CC BY
110
■ ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
В.И. Минина, В.Г. Дружинин, А.В. Шабалдин, В.Р. Ахматьянова, Я.А. Савченко, И.В. Ветрова
Институт экологии человека СО РАН, Кемеровский государственный университет,
г. Кемерово
СТРУКТУРНЫЕ НАРУШЕНИЯ ХРОМОСОМ У ЖЕНЩИН КУЗБАССА
Проведено исследование хромосомных аберраций у женщин, проживающих в городских и сельских районах Кузбасса. Установлено, что темп хромосомного мутагенеза у жительниц промышленного региона (3,6 ± 0,3 %) значительно опережает базовый европейский контроль. Особенно высока частота хромосомных нарушений у жительниц г. Кемерово, что создает угрозу их репродуктивному здоровью.
Ключевые слова: цитогенетический анализ, хромосомные аберрации, генотоксический эффект.
The research chromosomal aberration at the women living in urban and village areas of Kuzbass is carried out. Is established, that the rate chromosomal mutagenesis at the women of industrial region (3,6 ± 0,3 %) considerably is outstriped with the base European control. The frequency chromosomal of infringements at the women Kemerovo is especially high, that creates threat them reproduction health.
Key words: cytogenetic analysis, chromosomal aberrations, genotoxic effect.
Человек как биологический вид сформировался в условиях постоянного давления факторов окружающей среды (физических, химических, биологических), которые определяют темп спонтанного мутационного процесса. Относительная стабильность спектра и интенсивности давления природных факторов на протяжении тысячелетий обеспечила определенный темп возникновения и реализации мутаций [1]. Вместе с тем, загрязнение окружающей среды факторами, к которым человек как биологический вид не приспособлен, может реально увеличивать темп мутаций и, следовательно, отрицательно влиять на здоровье как настоящего, так и последующих поколений.
Особую опасность представляет возрастание уровня повреждений хромосом у женщин репродуктивного возраста. Мутации в половых клетках приводят к повышению частоты наследственной патологии. Мутации в клетках эмбриона ведут к снижению приспособленности будущего ребенка, повышению частоты врожденных пороков развития, гибели эмбриона, задержке внутриутробного развития. Мутации в соматических клетках повышают частоту возникновения злокачественных новообразований, нарушают иммунитет, обуславливают преждевременное старение [2].
Принимая во внимание интенсивное техногенное загрязнение окружающей среды в Кузбассе, становится очевидной необходимость регионального генетического мониторинга. Одним из интегральных тестов, рекомендованных ВОЗ для оценки генетических
эффектов в популяциях человека, является цитогенетический анализ частоты и качественного спектра хромосомных аберраций (ХА) в соматических клетках [3]. В связи с этим, нами был проведен стандартный цитогенетический анализ нарушений хромосом у женщин репродуктивного возраста, проживающих на территории Кузбасса.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ходе генетического мониторинга населения Кузбасса обследованы 82 женщины в возрасте от 18 до 50 лет, которые профессионально не контактировали с производственными генотоксикантами. Средний возраст 30,8 ± 0,9 лет. 43 человека проживают в промышленном центре (г. Кемерово), остальные — в сельских районах Кемеровской области — Чебу-линском (12 человек), Беловском (17 человек), Яш-кинском (10 человек).
Материалом для исследования послужила цельная периферическая кровь, забиравшаяся из локтевой вены в асептических условиях. Культивирование клеток крови осуществляли по стандартному полумикро-методу [4]. Питательную смесь готовили из расчета: среда КРМ1—1640 (6 мл), сыворотка крупного рогатого скота (1,5 мл) и 0,1 мл фитогемагглютинина (ПанЭко). Смесь помещали в стерильные культуральные флаконы и добавляли 0,5 мл гепаринизированной крови. Культуральные флаконы выдерживали при 37°С в течение 48 часов. За 2 часа до фиксации в
СТРУКТУРНЫЕ НАРУШЕНИЯ I
ХРОМОСОМ У ЖЕНЩИН КУЗБАССА
культуры вводили колхицин (0,5 мкг/мл). После гипотонической обработки и фиксации клеток суспензию раскапывали на охлажденные чистые предметные стекла и высушивали над пламенем спиртовки. Препараты окрашивали 1 % красителем Гимза и анализировали под световым микроскопом Axios-kop 2 plus.
Для учета хромосомных аберраций у каждого индивида проанализировано, в среднем, по 100 метафаз. Регистрировали аберрации хромосомного и хро-матидного типов в соответствии с общепринятыми требованиями [5]. Пробелы в анализ не включали. Определяли частоту аберрантных метафаз (в процентах от общего числа клеток), а также высчитывали частоты отдельных типов хромосомных нарушений. Уровень хромосомных аберраций определяли путем подсчета частоты метафаз с аберрациями хромосом (в процентах от изученного числа клеток).
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием ППП «STATIS-TICA for WINDOWS 6.0».
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенного цитогенетического анализа было установлено, что средняя частота метафаз со структурными нарушениями хромосом у женщин Кузбасса составила 3,6 %, что значимо превышает значения, полученные в Медико-генетическом научном центре (МГНЦ) РАМН группой академика Н.П. Бочкова. Согласно их данным, средняя частота аберрантных метафаз в группах европейского базисного контроля составляет 2,6 % [6].
Известно, что подобные различия могут быть связаны как с объективными, так и с субъективными причинами. К субъективным факторам можно отнести вероятность разного подхода к анализу и оценке обнаруживаемых изменений хромосом; статистические флуктуации, обусловленные размером выборки, разные подходы к культивированию. В связи с этим, в исследованиях, проводимых разными группами, можно наблюдать достаточно широкий размах варьирования спонтанного уровня хромосомных аберраций у человека [4]. В нашем исследовании, благодаря постоянной консультативной помощи сотрудников МГНЦ РАМН, были стандартизированы методические подходы к культивированию лимфоцитов, фиксации и приготовлению препаратов, анализу и оценке хромосомных нарушений. Поэтому вероятность субъективной ошибки была сведена к минимуму.
К объективным факторам, влияющим на темпы хромосомного мутагенеза человека, можно отнести комплексное воздействие многочисленных химических и радиационных загрязнителей окружающей среды. В среде обитания человека появляются факторы с длительным периодом стойкости (диоксины, радиоизотопы). Современное жилище с его полимерной и пластмассовой «начинкой» может быть источником мутагенных, канцерогенных и тератогенных факторов. Мутационный процесс усиливают такие
факторы как стресс, широкое распространение психоактивных веществ (курение, алкоголь, наркотики) [2]. Промышленное освоение территорий, характерное для Кузбасса, многократно усиливает (в результате комплексного воздействия) генотоксическое давление среды на живые организмы и приводит к ускорению темпов хромосомного мутагенеза. В связи с этим, не вызывает удивления факт значительного повышения частоты хромосомных нарушений у женщин Кузбасса по сравнению со среднеевропейскими данными.
Ранее были получены данные о частоте аберрантных метафаз у различных категорий жителей Кузбасса, в том числе у мужчин [7], что позволило провести сравнение частоты аберрантных метафаз в зависимости от пола. У мужчин 18-50 лет, не занятых на промышленных предприятиях, частота аберрантных метафаз составила 3,6 ± 0,5 %. Достоверно значимых различий между мужчинами и женщинами не выявлено. Таким образом, в данном случае нельзя говорить о большей чувствительности женского хромосомного аппарата к генотоксическому давлению окружающей среды. Нельзя не отметить, что имеются отдельные сообщения о повышении частоты хромосомных аберраций у одного из полов, а именно у женщин [8, 9]. Однако предположение о том, что причиной этого является увеличение количества хромосомного материала примерно на 5 % за счет дополнительной Х-хромосомы, не выдерживает критики. Чтобы зафиксировать повышение спонтанного уровня хромосомных аберраций именно за счет дополнительной Х-хромосомы у женщин, т.е. на 5 %, необходимо проанализировать на порядок больше метафаз, чем это было сделано в цитируемых выше работах.
Для анализа влияния возрастного фактора на изучаемые показатели все обследованные женщины были разделены на три группы: 18-30 лет, 31-40 лет и 41-50 лет. Достоверных различий между группами не выявлено ни по частоте аберрантных метафаз, ни по частотам отдельных типов хромосомных нарушений.
Качественный спектр хромосомных повреждений в изученной выборке женщин Кузбасса (табл. 1) был представлен аберрациями хроматидного (одиночные фрагменты и хроматидные обмены) и хромосомного (парные фрагменты, хромосомные обмены) типов. Чаще всего встречались аберрации хроматидного типа, а именно — одиночные фрагменты (рис.).
Сопоставление частот хромосомных аберраций в Кузбасской и Московской базах данных позволило установить, что увеличение общей частоты аберрантных метафаз в Кузбасской выборке достигается за счет разрывных аберраций как хроматидного (2,8 % и 1,7 % для хроматидных фрагментов), так и хромосомного (0,9 % и 0,7 % для парных фрагментов) типов. Напротив, в отношении хроматидных обменов наблюдается обратная тенденция: их средняя частота в Кузбасской базе женщин определенно ниже, чем в когорте сравнения (0,02 % и 0,99 %, соответственно). Известно, что спектр аберраций позволяет
■ СТРУКТУРНЫЕ НАРУШЕНИЯ
ХРОМОСОМ У ЖЕНЩИН КУЗБАССА
Таблица 1
Частоты различных типов хромосомных аберраций в Кузбасской и Московской базах данных
Показатель Данное База данных академика исследование Н.П. Бочкова
Проанализировано метафаз 8200 318382
Аберрантные метафазы (%) 3,62 2,56
Хроматидные фрагменты (%) 2,75 1,74
Хроматидные обмены (%) 0,024 0,993
Парные фрагменты (%) 0,923 0,682
Дицентрики с парными фрагментами (%) 0,043 0,056
Дицентрики без фрагментов (%) 0,012 0,029
Рисунок
Микрофотография хромосом человека
Стрелкой указан хроматидный фрагмент
в определенной мере судить о природе ведущего кластогенного фактора. Формирование аберраций хромосомного типа обычно связывают с лучевой компонентой воздействия, а повышение частоты аберраций хроматидного типа (как в данном исследовании) характерно для химического и вирусного мутагенеза [1].
Известно, что городские и сельские жители находятся заведомо в разных экологических условиях. Интенсивность генотоксической нагрузки на горожан определяет темп и спектр хромосомного мута генеза у этой группы лиц. В данном исс ледовании были выявлены четкие раз личия в формировании структурных на рушений хромосом у жительниц горо да с развитой химической промышлен ностью (г. Кемерово) и женщин, про живающих в сельских районах Кеме ровской области. Частоты встречаемос ти различных типов нарушений хромо сом представлены в таблице 2. Сопос тавление этих частот позволило устано вить, что у жительниц г. Кемерово зна
чительно чаще встречаются клетки со структурными нарушениями хромосом (4,2 ± 0,5 %), чем у жительниц деревень и поселков Кемеровской области (суммарно для разных районов — 3 ± 0,3 %). Все жительницы сельских районов были объединены в общую группу, т.к. при проведении порайонных сравнений достоверных различий не было выявлено. Так, в Чебулинском районе частота аберрантных метафаз составила 2,8 ± 0,5 %, в Беловском — 3,1 ± 0,4 %, в Яшкинском — 3,7 ± 0,7 % (различия не достоверны на 5 % уровне значимости).
В последние 10-15 лет появилось достаточное количество исследований, посвященных изучению уровня хромосомных аберраций у проживающих на загрязненных территориях. Причем было установлено, что превышение этого показателя, как правило, коррелировало со степенью выраженности загрязнения окружающей среды [10, 11]. Более того, анализ динамики уровня хромосомных аберраций на протяжении 10 лет позволил установить его возрастание у представителей населения городов, загрязненных промышленными выбросами [12]. Установлено, что наиболее респирабельные фракции частиц, загрязняющих атмосферный воздух в городах, размером менее 10 мкм обладают генотоксической активностью, способствуют повышению уровня ДНК-аддук-торов и вызывают хромосомные повреждения [цит. по 13]. Полученные в настоящем исследовании данные подтверждают описанную в литературе тенденцию и свидетельствуют о мощном генотоксическом прессинге окружающей среды на женщин репродуктивного возраста, жительниц города Кемерово.
Хромосомные нарушения, возникающие в соматических клетках, могут служить отражением процессов, идущих в половых клетках человека. По расчетам Н.П. Бочкова [цит. по 13], повышение уровня мутаций у одного человека в два раза увеличивает вероятность рождения у него ребенка с наследственным дефектом на 10 %, что указывает на реальную возможность угрозы генетических последствий заг-
Таблица 2
Частоты различных типов хромосомных аберраций у женщин Кузбасса
Показатель Жительницы г. Кемерово Жительницы сельских районов
Проанализировано метафаз 4300 3900
Аберрантные метафазы (%) 4,18 ± 0,45* 3,00 ± 0,30
Хроматидные фрагменты (%) 3,19 ± 0,45 2,26 ± 0,28
Хроматидные обмены (%) 0 0,05 ± 0,03
Парные фрагменты (%) 1,02 ± 0,16 0,81 ± 0,11
Дицентрики с парными фрагментами (%) 0,02 ± 0,01 0,06 ± 0,04
Дицентрики без фрагментов (%) 0 0,03 ± 0,02
р < 0,05 между частотой аберрантых метафаз у городских и сельских жительниц
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ■
рязнения окружающей среды мутагенными веществами. В данном исследовании в Кемеровской популяции было выявлено 7 женщин с двукратным превышением регионального спонтанного уровня хромосомных аберраций (3 %), тогда как среди селян таких было лишь двое. Эти женщины, несомненно, нуждаются в динамическом отслеживании темпов хромосомного мутагенеза (с анализом 500-1000 метафаз) и консультации врача-генетика.
Как уже отмечалось выше, фактор курения относится к одним из объективных факторов модификации спонтанного мутационного процесса у человека. Поэтому нами был проведен сравнительный анализ частоты возникновения структурных хромосомных аберраций у курящих и некурящих женщин. У курящих кемеровчанок регистрировалось в среднем 5 ± 0,97 %, тогда как у некурящих — 4,2 ±
0.6.%. Таким образом, курение для женщин, проживающих в промышленном городе, становится серьезным дополнительным фактором риска в плане формирования генетических нарушений.
Таким образом можно заключить, что сочетанное воздействие природных и антропогенных факторов в Кемеровской области способствует формированию значительного количества структурных нарушений хромосом у женщин репродуктивного возраста, что создает непосредственную угрозу не только ныне живущим, но и будущим поколениям. Сложившаяся ситуация требует внедрения комплексной региональной программы генетического мониторинга в практику здравоохранения и организации мер по защите генома населения Кузбасса.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Бочков, Н.П. Наследственность человека и мутагены внешней среды /Н.П. Бочков, А.Н. Чеботарев. - М., 1989. - 272 с.
2. Бочков, Н.П. Экологическая генетика человека /Н.П. Бочков
//Мед. труда и пром. экология. - 2004. - № 1. - С. 1-6.
3. ВОЗ. Руководство по изучению генетических эффектов в популяции человека /Международная программа по химической безопасности //Гигиенические критерии состояния окружающей среды. - Женева: ВОЗ, 1989. - 121 с.
4. Hungerford, P.A. Leukocytes cultured from smoll inocula of whole blood and the preparation of metaphase chromosomes by treatment with hypotonic KCl /P.A. Hungerford //Stain Techn. - 1965. - V. 40. -P. 333-338.
5. Бочков, Н.П. Зависимость интенсивности химического мутагенеза в клетках человека от возраста и пола /Н.П. Бочков, Н.П. Кулешов //Генетика. - 1971. - Т. 7, № 3. - С. 132-138.
6. База данных для анализа количественных характеристик частоты хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов периферической крови человека /Н.П. Бочков, А.Н. Чеботарев, Л.Д. Катосова,
B.И. Платонова //Генетика. - 2001. - Т. 37, № 4. - С. 549-557.
7. База данных для анализа количественных характеристик частоты хромосомных аберраций в лимфоцитах жителей промышленного района Западной Сибири /В.Г. Дружинин, Н.А. Мокрушина, А.Н. Волков и др. //Генетика человека и патология: сб. науч. тр. /под ред. В.П. Пузырева. - Томск, 2002. - Вып. 6. - С. 58-64.
8. Nordic Study Group on the Health Risk of Chromosome Damage. Nordic data base on somatic chromosome damage in humans //Mutat. Res. - 1990. - V. 241, N 3. - P. 325-337.
9. Cytogenetic Monitoring /S. Gundi, E. Susanszky, J. Major, A. Czeizel //Ed. M. Richardson. - Weinheim; New York; Basel; Cambridg; Tokyo: VCH, 1994. - P. 227-240.
10. Ревич, Б.А. Последствия воздействия стойких органических загрязнений на здоровье населения /Б.А. Ревич. - М., 2000. - 48 с.
11. Ревазова, Ю.А. Генетический мониторинг в гигиене окружающей среды и охране здоровья населения /Ю.А. Ревазова //Матер. раб. совещ. «Мутагены и канцерогены в окружающей среде: новые подходы к оценке риска для здоровья». - СПб., 1998. - С. 23-24.
12. Журков, В.С. Итоги и перспективы научных исследований по проблеме экологии человека и гигиены окружающей среды /В.С. Жур-ков, Ю.А. Ревазова //Сб. под ред. Ю.А. Рахманина. - М., 2001. -
C. 15-26.
13. Гичев, Ю.П. Загрязнение окружающей среды и экологическая обусловленность патологии человека /Ю.П. Гичев. - Новосибирск, 2003. - 138 с.
ДЕТИ С НОЧНЫМ АПНОЭ ИСПЫТЫВАЮТ БОЛЬШЕ ЗАТРУДНЕНИЙ С ДЫХАНИЕМ,
КОГДА ОНИ СПЯТ НА СПИНЕ, ПО СРАВНЕНИЮ С ДРУГИМИ ПОЛОЖЕНИЯМИ ТЕЛА В недавно проведенном исследовании, автором которого является доктор Кевин Д. Перейра, профессор отоларингологии в военно-медицинской школе Техаса в Хьюстене, наблюдали за 60 детьми с затрудненным ночным дыханием во время сна; при этом ученые изучали взаимосвязь между положением тела и синдромом обструктивного апноэ. В исследовании проанализировали данные по количеству времени, проведенном в каждом положении, число случаев апноэ, насыщение тканей кислородом и так называемый "индекс нестабильности дыхания" (respiratory disturbance index). В результате ученые сделали вывод, что индекс возрастал более чем на 50%, а в отдельных случаях до 75 %, когда дети спали на спине.
Источник: Солвей Фарма
