIOMA IN YEKATERINBURG
S.V. Kashansky, L.M. Grinberg, S.A. Berzin, E.V. Kovalevsky
1ФБУН «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора' г. Екатеринбург; 2ГОУ ВПО Уральская государственная медицинская академия Минздрава России' г. Екатеринбург;
4
ФГУ «Уральский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии Росмедтехнологий», г. Екатеринбург, ФГБУ «Научно-исследовательский институт медицины труда» РАМН, г. Москва,
Проведено ретроспективное когортное исследование эпидемиологии злокачественной мезоте-лиомы плевры в г. Екатеринбурге с 1981 по 2005 г., в ходе которого установлено, что в городе наблюдается рост заболеваемости указанной патологией.
Ключевые слова: злокачественная мезотелиома плевры, эпидемиология, Екатеринбург. For the time period 198—2005, a retrospective cohort epidemiological study of malignant pleural mesothelioma cases in Yekaterinburg has been conducted. The results have shown that incidence rate of the mesothelioma is increasing.
Keywords: malignant pleural mesothelioma, epidemiology, Yekaterinburg.
Введение. Злокачественная мезотелиома плевры — очень редкое новообразование с неблагоприятным прогнозом, развивающееся из покровных элементов серозных оболочек [2]. Удельный вес мезотелиомы в структуре опухолей
не превышает 0,5 %. Фоновая заболеваемость злокачественной мезотелиомы плевры в общей популяции обычно составляет 1—2 случая на один миллион населения в год (млн./год). Тем не менее, в последние годы в промышленно разви-
