Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ИОНОВ СТАБИЛЬНОГО СТРОНЦИЯ И НИЗКОЧАСТОТНОГО ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЧАСТОТУ МИКРОЯДЕР В ЭРИТРОЦИТАХ ЛИЧИНОК БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ'

ВЛИЯНИЕ ИОНОВ СТАБИЛЬНОГО СТРОНЦИЯ И НИЗКОЧАСТОТНОГО ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЧАСТОТУ МИКРОЯДЕР В ЭРИТРОЦИТАХ ЛИЧИНОК БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
34
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СТАБИЛЬНЫЙ СТРОНЦИЙ / НИЗКОЧАСТОТНОЕ ИМПУЛЬСНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ / МУТАГЕННОСТЬ / МИКРОЯДРА / АМФИБИИ

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Крюков В. И., Жучков С. А., Лазарева Т. Н., Киреева О. С., Поповичева Н. Н.

Живые организмы постоянно подвергаются одновременному воздействию многих факторов химической и физической природы. В модельном эксперименте исследованы мутагенные эффекты воздействия различных концентраций ионов стабильного стронция и низкочастотного импульсного магнитного поля (НЧ ИМП) при их независимом и одновременном (сочетанном) воздействии на головастиков жабы Bufo viridis . В первой серии экспериментов различные группы головастиков помещали на 6, 12, 18 и 24 ч. в аквариумы с водой, содержащей хлорид стронция с концентрацией ионов металла равной 14, 35, 70, 175, 350, 525 и 700 мг/л. Во второй серии экспериментов головастики 24 часа находились в воде со стронцием тех же концентраций, но первые 8 часов этого периода подвергались воздействию НЧ ИМП (41 мТл, 16 Гц). По окончанию воздействий готовили мазки крови головастиков и анализировали частоты микроядер и ядерных аномалий в эритроцитах. Установлено, что при длительности воздействия ионов стронция равной 6 и 12 часам ни одна из исследованных его концентраций не вызывала статистически достоверного увеличения суммарных частот микроядер и ядерных аномалий. При экспозиции 18 ч стронций в концентрациях выше 175 мг/л. статистически достоверно увеличивал частоту микроядер и ядерных аномалий в эритроцитах. При 24-часовой длительности воздействия ионов металла порог мутагенной концентрации стронция снижался до 70 мг/л. Сочетанное действие ионов стронция и низкочастотного импульсного магнитного поля (41 мТл, 16 Гц) приводило либо к простому суммированию, либо к слабо выраженному антагонизму мутагенных эффектов двух факторов. Однако при максимальной исследованной концентрации металла (700 мг/л) установлен слабый синергидный эффект мутагенности стронция и низкочастотного импульсного магнитного поля.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Крюков В. И., Жучков С. А., Лазарева Т. Н., Киреева О. С., Поповичева Н. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECTS OF STABLE STRONTIUM IONS AND A LOW-FREQUENCY PULSED MAGNETIC FIELD ON THE FREQUENCY MICRONUCLEI IN THE TADPOLES ERYTHROCYTES OF ANURAN AMPHIBIAN

Living organisms are constantly exposed to the simultaneous action of many factors of chemical and physical nature. We studied the mutagenic effects of exposure to various concentrations of stable strontium ions and a low-frequency pulsed magnetic field during their independent and simultaneous effects on tadpoles of the toad Bufo viridis . In the first series of experiments, different groups of tadpoles were placed for 6, 12, 18, and 24 hours in aquariums with water containing strontium chloride with the metal ion concentrations of 14, 35, 70, 175, 350, 525, and 700 mg/L. In the second series of experiments, the tadpoles were in water with the same concentrations of strontium for 24 hours, and for the first 8 hours of this period they were exposed to a low-frequency pulsed magnetic field (41 mT, 16 Hz). After the end of exposure, blood smears of tadpoles were prepared and the frequencies of micronuclei and nuclear anomalies in erythrocytes were analyzed. It was found that with the duration of exposure to strontium ions equal to 6 and 12 hours, none of the studied concentrations of strontium caused a statistically significant increase in the total frequencies of micronuclei and nuclear anomalies. The frequency of micronuclei and nuclear anomalies in tadpole erythrocytes increased statistically significantly after 18 h exposure and strontium concentration over 175 mg/L. With a 24-hour exposure to metal ions, the minimum mutagenic concentration of strontium was 70 mg/L. Simultaneous action of strontium ions and a low-frequency pulsed magnetic field (41 mT, 16 Hz) led either to a simple summation or to a weakly manifested antagonism of the mutagenic effects of the two factors. However, at the maximum studied metal concentration (700 mg/L), a weak synergistic effect of strontium mutagenicity and a low-frequency pulsed magnetic field was established.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ИОНОВ СТАБИЛЬНОГО СТРОНЦИЯ И НИЗКОЧАСТОТНОГО ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЧАСТОТУ МИКРОЯДЕР В ЭРИТРОЦИТАХ ЛИЧИНОК БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ»

УДК 575.2.084 : 575.224.46.044 : 57.044

Крюков В.И., доктор биологических наук, профессор, ст.н.с Жучков С.А., кандидат медицинских наук, доцент, н.с. Лазарева Т.Н., кандидат технических наук, директор ИНИИ ЦКП Киреева ОХ., кандидат технических наук, н.с. Поповичева Н.Н., ведущий специалист Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», e-mail: [email protected] Kryukov V.I., Doctor of Biological Sciences, Professor Zhuchkov S. A., Candidate of Medical Sciences, associate professor Lazareva T.N., Candidate of Technical Sciences, Director Kireeva O.S., Candidate of Technical Sciences, Researcher Popovicheva N.N., Leading Specialist Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia

ВЛИЯНИЕ ИОНОВ СТАБИЛЬНОГО СТРОНЦИЯ И НИЗКОЧАСТОТНОГО ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЧАСТОТУ МИКРОЯДЕР В ЭРИТРОЦИТАХ ЛИЧИНОК БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ

(Effects of stable strontium ions and a low-frequency pulsed magnetic field on the frequency micronuclei

in the tadpoles erythrocytes of anuran amphibian)

Резюме. Живые организмы постоянно подвергаются одновременному воздействию многих факторов химической и физической природы. В модельном эксперименте исследованы мутагенные эффекты воздействия различных концентраций ионов стабильного стронция и низкочастотного импульсного магнитного поля (НЧ ИМП) при их независимом и одновременном (сочетанном) воздействии на головастиков жабы Bufo viridis. В первой серии экспериментов различные группы головастиков помещали на 6, 12, 18 и 24 ч. в аквариумы с водой, содержащей хлорид стронция с концентрацией ионов металла равной 14, 35, 70, 175, 350, 525 и 700 мг/л. Во второй серии экспериментов головастики 24 часа находились в воде со стронцием тех же концентраций, но первые 8 часов этого периода подвергались воздействию НЧ ИМП (41 мТл, 16 Гц). По окончанию воздействий готовили мазки крови головастиков и анализировали частоты микроядер и ядерных аномалий в эритроцитах. Установлено, что при длительности воздействия ионов стронция равной 6 и 12 часам ни одна из исследованных его концентраций не вызывала статистически достоверного увеличения суммарных частот микроядер и ядерных аномалий. При экспозиции 18 ч стронций в концентрациях выше 175 мг/л. статистически достоверно увеличивал частоту микроядер и ядерных аномалий в эритроцитах. При 24-часовой длительности воздействия ионов металла порог мутагенной концентрации стронция снижался до 70 мг/л. Сочетанное действие ионов стронция и низкочастотного импульсного магнитного поля (41 мТл, 16 Гц) приводило либо к простому суммированию, либо к слабо выраженному антагонизму мутагенных эффектов двух факторов. Однако при максимальной исследованной концентрации металла (700 мг/л) установлен слабый синергидный эффект мутагенности стронция и низкочастотного импульсного магнитного поля.

Ключевые слова: стабильный стронций, низкочастотное импульсное магнитное поле, мутагенность, микроядра, амфибии

Введение. Воздействия антропогенных факторов различной природы на биосферу постоянно возрастают. Комплексной группой таких факторов является загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами (ТМ). Токсическое, канцерогенное и мута-

Resume. Living organisms are constantly exposed to the simultaneous action of many factors of chemical and physical nature. We studied the mutagenic effects of exposure to various concentrations of stable strontium ions and a low-frequency pulsed magnetic field during their independent and simultaneous effects on tadpoles of the toad Bufo viridis. In the first series of experiments, different groups of tadpoles were placed for 6, 12, 18, and 24 hours in aquariums with water containing strontium chloride with the metal ion concentrations of 14, 35, 70, 175, 350, 525, and 700 mg/L. In the second series of experiments, the tadpoles were in water with the same concentrations of strontium for 24 hours, and for the first 8 hours of this period they were exposed to a low-frequency pulsed magnetic field (41 mT, 16 Hz). After the end of exposure, blood smears of tadpoles were prepared and the frequencies of micronuclei and nuclear anomalies in erythrocytes were analyzed. It was found that with the duration of exposure to strontium ions equal to 6 and 12 hours, none of the studied concentrations of strontium caused a statistically significant increase in the total frequencies of mi-cronuclei and nuclear anomalies. The frequency of micronuclei and nuclear anomalies in tadpole erythrocytes increased statistically significantly after 18 h exposure and strontium concentration over 175 mg/L. With a 24-hour exposure to metal ions, the minimum mutagenic concentration of strontium was 70 mg/L. Simultaneous action of strontium ions and a low-frequency pulsed magnetic field (41 mT, 16 Hz) led either to a simple summation or to a weakly manifested antagonism of the muta-genic effects of the two factors. However, at the maximum studied metal concentration (700 mg/L), a weak synergistic effect of strontium mutagenicity and a low-frequency pulsed magnetic field was established.

Key words: stable strontium, low-frequency pulsed magnetic field, mutagenicity, micronuclei, amphibians

генное действие различных ТМ интенсивно исследуют in vivo и in vitro на модельных видах лабораторных животных, и животных обитающих в районах с окружающей средой, загрязняемой ТМ. Большая часть таких исследований посвящена анализу свойств ТМ

первого и второго классов токсичности. Существенно меньше работ характеризуют биоэффекты воздействия ТМ третьего класса токсичности, в который включают стронций, а также барий, ванадий, вольфрам и марганец,

В Орловской области стронций обнаружен в подземных водах задонско-оптуховского и воронеж-ско-ливенском водоносных комплексах, которые являются источниками водоснабжения многих населённых пунктов и крупных сельскохозяйственных предприятий. Питьевая вода большинства населённых пунктов Орловской области содержит стронций в пределах ПДК. В питьевой воде Орла содержание стронция не превышает 20% ПДК. Однако в водозаборах, расположенных в Мценском, Болховском и Знаменском районах, обнаружены концентрации стронция, превышающие ПДК. Так, при ПДК стабильного стронция в воде водозаборов из природных источников, равном 7000 мкг/дм3 (7 мг/л), в воде водозаборов ЗАО «Орёлсельпром» обнаружены 34000, 15000 и 8600 мкг/дм3 стронция [1-3]. В пограничных Тульской и Калужской областях влияние стронциевой геохимической провинции более выражено, и вода из подземных водоисточников имеет существенно большие концентрации стронция (до 9 ПДК) [4]. На юго-востоке Тульской области выявлено Тобольское месторождение целестина (SrSO4) с двадцатью перспективными участками залегания стронциевых руд с общими прогнозными ресурсами около 200 млн. т. [5]. Во время эксплуатации месторождений неизбежно будут формироваться объёмные отвалы содержащей стронций «пустой» породы, которая подвержена водной и ветровой эрозии. Продукты разрушения будут поступать в природные и сельскохозяйственные экосистемы. Возможные последствия воздействия стронция на живые организмы необходимо исследовать. Низкая токсичность стронция, вероятно, была причиной слабого интереса исследователей к биологическим эффектам этого ТМ. Информационный бюллетень «Toxicological profile for strontium» [6], изданный в США, указывает на малое число публикаций, посвящённых мутагенным эффектам стабильного стронция.

В настоящее время антропогенные экосистемы характеризуются резким повышением фонового уровня электромагнитных полей различных частот. Полагают, что рост фонового уровня ЭМП становится причиной изменения численности и видового состава в экосистемах. Генетическая активность ЭМП определённых частотных диапазонов доказана [7-10]. Дальнейшие исследования потенциальной генетической опасности ЭМП различных частот необходимы для планирования здравоохранительных и природоохранных мероприятий.

Целью данной работы является анализ частот микроядер (МЯ) и ядерных аномалий (ЯА) в эритроцитах периферической крови бесхвостых амфибий, индуцируемых различными концентрациями ионов стабильного стронция и модификации этого эффекта при одновременном воздействии НЧ ИМП.

Материалы и методы. Объектом данного исследования служили ядра эритроцитов у головастиков

зелёной жабы Bufo viridis, на 46-й и 47-й стадиях развития, согласно классификации [11].

В первой серии экспериментов исследовали влияние различных концентрации и длительности воздействия ионов стронция. Головастики были разделены на группы по 7 экземпляров. Первая группа ин-тактных головастиков служила контролем. Головастиков других групп помещали на 6, 12, 18 и 24 часа в аквариумы с водой, содержащей стронций хлористый 6-водный (квалификации ч.д.а.) с концентрацией ионов Sr+2 14, 35, 70, 175, 350, 525 и 700 мг/л. Выбор экспериментальных концентраций обусловлен величиной ПДК стронция в воде природных водоёмов (7 мг/л) и его слабой токсичностью. Использованные концентрации соответствуют 2, 5, 10, 25, 50, 75 и 100 ПДК стронция в воде водоёмов.

Во второй серии экспериментов исследовали влияние одновременного (сочетанного) действия различных концентраций Sr+2 и низкочастотного импульсного магнитного поля (НЧ ИМП). Источником НЧ ИМП служила модельная импульсная магнитная установка ИМУ-1, созданная в лаборатории медицинской СВЧ и КВЧ аппаратуры тульского НИИ новых медицинских технологий. Установка позволяла получать в полости индуктора электромагнитное поле, среднюю величину магнитной индукции которого можно было ступенчато изменять от 1,2 до 41,0 мТл при длительности импульса от 3 до 20 мс. Частоту повторения импульсов можно было плавно варьировать в пределах 2-16 Гц. Для анализа влияния модифицирующего действия НЧ ИМП на индукцию микроядер различными концентрациями стронция экспериментальные группы головастиков помещали в аквариумы с чистой водой и исследуемыми растворами Sr+2 указанных выше концентраций на 24 часа из которых первые 8 ч головастиков подвергали действию НЧ ИМП (41 мТл, 16 Гц).

После окончания воздействия исследуемых факторов головастиков каждого варианта опыта помещали в отдельные аквариумы с чистой водой на 24 часа для реализации структурных нарушений в клетках. После 24-часового пребывания экспериментальных животных в чистой воде у пяти случайно выбранных в каждой группе головастиков отсекали заднюю треть хвостового плавника и делали мазки крови. После высыхания мазки фиксировали в этанол-уксусной смеси (1:3 по объёму) и окрашивали азур-эозином по Романовскому. На окрашенных препаратах анализировали по 2 тыс. нормальных эритроцитов от каждого животного, фиксируя при этом (дополнительно к количеству нормальных эритроцитов) число клеток с МЯ и ЯА. Учитывали все типы МЯ и ЯА, описанные в работе [12] (рис. 1), а именно: микроядра изолированные от ядра (А) и примыкающие к ядру (Б), соединённые с ядром нитью хроматина (В); ядерные аномалии: в виде неоформленных фрагментов хроматина (Г-I и Г-II) или округлых масс хроматина, частично изолированных от ядра (Д). Дополнительно учитывали двуядерные клетки (Е) и эритроциты, ядра которых были фрагментированы на три и более частей разной величины (Ж).

Рис. 1. Типы регистрируемых микроядер и ядерных аномалий [12]

Статистическая обработка результатов выполнена с использованием пакета прикладных программ "STADIA 4.5" для ПК. Сравнение частот (долей) клеток с МЯ и ЯА выполняли с помощью u-критерия после ф-преобразования их величин [13, с. 151-169].

Результаты и обсуждение. Ионы стабильного стронция не влияли на процессы синтеза ДНК in vitro [14] и не увеличивали частоту мутаций в бактериальных тестах [15]. В публикации [16] приводится ссылка на единственную работу по исследованию мута-

генности стронция при пероральном введении его мышам [17], результаты которой также свидетельствует о низкой мутагенной активности ионов рассматриваемого металла. Однако недавние исследования детей, проживающих в районах с высоким содержанием стабильного стронция в питьевой воде, показали повышение частот МЯ и ЯА в клетках буккаль-ного эпителия в 2 и 1,6 раза соответственно, а также корреляцию этих частот с концентрацией стронция в крови [18].

Для рыб соединения стронция малотоксичны. Например, караси гибнут при концентрации хлорида стронция 1538 мг/л и нитрата стронция - 3200 мг/л. Подпороговые концентрации, не влияющие на санитарный режим водоёма, составляют для SrQ2>13 мг/л, для Sr(NОз)2 и SrSO4 - 26 мг/л [Русин В.Я., 1988] [19]. Именно малая токсичность стронция обусловила выбор высоких концентраций стронция в нашем эксперименте.

Результаты первой серии опытов показаны в табл. 1 и 2, а также на рис. 2

Таблица 1. - Количество микроядер различных типов в периферической крови личинок B. viridis, индуцированное различными экспозициями и концентрациями стронция

Время воздействия, часы

Концентрация Sr+2, мг/л

Типы микроядер

б

г- I

г- II

Контроль

15

18

6

14

35

70

175

350

525

700

18

23

19

27

24

18

21

19

22

24

28

19

25

22

12

14

35

70

175

350

525

700

20

23

23

28

19

30

22

33

21

26

32

19

34

15

18

14

35

70

175

350

525

700

25

21

22

29

26

23

30

22

26

37

34

23

14

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

35

27

16

24

14

35

70

175

350

525

700

27

21

20

36

21

32

11

20

28

22

29

21

19

22

37

15

24

29

18

a

в

д

е

ж

7

4

3

4

8

5

1

5

1

2

4

9

8

8

4

2

7

1

9

4

4

3

4

1

3

9

2

3

1

1

2

2

2

1

3

4

5

6

3

1

2

7

4

Таблица 2. - Частоты эритроцитов с микроядрами в периферической крови личинок B. viridis после воздействия различных экспозиций и концентраций стронция

Время воздействия, ч Концентрация Sr+'мг/л Всего клеток Клеток с аномалиями Критерий Фишера Р

количество частота, % ±стандартная ошибка

Контроль 10041 41 0,41 ±0,12

6 14 10045 45 0,45 ±0,13 0,32 >0,05

35 10049 49 0,49 ±0,14 0,74 >0,05

70 10047 47 0,47+0,13 0,53 >0,05

175 10049 49 0,49 ±0,14 0,74 >0,05

350 10051 51 0,51 ±0,14 0,94 >0,05

525 10048 48 0,48 ±0,13 0,63 >0,05

700 10048 48 0,48+0,13 0,63 >0,05

12 14 10049 49 0,49 ±0,14 0,74 >0,05

35 10053 53 0,53 ±0,14 1,13 >0,05

70 10051 51 0,51 ±0,14 0,94 >0,05

175 10057 57 0,57 ±0,15 1,52 >0,05

350 10051 51 0,51 ±0,14 0,94 >0,05

525 10060 60 0,60 ±0,15 1,79 >0,05

700 10059 59 0,59 ±0,15 1,70 >0,05

18 14 10055 55 0,55 ±0,15 1,33 >0,05

35 10058 58 0,58 ±0,15 1,61 >0,05

70 10060 60 0,60 ±0,15 1,79 >0,05

175 10065 65 0,65 ±0,16 2,24 <0,05

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

350 10072 72 0,71 ±0,16 2,84 <0,01

525 10078 78 0,77 ±0,17 3,32 <0,001

700 10084 84 0,83 ±0,18 3,80 <0,001

24 14 10059 59 0,59 ±0,15 1,70 >0,05

35 10061 61 0,61 ±0,15 1,88 >0,05

70 10068 68 0,68 ±0,16 2,50 <0,05

175 10074 74 0,73 ±0,17 3,00 <0,01

350 10072 72 0,71 ±0,16 2,84 <0,01

525 10082 82 0,81 ±0,18 3,57 <0,001

700 10085 85 0,84 ±0,18 3,88 <0,001

Данные, приведённые в табл. 2, показывают, что при экспозициях 6 и 12 ч ни одна из исследованных концентраций не индуцирует частот МЯ и ЯА, отличающихся от контрольной величины. При увеличении времени воздействия стронция на животных до 18 ч.

он статистически достоверно увеличивает частоту МЯ и ЯА в эритроцитах личинок при концентрациях 175 мг/л и выше. При экспозиции длительностью 24 ч мутагенный порог концентрации стронция понижается до 70 мг/л.

Рис. 2. Зависимость частоты микроядер и ядерных аномалий в клетках крови личинок Bufo viridis от концентрации стронция и продолжительности его воздействия

Зависимость частоты МЯ и ЯА в эритроцитах рительно интерполирована уравнениями вида личинок B. viridis от концентрации стронция при раз- у=а+bx0,5 со следующими величинами коэффициентов личном времени воздействия может быть удовлетво- (табл. 3).

Таблица 3 - Величины коэффициентов уравнения у = а + b^x05, описывающего зависимость частоты микроядер в эритроцитах личинок Bufo viridis _от концентрации стронция при различном времени его воздействия_

Длительность экспозиции, ч а b R F Р

6 0,447 2,52^ 10-3 0,638 3,4 1,88 • 10-2

12 0,460 5,35 • 10-3 0,824 10,6 4,00 •Ю-4

18 0,468 1,36-10-2 0,976 99,9 1,00 •Ю-5

24 0,508 1,33-10-2 0,922 28,5 7,00 •Ю-4

Примечание: R - множественный коэффициент корреляции; F - значение критерия Фишера; Р - уровень значимости нулевой гипотезы

Интересно изменение спектров МЯ и ЯА с увеличением экспозиции личинок в растворах стронция. Воздействие стронция в течение 6, 12 и 18 часов приводит к увеличению доли «стандартных» МЯ на 10%. При 24-часовой экспозиции их доля падает до величины даже меньшей, чем в контроле. Доля «прикреплённых» МЯ (тип «б») остаётся почти неизменной. Частота МЯ «соединённых» с ядром (тип «в») при 6-часовой экспозиции сокращается более чем вдвое, но при увеличении экспозиции возрастает, достигая после 24-часового воздействия контрольной величины. С увеличением продолжительности воздействия стронция вначале снижается (6 и 12 часов воздей-

ствия), а затем возрастает (18 и 24 часа воздействия) доля эритроцитов с крупными фрагментами ядерного материала (тип «д»). Наконец, при 24-часовом воздействии стронция значительно возрастает доля дву-ядерных клеток.

Приведённые в таблицах 1 и 2 результаты были использованы для двухфакторного дисперсионного анализа влияния исследуемых факторов на частоту МЯ. Результаты дисперсионного анализа (табл. 4) доказывают, что существует статистически достоверное влияние концентрации стронция и длительности его воздействия на частоту эритроцитов с МЯ и ЯА.

Таблица 4. - Результаты двухфакторного дисперсионного анализа влияния длительности экспозиции и концентрации стронция на частоту эритроцитов с микроядрами

Источник влияния Сумма квадратов Число степеней свободы Средняя сумма квадратов Сила влияния факторов

Экспозиция 0,240 3 0,080 0,9324

Концентрация Sr+2 0,086 6 0,014 0,5717

Регрес. остатки 0,045 18 0,002

Общая вариация 0,371 27 0,014

F (Экспоз.)=32,1 Р<0,001 Степ. свободы = 3, 18 Есть влияние

F (Концент.)=5,8 Р=0,002 Степ. свободы = 6, 18 Есть влияние

Для анализа сочетанного действия стронция и НЧ ИМП головастиков подвергали воздействию различных концентраций стронция в течение 24 часов, из которых первые 8 часов личинки одновременно были подвергнуты действию НЧ ИМП (41 мТл, 16 Гц). Ре-

зультаты этого эксперимента приведены в табл. 5 и 6. Для удобства сравнения в таблице 6 приведены данные 24-часового изолированного воздействия стронция из табл. 2.

Таблица 5. - Количество эритроцитов с микроядрами различных типов в периферической крови личинок B. viridis, индуцированное воздействием различных концентраций стронция и ИМП

(41 мТл, 16 Гц)

Концентрация Sr+2 Типы микроядер

мг/л а б в г- I г- II д e ж

0 28 23 - - 3 - 1 -

14 22 26 5 - 2 2 - -

35 26 35 3 - 2 3 - -

70 24 33 8 - 4 2 1 -

175 32 29 14 1 3 4 4 1

350 37 23 16 2 - 3 3 2

525 33 29 9 8 5 4 1

700 49 34 15 1 6 4 2 -

Таблица 6. - Количество и частоты микроядер в эритроцитах периферической крови личинок B. viridis,

Вариант опыта Концентрация Sr+2, мг/л Всего клеток Клеток с микроядрами Достоверность различий, Р

количество частота, % ±стандартная ошибка с контролем с вариантом без действия ИМП

Контроль, без воздействий 10041 41 0,41 ±0,12

Без ИМП 14 10059 59 0,59 ±0,15 >0,05

35 10061 61 0,61 ±0,15 >0,05

70 10068 68 0,68 ±0,16 <0,05

175 10074 74 0,73 ±0,17 <0,01

350 10072 72 0,71 ±0,16 <0,01

525 10082 82 0,81 ±0,18 <0,001

700 10085 85 0,84 ±0,18 <0,001

С ИМП 0 10055 55 0,55 ±0,14 >0,05

14 10057 57 0,57 ±0,15 >0,05 >0,05

35 10069 69 0,69 ±0,16 <0,01 >0,05

70 10072 72 0,71 ±0,16 <0,01 >0,05

175 10088 88 0,87 ±0,18 <0,001 >0,05

350 10086 86 0,85 ±0,18 <0,001 >0,05

525 10089 89 0,88 ±0,18 <0,001 >0,05

700 10111 111 1,10 ±0,20 <0,001 >0,05

При сочетанном действии ИМП и стронция в концентрации 14 мг/л частота МЯ и ЯА практически остаётся равной частоте, индуцируемой только одним НЧ ИМП и не имеет статистически достоверных отличий, как от контрольного варианта, так и от варианта с изолированным действием стронция в такой же концентрации При увеличении концентрации металла кластогенный эффект сочетанного действия стронция и ИМП возрастает очень незначительно -

1,2

О 14 35 70 175 350 525 700 Концентрация ионов Sr. мг/л Рис 3. Частоты микроядер в эритроцитах личинок Bufo viridis, индуцированных воздействием различных концентраций стронция и импульсным магнитным полем (41 мТл, 16 Гц).

различия между частотами МЯ, индуцированными только одним металлом и индуцированными сочетан-ным действием двух факторов, не превышают 0,26%. Поэтому не обнаружено статистически достоверных различий в частотах МЯ между вариантами изолированного действия металла и вариантами с такой же концентрацией металла, но в сочетании с ИМП (см. табл. 6 и рис. 3).

При сравнении спектров МЯ, индуцируемых изолированным 24-часовым воздействием стронция и аналогичным воздействием, сопровождающимся 8-часовой экспозицией в ИМП (41 мТл, 16 Гц), заметно увеличение доли «стандартных» МЯ, произошедшего в основном за счёт уменьшения доли МЯ, «соединённых» с ядром (тип «в»), и клеток с большими фрагментами ядерного материала (тип «д»). Также наблюдается небольшой рост частот двуядерных клеток и клеток с фрагментированными ядрами.

Результаты, приведённые в табл. 6, были использованы для проведения двухфакторного параметрического дисперсионного анализа с целью определения силы влияния концентраций стронция и ИМП на частоту индуцируемых МЯ. Его результаты (табл. 7) свидетельствуют, что оба исследуемых фактора оказывают статистически достоверное влияние на отклик.

Таблица 7 - Результаты двухфакторного дисперсионного анализа влияния стронция и ИМП на частоту эритроцитов с микроядрами в периферической крови личинок Bufo viridis

Источник влияния Сумма квадратов Число степеней свободы Средняя сумма квадратов Сила влияния факторов

ИМП 0,044 1 0,041 0,5013

Концентрация Sr+2 0,341 7 0,049 0,9890

Регр.остатки. 0,025 7 0,036

Общая вариация 0,411 15 0,027

F (ИМП) =12,2 Р<0,001 Степ. свободы = 7 Есть влияние

F (Концентрация) =13,4 Р=0,002 Степ. свободы = 7, 7 Есть влияние

В целом зависимость частоты клеток с МЯ и ЯА от концентрации ионов стронция при сочетании с действием НЧ ИМП может быть интерполирована уравнением у = 0,551+1,83х10-2х0,5 (Я= 0,949, Б=44,9, Р=1,00*10-5). Выполненные расчёты показывают, что в большинстве вариантов сочетанного действия стронция и ИМП кластогенный эффект формируется в результате или суммирования, или слабого антагонизма двух факторов и лишь при максимальной исследованной концентрации (700 мг/кг) сочетанное воздействие с ИМП приводит к слабому синергидно-му эффекту.

Выводы. 1) Мутагенность стронция для личинок Bufo viridis при экспозициях 6 и 12 часов и концентрациях 14-700 мг/л не выявлена; 2) При экспозиции 1 8 ч стронций проявляет мутагенность при концентрациях 175 мг/л. и выше; 3) Увеличение экспозиции до 24 ч снижает мутагенную концентрацию ионов стронция до 70 мг/л; 4) Сочетанное действие ионов стронция и низкочастотного импульсного магнитного поля (41 мТл, 16 Гц) приводит либо к простому суммированию, либо к слабо выраженному антагонизму мутагенных эффектов двух факторов и лишь при максимальной исследованной концентрации (700 мг/л) зафиксирован их слабый синергидный эффект.

Литература

1. Селезнев К.А. Подземные воды Орловской области и

прогноз их загрязнения в районе животноводческих комплексов. Автореф. дис. Специальность 25.00.27 -Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия. -Воронеж. 2012. - 24 с. Режим доступа: https://earthpapers.net/preview/399557/a#?page=1 (дата обращения: 17.04.2022)

2. Селезнев К.А. и др. Подземные воды Орловской обла-

сти и прогноз их загрязнения в районе животноводческих комплексов / Селезнев К.А., Лысенко Н.Н., Плы-гун С.А. // Российский журнал сельскохозяйственных и социально-экономических наук (RJOAS). 2012. № 2. С. 21-28. Режим доступа:

https://cvberleninka.ru/article/n/podzemnve-vodv-orlovskoy-oblasti-i-prognoz-ih-zagryazneniya-v-rayone-zhivotnovodcheskih-kompleksov (дата обращения: 14.07.2022).

3. Кузнецов Е. Орловцы пьют воду со стронцием? // Орёл-

Таймс, 06.11.2020. Режим доступа:

https://oreltimes.ru/news/obshhestvo/orlovcy-piut-vodu-so-stronciem/ (дата обращения: 17.04.2022).

4. Милонова М. Эколого-экономические процессы в Цен-

тральном районе России //Экономист. 1996. № 10. -С 84-88.

5. Куварин Ю.Н. Экологическая обстановка на территории

Тульской области //«Экологические проблемы регионов России. Тульская область.» Инф. вып. № 2. - М.: ВИНИТИ. 1995. - С. 18-30.

6. Toxicological profile for strontium. U.S. Department of

Health and Human Services. Public Health Service. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. -Georgia, Atlanta, April 2004. - 445 p. Режим доступа: https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp159.pdf (дата обращения: 11.07.2022)

7. Non-ionizing radiation, part 2: radiofrequency electromag-

netic fields. IARC monographs on the evaluation of car-

cinogenic risks to humans. V. 102. France, Lyon, 2013. 481 p. ISBN 978 92 832 1325 3. Режим доступа: https://mono graphs .iarc. who. int/wp-content/uploads/2018/06/mono 102 .pdf (дата обращения: 12.05.2022)

8. Ross C.L. et al Evaluation of Cytotoxic and Genotoxic Ef-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

fects of Extremely Low-frequency Electromagnetic Field on Mesenchymal Stromal Cells. / Christina L. Ross, Mark J. Pettenati, , Joseph Procita, et al. // Global Advances in Health and Medicine. 2018. V. 7. P. 1-7. DOI: 10.1177/2164956118777472.

https://iournals.sagepub.com/ doi/pdf/10.1177/2164956118777472

9. Lai H. Genetic effects of non-ionizing electromagnetic fields

// Electromagnetic Biology and Medicine 2021. Volume 40. № 2. -P. 264-273.

10. Jagetia G.Ch. Genotoxic effects of electromagnetic field

radiations from mobile phones //Environmental Research. 2022. V. 212. Part D, № 113321. Режим доступа: https://doi.org/10.1016/i .envres.2022.113321 (дата обращения: 16.03.2022).

11. Дабагян Н.В., Слепцова Л.А. Травяная лягушка Rana

temporaria L. //Объекты биологии развития. - М.: Наука, 1975. - С. 442-462.

12. Жулева Л.Ю., Дубинин Н.П. Использование микро-

ядерного теста для оценки экологической обстановки в районах Астраханской области. //Генетика, 1994. Т. 30. № 7. С. 999-1004.

13. Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и

медицинских исследованиях. - М.: Медицина. 1975. 295 с.

14. Loeb L.A. et al. Infidelity of DNA synthesis as related to

mutagenesis and carcinogenesis / Loeb L.A., Sirover M.A., Weymouth L.A., et al. // J. Toxicol. Environ. Health. 1977. V. 2. - P. 1297-1304.

15. Kanematsu N. et al Rec assay and mutagenicity studies on

metal compounds / Kanematsu N., Hara M., Kada T. // Mutat Res. 1980. V. 77. -P.109-116.

16. Nielsen E. et al. 2013. Strontium, inorganic and soluble

salts. Evaluation of health hazards and proposal of health based quality criteria for drinking water. / Elsa Nielsen, Krestine Greve, Ole Ladefoged - Denmark, Copenhagen: The Danish Environmental Protection Agency. 2013. - 40 p. ISBN №. 978 -87-93026-79-7

17. Ghosh S. et al. / Clastogenic activity of strontium chloride

on bone marrow cells in vivo. // Biol. Trace Elem. Res. 1990. V. 25. -P.51-56.

18. Карпова М.В. и др. 2016. Биомаркеры цитогенетических

нарушений при внешнесредовой изолированной экспозиции населения марганцем, стабильным стронцием из питьевой воды. / Карпова М.В., Землянова М.А., Мазунина Д.Л. // Гигиена и санитария. 2016. Т.95. № 1. - С. 102-105.

19. Русин В.Я. Стронций и его соединения //Вредные хими-

ческие вещества. Неорганические соединения групп. Л.: Химия, 1988. - С. 124-132.

Поступила в редакцию: 15.08.2022 г.

Крюков В.И., д.б.н. профессор, старший научный сотрудник ИНИИ ЦКП, Жучков С.А., к.м.н., доцент, научный сотрудник ИНИИ ЦКП, Лазарева Т.Н., к.т.н., директор ИНИИ ЦКП, Киреева О.С, к.т.н., научный сотрудник ИНИИ ЦКП, Поповичева Н.Н., ведущий специалист ИНИИ ЦКП Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Орловский государственный агарный университет имени Н.В. Парахина», г. Орёл, Россия, +7(486)247-51-71, e-mail: [email protected]

{

27

Ï

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.